JP2014023815A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散する照明光、及び拡散が低減された照明光を射出する光源装置を提供する。
【解決手段】１次光を出射する光源と、１次光を導光する導光部材と、入射面と射出面とを備え、導光部材から入射された１次光の配光特性を変換し２次光として射出する拡散部材を有する１次照明ユニットと、２次光が入射するアダプタ入射側開口と、２次光の光学特性を変換し照明光として射出する光変換部材と、光変換部材で変換された照明光を射出するアダプタ射出側開口とを有し、１次照明ユニットに着脱されるアダプタと、を具備する光源装置であり、アダプタを１次照明ユニットに装着したときの拡散部材の射出面と光変換部材との間に、拡散部材の配光特性を変換する機能を低下させ、１次照明ユニットから射出される２次光の広がり角がアダプタ装着時にアダプタ未装着時よりも小さな広がり角となるように変化させる拡散機能打消し部が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から出射された１次光を所望の光学特性を有する２次光に変換して射出する光源装置に関する。

光源から出射された１次光を導光部材によって導光し、導光された光を光変換部材により所望の光学特性を有する２次光、例えば、拡散光に変換して射出する光源装置が一般に知られている。

例えば、特許文献１には、レーザ光源から出射されたレーザ光を挿入部の先端部で拡散照射する拡散光学部材と、挿入部の先端部に着脱可能に構成されたアダプタとを組み合わせた内視鏡装置が開示されている。

特許文献１に記載の内視鏡装置は、蛍光体を備えたアダプタを挿入部の先端部に着脱可能であるため、アダプタの着脱のみによって、４５０ｎｍ以下の特定波長光の照射と白色光の照射とを容易に切り換えることができる。即ち、アダプタを取り外したときには、レーザ光源から出射された特定波長光がライトガイドの射出端から拡散光学部材によって拡散され、拡散光として内視対象物に照射される。また、挿入部にアダプタを取り付けたときには、ライトガイドの射出端から拡散光学部材に入っていったん拡散された特定波長光がアダプタの円筒反射部材によって集光され、集光されたほぼ全量の光が蛍光体を通過する。このとき、特定波長光が蛍光体の励起光となり、白色光となって内視対象物に照射される。

特許第４３７０１９９号公報

特許文献１に記載の内視鏡装置では、レーザ光源から出射され、拡散光学部材で拡散された拡散光に対し、円筒反射部材を組み合わせることで、拡散光を蛍光体に導くように構成されている。しかしながら、このような構成では、拡散レンズ等の拡散光学部材により大きな広がりを有する拡散光を放射するように構成されているため、円筒反射部材のような有限の入射開口を有する部材に効率よく入射させることは困難である。

そこで、本発明は、アダプタ未装着時には拡散する照明光を照射し、アダプタ装着時には拡散光をアダプタに効率よく結合させて照明光を照射する光源装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、１次光を出射する光源と、前記光源から出射された１次光を導光する導光部材と、入射面と射出面とを備え、前記導光部材から入射された前記１次光の配光特性を変換し、２次光として射出する拡散部材を有する１次照明ユニットと、前記２次光が入射するアダプタ入射側開口と、前記２次光の光学特性を変換し、照明光として射出する光変換部材と、前記光変換部材で変換された前記照明光を射出するアダプタ射出側開口とを有し、前記１次照明ユニットに着脱されるアダプタと、を具備し、前記アダプタを前記１次照明ユニットに装着したときの前記１次照明ユニットの前記拡散部材の前記射出面と前記アダプタの前記光変換部材との間に、前記拡散部材の配光特性を変換する機能を低下させ、前記１次照明ユニットから射出される前記２次光の広がり角が、前記アダプタ装着時に前記アダプタ未装着時よりも小さな広がり角となるように変化させる拡散機能打消し部が設けられていることを特徴とする光源装置である。

本発明によれば、アダプタ未装着時には拡散する照明光を照射し、アダプタ装着時には拡散光をアダプタに効率よく結合させて照明光を照射する光源装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態の光源装置を示す概略的な断面図である。 図２は、図１に示す光源装置を示す概略的な斜視図である。 図３は、１次照明ユニットとアダプタとが分離された状態での、本発明の第２の実施形態の光源装置を示す概略的な断面図である。 図４は、１次照明ユニットとアダプタとが接続された状態での、本発明の第２の実施形態の光源装置を示す概略的な断面図である。 図５は、本発明の第３の実施形態の光源装置を示す概略的な断面図である。

本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。以下、全ての実施形態の光源装置において、光源からの１次光が、１次照明ユニット内の拡散部材を通過することにより、１次光の配光特性を変換させた２次光である拡散光に変換される。また、アダプタ内の光変換部材は、スペクトル変換部材である蛍光体である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の光源装置１について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態の光源装置１を示す概略的な断面図である。図２は、図１に示す光源装置を示す概略的な斜視図である。光源装置１は、光源としての半導体レーザ２と、導光部材としての光ファイバ３と、１次照明ユニット１００と、１次照明ユニット１００と組み合わせて利用されるアダプタ２００とを有している。なお、図１は、光ファイバ３の中心軸を通る面における断面図である。

半導体レーザ２には、光ファイバ３の基端側が接続されている。光ファイバ３の先端側は、保持部材としてのフェルール４により保持されており、また、光ファイバ３の先端側には、１次照明ユニット１００が接続されている。

１次照明ユニット１００は、拡散部材５と、第１のホルダ６とを有している。拡散部材５は、半導体レーザ２から出射され、光ファイバ３により導光された１次光（例えば、所定の波長を有するレーザ光）の配光特性を変換して２次光とする機能を有している。本実施形態では、拡散部材５は、２次光の進行方向を照射領域が広がるように変換する第１の光学部品として、凹レンズを用いている。

第１のホルダ６には、円筒状の貫通孔７が形成されている。貫通孔７の一端側（光軸方向基端側）は、光ファイバ３の射出端３ａと光学的に接続される入射側開口６ａであり、また、その他端側（光軸方向先端側）は、２次光を射出する射出側開口６ｂである。貫通孔７の円筒の中心軸は、光ファイバ３の中心軸と略一致している。また、入射側開口６ａの径は、光ファイバ３の外径よりも大きいか略等しく設定されている。

貫通孔７の内周面には、第１の反射部材８が設けられている。第１の反射部材８は、例えば、貫通孔７の内周面に銀、アルミ等の金属を成膜することにより形成されている。あるいは、貫通孔７の内周面に誘電体多層膜を成膜することにより形成されてもよい。

凹レンズ５は、凹面状の入射面５ａと、平面状の射出面５ｂとを有している。凹レンズ５は、第１のホルダ６の貫通孔７内に、その射出面５ｂが射出側開口６ｂの開口面と面一になるように配置されている。また、第１のホルダ６の貫通孔７の内部のうち、凹レンズ５を除く領域は、透明部材９で充填されている。透明部材９は、例えば、１次光に対して透明な樹脂やガラスである。

凹レンズ５は、光ファイバ３の射出端３ａから射出され、光ファイバ３の開口数ＮＡに応じて広がる１次光の略全てがその入射面５ａに照射されるように、光ファイバ３の中心軸上に、光ファイバ３の射出端（射出端面）３ａと離間して配置されている。また、凹レンズ５の射出面５ｂは、光ファイバ３の中心軸に対して略垂直に配置されている。

アダプタ２００は、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂの側に、不図示の着脱機構により着脱可能に構成されている。アダプタ２００は、後述のように拡散機能打消し部として機能する第２の光学部品である凸レンズ１０と、光変換部材１１と、第２のホルダ１２とを有している。

第２のホルダ１２には、第１のホルダ６と同様に、円筒状の貫通孔１３が形成されている。貫通孔１３の一端側（光軸方向基端側）は、アダプタ入射側開口１２ａであり、また、その他端側（光軸方向先端側）は、アダプタ射出側開口１２ｂである。貫通孔１３は、１次照明ユニット１００とアダプタ２００とが接続された状態において、貫通孔１３の円筒の中心軸が、光ファイバ３の中心軸の延長線上に位置されるように構成されている。

貫通孔１３の内周面にも、第２の反射部材１４が設けられている。第２の反射部材１４は、第１の反射部材８と同様の方法で、貫通孔１３の内周面に成膜することにより形成されている。

凸レンズ１０は、平面状の入射面１０ａと、凸面状の射出面１０ｂとを有している。凸レンズ１０は、第２のホルダ１２の貫通孔１３内に、その入射面１０ａが、１次照明ユニット１００の凹レンズ５の射出面５ｂから射出される２次光が入射するアダプタ入射側開口１２ａの開口面と面一になるように配置されている。凸レンズ１０は、２次光の進行方向を照射領域が狭められるように変換する第２の光学部品である。凸レンズ１０の中心は、光ファイバ３の中心軸と略一致している。

光変換部材１１は、入射面１１ａと射出面１１ｂとを有している。光変換部材１１は、第２のホルダ１２の貫通孔１３内に、その射出面１１ｂがアダプタ射出側開口１２ｂの開口面と面一になるように配置されている。光変換部材１１の中心は、凸レンズ１０の焦点位置に略等しく配置されている。

光変換部材１１は、例えば、２次光を受光し、そのスペクトルを長波長に変換するスペクトル変換部材である蛍光体である。光変換部材１１は、入射面１１ａに入射した２次光の光学特性を変換して照明光とし、照明光を射出面１１ｂから外部に照射する。光変換部材１１は、樹脂、ガラス等、２次光及び照明光に対し、透過性を有する部材に、セリウム賦活のＹＡＧ蛍光体や、シリケート系などの蛍光物質を添加して形成されている。

１次照明ユニット１００にアダプタ２００が装着されたとき、アダプタ入射側開口１２ａは、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂと隣接して配置されるか、略当接される。アダプタ入射側開口１２ａは、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂの径に略等しいか、それより大きな開口径を有している。

また、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂに配置された凹レンズ５の焦点距離と、アダプタ２００のアダプタ入射側開口１２ａに配置された凸レンズ１０の焦点距離とは、これら２つのレンズを通過した２次光が略平行光となるように設定されている。

第２のホルダ１２の貫通孔１３の内部のうち、凸レンズ１０及び光変換部材１１を除く領域は、第１のホルダ６の貫通孔７の内部と同様の透明部材１５で充填されている。

次に、光源装置１が外部に照明光を照射する動作について説明する。本実施形態では、１次照明ユニット１００とアダプタ２００とは、着脱可能に構成されており、１次照明ユニット１００単体でも、１次照明ユニット１００とアダプタ２００とを組み合わせても光源装置として利用することができる。

１次照明ユニット１００とアダプタ２００とは、図示しない着脱機構により、その中心軸が略一致するように装着される。また、１次照明ユニット１００とアダプタ２００とは、１次照明ユニット１００とアダプタ２００とを接続した状態において、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂとアダプタ２００のアダプタ入射側開口１２ａとが略当接するように、図示しない着脱機構により保持される。

半導体レーザ２から出射され、光ファイバ３により導光され、光ファイバ３の射出端３ａから射出された１次光は、光ファイバ３の開口数ＮＡと透明部材９の屈折率とに応じた広がり角で凹レンズ５に向かって進行する。

光ファイバ３の射出端３ａから射出された１次光は、透明部材９を透過して凹レンズ５の入射面５ａに照射され、凹レンズ５により配光特性が変換されて２次光となる。そして、２次光の広がり角が大きくなり、拡散光として、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂから外部に射出される。

１次照明ユニット１００にアダプタ２００が接続されていない場合、外部に向けて射出された２次光がそのまま照明光として利用される。このとき、外部に向けて射出される２次光は、レーザ光であるが、凹レンズ５により照射領域が広げられて射出されるため、光ファイバ３から直接射出される場合のレーザ光と比較して、安全性が高められている。

１次照明ユニット１００とアダプタ２００とが接続されている場合、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂから射出された２次光は、アダプタ２００のアダプタ入射側開口１２ａに入射される。アダプタ入射側開口１２ａの径は、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂの径に略等しいか、これよりも大きく形成されている。また、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂとアダプタ入射側開口１２ａとは、接続時に近接している。この結果、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂから射出した２次光は、アダプタ入射側開口１２ａに効率良く入射する。

アダプタ入射側開口１２ａから入射した２次光は、凸レンズ１０の入射面１０ａに入射する。そして、２次光は、凸レンズ１０内を進行する。凸レンズ１０内を進行する拡散した２次光は、拡散機能を抑えられ、広がりを狭められ、その射出面１０ｂから射出されて、透明部材１５内を進行する。つまり、拡散機能打消し部としての第２の光学部品である凸レンズ１０は、拡散部材５の配光特性を変換する機能を低下させ、１次照明ユニット１００から射出される２次光の広がり角が、アダプタ装着時にアダプタ未装着時よりも小さな広がり角となるように変化させる。

本実施形態では、１次照明ユニット１００には凹レンズ５が搭載されており、２次光は、凹レンズ５のパワーに応じた配光特性で射出される。１次照明ユニット１００にアダプタ２００を装着したとき、凹レンズ５から射出された２次光は、凸レンズ１０のパワーにより、凸レンズ１０がない場合、即ちアダプタ２００を装着していないときよりも小さな広がり角となるような配光特性を有する光となり、透明部材１５を透過して光変換部材１１に向けて進行する。

１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂとアダプタ２００のアダプタ入射側開口１２ａとが略当接している場合、光ファイバ３の射出端面を凹レンズ５と凸レンズ１０との組合せ焦点位置に配置することで、アダプタ入射側開口１２ａから入射した２次光は、透明部材１５内を略平行光として進行し、光変換部材１１に照射される。

そして、光変換部材１１に照射された２次光の一部は、光変換部材１１に吸収されて異なるスペクトル形状の照明光に変換される。変換された照明光の一部は、光軸方向前方のアダプタ射出側開口１２ｂから外部に照射される。また、照明光の別の一部は、光軸方向後方の透明部材１５内に再入射し、透明部材１５内を進行する。透明部材１５内を進行する照明光の一部は、再び光変換部材１１に照射され、これを透過してアダプタ射出側開口１２ｂから外部に照射される。透明部材１５内を後方に進行し、１次照明ユニット１００へ入射した照明光は、貫通孔７の内面の第１の反射部材８へ入射される。第１の反射部材８で反射された照明光は、方向を変えて、その一部は、アダプタ２００へ再入射し、光変換部材１１に再入射し、透過して、その一部がアダプタ射出側開口１２ｂから照明光として射出される。

本実施形態によれば、１次照明ユニット１００の拡散部材である凹レンズ５により２次光の進行方向を照射領域が広がるように変換された２次光を、アダプタ２００の入射側に設けられた拡散機能打消し部である凸レンズ１０により拡散機能を低下させる、即ち凹レンズ５に対して照射領域を狭めることによって、１次照明ユニット１００とアダプタ２００との光学的な接続効率を高めることが可能となる。

また、１次照明ユニット１００とアダプタ２００とを接続していない状態においても、１次照明ユニット１００から射出される光は、凹レンズ５である拡散部材を経由した２次光であるため、安全性が高められている。

また、本実施形態では、凹レンズ５の射出面５ｂ及び凸レンズ１０の入射面１０ａが平面状であることにより、１次照明ユニット１００とアダプタ２００とを接続したときに、これらの接続部にゴミが付着するのを防いだり密着性を良くしたりすることができる。

なお、本実施形態では、１次照明ユニットの光変換部材を拡散部材とし、アダプタに配置された光変換部材を蛍光体としているが、これに限定されない。即ち、アダプタに配置される光変換部材として、配光変換部材や蛍光体などを含むスペクトル形状を変換するスペクトル変換部材を選択して用いてもよい。

また、光変換部材として、下記１）〜５）に示すようなさまざまな部材を組み合わせて用いることができる。

１）配光変換部材として、凹レンズのほか、凸レンズや、凸レンズと凹レンズの組合せのように放射角を変換する放射角変換部材や、ホログラムレンズ、回折格子、フレネルレンズなどのように、放射角を変えたり、又は、放射する光の方向を変換したりする配光変換部材を用いることができる。

２）配光変換部材として、アルミナなど高屈折率、高反射率の粒子を樹脂やガラス中に分散させたもの、屈折率の異なる複数の透明な部材を混合したものや、すりガラス等の散乱板、表面に微小な凹凸を設けた拡散板などを用いることができる。

３）スペクトル変換部材として、蛍光体のほかに、光半導体やＳＨＧ（２次高調波）、エレクトロルミネッセンス材料などを用いることができる。

４）光源光の一部を透過し、一部を遮断する光透過変調部材として、さまざまな光学フィルタや、色素、光共振器（エタロン）などを用いることができる。

５）光源光の一部を透過し、一部を遮断する光透過変調部材として、光スイッチやエレクトロクロミック、液晶デバイスなどを用いることができる。

例えば、レーザ光源の安全性やスペックル除去に対しては、２）が好適である。また、ランプやＬＥＤ光の放射角を調整する場合には、１）や２）を用いることが可能である。即ち、アダプタに配置される光変換部材として、配光変換部材や、蛍光体などを含むスペクトル形状を変換するスペクトル変換部材を選択して用いることもできる。

以下、本発明の第２並びに第３の実施形態について説明する。以下の説明では、第１の実施形態と共通の構成部材には、同じ参照符号を付してその説明を省略し、主に、第１の実施形態と異なる部分を説明する。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図３並びに図４を参照して説明する。
図３並びに図４は、第２の実施形態の光源装置２０を示す概略的な断面図である。光源装置２０は、半導体レーザ２と、光ファイバ３と、１次照明ユニット１０１と、１次照明ユニット１０１と組み合わせて利用されるアダプタ２０１とを有している。なお、図３並びに図４は、光ファイバ３の中心軸を通る面における断面図である。

第１の実施形態では、拡散部材として凹レンズ５が設けられていたが、本実施形態では、拡散部材は、第１のホルダ６に固定された第１の光学部材２１と、可動部２３に取り付けられた第２の光学部材２２との２つの光学部材で構成されている。第１の光学部材２１及び第２の光学部材２２の中心は、光ファイバ３の射出端３ａの中心軸と略一致している。

第１の光学部材２１は、平面状の入射面２１ａと、凹凸が形成された射出面２１ｂとを有している。また、第２の光学部材２２は、凹凸が形成された入射面２２ａと、平面状の射出面２２ｂとを有している。第１の光学部材２１の凹凸が形成された射出面２１ｂは、第２の光学部材２２の凹凸が形成された入射面２２ａに対向して配置されている。射出面２１ｂと入射面２２ａとは、対応する凹凸形状を有しており、互いに当接したときに嵌め合い構造となる。即ち、本実施形態では、第１の光学部材２１の射出面２１ｂと第２の光学部材２２の入射面２２ａとの凹凸が、嵌め合い構造となり、拡散機能が打ち消されるように構成されている。第１及び第２の光学部材２１、２２は、ガラスや透明樹脂で円柱又は円板状であり、熱伝導率の高い部材が望ましい。

可動部２３は、１次照明ユニット１０１の貫通孔７に、第２の光学部材２２を光軸方向に摺動可能に保持している。可動部２３は、１次照明ユニット１０１にアダプタ２０１を装着した状態において、アダプタ２０１の装着に伴う圧力により、自身が変形する。即ち、アダプタ２０１が可動部２３を１次照明ユニット１０１側に押し込むことにより、可動部２３が光ファイバ３の方向に向かって変形し、これにより、第２の光学部材２２が移動し、第１の光学部材２１に押し付け当接し、第１の光学部材２１と第２の光学部材２２との間を嵌合する。

本実施形態では、アダプタ２０１の第２のホルダ１２の貫通孔１３は、光軸方向先端側に向かって広がっているテーパ形状となっている。また、アダプタ２０１のアダプタ入射側開口１２ａには、透明部材１５が配置されている。アダプタ入射側開口１２ａの径は、１次照明ユニット１０１の射出側開口６ｂの径に略等しいか、これよりも大きく形成されている。第２のホルダ１２は、１次照明ユニット１０１とアダプタ２０１とを接続した状態において、テーパ形状の貫通孔１３の中心軸が光ファイバ３の射出端３ａの中心軸上に位置するように構成されている。

アダプタ２０１の射出側開口１２ｂには、第１の実施形態と同様に、光変換部材１１が配置されている。第２の光変換部材１１は、その形状が第２のホルダ１２を有するテーパ形状の貫通孔の内面に係合するように変更されている他は、第１の実施形態と同様である。

まず、図３を参照して、第１の光学部材２１と第２の光学部材２２とが可動部２３により離間されて、アダプタ２０１が１次照明ユニット１０１から取り外されたときの、光源装置２０が外部に照明光を照射する動作について説明する。

光ファイバ３の射出端３ａから射出された１次光は、透明部材９内を進行して第１の光学部材２１に入射される。入射された１次光は、第１の光学部材２１の射出面２１ｂの凹凸構造により、配光特性が変換され、２次光の広がり角が大きくなる。

第１の光学部材２１の射出面２１ｂと第２の光学部材２２の入射面２２ａとは、アダプタ２０１を接続しない状態では、離間されている。従って、第１の光学部材２１の射出面２１ｂを射出した２次光は、図３に示すように、第２の光学部材２２の入射面２２ａでさらに拡散され、第２の光学部材２２の射出面２２ｂから外部に射出される。

次に、図４を参照して、第１の光学部材２１と第２の光学部材２２とが可動部２３の摺動により当接されて、アダプタ２０１が１次照明ユニット１０１に装着されたときの、光源装置２０が外部に照明光を照射する動作について説明する。

光ファイバ３の射出端３ａから射出された１次光は、透明部材９内を進行して第１の光学部材２１に入射される。入射された１次光は、第１の光学部材２１の射出面２１ｂと第２の光学部材２２の入射面２２ａとの嵌め合い構造により、略当接部分でレーザ光の散乱が生じるが、拡散機能が打ち消される。つまり、第１の光学部材２１と第２の光学部材２２の嵌め合い状態では、これら光学部材は一体の透明部材とみなすことができ、入射された１次光をほとんど拡散することなく、１次光の特性を保ったまま２次光となる。そして、この２次光が、１次照明ユニット１０１の射出側開口６ｂから射出される。

１次照明ユニット１０１とアダプタ２０１とが接続されている場合、１次照明ユニット１０１の射出側開口６ｂから射出された２次光は、アダプタ２０１のアダプタ入射側開口１２ａに入射される。アダプタ入射側開口１２ａの径は、１次照明ユニット１０１の射出側開口６ｂの径に略等しいか、これよりも大きく形成されている。また、１次照明ユニット１０１の射出側開口６ｂとアダプタ２０１の入射側開口１２ａとは、接続時に近接している。この結果、１次照明ユニット１０１の射出側開口６ｂから射出した２次光は、アダプタ入射側開口１２ａに効率良く入射する。

拡散されずに１次光の特性を保ち、アダプタ入射側開口１２ａに入射した２次光は、透明部材１５内を進行する。この２次光の一部は、第２の反射部材１４で反射され、再び透明部材１５内を進行する。また、この２次光の別の一部は、光変換部材１１に照射される。さらに別の一部は、アダプタ入射側開口１２ａへ射出され、１次照明ユニット１０１側に照射される。このとき、第２の反射部材１４は、アダプタ射出側開口１２ｂ側に開いた、即ち光軸方向先端側に向かって広がっているテーパ形状を有しているため、１次照明ユニット１０１側に射出される成分は比較的少なくなっている。

光変換部材１１に照射された２次光の一部は、光変換部材１１により吸収されて異なるスペクトル形状の照明光に変換される。この照明光の一部は、光軸方向前方のアダプタ射出側開口１２ｂから外部に照射される。また、この照明光の別の一部は、光軸方向後方の透明部材１５内に再入射し、透明部材１５内を進行する。透明部材１５内を進行する照明光は、側面に配置された反射部材１４に入射され、反射部材１４で反射され、進行方向を変換され、一部は再び光変換部材１１に照射され、これを透過してアダプタ射出側開口１２ｂから外部に照射される。

本実施形態によれば、第１の光学部材２１と第２の光学部材２２との表面に形成された凹凸構造が嵌め合い構造となっており、これらが略当接することにより拡散機能が打ち消されるため、２次光は１次光の特性を温存して、１次照明ユニット１０１の射出側開口６ｂから射出される。１次照明ユニット１０１の射出側開口６ｂの径とアダプタ２０１のアダプタ入射側開口１２ａの径とが適切に設定されていることにより、拡散機能を抑えた２次光がアダプタ２０１に設けられた光変換部材１１の入射面１１ａに照射されるため、１次照明ユニット１０２とアダプタ２０１との間の接続効率を高効率にすることが可能となる。

また、第１の光学部材２１と第２の光学部材２２とを互いに離間させ、アダプタ２０１を接続していない状態では、１次照明ユニット１０１から射出される光は、第１の光学部材２１及び第２の光学部材２２と２段経由した２次光であるため、安全性が第１の実施形態よりもさらに高められることができる。

本実施形態では、第１の光学部材２１と第２の光学部材２２の表面の凹凸構造を示したが、第１の光学部材２１の射出面２１ｂを凹レンズアレイとし、これに嵌め合う凸レンズアレイを第２の光学部材２２の入射面２２ａとする組合せ構成であっても、上述の動作及び効果を実現することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、図５を参照して説明する。
図５は、第３の実施形態の光源装置３０を示す概略的な断面図である。光源装置３０は、半導体レーザ２と、光ファイバ３と、１次照明ユニット１０２と、１次照明ユニット１０１と組み合わせて利用されるアダプタ２０２とを有している。なお、図５は、光ファイバ３の中心軸を通る面における断面図である。

第１の実施形態では、１次照明ユニット１００には、拡散部材として凹レンズ５が設けられていたが、本実施形態では、１次照明ユニット１０２には、拡散部材としての凹レンズアレイ３１が設けられている。凹レンズアレイ３１の中心は、光ファイバ３の中心軸に略一致しており、凹レンズアレイ３１は、光ファイバ３の射出端３ａから離間され、第１の反射部材８に接して配置されている。

凹レンズアレイ３１は、凹レンズ形状が形成されている領域を含む入射面３１ａと、平面状の射出面３１ｂとを有している。前記領域は、少なくとも光ファイバ３のＮＡと１次光が進行する透明部材９の屈折率とで決まる広がり角で決まるスポット径の領域をカバーしている。

第１の実施形態では、アダプタ２００には、拡散機能打消し部として凸レンズ１０が設けられていたが、本実施形態では、アダプタ２０２には、１次照明ユニット１０２の拡散部材である凹レンズアレイ３１に対応する、拡散機能打消し部としての凸レンズアレイ３２が設けられている。凸レンズアレイ３２の中心は、光ファイバ３の中心軸と略一致している。さらに、凹レンズアレイ３１を構成する各凹レンズの中心軸と凸レンズアレイ３２の各凸レンズの中心軸が、夫々略一致して配置されている。凸レンズアレイ３２は、平面状の入射面３２ａと、凸レンズ形状が形成されている領域を含む射出面３２ｂとを有している。

凹レンズアレイ３１及び凸レンズアレイ３２は、ガラス部材や透明樹脂にパターニング技術とエッチング技術で、互いに反転する形状で形成されるため、各レンズの形状や焦点距離を一定に形成することが可能である。

次に、光源装置３０が外部に照明光を照射する動作について説明する。
光ファイバ３の射出端３ａから射出された１次光は、光ファイバ３の開口数ＮＡと透明部材９の屈折率とに応じた広がり角で凹レンズアレイ３１に向かって進行する。凹レンズアレイ３１に入射した１次光は、各凹レンズにより配光特性が変換され、照射領域の広がり角が大きくなり、互いの凹レンズの広がりが重なり強度が均一な拡散光として、１次照明ユニット１００の射出側開口６ｂから外部に射出される。

また、凹レンズアレイ３１では、２次光の一部は、光ファイバ３の中心軸方向に対して、直交する方向、即ち、凹レンズアレイ３１の周方向に進行する。周方向に進行した２次光は、凹レンズアレイ３１の周囲及び第１のホルダ６の内周面に形成された第１の反射部材８に入射する。第１の反射部材８に入射した２次光は、反射され、進行方向を変えられ、反射された２次光の一部は、１次照明ユニット１０２の射出側開口６ｂに向けて進行し、外部に射出される。

１次照明ユニット１０２にアダプタ２０２が接続されていない場合、外部に向けて射出された２次光がそのまま照明光として利用される。このとき、外部に向けて射出される２次光は、レーザ光であるが、凹レンズアレイ３１により、各々の凹レンズで広げられて強度が均一な拡散光を外部に射出されるため、光ファイバ３から直接射出される場合のレーザ光と比較して、安全性が高められている。

１次照明ユニット１０２とアダプタ２０２とが接続されている場合、１次照明ユニット１０２の射出側開口６ｂから射出された２次光は、アダプタ２０２のアダプタ入射側開口１２ａに入射される。アダプタ入射側開口１２ａの径は、１次照明ユニット１０２の射出側開口６ｂの径に略等しいか、これよりも大きく形成されている。また、１次照明ユニット１０２の射出側開口６ｂとアダプタ入射側開口１２ａとは、接続時に近接している。この結果、１次照明ユニット１０２の射出側開口６ｂから射出した２次光は、アダプタ入射側開口１２ａに効率良く入射する。

アダプタ入射側開口１２ａから入射した２次光は、凸レンズアレイ３２内を進行する。そして、２次光は、凸レンズアレイ３２内を進行することにより、拡散機能を低下するように、各凸レンズの焦点に向けて、照射領域が狭められ、２次元配置された凸レンズの重なり効果から、略平行光に変換されて、アダプタ２０２の透明部材１５内を進行する。透明部材１５内を進行する略平行光な２次光は、光変換部材１１の入射面１１ａ全体に照射される。

そして、光変換部材１１に照射された２次光の一部は、光変換部材１１に吸収されて異なるスペクトル形状の照明光に変換される。変換された照明光の一部は、光軸方向前方のアダプタ射出側開口１２ｂから外部に照射される。また、照明光の別の一部は、光軸方向後方の透明部材１５内に再入射し、透明部材１５内を進行する。透明部材１５内を進行する照明光の一部は、側方の第２の反射部材１４に入射する。第２の反射部材１４で反射した光の一部は、アダプタ射出側開口１２ｂの方向に進行する。また、照明光の一部は、１次照明ユニット１０２へ戻り、第１の反射部材８により、再びアダプタ２０２に戻され、一部は再び光変換部材１１に照射され、これを透過して外部に照射される。

本実施形態によれば、１次照明ユニット１０２の凹レンズアレイ３１で拡散された２次光をアダプタ２０２の入射側に設けられた凸レンズアレイ３２で拡散機能を低下させることにより、照射領域を狭める。即ち、凹レンズアレイと、広がりを狭める凸レンズアレイとの組合せにより、アダプタ２０２の透明部材１５を進行する２次光を略平行光に変換することができるため、第１の実施形態よりもアダプタ２０２の厚さを厚くすることができる。

また、本実施形態においても、１次照明ユニット１０２とアダプタ２０２とを接続していない状態においても、１次照明ユニット１０２から射出される光は、凹レンズアレイ３１である拡散部材を経由した２次光であるため、安全性が高められている。

以上説明した実施形態では、光源として半導体レーザを用いているが、本発明は、これに限定されない。導光部材と光学的に接続可能な光源であれば、どのような光源も用いることができる。例えば、ＬＥＤやさまざまなランプ光源、半導体以外のさまざまなレーザを用いることができる。

さらに、導光部材として単線光ファイバを用いているが、本発明は、これに限定されず、導光部材は、バンドルファイバやライトパイプでもよい。導光部材として、例えば、屈折率の高い光路を屈折率の低い部材で取り囲んださまざまな導光路を用いることができる。また、スラブ型導光路やフレキシブルな導光路などを用いることができる。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能である。

１…光源装置、２…半導体レーザ（光源）、３…光ファイバ（導光部材）、４…フェルール、５…凹レンズ（拡散部材）、６…第１のホルダ、６ａ…入射側開口、６ｂ…射出側開口、７…貫通孔、８…第１の反射部材、９…透明部材、１０…凸レンズ（拡散機能打消し部）、１１…光変換部材、１２…第２のホルダ、１２ａ…アダプタ入射側開口、１２ｂ…アダプタ射出側開口、１３…貫通孔、１４…第２の反射部材、１５…透明部材、２０…光源装置、２１…第１の光学部材、２２…第２の光学部材、２３…可動部、３１…凹レンズアレイ、３２…凸レンズアレイ、１００，１０１，１０２…１次照明ユニット、２００，２０１，２０２…アダプタ。

Claims (10)

1. １次光を出射する光源と、
   前記光源から出射された１次光を導光する導光部材と、
   入射面と射出面とを備え、前記導光部材から入射された前記１次光の配光特性を変換し、２次光として射出する拡散部材を有する１次照明ユニットと、
   前記２次光が入射するアダプタ入射側開口と、前記２次光の光学特性を変換し、照明光として射出する光変換部材と、前記光変換部材で変換された前記照明光を射出するアダプタ射出側開口とを有し、前記１次照明ユニットに着脱されるアダプタと、を具備し、
   前記アダプタを前記１次照明ユニットに装着したときの前記１次照明ユニットの前記拡散部材の前記射出面と前記アダプタの前記光変換部材との間に、前記拡散部材の配光特性を変換する機能を低下させ、前記１次照明ユニットから射出される前記２次光の広がり角が、前記アダプタ装着時に前記アダプタ未装着時よりも小さな広がり角となるように変化させる拡散機能打消し部が設けられていることを特徴とする光源装置。
2. 前記拡散部材は、前記拡散部材から射出される前記２次光の進行方向を、照射領域が広がるように変換する第１の光学部品であり、
   前記拡散機能打消し部は、前記２次光の進行方向を、照射領域が狭められるように変換する第２の光学部品であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記拡散部材は、第１の光学部材と第２の光学部材とを有し、
   前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材は、互いに当接された状態において嵌め合い構造となるような、対応する凹凸構造を有し、
   前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とは、前記アダプタの未装着時に互いに離間し、前記凹凸構造により、前記１次光を拡散して２次光として射出するように構成されており、また、前記アダプタの装着時に、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とが略当接することで前記凹凸構造が嵌合して拡散機能が打ち消されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記第１の光学部品は、少なくとも１つの凹レンズであり、
   前記第２の光学部品は、前記アダプタ入射側開口に配置された少なくとも１つの凸レンズであり、
   前記凹レンズの中心軸は、前記導光部材の中心軸の延長線上に対して、前記凸レンズの中心軸に略一致していることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
5. 前記拡散部材は、凹レンズアレイであり、
   前記拡散機能打消し部は、前記アダプタ入射側開口に配置された凸レンズアレイであり、
   前記凹レンズアレイの各凹レンズの中心軸と前記凸レンズアレイの各凸レンズの中心軸とは、夫々略一致して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記凹レンズの出射面は、平面であり、前記凸レンズの入射面は、平面であることを特徴とする請求項４又は５に記載の光源装置。
7. 前記凹レンズの焦点距離と前記凸レンズの焦点距離との関係は、前記２次光がこれら２つのレンズを通過したときに、略平行光となるように設定されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１に記載の光源装置。
8. 前記拡散部材は、
   前記入射面と、前記入射面と対向し、凹凸が形成された面とを有する第１の光学部材と、
   前記凹凸が形成された面と嵌め合い構造となる、対応する凹凸が形成された面と、前記対応する凹凸が形成された面と対向している前記射出面とを有する第２の光学部材とを有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
9. 前記第１の光学部材の入射面及び前記第２の光学部材の射出面は、平面であることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
10. 前記１次照明ユニットは、ホルダと、前記拡散部材と、を有し、
    前記ホルダには、一端に前記導光部材の射出端と光学的に接続された入射側開口を、他端に前記２次光を射出する射出側開口を有する円筒状の貫通孔が形成されており、
    前記入射側開口を除いて、前記貫通孔の内面には、前記第１の反射部材が設けられ、
    前記ホルダの貫通孔のうち、前記拡散部材を除く領域は、透明部材で充填されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。

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