JP2014082154A

JP2014082154A - 照明方向を切り替え可能な光源装置、およびそれを備える撮像装置

Info

Publication number: JP2014082154A
Application number: JP2012230636A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nishio; 真博西尾; Takeshi Ito; 毅伊藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-05-08

Abstract

【課題】照明方向を切り替え可能な光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置は、１次光を発する１次光源と、１次光を導光する導光部材と、１次光を照明光に変換する光変換ユニットを備えている。光変換ユニット２２０には、照明光を側方に方向づけるアダプタ２４０と照明光を前方に方向づけるアダプタ２５０のいずれか一方が排他的に取り付けられ得る。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源装置に関する。

近年、小型の光源から生成された光を、導光部材によって導光し、導光部材の先端部に配設された波長変換部材によって波長変換して、光を所望の色や照射パターンへ変化させる技術が開発されている。

例えば特許文献１には、この技術を利用した光源装置が提案されている。この光源装置では、半導体レーザ素子から射出されるレーザ光を導光部材で導光し、導光部材の射出端側の端面近傍に配置された波長変換部材に照射して波長変換光を生成し、導光部材の中心軸に光軸に対して垂直な方向に波長変換光を射出する。

特開２００８−２８２４５号公報

最近の観察では、一つの撮像装置を共通に用いて、異なる方向を観察することがおこなわれている。このような観察に対応するため、照明光の照射方向すなわち照明方向を切り替え可能な光源装置の提供が望まれている。

特許文献１に記載の光源装置では、このような照明方向の切り替えは考慮されておらず、単に導光部材の光軸に対して垂直な方向に光を射出するだけである。

本発明の目的は、照明方向を切り替え可能な光源装置を提供することである。

本発明による光源装置は、１次光を発する光源と、前記光源から発せられた１次光を導光する導光部材と、前記導光部材から射出される１次光を照明光に変換する光変換ユニットを備えている。前記光変換ユニットは、前記照明光を第１の方向に方向づける第１のアダプタと、前記照明光を前記第１の方向と異なる第２の方向に方向づける第２のアダプタを選択的に取り付け可能である。

本発明によれば、照明方向を切り替え可能な光源装置が提供される。

各実施形態に共通する光源装置の基本構成を示している。第１実施形態における光変換ユニットを示している。第２実施形態における光変換ユニットを示している。第２実施形態の第１変形例の光変換ユニットを示している。第２実施形態の第２変形例の光変換ユニットを示している。第３実施形態における光変換ユニットを示している。第３実施形態の光変換ユニットの斜視図である。第３実施形態の第１変形例の光変換ユニットを示している。第３実施形態の第２変形例の光変換ユニットを示している。第３実施形態の第３変形例の光変換ユニットを示している。第３実施形態の第４変形例の光変換ユニットを示している。第４実施形態における撮像装置を示している。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
各実施形態に共通する光源装置の基本構成を図１に示す。図１に示すように、光源装置は、１次光を発する１次光源１０と、１次光源１０から発せられた１次光を集光する集光光学系２０と、集光光学系２０を経由した１次光を導光する導光部材３０と、導光部材３０から射出された１次光を照明光に変換する光変換ユニット４０を備えている。

１次光源１０は、例えば、所定の駆動電流や点灯間隔によりレーザ光を射出する半導体レーザ光源で構成される。１次光は、例えば、中心波長が４４５ｎｍのレーザ光である。

導光部材３０は、例えば、コア径５０μｍ、開口数ＦＮＡ＝０．２を有するマルチモード光ファイバで構成される。光ファイバは、例えば、コアと、コアの外周に配置されコアを被覆するクラッドにより形成される。コアの屈折率は、クラッドにて光を全反射しコアにて効率良く光を導光するために、クラッドの屈折率よりも高くなっている。クラッドとコアは、ガラスやプラスチックによって形成される。

光変換ユニット４０は、導光部材３０によって導光された１次光を受光し、１次光の一部を１次光とは異なる光学特性をもつ２次光に変換して、１次光と２次光を照明光として射出する。さらに光変換ユニット４０は、いくつかの反射部材と組み合わされることにより、照明光の射出方向を第１の方向と第２の方向のいずれか一方に制限する機能を有している。

本実施形態における光変換ユニットの概念的な構造を図２に示す。以下の説明において、導光部材１１０の射出端から射出される１次光Ｌ_１の進行方向を「前方」、その逆方向を「後方」、導光部材１１０の射出端から射出される１次光Ｌ_１の進行方向に垂直な方向を「側方」と呼ぶ。また、導光部材１１０の射出端から射出される１次光Ｌ_１の進行方向に一致する仮想的な直線を単に導光部材１１０の光軸とも呼ぶ。

例えば、前述の第１の方向は前方に一致し、前述の第２の方向は側方に一致する。ここで、側方は無限に存在するが、第２の方向はそのうちの特定の一つを指している。

図２（Ａ）に示すように、光変換ユニット１２０は、導光部材１１０の前方に配置された光変換部材１２２を有している。光変換部材１２２は、例えば円柱形状を有している。光変換部材１２２は、導光部材１１０から射出される１次光Ｌ_１の一部を吸収して、１次光Ｌ_１の光学特性とは異なる光学特性をもつ２次光Ｌ_２を等方的に放射する。

光変換部材１２２から放射される２次光Ｌ_２は、第１の方向に平行に進行する光成分と、第２の方向に平行に進行する光成分と、第１の方向と第２の方向の両方に垂直な（より正確には第１の方向に平行な単位ベクトルと第２の方向に平行な単位ベクトルの外積によって規定される）第３の方向に平行に進行する光成分に分けて考えることができる。しかし、いずれの実施形態も第３の方向に平行に進行する光成分に対しては影響を与えないので、以下では、第３の方向に平行に進行する光成分については触れずに、第１の方向に平行に進行する光成分と第２の方向に平行に進行する光成分だけについて述べる。

光変換部材１２２は、一例では、波長変換部材であり、１次光の一部を吸収して、１次光よりも長波長側の波長領域の光を放射する。波長変換部材は、蛍光体を有しており、例えば、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（以下ＹＡＧで示す）の粉末蛍光体を、シリコーン樹脂やガラス等の封止材料に分散されて、封止材料が固化することにより形成される。波長変換部材の厚さや、波長変換部材の封止材料に混合される粉末蛍光体の濃度条件については、波長変換部材の１次光吸収率や波長変換効率の特性等を考慮して、１次光を、所望の波長変換光に変換するために、必要な所定条件に設定される。波長変換部材の材質としては、熱伝導率が約１０Ｗ／ｍＫの多結晶化されたＹＡＧセラミックスを使用することもできる。

ここでは光変換部材１２２の一例として波長変換部材をあげたが、光変換部材１２２は波長変換部材に限定されない。光変換部材１２２には、１次光の照射に対して、１次光とは光学特性が異なる２次光を発する任意の部材が適用可能である。光変換部材１２２の他の例としては、例えば拡散部材があげられる。拡散部材は、例えば、透明樹脂部材内に拡散粒子を分散されることにより形成され得る。または、光を散乱するように表面を加工することにより形成され得る。

光変換ユニット１２０はまた、光変換部材１２２から放射される２次光Ｌ_２の一部を反射するミラー１２４を有している。ミラー１２４は、第１の方向の逆方向に進行する光成分と第２の方向の逆方向に進行する光成分を反射する機能を有している。ミラー１２４は、図２に平板状に描かれているが、これは、その機能を概念的に示しているに過ぎず、実際の形状を示しているわけではない。ミラー１２４は、光変換部材１２２と一体的に作られている。またミラー１２４は、導光部材１１０から射出される１次光Ｌ_１を遮らないように配置されている。

導光部材１１０から射出された１次光Ｌ_１は光変換部材１２２に照射され、１次光Ｌ_１の一部は光変換部材１２２に吸収されて２次光Ｌ_２に変換され、１次光Ｌ_１の一部は光変換部材１２２により散乱しながら透過する。

光変換部材１２２は、１次光Ｌ_１の一部を吸収して、２次光Ｌ_２を等方的に放射する。２次光Ｌ_２の一部は、ミラー１２４に入射することなく、そのまま光変換ユニット１２０から射出される。２次光Ｌ_２の一部はまた、ミラー１２４によって反射された後に、光変換ユニット１２０から射出される。その結果、光変換ユニット１２０から射出される２次光Ｌ_２は、第１の方向に進行する光成分と第２の方向に進行する光成分を支配的に有し、第１の方向の逆方向に進行する光成分と第２の方向の逆方向に進行する光成分はわずかである。

光変換部材１２２を透過した１次光Ｌ_１の一部は、そのまま光変換ユニット１２０から第１の方向に射出される。

光変換ユニット１２０は、いくつかの反射部材すなわちミラーと選択的に組み合わせて使用され、これにより、照明光の射出方向を切り替えることが可能である。図２（Ｂ）は、ミラー１３２と組み合わされた光変換ユニット１２０の構成例を示している。また図２（Ｃ）は、ミラー１４２と組み合わされた光変換ユニット１２０の構成例を示している。ミラー１３２とミラー１４２は排他的に光変換ユニット１２０と組み合わされる。ミラー１３２とミラー１４２はいずれも図２に平板状に描かれているが、これは、ミラー１２４と同様、その機能を概念的に示しているに過ぎず、実際の形状を示しているわけではない。

図２（Ｂ）の光変換ユニット１２０の構成例では、光変換部材１２２の前方にミラー１３２が配置される。ミラー１３２は、第１の方向に進行する光成分を反射する機能を有している。また、光変換部材１２２に対して第２の方向の側に射出窓１３４が配置される。

光変換部材１２２は、１次光Ｌ_１の一部を吸収して、２次光Ｌ_２を等方的に放射する。２次光Ｌ_２の一部は、ミラー１２４とミラー１３２のいずれにも入射することなく、そのまま射出窓１３４を通って光変換ユニット１２０から射出される。２次光Ｌ_２の一部はまた、ミラー１２４とミラー１３２によって反射された後に、射出窓１３４を通って光変換ユニット１２０から射出される。その結果、光変換ユニット１２０から射出される２次光Ｌ_２は、第２の方向に進行する光成分を支配的に有し、第１の方向に平行に進行する光成分はわずかである。

光変換部材１２２を透過した１次光Ｌ_１の一部は、ミラー１２４とミラー１３２によって反射された後に、射出窓１３４を通って光変換ユニット１２０から第２の方向に射出される。

従って、照明光は、光変換ユニット１２０から実質的に第２の方向に射出される。ここで、実質的に第２の方向に射出されるとは、第２の方向に進行する光成分が支配的であることを意味する。これは、以下の説明おいても同様である。

図２（Ｃ）の光変換ユニット１２０の構成例では、光変換部材１２２に対して第２の方向の側にミラー１４２が配置される。ミラー１４２は、第１の方向に進行する光成分を反射する機能を有している。また、光変換部材１２２の前方に射出窓１４４が配置される。

光変換部材１２２は、１次光Ｌ_１の一部を吸収して、２次光Ｌ_２を等方的に放射する。２次光Ｌ_２の一部は、ミラー１２４とミラー１４２のいずれにも入射することなく、そのまま射出窓１４４を通って光変換ユニット１２０から射出される。２次光Ｌ_２の一部はまた、ミラー１２４とミラー１４２によって反射された後に、射出窓１４４を通って光変換ユニット１２０から射出される。その結果、光変換ユニット１２０から射出される２次光Ｌ_２は、第１の方向に進行する光成分を支配的に有し、第２の方向に平行に進行する光成分はわずかである。

光変換部材１２２を透過した１次光Ｌ_１の一部は、そのまま射出窓１４４を通って光変換ユニット１２０から第１の方向に射出される。

従って、照明光は、光変換ユニット１２０から実質的に第１の方向に射出される。ここで、実質的に第１の方向に射出されるとは、第１の方向に進行する光成分が支配的であることを意味する。これは、以下の説明おいても同様である。

このように、本実施形態では、光変換ユニット１２０を、ミラー１３２とミラー１４２のいずれか一方と排他的に組み合わせて使用することにより、照明光の射出方向つまり照明方向を切り替えることができる。これにより、光変換部材１２２から等方的に放射される２次光を効率良く所望の方向に照射することができるようになる。

［第２実施形態］
本実施形態の光源装置の全体構成は第１実施形態と同様であり、以下では、光変換ユニットについてのみ述べる。また、作用・効果についても基本的な部分は第１実施形態と同等であるので、異なる部分について重点を置いて述べる。

本実施形態における光変換ユニットの断面を図３に示す。図３（Ａ）は、光変換ユニット２２０の単体の構成を示し、図３（Ｂ）は、照明光を側方に方向づけるアダプタ２４０が取り付けられた光変換ユニット２２０を示し、図３（Ｃ）は、照明光を前方に方向づけるアダプタ２５０が取り付けられた光変換ユニット２２０を示している。

図３（Ａ）に示すように、光変換ユニット２２０は、導光部材２１０と光学的に結合されている。導光部材２１０は、図１の導光部材３０に相当し、例えば光ファイバで構成される。また光変換ユニット２２０は、図１の光変換ユニット４０に相当する。

光変換ユニット２２０は、透明部材２２２と、透明部材２２２に埋設された光変換部材２２４と、透明部材２２２の表面に設けられたミラー２２８と、ミラー２２８を覆って設けられたホルダ２２６を有している。

光変換部材２２４は、第１実施形態の光変換部材１２２に相当し、その詳細は光変換部材１２２と同様である。さらに、光変換部材２２４は、導光部材２１０から射出される１次光の実質的にすべてが光変換部材２２４に入射するように設けられている。具体的には、導光部材２１０から射出される１次光の広がり角や、導光部材２１０と光変換部材２２４の間の距離を考慮して、導光部材２１０の光軸に垂直な平面上における導光部材２１０の直径が決められる。ここで、導光部材２１０から射出される１次光の実質的にすべてとは、導光部材２１０から射出される１次光のビームの径の内側に存在する光を意味し、これは、例えば、導光部材２１０から射出される１次光のほぼ９０％以上の光量に相当する。

透明部材２２２は、四角柱または円柱形状をしている。透明部材２２２は、透過率の高いガラスやシリコーン樹脂で構成され、導光部材２１０から射出される１次光と、光変換部材２２４から放射される２次光を透過する性質を有している。

ミラー２２８は、透明部材２２２の後方の端面と、透明部材２２２の側面の一部を覆っている。ミラー２２８は、導光部材２１０から射出される１次光が透明部材２２２に入射するように、導光部材２１０の射出端の周辺部に開口が形成されている。この開口を介して、導光部材２１０が透明部材２２２と光学的に結合されている。

透明部材２２２の側面の一部は露出している。本実施形態では、透明部材２２２の中心軸から垂直に、透明部材２２２の側面の露出部分の中央を通って外側に向かう方向を第２の方向とする。

この光変換ユニット２２０では、透明部材２２２と光変換部材２２４から成る構造体の前方の端面と周面の一部が露出している。このため、照明光（光変換部材２２４から放射される２次光と光変換部材２２４を透過する１次光）は、実質的に第１の方向と第２の方向に射出される。

光変換ユニット２２０は、図３（Ｂ）に示すように、照明光を側方に方向づけるアダプタ２４０が取り付け可能であり、また、図３（Ｃ）に示すように、照明光を前方に方向づけるアダプタ２５０が取り付け可能である。つまり、光変換ユニット２２０には、照明光を側方に方向づけるアダプタ２４０と照明光を前方に方向づけるアダプタ２５０のいずれか一方が排他的に取り付けられ得る。

図３（Ｂ）に示すように、アダプタ２４０は、光変換ユニット２２０の前方の端面を覆うホルダ２４２と、ホルダ２４２の内面に設けられたミラー２４４を有している。アダプタ２４０が光変換ユニット２２０に取り付けられたとき、ミラー２４４は透明部材２２２と光変換部材２２４に接して配置され、照明光の第１の方向に進行する光成分を反射する。その結果、図２（Ｂ）を参照して概念的に説明した光変換ユニット１２０の構成例と同様に、照明光は、光変換ユニット２２０から実質的に第２の方向に射出される。

図３（Ｃ）に示すように、アダプタ２５０は、光変換ユニット２２０の透明部材２２２の側面の露出部分を覆うホルダ２５２と、ホルダ２５２の内面に設けられたミラー２５４を有している。アダプタ２５０が光変換ユニット２２０に取り付けられたとき、ミラー２５４は透明部材２２２に接して配置され、照明光の第２の方向に進行する光成分を反射する。その結果、図２（Ｃ）を参照して概念的に説明した光変換ユニット１２０の構成例と同様に、照明光は、光変換ユニット２２０から実質的に第１の方向に射出される。

このような光変換ユニット２２０を備えた光源装置においては、アダプタ２４０とアダプタ２５０の一方を排他的に光変換ユニット２２０に取り付けることによって、照明光の射出方向を前方と側方のいずれか一方に切り替えることができる。

〔第１変形例〕
本変形例は、前述のアダプタ２４０に代えて適用可能な別のアダプタに関する。図４に、本変形例のアダプタ２６０が取り付けられた光変換ユニット２２０を示す。アダプタ２６０は、光変換ユニット２２０の前方の端面に接して配置される透明部材２６２と、透明部材２６２の前方の端面と側面の一部に設けられたミラー２６６と、ミラー２６６を覆って設けられたホルダ２６４を有している。透明部材２２２の表面に設けられたミラー２２８と、ミラー２２８を覆って設けられたホルダ２２６を有している。アダプタ２６０が光変換ユニット２２０に取り付けられたとき、透明部材２６２は透明部材２２２と光変換部材２２４に接して配置され、ミラー２６６は、照明光の第１の方向に進行する光成分と第２の方向の逆方向に進行する光成分を反射する。その結果、図３（Ｂ）の構成と同様に、照明光は、光変換ユニット２２０から実質的に第２の方向に射出される。

本変形例では、光変換部材２２４とアダプタ２６０のミラー２６６の間に透明部材２６２が介在するため、アダプタ２６０のミラー２６６によって反射された２次光が再び光変換部材２２４に入射することが、図３（Ｂ）の構成に比べて低減され、照明光の射出光量が向上される。

〔第２変形例〕
本変形例は、前述の光変換ユニット２２０に代えて適用可能な別の光変換ユニットに関する。本変形例の光変換ユニットを図５に示す。図５（Ａ）は、本変形例の光変換ユニット２７０の単体の構成を示し、図５（Ｂ）は、照明光を側方に方向づけるアダプタ２６０が取り付けられた光変換ユニット２７０を示し、図５（Ｃ）は、照明光を前方に方向づけるアダプタ２５０が取り付けられた光変換ユニット２７０を示している。

図５（Ａ）に示すように、光変換ユニット２７０は、光変換部材２７２と、光変換部材２７２の表面に設けられたミラー２７６と、ミラー２７６を覆って設けられたホルダ２７４を有している。

光変換部材２７２は、第１実施形態の光変換部材１２２に相当し、その詳細は光変換部材１２２と同様である。

光変換部材２７２は、四角柱または円柱形状をしている。ミラー２７６は、光変換部材２７２の後方の端面と、光変換部材２７２の側面の一部を覆っている。ミラー２７６は、導光部材２１０の射出端の周辺部に開口が形成されており、この開口を介して、導光部材２１０が光変換部材２７２と光学的に結合されている。

この光変換ユニット２７０では、導光部材２１０が光変換部材２７２と光学的に直接結合されているため、導光部材２１０から射出される１次光はすべて光変換部材２７２に入射する。また、光変換部材２７２の前方の端面と周面の一部が露出しているため、照明光は、実質的に第１の方向と第２の方向に射出される。

光変換ユニット２７０には、図５（Ｂ）に示すように、照明光を側方に方向づけるアダプタ２６０が取り付けられ得る。アダプタ２６０の詳細は前述したとおりである。光変換ユニット２７０にアダプタ２６０が取り付けられた状態では、照明光は、光変換ユニット２７０から実質的に第２の方向に射出される。

また光変換ユニット２７０には、図５（Ｃ）に示すように、照明光を前方に方向づけるアダプタ２５０が取り付けられ得る。アダプタ２５０の詳細は前述したとおりである。光変換ユニット２７０にアダプタ２５０が取り付けられた状態では、照明光は、光変換ユニット２７０から実質的に第１の方向に射出される。

本変形例では、光変換ユニット２７０から透明部材を省略されるので、光変換ユニット２７０の構成が簡易になる。

［第３実施形態］
本実施形態の光源装置の全体構成は第１実施形態と同等であり、以下では、光変換ユニットについてのみ述べる。

本実施形態の光変換ユニットの断面を図６に示す。また、本実施形態の光変換ユニットの斜視図を図７に示す。図６（Ａ）は、光変換ユニット３２０の単体の構成を示し、図７（Ａ）は、光変換ユニット３２０と、光変換ユニット３２０に取り付けられる二つのアダプタ３４０，３５０を示している。また、図６（Ｂ）と図７（Ｂ）は、照明光を側方に方向づけるアダプタ３４０が取り付けられた光変換ユニット３２０を示し、図６（Ｃ）と図７（Ｃ）は、照明光を前方に方向づけるアダプタ３５０が取り付けられた光変換ユニット３２０を示している。

図６（Ａ）と図７（Ａ）に示すように、光変換ユニット３２０は、導光部材３１０と光学的に結合されている。導光部材３１０は、図１の導光部材３０に相当し、例えば光ファイバで構成される。また光変換ユニット３２０は、図１の光変換ユニット４０に相当する。

光変換ユニット３２０は、透明部材３２２と、透明部材３２２に埋設された光変換部材３２４と、透明部材３２２を収容するホルダ３２６と、透明部材３２２とホルダ３２６の界面に設けられたミラー３２８を有している。光変換ユニット３２０の外観は、円柱から、その一部が、円柱の中心軸に平行な平面に沿って切り落とされた形状をしている。以下では、この形状を切り落とし円柱形状と呼ぶ。また透明部材３２２は、円錐台から、その一部が、円錐台の中心軸に平行な平面で切り落とされた形状をしている。ミラー３２８は、円錐台の側面の一部に相当する形状をしている。光変換部材３２４は、ホルダ３２６やミラー３２８に接触することなく、透明部材３２２に埋設されている。光変換部材３２４は、好ましくは、第２実施形態と同様に、導光部材３１０から射出される１次光の実質的にすべてが入射するように設けられている。

図６（Ｂ）と図７（Ａ）と図７（Ｂ）に示すように、アダプタ３４０は、透明部材３４２と、透明部材３４２を収容するホルダ３４４と、透明部材３４２とホルダ３４４の界面に設けられたミラー３４６を有している。アダプタ３４０の外観は、光変換ユニット３２０の外観と同様に、切り落とし円柱形状をしている。ミラー３４６は、平面状であり、切り落とし円柱の軸に対して傾斜している。

図６（Ｂ）と図７（Ｂ）に示すように、アダプタ３４０が光変換ユニット３２０に取り付けられた状態において、アダプタ３４０と光変換ユニット３２０は単一の切り落とし円柱形状の外観形状を形成する。透明部材３４２は、透明部材３２２と光変換部材３２４に接して配置され、また、ミラー３４６は、導光部材３１０の光軸に対して斜めに配置され、照明光の第１の方向に進行する光成分と第２の方向の逆方向に進行する光成分を反射する。その結果、照明光Ｌは、光変換ユニット３２０から実質的に第２の方向に射出される。

図６（Ｃ）と図７（Ａ）と図７（Ｃ）に示すように、アダプタ３５０は、透明部材３５２と、透明部材３５２を収容するホルダ３５４と、透明部材３５２とホルダ３５４の界面に設けられたミラー３５６を有している。アダプタ３５０が光変換ユニット３２０に取り付けられたとき、アダプタ３５０は光変換ユニット３２０と共に円柱の外観形状を形成する。また、透明部材３５２は透明部材３２２と共に円錐台の形状を形成する。従って、ミラー３５６は、円錐台の側面の一部に相当する形状をしている。

図６（Ｃ）と図７（Ｃ）に示すように、アダプタ３５０が光変換ユニット３２０に取り付けられた状態において、透明部材３５２は、透明部材３２２に接して配置され、ミラー３５６は、照明光の第２の方向に進行する光成分と第１の方向の逆方向に進行する光成分を反射する。その結果、照明光Ｌは、光変換ユニット３２０から実質的に第１の方向に射出される。

このような光変換ユニット３２０を備えた光源装置においては、アダプタ３４０とアダプタ３５０の一方を排他的に光変換ユニット３２０に取り付けることによって、照明光の射出方向を前方と側方のいずれか一方に切り替えることができる。また、ミラー３２８とミラー３５６は、円錐台の側面に相当する形状をしているため、光変換部材３２４から等方的に放射される２次光を効率良く集めて放射することができる。

〔第１変形例〕
本変形例は、前述の光変換ユニット３２０に代えて適用可能な別の光変換ユニットに関する。本変形例の光変換ユニットを図８に示す。図８（Ａ）は、本変形例の光変換ユニット４２０の単体の構成を示し、図８（Ｂ）は、照明光を側方に方向づけるアダプタ４４０が取り付けられた光変換ユニット４２０を示し、図８（Ｃ）は、照明光を前方に方向づけるアダプタ４５０が取り付けられた光変換ユニット４２０を示している。

図８（Ａ）に示すように、光変換ユニット４２０は、導光部材４１０と光学的に結合されている。導光部材４１０は、図１の導光部材３０に相当し、例えば光ファイバで構成される。また光変換ユニット４２０は、図１の光変換ユニット４０に相当する。

光変換ユニット４２０は、透明部材４２２と、透明部材４２２に埋設された光変換部材４２４と、透明部材４２２を収容するホルダ４２６と、透明部材４２２とホルダ４２６の界面に設けられたミラー４２８を有している。透明部材４２２は、実質的に、前述の透明部材３２２と透明部材３４２と透明部材３５２を一体化したものに相当する。光変換部材４２４は、透明部材４２２の中に完全に埋設されている。ミラー４２８は、円錐台の側面の一部に相当する形状をしている。光変換部材４２４は、好ましくは、導光部材４１０から射出される１次光の実質的にすべてが入射するように設けられている。

図８（Ｂ）に示すように、アダプタ４４０は、光変換ユニット４２０に取り付けられるホルダ４４２と、ホルダ４４２の内面に設けられたミラー４４４を有している。ミラー４４４は平面状である。アダプタ４４０が光変換ユニット４２０に取り付けられたとき、ミラー４４４は、透明部材４２２に接して、導光部材４１０の光軸に対して斜めに配置され、照明光の第１の方向に進行する光成分と第２の方向の逆方向に進行する光成分を反射する。その結果、照明光Ｌは、光変換ユニット４２０から実質的に第２の方向に射出される。

図８（Ｃ）に示すように、アダプタ４５０は、光変換ユニット４２０に取り付けられるホルダ４５２と、ホルダ４５２の内面に設けられたミラー４５４を有している。ミラー４４４は、円錐台の側面の一部に相当する形状をしている。アダプタ４５０が光変換ユニット４２０に取り付けられたとき、ミラー４５４は、透明部材４２２に接して配置され、ミラー４５４は、照明光の第２の方向に進行する光成分と第１の方向の逆方向に進行する光成分を反射する。その結果、照明光Ｌは、光変換ユニット４２０から実質的に第１の方向に射出される。

このような光変換ユニット４２０を備えた光源装置においては、アダプタ４４０とアダプタ４５０の一方を排他的に光変換ユニット４２０に取り付けることによって、照明光の射出方向を前方と側方のいずれか一方に切り替えることができる。また、ミラー４２８とミラー４５４は、円錐台の側面に相当する形状をしているため、光変換部材４２４から等方的に放射される２次光を効率良く集めて放射することができる。また、アダプタ４４０とアダプタ４５０は、透明部材を備えないため、容易に作製され得る。

〔第２変形例〕
本変形例は、前述の光変換ユニット３２０に代えて適用可能な別の光変換ユニットに関する。本変形例の光変換ユニットを図９に示す。図９（Ａ）は、本変形例の光変換ユニット５２０の単体の構成を示し、図９（Ｂ）は、照明光を側方に方向づけるアダプタ５４０が取り付けられた光変換ユニット５２０を示し、図９（Ｃ）は、照明光を前方に方向づけるアダプタ５５０が取り付けられた光変換ユニット５２０を示している。

図９（Ａ）に示すように、光変換ユニット５２０は、導光部材５１０と光学的に結合されている。導光部材５１０は、図１の導光部材３０に相当し、例えば光ファイバで構成される。また光変換ユニット５２０は、図１の光変換ユニット４０に相当する。

光変換ユニット５２０は、透明部材５２２と、透明部材５２２に接して設けられた光変換部材５２４と、透明部材５２２を収容するホルダ５２６と、透明部材５２２とホルダ５２６の界面に設けられたミラー５２８を有している。光変換ユニット５２０の外観は、円柱から、その一部が、円柱の中心軸に斜めの平面に沿って切り落とされ、さらに、円柱の中心軸に平行な平面に沿って切り落とされた形状をしている。また透明部材５２２は、円錐台から、その一部が、円錐台の中心軸に斜めの平面に沿って切り落とされ、さらに、円錐台の中心軸に平行な平面で切り落とされた形状をしている。ミラー５２８は、円錐台の側面の一部に相当する形状をしている。光変換部材５２４は、透明部材５２２の前方の斜めの端面の全体を覆っている。

図９（Ｂ）に示すように、アダプタ５４０は、透明部材５４２と、透明部材５４２を収容するホルダ５４４と、透明部材５４２とホルダ５４４の界面に設けられたミラー５４６を有している。ミラー５４６は平面状である。アダプタ５４０が光変換ユニット５２０に取り付けられたとき、透明部材５４２は、光変換部材５２４に接して配置され、ミラー５４６は、導光部材５１０の光軸に対して斜めに配置され、照明光の第１の方向に進行する光成分と第２の方向の逆方向に進行する光成分を反射する。その結果、照明光Ｌは、光変換ユニット５２０から実質的に第２の方向に射出される。

図９（Ｃ）に示すように、アダプタ５５０は、透明部材５５２と、透明部材５５２を収容するホルダ５５４と、透明部材５５２とホルダ５５４の界面に設けられたミラー５５６を有している。アダプタ５５０が光変換ユニット５２０に取り付けられたとき、アダプタ５５０は光変換ユニット５２０と共に円柱の外観形状を形成し、また、透明部材５５２は透明部材５２２と共に円錐台の形状を形成する。ミラー５５６は、円錐台の側面の一部に相当する形状をしている。透明部材５５２は、光変換部材５２４に接して配置され、ミラー５５６は、照明光の第２の方向に進行する光成分と第１の方向の逆方向に進行する光成分を反射する。その結果、照明光Ｌは、光変換ユニット５２０から実質的に第１の方向に射出される。

このような光変換ユニット５２０を備えた光源装置においては、アダプタ５４０とアダプタ５５０の一方を排他的に光変換ユニット５２０に取り付けることによって、照明光の射出方向を前方と側方のいずれか一方に切り替えることができる。また、ミラー５２８とミラー５５６は、円錐台の側面に相当する形状をしているため、光変換部材５２４から等方的に放射される２次光を効率良く集めて放射することができる。また、１次光は、光変換ユニット５２０から出る際に光変換部材５２４を必ず通過するため、２次光が効率良く発生される。

〔第３変形例〕
本変形例は、前述の光変換ユニット３２０に代えて適用可能な別の光変換ユニットに関する。本変形例の光変換ユニットを図１０に示す。

図１０に示すように、光変換ユニット３６０は、透明部材３６２と、光変換部材３６４と、透明部材３６２を収容するホルダ３６６と、透明部材３６２とホルダ３６６の界面に設けられたミラー３６８を有している。透明部材３６２と光変換部材３６４から成る構造体の形状は、透明部材３２２と光変換部材３２４から成る構造体の形状と同じであり、ホルダ３６６とミラー３６８の形状は、それぞれ、ホルダ３２６とミラー３２８の形状と同じである。光変換部材３６４は、透明部材３６２と光変換部材３６４から成る構造体の露出面に設けられている。すなわち、光変換部材３６４は、透明部材３６２の前方の平面上と側方の平面上に設けられている。言い換えれば、光変換部材３６４は、照明光を射出する射出窓の全体に配置されている。

本変形例では、１次光は、光変換ユニット３６０から出る際に光変換部材３６４を必ず通過するため、２次光が効率良く発生される。

〔第４変形例〕
本変形例は、前述のアダプタ５４０に代えて適用可能な別のアダプタに関する。図１１に、本変形例のアダプタ５４０Ａが取り付けられた光変換ユニット５２０を示す。アダプタ５４０Ａは、前述のアダプタ５４０に似ており、実質的には、アダプタ５４０に光変換部材である拡散部材５４８を付加した構成となっている。拡散部材５４８は、透明部材５４２の露出平面すなわち照明光を射出する射出窓を覆って設けられている。

本変形例では、照明光が光変換ユニット５２０からアダプタ５４０を通って射出される際に拡散部材５４８によって拡散されるため、配光特性が良くなる。

本変形例のアダプタ５４０Ａは、アダプタ５４０に拡散部材５４８を付加した構成であるが、拡散部材５４８に代えて別の光変換部材を付加した構成とすることも可能である。

［第４実施形態］
本実施形態は、光源装置が組み込まれた撮像装置に関する。撮像装置は、例えば内視鏡のように管腔内など狭い場所で照明しながら映像を取得する装置である。

本実施形態の撮像装置を図１２に示す。図１２（Ａ）は、撮像装置の先端部を示し、図１２（Ｂ）は、側方撮影用のアダプタが装着された撮像装置の先端部を示し、図１２（Ｃ）は、前方撮影用のアダプタが装着された撮像装置の先端部を示している。

図１２（Ａ）に示すように、撮像装置は筒状の先端部６１０を有し、先端部６１０には光変換ユニット５２０と撮像ユニット６２０が併設されている。光変換ユニット５２０は第３実施形態で説明した通りである。先端部６１０には、側方撮影用のアダプタ６３０と前方撮影用のアダプタ６４０のいずれか一方を排他的に装着できるように構成されている。撮像装置は、側方撮影用のアダプタ６３０を装着することにより側方を撮影することができ、また、前方撮影用のアダプタ６４０を装着することにより側方を撮影することができるように構成されている。

図１２（Ｂ）に示すように、側方撮影用のアダプタ６３０は、アダプタ５４０と、光学系６３２を内蔵している。アダプタ５４０は、光変換ユニット５２０から射出される照明光を特定の側方すなわち第２の方向に方向づけるものであり、第３実施形態で説明した通りである。光学系６３２は、撮像ユニット６２０による撮影方向を第２の方向にあわせるものであり、撮像ユニット６２０の光軸を側方に折り曲げて撮像ユニット６２０が側方を撮影できるようにするものである。アダプタ５４０と光学系６３２は、アダプタ５４０から射出される照明光の射出方向と光学系６３２によって折り曲げられた撮像ユニット６２０の光軸がそろうように配置されている。側方撮影用のアダプタ６３０が先端部６１０に装着された状態では、照明光Ｌはアダプタ５４０から側方に射出されて、撮像ユニット６２０によって撮影される対象をもっぱら照明する。

図１２（Ｃ）に示すように、前方撮影用のアダプタ６４０は、アダプタ５５０と、光学系６４２を内蔵している。アダプタ５５０は、光変換ユニット５２０から射出される照明光を前方すなわち第１の方向に方向づけるものであり、第３実施形態で説明した通りである。光学系６４２は、撮像ユニット６２０による撮影方向を第１の方向にあわせるものであり、撮像ユニット６２０の光軸にいっさい影響を与えず、撮像ユニット６２０は光学系６４２を介して前方を撮影できる。アダプタ５５０と光学系６４２は、アダプタ５４０から射出される照明光の射出方向と撮像ユニット６２０の光軸がそろうように配置されている。側方撮影用のアダプタ６４０が先端部６１０に装着された状態では、照明光Ｌはアダプタ５５０から前方に射出されて、撮像ユニット６２０によって撮影される対象をもっぱら照明する。

この撮像装置では、先端部６１０に装着するアダプタ６３０とアダプタ６４０を交換するという簡単な操作によって、照明方向と撮像方向を同時に切り換えることができる。

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。

１０…１次光源、２０…集光光学系、３０…導光部材、４０…光変換ユニット、１１０…導光部材、１２０…光変換ユニット、１２２…光変換部材、１２４…ミラー、１３２…ミラー、１３４…射出窓、１４２…ミラー、１４４…射出窓、２１０…導光部材、２２０…光変換ユニット、２２２…透明部材、２２４…光変換部材、２２６…ホルダ、２２８…ミラー、２４０…アダプタ、２４２…ホルダ、２４４…ミラー、２５０…アダプタ、２５２…ホルダ、２５４…ミラー、２６０…アダプタ、２６２…透明部材、２６４…ホルダ、２６６…ミラー、２７０…光変換ユニット、２７２…光変換部材、２７４…ホルダ、２７６…ミラー、３１０…導光部材、３２０…光変換ユニット、３２２…透明部材、３２４…光変換部材、３２６…ホルダ、３２８…ミラー、３４０…アダプタ、３４２…透明部材、３４４…ホルダ、３４６…ミラー、３５０…アダプタ、３５２…透明部材、３５４…ホルダ、３５６…ミラー、３６０…光変換ユニット、３６２…透明部材、３６４…光変換部材、３６６…ホルダ、３６８…ミラー、４１０…導光部材、４２０…光変換ユニット、４２２…透明部材、４２４…光変換部材、４２６…ホルダ、４２８…ミラー、４４０…アダプタ、４４２…ホルダ、４４４…ミラー、４５０…アダプタ、４５２…ホルダ、４５４…ミラー、５１０…導光部材、５２０…光変換ユニット、５２２…透明部材、５２４…光変換部材、５２６…ホルダ、５２８…ミラー、５４０…アダプタ、５４０Ａ…アダプタ、５４２…透明部材、５４４…ホルダ、５４６…ミラー、５４８…拡散部材、５５０…アダプタ、５５２…透明部材、５５４…ホルダ、５５６…ミラー、６１０…先端部、６２０…撮像ユニット、６３０…アダプタ、６３２…光学系、６４０…アダプタ、６４２…光学系、Ｌ…照明光、Ｌ_１…１次光、Ｌ_２…２次光。

Claims

１次光を発する光源と、
前記光源から発せられた１次光を導光する導光部材と、
前記導光部材から射出された１次光を照明光に変換する光変換ユニットを備え、
前記光変換ユニットは、前記照明光を第１の方向に方向づける第１のアダプタと、前記照明光を前記第１の方向と異なる第２の方向に方向づける第２のアダプタを選択的に取り付け可能である、光源装置。
前記照明光は、前記第１の方向に進む第１の光成分と、前記第２の方向に進む第２の光成分を有し、前記第１のアダプタは、前記照明光の第２の光成分を反射する第１の反射部材を有している、請求項１に記載の光源装置。
前記照明光は、前記第１の方向に進む第１の光成分と、前記第２の方向に進む第２の光成分を有し、前記第２のアダプタは、前記照明光の第１の光成分を反射する第２の反射部材を有している、請求項１に記載の光源装置。
前記第１の方向は、前記導光部材から射出される前記１次光の進行方向に平行であり、前記第２の方向は、前記導光部材から射出される前記１次光の進行方向に垂直である、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の光源装置。
前記光変換ユニットは、前記１次光の一部を吸収して２次光を等方的に放射する光変換部材と、前記２次光の一部を前記第１の方向に反射するとともに前記２次光の一部を前記第２の方向に反射する第３の反射部材を有している、請求項１〜４のいずれかひとつに記載の光源装置。
前記光変換ユニットは、前記１次光の一部を吸収して２次光を放射する光変換部材を有し、前記光変換部材は、前記導光部材から射出される前記１次光の実質的にすべてが前記光変換部材に入射するように設けられている、請求項１〜４のいずれかひとつに記載の光源装置。
前記光変換部材の前記１次光が入射する面は、前記導光部材から射出される前記１次光の進行方向に対して傾斜している、請求項５または６に記載の光源装置。
前記光変換部材は、前記１次光が前記光変換ユニットを出る際に前記光変換部材を必ず通過するように設けられている、請求項５または６に記載の光源装置。
前記光変換ユニットは、前記導光部材と前記光変換部材の間に介在する透明部材を有している、請求項５または６に記載の光源装置。
前記光変換部材は蛍光体を有している、請求項５または６に記載の光源装置。
前記光変換部材は拡散部材で構成されている、請求項５または６に記載の光源装置。
前記拡散部材は、透明部材内に分散された拡散粒子を有している、請求項１１に記載の光源装置。
前記第１のアダプタと前記第２のアダプタの少なくともひとつは、前記照明光を散乱させる散乱部材をさらに有している、請求項１〜４のいずれかひとつに記載の光源装置。
請求項１に記載の光源装置が組み込まれた撮像装置であり、
撮像ユニットと、
前記撮像ユニットと前記光変換ユニットが設けられた先端部を備えており、
前記先端部は、第１の撮影アダプタと第２の撮影アダプタを選択的に装着可能であり、前記第１の撮影アダプタは、前記第１のアダプタと、前記撮像ユニットによる撮影方向を前記第１の方向に合わせる第１の光学系を有し、前記第２の撮影アダプタは、前記第２のアダプタと、前記撮像ユニットによる撮影方向を前記第２の方向に合わせる第２の光学系を有している、撮像装置。