DE102020130848A1

DE102020130848A1 - Lichtemittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102020130848A1
Application number: DE102020130848.5A
Authority: DE
Inventors: Yudai Shibata; Takeshi Abe; Shogo Motegi; Shintaro Hayashi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2021-06-02
Also published as: US20210165153A1; US11280949B2; JP2021086744A

Abstract

Eine lichtemittierende Vorrichtung (1) beinhaltet: eine Laserlichtquelle (32), die blaubasiertes Licht als primäres Licht ausstrahlt; ein wellenlängenumwandelndes Element (36), das sekundäres Licht emittiert, wobei das sekundäre Licht wellenlängenumgewandeltes Licht beinhaltet, wobei das wellenlängenumgewandelte Licht das primäre Licht ist, das in Licht mit mehr langwelligen bzw. langwelligeren Komponenten als das primäre Licht umgewandelt worden ist; ein erstes lichtleitendes Element (50), das das sekundäre Licht, das von dem wellenlängenumwandelnden Element (36) emittiert wird, überträgt; und ein zweites lichtleitendes Element (60), das ein Harzmaterial beinhaltet und das sekundäre Licht, das von dem ersten lichtleitenden Element (50) übertragen wird, überträgt. Das erste lichtleitende Element (50) und das zweite lichtleitende Element (60) sind durch einen Verbinder (70) verbunden, wobei der Verbinder ein die nummerische Apertur (NA) umwandelndes Element (73) beinhaltet, das einen Übertragungsweg in dem ersten lichtleitenden Element (50) und einen Übertragungsweg in dem zweiten lichtleitenden Element (60) optisch verbindet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung.
Technischer Hintergrund
Allgemein offenbart worden sind lichtemittierende Vorrichtungen, die jeweils beinhalten: mehrere optische Fasern, die flexibel sind und Anregungslicht, das von mehreren Anregungslichtquellen emittiert wird, leiten; eine Multimodenfaser, die das Anregungslicht, das durch die mehreren optischen Fasern geleitet worden ist, leitet; und eine lichtemittierende Einheit, die eine Fluoreszenz emittiert, indem sie das Anregungslicht, das durch die Multimodenfaser geleitet worden ist, empfängt.
Zitierstellenliste
Patentliteratur
PTL 1: japanisches Patent Nr. 6161877
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Optische Fasern und Multimodenfasern beinhalten bei herkömmlichen lichtemittierenden Vorrichtungen gewöhnlich ein Glasfasergarn. Hierdurch werden die herkömmlichen lichtemittierenden Vorrichtungen teuer, weshalb eine Kostenverringerung erwünscht ist. Aus diesem Grund kann die Verwendung von kostengünstigen Harzmaterialien, so beispielsweise von Kunststoff, für die optischen Fasern und die Multimodenfasern in Erwägung gezogen werden. Derartiges Harzmaterial ist jedoch gegebenenfalls gegenüber Wärme, die von Wärmeerzeugungsquellen, so beispielsweise den Anregungslichtquellen, erzeugt wird, nicht beständig, wodurch es schwierig wird, ein derartiges Harzmaterial bei lichtemittierenden Vorrichtungen anzuwenden.
Eingedenk des Vorbesprochenen stellt die vorliegende Offenbarung darauf ab, eine lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, die die Wirkung von Wärme, die von einer Wärmeerzeugungsquelle erzeugt wird, verringern kann und so den Kostenanstieg verringert.
Lösung des Problems
Eine lichtemittierende Vorrichtung entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: ein lichtemittierendes Solid-State-Element, das blaubasiertes Licht als primäres Licht ausstrahlt; ein wellenlängenumwandelndes Element, das sekundäres Licht emittiert, wobei das sekundäre Licht wellenlängenumgewandeltes Licht beinhaltet, wobei das wellenlängenumgewandelte Licht das primäre Licht ist, das in Licht mit mehr langwelligen bzw. langwelligeren Komponenten als das primäre Licht umgewandelt worden ist; ein erstes lichtleitendes Element, das das sekundäre Licht, das von dem wellenlängenumwandelnden Element emittiert wird, überträgt; und ein zweites lichtleitendes Element, das ein Harzmaterial beinhaltet und das sekundäre Licht, das von dem ersten lichtleitenden Element übertragen wird, überträgt. Das erste lichtleitende Element und das zweite lichtleitende Element sind durch einen Verbinder verbunden, wobei der Verbinder ein die nummerische Apertur (NA) umwandelndes Element beinhaltet, das einen Übertragungsweg in dem ersten lichtleitenden Element und einen Übertragungsweg in dem zweiten lichtleitenden Element optisch verbindet.
Man beachte, dass dieser umfassende oder konkrete Aspekt der vorliegenden Offenbarung verwirklicht werden kann, indem ein System, ein Verfahren oder eine integrierte Schaltung optional kombiniert werden.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Eine lichtemittierende Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Offenbarung kann die Wirkung von Wärme, die durch eine Wärmeerzeugungsquelle erzeugt wird, verringern und dabei den Kostenanstieg verringern.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Leuchtsystems für ein Endoskop, das eine lichtemittierende Vorrichtung entsprechend einer Ausführungsform beinhaltet.
2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der lichtemittierenden Vorrichtung entsprechend der Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung der lichtemittierenden Vorrichtung, eines ersten lichtleitenden Elementes, eines Verbinders und eines zweiten lichtleitenden Elementes entsprechend der Ausführungsform.
4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung des ersten lichtleitenden Elementes, des Verbinders und des zweiten lichtleitenden Elementes entsprechend der Ausführungsform.
5 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer Beziehung zwischen dem ersten lichtleitenden Element, dem Verbinder und dem zweiten lichtleitenden Element entsprechend der Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsform
Nachstehend werden Ausführungsformen entsprechend der vorliegenden Offenbarung anhand der Zeichnung beschrieben. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen zeigen jeweils ein bevorzugtes Beispiel der vorliegenden Offenbarung. Daher sind nummerische Werte, Formen, Materialien, Strukturelemente sowie die Anordnung und Verbindung der Elemente und dergleichen so, wie sie bei den nachstehenden Ausführungsformen vorgestellt werden, bloße Beispiele und beschränken die vorliegende Offenbarung nicht. Des Weiteren sind von den Strukturelementen in den nachfolgenden Ausführungsformen diejenigen, die nicht in einem der unabhängigen Ansprüche aufgeführt sind, als optionale Strukturelemente beschrieben.
Man beachte, dass die Zeichnungsfiguren schematische Diagramme sind und nicht unbedingt ganz genaue Darstellungen bereitstellen. In den Zeichnungsfiguren sind dieselben Strukturkomponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Darüber hinaus werden bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen Ausdrücke wie beispielsweise „im Wesentlichen ebenenförmig“ verwendet. „Im Wesentlichen ebenenförmig“ bezeichnet beispielsweise nicht nur etwas, das vollkommen ebenenförmig ist, sondern auch etwas, das praktisch ebenenförmig ist. Zudem wird „im Wesentlichen ebenenförmig“ als ebenenförmig innerhalb eines Umfanges betrachtet, in dem durch die vorliegende Offenbarung eine vorteilhafte Wirkung erzeugt werden kann. Dasselbe gilt für andere Ausdrücke, in denen „im Wesentlichen“ verwendet wird.
Nachstehend wird eine lichtemittierende Vorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Ausführungsform
Ausgestaltung der lichtemittierenden Vorrichtung 1
1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Leuchtsystems für ein Endoskop 100, das eine lichtemittierende Vorrichtung 1 entsprechend einer Ausführungsform beinhaltet.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die lichtemittierende Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform eine reflektierende Leuchtvorrichtung, die Laserlicht verwendet und beispielsweise in einem Leuchtsystem für ein Endoskop 100, das für ein Endoskop verwendet wird, beinhaltet ist. Man beachte, dass die lichtemittierende Vorrichtung 1 beispielsweise für einen Abwärtslicht (downlight), ein Punktlicht (spotlight) und dergleichen verwendet werden kann. Das Leuchtsystem für ein Endoskop 100 beinhaltet die lichtemittierende Vorrichtung 1 und eine Kamerasteuer- bzw. Regeleinheit 110.
Laserlicht, das die lichtemittierende Vorrichtung 1 emittiert, ist beispielsweise blaubasiertes Licht. Die lichtemittierende Vorrichtung 1 emittiert Laserlicht, das blaubasiertes Licht ist, und quasiweißes sekundäres Licht, das erzeugt wird, indem ein Teil des absorbierten Laserlichtes und Grün zu gelbem wellenlängenumgewandeltem Licht kombiniert werden.
2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform. 3 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung der lichtemittierenden Vorrichtung 1, eines ersten lichtleitenden Elementes 50, eines Verbinders 70 und eines zweiten lichtleitenden Elementes 60 entsprechend der Ausführungsform.
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, beinhaltet die lichtemittierende Vorrichtung 1 eine Anregungslichtquelle 3, ein erstes lichtleitendes Element 50, ein zweites lichtleitendes Element 60 und einen Verbinder 70.
Anregungslichtquelle 3
Die Anregungslichtquelle 3 ist eine Vorrichtung, die Laserlicht emittiert. Die Anregungslichtquelle 3 beinhaltet einen Einhausungskörper 31, eine oder mehrere Laserlichtquellen 32, ein Prisma 33, eine Sammellinse 34, einen ersten Glasstab 35, ein wellenlängenumwandelndes Element 36, einen zweiten Glasstab 37, eine Wärmesenke 38 und eine Treiberschaltung 39.
Der Einhausungskörper 31 ist ein Gehäuse für die Anregungslichtquelle 3. Der Einhausungskörper 31 haust die Laserlichtquelle 32, das Prisma 33, die Sammellinse 34, den ersten Glasstab 35, die Wärmesenke 38 und die Treiberschaltung 39 ein. Zusätzlich hält der Einhausungskörper 31 das wellenlängenumwandelnde Element 36 derart, dass das wellenlängenumwandelnde Element 36 optional mit jedem von dem ersten Glasstab 35 und dem zweiten Glasstab 37 verbunden werden kann.
Die Laserlichtquelle 32 ist ein lichtemittierendes Solid-State-Element, das Laserlicht als primäres Licht ausstrahlt und im Wesentlichen kollimiertes Laserlicht emittiert. Die Laserlichtquelle 32 ist an einem Substrat angebracht und thermisch mit der Wärmesenke 38 über das Substrat verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet die Anregungslichtquelle 3 mehrere Laserlichtquellen 32, wobei die mehreren Laserlichtquellen 32 als ein Satz betrachtet werden. Jede aus dem einen Satz von Laserlichtquellen 32 emittiert Laserlicht, und es wird bewirkt, dass das Laserlicht über das Prisma 33 und den ersten Glasstab 35 in das wellenlängenumwandelnde Element 36 eintritt.
Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform mehrere Laserlichtquellen 32 (beispielsweise vier oder acht Laserlichtquellen 32) Verwendung finden, auch nur eine Laserlichtquelle 32 verwendet werden kann. Laserlicht, das die Laserlichtquelle 32 bei der vorliegenden Ausführungsform emittiert, ist Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge innerhalb eines Wellenlängenbandes von blaubasiertem Licht, das Purpur bis Blau beinhaltet.
Laserlicht, das die Laserlichtquelle 32 bei der vorliegenden Ausführungsform emittiert, weist eine Querschnittsform auf, die oval ist und eine Größe von 1 mm mal 4 mm aufweist. Zusätzlich entspricht die Energieverteilung des Laserlichtes einer Gauß'schen Verteilung.
Zusätzlich können ungeachtet dessen, dass ein Satz von Laserlichtquellen 32 bei der vorliegenden Ausführungsform Verwendung findet, auch mehrere Sätze von Laserlichtquellen 32 verwendet werden. In diesem Fall können das Prisma 33 und die Sammellinse 34 als Paar entsprechend jedem Satz von Laserlichtquellen 32 bereitgestellt werden.
Obwohl die Laserlichtquelle 32 ein Halbleiterlaser ist, der beispielsweise eine In-GaN-basierte Laserdiode ist, kann die Laserlichtquelle 32 auch ein Halbleiterlaser, der Licht einer anderen Wellenlänge (einer anderen Wellenlänge als in dem Wellenlängenband von blaubasiertem Licht) emittiert, oder eine lichtemittierende Diode (LED) sein, solange das emittierte Licht das wellenlängenumwandelnde Element 36 anregen kann.
Zusätzlich gibt die Laserlichtquelle 32 Laserlicht unter der Steuerung bzw. Regelung der Treiberschaltung 39 aus. Dies bedeutet, dass die Laserlichtquelle 32 gewünschtes Laserlicht unter der Steuerung bzw. Regelung der Treiberschaltung 39 emittiert.
Das Prisma 33 ist in dem Einhausungskörper 31 derart angeordnet, dass Laserlicht, das von dem einen Satz von Laserlichtquellen 32 emittiert wird, zu der Sammellinse 34 geleitet wird, um an der Sammellinse 34 gesammelt zu werden. Dies bedeutet, dass das Prisma 33 das Laserlicht, das von den Laserlichtquellen 32 emittiert wird, derart sammelt, dass das gesammelte Laserlicht in die Sammellinse 34 eintritt. Das Prisma 33 ist beispielsweise ein Rhomboidprisma, ein polarisierender Spiegel und dergleichen.
Die Sammellinse 34 ist in dem Einhausungskörper 31 derart angeordnet, dass sie entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem Prisma 33 befindlich ist. Die Sammellinse 34 sammelt des Weiteren das Laserlicht, das aus dem Prisma 33 austritt, und bewirkt, dass das Laserlicht in den ersten Glasstab 35 eintritt. Man beachte, dass die Sammellinse 34 eine sphärische Linse oder eine asphärische Linse ist. Die Sammellinse 34 muss jedoch keine der eben genannten Linsen sein, solange die Sammellinse 34 eine optische Vorrichtung ist, die Laserlicht sammeln und bewirken kann, dass das Laserlicht in den ersten Glasstab 35 eintritt.
Der erste Glasstab 35 ist in dem Einhausungskörper 31 derart angeordnet, dass er entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der Sammellinse 34 befindlich ist. Der erste Glasstab 35 ist ein Lichtrohr, das Glas als Basismaterial beinhaltet und eine innere Oberfläche aufweist, die mit einer dielektrischen Multischicht derart beschichtet ist, dass sie Laserlicht, das von der Sammellinse 34 gesammelt und aus dieser ausgetreten ist, hochgradig effizient reflektiert. Man beachte, dass der erste Glasstab 35 ein Lichtrohr sein kann, das im Inneren eine metallisch beschichtete Oberfläche aufweist, damit das Laserlicht hochgradig effizient reflektiert wird.
Der erste Glasstab 35 bildet einen Übertragungsweg, auf dem das Laserlicht, das von der Sammellinse 34 gesammelt und aus dieser ausgetreten ist, übertragen wird. Der erste Glasstab 35 mischt das Laserlicht, indem er bewirkt, dass das Laserlicht wiederholt im Inneren reflektiert wird, während das Laserlicht durch den ersten Glasstab 35 geleitet wird, um die Gauß'sche Verteilung auszugleichen. Dies bedeutet, dass bewirkt wird, dass Tophat-Laserlicht, dessen Extremalanteil geglättet (im Wesentlichen ausgeglichen) ist, aus dem ersten Glasstab 35 austritt. Der erste Glasstab 35 emittiert gemischtes Laserlicht und bewirkt, dass das gemischte Laserlicht in das wellenlängenumwandelnde Element 36 eintritt.
Wird der Übertragungsweg in dem ersten Glasstab 35 in einer Ebene geschnitten, die senkrecht zu einer Richtung ist, in der das Laserlicht übertragen wird, so ist der Querschnitt des Übertragungsweges polygonförmig. Bei dieser Ausführungsform ist der Querschnitt des Übertragungsweges vierseitförmig.
Das wellenlängenumwandelnde Element 36 beinhaltet Leuchtstoff (wellenlängenumwandelndes Element), der das Laserlicht, das von dem ersten Glasstab 35 gemischt worden ist, in wellenlängenumgewandeltes Licht umwandelt (Fluoreszenz). Dies bedeutet, dass das wellenlängenumwandelnde Element 36 eine Wellenlängenumwandlung an dem Laserlicht, das von der Oberfläche der Seite des ersten Glasstabes 35 her eingetreten ist, durchführt und sekundäres Licht emittiert, das wellenlängenumgewandeltes Licht beinhaltet, an dem die Wellenlängenumwandlung von der entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Oberfläche her (Oberfläche der Seite des zweiten Glasstabes 37) durchgeführt wird. Insbesondere emittiert das wellenlängenumwandelnde Element 36 sekundäres Licht, das Laserlicht als primäres Licht beinhaltet, und wellenlängenumgewandeltes Licht, das das Laserlicht ist, als primäres Licht, das in Licht mit mehr langwelligen bzw. langwelligeren Komponenten als das primäre Licht (der Anteil der langwelligen Komponenten ist hoch) umgewandelt worden ist, und bewirkt, dass das sekundäre Licht in den zweiten Glasstab 37 eintritt.
Zusätzlich tritt Tophat-Laserlicht in das wellenlängenumwandelnde Element 36 ein. Entsprechend emittiert das wellenlängenumwandelnde Element 36 sekundäres Licht, das eine verringerte Luminanzunregelmäßigkeit aufweist, wobei nur ein Teil des wellenlängenumwandelnden Elementes 36 hell beleuchtet ist.
Bei dem wellenlängenumwandelnden Element 36 ist der Leuchtstoff in einem Bindemittel verteilt, das ein transparentes Material ist, das beispielsweise Keramik, Glas, Silikonharz oder dergleichen beinhaltet. Der Leuchtstoff ist beispielsweise ein Mehrfarben-Leuchtstoff, so beispielsweise ZnO, ein YAG-basierter Leuchtstoff (Yttrium-Aluminium-Granat YAG), ein CASN-basierter Leuchtstoff, ein SCASN-basierter Leuchtstoff oder ein BAM-basierter Leuchtstoff (Barium-Magnesium-Aluminium BAM), und wird nach Bedarf entsprechend der Art des Laserlichtes ausgewählt. Man beachte, dass das Bindemittel nicht darauf beschränkt ist, Keramik, Silikonharz oder dergleichen zu beinhalten, sondern auch andere transparente Materialien, so beispielsweise transparentes Glas oder dergleichen, Verwendung finden können.
Zusätzlich kann der Leuchtstoff ein roter Leuchtstoff, ein grüner Leuchtstoff, ein blauer Leuchtstoff und dergleichen sein, und es kann das wellenlängenumgewandelte Licht, so beispielsweise rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht, entsprechend dem Laserlicht emittiert werden. In diesem Fall können die roten, grünen und blauen wellenlängenumgewandelten Lichter kombiniert werden, um weißes Licht zu erzeugen. Bei der vorliegenden Ausführungsform emittiert der Leuchtstoff quasiweißes sekundäres Licht.
Zudem ist das wellenlängenumwandelnde Element 36 eine Struktur in Form einer flachen Platte, bei der beispielsweise eine Leuchtstoffschicht und dergleichen auf einem Saphirsubstrat angeordnet ist. Das wellenlängenumwandelnde Element 36 ist an einem Einhausungskörper 31 in einem Zustand befestigt, in dem das wellenlängenumwandelnde Element 36 in Kontakt mit dem Einhausungskörper 31 ist. Dies bedeutet, dass das wellenlängenumwandelnde Element 36 Wärme, die in dem Leuchtstoff erzeugt wird, ableitet, indem es bewirkt, dass der Einhausungskörper 31 als Wärmesenke 38 wirkt.
Der zweite Glasstab 37 ist an dem Einhausungskörper 31 befestigt und verbindet das wellenlängenumwandelnde Element 36 und das erste lichtleitende Element 50 optisch. Der zweite Glasstab 37 ist derart angeordnet, dass er entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem wellenlängenumwandelnden Element 36 befindlich ist. Der zweite Glasstab 37 ist ein Lichtrohr, das Glas als Basismaterial beinhaltet und eine innere Oberfläche aufweist, die mit einer dielektrischen Multischicht derart beschichtet ist, dass sie sekundäres Licht, das aus dem wellenlängenumwandelnden Element 36 austritt, hochgradig effizient reflektiert. Man beachte, dass der zweite Glasstab 37 ein Lichtrohr mit einer metallisch beschichteten Oberfläche im Inneren sein kann, sodass das sekundäre Licht hochgradig effizient reflektiert wird.
Man beachte, dass der zweite Glasstab 37 dieselbe Ausgestaltung wie der erste Glasstab 35 aufweisen kann, wobei jedoch der zweite Glasstab 37 im Inneren mit einem reflektierenden Film versehen sein kann, der die Übertragungseffizienz von weißem Licht verbessert.
Der zweite Glasstab 37 bildet einen Übertragungsweg, der sekundäres Licht überträgt, das wellenlängenumgewandeltes Licht beinhaltet, dessen Wellenlänge umgewandelt worden ist, und das von dem wellenlängenumwandelnden Element 36 emittiert wird. Der zweite Glasstab 37 bewirkt, dass das sekundäre Licht wiederholt im Inneren reflektiert wird, während das sekundäre Licht durch den zweiten Glasstab 37 geleitet wird. Der zweite Glasstab 37 mischt das sekundäre Licht, während das sekundäre Licht durch den zweiten Glasstab 37 geleitet wird, um sekundäres Licht zu emittieren, dessen Gauß'sche Verteilung ausgeglichen ist. Dies bedeutet, dass der zweite Glasstab 37 sekundäres Tophat-Licht emittiert, dessen Extremalanteil geglättet ist. Der zweite Glasstab 37 emittiert das gemischte sekundäre Licht und bewirkt, dass das gemischte sekundäre Licht in das erste lichtleitende Element 50 eintritt.
Wird der Übertragungsweg in dem zweiten Glasstab 37 in einer Ebene geschnitten, die senkrecht zu einer Richtung ist, in der das sekundäre Licht übertragen wird, so ist der Querschnitt des Übertragungsweges polygonförmig. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der zweite Glasstab 37 einen Übertragungsweg auf, dessen Querschnitt vierseitförmig ist.
Die Wärmesenke 38 ist ein Wärmeableitungselement, das in den Laserlichtquelten 32 erzeugte Wärme ableitet, und beinhaltet mehrere Rippen. Zusätzlich ist das Substrat, an dem die Laserlichtquellen 32 angebracht sind, durch die Wärmesenke 38 befestigt.
Die Treiberschaltung 39 ist elektrisch mit einem elektrischen Leistungssystem über eine elektrische Leistungsleitung und dergleichen verbunden und leitete jeder Laserlichtquelle 32 elektrische Leistung zu. Zusätzlich geben die Laserlichtquellen 32 Laserlicht unter der Steuerung bzw. Regelung der Treiberschaltung 39 aus, damit die Laserlichtquellen 32 vorbestimmtes Laserlicht emittieren.
Die Treiberschaltung 39 kann eine Funktion des Modulierens von Laserlicht, das die Laserlichtquellen 32 emittieren, aufweisen. Zusätzlich kann die Treiberschaltung 39 beispielsweise einen Oszillator beinhalten, der die Laserlichtquellen 32 auf Grundlage eines Pulssignals antreibt.
Erstes lichtleitendes Element 50
Das erste lichtleitende Element 50 ist ein optisches Faserkabel, das sekundäres Licht, das aus dem wellenlängenumwandelnden Element 36 ausgetreten ist, überträgt. Das erste lichtleitende Element 50 weist eine duale Struktur auf, bei der ein Kern mit hohem Brechungsindex von einer Überzugsschicht umgeben ist, die einen Brechungsindex aufweist, der niedriger als derjenige des Kernes ist, und beinhaltet beispielsweise einen Überzug, der die Überzugsschicht bedeckt. Man beachte, dass dann, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 1 mehrere Sätze von Laserlichtquellen 32 beinhaltet, auch mehrere erste lichtleitende Elemente 50 vorgesehen sein können.
Das erste lichtleitende Element 50 beinhaltet ein Material, so beispielsweise Glas, mit hohem Wärmewiderstand bzw. hoher Wärmebeständigkeit oder Harz mit hervorragendem Wärmewiderstand bzw. hervorragender Wärmebeständigkeit. Dies ermöglicht, dass Laserlicht, das aus dem zweiten Glasstab 37 ausgetreten ist, in das erste lichtleitende Element 50 eintritt.
Bei der Ausführungsform ist das erste lichtleitende Element 50 eine Bündelfaser, die aus Mehrkomponentenglasfasern besteht, die jeweils einen Durchmesser von annähernd 25 µm bis 50 µm aufweisen und die zusammengebündelt und mittels Klebstoff verbunden sind. Zusätzlich ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Durchmesser des ersten lichtleitenden Elementes 50 annähernd gleich 0,1 mm bis 0,4 mm, während die nummerische Apertur des ersten lichtleitenden Elementes 50 gleich 0,8 bis 0,9 ist.
Das erste lichtleitende Element 50 weist auf einer dem zweiten Glasstab 37 zu eigenen Seite ein Ende auf, das optisch mit dem zweiten Glasstab 37 verbunden und an diesem befestigt ist und wo sekundäres Licht, das aus dem wellenlängenumwandelnden Element 36 ausgetreten ist, eintritt. Zusätzlich weist das erste lichtleitende Element 50 ein anderes Ende auf, das auf einer Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der dem zweiten Glasstab 37 zu eigenen Seite befindlich und entfernbar an dem Verbinder 70 befestigt ist.
Insbesondere verfügt das erste lichtleitende Element 50 über eine Eintrittsfläche 51, an der sekundäres Licht eintritt, und eine Austrittsfläche 52, an der das sekundäre Licht, das an der Eintrittsfläche 51 eingetreten und durch das erste lichtleitende Element 50 geleitet worden ist, austritt.
Die Eintrittsfläche 51 ist im Wesentlichen ebenenförmig und ist eine Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes 50. Die Eintrittsfläche 51 ist derart angeordnet, dass sie entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem zweiten Glasstab 37 befindlich ist. Das erste lichtleitende Element 50 ist derart angeordnet, dass die Zentralachse der Eintrittsfläche 51 im Wesentlichen mit der Zentralachse des Übertragungsweges in dem zweiten Glasstab 37 ausgerichtet ist. Zusätzlich ist die Austrittsfläche 52 im Wesentlichen ebenenförmig und ist die andere Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes 50. Die Austrittsfläche 62 ist derart angeordnet, dass sie vermittels des Verbinders 70 entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem ersten lichtleitenden Element 50 befindlich ist.
4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung des ersten lichtleitenden Elementes 50, des Verbinders 70 und des zweiten lichtleitenden Elementes 60 entsprechend der Ausführungsform.
Wie in 4 dargestellt ist, beinhaltet das erste lichtleitende Element 50 an dem anderen Ende einen Verbindungsanschluss 150, der mechanisch mit dem Verbinder 70 verbunden ist. Der Verbindungsanschluss 150 beinhaltet eine Hülse 151, eine Einhausung 154, einen Flansch 152 und eine Feder 153.
Die Hülse 151 beinhaltet beispielsweise Zirkonoxid, Nickel und dergleichen und ist eine Ausrichtungskomponente, die das erste lichtleitende Element 50 in einer vorbestimmten Orientierung hält. Die Hülse 151 beinhaltet ein Einführloch, in das ein Ende des ersten lichtleitenden Elementes 50 eingeführt ist. Das Ende ist auf einer Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu einer dem zweiten Glasstab 37 (Anregungslichtquelle 3) zu eigenen Seite. Das Ende des ersten lichtleitenden Elementes 50, das in das Einführloch eingeführt ist, ist ein Ende auf einer dem Verbinder 70 zu eigenen Seite. Zusätzlich ist, wenn der Verbindungsanschluss 150 mit dem Verbinder 70 verbunden ist, die Hülse 151 in das Gehäuse 71 des Verbinders 70 eingeführt und ist derart gehalten, dass sie entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem die nummerische Apertur (NA) umwandelnden Element 73 des Verbinders 70 und benachbart zu dem die NA umwandelnden Element 73 befindlich ist. Entsprechend hält die Hülse 151 das Ende des ersten lichtleitenden Elementes 50 derart, dass die Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und die Fläche des die NA umwandelnden Elementes 73 benachbart zueinander sind. Die Hülse 151 ist ein Beispiel für eine erste Hülse.
Die Einhausung 154 hält die Hülse 151 und weist die Form eines Rohres auf, das den Umriss des Verbindungsanschlusses 150 bildet. Die Einhausung 154 haust den Flansch 152, die Feder 153 und dergleichen ein. Die Einhausung 154 ist mit einem zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71a in dem Gehäuse 71 des Verbinders 70 in Eingriff und an diesem befestigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein buchsenartiger Schraubabschnitt in der Einhausung 154 ausgebildet, während ein steckerartiger Schraubabschnitt in dem zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71a in dem Gehäuse 71 des Verbinders 70 ausgebildet ist, weshalb die Einhausung 154 in den zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71a geschraubt und mit diesem gekoppelt ist.
Der Flansch 152 wird von der Einhausung 154 in einem Zustand gehalten, in dem der Flansch 152 mit einem Endabschnitt der Hülse 151 verbunden ist. Zusätzlich empfängt der Flansch 152 von der Feder 153 dadurch eine Spannung, dass er mit der Feder 153 verbunden ist, wodurch die Hülse 151 in einer Richtung, in der die Spannung einwirkt, mit Energie beaufschlagt wird.
Die Feder 153 ist zwischen dem Flansch 152 und der Einhausung 154 angeordnet. Ist der Verbindungsanschluss 150 mit dem Verbinder 70 verbunden, so beaufschlagt die Feder 153 die Hülse 151 über den Flansch 152 hin zu einer dem die NA umwandelnden Element 73 zu eigenen Seite mit Energie. Ist die Einhausung 154 mit dem zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71a gekoppelt, so übt die Feder 153 eine Spannung auf den Flansch 152 aus, indem ein Schieben durch die Einhausung 154 erfolgt, und drückt die Hülse 151 zu der dem die NA umwandelnden Element 73 zu eigenen Seite.
Man beachte, dass die Kopplung des ersten lichtleitenden Elementes 50 und des Verbinders 70 nicht auf die vorbeschriebenen Details beschränkt ist. Das andere Ende des ersten lichtleitenden Elementes 50 kann ohne Weiteres mit einem Befestigungselement, so beispielsweise einer Schraube, befestigt sein.
Zweites lichtleitendes Element 60
Das zweite lichtleitende Element 60 ist ein optisches Faserkabel, das sekundäres Licht, das aus dem wellenlängenumwandelnden Element 36 ausgetreten ist, überträgt. Das zweite lichtleitende Element 60 weist eine duale Struktur auf, bei der ein Kern mit hohem Brechungsindex von einer Überzugsschicht umgeben ist, die einen Brechungsindex aufweist, der niedriger als derjenige des Kerns ist, und beinhaltet beispielsweise einen Überzug, der die Überzugsschicht bedeckt. Man beachte, dass dann, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 1 mehrere Sätze von Laserlichtquellen 32 beinhaltet, auch mehrere zweite lichtleitende Elemente 60 vorgesehen sein können.
Das zweite lichtleitende Element 60 beinhaltet ein Material, das von dem Material verschieden ist, das das erste lichtleitende Element 50 beinhaltet. Das zweite lichtleitende Element 50 beinhaltet beispielsweise ein lichtdurchlässiges Harzmaterial. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Durchmesser des zweiten lichtleitenden Elementes 60 gleich 0,4 mm bis 3 mm, wobei die nummerische Apertur des zweiten lichtleitenden Elementes 60 gleich 0,5 bis 0,7 ist.
5 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer Beziehung zwischen dem ersten lichtleitenden Element 50, dem Verbinder 70 und dem zweiten lichtleitenden Element 60 entsprechend der Ausführungsform.
Wie in 5 dargestellt ist, weist der Übertragungsweg des sekundären Lichtes in dem zweiten lichtleitenden Element 60 einen Durchmesser A2 auf, der größer als der Durchmesser A1 des Übertragungsweges des sekundären Lichtes in dem ersten lichtleitenden Element 50 ist. Dies bedeutet, dass der Durchschnittsdurchmesser des zweiten lichtleitenden Elementes 60 größer als der Durchschnittsdurchmesser des ersten lichtleitenden Elementes 50 ist. Entsprechend ist die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60, was nachstehend noch beschrieben wird, größer als die Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50.
Obwohl die Zone bzw. Fläche der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 kleiner als diejenige der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ist, weist das erste lichtleitende Element 50 eine nummerische Apertur auf, die größer als diejenige des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ist. Entsprechend wird, indem der Durchmesser A2 der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 größer als der Durchmesser A1 der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 gemacht wird, die Abnahme der Lichtübertragungseffizienz bei der optischen Verbindung des ersten lichtleitenden Elementes 50 und des zweiten lichtleitenden Elementes 60 verringert, wenn das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 optisch miteinander verbunden sind.
Wie in 4 dargestellt ist, weist das zweite lichtleitende Element 60 ein Ende auf, das auf einer dem ersten lichtleitenden Element 50 zu eigenen Seite ist und an dem Verbinder 70 entfernbar befestigt ist. Das zweite lichtleitende Element 60 ist optisch mit dem ersten lichtleitenden Element 50 über den Verbinder 70 verbunden. Das sekundäre Licht, das aus dem wellenlängenumwandelnden Element 36 ausgetreten und durch das erste lichtleitende Element 50 geleitet worden ist, tritt in das zweite lichtleitende Element 60 ein.
Insbesondere verfügt das zweite lichtleitende Element 60 über eine Eintrittsfläche 61, an der das sekundäre Licht eintritt, und eine Austrittsfläche 62, an der das sekundäre Licht, das an der Eintrittsfläche 61 eingetreten und durch das zweite lichtleitende Element 60 geleitet worden ist, austritt.
Die Eintrittsfläche 61 ist im Wesentlichen ebenenförmig und ist eine Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60. Die Eintrittsfläche 61 ist derart angeordnet, dass sie entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem zweiten Glasstab 37 befindlich ist. Das zweite lichtleitende Element 60 ist beispielsweise vorzugsweise derart angeordnet, dass das Zentrum der Eintrittsfläche 61 innerhalb der Zentralachse des Übertragungsweges in dem zweiten Glasstab 37 ist. Zusätzlich ist die Austrittsfläche 62 im Wesentlichen ebenenförmig und ist die andere Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60. Die Austrittsfläche 52 ist derart angeordnet, dass sie vermittels des Verbinders 70 entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem zweiten lichtleitenden Element 60 befindlich ist.
Zusätzlich beinhaltet das zweite lichtleitende Element 60, wie in 5 dargestellt ist, eine Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a, die eine Lichtverteilungssteuerung bzw. Regelung an sekundärem Licht, das von dem ersten lichtleitenden Element 50 übertragen wird, vor dem Emittieren des sekundären Lichtes durchführt.
Die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a ist an der anderen Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a integral an der anderen Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ausgebildet und beinhaltet die Austrittsfläche 62 des zweiten lichtleitenden Elementes 60. Die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a ist bei der vorliegenden Ausführungsform in Form eines konvexen Abschnittes einer Halbkugelform geben.
Der Strahlungswinkel des sekundären Lichtes, das aus der Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a austritt, ist entsprechend dem Sichtwinkel der Kamera 116 spezifiziert. Dies bedeutet, dass die nummerische Apertur der Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a entsprechend dem Sichtwinkel der Kamera 116 spezifiziert ist. Der Strahlungswinkel des sekundären Lichtes, das aus der Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a austritt, ist zum Sichtwinkel der Kamera 116 vorzugsweise äquivalent.
Die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a erhält man beispielsweise, indem man die andere Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 anschmelzt, um eine gekrümmte Oberfläche, die eine gewünschte Krümmung aufweist, zu bilden, oder erhält man, indem man die andere Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 anschleift, um eine gekrümmte Oberfläche, die eine gewünschte Krümmung aufweist, zu bilden. Die Krümmung entsprechend der Ausführungsform ist beispielsweise annähernd gleich 20 mm.
Man beachte, dass die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a integral mit dem zweiten lichtleitenden Element 60 ausgebildet ist, die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a jedoch auch ein Element sein kann, das von dem zweiten lichtleitenden Element 60 getrennt ist. Dies bedeutet, dass die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a eine konvexe Linse, eine konkave Linse oder dergleichen ist. Im vorliegenden Fall ist die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der anderen Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 befindlich und ist in dem Endabschnitt 115, wie in 1 gezeigt ist, in einer Orientierung gehalten, in der die Lichtverteilungssteuerung bzw. Regelung an dem sekundären Licht, das aus der anderen Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ausgetreten ist, durchgeführt wird.
Zusätzlich beinhaltet das zweite lichtleitende Element 60 am anderen Ende einen Verbindungsanschluss 160, der mechanisch mit dem Verbinder 70 verbunden ist. Der Verbindungsanschluss 160 beinhaltet eine Hülse 161, eine Einhausung 164, einen Flansch 162 und eine Feder 163. Da der Verbindungsanschluss 160, der in dem zweiten lichtleitenden Element 60 beinhaltet ist, dieselbe Ausgestaltung wie der Verbindungsanschluss 150 aufweist, der in dem ersten lichtleitenden Element 50 beinhaltet ist und der die Hülse 151, die Einhausung 154, den Flansch 152 und die Feder 153 aufweist, wird auf die Beschreibung der Hülse 161, der Einhausung 164, des Flansches 162 und der Feder 163 verzichtet. Die Hülse 161 ist ein Beispiel für eine zweite Hülse.
Verbinder 70
Der Verbinder 70 ist ein optischer Verbinder, der den Übertragungsweg in dem ersten lichtleitenden Element 50 und den Übertragungsweg in dem zweiten lichtleitenden Element 60 optisch verbindet, um die Differenz zwischen der nummerischen Apertur des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der nummerischen Apertur des zweiten lichtleitenden Elementes 60 umzuwandeln. Das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 weisen verschiedene Durchmesser auf und beinhalten verschiedene Materialien, Insbesondere verbindet der Verbinder 70 optisch den Verbindungsanschluss 150 (den anderen Endabschnitt auf einer der Austrittsfläche 52 zu eigenen Seite des ersten lichtleitenden Elementes 50) des ersten lichtleitenden Elementes 50 und den Verbindungsanschluss 160 (den einen Abschnitt auf einer der Austrittsfläche 62 zu eigenen Seite des zweiten lichtleitenden Elementes (60) des zweiten lichtleitenden Elementes 60.
Der Verbinder 70 beinhaltet ein Gehäuse 71, einen Stützabschnitt 72 und ein die NA umwandelndes Element 73.
Das Gehäuse 71 weist die Form eines rohrartigen Körpers mit nichtgeschlossenen Enden auf, wobei sekundäres Licht durch das Innere des Gehäuses 71 hindurchtritt. Das Gehäuse 71 beinhaltet das eine Ende und das andere Ende, wo der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71a beziehungsweise der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71b ausgebildet sind. Das erste lichtleitende Element 50, das sekundäres Licht überträgt, ist in den zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71a an dem einen Ende des Gehäuses 71 eingeführt und mit diesem verbunden. Das zweite lichtleitende Element 60, das das sekundäre Licht überträgt, ist in den zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71b an dem anderen Ende des Gehäuses 71 eingeführt und mit diesem verbunden. Das Gehäuse 71 beinhaltet Befestigungselemente, die an dem Gehäuse 71 angebracht sind und das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 stützen. Zusätzlich weist der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71a an dem einen Ende des Gehäuses 71 dieselbe Ausgestaltung wie der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71b an dem anderen Ende des Gehäuses 71 auf.
Das Gehäuse 71 ist lichtdurchlässig. Das Gehäuse 71 beinhaltet ein Metallmaterial, so beispielsweise Aluminium, Eisen oder dergleichen.
Der Stützabschnitt 72 ist innerhalb des Gehäuses 71 eingehaust, wird dort gehalten und stützt das die NA umwandelnde Element 73. Der Stützabschnitt 72 hält das die NA umwandelnde Element 73 derart, dass das die NA umwandelnde Element 73 derart orientiert ist, dass es zu der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 weist.
Das die NA umwandelnde Element 73 ist eine konvexe Linse, eine konkave Linse, ein Parabolspiegel oder dergleichen. Das die NA umwandelnde Element 73 ist auf dem Übertragungsweg zwischen dem ersten lichtleitenden Element 50 und dem zweiten lichtleitenden Element 60 angeordnet. Mit anderen Worten, das die NA umwandelnde Element 73 ist zwischen der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 angeordnet.
Insbesondere wird das die NA umwandelnde Element 73 von dem Stützabschnitt 72 des Verbinders 70 in einer Orientierung gestützt, in der das die NA umwandelnde Element 73 bewirkt, dass sekundäres Licht, das an der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 austritt, in die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 eintritt. Das die NA umwandelnde Element 73 ist innerhalb des Stützabschnittes 72 derart gehalten, dass die Zentralachse des die NA umwandelnden Elementes 73 im Wesentlichen mit der Zentralachse der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der Zentralachse der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ausgerichtet ist.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform das erste lichtleitende Element 50 Glas beinhaltet und das zweite lichtleitende Element 60 ein Harzmaterial beinhaltet, weist die Ausführungsform eine Eigenschaft auf, gemäß der die nummerische Apertur des ersten lichtleitenden Elementes 50 (Strahlungswinkel von Licht, das aus dem ersten lichtleitenden Element 50 austritt) größer als die nummerische Apertur des zweiten lichtleitenden Elementes 60 (Strahlungswinkel von Licht, das aus dem zweiten lichtleitenden Element 60 austritt) ist. Um zu bewirken, dass sekundäres Licht derart geleitet wird, dass es an einer Grenzfläche zwischen dem Kern und der Überzugsschicht in dem zweiten lichtleitenden Element 60 reflektiert wird, bewirkt das die NA umwandelnde Element 73, dass das sekundäre Licht, das aus der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 austritt, im Wesentlichen kollimiert wird, und bewirkt, dass das im Wesentlichen kollimierte sekundäre Licht in die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 eintritt.
Kamerasteuer- bzw. Regeleinheit 110
Die Kamerasteuer- bzw. Regeleinheit 110 ist eine Einheit, die Bilder verarbeitet, die von der in einem Endabschnitt 115 vorgesehenen Kamera 116 aufgenommen werden. Die Kamerasteuer- bzw. Regeleinheit 110 beinhaltet beispielsweise einen Bildprozessor 111, eine Steuerung bzw. Regelung 112 und einen Speicher 113.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, sind das andere Ende des zweiten lichtleitenden Elementes 60 und das andere Ende des Bildübertragungskabels 117 mit dem Endabschnitt 115 verbunden. Die Kamera 116, die einen Gegenstand abbildet, ist in dem Endabschnitt 115 beinhaltet.
Die Kamera 116 ist beispielsweise eine CCD-Kamera (Charge-Coupled Device CCD, ladungsgekoppelte Vorrichtung). Die Kamera 116 überträgt ein Bildsignal, in dem ein Gegenstand abgebildet ist, an den Bildprozessor 111, der in der Kamerasteuer- bzw. Regeleinheit 110 beinhaltet ist, über das Videoübertragungskabel 117. In dem Bildprozessor 111 wird nach Bedarf eine Bildverarbeitung durchgeführt, nachdem das eingegebene Bildsignal in Bilddaten umgewandelt worden ist, und es wird eine gewünschte Bildinformation zur Ausgabe erzeugt. Sodann wird die erhaltene Bildinformation auf einer Anzeige, die nicht dargestellt ist, über eine Steuerung bzw. Regelung 112, als Untersuchungsbild eines Endoskops angezeigt. Zusätzlich speichert die Steuerung bzw. Regelung 112, so dies notwendig ist, die Bildinformation in dem Speicher 113, der einen Memory oder dergleichen beinhaltet.
Betrieb
Bei einer derartigen lichtemittierenden Vorrichtung 1 tritt sekundäres Licht, das von der Anregungslichtquelle 3 emittiert wird, in das erste lichtleitende Element 50 ein, wird durch das Innere des ersten lichtleitenden Elementes 50 geleitet, tritt an der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 aus und tritt in das die NA umwandelnde Element 73 des Verbinders 70 ein. Das sekundäre Licht, das in das die NA umwandelnde Element 73 eingetreten ist, tritt durch das die NA umwandelnde Element 73 hindurch, tritt aus dem die NA umwandelnden Element 73 aus und tritt in die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ein. Sodann tritt das sekundäre Licht in das zweite lichtleitende Element 60 ein, wird durch das Innere des zweiten lichtleitenden Elementes 60 geleitet, wird zu der in dem Endabschnitt 115 angeordneten Austrittsfläche 62 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 geleitet und tritt an der Austrittsfläche 62 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 aus. Auf diese Weise kann ein Gegenstand durch das sekundäre Licht, das auf den Gegenstand emittiert wird, beleuchtet werden. Entsprechend wird es möglich, den Zustand des Gegenstandes durch die Kamera 116, die den Gegenstand abbildet, auf den das sekundäre Licht emittiert wird, zu erkennen.
Vorteilhafte Wirkung
Als Nächstes werden vorteilhafte Wirkungen beschrieben, die die lichtemittierende Vorrichtung entsprechend der Ausführungsform zeigt.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, beinhaltet die lichtemittierende Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform: die Laserlichtquelle 32 (lichtemittierendes Solid-State-Element), die blaubasiertes Licht als primäres Licht ausstrahlt; das wellenlängenumwandelnde Element 36, das sekundäres Licht emittiert, wobei das sekundäre Licht wellenlängenumgewandeltes Licht beinhaltet, wobei das wellenlängenumgewandelte Licht das primäre Licht ist, das in Licht mit mehr langwelligen bzw. langwelligeren Komponenten als das primäre Licht umgewandelt worden ist; das erste lichtleitende Element 50, das das sekundäre Licht, das von dem wellenlängenumwandelnden Element 36 emittiert wird, überträgt; und das zweite lichtleitende Element 60, das ein Harzmaterial beinhaltet und das sekundäre Licht, das von dem ersten lichtleitenden Element 50 übertragen worden ist, überträgt. Das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 sind durch den Verbinder 70 verbunden. Der Verbinder 70 beinhaltet das die NA umwandelnde Element 73, das den Übertragungsweg in dem ersten lichtleitenden Element 50 und den Übertragungsweg in dem zweiten lichtleitenden Element 60 optisch verbindet.
Hierdurch kann der Kostenanstieg bei der Herstellung des zweiten lichtleitenden Elementes 60 im Vergleich zu einem Fall verringert werden, in dem das zweite lichtleitende Element 60 ein teures Material, so beispielsweise ein Glasfasergarn, beinhaltet.
Da das sekundäre Licht zudem in das zweite lichtleitende Element 60 über das erste lichtleitende Element 50 eintritt, ist das zweite lichtleitende Element 60 abseits bzw. getrennt bzw. entfernt von der Laserlichtquelle 32 vorgesehen. Aus diesem Grund kann das zweite lichtleitende Element 60 die Wirkung von Wärme, die von der Laserlichtquelle 32, die eine Wärmeerzeugungsquelle ist, erzeugt wird, verringern.
Daher ist es bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 möglich, die Wirkung von Wärme, die von der Wärmeerzeugungsquelle erzeugt wird, zu verringern und dabei den Kostenanstieg zu verringern.
Insbesondere wenn die lichtemittierende Vorrichtung 1 für ein Endoskop verwendet wird, ist erwünscht, dass das zweite lichtleitende Element 60 derart angeordnet werden kann, dass Infektionskrankheiten verhindert werden, da das zweite lichtleitende Element 60 beispielsweise in den Körper eines Menschen eingeführt wird. Aus diesem Grund ist die lichtemittierende Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform für ein Endoskop geeignet.
Zusätzlich weist bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform der Übertragungsweg des sekundären Lichtes in dem zweiten lichtleitenden Element 60 einen Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser des Übertragungsweges des sekundären Lichtes in dem ersten lichtleitenden Element 50 ist.
Hierdurch ist es möglich zu bewirken, dass das sekundäre Licht, das durch das erste lichtleitende Element 50 geleitet wird, effizient in das zweite lichtleitende Element 60 eintritt. Aus diesem Grund ist es möglich, die Abnahme der Lichtübertragungseffizienz in dem Verbinder 70, der eine Komponente ist, die das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 optisch verbindet, zu verringern.
Zusätzlich beinhaltet bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform das zweite lichtleitende Element 60 die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a, die eine Lichtverteilungssteuerung bzw. Regelung an dem sekundären Licht, das von dem ersten lichtleitenden Element 50 übertragen wird, vor dem Emittieren des sekundären Lichtes durchführt.
Hierbei kann, wenn die Kamera 116 in der Umgebung der Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a angeordnet ist, das sekundäre Licht, das aus dem zweiten lichtleitenden Element 60 austritt, an den Sichtwinkel der Kamera 116 angepasst werden, indem die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a derart präpariert wird, dass sie an den Sichtwinkel der Kamera 116 angepasst ist. Aus diesem Grund ist es möglich, einer Verschmälerung des Sichtfeldes der Kamera 116 entgegenzuwirken.
Zusätzlich weist bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a eine Halbkugelform auf.
Hierbei kann das zweite lichtleitende Element 60 durch bloßes Ändern der Krümmung der Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a Licht mit daran vorgenommener Lichtverteilungssteuerung bzw. Regelung entsprechend einem Sichtwinkel der Kamera 116 emittieren.
Zusätzlich ist bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform das die NA umwandelnde Element 73 zwischen der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 angeordnet und wird von dem Verbinder 70 in einer Orientierung gestützt, in der bewirkt wird, dass das sekundäre Licht, das an der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 austritt, in die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 eintritt.
Hierbei kann das die NA umwandelnde Element 73 bewirken, dass das sekundäre Licht, das aus dem ersten lichtleitenden Element 50 austritt, stabil in das zweite lichtleitende Element 60 eintritt. Aus diesem Grund wird es möglich, die Abnahme der Lichtübertragungseffizienz in dem Verbinder 70, der das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 optisch verbindet, zuverlässiger zu verringern.
Zusätzlich beinhaltet bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform der Verbinder 70 des Weiteren das Gehäuse 71, das das die NA umwandelnde Element 73 einhaust. Das Gehäuse 71 weist die Form eines rohrartigen Körpers mit nichtgeschlossenen Enden auf, wobei das sekundäre Licht durch das Innere des Gehäuses 71 hindurchtritt. Das erste lichtleitende Element 50 ist in ein Ende des Gehäuses 71 eingeführt und entfernbar an dem Gehäuse 71 befestigt. Das zweite lichtleitende Element 60 ist in das andere Ende des Gehäuses 71 eingeführt und entfernbar an dem Gehäuse 71 befestigt.
Darüber hinaus beinhaltet die lichtemittierende Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform des Weiteren: die Hülse 151 (erste Hülse), die auf einer der Austrittsfläche 52 zu eigenen Seite des ersten lichtleitenden Elementes 50 angebracht ist; und die Hülse 161 (zweite Hülse), die auf einer der Eintrittsfläche 61 zu eigenen Seite des zweiten lichtleitenden Elementes 60 angebracht ist. Zusätzlich sind das erste lichtleitende Element 50 und die Hülse 151 an dem einen Ende des Gehäuses 71 befestigt, während das zweite lichtleitende Element 60 und die Hülse 161 an dem anderen Ende des Gehäuses 71 befestigt sind.
Abwandlung und dergleichen
Die vorliegende Offenbarung ist entsprechend den Ausführungsformen beschrieben worden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Bei der lichtemittierenden Vorrichtung entsprechend den Ausführungsformen muss die Anregungslichtquelle beispielsweise das Prisma, die Sammellinse, den ersten Glasstab, das wellenlängenumwandelnde Element und den zweiten Glasstab nicht beinhalten. Zudem muss die Anregungslichtquelle in dem Fall bzw. Gehäuse das Prisma, die Sammellinse, den ersten Glasstab, das wellenlängenumwandelnde Element und den zweiten Glasstab nicht einhausen. Das Prisma, die Sammellinse, der erste Glasstab, das wellenlängenumwandelnde Element und der zweite Glasstab sind keine wesentlichen Strukturelemente der Anregungslichtquelle.
In der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind zudem Ausführungsformen, die man dadurch erhält, dass verschiedene Abwandlungen, die von einem Fachmann auf dem Gebiet an jeder Ausführungsform konzipiert werden können, eingesetzt werden, sowie Ausführungsformen, die man dadurch erhält, dass optional die Strukturelemente und die Funktionen einer jeden Ausführungsform kombiniert werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Offenbarung abzugehen.
Bezugszeichenliste

1: lichtemittierende Vorrichtung
32: Laserlichtquelle (lichtemittierendes Solid-State-Element)
36: wellenlängenumwandelndes Element
50: erstes lichtleitendes Element
51, 61: Eintrittsfläche
52, 62: Austrittsfläche
60: zweites lichtleitendes Element
60a: Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur
70: Verbinder
73: die nummerische Apertur (NA) umwandelndes Element
151: erste Hülse (Hülse)
161: zweite Hülse (Hülse)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 6161877 [0003]

Claims

Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein lichtemittierendes Solid-State-Element, das blaubasiertes Licht als primäres Licht ausstrahlt; ein wellenlängenumwandelndes Element, das sekundäres Licht emittiert, wobei das sekundäre Licht wellenlängenumgewandeltes Licht beinhaltet, wobei das wellenlängenumgewandelte Licht das primäre Licht ist, das in Licht mit mehr langwelligen bzw. langwelligeren Komponenten als das primäre Licht umgewandelt worden ist; ein erstes lichtleitendes Element, das das sekundäre Licht, das von dem wellenlängenumwandelnden Element emittiert wird, überträgt; und ein zweites lichtleitendes Element, das ein Harzmaterial beinhaltet und das sekundäre Licht, das von dem ersten lichtleitenden Element übertragen wird, überträgt, wobei das erste lichtleitende Element und das zweite lichtleitende Element durch einen Verbinder verbunden sind, wobei der Verbinder ein die nummerische Apertur (NA) umwandelndes Element beinhaltet, das einen Übertragungsweg in dem ersten lichtleitenden Element und einen Übertragungsweg in dem zweiten lichtleitenden Element optisch verbindet.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Übertragungsweg des sekundären Lichtes in dem zweiten lichtleitenden Element einen Durchmesser aufweist, der größer als ein Durchmesser des Übertragungsweges des sekundären Lichtes in dem ersten lichtleitenden Element ist.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite lichtleitende Element eine Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur beinhaltet, die eine Lichtverteilungssteuerung bzw. Regelung an dem sekundären Licht, das von dem ersten lichtleitenden Element übertragen wird, vor dem Emittieren des sekundären Lichtes durchführt.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur eine Halbkugelform aufweist.
Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das die NA umwandelnde Element zwischen einer Austrittsfläche des ersten lichtleitenden Elementes und einer Eintrittsfläche des zweiten lichtleitenden Elementes angeordnet ist, und von dem Verbinder in einer Orientierung gestützt wird, in der bewirkt wird, dass das sekundäre Licht, das aus der Austrittsfläche des ersten lichtleitenden Elementes austritt, in die Eintrittsfläche des zweiten lichtleitenden Elementes eintritt.
Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Verbinder des Weiteren ein Gehäuse beinhaltet, das das die NA umwandelnde Element einhaust, das Gehäuse die Form eines rohrartigen Körpers mit nichtgeschlossenen Enden aufweist und das sekundäre Licht durch das Innere des Gehäuses hindurchtritt, das erste lichtleitende Element in ein Ende des Gehäuses eingeführt und entfernbar an dem Gehäuse befestigt ist, und das zweite lichtleitende Element in ein anderes Ende des Gehäuses eingeführt und entfernbar an dem Gehäuse befestigt ist.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 6, des Weiteren umfassend: eine erste Hülse, die auf einer der Austrittsfläche zu eigenen Seite des ersten lichtleitenden Elementes angebracht ist; und eine zweite Hülse, die auf einer der Eintrittsfläche zu eigenen Seite des zweiten lichtleitenden Elementes angebracht ist, wobei das erste lichtleitende Element und die erste Hülse an dem einen Ende des Gehäuses befestigt sind, und das zweite lichtleitende Element und die zweite Hülse an dem anderen Ende des Gehäuses befestigt sind.