特開 2023-169279 高出力ＬＥＤ用の埋め込み可能モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023169279

(43)【公開日】2023-11-29

(54)【発明の名称】高出力ＬＥＤ用の埋め込み可能モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20210101AFI20231121BHJP

   G03B 15/05 20210101ALI20231121BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20231121BHJP

   G03B 15/02 20210101ALI20231121BHJP

   A61B 1/06 20060101ALI20231121BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20231121BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20231121BHJP

   F21V 17/00 20060101ALI20231121BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20231121BHJP

【ＦＩ】

G02B7/02 B

G03B15/05

G03B15/00 L

G03B15/02 S

G03B15/02 Q

G02B7/02 A

A61B1/06 530

F21S2/00 350

F21S2/00 330

F21V5/00 510

F21V17/00 200

F21Y115:10

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023148871

(22)【出願日】2023-09-14

(62)【分割の表示】P 2018542988の分割

【原出願日】2016-10-28

(31)【優先権主張番号】62/247,454

(32)【優先日】2015-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/247,451

(32)【優先日】2015-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/247,456

(32)【優先日】2015-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】518150541

【氏名又は名称】アセラ・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110000741

【氏名又は名称】弁理士法人小田島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ルート，トーマス・ブイ

(72)【発明者】

【氏名】デービス，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】クック，マイケル

(72)【発明者】

【氏名】ジョーンズ，カールトン

(72)【発明者】

【氏名】レオ，デービッド

(72)【発明者】

【氏名】エプスタイン，マイケル・エス

(57)【要約】      （修正有）

【課題】光モジュールにおいて、高強度、低発熱の照明用光を提供する。
【解決手段】一つの態様では光モジュールが開示され、これは近位末端から遠位末端へ延びる中空チャンバーを提供するハウジング１０２、および中空チャンバー内に位置するレンズ１１２を含み、ここでレンズは光源から光を受ける入力面１１４、および光がレンズ本体を通って出る出力面を備えたレンズ本体１１２ａを有し、該レンズはさらに該レンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラーを備える。光モジュールはさらに、ハウジング内にレンズを配置するためにレンズカラーが設置できる少なくとも一つのショルダーを含む。光源、例えばＬＥＤはレンズに光を提供するために中空チャンバーに例えばその近位末端で結合する。幾つかの態様では、レンズを出る光が光学ウインド１２６を通過するように、光学ウインドが前記中空チャンバー内に配置され、そしてレンズの出力面に光学的に結合する。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光モジュールであって：
近位末端から遠位末端へ延びる中空チャンバーを提供するハウジング；
該中空チャンバー内に位置するレンズ、該レンズは光源から光を受ける入力面、および光がレンズを通って出る出力面を備えたレンズ本体を有し、該レンズはさらに該レンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラーを備え；
該レンズに機械的支持を提供するために、該カラーに接して該中空チャンバー内に配置された少なくとも一つのショルダー；
光を該レンズの入力面に提供するために、該中空チャンバーに該近位末端で結合する光源；
を備えている上記光モジュール。

【請求項2】

レンズを出る光が光モジュールを出る前に光学ウインドを通過するように、上記中空チャンバー内に配置され、そしてレンズの上記出力面に光学的に結合した光学ウインドをさらに備えている請求項１に記載の光モジュール。

【請求項3】

上記光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている請求項１に記載の光モジュール。

【請求項4】

上記ウインドがサファイアウインドおよび石英ウインドのいずれかを備えている請求項１に記載の光モジュール。

【請求項5】

ハウジングの上記遠位末端に配置された複数の外部ネジ山、請求項１に記載の光モジュール。

【請求項6】

上記遠位末端に脱着可能に結合するために適合したリングをさらに備えている、請求項５に記載の光モジュール。

【請求項7】

上記リングが、ハウジングの遠位末端で上記外部ネジ山との係合に適合した複数の内部ネジ山を備えている、請求項６に記載の光モジュール。

【請求項8】

上記リングが、光ガイドに結合するために構成されたアダプターに結合するための開口部を含む、請求項６に記載の光モジュール。

【請求項9】

上記光学ウインドと上記リングとの間に配置されたガスケットをさらに備えている請求項８に記載の光モジュール。

【請求項10】

上記光ガイドが光ファイバーを備えている請求項８に記載の光モジュール。

【請求項11】

上にＬＥＤが配置されるプリント回路基板をさらに備えている請求項１に記載の光モジュール。

【請求項12】

上記基板が、電力を上記ＬＥＤに適用するために複数の導線を備えている請求項１１に記載の光モジュール。

【請求項13】

ハウジングの上記遠位末端に結合されたプレートをさらに備え、該プレートは電源に結合するために上記導線が通って延びる複数の開口部を有する請求項１２に記載の光モジュール。

【請求項14】

上記ハウジングが実質的に円筒形を有する請求項１に記載の光モジュール。

【請求項15】

上記少なくとも一つのショルダーが少なくとも一つのスリーブにより上記カラーに接触して備えられる、請求項１に記載の光モジュール。

【請求項16】

上記レンズが：
上記入力面を有する近位セクションおよび上記出力面を有する遠位セクションを備えているレンズ本体を備えており、該近位セクションがさらに：
遠位セクションに向けられた少なくとも一部の光が、該出力面を通ってレンズ本体を出るように、上記入力面を介してレンズ本体に入る少なくとも一部の光を受け、そして該受けた光の少なくとも幾らかを全内反射を介して該遠位セクションに向ける実質的に楕円形の外周面を備えている請求項１に記載の光モジュール。

【請求項17】

上記外周楕円面が近位焦点および遠位焦点により特徴付けられ、そして該遠位焦点がレンズ本体の上記遠位セクション内に位置するように形成される、請求項１６に記載の光モジュール。

【請求項18】

楕円面での反射を介して上記遠位焦点で受けた光が、上記出力面により囲まれる立体角内の該出力面に向けて放射状に広がるように、該遠位焦点が該出力面下で少し離れて位置している、請求項１７に記載の光モジュール。

【請求項19】

上記楕円面が上記光源により発光される少なくとも一部の光を、上記近位焦点から上記遠位焦点へ移すように、該楕円面の該近位焦点が該光源に実質的に位置する請求項１８に記載の光モジュール。

【請求項20】

上記入力面が中央凸部および該中央凸部を囲む外周部を備える請求項１９に記載の光モジュール。

【請求項21】

上記入力面が少なくとも部分的に光源を受けるように構成された孔の面を形成する請求項２０に記載の光モジュール。

【請求項22】

上記楕円面の近位焦点が上記孔内に配置される請求項２１に記載の光モジュール。

【請求項23】

上記外周部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部が、反射されることになる該外周楕円面に広がるように上記入力面の外周部が形成される、請求項２２に記載の光モジュール。

【請求項24】

上記外周部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも約８％が、レンズ本体の該外周面に広がるように上記入力面の外周部が形成される、請求項２３に記載の光モジュール。

【請求項25】

上記凸部が約５０Ｄ～約３００Ｄの範囲の正の屈折力を特徴とする請求項２４に記載の光モジュール。

【請求項26】

上記凸部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部が上記出力面に広がる請求項２５に記載の光モジュール。

【請求項27】

上記凸部を介して上記レンズ本体に入る光が、上記外周面を打たずに上記出力面に広がるように該凸部が構成されている、請求項２６に記載の光モジュール。

【請求項28】

上記入力面の外周部が、近位凹区分および遠位凸区分を備えている請求項２７に記載の光モジュール。

【請求項29】

上記入力面が、上記光源により発光される光の少なくとも約８０％を捕捉するように構成されている、請求項２８に記載の光モジュール。

【請求項30】

上記入力面が、上記光源により発光される光の少なくとも約９０％を捕捉するように構成されている、請求項２８に記載の光モジュール。

【請求項31】

上記近位セクションおよび上記遠位セクションが、上記レンズ本体の光軸に配置される請求項２８に記載の光モジュール。

【請求項32】

上記出力面が実質的に平らである請求項３１に記載の光モジュール。

【請求項33】

上記出力面が上記光軸に対して実質的に直交する請求項３２に記載の光モジュール。

【請求項34】

上記カラーが上記近位セクションと上記遠位セクションとの間の境界に配置される、請求項３３に記載の光モジュール。

【請求項35】

上記レンズ本体がポリマー材料を含んでなる請求項１６に記載の光モジュール。

【請求項36】

上記ポリマー材料がポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）および高密度ポリエチレンのいずれかである請求項３５に記載の光モジュール。

【請求項37】

上記光モジュールであって：
近位末端から遠位末端に延びる中空チャンバーを提供するハウジング；
該中空チャンバー内に位置するレンズ、該レンズは光源から光を受ける入力面、および光がレンズ本体を通って出る出力面、および入射光を全内反射を介して該出力面に向ける楕円形の外周面を備えたレンズ本体を有し、該レンズはさらに該レンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラーを備え；
該カラーが上に設置される少なくとも一つのショルダー；
光をレンズの該入力面に提供するために、該中空チャンバーに該近位末端で結合する光源；
を備えている上記光モジュール。

【請求項38】

レンズを出る光が光モジュールを出る前にウインドを通過するように、上記中空チャンバー内に配置され、そしてレンズの上記出力面に光学的に結合した光学ウインドをさらに備えている請求項３７に記載の光モジュール。

【請求項39】

上記中空チャンバー内に配置され、そして上記ショルダーを提供する少なくとも一つのスリーブをさらに備えている請求項３８に記載の光モジュール。

【請求項40】

上記レンズが上記入力面を介してレンズ本体に入る少なくとも一部を受け、そして該受けた光を全内反射を介して出力面に向けるための外周面を備えている請求項３７に記載の光モジュール。

【請求項41】

上記外周面が、入力焦点および出力焦点を特徴とする先端が切断された楕円形を有する請求項４０に記載の光モジュール。

【請求項42】

上記入力焦点が上記光源上または近傍に位置し、そして上記出力焦点が上記レンズに対して外側でレンズの該出力面上に少し離れて位置する、請求項４１に記載の光モジュール。

【請求項43】

上記ハウジングの遠位末端に取り出し可能で、しかも交換可能に結合した保持ウインドをさらに備えている請求項３７に記載の光モジュール。

【請求項44】

上記保持ウインドが、上記光ガイドを光モジュールに光学的に結合するために、アダプターハウジングを１もしくは複数の光ガイドに結合するように構成されている請求項４３に記載の光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、２０１５年１０月２８日に出願された出願番号第６２／２４７，４５４号を有する「光出力ＬＥＤ用の埋め込み可能モジュール（Ｅｍｂｅｄｄａｂｌｅ ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ ｌｉｇｈｔ ｏｕｔｐｕｔ ＬＥＤ）」という表題の仮特許出願、および２０１５年１０月２８日に出願された出願番号第６２／２４７，４５１号を有する「高出力ＬＥＤ用の楕円形光学レンズ（Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｌｅｎｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｏｕｔｐｕｔ ＬＥＤ）」という表題の仮特許出願、および２０１５年１０月２８日に出願された出願番号第６２／２４７，４５６号を有する「ハンドヘルドモバイル光源（Ｈａｎｄｈｅｌｄ ｍｏｂｉｌｅ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）」という表題の仮特許出願の優先権を主張し、これらはそれぞれ引用により全部、本明細書に編入する。

【0002】

本出願はまた、本出願と同時に出願され、引用によりそれらの全部、本明細書に編入する「高出力ＬＥＤ用の楕円形光学レンズ」および「ハンドヘルドモバイル光源」という表題の実用出願に関する。

【背景技術】

【0003】

背景
本発明は一般に、内視鏡のような種々の装置に埋めて視野を照明する光を提供することができる光モジュールに関する。多くの態様で、光モジュールは高強度、低発熱光を提供することができる。

【発明の概要】

【0004】

一つの態様では光モジュールが開示され、これは近位末端から遠位末端へ延びる中空チャンバーを提供するハウジング（例えばハンドヘルドハウジング）、および中空チャンバー内に位置するレンズ、ここでレンズは光源から光を受ける入力面、および光がレンズを通って出る出力面を備えたレンズ本体を有する。レンズはさらにレンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラー（ｃｏｌｌａｒ）を含む。光モジュールはさらにレンズに機械的支持を提供するために、中空チャンバー内でレンズカラーに接して配置された少なくとも一つのショルダーを含む。例としてショルダーはレンズカラーと接して設置される少なくとも一つのスリーブにより提供され、レンズに機械的支持を与えることができる。光をレンズの入力面に提供するために、光源が中空チャンバーにその近位末端で結合する（例えば中空チャンバー内に配置される）。幾つかの態様では、光モジュールは、レンズを出る光が光モジュールを出る前に光学ウインドを通過するように、中空チャンバー内に配置され、そしてレンズの出力面に光学的に結合した光学ウインドを含むことができる。多くの態様ではレンズは中空チャンバーに取り出し可能かつ交換可能に配置する場合がある。

【0005】

様々な光源を使用することができる。幾つかの態様では、光源は１もしくは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む場合がある。紫外線、赤外線、遠赤外線および電磁気スペクトルの可視部分の波長のような異なる波長で放射線を発する様々なＬＥＤを使用する場合がある。

【0006】

光学ウインドは、様々な材料から形成することができる。適切な材料の幾つかの例には、限定するわけではないが、サファイア、石英およびガラスがある。幾つかの態様では、ウインドは特定の波長の光を遮断する一方、他の波長の通過を可能とするフィルターとしても機能することができる。例えば光学ウインドは、ハイパス、ロウパスまたはバンドパ
スフィルターとして機能することができる。例として、光学ウインドは紫外線および赤外線の波長を遮断できるが、可視波長は通過できるようにする。

【0007】

幾つかの態様では、光モジュールは光モジュールのハウジング、例えばその遠位末端に、取り出し可能かつ交換可能に結合された保持ウインドをさらに含む。例として幾つかのそのような態様では、保持ウインドは、光モジュールのハウジングの遠位末端に提供された複数のネジ山（例えば内部ネジ山）に取り出し可能かつ交換可能に係合することができる複数のネジ山を含む場合がある。

【0008】

幾つかの態様では、保持ウインドは、遠位開口部を介して（例えば光ガイドが接続されるアダプターを介して）光ガイドへ結合するために、近位開口部から遠位開口部へ延びる内部通路を含む場合がある。

【0009】

幾つかの態様では、ガスケットを保持ウインドと光学ウインドとの間に配置して、それらの間に封止を提供する場合がある。そのような幾つかの態様では、保持ウインドがガスケットを押して封止を提供し、そしてさらに光学ウインドに機械的支持を提供する。

【0010】

光源（例えばＬＥＤ）は、モジュールのハウジング内に、例えばその近位末端で配置されたプリント回路（ＰＣ）基板上に取り付けられる場合がある。基板はさらに電力を光源に供給するために、光モジュールを電源に結合するための複数の導線を含む場合がある。さらにプレートがモジュールのハウジングの近位末端に接続されて、ハウジング内の上の構成要素を確実に保持することを容易にし、そして場合によってはハウジング内部を外部環境から封止することを促進する場合がある。プレートは導線を電源に接続するために突き出ることができる複数の開口部を含む場合がある。

【0011】

幾つかの態様では、レンズは前記入力面を有する近位セクション（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）から前記出力面を有する遠位セクション（ｄｉｓｔａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）に延びるレンズ本体を含む。近位セクションはさらに、遠位セクションに向けられる光の少なくとも一部が前記出力面を通ってレンズ本体から出るように、前記入力面を介してレンズ本体に入る少なくとも一部の光を受け、そして受けた光の少なくとも幾らかを全内反射を介して遠位セクションに向ける実質的に楕円形の外周面（ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ
ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）を備える。外周楕円面は、近位焦点および遠位焦点により特徴付けることができる。幾つかの態様では、遠位焦点がレンズに対して外側、例えばレンズの出力面上で少し離れて位置する。例えば遠位焦点は、光ガイドが光モジュールに結合すると、光ガイドの近位末端内になるように、レンズ本体の外側で出力面の上で少し離れてた位置とすることができる。他の態様では、遠位焦点はレンズの本体の遠位セクションに位置することができる。幾つかの態様では、遠位焦点はレンズの出力面に配置する場合がある。さらに幾つかの態様では、楕円面の近位焦点は例えば光源に、または光源の近傍に配置する場合がある。

【0012】

幾つかの態様では、レンズカラーがレンズ本体の近位と遠位セクションとの間の境界に配置される。

【0013】

幾つかの態様では、レンズは中央凸部および中央凸部を囲む外周部を有する入力面を有する場合がある。幾つかの態様では、入力面の外周部は外周部を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部がそれにより反射されることになる外周楕円面に広がるように構成される。幾つかの態様では、入力面の外周部は、その部分を介してレンズ本体に入る光の少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％（そして好ましくは１００％）が、それにより反射されるレンズ本体の外周面に広がるように形成される。幾つかの態様では、入力面の外周部は近位凹区分（ｓｅｇｍｅｎｔ）および遠位凸区
分を含む。

【0014】

幾つかの態様では、入力面の凸部および／または楕円形の外周面が約５０～約３００Ｄの範囲の正の屈折力（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）を現す場合がある。幾つかの態様では、入力面の凸部は、その部分を介してレンズ本体に入る光が、楕円形の外周面を打つことなくレンズの出力面に広がるように構成される。

【0015】

幾つかの態様では、入力面が光源の少なくとも一部を受けるように構成された孔を形成する。幾つかの態様では、楕円外周面の近位焦点が孔内に配置される。

【0016】

幾つかの態様では、レンズの入力面が光源により発光される光の少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％（そして好ましくは１００％）を捕捉するように構成される。

【0017】

幾つかの態様では、レンズ本体は光軸について回転的に対称であり、そしてその出力面が実質的に平らであり、そしてその軸に直交している。

【0018】

光モジュールの様々な構成要素は、種々の異なる材料で形成する場合がある。例えばレンズは任意の適切なポリマー材料、例えばポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）で形成する場合がある。ＬＥＤが電磁気スペクトルの赤外線領域の放射線を発する場合、レンズは高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で形成する場合がある。幾つかの態様では、モジュールのハウジングおよび／またはスリーブは金属またはプラスチックで形成する場合がある。

【0019】

関連する態様では光モジュールが開示され、これは近位末端から遠位末端へ延びる中空チャンバーを提供するハウジング、および中空チャンバー内に位置するレンズを含み、ここでレンズは光源から光を受ける入力面、およびレンズ本体を出る光が通る出力面、およびその上の入射光を全内反射を介して出力面に向ける外周楕円面を備えたレンズ本体を有し、該レンズはさらにレンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラーを備えている。光モジュールはさらにレンズをハウジング内に配置するために、上にレンズカラーを設置できる少なくとも一つのショルダーを含む。光をレンズに提供するために、光源、例えばＬＥＤが中空チャンバーに例えばその近位末端で結合する。幾つかの態様では、レンズを出る光が光モジュールを出る前に光学ウインドを通過するように、光学ウインドが中空チャンバー内に配置され、そしてレンズの出力面に光学的に結合される。幾つかの態様では、ショルダーをハウジングの一部として形成する場合がある。他の態様では、ショルダーはモジュールのハウジング内に配置されるスリーブにより提供される場合がある。

【0020】

関連する態様では、視野に照明を提供する装置が開示され、これはハウジング、ハウジングに結合した取り出し可能かつ交換可能な光モジュール、およびハウジングに機械的に結合し、そして光モジュールに光学的に結合してそこから光を受ける１もしくは複数の光ガイドを含む。幾つかの態様では、ハウジングは光モジュールを受けるためのエンクロージャーを含む。そのような幾つかの態様では、光ガイド（１もしくは複数）がハウジング内に、そして光モジュールに光学的に結合して配置されて、そこから光を受ける。光ガイド（１もしくは複数）は、ハウジング内の開口部に延びることができ、そこを通って光ガイド（１もしくは複数）を出る光は装置を出て視野を照らすことができる。例として装置は内視鏡、外科医術用ヘッドライト、ビデオカメラ、開創器、検鏡、および高い強度、高品質光が要求される他の装置の場合がある。

【0021】

例としてそのような装置は内視鏡の場合がある。そのような幾つかの態様では、内視鏡は使い捨ての内視鏡の場合がある。

【0022】

関連する態様では光モジュールが開示され、これは近位末端から遠位末端に延びる中空チャンバーを提供するハウジング、該中空チャンバー内に位置するレンズ、該レンズは光源から光を受ける入力面、およびレンズ本体を出る光が通る出力面を備えたレンズ本体を有し、前記レンズはさらに該レンズ本体を少なくとも部分的に囲むカラーを備える。光モジュールはさらに該カラーを上に設置する少なくとも一つのショルダーを含む。光をレンズの入力面に提供するために、光源が中空チャンバーに遠位末端で結合する。

【0023】

幾つかの態様では、レンズを出る光が光モジュールを出る前にウインドを通過するように、光学ウインド（例えばサファイアまたは石英で形成されている）が中空チャンバー内に配置され、そしてレンズの出力面に光学的に結合される。

【0024】

幾つかの態様では、光モジュールは中空チャンバー内に配置された少なくとも一つのスリーブを含み、これはレンズを保持するためのショルダーを提供する。幾つかの態様では、ショルダーはハウジングの内壁からハウジングに延びる突起として形成される。

【0025】

幾つかの態様では、レンズは、該入力面を介してレンズ本体に入る光の少なくとも一部を受け、そして該受けた光を全内反射を介して出力面に向ける外周面を含む。幾つかの態様では、外周面は入力焦点および出力焦点を特徴とする先端が切断された楕円形を有する。そのような幾つかの態様では、入力焦点は光源に、または光源の近傍に位置し、そして出力焦点は該レンズに対して外側の、レンズの出力面上で少し離れて位置する。他の態様では、出力焦点はレンズの内側、例えばレンズの出力面下または出力面に配置される。

【0026】

幾つかの態様では、光モジュールはハウジングの遠位末端に取り出し可能かつ交換可能に結合した保持ウインドを含む場合がある。保持ウインドは、該光ガイドを光モジュールに光学的に結合するために、アダプターハウジングを１もしくは複数の光ガイドに結合するように構成する場合がある。

【0027】

本発明の様々な態様のさらなる理解は、以下に簡単に説明する関連図面と一緒に、以下の詳細な説明を参照することにより得られる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本教示の態様による光モジュールの概略図である。

【図2A】図１に表した光モジュールの断面図であり、その様々な構成要素を具体的に説明する。

【図2B】図１に表した光モジュールの概略分解図である。

【図3】図１の光モジュールおよび光モジュールに結合することができる光ガイドアダプターを概略的に表す。

【図4】本教示による光モジュールが埋め込まれている例示的な内視鏡を概略的に表す。

【図5】本教示による光モジュールで使用するために適するレンズの概略断面図である。

【図6】別の態様による光モジュールの概略断面図である。

【図7】図６に表す光モジュールに使用されているレンズの概略斜視図である。

【図8】別の態様による光モジュールの最上面（ｔｏｐ）斜視図である。

【図9】図８に表す光モジュールの別の最上面斜視図である。

【図10】図８に表す光モジュールの底面（ｂｏｔｔｏｍ）斜視図である。

【図11】図８に表す光モジュールの底面図である。

【図12】光モジュールの斜視断面図である。

【図13】光モジュールの断面図である。

【図14】光モジュールの斜視分解図である。

【図15】光モジュールのウインドリングの最上面斜視図である。

【図16】ウインドリングの底面斜視図である。

【図17】光モジュールの光学ウインドの斜視図である。

【図18】光モジュールのレンズの最上面斜視図である。

【図19】光モジュールのレンズの別の最上面斜視図である。

【図20】光モジュールのレンズの底面斜視図である。

【図21】光モジュールのレンズの最上面図である。

【図22】光モジュールのレンズの底面図である。

【図23】光モジュールのレンズの側面図である。

【図24】光モジュールのレンズの側面断面図である。

【図25】光モジュールのレンズの底面側面断面図である。

【図26】レンズを保持するように構成された光モジュールのハウジング部分の最上面斜視図である。

【図27】図２６に表したレンズホルダーの側面断面図である。

【図28】一態様による光モジュールに使用されたＬＥＤの最上面斜視図である。

【図29】図２８に表したＬＥＤの底面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

詳細な説明
本発明は一般に、医療用および工業用内視鏡のような様々な装置に取り込んで、装置がそれらの意図する目的に使用されるとき、視野を照らす光を提供することができる光モジュールに関する。以下に詳細に検討するように、多くの態様において、光モジュールは内視鏡のような装置に取り出し可能かつ交換可能に埋め込まれて、光源（ＬＥＤ）により発光される光を装置の光ガイド（例えば光ファイバーまたは光ファイバーの束）に効率的に移すことができる。特に多くの態様では、光モジュールはＬＥＤにより発光される光を広い角度にわたって集め、そしてその光を収束してガイドに効率的に結合するためのレンズを使用する。

【0030】

様々な用語は、本明細書では当該技術でそれらの通例の意味と一致して使用する。さらに説明の例として幾つかの用語を以下に定義する：
用語「屈折力（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）」は本明細書では当該技術でその通例の意味と一致して使用し、光学素子または面が入射光を収束または広げる程度を称し、そして面の素子の焦点距離の逆数に等しい。

【0031】

用語「開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）」は本明細書では当該技術でその通例の意味と一致して使用し、光学素子またはシステムが光を発するか、または受けることができる角度の範囲を特徴付ける無次元数を指す。

【0032】

本明細書で使用する用語「楕円面」または類似の用語は、楕円のセクションとして形成される面を指す。換言すると、楕円面は先端が切り取られた楕円の形態である。

【0033】

本明細書で使用する用語「約」はおよそ数値の最大１０％の変動を示すことを意図している。

【0034】

本明細書で使用する用語「実質的に」とは、完全な状態または条件に対して５％未満の偏差を示すことを意図している。

【0035】

図１、２Ａ、２Ｂおよび３に関して、本教示の態様による光モジュール１００は、近位末端（ＰＥ）から遠位末端（ＤＥ）へ延びる中空チャンバー１０４を提供する実質的に円
筒形のハウジング１０２を含む。以下により詳細に検討するように、中空チャンバー１０４は光モジュールの複数の構成要素を収容する場合がある。

【0036】

より具体的には光モジュール１００はプリント回路基板１０６を含み、その上に発光ダイオード（ＬＥＤ）１０８が取り付けられる。回路基板１０６は、電力をＬＥＤ１０８に供給し、そして場合によってはＬＥＤ１０８により発光される光の強度を制御するために、回路基板を電源に結合するための一対の導線１０８ａ／１０８ｂを含む。幾つかの態様では、ＬＥＤ１０８は約１ｍｍ×１ｍｍの発光面を有することができ、そして広帯域で連続する可視光、例えば約４７０から７００ｎｍの間の波長を発光するために、波長変換材料（例えばリン）でコートすることができる。幾つかの態様では、ＬＥＤ１０８により発光される光は、約１６０度の拡角（すなわち中の約９０％の光が発光する角度）を有する。幾つかの態様では、ＬＥＤ１０８は高電力ＬＥＤ（例えばＬｕｘｅｏｎ ＩＩＩ Ｍｏｄｅｌ ＬＸＨＬ－ＬＷ３Ｃ）であり、これは典型的な３．７Ｖの順電圧および典型的な７００ｍＡの操作電流で操作することができる。一般に、様々なＬＥＤを使用でき、それらには様々な異なる波長、例えば４３０ｎｍ，４７０ｎｍ、近赤外線、赤外線または可視で放射線を提供するＬＥＤを含む。幾つかの態様では、多数のＬＥＤを使用することができる。

【0037】

光モジュール１００はさらに、ＬＥＤ１０８を少なくとも一部受けるための孔を形成する入力面１１４を提供するレンズ本体１１２ａを有するレンズ１１２を含む。ＬＥＤにより発光される光の少なくとも一部が、入力面１１４を介してレンズ本体に入る。幾つかの態様では、入力面１１４はＬＥＤ１０８により発光される光の少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％（そして好ましくは１００％）を受ける。レンズ１１２はさらに、レンズ本体を出ることができる光が通る出力面１１６を含む。以下に詳細に検討するように、レンズ１１２はさらに、レンズ本体を部分的に囲むカラー１１８を含む。カラー１１８は、より下の面１１８ａおよびより上の面１１ｂを含む。

【0038】

幾つかの態様では、光は約０．５～約０．９、例えば０．６６または０．８８の範囲の開口数を持つレンズを出る。幾つかの態様では、レンズを出る光に関連する開口数が、光の光ガイドへの効率的結合を可能にするようにレンズは構成され、光ガイドは出力面から光を受けるためにレンズの出力面に光学的に結合される。例えば幾つかの態様では、レンズを出る光に関連する開口数は、レンズから光を受ける光ファイバー（または光ファイバーの束）の入力開口数に実質的に等しくなり得る。複数の異なる種類の光ガイドを使用する場合がある。例えば光ガイドは単一の光ファイバー、光ファイバーの束（例えば複数の四角または丸形の光ファイバー）、液体光ガイド、光ガイドを形成するためのガラスまたはプラスチックで作られた複数のテーパー（ｔａｐｅｒｓ）等の場合がある。

【0039】

底板１２０は中空シェル（ｓｈｅｌｌ）１０４の近位末端に結合され、このシェルは回路基板１０６用の座を提供する。底板１２０は一対の開口部１２０ａおよび１２０ｂを含み、これを通って導線１０８ａ／１０８ｂは電源に結合するために突き出る場合がある。

【0040】

この態様では、光モジュールはまたレンズカラーの反対側に配置される一対のスリーブ１２２／１２４も含む。この態様では、各スリーブ１２２／１２４が円筒状の形態である。より具体的には、スリーブ１２２は底部環状面１２２ｂと最上部環状面１２２ｃとの間に延びる環状シェル１２２ａを含む。中空チャンバー１０４内で組み立てた時、スリーブ１２２の底部環状面１２２ｂは回路基板の外側部分に設置され、そして最上部環状面１２２ｃはレンズカラー１１８の下部環状面と接触してレンズ用の座を提供する。

【0041】

スリーブ１２４は、同様に底部環状面１２４ｂと最上部環状面１２４ｃの間に延びる環状シェル１２４ａを含む。中空チャンバー１０４内で組み立てた時、底部環状面１２４ｂ
はレンズカラーの上部環状面１１８と接触する。このように、二つのスリーブ１２２および１２４はレンズを中空チャンバー１０４内に配置し易くし、そしてレンズに機械的支持を提供する。

【0042】

この態様では、光モジュールは、レンズを出る光（また少なくともその光の一部）が光モジュールを出る前に光学ウインド１２６を通過するように、レンズ１１２の出力面１１６に光学的に結合した光学ウインド１２６を含む。さらに具体的には、中空チャンバー１０４内で組み立てた時、光学ウインド１２６はスリーブ１２の最上部環状面１２４ｃ上に設置される。この態様では、光学ウインドは、下部（ｌｏｗｅｒ）および上部（ｕｐｐｅｒ）平面（ｆｌａｔ ｆａｃｅ）１２６ａおよび１２６ｂを有する円盤形である。幾つかの態様では、光学ウインドは約０．５ｍｍ～約２ｍｍの範囲の厚さを有する場合があるが、他の厚さもまた使用できる。

【0043】

光学ウインド１２６はレンズの出力面を保護することができる。加えて幾つかの態様では、光学ウインド１２６はレンズを出る光の１もしくは複数の特性を調整することができる。例として光学ウインド１２６はフィルター、例えばバンドパスフィルターとして機能するように選択でき、レンズを出る特定の波長の光の通過を可能にすると同時に、他の波長は遮断する。例えばそのようなレンズを出る光のフィルタリングは、光の色の温度を調整するために使用することができる。光学ウインド１２６は、サファイア、石英、ガラス等のような種々の異なる材料で形成することができる。幾つかの態様では、光学ウインド１２６を形成する材料は、実質的に可視放射線に対して透明である。他の態様では、光学ウインド１２６は電磁気スペクトルの別の領域の放射線に対して透明である。例として光モジュールが赤外線領域の電磁気スペクトルの放射線を発光する幾つかの態様では、光学ウインド１２６は高密度ポリエチレンで形成することができる。

【0044】

光モジュール１００はさらに、ハウジング１０２の遠位末端に取り出し可能かつ交換可能に付けられた保持ウインド１２８（本明細書ではリングウインドとも称する）を含む。より具体的には、図２Ａおよび２Ｂに関して、この態様では、保持ウインド１２８が、ハウジング１０２ａの遠位末端に提供された複数の内部ネジ山１０２ａと係合できる複数の外部ネジ山１２８ａを含む。以下に詳細に検討するように、保持ウインド１２８は環状形を有し、光ガイドアダプターを収容するための下部開口部１２９から上部開口部１２９ｂへと延びる内部通路１２９を提供する。保持ウインド１２８は、保持ウインドを光ガイドアダプターに係合するために、複数の４内部ネジ山１２８ｂを含む。

【0045】

構成要素が中空チャンバー１０４内で組み立てられたとき、保持ウインドがガスケットを押して、光学ウインドを正しい位置に保持し易くし、そして封止を提供するように、ガスケット１２７が保持ウインド１２８と光学ウインド１２６との間に配置される。

【0046】

図３に関して、保持ウインド１２８はアダプター１３０に取り出し可能かつ交換可能に結合することができ、ここでアダプターは次いで光ガイド（例えば光ファイバーの束）１３２に結合することができる。この態様では、アダプター１３０は、保持ウインドの内部ネジ山１２８ｂに係合することができる複数の外部ネジ山１３０ａを含み、アダプターを保持ウインドに取り出し可能かつ交換可能に結合する。

【0047】

この態様では、１３０アダプターは、光ガイド１３２を受けるために中央中空通路１３０ｃを有する実質的に円筒形のハウジング１３０ｂを含む。ハウジングは、光ガイド１３２をアダプター１３０に固定する保持ピン１３０ｅを受けるための開口部１３０ｄを含む。

【0048】

幾つかの態様では、光ガイド１３０の入力面（１もしくは複数）が光学ウインド１２６
の上面１２６ａと接する場合がある。他の態様では、光ファイバーの入力面（１もしくは複数）は、光学ウインド１２６の上面から少し離れて配置される場合がある。幾つかの態様では、光を光ガイドに効率的に結合できるように、光ガイドの入力面（１もしくは複数）は実質的に平らであり、そして光学ウインドの上面の照射領域と実質的に等しい面積を有する。幾つかの態様では、ゲルまたは接着剤セメントのような屈折率が合う材料を光学ウインド１２６の上面１２６ａに適用して、光を光ガイドへ効率的に結合し易くすることができる。

【0049】

上記のように、複数の異なる種類の光ガイドを使用する場合がある。例えば光ガイド１３２は単一の光ファイバー、光ファイバーの束（例えば複数の四角または丸形の光ファイバー）、液体光ガイド、光ガイドを形成するためのガラスまたはプラスチックで作られた複数のテーパー等の場合がある。

【0050】

幾つかの態様では、光モジュールは、ＬＥＤ１０８により発光される光を光モジュールに結合する光ガイドに保持ウインドを介して、少なくとも約３０％、または少なくとも約４０％、または少なくとも約５０％、または少なくとも約６０％、または少なくとも約７０％、または少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％の効率で伝達する。換言すると光モジュールはＬＥＤにより発光される光を光ガイドに少なくとも約３０％、または少なくとも約４０％、または少なくとも約５０％、または少なくとも約６０％、または少なくとも約７０％、または少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、光ガイドに移す。幾つかの態様では、光モジュールから出て光ガイドへ結合される光に関する開口数は、光の光ガイドへの効率的結合を最適化するように選択される。例えば光学モジュールは、約０．５，０．６６，または０．８８の入力開口数を有する光ファイバーへの光の効率的結合のために構成される場合がある。さらに複数のサイズを有する光ファイバーを使用して、光モジュールからの光を受ける場合がある。例えば約２．１ｍｍ、約３ｍｍ，約３．４ｍｍ，約４ｍｍ，約５ｍｍ，または約６ｍｍの直径を有するファイバーを使用する場合がある。各ファイバーのサイズに関して、レンズは例えばその外周面の曲率、入力面のサイズを調整することにより形成して、ＬＥＤ１０８により発光される光の光ファイバー、または光ファイバーの束への効率的結合を提供する場合がある。

【0051】

以下の表１は、光の異なるサイズのファイバーへの結合について、様々な光モジュール１００の実施の理論的模擬効率を与え、ここでレンズサイズとはレンズの出力面の直径を指す。表１に示すデータは、たとえファイバーサイズが２．１ｍｍほど小さくても、光モジュールはＬＥＤによる発光をファイバーに効率的に結合できることを表す。さらにデータは、４ｍｍのレンズサイズで光の異なるファイバーサイズへの効率的な光学的結合が達成できることを示す。

【0052】

【表1】

【0053】

本教示による光モジュールは、多くの利点を提供する。例えばそのような光モジュールは埋め込まれ、そして多くの種類の異なる種類の照明装置との使用に容易に適合させることができる。例として、本教示による光モジュールは、医療用および工業用内視鏡、ビデオカメラ、開創器、検鏡、外科用ヘッドライトおよび高い強度、高品質な光が要求される他の装置に埋め込むことができる。

【0054】

例として、図４では本教示の態様による内視鏡２００を概略的に表示し、ここでは光モジュール１００が組み込まれている。より具体的には、内視鏡２００は、光モジュール１００を取り出し可能かつ交換可能に受けるためのエンクロージャー２０４を提供する本体２０２を含む。内視鏡２００はさらに、１または光ファイバー２０６を含み、これらはそこからの光を受けるために光モジュールに光学的に結合されている。光ファイバーは内視鏡の遠位末端（ＤＥ）に延び、それを通って光が内視鏡から出て視野を照らす。内視鏡２００はさらに光検出器（示さず）、および当該技術分野で知られている方法で視野の画像を作成するために、視野から放射される光を検出器に向けるためのレンズ、ミラーのような１もしくは複数の光学的構成要素（示さず）を含むことができる。さらに例示的内視鏡２００は、画像を作成し、そして画像を例えば医療専門家が観察するモニター（示さず）に近位コネクタ２０６を介して伝達する処理回路を含むことができる。また例示的内視鏡２００は、使用者が内視鏡を操作できるようにするユーザーインターフェース要素２０８を含むことができる。

【0055】

上記のように、この態様では、レンズ１１２は入力面１１４および出力面１１６、および全内反射を介してその上の入射光を反射するように構成された楕円形の外周面１１５を含む。さらに具体的に説明すると、図５はレンズ１１２がＬＥＤ１０８からの光を受ける入力面１１４を有する近位セクション１１３およびレンズを出る光が通る出力面１１６および外周面１１６ａを有する遠位セクション１１５を含むことを概略的に説明する。この態様では、遠位セクション１１５の外周面１１６ａは先端が切断された円錐形であるが、他の態様では異なる形状を有する場合がある。カラー１１８が近位セクションと遠位セクションとの間の境界に配置される。この態様では、レンズ１１２の入力面１１４が孔を形成し、そして外周部１１４ｂにより囲まれる中央凸部１１４ａを含む。この態様では、入力面の外周部１１４ｂは近位凹区分（Ａ）および遠位凸区分（Ｂ）を含む。近位セクション１１３は楕円形の外周面１１７を含み、これは二つの焦点ｆ１（本明細書では入力焦点と呼ぶ）およびｆ２を（本明細書では出力焦点と呼ぶ）を有する先端が切断された楕円形の形態である。焦点ｆ１は入力孔内またはＬＥＤ上もしくはその近傍に位置し、そしてもう一つの焦点ｆ２はレンズから少し離れた（ｄ）、例えば約４ｍｍ～約６ｍｍの範囲で外側の出力面１１６の上に位置する。多くの態様で、出力焦点ｆ２はレンズに光学的に結合された光ガイドの近位セクション内になるように配置され、レンズから出る光が光ガイド
に効率的に結合することを確実にする。

【0056】

他の態様では、出力焦点ｆ２はレンズ本体内、例えばレンズの出力面の下または出力面にあることができる。幾つかの態様では、遠位焦点１２４０の位置は、遠位焦点から広がる光線が、光の光ガイドへの結合を最大にするレンズに結合する光ガイドの入力面をわたる角拡散を現すように選択される。例えば広がるビームは、光ガイドの入力開口数に見合う角拡散を有する場合がある。

【0057】

幾つかの態様では、いかなる凸部１１４ａおよび楕円形の外周面１１７も約５０ジオプトリから約３００ジオプトリの範囲の正の屈折力を現すが、他の屈折力も使用することができる。幾つかの他の態様では、凸部はその焦点（すなわちその部分により屈折した光線が収束する点）がレンズに対して外部になるように構成される。例として凸部の焦点は、レンズに結合した光ガイドの近位末端内でよく、あるいは光パイプの入力面を照らすために、焦点から広がる光線が、光ガイドの入力面により囲まれる（ｓｕｂｔｅｎｄｅｄ）立体角に対応する最大の角拡散を現すように、レンズおよび光パイプの両方に対して外側でよい。例としてそのような幾つかの態様では、凸部の焦点は楕円形の外周面の遠位焦点と実質的に一致する場合がある。

【0058】

レンズ１１２は任意の適切な材料、例えば種々の異なるポリマー材料で形成することができる。そのような材料の幾つかの例には、限定するわけではないが、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）およびポリカーボネートがある。ＬＥＤ１０６が電磁気スペクトルの赤外線領域の放射線を発する幾つかの態様では、レンズは高密度ポリエチレンで形成してその放射線波長に対して実質的に透明となる場合がある。幾つかの態様では、レンズの近位および遠位セクション、ならびにレンズカラーは例えば成型または当該技術分野で既知の製造技術を使用して一体型ユニットとして形成される。

【0059】

図２Ａならびに図５に関して、幾つかの態様では、レンズ１１２はＬＥＤと入力面の凸部１１４ａとの間の距離が、約０．３ｍｍ未満、または約０．２ｍｍ未満となるようにＬＥＤ１０６に結合される。幾つかの例では、ＬＥＤ１０６と入力面の凸部１１４ａとの間の距離は約０．２４ｍｍである。

【0060】

図６および７に関して、別の態様による光モジュール３００は、レンズ３０２が取り出し可能かつ交換可能に配置できるハウジング３０１を含む。レンズ３０２はプリント回路基板３０８上に取り付けられたＬＥＤ３０６に光学的に結合した入力面３０４を含み、それらから光を受ける。レンズ３０２はさらに出力面３１０（これはこの態様では、実質的に平らである）を含み、これを通って光はレンズを出る。またレンズ３０２は、その入力面を通ってレンズに入る光の少なくとも一部を受け、そして全内反射を介して入射光を出力面に向ける外周面３１２を含む。前記態様と同様に、外周面３１２は先端が切断された楕円形の形態であり、これは入力焦点ｆ１をＬＥＤ３０６上もしくはその近傍に含み、そして出力焦点ｆ２はレンズから少し離れて、例えば約４ｍｍ～約６ｍｍの範囲で外側の、レンズの出力面３１０の上である。幾つかの態様では、楕円形の外周面３１２はレンズの入力面からその出力面に延びる場合がある。幾つかの他の態様では、レンズの外周面の近位部分３１２ａは楕円形（例えば入力面からカラー３１４に延びる部分）を有する場合があり、そして外周面の遠位部分３１２ｂは異なる形（例えば先端が切断された円錐形）を有する場合がある。

【0061】

カラー（本明細書ではフランジとも称する）３１４は部分的にレンズ本体を囲み、そして以下に詳細に検討するように、ハウジング３０１内にレンズを配置し易くする。

【0062】

より具体的には、カラー３１４の下面と接触しているスリーブ３１６がプリント回路基
板３０８上にレンズ３１２を支持する。別のスリーブ３１８はレンズカラー３１４の上面に設置され、そしてレンズの出力面３１０の上の距離Ｄで光学ウインド３２０を支持する。光学ウインド３２０は、例えば前記態様と関連して上で検討したように実施する場合がある。

【0063】

保持ウインド３２２は、ハウジング３０１の内面に提供されるそれぞれのネジ山と係合する複数のネジ山３２２ａを介してハウジングに脱着可能に結合される。保持ウインド３２２と光学ウインド３２０との間に配置されるガスケット３２２が封止を提供する場合がある。前記態様と同様に、保持ウインド３２２は光モジュール３００を光ガイドに光学的に結合するために、光ガイド（示さず）のアダプター３２６に接続する場合がある。

【0064】

光モジュール３００は光モジュールを電源、例えば１もしくは複数の電池に接続するために一対の導線３００ａおよび３００ｂを含む。

【0065】

図８～２９に関して、別の態様による光モジュール１は、互いに脱着可能に結合したレンズホルダー１７およびウインドリング８を有する外部ハウジング５を含む。この態様では、レンズホルダー１７は、最上開口部２０および底部開口部２１を持つ円筒状の内部通路１９を含む。レンズホルダー１７は、光学レンズ３を内部通路１９内に保持するための内部ショルダー２２を含む。レンズホルダー１７はさらにサファイアウインド１４を光学レンズ３の出力面４にわたって実質的に平らに整列して保持するため、第２の内部ショルダー２３を含む。レンズホルダー１７の底部開口部２１は、任意の配線または電源がＬＥＤ２に操作可能に接続されるようにする。

【0066】

この態様では、光学レンズ３はＬＥＤ２による発光が通過できるようにする１つの透明材料で形成される。例えばレンズ３はガラス、プラスチックまたはサファイアで形成することができる。レンズ３はＬＥＤ２からの光を受けるために入力面１０を有する近位（または受光）セクション９、および実質的に平らな出力面４を有する遠位（または発光）セクション６を含む。また光学レンズ３は、レンズホルダー１７内に保持されるために、内部ショルダー２２に設置されることができるカラー８を含む。入力面１０は、集合して孔１１を形成する外周曲面１２および中央凸面１３を含む。光学レンズ３は、全内反射を介して入射光を反射する外周楕円面を含む。

【0067】

ウインドリング１８は、最上開口部２５および底部開口部２６を持つ円筒状の内部通路２４を含む。ウインドリング１８はサファイアウインド１４の最上面１５と接して、サファイアウインドを内部ショルダー２３に対して固定する。この態様では、ウインドリング１８の底面およびレンズホルダー１７の最上面は、互いに脱着できるように連結するためのネジ状である。

【0068】

外部ハウジング５はＬＥＤ２、楕円形の光学レンズ３およびサファイアウインド１４を外部環境から保護する。弾力のある外部ハウジング５は、内部ＬＥＤ２、楕円形の光学レンズ３およびサファイアウインド１４を誤整列または損傷する恐れなしにモジュール１が照明装置に付けられようにする。幾つかの態様では、レンズホルダー１７およびウインドリング１８は金属、合金またはプラスチックで形成する場合がある。

【0069】

幾つかの態様では、モジュール１は電力をＬＥＤ２および任意の回路に供給するために電源につながれて、正しい電圧をＬＥＤ２に提供することができ、その両方とも当該技術では周知である。例として電源は１もしくは複数の電池またはＡＣ線間電力であることができる。

【0070】

前記態様と同様に、光モジュール１は光ガイド、例えば照明装置の光ガイドに結合して
、ＬＥＤ２からの光を光ガイドへ提供することができる。いったん電源に接続されれば、ＬＥＤ２はある角度範囲（ａｎｇｕｌａｒ ｅｘｔｅｎｔ）、例えば約１６０度の拡角を特徴とする角度範囲にわたって広がる光を発する。この光は孔１１を介してレンズ３により受けられる。多くの態様で、ＬＥＤによる発光の大部分、および場合によってはＬＥＤによる発光のすべてがレンズ３の入力面１０により捕捉される。レンズに入る光はその外周楕円面により反射される内部反射を介して、または直接その出力面４に伝えられ、そしてその出力面を通って出る。幾つかの態様では、レンズから出る光はＬＥＤによる発光に関する拡角よりも小さい拡角である。例えばレンズから出る光に関する拡角は、ＬＥＤによる発光の拡角よりも約３０％、４０％、５０％、６０％または７０％小さくなる場合がある。例えば幾つかの態様では、ＬＥＤ２による発光は約１６０度の拡角が特徴とする場合があり、そしてレンズを出る光は約６６度の拡角を特徴とする場合がある。レンズを出る光はサファイアウインドを通過して光ガイドに結合されることになる。

【0071】

楕円形レンズ３の実質的に平らな最上面４は、サファイアウインド１４の実質的に平らな底面１６と接して設置されるか、あるいは機械的に可能なようにこの面近くに設置される。理想的には両面ができる限り平らであり、これが平面間の界面のすべて、または実質的な部分にわたり良好な接触、または極めてわずかな分離を達成する。発光はレンズ３からサファイアウインド１４へ伝えられる。

【0072】

幾つかの態様では、レンズ３の出力面４はサファイアウインド１４の実質的に平らな底面１６に合った屈折率である場合がある。例えば幾つかの態様では、液体、ゲルまたは接着剤セメントのような屈折率が合う材料を使用して、レンズ３の出力面４とサファイアウインドの底面１６との間の屈折率の適合を提供することができる。

【0073】

さらに幾つかの態様では、サファイアウインド１４の平らな最上面１５は、光ガイド、例えば照明システムの入力光ガイドの入力面に合った屈折率の場合がある。幾つかの態様では、照明装置の入力光ガイドは平らな入力面を有する場合があり、理想的にはサファイアウインド１４の平らな最上面１５の全発光領域を満たす。入力光ガイド面（ｉｎｐｕｔ
ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｆａｃｅ）は、サファイアウインド１４の平らな最上面１５と接触して配置されるか、あるいは機械的に可能なかぎりこの面の近くに配置される。理想的には両面が平らであり、それらの間の良好な接触を促進する。入力光ガイドの可撓性は、この二つの面の間のより高度な接触を援助することができる。これにより確実にサファイアウインド１４の平らな最上面１５外の光を、入力光ガイドへ効率的に結合する。

【0074】

本発明の態様では、サファイアウインド１４の平らな最上面１５は、さらに光ガイドへの光の結合を改善するために、入力光ガイドの屈折率に実質的に合わせるため、液体、セメント（接着剤）、またはゲルのような屈折率が合う材料を有する場合がある。

【0075】

幾つかの態様では、光ガイドは単一の光ガイドファイバー、複数の四角または丸形の光ガイドファイバー、液体光ガイド、光ガイドを形成するために結合された複数のプラスチックまたはガラスファイバー、光ガイドを形成するために結合された複数のプラスチックまたはガラス棒、光ガイドを形成するために結合されたガラスまたはプラスチックファイバーで作られた複数のテーパー、または光ガイドを形成するために結合されたガラスまたはプラスチックで作られた複数の固体テーパーの場合がある。

【0076】

発光はサファイアウインド１４から光ガイドへと移される。その結果、ＬＥＤ２から大量の光を光ガイドの遠位末端に伝えて、例えば内視鏡システムで調査中の物体を照射することができる。

【0077】

ＬＥＤ２、楕円形の光学レンズ３およびサファイアウインド１４の間に追加の光学素子
（ｏｐｔｉｃｓ）が無いので、モジュール１に関する機械的設計および空間的要件は簡略となり、例えば既存の照明装置へのより容易な挿入を可能にする。幾つかの態様では、小型電池をＬＥＤ２の電力として使用でき、これにより光モジュールが小型の照明装置で使用できるようになると同時に、望まれる照明を提供することを可能とする。

【0078】

当業者は、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更を上記態様に行うことができると考えるだろう。さらに一態様の様々な構成要素は、別の態様に使用することができる。例えば一態様のレンズは別の態様に取り込むことができる。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

明細書に記載された発明。

【外国語明細書】