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技術 照明装置

出願人 オリンパス株式会社
発明者 田村和昭大原聡
出願日 2016年11月4日 (3年4ヶ月経過) 出願番号 2018-548521
公開日 2019年9月19日 (6ヶ月経過) 公開番号 WO2018-083780
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 略柱形状 オーバル状 密接部材 マルチモ 前方散乱成分 後方散乱成分 加減圧 アイセーフ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

照明装置(10)は、光源ユニット(20)と照明ユニット(60)とを有する。照明ユニット(60)は、1次光の少なくとも一部の光学特性を変換する第1の光変換部材(70)と、第1の光変換部材(70)を内部に保持するホルダ(80)とを有する。第1の光変換部材(70)は、1次光が透過する光透過部(71)と、光透過部(71)の内部に形成され、光透過部(71)の内部を進行する1次光の少なくとも一部を照射される少なくとも1つの光拡散部(73)とを有する。光拡散部(73)は、照射された1次光の少なくとも一部を2次光として拡散する。

概要

背景

例えば特許文献1は、単線光ファイバを有する照明ステムを開示している。この照明システムは、光ファイバによって導光された1次光であるレーザ光照明光として広範囲照射するために、光ファイバの先端面に配置される楕円状の拡散体を有する。拡散体は、光ファイバとは別部材である。

概要

照明装置(10)は、光源ユニット(20)と照明ユニット(60)とを有する。照明ユニット(60)は、1次光の少なくとも一部の光学特性を変換する第1の光変換部材(70)と、第1の光変換部材(70)を内部に保持するホルダ(80)とを有する。第1の光変換部材(70)は、1次光が透過する光透過部(71)と、光透過部(71)の内部に形成され、光透過部(71)の内部を進行する1次光の少なくとも一部を照射される少なくとも1つの光拡散部(73)とを有する。光拡散部(73)は、照射された1次光の少なくとも一部を2次光として拡散する。

目的

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、外力を含む外部から印加される負荷に対して配光特性の変動が少ない照明装置を提供する

効果

実績

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請求項1

次光出射する光源ユニットと、受光した前記1次光を基に生成した光を照明光として前記光源ユニットとは逆側に出射する照明ユニットとを有する照明装置において、前記照明ユニットは、前記1次光の少なくとも一部の光学特性を変換する第1の光変換部材と、前記第1の光変換部材を内部に保持するホルダと、を具備し、前記ホルダは、前記1次光が入射するホルダ入射部と、前記照明光を出射するホルダ出射部と、を有し、前記第1の光変換部材は、前記1次光が透過する光透過部と、前記照明光に含まれる2次光を生成するために、前記光透過部の内部に形成され、前記光透過部の内部を進行する前記1次光の少なくとも一部を照射され、照射された前記1次光の少なくとも一部を前記2次光として拡散する少なくとも1つの光拡散部と、を有する照明装置。

請求項2

前記光拡散部は、前記光透過部の屈折率とは異なる屈折率を有する請求項1に記載の照明装置。

請求項3

前記光拡散部は、略柱形状または略球形状を有する請求項2に記載の照明装置。

請求項4

前記光拡散部はクラック部を有する、または、前記光拡散部は第1光拡散部と前記第1光拡散部の密度とは異なる密度を有する第2光拡散部とを有する請求項2に記載の照明装置。

請求項5

前記光源ユニットから出射された前記1次光を前記照明ユニットに導光する導光部材を具備し、前記光拡散部は、前記導光部材のNA以上の配光角を有する前記2次光を生成する請求項2に記載の照明装置。

請求項6

前記ホルダは、前記ホルダ入射部と前記ホルダ出射部とに連通し、前記光透過部が配置される中空部を有し、前記中空部は前記ホルダ入射部から前記ホルダ出射部に向けて徐々に拡大する円錐台形状を有し且つ前記光透過部は円錐台形状または略球形状を有する、または前記中空部は略柱形状を有し且つ前記光透過部は略柱形状を有し、前記光拡散部の少なくとも一部は、前記ホルダ入射部から前記光透過部に入射する前記1次光の中心軸上に形成される請求項5に記載の照明装置。

請求項7

前記光拡散部は、前記ホルダ出射部と前記ホルダ入射部との間において前記ホルダ出射部よりも前記ホルダ入射部の近くに配置され、前記光拡散部の直径は、前記導光部材の直径と同一または前記直径よりも小さい請求項6に記載の照明装置。

請求項8

前記光拡散部は、前記中心軸に直交する平面上に配置され、前記中心軸上における前記光拡散部の長さは、前記中心軸に直交する方向における前記光拡散部の長さよりも短い請求項6に記載の照明装置。

請求項9

前記光拡散部は、前記光透過部の略中心に配置される請求項6に記載の照明装置。

請求項10

前記光拡散部は、第1光拡散部と第2光拡散部とを有し、前記第1光拡散部と前記第2光拡散部とは、前記中心軸方向において、互いに離れて配置され、前記ホルダ入射部の近くに配置される前記第1光拡散部における光の拡散量は、前記ホルダ入射部から離れて配置される前記第2光拡散部における光の拡散量よりも小さい請求項6に記載の照明装置。

請求項11

前記中心軸に直交する方向において、前記第2光拡散部の面積は、前記第1光拡散部の面積よりも大きい請求項10に記載の照明装置。

請求項12

前記第1光拡散部の密度は、前記第2光拡散部の密度よりも低い請求項10に記載の照明装置。

請求項13

前記ホルダは、前記ホルダ入射部と前記ホルダ出射部とに連通し、前記光透過部が配置される中空部を有し、前記中空部は、前記ホルダ入射部から前記ホルダ出射部に向けて徐々に拡大する円錐台形状を有し、前記ホルダは、前記ホルダのテーパ状の内周面に配置され、前記1次光と前記2次光とを前記ホルダ出射部に向けて反射する反射部材を有する請求項1に記載の照明装置。

請求項14

前記反射部材は、前記2次光の少なくとも一部を反射し、前記2次光の放射角を狭角に変換する請求項13に記載の照明装置。

請求項15

前記反射部材は、前記光拡散部から前記ホルダ入射部側に進行する前記2次光の一部が前記光拡散部に再入射せずに前記ホルダ出射部に進行するように、前記2次光の一部を反射する請求項13に記載の照明装置。

請求項16

前記照明ユニットは、前記ホルダ入射部から前記光透過部に入射する前記1次光の中心軸方向において前記光拡散部と前記ホルダ出射部との間に配置されまたは前記光源ユニットの配置位置とは逆側を示す前記ホルダ出射部の前方に配置され、前記1次光または前記2次光を受光した際に、受光した光の少なくとも一部の光学特性を変換して前記照明光に含まれる3次光を生成する第2の光変換部材を有する請求項1に記載の照明装置。

請求項17

前記第1の光変換部材が前記1次光から前記2次光を生成する際と前記第2の光変換部材が前記2次光から前記3次光を生成する際、生成に伴う前記第2の光変換部材の発熱量は、生成に伴う前記第1の光変換部材の発熱量よりも大きい請求項16に記載の照明装置。

請求項18

前記第2の光変換部材は、前記2次光の配光角よりも大きい配光角を有する前記3次光を生成する配光角変換部材を有する請求項16に記載の照明装置。

請求項19

前記第2の光変換部材は、前記2次光の波長領域とは異なる波長領域を有する前記3次光を生成する波長変換部材を有する請求項16に記載の照明装置。

請求項20

前記第2の光変換部材は、前記2次光を拡散して前記3次光を生成する拡散部材またはレンズを有する請求項16に記載の照明装置。

請求項21

前記光透過部は、ガラスまたはアクリルを有する請求項1に記載の照明装置。

請求項22

前記光源ユニットは、1つの波長を有する1つのレーザ光をまたは1つの波長をそれぞれが有する複数のレーザ光を前記1次光として出射する、または互いに異なる波長を有する複数のレーザ光を前記1次光として出射する請求項1に記載の照明装置。

請求項23

前記光源ユニットは、互いに異なる波長を有する複数の前記レーザ光を合波する光合波部を有する請求項22に記載の照明装置。

技術分野

0001

本発明は、照明ユニットを有する照明装置に関する。

背景技術

0002

例えば特許文献1は、単線光ファイバを有する照明ステムを開示している。この照明システムは、光ファイバによって導光された1次光であるレーザ光照明光として広範囲照射するために、光ファイバの先端面に配置される楕円状の拡散体を有する。拡散体は、光ファイバとは別部材である。

先行技術

0003

特開2011−248022号公報

発明が解決しようとする課題

0004

拡散体が光ファイバの先端面に配置された際、外部に露出する拡散体が外力といった外部から印加される物理的な負荷によって損傷し、拡散体の形状が変形することが考えられる。拡散体の形状が変形した場合、変形前の状態に比べて、拡散体の配光特性が変動してしまう。

0005

一般的に、レーザ光の発光点は小さく、レーザ光のエネルギ密度は高い。このため、特許文献1に開示される照明システムが内視鏡に組み込まれる場合、レーザ光に対する、内視鏡の使用者の安全確保が重要である。特許文献1では、レーザ光は拡散体によって拡散されるため、アイセーフが確保される。

0006

しかしながら、例えば、内視鏡が使用、運搬または洗浄される際、照明システムには、熱的、物理的または化学的に様々な負荷が外部から印加される。特に、内視鏡が洗浄される際、滅菌消毒処理によって、例えば、温度変化、急激な加減圧、衝撃などといった負荷が照明システムに繰り返し印加されることが考えられる。このような状況下では、例えば外部に対して露出している拡散体の一部が負荷によって欠損してしまい、欠損前の状態に比べて拡散体の配光特性が変動してしまう。

0007

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、外力を含む外部から印加される負荷に対して配光特性の変動が少ない照明装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

前記目的を達成するために、本発明の照明装置の一態様は、1次光を出射する光源ユニットと、受光した前記1次光を基に生成した光を照明光として前記光源ユニットとは逆側に出射する照明ユニットとを有し、前記照明ユニットは、前記1次光の少なくとも一部の光学特性を変換する第1の光変換部材と、前記第1の光変換部材を内部に保持するホルダと、を具備し、前記ホルダは、前記1次光が入射するホルダ入射部と、前記照明光を出射するホルダ出射部と、を有し、前記第1の光変換部材は、前記1次光が透過する光透過部と、前記照明光に含まれる2次光を生成するために、前記光透過部の内部に形成され、前記光透過部の内部を進行する前記1次光の少なくとも一部を照射され、照射された前記1次光の少なくとも一部を前記2次光として拡散する少なくとも1つの光拡散部と、を有する。

発明の効果

0009

本発明によれば、外力を含む外部から印加される負荷に対して配光特性の変動が少ない照明装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0010

図1は、第1の実施形態の照明ユニットを有する照明装置の概略図である。
図2Aは、第1の実施形態の照明ユニットを模式的に示す図である。
図2Bは、照明ユニットにおける1次光と2次光と照明光との進行を模式的に示す図である。
図3Aは、照明ユニットの光拡散部の一例を示す図である。
図3Bは、光拡散部の一例を示す図である。
図3Cは、光拡散部の一例を示す図である。
図4Aは、照明装置を搭載する内視鏡システムの概略図である。
図4Bは、図4Aに示す内視鏡システムの構成を示す図である。
図5Aは、照明ユニットの変形例1を模式的に示す図である。
図5Bは、照明ユニットの変形例2を模式的に示す図である。
図5Cは、照明ユニットの変形例3を模式的に示す図である。
図5Dは、照明ユニットの変形例4を模式的に示す図である。
図5Eは、照明ユニットの変形例5を模式的に示す図である。
図5Fは、照明ユニットの変形例6を模式的に示す図である。
図6Aは、第2の実施形態の照明ユニットを有する照明装置の概略図である。
図6Bは、第2の実施形態の照明ユニットを模式的に示す図である。
図6Cは、第2の実施形態の照明ユニットの変形例を模式的に示す図である。
図7Aは、第3の実施形態の照明ユニットを模式的に示す図である。
図7Bは、第3の実施形態の照明ユニットの変形例を模式的に示す図である。

実施例

0011

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、一部の図面では図示の明瞭化のために部材の一部の図示を省略する。

0012

ホルダ入射部83aから光透過部71に入射する1次光PL中心軸を、中心軸Cと称する。中心軸C方向とは、例えば、ホルダ入射部83aからホルダ出射部83bに向かう方向を示す。

0013

図1に示す照明装置10は、例えば、図4Aに示す内視鏡システム100に搭載される内視鏡用照明装置であることを一例に説明する。なお照明装置10は、例えば顕微鏡に搭載されてもよいし、装置単独として機能してもよい。

0014

照明光ILとは、照明ユニット60から照明ユニット60の外部に出射された光を示す。照明光ILは、少なくとも1次光PL以外の光(例えば、2次光SLまたは3次光TL)を含む。

0015

[第1の実施形態]
[構成]
以下に、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1に示すように、照明装置10は、光源ユニット20と、導光部材50と、照明ユニット60とを有する。

0016

光源ユニット20は、互いに異なる波長を有する複数のレーザ光を1次光PLとして出射する。光源ユニット20は、例えば、光源21B,21Gと,21Rと、導光部材31B,31G,31Rと、光合波部41と有する。
光源21Bは、例えば、青色のレーザ光を出射するレーザダイオードを有する。レーザ光の中心波長は、例えば、445nmとなっている。
光源21Gは、例えば、緑色のレーザ光を出射するレーザダイオードを有する。レーザ光の中心波長は、例えば、532nmとなっている。
光源21Rは、例えば、赤色のレーザ光を出射するレーザダイオードを有する。レーザ光の中心波長は、例えば、635nmとなっている。
導光部材31Bは、光源21Bと光合波部41とに光学的に接続されており、光源21Bから出射されたレーザ光を光合波部41に導光する。
導光部材31Gは、光源21Gと光合波部41とに光学的に接続されており、光源21Gから出射されたレーザ光を光合波部41に導光する。
導光部材31Rは、光源21Rと光合波部41とに光学的に接続されており、光源21Rから出射されたレーザ光を光合波部41に導光する。
導光部材31B,31G,31Rは、例えば、マルチモードの単線の光ファイバを有する。

0017

なお光源21Bと導光部材31Bとの間には、図示しない集光レンズが配置される。光源21Bから出射された光は、集光レンズによって導光部材31Bに集光される。この点は、光源21Gと導光部材31G、光源21Rと導光部材31Rとについても同様である。

0018

光合波部41は、導光部材31Bと導光部材31Gと導光部材31Rとによって導光された互いに異なる波長を有する複数のレーザ光を合波する。レーザ光の波長が互いに異なり、レーザ光が上述したような青色、緑色及び赤色の波長を有する場合には、合波された光は例えば白色光となる。光合波部41は、導光部材50に光学的に接続されており、合波した白色光を1次光PLとして導光部材50に向けて出射する。これにより、単線の導光部材50によって白色光観察が実施可能となる。

0019

光合波部41は、例えば光ファイバコンバイナを有する。これにより、光合波部41は、小型且つ効率的にレーザ光を合波可能となる。光合波部41は、例えばレンズダイクロイックミラーとを有する空間光学系を有してもよい。

0020

利用される光源は、光源21B,21G,21Rに限定されない。4つ以上の光源が配置されると、演色性の高い白色光を用いた白色光観察が実施可能となる。青紫色の光を出射する光源と光源21Gとが用いられる場合、ヘモグロビン光吸収特性を利用する特殊光観察が実施可能となる。特殊光観察では、血管が強調されて表示される。近赤外光を出射する光源が用いられる場合、近赤外光を利用する観察が実施可能となる。観察に応じて、使用する光源が選択されてもよい。

0021

光源ユニット20は、1つの波長を有する1つのレーザ光を1次光PLとして出射してもよいし、または1つの波長をそれぞれが有する複数のレーザ光を1次光PLとして出射してもよい。この場合、光源21B,21G,21Rそれぞれは、同一の波長のレーザ光を出射するレーザダイオードを有する。

0022

導光部材50は、光源ユニット20から出射された1次光PLを照明ユニット60に導光する。このため導光部材50は、光合波部41と照明ユニット60とに光学的に接続される。導光部材50は、光合波部41から照明ユニット60に向けて1次光PLを導光する。

0023

導光部材50の外径は、例えば、数十μm〜数百μmである。導光部材50は、例えば、マルチモードファイバの光ファイバである。例えば、光ファイバのコア径は50μm、開口数(NA)は0.2である。1次光PLとしてレーザ光が用いられるため、導光部材50は、単線の光ファイバを用いる。しかしながら、導光部材50は、バンドルファイバを用いてもよい。導光部材50の材料は、例えば、石英ガラスプラスチックまたは樹脂である。導光部材50は、棒状部材である。導光部材50は、外力によって湾曲可能な細長い部材である。導光部材50は、光合波部41に光学的に接続され且つ光合波部41から出射された1次光PLが入射する入射端部と、入射端部とは逆側に配置される出射端部とを有する。図2Aに示すように、出射端部は、導光部材50の中心軸に対して直交している出射端面50cを有する。出射端面50cは、1次光PLを照明ユニット60に出射する平面である。導光部材50の側面は、導光部材50の中心軸に対して平行である。

0024

図2Aに示すように、導光部材50は、1次光PLを導光するコア50dと、コア50dの外周に配置され、コア50dの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド50eとを有する。コア50dの屈折率とクラッド50eの屈折率との差によって、クラッド50eは、1次光PLをコア50dに閉じ込める機能を有する。例えば、コア50dの先端面とクラッド50eの先端面とは、互いに同一平面上に配置され、コア50dの中心軸に対して直交する平面である。コア50dの先端面とクラッド50eの先端面とは、出射端面50cに含まれる。なお図示はしないが、導光部材50は、クラッド50eの外周に配置されるジャケットを有してもよい。ジャケットは、例えば、引っ張り耐性及び曲げ耐性といった導光部材50の機械的な強度を向上する。ジャケットは、例えば、ナイロンアクリルポリイミド、ETFEといった樹脂を用いる。

0025

図1に示すように、照明ユニット60は、光源ユニット20とは逆側に配置される導光部材50の出射端部に配置される。照明ユニット60は、導光部材50を介して光源ユニット20に光学的に接続される。照明ユニット60は、光源ユニット20から出射された1次光PLを受光する。照明ユニット60は、受光した1次光PLを基に生成した光を照明光ILとして光源ユニット20とは逆側に出射する。例えば、照明ユニット60は、照明光ILを照明ユニット60の外部に出射する。照明ユニット60は、照明光ILを照明ユニット60の外部における照明ユニット60の前方に出射する。具体的には、照明ユニット60は、ホルダ出射部83bからホルダ出射部83bの前方に向かって、照明光ILを出射する。前方とは、例えば、図1,2,3において紙面の右側を示し、中心軸C方向において光源ユニット20及び導光部材50の配置位置とは逆側を示す。本実施形態の照明光ILは、1次光PLと2次光SLとを含む、または2次光SLである。

0026

図2Aに示すように、照明ユニット60は、受光した1次光PLの少なくとも一部の光学特性を変換して2次光SLを生成する第1の光変換部材70と、導光部材50の出射端部と第1の光変換部材70とを内部に保持するホルダ80とを有する。出射端部と第1の光変換部材70とは、ホルダ80の内部に配置される。出射端部と第1の光変換部材70とホルダ80とは、中心軸Cを中心に、回転対称に配置される。

0027

第1の光変換部材70は、1次光PLと2次光SLとが透過する光透過部71と、照明光ILに含まれる2次光SLを生成するために光透過部71の内部に形成される少なくとも1つの光拡散部73とを有する。本実施形態では、1つの光拡散部73が配置されるものとする。詳細については後述するが、光拡散部73は、1次光PLを基に2次光SLを生成する。

0028

光透過部71は、例えば、円錐台形状を有する。光透過部71は、導光部材50の出射端面50cに光学的に接続され、出射端面50cから出射される1次光PLが入射する小さい円形の入射面71aと、入射面71aと対向する大きい円形の出射面71bと、入射面71aと出射面71bとの間の外周面である側面71cとを有する。入射面71aは、出射端面50cと同一の大きさであるか、出射端面50cよりも大きい。出射面71bは、外部に露出しており、照明光ILを出射する。側面71c全体は、ホルダ80の内周面83cに接触する。

0029

例えば、光透過部71は、1次光PLと2次光SLとに対して高い透過率を有する透明な部材を有する。光透過部71は、1次光PLと2次光SLとを透過させる性質を有していればよい。

0030

ホルダ80は、例えば円柱形状を有する。ホルダ80は、例えば、金属製の真鍮を有する。第1ホルダ80は、アルミまたは銅などの金属、窒化アルミといった金属化合物を有してもよい。ホルダ80は、導光部材50の出射端部が配置される中空部81と、光透過部71が配置される中空部83とを有する。中空部81,83は、中心軸C方向において互いに対してホルダ80の内部にて連続している。中空部81,83は、中心軸C方向においてホルダ80の内部を貫通している貫通孔である。例えば、中空部81は円柱形状であり、中空部83は円錐台形状である。

0031

中空部81の直径は、導光部材50の出射端部の直径よりも微小に大きい。出射端部は、中空部81に接着などによって固定される。

0032

中空部83は、光透過部71の入射面71a側が配置される開口部であり、1次光PLが入射するホルダ入射部83aと、光透過部71の出射面71b側が配置される開口部であり、照明光ILを出射するホルダ出射部83bとに連通する。中空部83の直径は中心軸C方向においてホルダ入射部83aからホルダ出射部83bに向けて徐々に拡大している。言い換えると中空部83は、ホルダ入射部83aからホルダ出射部83bにかけて拡径している円錐台形状を有する。中空部83におけるホルダ80の内周面83cは、テーパ面である。

0033

ホルダ80は、ホルダ80の内周面83cに配置され、1次光PLと2次光SLとをホルダ出射部83bに向けて反射する反射部材85を有する。反射部材85は、1次光PLと2次光SLとに対して高い反射率を有することが好ましい。反射部材85は、1次光PLと2次光SLとが反射部材85に入射したときに、1次光PLと2次光SLとを正反射または拡散反射する。反射部材85は、高い透過率を有する樹脂などの接着剤によって、光透過部71の側面71cに固定される。

0034

反射部材85は、内周面83cの少なくとも一部に配置されてもよい。例えば、反射部材85が配置されていない内周面83cにおいて、光透過部71の側面71cは接着剤によって内周面83cに固定される。

0035

本実施形態における反射部材85は、例えば、内周面83cに銀またはアルミニウムなどの金属を薄くめっきした金属反射膜反射ミラー)である。反射部材85は、図示はしない保護膜によって保護されてもよい。保護膜は、反射部材85を覆う。保護膜は、例えば、二酸化ケイ素、または導電性ガラスといった金属酸化膜といった、高い透過率を有する部材である。

0036

ここで、光拡散部73における一般的な拡散現象について説明する。拡散現象は、ミー散乱レイリー散乱とに大きく分けられる。

0037

ミー散乱は、光拡散部73の直径が1次光PLの波長と略同一の場合に、発生する。ミー散乱において、2次光SLが光拡散部73の前方に散乱(進行)する成分を示す前方散乱成分が多く、2次光SLが光拡散部73の後方に散乱(進行)する成分を示す後方散乱成分が少ない。

0038

レイリー散乱は、光拡散部73の直径が1次光PLの波長の略1/10以下である場合に、発生する。レイリー散乱において、前方散乱成分は、後方散乱成分と略同一である。

0039

ホルダ出射部83bから前方に向かって出射される照明光ILの明るさを考慮すると、本実施形態では、前方散乱成分が後方散乱成分よりも多いミー散乱を利用することが好ましい。一方で、多色の1次光PLを散乱させる場合、散乱の波長依存性を考慮する必要がある。ミー散乱の波長依存性はレイリー散乱の波長依存性よりも大きいと一般的には考えられており、照明光ILの色むらを無くすためには、レイリー散乱が好ましい。

0040

ミー散乱とレイリー散乱とのどちらが利用されても、2次光SLが生成される際、前方散乱成分だけでなく、後方散乱成分が発生する。つまり2次光SLは、光拡散部73の周囲に進行する。前方散乱成分は照明光ILとして利用されるが、後方散乱成分は照明光ILには寄与しない。

0041

そこで、図2Bに示すように、例えば、反射部材85は、反射部材85を照射した2次光SLが反射によって光拡散部73に再入射せずにホルダ出射部83bに進行するように、2次光SLをホルダ出射部83bに反射する。

0042

例えば、2次光SLが、光拡散部73から中心軸C方向において光拡散部73とホルダ出射部83bとの間に配置される反射部材85に進行した後に反射部材85によって反射されたとする。この2次光SLは、前方散乱成分に含まれる。このとき反射部材85は、2次光SLが光拡散部73に再入射せずにホルダ出射部83bに進行するように、光拡散部73からホルダ出射部83b側に進行する2次光SLをホルダ出射部83bに反射する。

0043

例えば、2次光SLが、光拡散部73から中心軸C方向において光拡散部73とホルダ入射部83aとの間に配置される反射部材85に進行した後に反射部材85によって反射されたとする。この2次光SLは、後方散乱成分に含まれる。このとき反射部材85は、2次光SLが光拡散部73に再入射せずにホルダ出射部83bに進行するように、光拡散部73からホルダ入射部83a側に進行する2次光SLをホルダ出射部83bに反射する。このように反射部材85は、光拡散部73からホルダ入射部83a側に進行する後方散乱成分に含まれる2次光SLの一部が光拡散部73に再入射せずにホルダ出射部83bに進行するように、2次光SLの一部を反射する。言い換えると、反射部材85は、光拡散部73からホルダ入射部83a側に進行した後に反射部材85によって反射された2次光SLが光拡散部73に再入射せずにホルダ出射部83bに進行するように、光拡散部73からホルダ入射部83a側に進行する2次光SLをホルダ出射部83bに反射する。

0044

図2Bに示すように、光拡散部73は、照明光ILに含まれる2次光SLを生成するために、光透過部71の内部を進行する1次光PLを照射され、照射された1次光PLの少なくとも一部を2次光SLとして拡散する。配光が非常に狭い1次光PLが光拡散部73を照射した際、1次光PLは光拡散部73によって拡散され、広い配光角を有する2次光SLである拡散光が拡散によって生成される。言い換えると、2次光SLとは、光拡散部73によって拡散された1次光PL(拡散光)である。本実施形態では、拡散は、屈折を含む。1次光PLの拡散のために、光拡散部73と光拡散部73が密接する密接部材である光透過部71との界面において、屈折率差が必要となる。したがって、光拡散部73は、光透過部71の屈折率とは異なる屈折率を有する。光拡散部73は、受光した1次光PLの波長を変換せず、1次光PLとは異なる配光角を有する2次光SLに1次光PLを変換する。光拡散部73は、光拡散部73の拡散条件によって、導光部材50のコア50dのNA以上の配光角を有する2次光SLを生成する。光拡散部73の拡散条件は、例えば、光拡散部73の屈折率と光透過部71の屈折率との差と、光拡散部73の大きさとを含む。

0045

光拡散部73は、例えばレーザ加工によって、光透過部71に形成される。このため、光透過部71は、モース硬度が2以上であるガラスまたはセラミックといった無機材料、またはロックウェル硬度がM50以上であるアクリルといった樹脂を有する。光拡散部73は、光透過部71が中空部83に配置される前にレーザ加工によって形成されてもよいし、光透過部71が中空部83に配置された後にレーザ加工によって形成されてもよい。レーザ加工に用いられるレーザ光は、光透過部71の入射面71aと出射面71bと側面71cとのいずれかから照射されてもよい。レーザ加工に用いられるレーザ光は、光透過部71を保持するホルダ80の外周面から照射されてもよい。レーザ加工に用いられるレーザ光は、光源ユニット20から出射されるレーザ光とは異なる。

0046

例えば、光拡散部73は、略柱形状図2A,2B参照)を有する。なお光拡散部73は、略球形状図3A,3B参照)を有してもよい。

0047

図2Aに示すように、光拡散部73の少なくとも一部は、ホルダ入射部83aから光透過部71に入射する1次光PLの中心軸C上に配置される。本実施形態では、光拡散部73の中心軸は、中心軸C上に配置される。例えば、光拡散部73の直径は、導光部材50のコア50dの直径と同一である。光拡散部73の直径は、コア50dの直径よりも小さくてもよい。中心軸C上において、光拡散部73とホルダ入射部83aとの間の距離は、光拡散部73とホルダ出射部83bとの間の距離よりも短い。すなわち、光ファイバ固有のNAによって規定される配光角を有した状態で出射される1次光PLが光拡散部73を照射するように、光拡散部73は、ホルダ出射部83bとホルダ入射部83aとの間においてホルダ出射部83bよりもホルダ入射部83aの近くに配置される。つまり、光拡散部73の配置位置は、1次光の配光角と光拡散部73のサイズとを基に決定される。

0048

光拡散部73の直径がコア50dの直径と同一である場合、1次光PLの大部分が光拡散部73を照射する。光拡散部73の直径がコア50dの直径よりも小さい場合、1次光PLの一部は光拡散部73を照射し、1次光PLの残りの一部は光拡散部73に入射することなく光透過部71を進行する。このように、光拡散部73は、光透過部71の内部を進行する1次光PLの少なくとも一部を照射される。

0049

光拡散部73は、拡散のために、様々な部位または形状を有する。図2Aに示すように、光拡散部73は、孔部73aを有してもよい。図3Aに示すように、光拡散部73は、密接部材である光透過部71の屈折率よりも高い屈折率を有する屈折率改質部73bを有してもよい。光拡散部73は、クラック部73c(図3C参照)を有してもよい。このような光拡散部73は、例えばレーザ加工によって形成される。

0050

例えば、レーザ加工が光透過部71の内部の一部のみに実施された際、この一部は蒸散し、気孔のような孔部73a(図2A参照)が形成される。孔部73aは、気体充填される空間部または真空の空間部である。孔部73aの形状及びサイズは、レーザ加工に用いられるレーザ光の、集光スポット径、エネルギ密度及び照射時間に応じて調整される。

0051

例えば、レーザ加工が光透過部71の内部の一部のみに実施された際、一部は改質され、一部の屈折率はレーザ加工が実施されていない光透過部71の他の部位の屈折率に比べて高まる。図3Aに示す屈折率改質部73bは、レーザ加工によって改質された光透過部71の一部である。屈折率改質部73bの形状は、特に限定されない。屈折率は、レーザ加工に用いられるレーザ光の、集光スポット径、エネルギ密度及び照射時間に応じて調整される。

0052

例えば、レーザ加工が光透過部71の内部の一部のみに実施された際、この一部の形状は、レーザ加工によって略柱形状(図2A,2B参照)または略球形状(図3B参照)に変化する。形状が変化した部位が略柱形状または略球形状を有する光拡散部73として機能する。図3Bに示すように、この場合の光拡散部73は、光透過部71によって覆われ、光透過部71の内部に形成される空間部73dである。空間部73dの形状及びサイズは、レーザ加工に用いられるレーザ光の、集光スポット径、エネルギ密度及び照射時間に応じて調整される。光拡散部73が略柱形状(例えば略円柱形状)を有する場合、光拡散部73の中心軸は、中心軸Cに対して直交する必要もない。

0053

例えば、レーザ加工が光拡散部73の一部のみに実施された際、この一部に、レーザ加工によってクラックが発生する。クラックが発生した部位がクラック部73c(図3C参照)として機能する。クラック部73cのサイズ及び形状は、レーザ加工に用いられるレーザ光の、集光スポット径、エネルギ密度及び照射時間に応じて調整される。

0054

孔部73aと略柱形状の光拡散部73と略球形状の光拡散部73とクラック部73cと空間部73dとのそれぞれの屈折率は、レーザ加工に用いられるレーザ光の、集光スポット径、エネルギ密度及び照射時間に応じて調整される。このようなレーザ加工によって、光拡散部73は、光透過部71の屈折率とは異なる屈折率を有し且つ光拡散部73のサイズを調整された状態で、形成される。

0055

例えば略柱形状の光拡散部73において、光拡散部73は、中心軸Cに直交する平面上に配置される。中心軸C上における光拡散部73の長さは、中心軸Cに直交する方向における光拡散部73の長さよりも短い。

0056

光拡散部73は、光透過部71の内部に形成されるが、これに限定される必要はない。光拡散部73は、光透過部71を貫通してもよい。入射面71aから入射した1次光PLが光拡散部73を直接照射できれば、光拡散部73の位置及び貫通の方向は特に限定されない。

0057

図4A図4Bとを参照して、照明装置10が搭載される内視鏡システム100について説明する。

0058

内視鏡システム100は、例えば、被観察部に照明光ILを照明し、被観察部を撮像する内視鏡110と、内視鏡110に着脱自在に接続される制御装置140とを有する。この被観察部とは、例えば体腔内における患部病変部等である。内視鏡システム100は、制御装置140に接続され、内視鏡110によって撮像された被観察部を表示する例えばモニタである画像表示装置150と、内視鏡110に着脱自在に接続され、制御装置140に着脱自在に接続される光源装置170とを有する。内視鏡システム100は、被観察部を撮像する撮像ユニット180を有する。

0059

内視鏡110は、例えば体腔に挿入される中空の細長い挿入部120と、挿入部120の基端部に連結され、操作者によって把持される把持部127とを有する。

0060

挿入部120は、挿入部120の先端部側から挿入部120の基端部側に向かって、先端硬質部121と、湾曲部123と、可撓管部125とを有する。先端硬質部121の基端部は湾曲部123の先端部に連結され、湾曲部123の基端部は可撓管部125の先端部に連結される。

0061

可撓管部125は、把持部127から延出される。把持部127は、湾曲部123を湾曲操作する湾曲操作部127aと、送気・送水吸引撮影とのためのスイッチ部127bと、把持部127に接続されるユニバーサルコード127cとを有する。

0062

ユニバーサルコード127cは、把持部127の側面から延出される。ユニバーサルコード127cの端部は分岐しており、各端部にコネクタ127dが配置される。一方のコネクタ127dは制御装置140に着脱可能となっており、他方のコネクタ127dは光源装置170に着脱可能となっている。

0063

制御装置140は、照明装置10と内視鏡110と画像表示装置150と光源装置170と撮像ユニット180とを制御する。

0064

撮像ユニット180は、被観察部を撮像する撮像部181と、撮像部181によって撮像された画像を伝送する撮像ケーブル185と、撮像ケーブル185によって伝送された画像を処理する画像処理部183とを有する。画像処理部183によって処理された画像は、画像表示装置150によって表示される。撮像部181は先端硬質部121に配置され、画像処理部183は制御装置140に配置され、撮像ケーブル185は内視鏡110に配置される。撮像部181は、例えば、CCDまたはCMOSを有する。画像処理部183は、例えば、ASICなどを含むハードウエア回路によって構成される。画像処理部183は、プロセッサによって構成されても良い。画像処理部183がプロセッサで構成される場合、プロセッサがアクセス可能な図示しない内部メモリまたは外部メモリが制御装置140に配置される。内部メモリまたは外部メモリは、プロセッサが実行することで当該プロセッサを画像処理部183として機能させるためのプログラムコードを記憶する。

0065

光源ユニット20は、光源装置170に搭載される。導光部材50と照明ユニット60とは、内視鏡110に内蔵される。具体的には、導光部材50の出射端部と照明ユニット60とは、先端硬質部121に配置される。

0066

[動作]
光源21B,21G,21Rそれぞれから出射されたレーザ光は、導光部材31B,31G,31Rによって光合波部41に導光される。複数のレーザ光は、光合波部41によって合波される。合波された光である1次光PLは、導光部材50によって照明ユニット60に導光される。

0067

図2Bに示すように、1次光PLは、出射端面50cから第1の光変換部材70に向かって出射される。出射端面50cから出射される1次光PLの配光は狭く、例えば配光半値角は約15度である。なお1次光PLの強度は、中心軸Cにおいて最も高く、中心軸Cに直交する方向において中心軸Cから離れるにつれて低くなる。

0068

1次光PLは、ホルダ入射部83a(入射面71a)から光透過部71に入射し、光透過部71の内部を進行する。そして、1次光PLは、光拡散部73に向かって進行する。

0069

光拡散部73に入射した1次光PLの少なくとも一部は、光拡散部73によって、1次光PLの波長を変更せずに、1次光PLとは異なる方向(例えば中心軸Cから離れる方向)に進行する2次光SLに変換される。これにより、光拡散部73に入射した1次光PLの少なくとも一部の配光角が広げられる。すなわち、1次光PLは、導光部材50のコア50dのNA以上の配光角を有する2次光SLに変換される。なお図示はしないが、1次光PLの一部は、光透過部71を透過し、光拡散部73を透過し、光拡散部73によって拡散されずに、ホルダ出射部83b(出射面71b)に向かって進行してもよい。

0070

図2Bに示すように、光拡散部73は、光透過部71の内部に形成される。このため、2次光SLは、光透過部71の内部を進行する。2次光SLの少なくとも一部は、光透過部71を透過し、光拡散部73からホルダ出射部83b(出射面71b)に直接向かって進行する。

0071

前方散乱成分に含まれる2次光SLの一部は、光拡散部73の前方に向かって且つ反射部材85のホルダ出射部83b(出射面71b)側に向かって進行する。反射部材85のホルダ出射部83b(出射面71b)側とは、中心軸C方向において光拡散部73とホルダ出射部83bとの間に配置される反射部材85の一部位を示す。2次光SLが反射部材85のこの一部位によって反射された後、2次光SLは反射によって光拡散部73に再入射することなくホルダ出射部83b(出射面71b)に向かって進行する。

0072

後方散乱成分に含まれる2次光SLの他の一部は、光拡散部73の後方に向かって且つ反射部材85のホルダ入射部83a(入射面71a)側に向かって進行する。後方とは、中心軸C方向において光源ユニット20側を示す。反射部材85のホルダ入射部83a(入射面71a)側とは、中心軸C方向において光拡散部73とホルダ入射部83aとの間に配置される反射部材85の一部位を示す。2次光SLが反射部材85のこの一部位によって反射された後、この2次光SLは反射によって光拡散部73に再入射することなくホルダ出射部83b(出射面71b)に向かって進行する。

0073

反射部材85における反射は、少なくとも1度実施される。

0074

ホルダ出射部83b(出射面71b)に到達した1次光PL及び2次光SLは、照明光ILとして、ホルダ出射部83b(出射面71b)から外部に向かって出射される。照明光ILは、ホルダ出射部83b(出射面71b)から前方に向かって出射される。

0075

なお反射部材85が配置されるホルダ80の内周面83cはホルダ入射部83aからホルダ出射部83bにかけて拡径している。したがって、2次光SLが光拡散部73の後方に向かって且つ反射部材85のホルダ入射部83a(入射面71a)側に向かって進行し反射部材85によって反射された際、2次光SLは狭角になる。

0076

中心軸C方向において光拡散部73とホルダ出射部83bとの間に配置される反射部材85の一部位は、2次光SLが光拡散部73に再入射せずにホルダ出射部83bに進行するように、2次光SLをホルダ出射部83bに反射する。したがって、照明光ILは、効率よく取り出される。

0077

[効果]
本実施形態では、導光部材の先端面に、導光部材とは別体であり2次光SLを生成する拡散体が直接配置されるのではない。本実施形態では、光拡散部73は光透過部71の内部に形成され、光透過部71を有する第1の光変換部材70は導光部材50の出射端面50cに配置された状態でホルダ80の内部に配置され、第1の光変換部材70はホルダ80に保持される。言い換えると、光拡散部73は、光透過部71とホルダ80とによって囲まれており、光透過部71とホルダ80とによって保護されており、外部に対して露出していない。したがって、外力といった外部から印加される物理的な負荷による光拡散部73の損傷を防止でき、光拡散部73の形状は変形せず、配光特性の変動を少なくできる。

0078

また、熱的、物理的または化学的に様々な負荷が外部から照明ユニット60に印加されても、光拡散部73は光透過部71とホルダ80とによって保護される。このため、負荷による光拡散部73の欠損を防止でき、配光特性の変動を少なくできる。よって、レーザ光である1次光PLを常に確実に拡散でき、レーザ光が直接外部に出射されることを防止でき、拡散光である2次光SLを広い配光を有する照明光ILとして利用できる。このように本実施形態では、外力を含む外部から印加される負荷に対して配光特性の変動が少ない照明装置10を提供でき、これにより高い信頼性を有する照明装置10を提供できる。

0079

光拡散部73の少なくとも一部が中心軸C上に配置される。したがって、1次光PLの少なくとも一部の光学特性を確実に変換できる。

0080

1次光PLの強度は、中心軸C上において最も高く、中心軸Cに直交する方向において中心軸Cから離れるにつれて低くなる。本実施形態では、光拡散部73の少なくとも一部が中心軸C上に配置される。したがって、1次光PLにおいて密度が最も高い部分を光拡散部73によって確実に拡散でき、1次光PLを効率よく2次光SLに変換できる。

0081

光拡散部73における拡散によって、レーザ光特有現象であるスペックルを低減できる。

0082

光拡散部73によって、導光部材50のコア50dのNA以上の配光角を有する2次光SLを生成できる。

0083

反射部材85によって、2次光SLの配光特性を調整でき、所望の配光特性を有する照明光ILを提供できる。

0084

以下に、本実施形態の照明ユニット60の変形例1〜6を説明する。変形例1〜6に用いられる図面において、照明ユニット60を進行する光の中で1次光PLと2次光SLと照明光ILとの一例を図示している。

0085

[変形例1]
図5Aに示すように、中空部83は、略柱形状を有する。光透過部71は、略柱形状を有し、中空部83に係合する。光透過部71のサイズは、中空部83のサイズと略同一である。光拡散部73は、光透過部71の略中心に配置される。

0086

本変形例では、中空部83を容易に加工できる。本変形例では、光透過部71が中空部83に組み込まれる際に、光拡散部73を簡単且つ確実に中心軸C上に配置できる。

0087

[変形例2]
図5Bに示すように、光透過部71は、略球形状を有し、円錐台形状の中空部83に係合する。光透過部71は、略柱形状でもよい。中空部83において、導光部材50の出射端面50cと第1の光変換部材70との間には、空気が充填されてもよいし、光透過部材75が配置されてもよい。光透過部材75は、1次光PLと2次光SLとが透過する部材を有する。このような光透過部材75は、例えば、透明なシリコーン系の樹脂または透明なエポキシ系の樹脂である。光透過部材75は、第1の光変換部材70とホルダ出射部83bとの間に配置されてもよい。

0088

本変形例では、様々な形状の光透過部71を円錐台形状の中空部83に組み合わせることができる。中空部83は、オーバル状であってもよい。

0089

[変形例3,4]
変形例3として、図5Cに示すように、中心軸C上において、光拡散部73とホルダ入射部83aとの間の距離は、光拡散部73とホルダ出射部83bとの間の距離と同じでもよい。つまり、光拡散部73は、中心軸C上において、ホルダ出射部83bとホルダ入射部83aとの間の中央に配置されてもよい。または変形例4として、図5Dに示すように、中心軸C上において、光拡散部73とホルダ入射部83aとの間の距離は、光拡散部73とホルダ出射部83bとの間の距離よりも長くてもよい。つまり光拡散部73は、ホルダ出射部83bとホルダ入射部83aとの間においてホルダ入射部83aよりもホルダ出射部83bの近くに配置されてもよい。この場合、光拡散部73の密度は、高いことが好ましい。密度とは拡散の度合いを示し、密度が高いと配光を広げる効果が大きく、密度が低いと配光を広げる効果が小さい。これにより、図5Dに示すように、光拡散部73の後方にも2次光SLは出射される。本変形例では、1次光PLの中心軸Cに直交する方向において、光拡散部73の面積は、1次光PLの広がりに応じて、第1の実施形態の光拡散部73の面積よりも広い。例えば、光拡散部73の直径は、導光部材50のコア50dの直径よりも大きい。

0090

本変形例では、光拡散部73の位置によって、照明光ILの所望する配光特性を得られる。例えば、図5Dに示す構成によって、照明光ILの配光角を第1の実施形態よりも広げることができる。図5Dに示す構成では、光拡散部73によって、1次光PLを、配光角が充分広がり且つスペックルが充分低減した2次光SLに変換でき、2次光SLの一部を反射部材85によって反射できる。したがって、光拡散部73から出射される2次光SLを狭角にでき、且つスペックルを充分低減した照明光ILを出射できる。

0091

本変形例では、反射部材85は、2次光SLの少なくとも一部を反射して反射部材85の前方に出射し、2次光SLの放射角を本来の2次光SLの放射角よりも狭角に変換する。

0092

光拡散部73は、光透過部71の内部に形成される。したがって、2次光SLの一部は、光拡散部73の後方に向かって且つ反射部材85のホルダ入射部83a(入射面71a)側に向かって進行する。2次光SLが反射部材85によって反射された後、2次光SLは反射によって光拡散部73に再入射することなくホルダ出射部83b(出射面71b)に向かって進行する。そして2次光SLは、ホルダ出射部83b(出射面71b)から照明光ILとして出射される。このように2次光SLを照明光ILとして効率よく出射できる。

0093

[変形例5,6]
図5E図5Fとに示すように、本変形例では、3つの光拡散部731,733,735が配置されるものとする。光拡散部731,733,735は、中心軸C方向において、互いに離れて配置される。

0094

図5Eに示すように、変形例5として、例えば、ホルダ入射部83aの近くに配置される第1光拡散部731における光の拡散量は、ホルダ入射部83aから離れて配置される第2光拡散部733における光の拡散量よりも小さい。第2光拡散部733における光の拡散量は、ホルダ出射部83bの近くに配置される第3光拡散部735における光の拡散量よりも小さい。このため例えば、1次光PLの中心軸Cに直交する方向において、第2光拡散部733の面積は第1光拡散部731の面積よりも大きく、第3光拡散部735の面積は第2光拡散部733の面積よりも大きい。

0095

図5Eに示すように、変形例6として、第1光拡散部731は、照明された1次光PLの一部を拡散して拡散光である第1の2次光SL1を生成する。2次光SL1の一部は、第2光拡散部733を照射し、第2光拡散部733によって拡散される。そして、第2の2次光SL2が生成され、第2の2次光SL2の拡散量は第1の2次光SL1の拡散量よりも大きい。2次光SL2の一部は、第3光拡散部735を照射し、第3光拡散部735によって拡散される。そして、第3の2次光SL3が生成され、第3の2次光SL3の拡散量は第2の2次光SL2の拡散量よりも大きい。2次光SL3は、照明光ILとしてホルダ出射部83bから外部に出射される。

0096

図示はしないが、第1光拡散部731によって拡散されなかった1次光PLは、第2光拡散部733を照射し、第2光拡散部733によって第2の2次光SL2に変換されてもよい。第2光拡散部733によって拡散されなかった1次光PL及び第1の2次光SL1は、第3光拡散部735を照射し、第3光拡散部735によって第3の2次光SL3に変換されてもよい。第3光拡散部735によって拡散されなかった1次光PLと第1の2次光SL1と第2の2次光SL2とは、照明光ILとしてホルダ出射部83bから外部に出射されてもよい。

0097

図5Fに示すように、光拡散部731,733,735は、互いに同じ面積を有してもよい。光拡散部731,733,735それぞれの密度は、互いに異なる。例えば、第1光拡散部731の密度は第2光拡散部733の密度よりも低く、第2光拡散部733の密度は第3光拡散部735の密度よりも低い。密度は、例えば、光拡散部731,733,735のサイズ、光拡散部731,733,735の形状、レーザ加工に用いられるレーザ光の、集光スポット径、エネルギ密度及び照射時間によって調整される。密度の差によって、照明光ILの配光角を調整でき、照明光ILの強度分布を調整できる。

0098

本変形例では、光拡散部73の数に応じて、拡散の回数を調整でき、照明光ILの配光を調整できる。光拡散部731,733,735によって、拡散が複数回実施される。したがって、より広い配光角を有する照明光ILを提供でき、ホルダ出射部83bにおける照明光ILの強度分布を調整できる。

0099

[第2の実施形態]
以下に、図6A図6Bを参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態とは異なることのみを記載する。

0100

図6Aに示すように、光源ユニット20は、1次光PLとして、1つの波長を有するレーザ光を出射する。例えば、光源ユニット20は、光源21Bを有する。光源21Bは、導光部材50に光学的に直接接続される。

0101

図6Bに示すように、照明ユニット60は、中心軸C方向において、光拡散部73とホルダ出射部83bとの間に配置される第2の光変換部材91を有する。詳細には、例えば、第2の光変換部材91は、第1の光変換部材70の出射面71bとホルダ出射部83bとの間に配置される。第2の光変換部材91は、ホルダ80の内部に配置され、ホルダ80によって保持される。

0102

第2の光変換部材91は、1次光PLまたは2次光SLを受光した際に、受光した光の少なくとも一部の光学特性を変換して照明光ILに含まれる3次光TLを生成する。第2の光変換部材91は、生成した3次光TLを照明光ILの一部として出射する。1次光PLの一部と2次光SLの一部とは、3次光TLに変換されず、第2の光変換部材91を透過し、照明光ILの一部として出射されてもよい。したがって、本実施形態の照明光ILは、1次光PLと2次光SLと3次光TLとを含む。

0103

第2の光変換部材91は、受光した光(例えば2次光)の配光角よりも大きい配光角を有する3次光TLを生成する配光角変換部材を有する。例えば、第2の光変換部材91は、受光した光(例えば2次光)の波長領域とは異なる波長領域を有する3次光TLを生成する波長変換部材93を有する。波長変換部材93は、例えば、蛍光体を有する。蛍光体は、例えば445nmの青色レーザ光(1次光PLまたは2次光SL)によって黄色蛍光(3次光TL)を励起する黄色蛍光体であり、黄色蛍光を出射する。なお発生した蛍光は前方以外の方向にも進行するため、蛍光体は広義拡散部材と言うこともできる。本実施形態では、1次光PLの一部と2次光SLの一部とは、第2の光変換部材91によって波長を変換されずに、第2の光変換部材91を透過してもよい。したがって、ホルダ出射部83b(出射面71b)は、黄色蛍光と拡散された青色レーザ光とが混合された白色の照明光ILを出射してもよい。

0104

第1の光変換部材70の光拡散部73が1次光PLから2次光SLを生成する際と第2の光変換部材91が受光した光(例えば2次光)から3次光TLを生成する際、生成に伴う第2の光変換部材91の発熱量は、生成に伴う第1の光変換部材70の光拡散部73の発熱量よりも大きい。

0105

第2の光変換部材91は円錐台形状を有し、第2の光変換部材91の外周面91c全体は反射部材85に接続される。第1の光変換部材70の出射面71bは第2の光変換部材91の入射面91aに積層し、第2の光変換部材91の出射面91bはホルダ出射部83bに配置される。入射面91aは、出射面91bよりも小さい。入射面91aは、中心軸Cに直交する方向において光拡散部73の面積よりも大きい。入射面91aは、光拡散部73から離れて配置されており、光拡散部73とホルダ出射部83bとの間に配置される。入射面91aと出射面91bとは、例えば円形である。入射面91aには例えば1次光PLと2次光SLとが入射し、出射面91bは例えば照明光ILを出射する。第2の光変換部材91は、第1の光変換部材70とホルダ80とに熱的に接続される。

0106

[動作]
光源21Bから出射された1次光PLは、導光部材50によって照明ユニット60に導光される。

0107

1次光PLは、出射端面50cから第1の光変換部材70に向かって出射される。

0108

1次光PLは、ホルダ入射部83a(入射面71a)から光透過部71に入射し、光透過部71の内部を進行する。1次光PLは、光拡散部73に向かって進行する。図示はしないが、1次光PLの一部は、光透過部71を透過し、光拡散部73を透過して光拡散部73によって拡散されずに反射部材85に向かって進行し、反射部材85によって反射された後、光拡散部73に入射することなく、第2の光変換部材91に向かって進行してもよい。図示はしないが、1次光PLの一部は、光透過部71を透過し、光拡散部73を透過し、光拡散部73によって拡散されずに第2の光変換部材91に直接向かって進行してもよい。

0109

光拡散部73に入射した1次光PLの少なくとも一部は、光拡散部73によって、1次光PLの波長を変更せずに、1次光PLとは異なる配光角を有する2次光SLに変換される。2次光SLの少なくとも一部は、光透過部71の内部を進行し、第2の光変換部材91に直接向かって進行する。図示はしないが、2次光SLの一部は、反射部材85によって反射された後に第2の光変換部材91に向かって進行してもよい。

0110

第2の光変換部材91は、図示しない1次光PLの一部と、2次光SLとを照射され、照射された光の少なくとも一部の光学特性を変換して3次光TLを生成する。1次光PLの一部と2次光SLの一部とは、第2の光変換部材91によって波長を変換されずに、第2の光変換部材91を透過してもよい。1次光PLと2次光SLと3次光TLとは、照明光ILとして、ホルダ出射部83b(出射面91b)から外部に向かって出射される。照明光ILは、ホルダ出射部83b(出射面91b)から前方に向かって出射される。

0111

3次光TLの一部は、第2の光変換部材91から第2の光変換部材91の後方に向かって且つ反射部材85のホルダ入射部83a(入射面71a)側に向かって進行する。反射部材85のホルダ入射部83a(入射面71a)側とは、中心軸C方向において第2の光変換部材91とホルダ入射部83aとの間に配置される反射部材85の一部位を示す。3次光TLは、反射部材85のこの一部位によって反射された後、第2の光変換部材91に向かって進行する。そして、3次光TLは、第2の光変換部材91を透過し、ホルダ出射部83b(出射面91b)から前方に照明光ILとして出射される。

0112

[効果]
本実施形態では、第2の光変換部材91が用いられるため、光源の数を減らすことができ、照明装置10のコストを下げることができる。本実施形態では、第2の光変換部材91はホルダ80の内部に配置されるため、第2の光変換部材91を保護できる。したがって、外力を含む外部から印加される負荷に対して配光特性の変動が少ない照明装置10を提供でき、これにより高い信頼性を有する照明装置10を提供できる。

0113

また蛍光体を有する第2の光変換部材91が波長変換する際、第2の光変換部材91を照射する光は一定比率で熱に変わるため、第2の光変換部材91は熱を発する。特に、第2の光変換部材91が高いエネルギ密度を有するレーザ光である1次光PLを直接照射された場合、レーザ光を照射された第2の光変換部材91におけるレーザ光の照射領域は発熱してしまう。つまり、第2の光変換部材91は、局所的に発熱してしまう。すると、第2の光変換部材91そのもの、または第2の光変換部材91の周辺部材(例えば、光透過部71)が熱によって焦げてしまう。これにより、第2の光変換部材91と周辺部材とが焦げによって割れてしまう不具合が発生することがある。この不具合を回避するために、第2の光変換部材91におけるレーザ光の照射領域を広げ、第2の光変換部材91は低いエネルギ密度を有する光を照射される必要がある。

0114

ここで、光拡散部73が配置されておらず、照明ユニット60が十分に大きいと想定する。この場合、1次光PLの配光角が狭くても、出射端面50cと第2の光変換部材91との間の距離が長くなる。したがって、第2の光変換部材91における1次光PLの照射領域が広がり、第2の光変換部材91は低いエネルギ密度を有する光を照射されることとなる。よって、上述した不具合は、回避される。しかしながら、照明ユニット60が例えば挿入部120の先端部の内部における狭いスペースに配置される場合、照明ユニット60を小さくする必要がある。したがって、出射端面50cと第2の光変換部材91との間の距離が短くならざるを得ず、第2の光変換部材91における1次光PLの照射領域が狭くなり、第2の光変換部材91は高いエネルギ密度を有する光を照射されることとなる。そして、上述した不具合が発生してしまう。

0115

そこで本実施形態では、光拡散部73の少なくとも一部が中心軸C方向において出射端面50cと第2の光変換部材91との間に配置され、光拡散部73は1次光PLの少なくとも一部を拡散する。したがって、出射端面50cと第2の光変換部材91との間の距離が短くても、第2の光変換部材91が1次光PLを直接照射される状態に比べて、第2の光変換部材91における1次光PLの照射領域を広げることができ、1次光PLに比べて低いエネルギ密度を有する光を第2の光変換部材91に照射できる。そして、上述した不具合を回避でき、1次光PLとして高出力のレーザ光を使用でき、高い出力の照明光ILを実現できる。

0116

第2の光変換部材91の発熱量は第1の光変換部材70の発熱量よりも大きい。したがって、第2の光変換部材91から発生した熱を、光透過部71に伝達でき、熱による第2の光変換部材91の損傷を防止できる。また第2の光変換部材91は、ホルダ80に熱的に直接接続され、また光透過部71を介してホルダ80に熱的に接続される。したがって、第2の光変換部材91から発生した熱をホルダ80に伝達でき、熱による第2の光変換部材91の損傷を防止できる。

0117

[変形例1]
図6Cに示すように、第2の光変換部材91は、柱形状を有してもよい。第2の光変換部材91の外周面91cは、光透過部71に囲まれており、光透過部71に接触しており、ホルダ80の内周面83cから離れて配置される。したがって、第2の光変換部材91の側方には、光透過部71が配置される。

0118

2次光SLの一部は、光透過部71を透過し、第2の光変換部材91に入射することなく、第2の光変換部材91の側方の光透過部71を介してホルダ出射部83bに直接向かって進行してもよい。2次光SLの一部は、第2の光変換部材91に入射することなく、反射部材85によって反射されて第2の光変換部材91の側方の光透過部71を介してホルダ出射部83bに向かって進行してもよい。そして、2次光SLは、照明光ILとして出射されてもよい。

0119

3次光TLの一部は、第2の光変換部材91の側方の光透過部71を介して反射部材85によって反射されてホルダ出射部83bに直接向かって進行してもよい。そして、3次光TLは、照明光ILとして出射されてもよい。本変形例では、3次光TLを効率よく取り出すことができる。

0120

[第3の実施形態]
以下に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態では、第1,2の実施形態とは異なることのみを記載する。

0121

図7Aに示すように、第2の光変換部材91は、受光した光(例えば2次光)を拡散して3次光TLを生成する拡散部材95を有する。受光した光とは、1次光PLの一部と2次光SLとを示す。拡散部材95は、図示しない拡散粒子と、拡散粒子を包含する図示しない包含部材とを有する。

0122

拡散粒子は、包含部材の内部に分散され、包含部材によって封止される。拡散粒子は、例えば、金属または金属化合物によって形成される微粒子である。このような拡散粒子は、例えばアルミナ酸化チタン硫酸バリウム等である。拡散粒子の粒径は、数百nm〜数十μmである。拡散粒子の屈折率は、包含部材の屈折率とは異なる。例えば、拡散粒子の屈折率は、包含部材の屈折率よりも高いことが好ましい。これにより、拡散部材は、光の拡散性を向上可能となる。

0123

包含部材は、1次光PLと2次光SLとが透過する部材によって形成される。このような包含部材は、例えば、透明なガラス、透明なシリコーン系の樹脂または透明なエポキシ系の樹脂である。包含部材は、1次光PLと2次光SLとに対して高い透過率を有する。包含部材は、包含している部材を封止する。

0124

拡散部材95の配光角は、例えば、包含部材に対する拡散粒子の濃度と、拡散部材の厚み等によって制御される。

0125

本実施形態では、拡散部材95によって、受光した光の配光角をさらに広げることができる。

0126

[変形例1]
図7Bに示すように、第2の光変換部材91は、中心軸C方向においてホルダ出射部83bの前方に配置される。第2の光変換部材91は、受光した光(例えば2次光)を拡散して3次光TLを生成するレンズ97を有してもよい。第2の光変換部材91は、ホルダ出射部83bに着脱自在である。

0127

第2の光変換部材91は、ホルダ出射部83bから外部に向かって凹設される凹レンズである。凹レンズは、2次光SLの配光をさらに広げる。第2の光変換部材91は、ホルダ出射部83bから外部に向かって凸設され、2次光SLの配光を狭める凸レンズを有してもよい。

0128

本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

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