DE102020214638A1

DE102020214638A1 - Lichtemittierende Vorrichtung und Verbindungsverfahren

Info

Publication number: DE102020214638A1
Application number: DE102020214638.1A
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: 2020-11-20
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2040-11-21
Also published as: DE102020214638B4; JP2021083698A; US20210167255A1

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. Eine Austrittsfläche (52) des ersten lichtleitenden Elementes (50) und eine Eintrittsfläche (61) des zweiten lichtleitenden Elementes (60) sind in direktem Kontakt miteinander. Jede von einer Eigenspannung in der Austrittsfläche (52) des ersten lichtleitenden Elementes (50) und einer Eigenspannung in der Eintrittsfläche (61) des zweiten lichtleitenden Elementes (60) nimmt mit dem Abstand von einem Zentrum einer Grenzfläche zwischen der Austrittsfläche (52) des ersten lichtleitenden Elementes (50) und der Eintrittsfläche (61) des zweiten lichtleitenden Elementes (60) ab.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung und ein Verbindungsverfahren.
Hintergrund
Allgemein offenbart worden sind Lichtquellenvorrichtungen zur Beleuchtung, die jeweils eine optische Kunststofffaser verwenden, bei der ein Glasstab mit einem Eintrittsendabschnitt verbunden ist, der einen angebrachten Verbinderabschnitt aufweist (siehe beispielsweise Patentdruckschrift (PTL) 1).
Zitierstellenliste
Patentliteratur
PTL 1: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2002 - 075046
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei einer herkömmlichen Lichtquellenvorrichtung zur Beleuchtung ist ein Glasstab mit einem Eintrittsendabschnitt einer optischen Kunststofffaser verbunden und ist ein Luftraum an einer Grenzfläche zwischen dem Glasstab und der optischen Kunststofffaser vorhanden. In diesem Fall treten Luminanz- und Farbunregelmäßigkeiten in Licht auf, das durch den Glasstab und die Kunststofffaser hindurchtritt.
Eingedenk des Vorbeschriebenen stellt die vorliegende Offenbarung darauf ab, eine lichtemittierende Vorrichtung und ein Verbindungsverfahren bereitzustellen, die Luminanz- und Farbunregelmäßigkeiten verringern können.
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. Bei der lichtemittierenden Vorrichtung sind eine erste Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes und eine zweite Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes in direktem Kontakt miteinander und nimmt jede von einer Eigenspannung in der ersten Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes und einer Eigenspannung in der zweiten Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes mit dem Abstand von einem Zentrum einer Grenzfläche zwischen der ersten Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes und der zweiten Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes ab.
Zusätzlich ist ein Verbindungsverfahren entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Verbindungsverfahren zum Verbinden des ersten lichtleitenden Elementes und des zweiten lichtleitenden Elementes. Die erste Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes weist eine flache Oberfläche oder eine konkave Oberfläche auf, und die zweite Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes weist eine flache Oberfläche oder eine konkave Oberfläche auf. Dann, wenn das erste lichtleitende Element und das zweite lichtleitende Element optisch verbunden sind, verformt sich die zweite Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes dadurch, dass gegen wenigstens eines von dem ersten lichtleitenden Element und dem zweiten lichtleitenden Element gedrückt wird, wenn das erste lichtleitende Element und das zweite lichtleitende Element in Kontakt miteinander gebracht werden.
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 und ein Verbindungsverfahren entsprechend der vorliegenden Offenbarung können Luminanz- und Farbunregelmäßigkeiten 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, von Verbindern und eines zweiten lichtleitenden Elementes entsprechend der Ausführungsform.
4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung des ersten lichtleitenden Elementes, der Verbinder und des zweiten lichtleitenden Elementes entsprechend der Ausführungsform.
5 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Zustandes, bevor das zweite lichtleitende Element mit dem ersten lichtleitenden Element verbunden ist, und eines Zustandes, nachdem das zweite lichtleitende Element mit dem ersten lichtleitenden Element verbunden ist.

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 werden eine lichtemittierende Vorrichtung und ein Verbindungsverfahren 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, von Verbindern 70 (Verbinder 70a und 70b) 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 Verbinder 70a und 70b.
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 Laserlichtquellen 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 der mehreren Laserlichtquellen 32 in dem einen Satz der mehreren 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 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 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 Laserlichtquellen 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 der Brechungsindex 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 besteht aus einem Material, so beispielsweise Glas, mit hohem Wärmewiderstand bzw. hoher Wärmebeständigkeit oder einem 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 µηι 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 ein Ende auf einer Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu einer dem zweiten Glasstab 37 zu eigenen Seite auf, die entfernbar an dem Verbinder 70a befestigt ist. Zusätzlich weist das erste lichtleitende Element 50 das andere Ende auf einer dem zweiten Glasstab 37 zu eigenen Seite auf, die 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.
Man beachte, dass das erste lichtleitende Element 50 direkt mit dem zweiten lichtleitenden Element 60 und nicht über die Verbinder 70a und 70b verbunden sein kann. In diesem Fall kann das erste lichtleitende Element 50 entfernbar an dem zweiten lichtleitenden Element 60 befestigt sein.
Insbesondere verfügt das erste lichtleitende Element 50 über eine Eintrittsfläche 51, wo sekundäres Licht eintritt, und eine Austrittsfläche 52, wo das sekundäre Licht, das an der Eintrittsfläche 51 eingetreten und durch das erste lichtleitende Element 50 geleitet worden ist, austritt.
Die Austrittsfläche 52 ist im Wesentlichen ebenenförmig und ist eine Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes 50. Die Austrittsfläche 52 ist derart angeordnet, dass sie entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem zweiten lichtleitenden Element 60 über die Verbinder 70a und 70b befindlich ist. Zusätzlich ist die Eintrittsfläche 51 im Wesentlichen ebenenförmig und ist die andere 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.
Insbesondere ist die Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 direkt mit der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 verbunden und haftet an diesem an. Jede von einer Eigenspannung, die in der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 vorhanden ist, und einer Eigenspannung, die in einer Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 vorhanden ist, nimmt mit dem Abstand vom Zentrum einer Grenzfläche zwischen der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ab. Zusätzlich wird die Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 optisch mit der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 verbunden, indem sie mit der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 gekoppelt wird. Die Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 ist ein Beispiel für eine Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes 50. Zusätzlich ist die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ein Beispiel für die andere Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60.
Hierbei ist die Grenzfläche eine Fläche, an der die Austrittsfläche 52 und die Eintrittsfläche 61 haften und an der die Austrittsfläche 52 und die Eintrittsfläche 61 optisch miteinander verbunden sind. Da bei der vorliegenden Ausführungsform die Zone der Eintrittsfläche 61 größer als diejenige der Austrittsfläche 52 ist, bezeichnet die Grenzfläche, an der die Eintrittsfläche 61 anhaftet, einen Abschnitt, an dem die Eintrittsfläche 61 und die Austrittsfläche 62 miteinander überlappen.
4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung des ersten lichtleitenden Elementes 50, der Verbinder 70a und 70b und des zweiten lichtleitenden Elementes 60 entsprechend der Ausführungsform.
Wie in 4 dargestellt ist, beinhaltet das erste lichtleitende Element 50 auf einer Endseite einen Verbindungsanschluss 150, der mechanisch mit dem Verbinder 70a verbunden ist. Der Verbindungsanschluss 150 ist mit dem Verbindungsanschluss 160 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 über die Verbinder 70a und 70b verbunden. Der Verbindungsanschluss 150 beinhaltet eine Hülse 151, eine Einhausung 154, einen Flansch 152 und eine Feder 153.
Die Hülse 151 beinhaltet Zirkonoxid, Nickel und dergleichen und ist eine Ausrichtungskomponente, die beispielsweise das erste lichtleitende Element 50 in einer vorbestimmten Orientierung hält. Die Hülse 151 beinhaltet ein Einführloch, in das ein Endabschnitt des ersten lichtleitenden Elementes 50 eingeführt ist. Der Endabschnitt ist auf einer Seite, die entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu einer dem zweiten Glasstab 37 (Anregungslichtquelle 3) zu eigenen Seite ist. Der Endabschnitt des ersten lichtleitenden Elementes 50, der in das Einführloch eingeführt ist, ist ein Endabschnitt auf einer dem Verbinder 70a zu eigenen Seite. Zusätzlich ist dann, wenn der Verbindungsanschluss 150 mit dem Verbinder 70a verbunden ist, die Hülse 151 in den Verbinder 70a eingeführt und wird derart gehalten, dass sie entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem zweiten lichtleitenden Element 60 befindlich und an der Hülse 161 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 anhaftet. Die Hülse 151 hält den Endabschnitt des ersten lichtleitenden Elementes 50 derart, dass die Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 zueinander weisen und aneinander anhaften.
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 dem Verbinder 70a 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 Verbinder 70a ausgebildet ist, weshalb die Einhausung 154 in den zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71a in dem Verbinder 70a 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 dadurch von der Feder 153 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 zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71a in dem Verbinder 70a verbunden, so beaufschlagt die Feder 153 die Hülse 151 über den Flansch 152 hin zu einer dem Verbindungsanschluss 160 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, da sie von der Einhausung 154 geschoben wird, und drückt die Hülse 151 auf die einer Hülse 161 zu eigenen Seite.
Man beachte, dass die Kopplung des ersten lichtleitenden Elementes 50 und des Verbinders 70a nicht auf die vorbeschriebenen Details beschränkt ist. Das eine 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 der Brechungsindex 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 demjenigen Material, das das erste lichtleitende Element 50 beinhaltet, verschieden ist. Das zweite lichtleitende Element 60 beinhaltet bei der vorliegenden Ausführungsform ein Material, das weicher als das Material 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, während 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 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 größer als die Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50. Nachstehend wird die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 beschrieben.
Obwohl die Zone 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 die nummerische Apertur 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 während 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. Obwohl dies nicht dargestellt ist, sollte beachtet werden, dass der Durchmesser des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der Durchmesser des zweiten lichtleitenden Elementes 60 im Wesentlichen gleich sein können. Dies bedeutet, dass die Zone der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und die Zone der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 im Wesentlichen gleich sein können.
Wie in 4 dargestellt ist, weist das zweite lichtleitende Element 60 ein anderes Ende auf, das auf einer dem ersten lichtleitenden Element 50 zu eigenen Seite ist und an dem Verbinder 70b entfernbar befestigt ist. Das zweite lichtleitende Element 60 ist optisch mit dem ersten lichtleitenden Element 50 über die Verbinder 70a und 70b 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 Austrittsfläche 62 ist im Wesentlichen ebenenförmig und ist eine Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60. Die Austrittsfläche 62 ist derart angeordnet, dass sie entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem ersten lichtleitenden Element 50 über die Verbinder 70a und 70b befindlich ist. Zusätzlich ist die Eintrittsfläche 61 im Wesentlichen ebenenförmig und ist die andere 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 vorzugsweise beispielsweise derart angeordnet, dass das Zentrum der Eintrittsfläche 61 innerhalb der Zentralachse des Übertragungsweges in dem zweiten Glasstab 37 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 einen Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a integral an der einen Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ausgebildet und beinhaltet eine Austrittsfläche 62 des zweiten lichtleitenden Elementes 60. Die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a ist bei der vorliegenden Ausführungsform in Form eines konvexen Abschnittes einer Halbkugel gegeben.
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 eine Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 anschmelzt, um eine gekrümmte Oberfläche, die eine gewünschte Krümmung aufweist, zu bilden, oder erhält man, indem man die eine 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 gebildet 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 einen 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 einen Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ausgetreten ist, durchgeführt wird.
Zusätzlich beinhaltet das zweite lichtleitende Element 60 auf der anderen Endseite einen Verbindungsanschluss 160, der mechanisch mit dem zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71b in dem Verbinder 70b 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.
Verbinder 70a und 70b
Der Verbinder 70a und der Verbinder 70b sind optische Verbinder, die den Übertragungsweg in dem ersten lichtleitenden Element 50 beziehungsweise den Übertragungsweg in dem zweiten lichtleitenden Element 60 optisch verbinden, um die Differenz zwischen der nummerischen Apertur des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der nummerischen Apertur des zweiten lichtleitenden Elementes 60 umzuwandeln. Insbesondere ist der Verbinder 70a mechanisch mit dem Verbindungsanschluss 150 des ersten lichtleitenden Elementes 50 verbunden, während der Verbinder 70b mechanisch mit dem Verbindungsanschluss 160 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 verbunden ist. Da der Verbinder 70a und der Verbinder 70b zudem mit einer Schraube derart befestigt sind, dass sie einander überlappen, verbinden der Verbinder 70a und der Verbinder 70b optisch den Verbindungsanschluss 150 (den einen Endabschnitt auf einer der Austrittsfläche 52 zu eigenen Seite des ersten lichtleitenden Elementes 50) des ersten lichtleitenden Elementes 50 und den Verbindungsanschluss 160 (den anderen Endabschnitt auf einer der Eintrittsfläche 61 zu eigenen Seite des zweiten lichtleitenden Elementes 60) des zweiten lichtleitenden Elementes 60.
Der Verbinder 70a und der Verbinder 70b beinhalten einen zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71a beziehungsweise einen zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71b. Jeder von dem Verbinder 70a und dem Verbinder 70b beinhaltet zudem eine Buchse 73. Da der Verbinder 70a und der Verbinder 70b dieselbe Ausgestaltung aufweisen, wird auf doppelte Beschreibungen verzichtet.
Der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71a in dem Verbinder 70a ist mechanisch mit dem Verbindungsanschluss 150 des ersten lichtleitenden Elementes 50 verbunden, während der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71b in dem Verbinder 70b mechanisch mit dem Verbindungsanschluss 160 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 verbunden ist. Der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71a wird in einer Orientierung gehalten, die der der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71a zu der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 weist. Der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71b wird in einer Orientierung gehalten, in der der zu verbindende Verbindungsabschnitt 71b zu der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 weist.
Die Buchse 73 weist die Form eines rohrartigen Körpers mit nicht geschlossenen Enden auf. Die Hülsen 151 und 161 sind die jeweiligen Buchsen 73 eingeführt. Die Buchsen 73 sind derart angeordnet, dass sie sich von einem Einführungsloch in dem Verbinder 70a, in das die Hülse 151 eingeführt ist, zu einem Einführungsloch in dem Verbinder 70b, in das die Hülse 161 eingeführt ist, erstrecken. Die Buchsen 73 sind um die äußeren Oberflächen der jeweiligen Hülsen 151 und 161 herum angeordnet. Dies bedeutet, dass die Buchsen 73 die Hülsen 151 und 161 führen. Insbesondere erzeugen die Buchsen 73 eine Kompressionskraft in Richtung der Zentralachse und nehmen eine axiale Ausrichtung der Hülsen 151 und 161 vor.
Die Buchsen 73 sind bei der vorliegenden Ausführungsform geteilte Buchsen und sind in Längsrichtung zerschnitten. Die Buchsen 73 beinhalten bei der vorliegenden Ausführungsform Leuchtbronze bzw. Phosphorbronze, Zirkonoxid und dergleichen.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform das erste lichtleitende Element 50 Glas und das zweite lichtleitende Element 60 ein Harzmaterial beinhalten, weist die Ausführungsform eine Eigenschaft auf, gemäß der die nummerische Apertur des ersten lichtleitenden Elementes 50 (Strahlungswinkel des Lichtes, das aus dem ersten lichtleitenden Element 50 austritt) größer als die nummerische Apertur des zweiten lichtleitenden Elementes 60 (Strahlungswinkel des Lichtes, das aus dem zweiten lichtleitenden Element 60 austritt) ist.
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 eine Ende des zweiten lichtleitenden Elementes 60 und das eine 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.
Verbindungsverfahren
Nachstehend wird anhand von 5 ein Verbindungsverfahren zum Verbinden des ersten lichtleitenden Elementes 50 und des zweiten lichtleitenden Elementes 60 beschrieben. 5 ist ein Diagramm, das zudem schematisch einen Zustand darstellt, in dem das zweite lichtleitende Element 60 mit dem ersten lichtleitenden Element 50 verbunden ist.
Präpariert werden zunächst als Zustand vor dem Verbinden, der in 5 dargestellt ist, das erste lichtleitende Element 50, dessen Austrittsfläche 52 eine flache Oberfläche oder eine konvexe Oberfläche aufweist, und das zweite lichtleitende Element 60, dessen Eintrittsfläche 61 eine flache Oberfläche oder eine konvexe Oberfläche aufweist. Die Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem die Austrittsfläche 52 eine flache Oberfläche aufweist und die Eintrittsfläche 61 eine konvexe Oberfläche aufweist. Die konvexe Oberfläche ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Halbkugelfläche mit einer vorbestimmten Krümmung. Die vorbestimmte Krümmung ist bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise annähernd gleich 20 mm.
Zusätzlich sollen die Oberfläche der Austrittsfläche 52 und die Oberfläche der Eintrittsfläche 61 abgeschliffen werden. Dies bedeutet, dass ein die ebene Oberfläche betreffendes Abschleifen an der Austrittsfläche 52 durchgeführt wird und ein die gekrümmte Oberfläche betreffendes Abschleifen an der Eintrittsfläche 61 durchgeführt wird. Dies wirkt der Erzeugung einer Luftgrenzfläche zwischen der Austrittsfläche 52 und der Eintrittsfläche 61 entgegen.
Der Verbindungsanschluss 150 des ersten lichtleitenden Elementes 50 ist mit dem zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71a in dem Verbinder 70a verbunden. Sodann wird der Verbindungsanschluss 160 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 in den zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71b in dem Verbinder 70b in einer Verbindungsrichtung, die durch den durchgezogenen Pfeil angedeutet ist, eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt drückt dadurch, dass ein buchsenartiger Schraubabschnitt in der Einhausung 164 auf einen steckerartigen Schraubabschnitt in dem zu verbindenden Verbindungsabschnitt 71b geschraubt wird, die Einhausung 164 in einer Einführrichtung gegen die Feder 163. Die Feder 163 drückt die Hülse 161 über den Flansch 152 gegen die Hülse 151 des Verbindungsanschlusses 150.
Insbesondere wird die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 zu der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 gedrückt, nachdem die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 in Kontakt mit der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 gelangt ist. Da das zweite lichtleitende Element 60 ein Harzmaterial beinhaltet und das erste lichtleitende Element 50 Glas beinhaltet, ist das zweite lichtleitende Element 60 weicher als das erste lichtleitende Element 50. Entsprechend wird die konkav geformte Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 von der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 gedrückt, und es wird die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 entsprechend der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 geformt. Dies bedeutet, dass sich die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 entsprechend der Form der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 verformt. Die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 haftet an der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 derart an, dass eine Luftgrenzfläche zwischen der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 und der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 verschwindet. Mit anderen Worten, es ist zwischen der Austrittsfläche 52 und der Eintrittsfläche 61 kein Element vorhanden.
Insbesondere da Luft aus dem Zentrum der Eintrittsfläche 61 gedrückt und in einer radialen Richtung des zweiten lichtleitenden Elementes 60 hinausgeschoben wird, ist sehr unwahrscheinlich, dass zwischen der Eintrittsfläche 61 und der Austrittsfläche 52 eine Luftgrenzfläche vorhanden ist.
Zu diesem Zeitpunkt haften die Austrittsfläche 52 und die Eintrittsfläche 61 derart aneinander an, dass die Zentralachse der Austrittsfläche 52 und die Zentralachse der Eintrittsfläche 61 miteinander ausgerichtet sind. Da zudem gegen einen Teil der Eintrittsfläche 51 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 gedrückt wird, ist die Eigenspannung, die am Zentrum der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 wirkt, am höchsten. Da zudem die Größe des Druckes an der Eintrittsfläche 61 mit dem Abstand von der Zentralachse der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 abnimmt, nimmt die Eigenspannung am Zentrum der Austrittsfläche 52 allmählich ab.
Man beachte, dass dann, wenn die Austrittsfläche 52 eine flache Oberfläche oder eine konvexe Oberfläche aufweist und die Eintrittsfläche 61 eine flache Oberfläche oder eine konvexe Oberfläche aufweist, die Luftgrenzfläche zwischen der Eintrittsfläche 61 und der Austrittsfläche 52 auf dieselbe Weise, wie oben beschrieben worden ist, verschwindet.
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 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 Austrittsfläche 62 des zweiten lichtleitenden Elementes 60, die in dem Abschnitt 115 angeordnet ist, 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 ist es möglich, den Zustand des Gegenstandes durch die Kamera 116, die den Gegenstand, auf den das sekundäre Licht emittiert wird, abbildet, zu erkennen.
Vorteilhafte Wirkung
Als Nächstes werden vorteilhafte Wirkungen beschrieben, die die lichtemittierende Vorrichtung 1 und das Verbindungsverfahren entsprechend der Ausführungsform zeigen.
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 das wellenlängenumgewandelte 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 worden ist, überträgt; und das zweite lichtleitende Element 60, das ein Harzmaterial beinhaltet und das das sekundäre Licht, das von dem ersten lichtleitenden Element 50 übertragen worden ist, überträgt. Die Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 sind in direktem Kontakt miteinander. Jede von der Eigenspannung in der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der Eigenspannung in der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 nimmt mit dem Abstand von einem Zentrum einer Grenzfläche zwischen der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ab.
Entsprechend ist die Eigenspannung, die zwischen der Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 und der Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 vorhanden ist, im Zentrum der Grenzfläche am höchsten. Das bedeutet, dass dann, wenn die Austrittsfläche 52 und die Eintrittsfläche 61 verbunden sind, Luft in einer radialen Richtung vom Zentrum der Grenzfläche zwischen der Austrittsfläche 52 und der Eintrittsfläche 61 herausgeschoben wird, weshalb es sehr unwahrscheinlich ist, dass eine Luftgrenzfläche zwischen der Eintrittsfläche 61 und der Austrittsfläche 52 vorhanden ist. Aus diesem Grund kann sekundäres Licht, das durch das erste lichtleitende Element 50 geleitet und an der Austrittsfläche 52 ausgetreten ist, in die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 ohne Weiteres eintreten.
Daher kann die lichtemittierende Vorrichtung 1 Luminanz- und Farbunregelmä-ßigkeiten 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 menschlichen Körper eingeführt wird. Aus diesem Grund kann nur das zweite lichtleitende Element 60, das ein Abschnitt ist, der in den menschlichen Körper und dergleichen eingeführt wird, von dem ersten lichtleitenden Element 50 entfernt und entsorgt werden. Entsprechend kann einem Anstieg der Gesamtkosten bei der Herstellung der lichtleitenden Elemente entgegengewirkt werden.
Zusätzlich ist ein Verbindungsverfahren entsprechend der Ausführungsform ein Verbindungsverfahren zum Verbinden des ersten lichtleitenden Elementes 50 und des zweiten lichtleitenden Elementes 60. Die Austrittsfläche 52 des ersten lichtleitenden Elementes 50 weist eine flache Oberfläche oder eine konkave Oberfläche auf, und die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 weist eine flache Oberfläche oder eine konkave Oberfläche auf. Sind das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 optisch verbunden, so verformt sich die Eintrittsfläche 61 des zweiten lichtleitenden Elementes 60, indem gegen wenigstens eines von dem ersten lichtleitenden Element 50 und dem zweiten lichtleitenden Element 60 gedrückt wird, wenn das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 in Kontakt miteinander gebracht werden.
Das vorliegende Verbindungsverfahren erzeugt dieselben vorteilhaften Wirkungen, wie zuvor beschrieben.
Zusätzlich beinhaltet bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform das erste lichtleitende Element 50 den Verbindungsanschluss 150 auf einer der Austrittsfläche 52 zu eigenen Seite, beinhaltet das zweite lichtleitende Element 60 den Verbindungsanschluss 160, der optisch mit dem ersten lichtleitenden Element 50 verbunden wird, indem er entfernbar mit dem Verbindungsanschluss 150 des ersten lichtleitenden Elementes 50 gekoppelt wird, und ist der Verbindungsanschluss 160 des zweiten lichtleitenden Elementes 60 auf einer der Eintrittsfläche 61 zu eigenen Seite angeordnet.
Hierbei können das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 ohne Weiteres miteinander verbunden werden, und es kann das benutzte zweite lichtleitende Element 60 von dem ersten lichtleitenden Element 50 entfernt werden. Aus diesem Grund bietet die lichtemittierende Vorrichtung 1 eine hervorragende Verwendungsfreundlich keit.
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, der Abnahme der Lichtübertragungseffizienz in den Verbindern 70a und 70b, die Komponenten sind, die das erste lichtleitende Element 50 und das zweite lichtleitende Element 60 optisch verbinden, entgegenzuwirken.
Zusätzlich beinhaltet bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform das zweite lichtleitende Element 60 die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a zur Durchführung der Lichtverteilungssteuerung bzw. Regelung an dem sekundären Licht, das von dem ersten lichtleitenden Element 50 übertragen wird, vor dem Emittieren des sekundären Lichtes.
Ist hierbei die Kamera 116 in der Umgebung der Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a angeordnet, so kann das sekundäre Licht, das aus dem zweiten lichtleitenden Element 60 austritt, auf einen Sichtwinkel der Kamera 116 eingestellt werden, indem die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a auf den Sichtwinkel der Kamera 116 eingestellt wird. 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, indem lediglich die Krümmung der Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur 60a geändert wird, Licht, an dem eine Lichtverteilungssteuerung bzw. Regelung durchgeführt wird, entsprechend dem Sichtwinkel der Kamera 116 emittieren.
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 diesem Fall 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
150, 160: Verbindungsanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002 [0003]
JP 075046 [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 eine erste Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes und eine zweite Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes in direktem Kontakt miteinander sind, und jede von einer Eigenspannung in der ersten Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes und einer Eigenspannung in der zweiten Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes mit dem Abstand von einem Zentrum einer Grenzfläche zwischen der ersten Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes und der zweiten Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes abnimmt.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste lichtleitende Element einen Verbindungsanschluss auf einer der ersten Endfläche zu eigenen Seite beinhaltet, das zweite lichtleitende Element einen Verbindungsanschluss beinhaltet, der optisch mit dem ersten lichtleitenden Element verbunden wird, indem er mit dem Verbindungsanschluss des ersten lichtleitenden Elementes entfernbar gekoppelt wird, und der Verbindungsanschluss des zweiten lichtleitenden Elementes auf einer der zweiten Endfläche zu eigenen Seite angeordnet ist.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Übertragungsweg des sekundären Lichtes in dem zweiten lichtleitenden Element einen Durchmesser aufweist, der größer als ein Durchmesser eines Übertragungsweges des sekundären Lichtes in dem ersten lichtleitenden Element ist.
Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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 4 wobei die Lichtverteilungssteuer- bzw. Regelstruktur eine Halbkugelform aufweist.
Verbindungsverfahren zum Verbinden des ersten lichtleitenden Elementes und des zweiten lichtleitenden Elementes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Endfläche des ersten lichtleitenden Elementes eine flache Oberfläche oder eine konkave Oberfläche aufweist, die zweite Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes eine flache Oberfläche oder eine konkave Oberfläche aufweist, und dann, wenn das erste lichtleitende Element und das zweite lichtleitende Element optisch verbunden sind, sich die zweite Endfläche des zweiten lichtleitenden Elementes dadurch verformt, dass gegen wenigstens eines von dem ersten lichtleitenden Element und dem zweiten lichtleitenden Element gedrückt wird, wenn das erste lichtleitende Element und das zweite lichtleitende Element in Kontakt miteinander gebracht werden.