CN106415359A - 照明装置、方法与医疗成像系统 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置，包括被配置为光学地处理激光以产生照明光使得减小照明光中的斑点噪声的光学装置。光学装置包括被配置为使激光准直的至少一个准直器(130)和被配置为使激光扩散的扩散器(140)。

Description

照明装置、方法与医疗成像系统
相关申请的引证
本申请要求于2014年5月30日提交的日本在先专利申请JP2014-111994以及于2014年5月30日提交的日本在先专利申请JP2014-111995的利益，各申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本公开涉及照明设备、照明方法以及内窥镜。
背景技术
内窥镜的光学系统包括光源、聚光光学系统、光导以及照明光学系统，其中光导是将光纤捆扎的束光纤。通常，诸如氙气灯或者卤素灯的灯光源通常用作内窥镜用的光源。通过将来自这种灯光源的光与光导耦合并且将光导连接至将被插入到物体中的内窥镜插入部位的末端，光从光导的末端射出至观察部位。
然而，具体地，诸如氙气灯的灯光源的功耗或者热值是相当大的。由于灯光源的配光角度非常宽，光效率很差。因此，作为内窥镜用的光源，最近已使用激光器，代替灯光源。
使用激光器作为光源获得的优势的实例是：(1)例如，由于光源的电光转换效率高并且对光导的光耦合效率高，所以可以预期照明设备的功耗低，(2)因为激光的指向性提高，所以可以实现具有小直径的内窥镜插入部位并且对于具有小直径的光导的光耦合效率高，以及(3)因为波长宽度窄，与诸如血管的组织诸的光吸收特性组合，易于重点观察特定组织。
然而，当利用从使用激光器作为光源的照明设备射出的光照明物体以观察照射野时，由于激光在一些情况下的相干性提高的原因而出现明暗斑点。该现象的出现是因为在物体的粗糙面上出现随机光干涉并且出现具有随机强度分布的干涉图案。这种斑点称为斑点噪声并且会干扰照射野的观察。
因此，为了获得较少斑点噪声出现的观察图像，以下的PTL1至PTL5中已经提出了示例性的各种技术。
例如，以下的PTL1公开了一种内窥镜系统，其使用具有的光路差长等于或者大于相干长度的多个光纤被捆扎的束光纤作为噪声减少设备。
例如，以下的PTL2公开了一种内窥镜用的光源设备，其中使用输出具有被光纤调制的强度的激光的多个输出模块来捆扎光纤，并且进一步执行到单个光纤的光耦合。
例如，以下的PTL3公开了一种包括高频叠加单元的照明设备，该高频叠加单元通过在供应给用作光源的半导体激光器的驱动电流上叠加高频信号来使半导体层进行多模式震荡。
例如，以下的PTL4公开了一种内窥镜，其中使光纤振动的加振单元布置在内窥镜插入部位内。
例如，以下的PTL5公开了一种对获得的捕捉图像进行图像处理并且输出该图像作为观察图像的内窥镜系统。
引用列表
专利文献
PTL1：JP 2008-043493A
PTL2：JP 2009-240560A
PTL3：JP 2010-042153A
PTL4：JP 2010-172651A
PTL5：JP 2012-005785A
发明内容
技术问题
然而，除了在以上PTL1中配线长度大于或等于相干长度的束光纤设备、在以上PTL2中的多个光纤光源设备和多个强度调制设备、在以上PTL3中的高频叠加电路、在以上PTL4中的机械振动施加单元以及在PTL5中的图像处理设备之外，还使用了设备以及用于实现照明设备的功能的配置。因此，整个设备的尺寸会增加并且可能必须额外增加成本以减小斑点噪声。
期望提供能够根据更简单的方法减小斑点噪声的照明设备、照明方法以及内窥镜。
问题的解决方案
一些实施方式涉及照明装置，包括：被配置为光学地处理激光以产生照明光的光学装置，光学装置包括：被配置为对激光进行准直的至少一个准直器；以及被配置为扩散激光的扩散器(diffuser，漫射器)。
一些实施方式涉及医疗成像系统，包括：被配置为射出激光的至少一个激光源；照明装置，包括：被配置为光学地处理激光以产生照明光的光学装置，光学装置包括被配置为对激光进行准直的至少一个准直器以及被配置为使激光进行扩散的扩散器；以及被配置为接收照明光的医疗成像设备。
一些实施方式涉及照明方法，包括：至少部分通过：A)对激光进行准直；以及B)使激光扩散而光学地处理激光以产生照明光。
本发明的有益效果
根据以上描述的本公开的实施方式，能够根据更简单的方法减小斑点噪声。
应当注意，以上描述的效果不必是限制性的，并且与以上效果一起或代替以上效果，可以表现出期望被引入本说明书中的任何效果或者从本说明书中可以预期的其他效果。
附图说明
[图1A]图1A是示意性地示出根据本公开的第一实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图1B]图1B是示意性地示出光导的入射端的说明性示图。
[图2]图2是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图3]图3是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图4]图4是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。
[图5]图5是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。
[图6]图6是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。
[图7]图7是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。
[图8]图8是示出斑点与分色镜的光轴上的偏移量之间的关系的图表。
[图9A]图9A是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。
[图9B]图9B是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。
[图10]图10是示意性地示出包括根据实施方式的照明设备的内窥镜的配置的说明性示图。
[图11]图11是示出根据实施方式的聚光器的透镜数据的说明性示图。
[图12A]图12A是示出根据实施方式的聚光器的透镜配置实例的说明性示图。
[图12B]图12B是示出根据实施方式的聚光器的透镜配置实例的说明性示图。
[图12C]图12C是示出根据实施方式的聚光器的透镜配置实例的说明性示图。
[图13A]图13A是示意性地示出根据本公开的第二实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图13B]图13B是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图14A]图14A是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图14B]图14B是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图14C]图14C是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图15]图15是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图16]图16是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图17]图17是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图18A]图18A是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。
[图18B]图18B是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。
[图19]图19是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图20]图20是示意性地示出包括根据实施方式的照明设备的内窥镜的配置的说明性示图。
[图21]图21是示意性地示出用于验证斑点与分色镜的光轴上的偏移量之间的关系的设备配置的说明性示图。
[图22]图22是示出斑点与分色镜的光轴上的偏移量之间的关系的图表。
[图23]图23是示意性地示出用于验证斑点与分色镜的光轴上的偏移量之间的关系的设备配置的说明性示图。
[图24]图24是示出斑点与分色镜的光轴上的偏移量之间的关系的图表。
[图25]图25是示意性地示出根据本公开的第三实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
[图26]图26是示意性地示出包括根据实施方式的照明设备的内窥镜的配置的说明性示图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的优选实施方式。应当注意，在本说明书和附图中，具有基本上相同功能和结构的结构元件以相同的参考标号表示，并且省略对这些结构元件的重复性解释。
将按以下顺序进行描述。
1.斑点噪声
2.第一实施方式(降低整个照明设备的斑点噪声的实例)
2.1.照明设备的配置
2.2.内窥镜的配置
2.3聚光器的具体实例
3.第二实施方式(通过减小各光源的斑点噪声，在各光源中观察到的与斑点噪声的空间相干性相关的部分几乎相等的实例)
3.1.照明设备的配置
3.2.内窥镜的配置
3.3.验证实例
4.第三实施方式(第一实施方式与第二实施方式的组合实例)
斑点噪声
在描述根据本公开的实施方式的照明设备、照明方法以及内窥镜之前，将简要描述本公开的实施方式将要聚焦的斑点噪声(在下文中也简称为“斑点”)。
己知斑点噪声取决于：(a)照亮观察部位的光源的波长宽度，(b)照亮观察部位的光源的亮度分布，以及(c)观察部位的表面粗糙度。在三个因素中，(a)与光源的时间相干性相关并且(b)与光源的空间相干性相关。相应地，本文中视为问题的斑点与光源的空间相干性相关。
己知通过具有亮度分布S(xi)的光源照明的物体面的相干性遵从如以下表达式1表达的Van Cittert Zernike定理。
[数学式1]
在此，在以上的表达式1中，
x是物体面上的位置，
mu是复数相干度(表示位置x与(x+x的变量)之间的空间相干性的参数)，
S(xi)是光源的亮度分布，
i是虚数单位，以及
lambda是波长。
如从以上表达式1的形式很明显，通过光源的亮度分布S(xi)的傅里叶变换给出物体面的空间相干性。就是说，光源的亮度分布的空间频谱是相干程度。因此，当光源是点光源时，亮度分布S(xi)可以视为delta函数。在物体面上的所有点互相干涉，并且相干性增加。这种光源(点光源)称为相干光源。另一方面，当光源是尺寸无限大的均匀光源时，亮度分布S(xi)等于1。因此，傅里叶变换变成delta函数。干涉仅出现在物体面上的同一位置并且相干性降低。无限大尺寸的光源称为非相干光源。在照明设备中实际使用的光源是介于空间相干光源和非相干光源之间的部分相干光源。因此，当光源的尺寸明显更大并且光源的亮度分布更加均匀时，相干性降低。
近几年，对于用作光源的激光器，由于它的发光原理的原因，波长宽度更窄并且发光部的尺寸小于灯光源的发光部的尺寸。因此，光的空间相干性和时间相干性高。结果，当激光器用作光源时，斑点噪声趋于能显著观察到。
在此，为了使用激光获得白光，可以考虑使用射出作为光的三原色的R(红光)、G(绿光)以及B(蓝光)的激光设备，或者可以考虑添加由B激光设备射出的光和蓝光激发用的荧光物质。然而，由于每一个颜色的激光设备的近视野图案(NFP，near-field pattern)或者远视野图案(FFP)不同，出现颜色不均匀并且出现源于波束形状的空间相干性中的差异。结果，在每一个颜色中观察到的斑点噪声的尺寸会不同。
对于在整个光学系统中保持的一个不变量，有通过下面表达式2所表达的拉格朗日不变量。
[数学式2]
L1：拉格朗日不变量
光源的尺寸
NA1：光源的数值孔径(＝nxsinΘ1)
n：折射率
Θ1：光源的发散角
在此，在使用激光器的光学系统中，由于上述拉格朗日不变量较小，难以使大的发散角和光导的耦合所需的激光源的尺寸兼容。
因此，当使用激光实现内窥镜用的照明光源时，必须充分考虑上述几点。
当使用相干光源诸如激光，并且通过仅聚焦于提高到光导的光耦合效率而在光导的入射端处束直径被设为较小时，如从上述描述中很明显相干性增加并且更容易出现斑点噪声。作为减少斑点的防范措施，如在以上PTL1至PTL5中所公开，在现有技术中尝试通过进一步向照明设备添加机构来减少斑点噪声。
本发明人通过密集的调查，提出通过着眼于激光的亮度分布和光束直径而更简单地减少斑点噪声的构思，并且因此，已完成以下描述的根据本公开的实施方式的照明设备和照明方法。以下将详细描述根据本公开的实施方式的照明设备和照明方法以及使用该照明设备的内窥镜。
第一实施方式
在下文中，将详细描述能够通过减少整个照明设备中的相干性降低斑点噪声的照明设备和照明方法以及包括该照明设备的内窥镜。
照明设备的配置
首先，将参考图1A至图9B描述根据本公开第一实施方式的照明设备的配置。图1A是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。图1B是示意性地示出光导的入射端的说明性示图。图2和图3是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。图4至图7以及图9A至图9B是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。图8是示出斑点与分色镜的光轴上的偏移量之间的关系的图表。
如图1A中示意性地示出，根据实施方式的照明设备1包括：激光源100、耦合光学系统110、光纤120、准直器130、扩散器140以及聚光器150。
在照明设备1中安装有至少一个激光源100并且激光源100射出具有预定波长的激光。在根据实施方式的照明设备1中，各种半导体激光器或者固态激光器可以用作激光源100，并且还可以使用激光器与波长转换机构的组合。根据在照明对象中观察到的物体或者现象，可以适当地选择从激光源100射出的激光的波长。波长的实例包括从约400nm至约700nm的波长的可见光波段或者用于ICG(Indocyanine green)荧光成像的近红外波段。当激光用作荧光激发用的激发光时，观察到的荧光可以包括利用激发光照射的部位的自发荧光或者源自于向照射部位导入的各种荧光试剂的化学剂荧光。
耦合光学系统110是将从激光源100射出的激光与安装在后级的光纤120进行光学地耦合的光学系统。耦合光学系统110的配置不具体限制。耦合光学系统110可以与现有技术的各种光学元件适当组合以将激光与光纤120光学地耦合，并且耦合光学系统110包括将激光与光纤120光学地耦合的至少一个集光透镜(集光器透镜)。
当多个激光源100组合以实现白色照明光时，耦合光学系统110中除了集光透镜之外，还进一步安装有至少一个分色镜或者分色棱镜。从多个激光源100射出的多束激光被分色镜或者分色棱镜多路复用(multiplexed)，以生成白光。多路复用光通过集光透镜聚光以耦合至光纤120。
当多个激光源100组合使用时，优选地调准(align，使…一致)激光入射到光纤120上的数值孔径。然而，因为每一个激光的FFP不同，实际上难以调准入射的数值孔径。因此，在这种情况下，在耦合光学系统110中，安装有数值孔径调节单元，调准从激光源100射出的激光之间的入射的数值孔径。稍后将再次详细描述数值孔径调节单元。
光纤120将通过耦合光学系统110引导的激光引导至安装在后级处的准直器130。从光纤120射出的光变成旋转对称光束，其有助于亮度分布的均匀性。光纤120不具体限制，而是可以使用现有技术的多模光纤(例如阶跃折射率型多模光纤)。光纤120的芯直径也不具体限制。例如，可以使用具有约1mm芯直径的光纤。
在根据实施方式的光纤120中，光引导至光纤120的入射端使得在光纤的入射端处多个光源之间的数值孔径尽可能地一致。这时，例如，通过优化使从激光源射出的激光准直的透镜的焦距，从光纤120的射出端射出的激光优选地变成实心光束而不是具有空心形式的光束，对于实心光束在光纤的中心光轴附近的光量等于在光纤的周边部的光量，在空心形式的光束中，在光纤的中心光轴附近的光量小于周边部的光量。
准直器130安装在光纤120的出射端的下游并且将从光纤120出射的激光转换为平行光通量。通过由准直器130将激光转换为平行光通量，在安装在后级处的扩散器140中，通过扩散器140的扩散角度可以容易地控制激光的扩散状态。准直器130的配置不具体限制，而是可以适当组合现有技术的光学元件，使得现有技术的光学系统被配置为将激光转换为平行光通量。
扩散器140安装在准直器130的后侧焦点位置附近，并且使从准直器130出射的平行光通量扩散以生成二次光源。即扩散器140中的光的出射端用作二次光源。
可以通过准直器130的焦距控制由扩散器140生成的二次光源的尺寸。可以通过扩散板的扩散角度控制出射光的NA。通过两构成要件的作用，可以放大以上表达式2表示的拉格朗日不变量，并且因此，期望的光源尺寸和期望的照明范围可以兼容。
当期望调节二次光源的尺寸时，可以通过来自光纤的出射NA和准直器的焦距优化二次光源的尺寸。后侧焦点位置附近落入的实际范围不具体限制。例如，优选的是焦距加上或者减去约10％的后侧焦点位置起的上游和下游(包含后侧焦点位置)的范围。
通过扩散器140的扩散角度控制从扩散器140射出的光的发散角。进一步，当视角omega(度)的平行光通量透过扩散器(例如扩散板)传输时，出射角度近似为以下表达式101。
[数学式3]
在此，在以上表达式101中，
theta是扩散器的出射角，
thetaw是入射光的视角，以及
thetad是扩散器的扩散角。
假设扩散器的扩散角thetad等于23度并且假设光纤120(多模光纤)的芯直径w等于1mm。当fcol是准直器130的焦距时，给出入射光的视角thetaw为thetaw＝atan{(w/2)/fcol}。因此，例如，当参考准直器的焦距设定fcol＝7.9mm时，thetaw等于3.6度。当thetad和thetaw代入以上表达式101中时，扩散器的出射角theta等于23.27度。本结果表示当多模光纤的芯直径在扩散器的出射角theta下约为上述直径时，视角thetaw的影响很少呈现并且轴上光和轴外光都控制在扩散器140中所设定的扩散角下。
在实施方式中，扩散器140的扩散角不具体限制，而是可以根据要实现的照明设备1的尺寸、可应用于照明设备1的扩散器的特征值等适当决定。例如，扩散角thetad可被设为约23度。
具体的扩散器140的种类不具体限制，而是可以使用现有技术的扩散元件。例如，扩散器的实例包括蒙砂(frost)型毛玻璃、通过将光学扩散材料扩散到玻璃中使用扩散特性的乳白色型扩散板以及全息扩散板。全息扩散板是特别优选的，因为全息图案应用于预定的基板并且任意角度设为出射光的扩散角。
从扩散器140出射的光引导至聚光器150。聚光器150以预定的近轴横向放大倍率形成至照明对象的由扩散器140形成的二次光源的像。照明对象的的实例包括位于聚光器150下游并且安装在内窥镜单元中的光导的入射端。如图1B中示意性地示出，包括光纤芯部和光纤包层部的多个光纤被构造为在光导的入射端捆扎成束。在此，根据实施方式的聚光器150与现有技术的聚光器不同，并且聚光器150形成二次光源的像使得照明对象(例如，安装在内窥镜单元中的光导的入射端)的面积尽可能地填满。因此，总的来说，照明设备1可以减小斑点噪声。
聚光器150的像形成放大倍率(近轴横向放大倍率)beta通过聚光器的焦距f以及焦点位置F与物体面之间的距离X，由以下表达式102表达。
[数学式4]
β＝f/X ...(表达式102)
在此，当聚光器150为等光程时，聚光器150的像形成放大倍率beta以及聚光器150的入射数值孔径和出射数值孔径满足如以下表达式103表达的关系表达式。
[数学式5]
β＝Y/Y＝NAcond/NAcond′ ...(表达式103)
Y：二次光源的尺寸
Y'：二次光源的像的尺寸
NAcond：聚光光学系统的入射数值孔径
NAcond'：聚光光学系统的出射数值孔径
另一方面，当NAL是作为将光纤捆扎的束光纤的光导的可允许的数值孔径、n1是光纤的芯部的折射率、并且n2是包层部的折射率时，给出以下表达式104。普通光导的可允许的数值孔径NAL处于大于或等于0.56并且小于或等于0.88的范围内。
[数学式6]
优选地满足以下表达式105的关系以便使聚光器150将来自光源的光聚光并且以便促使光有效地入射到安装在聚光器150的后级处的光导上。
[数学式7]
NAcond′≤NAL
...(表达式105)
进一步，在根据实施方式的照明设备1中，优选地控制二次光源的像的尺寸使得当phiLG是透射穿过聚光器150的二次光源入射到其上的光导的入射端的直径并且Y'是二次光源的像的尺寸时，建立由以下表达式106表达的关系。就是说，二次光源的像优选地填满光导的入射端。通过满足如以下表达式106表达的关系表达式，能够在满足如以上表达式105表达的关系表达式的同时设计减少斑点噪声。二次光源的像的尺寸通过多模光纤的射出NA和准直器的焦距限定。
[数学式8]
当Y'/phiLG小于0.8时，二次光源的像变得小于光导的入射端的直径。光导的入射端和射出端通常是共轭的。因此，当利用从光导射出的光照亮被照射面时，光源的尺寸从被照射面观察时明显变小并且斑点可能劣化。当控制二次光源以便就光耦合效率而言充分小于芯直径时，当光斑尺寸小时斑点劣化的概率很高。当内窥镜配置为使得光导在中途分支并且在多个出射端进行照明时，在分支出射端之间的亮度分布可能不同并且存在斑点可能劣化的问题。
相反，当Y'/phiLG大于1.2时，二次光源或者二次光源的像变得大于光导的入射端的直径。在这种情况下，在光导的入射端面上出现激光的光晕并且光耦合效率可能降低。
更优选地在二次光源的像的尺寸Y'与光导的入射端的直径phiLG之间成立Y'＝phiLG的关系，其中在光导的入射端处形成通过聚光器形成的二次光源的像。
可以适当地决定聚光器150的近轴横向放大倍率beta，使得二次光源的像的尺寸Y'满足以上表达式106的范围并且更优选地大于或等于0.4且小于或等于2.3。
当近轴横向放大倍率beta小于0.4时，扩散器140的有效直径变得太大并且存在设备尺寸增加的可能性。因此，不希望近轴横向放大倍率beta小于0.4。相反，当近轴横向放大倍率beta大于2.3时，对于扩散器140必须有大扩散角并且存在透射率劣化的可能性。对于扩散器140必须单独具有特殊结构，并且因此，存在成本增加的可能性。当聚光器150的近轴横向放大倍率beta处于上述范围内时，能够实现设备的最小化同时抑制照明设备的制造成本。作为调节二次光源的像的尺寸Y'使得满足表达式106的方法，可以安装能够调节集光透镜与光导的入射端面之间的间隔的机构。
以上已参考图1A和图1B详细描述根据实施方式的照明设备1的配置。
照明设备的具体实例
接下来，将参考图2至图9B具体描述根据实施方式的照明设备的配置。
图2示意性地示出当射出红光、绿光以及蓝光的激光源用作激光源100并且全息扩散板141用作扩散器140时的照明设备1的配置。图3示意性地示出当使用射出红光、绿光以及蓝光的激光源并且微透镜阵列143用作扩散器140时的照明设备1的配置。
如图2和图3所示，从RGB激光源射出的激光束通过反射镜M或者分色镜DM多路复用以引导至集光透镜L。如图2和图3所示，当多个激光器用作光源时，例如，如图4中示意性地示出，在集光透镜L的瞳孔位置处出现每一个颜色的光束直径的差异。
如上所述，当RGB颜色通过集光透镜L耦合至光纤120时，优选地校准(align)入射至各个颜色光纤的数值孔径。这是由于以下原因。通常，由于透镜的功率位置(powerplacement)根据入射的数值孔径最大的激光来决定，入射的数值孔径小的激光的光束直径在扩散板的位置处可以变得小。即在光导的入射端的亮度分布可以变得非均匀。例如，为了调准各个颜色的入射的数值孔径，存在匹配在集光透镜L的瞳孔位置处的各颜色的光束视直径的方法。例如，在该方法中，如图5中示意性地示出，具有最小光束直径的激光的端部可以位于入射数值孔径最大所处的位置(即具有最大光束直径的激光的端部)处。通过这样做，具有最大光束直径的激光和具有最小光束直径的激光在某点彼此接触。在图5中，两束激光的的端部在xi轴的正方向上彼此接触，但是位置不限于图5中示出的情况。端部可以在xi轴的负方向上彼此接触。
当为了保证输出、减小时间相干性等而将具有相同波长或者相近波长的多个激光多路复用时，如图6中示意性地示出，具有最小光束直径的光束可以至少布置在瞳孔的中心处以及入射的数值孔径最大所在的位置处。
如图5和图6中示意性地示出，通过使数值孔径相等，在扩散器140的位置处形成的二次光源的光量分布变得均匀，并且因此，能够减小由于颜色而出现的斑点的量的差异。换言之，通过扩散器140形成的颜色的二次光源的最大光束直径基本上相等，并且因此，能够减小由于颜色而出现的斑点的量的差异。
为了实现图5中示出的情况，可以使用安装为耦合光学系统110的一个组成要件的分色镜DM，作为数值孔径调节单元，调节激光入射在集光透镜L上的位置。
具体地，如图7所示，当存在射出具有更大光束直径的激光的激光源A和射出具有更小光束直径的激光的激光源B时，通过在分色镜DM的布置位置的光轴方向上相对于耦合光学系统110的中心光轴移动分色镜DM，可以偏移光束位置，如图5所示。因此，如图5所示，可以匹配相互的光束位置。
实际上，图8中示出通过移动具有以上配置的分色镜获得的结果。图8的横轴表示分色镜DM相对于耦合光学系统110的中心光轴的偏移量，并且图8的纵轴表示对应于斑点的量的斑点对比率(SCR)。如从图8中很明显，可以理解的是，通过偏移，在光导的入射端的亮度分布接近均匀并且因此减小斑点对比度。
为了实现图6中示出的情况，例如，可以使用反射镜M或者lambda/2-波长板或者偏振分束器PBS作为数值孔径调节单元，进一步调节激光入射在分色镜DM上的位置，如图9A和图9B所示。
还可以通过设定聚光器150的近轴横向放大倍率而不设置数值孔径调节单元，实现射出具有大光束直径的激光的激光源，从而满足以上表达式106。还可以通过使用数值孔径调节单元调节数值孔径，实现射出具有小光束直径的激光的激光源，从而满足以上表达式106。
以上已参考图2至图9B具体描述了根据实施方式的照明设备的配置。
内窥镜的配置
接下来，将参考图10简要描述根据实施方式的照明设备1用作照明光源的内窥镜10的配置。图10是示意性地示出包括根据实施方式的照明设备的内窥镜的配置的说明性示图。
通过使用上述照明设备1作为光源，通过聚光器在包括于任意内窥镜单元900内的光导901中形成光源的像，使得可以获得具有减小的斑点噪声的照明光。引导至光导901的照明光通过光导901引导至内窥镜体903，以引导至内窥镜的末端部(distal endportion)。
在此，其上安装有照明设备1的内窥镜单元900不具体限制，而是可以使用任意内窥镜单元，只要内窥镜单元900包括普通光导901即可。相反，当期望使用包括特定光导901的内窥镜单元900时，可以根据光导901的可允许的入射数值孔径NAL，设定根据实施方式的照明设备1的二次光源的像的尺寸Y'或者聚光器150的近轴横向放大倍率beta。
以上已参考图10简要描述了包括根据实施方式的照明设备1的内窥镜10。
聚光器的具体实例
接下来，将参考图11至图12C描述根据实施方式的照明设备1中的聚光器150的具体实例。图11是示出根据实施方式的聚光器的透镜数据的说明性示图。图12A至图12C是示出根据实施方式的聚光器的配置实例的说明性示图。
图11中示出根据实施方式的聚光器150的具体实例的透镜数据，并且图12A至图12C中示出透镜配置示图。在图11示出的表中，f是焦距，S1至H是聚光透镜系统的第一表面与前侧主点位置之间的距离，beta是近轴横向放大倍率，OBJ是第一表面与物体面之间的距离，以及X是焦点位置F到物体面之间的距离。在图11的上侧的表中，列A至列C的透镜数据分别对应于图12A至图12C中示出的透镜配置示图。
在图11至图12C示出的聚光器150中，假设使用具有入射在光导上的入射面的直径phiLG＝2.0并且可允许的数值孔径LAL＝0.57的情况下的光导901。以下是照明设备1的其他设定值。
多模光纤出射数值孔径NAM＝0.22
准直器焦距fcol＝7.6
二次光源的尺寸Y＝3.34
扩散板角度＝23度
如图12A至图12C所示，在根据实施方式的聚光器150的每一个具体实例中，在二次光源侧上的入射面(位于图12A至图12C中的图的右侧的表面)和在第二光源的像侧上的出射面(位于图12A至图12C中的图的左侧的表面)通过平面透镜系统形成。如从图11的下侧的表和图12A至图12C中很明显，聚光器150通过透镜系统形成，该透镜系统按从扩散器140的侧起依次包括具有平面定向为朝着扩散器的正的平凸透镜、一个或多个正透镜以及具有平面定向为朝着聚光器150的后端的正的平凸透镜。在扩散器140的侧上位于离二次光源的像侧最近的平凸透镜的表面(对应于图11的下侧示出的透镜数据中的表面编号S＝7)被设为非球面。
关于光轴旋转对称的非球面通过以下表达式107表达。在此，在以下表达式107中，C是曲率(1/r)，h是从光轴起的高度，以及K是圆锥常数。表面编号S＝7的非球面数据在图11的下侧示出。
[数学式9]
在根据实施方式的聚光器150中，可以通过使用图11至图12C中示出的透镜实现低成本。
具体地，在图12B中示出的透镜配置的情况下，由于beta等于0.6并且Y等于3.34，因此Y'等于2并且满足表达式106。进一步，NA等于0.57，表达式105成立，并且因此，照明光可以高效地耦合至光导。即使在具有小拉格朗日不变量的激光器用作光源的照明光学系统中，光源的大尺寸与在通过光学系统耦合至光导的时候所必须的大发散角也可以兼容。
以上已参考图1至图12C详细描述根据本公开的第一实施方式的照明设备、照明方法以及内窥镜。
第二实施方式
在下文中，将详细描述能够减少从光源射出的激光的斑点噪声的照明设备和照明方法以及包括该照明设备的内窥镜。
例如，当获得白光源时，使用射出红色激光、绿色激光以及蓝色激光的激光源。然而，由于每一个颜色(每一个波长)的各激光源的光束形状不同，源于光束形状的空间相干性存在差异。因此，出现在各颜色(波长)中观察到的的斑点噪声的尺寸不同的现象。
因此，鉴于以上提及的情况，将在下方提出能够根据更简单的方法使在各颜色(波长)中观察到的斑点噪声的尺寸相等以减小斑点噪声的照明设备、照明方法以及内窥镜。
照明设备的配置
首先，将参考图13A至图19描述根据本公开的第二实施方式的照明设备的配置。图13A至图17以及图19是示意性地示出根据本公开的第二实施方式的照明设备的配置的说明性示图。图18A和图18B是用于描述集光透镜的瞳孔位置与激光之间的位置关系的说明性示图。
如图13A中示意性地示出，根据实施方式的照明设备2至少包括激光源200、光纤220以及扩散器240。如图13B中示意性地示出，根据实施方式的照明设备2优选地进一步包括在激光源200与光纤220之间的耦合光学系统210，并且优选地进一步包括在光纤220与扩散器240之间的准直器230。
至少一个激光源200安装在照明设备2中并且射出具有预定波长的激光。在根据实施方式的照明设备2中，各种半导体激光器或者固态激光器可以用作激光源200，并且也可以使用激光器与波长转换机构的组合。可以根据在照明对象中观察到哪种物体或者现象来适当地选择从激光源200射出的激光的波长。波长的实例包括从约400nm至约700nm的波长的可见光波段或者用于ICG(吲哚菁绿)荧光成像的近红外波段。当激光用作激发光用于荧光激发时，观察到的荧光可以包括利用激发光照射的部位的自发荧光或者来源于导入到照射部位中的各种荧光试剂的化学剂荧光。
耦合光学系统210是将从激光源200射出的激光与安装在后级处的光纤220光学地耦合的光学系统。耦合光学系统210的配置不具体限制。耦合光学系统210可以利用现有技术的各种光学元件适当组合以将激光与光纤220光学地耦合，并且耦合光学系统210包括将激光与光纤220光学地耦合的至少一个集光透镜(集光器透镜)。
耦合光学系统210优选地进一步包括使得从激光源200射出的激光在激光源200与集光透镜之间基本上平行(换言之，将激光转换为大致平行的光通量)的准直透镜。在此，“基本上平行”指从准直透镜出射的光的辐射角最小的状态，并且该状态在准直透镜的焦距的位置与从激光源200射出的激光的光束腰位置一致时实现。
当通过组合诸如红色半导体激光器、射出绿光的半导体激发固态激光器以及蓝色反应激光器的多个激光源200实现白色照明光时，除了集光透镜之外，至少一个分色镜或者分色棱镜进一步安装在耦合光学系统210中。从多个激光源200射出的多束激光通过分色镜或者分色棱镜多路复用以生成白光。多路复用光通过集光透镜聚光以耦合至光纤220。
本文中，在根据实施方式的照明设备2中，激光在相对于入射端面的法线以斜方向上入射到光纤220的入射端面上。更具体地，当激光(或者多路复用光)的聚光角或者辐射角小于光纤220的数值孔径(即可允许的入射角)时，在光纤220的数值孔径(可允许的入射角)的范围内的角度作用于激光，并且因此，激光在相对于入射端面的法线的倾斜方向上入射。更优选地，在根据实施方式的照明设备2中，在激光的入射端面上的角度分量包括入射端面的法线方向。因此，能够减小从激光源200射出的激光的斑点噪声。在下方将再次详细描述促使激光入射到光纤220上的方法。
光纤220将通过耦合光学系统210引导的激光引导至安装在图13A中的后级处的扩散器240或者安装在图13B中的后级处的准直器230。光纤220不具体限制，而是可以使用现有技术的多模光纤(例如阶跃折射率型多模光纤)。光纤220的芯直径也不具体限制。例如，可以使用具有约1mm芯直径的光纤。
在根据实施方式的光纤220中，在相对于入射端面的法线的倾斜方向上引导激光使得入射角在光纤的可允许的数值孔径的范围内尽可能地大。因此，从光纤220的射出端射出的激光的辐射角大于在入射端面上的激光的聚光角。
当入射在光纤220上的激光的入射角分量不包括入射端面的法线方向时，从光纤220的射出端射出的激光的远视野图案(强度分布)变成空心形式，在空心形式中在光纤的中心光轴附近的光量小于周边部的光量。相反，当入射在光纤220上的激光的入射角分量包括入射端面的法线方向时，远视野图案变成实心形式，在实心形式中在光纤的中心光轴附近的光量等于周边部的光量。因此，根据实施方式的照明设备2更优选地配置为，使得入射在光纤220上的激光的入射角分量包括入射端面的法线方向并且从光纤220的射出端射出的激光的远视野图案(强度分布)变成实心形式。
准直器230安装在光纤220的出射端的下游并且促使从光纤220射出的激光是基本上平行的。通过准直器230促使从光纤220射出的激光为基本上平行，可以通过安装在后级处的扩散器240中的扩散器240的扩散角容易地控制激光的扩散状态。准直器230的配置不具体限制，而是可以适当组合现有技术的光学元件使得现有技术的光学系统配置为将激光转换为平行光通量。
扩散器240安装在光纤220的后级处(当安装了准直器230时在准直器230的后级处)并且使从光纤220或者准直器230射出的激光扩散以生成二次光源。即扩散器240中的光的射出端用作二次光源。
在此，从扩散器240射出的光的发散角通过扩散器240的扩散角控制，如上述第一实施方式所描述。
在实施方式中，扩散器240的扩散角不具体限制，而是可以根据要实现的照明设备2的尺寸、可应用于照明设备2的扩散器的特征值等适当决定。
具体的扩散器240的种类不具体限制，而是可以使用现有技术的扩散元件。例如，扩散器的实例包括蒙砂型毛玻璃、通过将光学扩散材料扩散到玻璃中的使用扩散特性的乳白色型扩散板、全息扩散板、诸如微透镜阵列的扩散板以及将多个光纤捆绑的束光纤。特别优选的是全息扩散板，因为全息图案应用于预定的基板并且任意角度被设为出射光的扩散角。微透镜阵列可以将任意角度设为出射光的扩散角。束光纤的扩散效果是受制约的。对于相对于入射端面的法线成角theta入射的光，射出的光束以相对于出射端面的法线具有角(角度theta)的圆锥形分散。
以上已参考图13A和图13B详细描述根据实施方式的照明设备2的配置。
照明设备的具体实例
接下来，将参考图14A至图19具体描述根据实施方式的照明设备的配置。
激光源的数量是1的情况
首先，将参考图14A至图15描述使用一个激光源为激光源200的情况作为实例。
从一个激光源200射出的激光引导至安装为耦合光学系统210的准直透镜CL并且变得基本上平行，以转换为平行光通量。转换为平行光通量的激光被引导至集光透镜L。集光透镜L将入射平行光通量光学地耦合至多模单芯的光纤220。在此，激光源200、准直透镜CL以及集光透镜L的中心光轴相对于光纤220的光轴(换言之，光纤220的入射端面的法线)以倾斜方向入射在光纤220的入射端面上。在两个光轴之间形成的角度的大小是theta。通过促使激光以倾斜方向入射到光纤220的入射端面上，能够减小来源于激光源200的斑点噪声。
进一步，当如图14B所示thetabeam是在光纤220的入射端面上的激光的聚光角并且如图14C所示thetafiber是光纤220的可允许的入射角时，优选地满足由以下表达式201和表达式201-2表达的关系以减小根据实施方式的照明设备2中的斑点。在此，在表达式中假设thetabeam小于thetafiber。
[数学式10]
(θ+θbeam)≤θfiber ...(表达式201)
θ≤θbeam ...(表达式201-2)
当满足以上由表达式201表达的关系时，激光通过光纤220传播而没有损耗。进一步，当选择更大的theta时，从光纤220射出的激光的辐射角进一步增加。
当满足由以上表达式201-2表达的关系时，入射到光纤220上的激光的角分量包括入射端面的法线方向并且从光纤220的射出端射出的激光的远视野图案(强度分布)变成实心形式而不是空心形式。
在以上表达式201中，(theta+thetabeam)更优选地等于thetafiber。在这种情况下，theta是最大值并且可以获得对应于光纤220的可允许的入射角的最大辐射角。当由(theta+thetabeam)等于thetafiber表达的关系与表达式201-2同时实现时，从光纤220射出的激光具有最大辐射角和实心形式的远视野图案(强度分布)。
引导至光纤220的激光从光纤220的出射端射出以引导至扩散器240。在扩散器240中，将来自光纤220的光束投射在扩散器240的扩散表面(扩散器240的出射端面)上形成二次光源。二次光源的扩散表面上的强度分布(或者光束尺寸)与来自光纤220的光在扩散表面上形成的强度分布(或者光束尺寸)相同。来自二次光源的光辐射至观测场使得利用光照亮照明对象。当照明设备2用作内窥镜用的光源时，在许多情况下，二次光源的辐射角设为很大以获得高视角，并且因此，选择具有大扩散角的扩散器。
随着二次光源的光束尺寸变大并且远视野图案变成实心形式(均匀强度分布)，在照明对象中观察到的斑点减少。因此，通过满足以上表达式201并且选择更大的theta，能够进一步减小斑点噪声。进一步，通过满足由以上表达式201-2表达的关系，能够进一步减小斑点噪声。
在根据实施方式的照明设备2中，如图14A至14C中，示出激光源200、准直透镜CL以及集光透镜L共同的中心光轴与光纤220的光轴彼此交叉的情况。然而，如图15所示，激光的平行光通量的中心轴可以与通过集光透镜L和光纤220形成的光轴平行并且在该光轴的偏离位置处入射到集光透镜L上。
在这种情况下，如图15所示，当WA是平行光通量的光束宽度、f是集光透镜L的焦距、thetafiber是光纤220的可允许的入射角以及DA是与通过集光透镜L和光纤220形成的光轴的中心间的偏移量时，由以下表达式202和表达式202-2表达的关系成立。然后，优选地减少斑点。在此，在表达式中假设(WA/2)小于(fx sin(thetafiber))。
[数学式11]
(WA/2)+DA≤(fxsin(θfiber)) ...(表达式202)
DA≤(WA/2) ...(表达式202-2)
当满足以上由表达式202表达的关系时，激光通过光纤220传播而没有损耗。进一步，当选择更大的DA时，从光纤220射出的激光的辐射角进一步增加。
当满足由以上表达式202-2表达的关系时，入射到光纤220上的激光的角分量包括入射端面的法线方向并且从光纤220的射出端射出的激光的远视野图案(强度分布)变成实心形式而不是空心形式。
在以上表达式202中，(WA/2)+DA更优选地等于(fxsin(thetafiber))。在这种情况下，可以获得对应于光纤220的可允许的入射角的最大辐射角。当由(WA/2)+DA＝(fxsin(thetafiber))表达的关系与表达式202-2同时实现时，从光纤220射出的激光具有最大辐射角和实心形式的远视野图案(强度分布)。
引导至光纤220的激光从光纤220的出射端射出以引导至扩散器240。在扩散器240中，投射来自光纤220的光束以在扩散器240的扩散表面(扩散器240的出射端面)上形成二次光源。在二次光源的扩散表面上的强度分布(或者光束尺寸)与来自光纤220的光在扩散表面上形成的强度分布(或者光束尺寸)相同。来自二次光源的光辐射至观测场使得利用光照亮照明对象。当照明设备2用作光源用于内窥镜时，在许多情况下，二次光源的辐射角设为很大以获得高视角，并且因此，选择具有大扩散角的扩散器。
当二次光源的光束尺寸更大并且远视野图案变成实心形式(均匀强度分布)时在照明对象中观察到的斑点减少。因此，通过满足以上表达式202并且选择更大的DA，能够进一步减小斑点噪声。进一步，通过满足以上表达式202-2表达的关系，能够进一步减小斑点噪声。
如图16所示，准直透镜(即准直器)230可以布置在光纤220与扩散器240之间。图16示出激光的平行光通量的中心轴平行于通过集光透镜L和光纤220形成的光轴并且在该光轴的偏离位置处入射到集光透镜L上的情况。然而，即使在激光以倾斜方向入射到光纤220的入射端面上时，准直器230当然可以按相同方式布置。
存在多个激光源的情况
接下来，将参考图17至图19描述多个激光源用作激光源200的情况作为实例。
在下文中，将描述使用射出红色激光的红色激光源(Red)、绿色激光源(Green)以及蓝色激光源(Blue)实现白光的情况。
如图17所示，从红色激光源射出的红色激光通过准直透镜CL转换为平行光通量，随后通过反射镜M反射，并且在透射两个分色镜DM的同时被引导至集光透镜L。
从绿色激光源射出的绿色激光通过准直透镜CL转换为平行光通量，随后通过分色镜DM反射，并且在透射用于蓝色激光的分色镜DM的同时被引导至集光透镜L。
从蓝色激光源射出的蓝色激光通过准直透镜CL转换为平行光通量，随后通过分色镜DM反射，并且被引导至集光透镜L。
进一步，如图17所示，假设C1是红色激光的光轴，假设C2是绿色激光的光轴，并且假设C3是蓝色激光的光轴。红色激光的光轴C1设置为与反射镜M、分色镜DM、集光透镜L以及光纤220的光轴C0相同。
图18A示出在图17的横截面A-A上的光束布置实例。在图18A中，激光源200(主光源)的光束截面形状是正圆。在此，具有最大光束宽度的光束被设置为与光束中心轴C1和中心光轴C0一致。在图18A中，具有最大光束宽度的光束是红色光束并且假设W1是最大光束宽度。即在图18A中，激光的光束宽度满足W1>W2并且W1>W3。
在图18A中，红色光束的光束宽度在透射后级处的集光透镜L以及光纤220的范围内选择。即当假设W0是在集光透镜L和光纤220中决定的可允许的透射光束宽度时，满足W0>W1的关系。
在图18A中，由W0表示可允许的光束宽度，并且在由光束宽度W0成形的半径为R0的可允许的外圆周圆内部传播的光束(激光)可以透射光纤220。可允许外圆周圆的的形状是由集光透镜L和光纤220决定的形状。当关于光轴中心C0旋转对称的常规透镜用作集光透镜L时，W0具有半径R0＝W0/2的正圆形状。
在此，如图17和图18A所示，宽度比最大光束宽度更窄的绿色主光源光束和蓝色主光源光束的光束中心位置(即C2和C3)与C0不一致。绿色主光源光束和蓝色主光源光束布置在与中心光轴C0平行地移动后的位置。
设定绿色主光源光束和蓝色主光源光束的平行移动的范围使得绿色主光源光束和蓝色主光源光束位于通过红色主光源光束成形的最大半径(图18A中R1＝W1/2)表示的圆(光束的最大外圆周圆)的内部。即当D2是绿色主光源光束从中心光轴C0平行移动的距离时，D2的范围是大于0且小于或等于(R1-W2/2)的范围。当D3是蓝色主光源光束的平行移动的距离时，D3的范围是大于0且小于或等于(R1-W3/2)的范围。
在此，在根据实施方式的照明设备2中，如图18A所示，(在图18A中点P和点Q处)剩余的光束优选地在圆(光束的最大外圆周圆)中内切，其该圆通过最大光束宽度成形并且在相对于光轴的横截面上具有中心在C0的最大半径。
在图17A示出的实例中，绿色主光源光束和蓝色主光源光束优选地设置为在由R1表示的光束的最大外圆周圆中内切。即绿色主光源光束的平行移动的距离D2是D2＝(R1-W2/2)并且蓝色主光源光束的平行移动的距离D3是D3＝(R1-W3/2)。
在图18A中，可以优选地布置具有窄光束宽度的绿色主光源光束和蓝色主光源光束，使得绿色主光源光束和蓝色主光源光束存在于从半径R0延伸至半径R1并且中心在C0上的范围内。即红色主光源光束、绿色主光源光束以及蓝色主光源光束中的每一个包含在W2大于或等于(W1/2)并且W3大于或等于(W1/2)的关系下的光轴中心C0。
这是因为防止在从光纤220的出射端辐射的光的远视图像中(即图17中的光学系统的扩散器240的光学强度分布中)的中心位置处的亮度劣化并且实现实心形式。
被光纤220引导的激光从光纤220的出射端射出以引导至扩散器240。在扩散器240中，投射来自光纤220的光束以在扩散器240的扩散表面(扩散器240的出射端面)上形成二次光源。二次光源的扩散表面上的强度分布(或者光束尺寸)与通过来自光纤220的光在扩散表面上形成的强度分布(或者光束尺寸)相同。
通过上述操作，红色主光源光束、绿色主光源光束以及蓝色主光源光束在二次光源的扩散表面上具有基本上相同的强度分布(或者光束尺寸)。因此，在具有每一个颜色(波长)的情况下，照明对象中观察到的斑点噪声的幅度可几乎相等。
图18B示出在图17的横截面A-A上的另一光束布置实例。在图18B示出的实例中，每一个主光源光束的截面形状是椭圆的。
即使在图18B示出的实例中，宽度比最大光束宽度更窄的绿色主光源光束和蓝色主光源光束的光束中心位置(即C2和C3)也与C0不一致。绿色主光源光束和蓝色主光源光束布置在沿中心光轴C0平行移动后的位置。
即使在这种情况下，设置绿色主光源光束和蓝色主光源光束的平行移动的范围，使得绿色主光源光束和蓝色主光源光束位于通过红色主光源光束成形的最大半径(R1＝W1/2)并且中心在C0上表示的光束的最大外圆周圆的内部。如图17B所示，各主光源光束优选地布置为使得绿色主光源光束和蓝色主光源光束在中心在C0上的最大外圆周圆中内切。
更优选地，可以布置具有窄光束宽度的绿色主光源光束和蓝色主光源光束，使得绿色主光源光束和蓝色主光源光束存在于从半径R0延伸至半径R1并且中心在C0上的范围内。即红色主光源光束、绿色主光源光束以及蓝色主光源光束中的每一个包含光轴中心C0。这是因为防止在从光纤220的出射端辐射的光的远视图像中(即图17中的光学系统的扩散器240的光学强度分布中)的中心位置处的亮度劣化并且实现实心形式。
通过上述操作，红色主光源光束、绿色主光源光束以及蓝色主光源光束在二次光源的扩散表面上具有基本上相同的强度分布(或者光束尺寸)。因此，在具有每一个颜色(波长)情况下，照明对象中观察到的斑点噪声的幅度可几乎相等。
如第一实施方式中所描述，以上描述的图17至图18B中示出的光束的平行移动可以通过移动分色镜DM来调节。
如图19所示，准直透镜(即准直器)230可以布置在光纤220与扩散器240之间。
以上已参考图17至图19具体描述了根据实施方式的照明设备的配置。
内窥镜的配置
接下来，将参考图20简要描述根据实施方式的照明设备2用作照明光源的内窥镜10的配置。图20是示意性地示出包括根据实施方式的照明设备的内窥镜的配置的说明性示图。
通过将使用上述照明设备2作为光源射出的二次光源耦合至被包括在任意内窥镜单元900中的光导901，可以获得具有减小的斑点噪声的拍摄的图像。从二次光源引导至光导901的照明光通过光导901引导至内窥镜体903，以引导至内窥镜的末端部。
在此，其上安装有照明设备2的内窥镜单元900不具体限制，而是可以使用任意内窥镜单元，只要内窥镜单元900包括普通光导901即可。
通过将照明设备2的光纤220延伸直至内窥镜的末端部并且安装扩散器240，可以利用来自二次光源的照明光照亮观测场。
以上已参考图20简要描述了包括根据实施方式的照明设备2的内窥镜10。
验证实例
在下文中，参照图21至图24，将描述在通过与光轴平行地移动激光源200(主光源)的轴而减小斑点噪声的情况下，具体验证斑点噪声的减小程度的实例。
在图21示出的实例中，用于绿色射出的半导体激发固态激光器用作激光源200。该激光器是辐射准直光束的激光源。在图21中，通过使用具有1mm宽度的狭缝形成具有1mm光束宽度的主光源光束。通过使用具有1mm芯直径的阶跃折射率型多模光纤作为光纤220以及具有30mm焦距的集光透镜L而使主光源光束聚光在光纤220的入射端面上。
照亮照射野的二次光源通过在距光纤220的出射端面5mm的位置处放置全息扩散板作为扩散器240而形成。通过在距二次光源的位置300mm的位置处放置测试图并且利用CCD照相机对测试图成像来测量斑点。
在图21示出的实例中，通过在光轴方向上移动分色镜DM以移动入射在集光透镜L上的光的光轴中心，在每一个移动位置处测量斑点的量。图22中示出获得的测量结果。图22的横轴表示与光纤220的中心光轴C0的偏离量并且图22的纵轴表示对应于斑点的量的斑点对比率(SCR)。
如从图22中示出的结果很明显，可以理解斑点的量随着偏移量增加而减少。
在图23示出的实例中，束光纤用作扩散器240。进一步，用于辐射准直光束的绿色射出用的半导体激发固态激光器用作激光源200。该激光器是辐射准直光束的激光源。在图23示出的实例中，通过使用具有1mm宽度的狭缝形成具有1mm光束宽度的主光源光束。通过使用具有1mm芯直径的阶跃折射率型多模光纤作为光纤220以及具有30mm焦距的集光透镜L而使主光源光束聚光在光纤220的入射端面上。
通过在距光纤220的出射端面10mm的位置处放置具有5mm束直径的束光纤作为扩散器240而在束光纤的出射端面上形成照亮照射野的二次光源。通过在距二次光源的位置300mm的位置处放置测试图并且利用CCD照相机对测试图成像来测量斑点。
在图23示出的实例中，通过在光轴方向上移动分色镜DM以移动入射在集光透镜L上的光的光轴中心，在每一个移动位置处测量斑点的量。图24中示出获得的测量结果。图24的横轴表示从光纤220的中心光轴C0的偏离量并且图24的纵轴表示对应于斑点的量的斑点对比率(SCR)。
如从图24中示出的结果很明显，可以理解斑点的量随着偏移量增加而减少。
第三实施方式
在下文中，将根据第三实施方式简要描述如第一实施方式中描述的减小整个照明设备的斑点噪声的方法以及如第二实施方式中描述的减少从光源射出的激光的斑点噪声的方法的组合实例。
照明设备的配置
首先，将参考图25描述根据本公开的第三实施方式的照明设备的配置。图25是示意性地示出根据实施方式的照明设备的配置的说明性示图。
如图25中示意性地示出，根据实施方式的照明设备3包括激光源300、耦合光学系统310、光纤320、准直器330、扩散器340以及聚光器350。
至少一个激光源300安装在照明设备3中并且射出具有预定波长的激光。在根据实施方式的照明设备3中，各种半导体激光器或者固态激光器可以用作激光源300，并且还可以使用激光器与波长转换机构的组合。可以根据在照明对象中观察到的物体或者现象适当地选择从激光源300射出的激光的波长。波长的实例包括从约400nm至约700nm的波长的可见光波段或者用于ICG(吲哚菁绿)荧光成像的近红外波段。当假设激光是用于荧光激发的激发光时，观察到的荧光可以包括利用激发光辐射的部位的自发荧光或者来源于导入到辐射部位中的各种荧光试剂的化学剂荧光。
耦合光学系统310是将从激光源300射出的激光与安装在后级处的光纤320光学地耦合的光学系统。耦合光学系统310的配置不具体限制。耦合光学系统310可以与现有技术的各种光学元件适当组合以将激光与光纤320光学地耦合，并且耦合光学系统310包括将激光与光纤320光学地耦合的至少一个集光透镜(集光器透镜)。
当多个激光源300组合以实现白色照明光时，除了耦合光学系统310中的集光透镜之外，还进一步安装有至少一个分色镜或者分色棱镜。通过分色镜或者分色棱镜多路复用从多个激光源300射出的多个激光的光束，以生成白光。多路复用光通过集光透镜聚光以耦合至光纤320。
当组合使用多个激光源300时，优选地调准激光入射到的光纤320上的数值孔径。然而，因为每一个激光的FFP不同，实际上难以调准入射的数值孔径。因此，在这种情况下，在耦合光学系统310中，使用与第一实施方式和第二实施方式中描述的相同的方法安装数值孔径调节单元。
光纤320将通过耦合光学系统310引导的激光引导至安装在后级处的准直器330。从光纤320射出的光变成旋转对称光束，其有助于亮度分布的均匀性。光纤320不具体限制，而是可以使用现有技术的多模光纤(例如阶跃折射率型多模光纤)。光纤320的芯直径也不具体限制。例如，可以使用具有约1mm芯直径的光纤。
在根据实施方式的光纤320中，光引导至光纤320的入射端使得在光纤的入射端处多个光源之间的数值孔径尽可能地一致。这时，例如，通过优化对从激光源射出的激光进行准直的透镜的焦距，从光纤320的射出端射出的激光优选地变成实心光束而不是具有空心形式的光束，其中实心光束中在光纤的中心光轴附近的光量等于在光纤的周边部的光量，空心形式光束中在光纤的中心光轴附近的光量小于周边部的光量。
准直器330安装在光纤320的出射端的下游并且将从光纤320射出的激光转换为平行光通量。通过由准直器330将激光转换为平行光通量，通过安装在后级处的扩散器340中的扩散器340的扩散角可以容易地控制激光的扩散状态。准直器330的配置不具体限制，而是可以适当组合现有技术的光学元件，使得现有技术的光学系统被配置为将激光转换为平行光通量。
扩散器340安装在准直器330的后侧焦点位置附近，并且使从准直器330射出的平行光通量扩散以生成二次光源。即扩散器340中的光的射出端用作二次光源。
可以通过准直器330的焦距控制由扩散器340生成的二次光源的大小。可以通过扩散板的扩散角控制出射光的NA。通过两个组成要件的效果，可以放大以上表达式2表示的拉格朗日不变量，并且因此，期望的光源大小和期望的照明范围可以兼容。
当期望调节二次光源的尺寸时，可以通过来自光纤的出射NA和准直器的焦距优化二次光源的尺寸。
从扩散器340射出的光引导至聚光器350。聚光器350以预定的近轴横向放大倍率形成至照明对象的通过扩散器340形成的二次光源的像。照明对象的的实例包括位于聚光器350下游并且安装在内窥镜单元中的光导的入射端。在此，根据实施方式的聚光器350与现有技术的聚光器不同，并且形成二次光源的像使得照明对象(例如，安装在内窥镜单元中的光导的入射端)的面积尽可能地填满。因此，总的来说，照明设备3可以减小斑点噪声。
聚光器350的像形成放大倍率(横向放大倍率)beta通过聚光器的焦距f以及焦点位置F与物体面之间的距离X由以上表达式102表达。
进一步，在根据实施方式的照明设备3中，优选地控制二次光源的像的尺寸使得当phiLG是透射过聚光器350的二次光源入射到的光导的入射端的直径并且Y'是二次光源的像的尺寸时，以上表达式106表达的关系成立。
可以适当地决定聚光器350的近轴横向放大倍率beta，使得二次光源的像的大小Y'满足以上表达式106的范围并且更优选地满足大于或等于0.4且小于或等于2.3。
以上已参考图25详细描述了根据实施方式的照明设备3的配置。
内窥镜的配置
接下来，将参考图26简要描述根据实施方式的照明设备3用作照明光源的内窥镜10的配置。图26是示意性地示出包括根据实施方式的照明设备的内窥镜的配置的说明性示图。
通过使用上述照明设备3作为光源，通过聚光器在被包括于任意内窥镜单元900内的光导901中形成光源的像，使得可以获得具有减小的斑点噪声的照明光。引导至光导901的照明光，通过光导901引导至内窥镜体903，以引导至内窥镜的末端部。
在此，其上安装有照明设备3的内窥镜单元900不具体限制，而是只要内窥镜单元900包括普通光导901，就可以使用任意内窥镜单元。相反，当期望使用包括具体的光导901的内窥镜单元900时，可以根据光导901的可允许的入射的数值孔径NAL，设定根据实施方式的照明设备3的二次光源的像的尺寸Y'或者聚光器350的近轴横向放大倍率beta。
以上已参考图26简要描述了包括根据实施方式的照明设备3的内窥镜10。
应当理解，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内，通过本领域中的技术人员根据设计要求和其他因素可以出现各种修改、组合、子组合以及变更。
例如，除了上述第三实施方式中描述的技术精神之外，在第一实施方式中描述的各种技术精神可以应用于第二实施方式并且在第二实施方式中描述的各种技术精神可以应用于第二实施方式也可以应用于第一实施方式。
本说明书中描述的效果仅是说明性的和示范性的，并非限制性的。换言之，伴随或者代替基于本说明书的效果，根据本公开的技术可以表现出对于本领域中的技术人员很明显的其他效果。
另外，本技术也可以如下配置。
(1)一种照明设备，包括：
被配置为射出激光的至少一个激光源；
耦合光学系统，被配置为将从激光源射出的激光耦合至光纤；
准直光学系统，被配置为将从光纤射出的激光转换为平行光通量；
扩散构件，布置在准直光学系统的后侧焦点位置附近并且被配置为通过扩散平行光通量生成二次光源；以及
聚光光学系统，被配置为在光导的入射端处以预定的近轴横向放大倍率形成二次光源的像。
(2)根据(1)的照明设备，其中，当Y'是通过聚光光学系统在光导的入射端处形成的二次光源的像的尺寸并且phiLG是光导的入射端的直径时，以下表达式1表达的关系成立：
[数学式12]
(3)根据(1)或(2)的照明设备，其中，聚光光学系统的近轴横向放大倍率处于0.4至2.3的范围内。
(4)根据(2)或(3)的照明设备，其中，当Y'是通过聚光光学系统在光导的入射端处形成的二次光源的像的尺寸并且phiLG是光导的入射端的直径时，Y'＝phiLG的关系成立。
(5)根据(1)至(4)中任一项的照明设备，
其中，安装有多个激光源，并且
其中，耦合光学系统包括被配置为调准从激光源射出的激光的光束之间的在光纤上的入射的数值孔径的数值孔径调节单元。
(6)根据(5)的照明设备，
其中，数值孔径调节单元至少包括分色镜或分色棱镜，并且根据激光入射在分色镜或分色棱镜上的位置或者根据分色镜或分色棱镜相对于耦合光学系统的中心光轴的定位位置调节入射的数值孔径。
(7)根据(1)至(6)中任一项的照明设备，其中，透射耦合光学系统的激光的光束中的至少一个，以相对于入射端面的法线的倾斜方向入射到光纤的入射端面上。
(8)根据(1)至(7)中任一项的照明设备，
其中，安装有多个激光源，
其中，当Y'是通过聚光光学系统在光导的入射端处形成的二次光源的像的尺寸并且phiLG是光导的入射端的直径时，在激光源中的至少一个内，以下表达式1表达的关系成立：
[数学式13]
以及
其中，在除了激光源中的该至少一个以外的激光源内，耦合光学系统包括被配置为调准从激光源射出的激光的光束之间的在光纤上的入射的数值孔径的数值孔径调节单元。
(9)根据(1)至(8)中任一项的照明设备，其中，聚光光学系统通过透镜系统形成，在透镜系统中，在形成二次光源侧上的表面是平面并且形成二次光源的像的表面是平面。
(10)根据(9)的照明设备，其中，聚光光学系统通过透镜系统形成，透镜系统从扩散构件的一侧起依次包括具有平面定向朝着扩散构件的正的平凸透镜、一个或多个正透镜、以及具有平面定向为朝着聚光光学系统的后端的正的平凸透镜。
(11)根据(9)的照明设备，其中，在扩散构件的侧上的位于离形成聚光光学系统中的二次光源的侧最近的平凸透镜的表面是非球面表面。
(12)根据(1)至(11)中任一项的照明设备，其中，激光源是半导体激光器和固态激光器中的至少一个。
(13)根据(1)至(12)中任一项的照明设备，其中，扩散构件是应用全息图案的全息扩散板或者微透镜阵列。
(14)一种照明方法，包括：
将通过至少一个激光源射出的激光经由耦合光学系统耦合至光纤；
通过准直光学系统将从光纤射出的激光转换为平行光通量；
通过布置在准直光学系统的后侧焦点位置附近的扩散构件扩散平行光通量以生成二次光源；以及
在光导的入射端处以预定的近轴横向放大倍率形成二次光源的像。
(15)一种内窥镜，包括：
照明设备，包括：射出激光的至少一个激光源、将从激光源射出的激光耦合至光纤的耦合光学系统、将从光纤射出的激光转换为平行光通量的准直光学系统、布置在准直光学系统的后侧焦点位置附近并且通过扩散平行光通量生成二次光源的扩散构件，以及在光导的入射端处以预定的近轴横向放大倍率形成二次光源的像的聚光光学系统；以及
光导，从照明设备射出的激光入射到光导上。
(16)一种照明设备，包括：
被配置为射出激光的至少一个激光源；
光纤，从激光源射出的激光入射到光纤上；以及
扩散构件，被配置为通过扩散从光纤射出的激光生成二次光源，
其中，激光以相对于入射端面的法线倾斜的方向入射到光纤的入射端面上。
(17)根据(16)的照明设备，其中，激光经由至少包括聚光透镜的耦合光学系统入射到光纤上，并且激光平行于通过聚光透镜和光纤形成的光轴且在偏离光轴的中心的位置处入射到聚光透镜上。
(18)根据(16)的照明设备，其中，激光经由将激光转换为平行光通量的准直透镜以及至少包括安装在准直透镜的后端处的聚光透镜的耦合光学系统入射到光纤上，并且平行于通过聚光透镜和光纤形成的光轴且在偏离光轴的中心的位置处入射到聚光透镜上。
(19)根据(18)的照明设备，
其中，安装有多个激光源，并且
其中，至少平行光通量的光束宽度窄的激光平行于通过聚光透镜和光纤形成的光轴并且在偏离光轴的中心的位置处入射。
(20)根据(16)至(19)中任一项的照明设备，其中，将从光纤射出的激光转换为平行光通量的准直透镜布置在光纤与扩散构件之间。
(21)根据(16)至(20)中任一项的照明设备，其中，当thetafiber是光纤的可允许的入射角、thetabeam是在光纤的入射端面上的激光的聚光角以及theta是在光纤的入射端面上的光纤的光轴与激光的中心光轴之间形成的角度时，以下表达式2表达的关系成立：
[数学式14]
(θ+θbeam)≤θfiber ...(表达式2)。
(22)根据(16)至(21)中任一项的照明设备，其中，当thetabeam是在光纤的入射端面上的激光的聚光角并且theta是在光纤的入射端面上的光纤的光轴与激光的中心光轴之间形成的角度时，以下表达式2-2表达的关系成立：
[数学式15]
θ≤θbeam ...(表达式2-2)。
(23)根据(18)至(20)中任一项的照明设备，其中，当WA是平行光通量的光束宽度、f是聚光透镜的焦距、thetafiber是光纤的可允许的入射角以及DA是距光轴的中心的偏移量时，以下表达式3表达的关系成立：
[数学式16]
(WA/2)+DA≤(fxsin(θfiber)) ...(表达式3)。
(24)根据(18)至(20)以及(23)中任一项的照明设备，其中，当WA是平行光通量的光束宽度并且DA是距光轴的中心的偏移量时，以下表达式3-2表达的关系成立：
[数学式17]
(25)根据(19)、(20)以及(23)中任一项的照明设备，其中，在垂直于光轴的横截面上，平行光通量中的每一个在中心在光轴上的圆中内切。
(26)根据(19)、(20)以及(24)中任一项的照明设备，其中，在垂直于光轴的横截面上，平行光通量中的每一个包括光轴。
(27)根据(19)、(20)、(25)以及(26)中任一项的照明设备，其中，从多个激光源射出的激光的波长至少形成白光。
(28)根据(16)至(27)中任一项的照明设备，其中，扩散构件是扩散板或者束光纤。
(29)根据(16)至(28)中任一项的照明设备，其中，激光源是半导体激光器和固态激光器中的一个。
(30)一种照明方法，包括：
将从至少一个激光源射出的激光引导至光纤；以及
通过扩散元件扩散从光纤射出的激光生成二次光源，
其中，激光以相对于入射端面的法线倾斜的方向入射到光纤的入射端面上。
(31)一种内窥镜，包括：
照明设备，包括被配置为射出激光的至少一个激光源、从激光源射出的激光入射到的光纤、以及被配置为通过扩散从光纤射出的激光生成二次光源的扩散元件，
其中，激光以相对于入射端面的法线倾斜的方向入射到光纤的入射端面上。
(32)一种照明装置，包括：
被配置为光学地处理激光以产生照明光的光学装置，光学装置包括：
被配置为对激光进行准直的至少一个准直器；以及
被配置为扩散激光的扩散器。
(33)根据(32)的照明装置，其中，光学装置进一步包括：
光纤；以及
被配置为将激光提供至光纤的至少一个集光器。
(34)根据(33)的照明装置，其中，扩散器被配置为从光纤直接或者间接地接收激光。
(35)根据(32)至(34)中任一项的照明装置，进一步包括：
多个激光源，包括：
第一激光源，被配置为射出第一波长的第一激光；以及
第二激光源，被配置为射出第二波长的第二激光，
其中，光学装置被配置为组合第一激光和第二激光以产生照明光。
(36)根据(35)的照明装置，其中，多个激光源进一步包括被配置为射出第三波长的第三激光的第三激光源，其中，光学装置被配置为组合第一激光、第二激光以及第三激光以产生照明光，其中，照明光包括白光。
(37)根据(32)至(36)中任一项的照明装置，其中，光学装置被配置为处理激光使得减小照明光中的斑点噪声。
(38)根据(32)至(37)中任一项的照明装置进一步包括被配置为接收激光的聚光器。
(39)根据(38)的照明装置，其中，聚光器被配置为从扩散器接收光。
(40)根据(38)或者(39)的照明装置，其中，聚光器被配置为将激光提供至光导。
(41)根据(32)的照明装置，其中，光学装置进一步包括：
光纤；
被配置为将激光提供至光纤的至少一个集光器；以及
聚光器；
其中，至少一个准直器被配置为从光纤接收激光。
(42)根据(41)的照明装置，其中，聚光器被配置为将激光提供至光导。
(43)根据(32)的照明装置，其中，光学装置进一步包括：
光纤；以及
至少一个集光器，被配置为从至少一个准直器接收激光并且将激光提供至光纤，
其中，扩散器被配置为从光纤接收激光。
(44)根据(43)的照明装置，其中，光纤被配置为以相对于光纤的入射端面的法线倾斜的角接收激光。
(45)根据(44)的照明装置，其中，至少一个准直器包括准直透镜，并且其中，来自准直透镜的平行光通量的中心轴与至少一个集光器的光轴成一直线。
(46)根据(42)中任一项的照明装置，其中，至少一个准直器包括至少一个准直透镜，并且其中，来自至少一个准直透镜的平行光通量的中心轴相对于至少一个集光器的光轴在位置上偏移。
(47)根据(46)的照明装置，其中，至少一个准直透镜包括被配置为对第一波长的第一激光进行准直的第一准直透镜和被配置为对第二波长的第二激光进行准直的第二准直透镜，其中，在来自第一准直透镜和第二准直透镜的第一激光和第二激光到达至少一个集光器的位置处，来自第一准直透镜的平行光通量的中心轴相对于来自第二准直透镜的平行光通量的中心轴在位置上偏移。
(48)根据(32)的照明装置，其中，至少一个准直器是至少一个第一准直器，并且照明装置进一步包括：
光纤；
至少一个集光器，被配置为将激光提供至光纤；以及
至少一个第二准直器，被配置为从光纤接收激光，
其中，至少一个第一准直器包括被配置为对第一波长的第一激光进行准直的第一准直透镜和被配置为对第二波长的第二激光进行准直的第二准直透镜，
其中，在来自第一准直透镜和第二准直透镜的第一激光和第二激光到达至少一个集光器的位置处，来自第一准直透镜的平行光通量的中心轴相对于来自第二准直透镜的平行光通量的中心轴在位置上偏移。
其中，扩散器被配置为从至少一个第二准直器接收激光。
(49)一种医疗成像系统，包括：
被配置为射出激光的至少一个激光源；
照明装置，包括：
光学装置，被配置为光学地处理激光以产生照明光，光学装置包括：
被配置为对激光进行准直的至少一个准直器；以及
被配置为扩散激光的扩散器；以及
被配置为接收照明光的医疗成像设备。
(50)根据(49)的医疗成像系统，其中，医疗成像设备是内窥镜。
(51)一种照明方法，包括：
光学地处理激光以产生照明光，至少部分通过：
A)对激光进行准直；以及
B)扩散激光。
参考符号列表
1，2，3 照明设备
100，200，300 激光源
110，210，310 耦合光学系统
120，220，320 光纤
130，230，330 准直器
140，240，340 扩散器
150，250，350 聚光器

Claims (20)

1.一种照明装置，包括：
光学装置，被配置为光学地处理激光以产生照明光，所述光学装置包括：
至少一个准直器，被配置为使所述激光准直；以及
扩散器，被配置为使所述激光扩散。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光学装置进一步包括：
光纤；以及
至少一个集光器，被配置为将所述激光提供至所述光纤。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其中，所述扩散器被配置为从所述光纤直接地或者间接地接收所述激光。
4.根据权利要求1所述的照明装置，进一步包括：
多个激光源，包括：
第一激光源，被配置为射出第一波长的第一激光；以及
第二激光源，被配置为射出第二波长的第二激光，
其中，所述光学装置被配置为组合所述第一激光和所述第二激光以产生所述照明光。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中，所述多个激光源进一步包括第三激光源，所述第三激光源被配置为射出第三波长的第三激光，其中，所述光学装置被配置为组合所述第一激光、所述第二激光以及所述第三激光以产生所述照明光，其中，所述照明光包括白光。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光学装置被配置为处理所述激光使得所述照明光中的斑点噪声被减少。
7.根据权利要求1所述的照明装置，进一步包括聚光器，所述聚光器被配置为接收所述激光。
8.根据权利要求7所述的照明装置，其中，所述聚光器被配置为从所述扩散器接收所述激光。
9.根据权利要求7所述的照明装置，其中，所述聚光器被配置为将所述激光提供至光导。
10.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光学装置进一步包括：
光纤；
至少一个集光器，被配置为将所述激光提供至所述光纤；以及
聚光器；
其中，所述至少一个准直器被配置为从所述光纤接收所述激光。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其中，所述聚光器被配置为将所述激光提供至光导。
12.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光学装置进一步包括：
光纤；以及
至少一个集光器，被配置为从所述至少一个准直器接收所述激光并且将所述激光提供至所述光纤，
其中，所述扩散器被配置为从所述光纤接收所述激光。
13.根据权利要求12所述的照明装置，其中，所述光纤被配置为相对于所述光纤的入射端面的法线以倾斜角度接收所述激光。
14.根据权利要求13所述的照明装置，其中，所述至少一个准直器包括准直透镜，并且其中，来自所述准直透镜的平行光通量的中心轴与所述至少一个集光器的光轴成一直线。
15.根据权利要求12所述的照明装置，其中，所述至少一个准直器包括至少一个准直透镜，并且其中，来自所述至少一个准直透镜的平行光通量的中心轴在位置上相对于所述至少一个集光器的光轴偏移。
16.根据权利要求15所述的照明装置，其中，所述至少一个准直透镜包括：被配置为使第一波长的第一激光准直的第一准直透镜和被配置为使第二波长的第二激光准直的第二准直透镜，其中，在来自所述第一准直透镜和所述第二准直透镜的所述第一激光和所述第二激光到达所述至少一个集光器的位置处，来自所述第一准直透镜的平行光通量的中心轴在位置上相对于来自所述第二准直透镜的平行光通量的中心轴偏移。
17.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述至少一个准直器是至少一个第一准直器，并且所述照明装置进一步包括：
光纤；
至少一个集光器，被配置为将所述激光提供至所述光纤；以及
至少一个第二准直器，被配置为从所述光纤接收所述激光，
其中，所述至少一个第一准直器包括：被配置为使第一波长的第一激光准直的第一准直透镜和被配置为使第二波长的第二激光准直的第二准直透镜，
其中，在来自所述第一准直透镜和所述第二准直透镜的所述第一激光和所述第二激光到达所述至少一个集光器的位置处，来自所述第一准直透镜的平行光通量的中心轴在位置上相对于来自所述第二准直透镜的平行光通量的中心轴偏移，
其中，所述扩散器被配置为从所述至少一个第二准直器接收所述激光。
18.一种医疗成像系统，包括：
至少一个激光源，被配置为射出激光；
照明装置，包括：
光学装置，被配置为光学地处理所述激光以产生照明光，所述光学装置包括：
至少一个准直器，被配置为使所述激光准直；以及
扩散器，被配置为使所述激光扩散；以及
医疗成像设备，被配置为接收所述照明光。
19.根据权利要求18所述的医疗成像系统，其中，所述医疗成像设备是内窥镜。
20.一种照明方法，包括：
至少部分通过以下步骤来光学地处理激光以产生照明光：
A)使所述激光准直；以及
B)使所述激光扩散。
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