JP2016110819A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源から射出された光が光ファイバに入射される場合においても、光ファイバの光射出端面から射出される光量を精度良く予測できる光源装置を実現する。【解決手段】 光源装置は、複数の光源を含む光源部と、光源部から射出された光が入射される光ファイバと、光ファイバの側方に配置された光検出部とを備える。そして、光源部から射出された光のうち、少なくとも二つの光源から射出された光は、光ファイバの光入射端面に対する入射角度が実質的に等しい。【選択図】 図１

Description

本発明は光源装置に関し、特に複数の光源を含む光源部から射出された光を、光ファイバを介して導光する光源装置に関する。

従来、光源部から射出された光を光ファイバの一端に入射させ、他端に伝搬させて利用する光源装置において、光ファイバの側面からの漏れ光をフォトダイオード等の光検出部で検出し、光ファイバの光射出端面から射出される光量を予想する技術が知られている。

例えば、下記特許文献１には、２本の光ファイバを結合する場合において、当該光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを、当該２本の光ファイバの融着接点の近傍に配置された光検出器で測定する構成が開示されている。また、下記特許文献２には、光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出器によって測定する際、光ファイバと光検出器の間に散乱体を配置する構成が開示されている。

特開平１０−２２４３０４号公報 特開２０１３−１７４５８３号公報

光ファイバの側面からの漏れ光量を検出する目的としては、例えば当該漏れ光の検出結果に基づいて光ファイバの光射出端面から射出される光量を予測し、この光ファイバからの射出光量を一定に保つための制御を行うことが挙げられる。この制御方法の一例としては、光源装置に制御部を備えておき、光検出部において前記漏れ光の光量が低下したことが検知されると、制御部は、光源の劣化等により光ファイバの光入射端面に入射される光量が低下してきていると判断し、漏れ光の光量が所定の値になるまで光源に供給する電流量を増大させる。これにより、光ファイバの光射出端面からの射出光量がほぼ一定値になるよう制御される。

光ファイバによって伝搬された光を照明に利用する場合などにおいては、光ファイバの光射出端からの射出光量が低下すると照度が低下してしまうため、上記のように、光ファイバの光射出端面からの射出光量を一定の範囲内に維持させることには意義があるといえる。

ところで、近年、光ファイバを介して伝搬させる光量を増加すべく、複数の光源からの射出光を光ファイバに入射させる構成が利用されるようになってきている。本発明者は、このような構成の下で上記のようにファイバ側面からの漏れ光の光量に基づいて光ファイバの光射出端面から射出される光量を予測する方法を用いると、実際の光量との間に齟齬が生じる場合があることを見出した。

本発明は、上記の課題に鑑み、複数の光源から射出された光が光ファイバに入射される場合においても、光ファイバの光射出端面から射出される光量を精度良く予測できる光源装置を実現することを目的とする。

本発明の光源装置は、
複数の光源を含む光源部と、
前記光源部から射出された光が入射される光ファイバと、
前記光ファイバの側方に配置された光検出部と、を備え、
前記光源部から射出された光のうち、少なくとも二つの光源から射出された光は、前記光ファイバの光入射端面に対する入射角度が実質的に等しいことを特徴とする。

ここで、本明細書内において「複数の光の入射角度が実質的に等しい」とは、当該対象となっている複数の光の入射角度の差が０．１ラジアン（約５．７°）以内に収まっていることを意味する。なお、対象となる複数の光の入射角度が３°以内に収まっていることが好ましく、１°以内に収まっていることがより好ましい。

本発明者の鋭意研究により、複数の光源からの射出光が光ファイバの光入射端面に導かれる場合において、当該光入射端面における入射角度が異なっている場合には、仮に各光源からの射出光量が等しい場合であっても、光ファイバの側面から漏れ出す光の光量が異なることを見出した。すなわち、ある光源Ａと別の光源Ｂを備えた光源部において、光源Ａと光源Ｂの双方から放射される光量が共にＱ１であったとしても、光ファイバの側面からの漏れ光量のうち、光源Ａから射出された光由来の光量Ｑａと、光源Ｂから射出された光由来の光量Ｑｂが異なることを意味する。光検出部は、光ファイバの側面からの漏れ光量として、光源Ａ由来の光量と光源Ｂ由来の光量の合計値として検出されるため、上記の事実は、光ファイバの側面からの漏れ光量を光検出部で検知して光ファイバの光射出端面から射出される光量を予測する場合に、当該予測結果が正しくない可能性があることを示唆する。

これに対し、上記の構成によれば、少なくとも二つの光源（Ａ，Ｂ）から射出された光の入射角度を実質的に等しくしたため、光検出部で検知された漏れ光量と光源部からの射出光量とをほぼ比例関係とすることができるので、漏れ光量に基づいて光ファイバの光射出端面からの射出光量を従来よりも正確に予測することができる。また、この予測結果に基づいて光源部に対してフィードバック制御を行うことで、光ファイバの光射出端面からの射出光量をほぼ一定に保持することが可能となる。詳細は「発明を実施するための形態」の項で後述される。

なお、上記の構成において、前記光源部から射出された全ての光は、前記光ファイバの光入射端面に対する入射角度が実質的に等しいものとしても構わない。この構成によれば、光検出部で検出された漏れ光量に基づいて、光ファイバの光射出端面からの射出光量を更に正確に予測することができる。

上記の構成において、前記光源部は、異なる波長の光を射出する複数の光源を含み、
前記光源部から射出された光のうち、同一の波長の光を射出する少なくとも二つの光源から射出された光は、前記光ファイバの光入射端面に対する入射角度が実質的に等しいものとしても構わない。この場合、前記光検出部は、前記光源部から射出される複数の波長の光から各波長の光を選択するための波長選択部を備えるのが好ましい。

複数の光源から射出された光の、光ファイバの光入射端面に対する入射角度を実質的に等しくするためには、例えば各光源を光軸に対してほぼ軸対称な位置関係になるように配置する方法が考えられる。なお、ここでいう「光源」には、光源から射出された光がミラーによって反射される場合には、当該ミラーが含まれるものとして構わない。

各光源を光軸に対してほぼ軸対称な位置関係になるように配置する一例としては、例えば光軸を中心とした円環状の領域内に複数の光源を配置する方法が考えられる。このとき、当該円環状の領域の内側に別の光源を配置すると、この内側に配置された光源と、前記円環状の領域に配置された光源とでは光ファイバの光入射端面での入射角度が変わってしまう。つまり、このような構成とした場合には、光ファイバの側面からの漏れ光量に基づいて光ファイバの光射出端面からの射出光量を予測する精度が低下してしまう。他方、この円環状の領域内にのみ光源を配置するとすれば、光源として配置できる領域が存在するにも関わらず実際には光源が配置できないため、光源部の大きさに対する光ファイバでの伝搬光量の割合が低下し、あまり効率的とはいえない。

しかし、上記のように、光源部が異なる波長の光を射出する複数の光源を含む場合には、例えば円環状の領域に配置される光源と、その内側に配置される光源とで波長を異ならせることで、漏れ光量に基づいて光ファイバの光射出端面からの射出光量を精度良く予測しながらも、光源部の専有面積を縮小することができる。一例として、波長毎に光検出部を備えておき、一の光検出部は対象となる波長の光のみを検出できる構成としておく。このとき、この一の光検出部によって検出可能な光を射出する複数の光源は、光ファイバの光入射端面に対する入射角度が実質的に等しくなるように配置されており、別の光検出部についても同様である。従って、各光検出部で検出された漏れ光量に基づいて、それぞれの光検出部で検出可能な波長の光について、光ファイバの光射出端からの射出光量を精度よく予測することができる。

なお、上記構成において、前記光源部は、前記複数の光源から射出された光を集光して前記光ファイバの光入射端面に導く光学系を備えるものとしても構わない。

本発明の光源装置によれば、複数の光源から射出された光が光ファイバに入射される場合においても、光ファイバの光射出端面から射出される光量を精度良く予測することが可能となる。

第一実施形態の光源装置を模式的に示すブロック図の一例である。 第一実施形態の光源装置において、光学系の光入射端面を光軸方向に見た時の各光源から射出された光の入射位置を模式的に示す図面である。 光ファイバの光入射端面における各光源からの射出光の入射角度が異なる場合の、光学系の光入射端面を光軸方向に見た時の各光源から射出された光の入射位置を模式的に示す図面である。 図２及び図３の場合における、光ファイバの光入射端面ａでの各射出光の入射角度を模式的に示す図面である。 実施例１において、光源２２の発光強度が低下した場合における各箇所での光量の推移を示す図面である。 比較例１において、光源２２の発光強度が低下した場合における各箇所での光量の推移を示す図面である。 光源を点灯させた状態で、光入射端面における射出光の入射角度を変化させた場合に、光検出部で検出された光量に対応するフォトダイオード出力を当該入射角度に対応させてプロットしたグラフである。 第一実施形態の光源装置において、光学系の光入射端面を光軸方向に見た時の各光源から射出された光の入射位置を模式的に示す別の図面である。 第二実施形態の光源装置の一部を模式的に示すブロック図の一例である。 第二実施形態の光源装置において、光学系の光入射端面を光軸方向に見た時の各光源から射出された光の入射位置を模式的に示す図面である。 第二実施形態の光源装置において、光学系の光入射端面を光軸方向に見た時の各光源から射出された光の入射位置を模式的に示す別の図面である。 第二実施形態の光源装置において、光学系の光入射端面を光軸方向に見た時の各光源から射出された光の入射位置を模式的に示す別の図面である。

本発明の光源装置につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。

［第一実施形態］
光源装置の第一実施形態の構成について説明する。

図１は、本実施形態の光源装置を模式的に示すブロック図の一例である。光源装置１は、複数の光源（２１，２２）を含む光源部２と、光源部２から射出された光が入射される光ファイバ１３と、光ファイバ１３の側方に配置された光検出部１５とを備える。なお、本実施形態の光源装置１では、光源部２からの光が光学系１１を介して光ファイバ１３の光入射端面１３ａの中心に向けて集光されて、光ファイバ１３へと導かれる構成であるものとして説明する。しかし、光源部２から射出される光が光ファイバ１３の光入射端面１３ａの中心近傍（すなわちコア部領域）に導かれる構成であれば、必ずしも光を集光するための光学系１１を備えなくても構わない。

光源２１は、光を射出するレーザ素子やＬＥＤ素子といった固体光源素子２１ａと、当該固体光源素子２１ａから射出された光を平行光に変換するコリメートレンズ２１ｂとを含む。光源２２も同様に、固体光源素子２２ａ及びコリメートレンズ２２ｂを含む。本実施形態の光源装置１は、各固体光源素子（２１ａ，２２ａ）の点灯を制御するための点灯回路１９を備えている。各固体光源素子（２１ａ，２２ａ）は、点灯回路１９から電流が供給され、当該供給された電流量に応じた強度で発光する。なお、各光源（２１，２２）がコリメートレンズ（２１ｂ，２２ｂ）を備えるか否かは任意である。また、図１において光軸を符号５で示している。

光検出部１５は、例えばフォトダイオードで構成され、光ファイバ１３の外側に配置されている。光検出部１５は、光ファイバ１３の側面から漏れ出た光を検知すると、当該光の光量に応じた強度の電気信号を生成して制御部１７に出力する。

制御部１７は、例えば内部に記憶部を備えており、光検出部１５から入力された信号値と、記憶部において記憶されている所定の値（基準値）を比較する。そして、制御部１７は、例えば光検出部１５から入力された信号値が基準値を下回っていれば、点灯回路１９に対して光源部２に対する供給電流量を上昇させる制御を行う。これにより、光源部２（光源２１，光源２２）からの発光強度が上昇する。

なお、図１では、光ファイバ１３によって光源装置１よりも遠方に光が伝送される構成が図示されているが、これは光源装置１の一利用例であり、本発明はこのような利用態様に限定されるものではない。

本実施形態の光源装置１では、光源２１から射出された光４１と光源２２から射出された光４２とが、共に光ファイバ１３の光入射端面１３ａに対する入射角度が実質的に等しくなるように、各光源（２１，２２）が配置されている。なお、本明細書において、「複数の光の入射角度が実質的に等しい」とは、入射角度の差が０．１ラジアン（約５．７°）以内に収まっていることを意味する。

図２は、光学系１１の光入射端面を光軸方向に見た時の各光（４１，４２）の入射位置を模式的に示す図面である。上述したように、本実施形態では、光学系１１によって各光源（２１，２２）からの光が光ファイバ１３の光入射端面１３ａの中心に向けて集光される構成である。従って、図２に示すように、光学系１１の光入射端面に対して、光源２１からの射出光４１と光源２２からの射出光４２が、光軸５から実質的に同一の距離だけ離れた位置に入射されている場合、これらの光（４１，４２）は、光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度が実質的に等しくなる。

これに対し、図３に示すように、光学系１１の光入射端面における光源２１からの射出光４１の入射位置と光軸５の間の距離と、光学系１１の光入射端面における光源２２からの射出光４２の入射位置と光軸５の間の距離とが異なっている場合、光ファイバ１３の光入射端面１３ａでの射出光（４１，４２）の入射角度が異なる。図４は、図２及び図３の場合における、光ファイバ１３の光入射端面１３ａでの各射出光（４１，４２）の入射角度（θ４１，θ４２）を模式的に示す図面である。

以下、図２のように光源（２１，２２）を配置した場合を実施例１とし、図３のように光源（２１，２２）を配置した場合を比較例１として説明する。

（実施例１）
図５は、実施例１において、光源２２の発光強度が低下した場合における各箇所での光量の推移を示す図面である。

図５（ａ）に示すように、正常時において、光源２１及び光源２２の双方を１Ｗの強度で発光させた。この場合において、光ファイバ１３の光射出端面では１．９２Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．１２ｍＶの電気信号相当の光が検出された。次に、光源２２を消灯し、光源２１のみを１Ｗの強度で発光させると光射出端面では０．９６Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０６ｍＶの電気信号相当の光が検出された。同様に、光源２１を消灯し、光源２２のみを１Ｗの強度で発光させると光射出端面では０．９６Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０６ｍＶの電気信号相当の光が検出された。

このことから、光源２１及び光源２２の双方を１Ｗの強度で発光させた場合において、光ファイバ１３の光射出端で検知された１．９２Ｗの強度の光のうち、光源２１由来（射出光４１由来）の光強度及び光源２２由来（射出光４２由来）の光強度が共に０．９６Ｗであることが分かる。また、光源２１及び光源２２の双方を１Ｗの強度で発光させた場合において、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量として光検出部１５で検出された０．１２ｍＶの電気信号相当の光のうち、光源２１由来（射出光４１由来）の漏れ光量及び光源２２由来（射出光４２由来）の漏れ光量が共に０．０６ｍＶ相当であることが分かる。

次に、図５（ｂ）に示すように、光源２１の光強度は１Ｗのままとし、光源２２の光強度のみを０．５Ｗに低下させ、光源２２からの光強度が５０％に劣化した状態を模擬した。この場合において、光ファイバ１３の光射出端では１．４４Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０９ｍＶの電気信号相当の光が検出された。次に、光源２２を消灯し、光源２１のみを１Ｗの強度で発光させると光射出端では０．９６Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０６ｍＶの電気信号相当の光が検出された。同様に、光源２１を消灯し、光源２２のみを０．５Ｗの強度で発光させると光射出端では０．４８Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０３ｍＶの電気信号相当の光が検出された。

このことから、光源２１を１Ｗの強度で発光させ、光源２２を０．５Ｗの強度で発光させた場合において、光ファイバ１３の光射出端で検知された１．４４Ｗの強度の光のうち、光源２１由来の光強度が０．９６Ｗであり、光源２２由来の光強度が０．４８Ｗであることが分かる。また、光源２１を１Ｗの強度で発光させ、光源２２を０．５Ｗの強度で発光させた場合において、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量として光検出部１５で検出された０．０９ｍＶの電気信号相当の光のうち、光源２１由来の漏れ光量が０．０６ｍＶ相当であり、光源２２由来の漏れ光量が０．０３ｍＶ相当であることが分かる。

実際の利用時においては、光検出部１５において検出された光の強度に対応する電気信号は、光源（２１，２２）別に光ファイバ１３の側面から漏れ出た光の量として検知することはできず、光源部２全体から射出された光全体のうち、光ファイバ１３の側面から漏れ出た光の総量として検知される。ここで、制御部１７は、正常時における光検出部１５で検知される漏れ光量の値（ここでは０．１２ｍＶ）を記憶しているものとする。このとき、図５（ｂ）に示す例のように、光検出部１５で検知された漏れ光量が０．０９ｍＶ相当であった場合、制御部１７は、光検出部１５で検知された漏れ光量に対応する電気信号の値が０．０９ｍＶから０．１２ｍＶまで上昇するように、点灯回路１９に対して供給電流を上昇させる制御を行う。

ここで、前記のとおり、光検出部１５においては、光源部２のうち、光源２１と光源２２のいずれの光源の発光強度が低下しているかを認識することはできない。このため、点灯回路１９は、光源部２全体、すなわち光源２１及び光源２２の双方に対する供給電流量を上昇させる制御を行う。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態から光検出部１５で検出される光の量が０．１２ｍＶ相当になるように光源（２１，２２）に対する供給電流量を調整した場合に対応する。

ここで、説明の簡単のために、光源２１の発光強度と、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量のうちの光源２１由来の漏れ光量とが比例関係にあり、光源２２の発光強度と、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量のうちの光源２２由来の漏れ光量とが比例関係にあるものとする。また、光源２１の発光強度と光ファイバ１３の光射出端面における光源２１由来の光の強度は比例関係にあり、光源２２の発光強度と光ファイバ１３の光射出端面における光源２２由来の光の強度は比例関係にあるものとする。

ここで図５（ｂ）と図５（ａ）を対比すると、図５（ｂ）の状態から光検出部１５で検出される光の量が０．１２ｍＶ相当になるようにするためには、光検出部１５で検出される光量が１．３３３倍になるように、点灯回路１９から各光源（２１，２２）に対する供給電流量を上昇すればよい。このとき、図５（ｃ）に示すように、光源２１の光強度は１．３３３Ｗに上昇し、光源２２の光強度は０．６６７Ｗに上昇する。この場合、光ファイバ１３の光射出端面で検知される光の強度は、図５（ｂ）の状態から１．３３３倍に上昇して１．９２Ｗの強度となる。

なお、念のため、光源２２を消灯し、光源２１のみを１．３３３Ｗの強度で発光させると光ファイバ１３の光射出端面では１．２８Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０８ｍＶの電気信号相当の光が検出された。同様に、光源２１を消灯し、光源２２のみを０．６６７Ｗの強度で発光させると光ファイバ１３の光射出端面では０．６４Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０４ｍＶの電気信号相当の光が検出された。つまり、これらの強度で光源２１及び光源２２を同時に点灯させると、光ファイバ１３の光射出端面では１．９２Ｗ（＝１．２８Ｗ＋０．６４Ｗ）の強度の光が検出され、光検出部１５において０．１２ｍＶ（＝０．０８ｍＶ＋０．０４ｍＶ）の電気信号相当の光が検出される。これらの値は、図５（ａ）に示す値に一致している。

従って、図５（ｂ）の状態から、光検出部１５において検出される光量が図５（ａ）の状態と同じ値になるように点灯回路１９から光源部２への供給電流を調整することで、光ファイバ１３の光射出端面における光の強度を図５（ａ）と同じ強度に調整できることが分かる。これは、光源２１からの射出光４１と光源２２からの射出光４２が共に光ファイバ１３の光入射端面１３ａに対して実質的に等しい入射角度で入射させるように構成されているためである。

（比較例１）
図６は、比較例１において、光源２２の発光強度が低下した場合における各箇所での光量の推移を実施例１と同様に示す図面である。なお、上述したように、比較例１では、光源２１からの射出光４１の光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度と、光源２２からの射出光４２の光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度とが異なるように光源部２が配置されている。

図６（ａ）に示すように、正常時において、光源２１及び光源２２の双方を１Ｗの強度で発光させた。この場合において、光ファイバ１３の光射出端面では１．９２Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．１ｍＶの電気信号相当の光が検出された。次に、光源２２を消灯し、光源２１のみを１Ｗの強度で発光させると光射出端では０．９６Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０６ｍＶの電気信号相当の光が検出された。同様に、光源２１を消灯し、光源２２のみを１Ｗの強度で発光させると光射出端では０．９６Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０４ｍＶの電気信号相当の光が検出された。

このことから、光源２１及び光源２２の双方を１Ｗの強度で発光させた場合において、光ファイバ１３の光射出端面で検知された１．９２Ｗの強度の光のうち、光源２１（励起光４１）由来の光強度及び光源２２（励起光４２）由来の光強度が共に０．９６Ｗであることが分かる。また、光源２１及び光源２２の双方を１Ｗの強度で発光させた場合において、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量として光検出部１５で検出された０．１２ｍＶの電気信号相当の光のうち、光源２１由来の漏れ光量が０．０６ｍＶ相当であり、光源２２由来の漏れ光量が０．０４ｍＶ相当であることが分かる。

次に、図６（ｂ）に示すように、光源２１の光強度は１Ｗのままとし、光源２２の光強度のみを０．５Ｗに低下させ、光源２２からの光強度が５０％に劣化した状態を模擬した。この場合において、光ファイバ１３の光射出端面では１．４４Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０８ｍＶの電気信号相当の光が検出された。次に、光源２２を消灯し、光源２１のみを１Ｗの強度で発光させると光射出端では０．９６Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０６ｍＶの電気信号相当の光が検出された。同様に、光源２１を消灯し、光源２２のみを０．５Ｗの強度で発光させると光射出端では０．４８Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０２ｍＶの電気信号相当の光が検出された。

このことから、光源２１を１Ｗの強度で発光させ、光源２２を０．５Ｗの強度で発光させた場合において、光ファイバ１３の光射出端面で検知された１．４４Ｗの強度の光のうち、光源２１由来の光強度が０．９６Ｗであり、光源２２由来の光強度が０．４８Ｗであることが分かる。また、光源２１を１Ｗの強度で発光させ、光源２２を０．５Ｗの強度で発光させた場合において、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量として光検出部１５で検出された０．０８ｍＶの電気信号相当の光のうち、光源２１由来の漏れ光量が０．０６ｍＶ相当であり、光源２２由来の漏れ光量が０．０２ｍＶ相当であることが分かる。

実施例１の場合と同様、制御部１７は、正常時における光検出部１５で検知される漏れ光量の値（この例では０．１ｍＶ）を記憶しているものとする。この場合において、図６（ｂ）に示す例のように、光検出部１５で検知された漏れ光量が０．０８ｍＶ相当であった場合、制御部１７は、光検出部１５で検知された漏れ光量に対応する電気信号の値が０．０８ｍＶから０．１ｍＶまで上昇するように、点灯回路１９に対して供給電流を上昇させる制御を行う。

ここで、前記のとおり、光検出部１５においては、光源部２のうち、光源２１と光源２２のいずれの光源の発光強度が低下しているかを認識することはできない。このため、点灯回路１９は、光源部２全体、すなわち光源２１及び光源２２の双方に対する供給電流量を上昇させる制御を行う。図６（ｃ）は、図６（ｂ）の状態から光検出部１５で検出される光の量が０．１ｍＶ相当になるように光源（２１，２２）に対する供給電流量を調整した場合に対応する。

ここで、実施例１の場合と同様、説明の簡単のために、光源２１の発光強度と、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量のうちの光源２１由来の漏れ光量とが比例関係にあり、光源２２の発光強度と、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量のうちの光源２２由来の漏れ光量とが比例関係にあるものとする。また、光源２１の発光強度と光ファイバ１３の光射出端面における光源２１由来の光の強度は比例関係にあり、光源２２の発光強度と光ファイバ１３の光射出端面における光源２２由来の光の強度は比例関係にあるものとする。

図６（ｂ）と図６（ａ）を対比すると、図６（ｂ）の状態から光検出部１５で検出される光の量が０．１ｍＶ相当になるようにするためには、光検出部１５で検出される光量が１．２５倍になるように、点灯回路１９から各光源（２１，２２）に対する供給電流量を上昇すればよい。このとき、図６（ｃ）に示すように、光源２１の光強度は１．２５Ｗに上昇し、光源２２の光強度は０．６２５Ｗに上昇する。この場合、光ファイバ１３の光射出端で検知される光の強度は、図６（ｂ）の状態から１．２５倍に上昇して１．８Ｗの強度となる。

なお、念のため、光源２２を消灯し、光源２１のみを１．２５Ｗの強度で発光させると光ファイバ１３の光射出端面では１．２Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０７５ｍＶの電気信号相当の光が検出された。同様に、光源２１を消灯し、光源２２のみを０．６２５Ｗの強度で発光させると光ファイバ１３の光射出端では０．６Ｗの強度の光が検出され、光検出部１５において０．０２５ｍＶの電気信号相当の光が検出された。つまり、これらの強度で光源２１及び光源２２を同時に点灯させると、光ファイバ１３の光射出端面では１．８Ｗ（＝１．２Ｗ＋０．６Ｗ）の強度の光が検出され、光検出部１５において０．１ｍＶ（＝０．０７５ｍＶ＋０．０２５ｍＶ）の電気信号相当の光が検出される。

つまり、比較例１の場合、光検出部１５において検出される光量を図６（ａ）に示す値に一致させるように光源部２への供給電流量を調整しても、光ファイバ１３の光射出端面における光強度は１．８Ｗとなり、図６（ａ）における光ファイバ１３の光射出端面における光強度の１．９２Ｗに一致しないことが分かる。これは、比較例１の場合は、実施例１とは違って、光入射端面１３ａにおける光源２１からの射出光４１の入射角度と、光入射端面１３ａにおける光源２２からの射出光４２の入射角度とが異なっているために生じたものと考えられる。

光入射端面１３ａに入射された光は、光ファイバ１３のコアとクラッドの間で全反射を繰り返しながら光射出端面に向けて進行する。しかし、光ファイバ１３のコアとクラッドの界面でごく僅かな光がクラッド側へと進行し、この光が光ファイバ１３の側面から光ファイバ１３の外部へと漏れ出す。つまり、光ファイバ１３内での反射回数が多いほど、光ファイバ１３の側面から漏れ出る光の量が多くなると推察される。ここで、光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける光の入射角度が小さいほど、当該光が光軸５に係る方向にわたって所定の長さだけ光ファイバ１３内を伝搬する間に光ファイバ１３内で反射する回数が少なくなる。他方、光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける光の入射角度が大きいほど、当該光が光軸５に係る方向にわたって所定の長さだけ光ファイバ１３内を伝搬する間に光ファイバ１３内で反射する回数が多くなる。

図６に示すように、比較例１では、光入射端面１３ａにおける光源２２からの射出光４２の入射角度θ４２は、光源２１からの射出光４１の同入射角度θ４１よりも小さくなるように構成されている（図４も参照）。つまり、光が光軸５の方向にわたって所定の長さだけ光ファイバ１３内を伝搬する間に光ファイバ１３内で反射される回数に関していえば、比較例１では、光源２２からの射出光４２が光源２１からの射出光４１よりも少なくなる。つまり、正常時（図６（ａ））において、光ファイバ１３の側面からの漏れ光についてみれば、光源２１由来の光量よりも、光源２２由来の光量の方が少なくなる。ただし、光ファイバ１３の側面から漏れ出る光の量は極めて微小であるため、このことは光ファイバ１３の光射出端面で検知できる光の光量にはほとんど影響しない。つまり、実施例１（図５（ａ））と比較例１（図６（ａ））を対比すると、光ファイバ１３の光射出端面で検知された光の強度はいずれも１．９２Ｗであるのに対し、光検出部１５で検知された光量についてみれば、実施例１では０．１２ｍＶ相当であるのに対し、比較例１では０．１ｍＶ相当になっている。これは、比較例１において、光源２２からの射出光４２の光入射端面１３ａにおける入射角度が、光源２１由来の射出光４１の同入射角度よりも小さくなるように、各光源（２１，２２）を配置したことに起因している。

つまり、光源部２が複数の光源（２１，２２）を備える場合において、比較例１のように、光源２１からの射出光４１の光入射端面１３ａにおける入射角度と、光源２２からの射出光４２の光入射端面１３ａにおける入射角度とを異ならせると、光検出部１５で検知される総漏れ光量と、光源部２から射出される光の総強度との間に比例関係が成立しなくなる。従って、図６（ｃ）に示すように、光検出部１５で検知された漏れ光量を、図６（ａ）に示す所定の値に等しくなるように光源部２への供給電流量を調整しても、光ファイバ１３の光射出端面における光強度は、図６（ａ）の状態と異なる状態となってしまう。この結果、光ファイバ１３の光射出端面からの射出光量が正常時から変化してしまう。例えば光ファイバ１３で伝搬された光を照明装置に利用する場合においては、光検出部１５で検出された光量に基づいて当該照明装置における照度を一定に保つ制御を行うことができない。

これに対し、図５に示す実施例１のように、各光源（２１，２２）からの射出光の光入射端面１３ａにおける入射角度が等しくなるように構成すれば、光検出部１５で検出される光量を所定の値になるように光源部２への供給電流量を調整する制御を行うことで、光ファイバ１３の光射出端面からの射出光量を所定の値に維持することが可能となる。

図７は、図６又は図５において、一方の光源（例えば光源２２）を消灯し、光源２１を所定の出力（例えば１Ｗ）で点灯させた状態で、光入射端面１３ａにおける光源２１の射出光４１の入射角度を変化させた場合に、光検出部１５で検出された光量に対応するフォトダイオード出力を当該入射角度に対応させてプロットしたグラフである。なお、実際には、光軸５をＺ軸とし、光入射端面１３ａに平行な平面をＺ軸に直交するＸＹ平面とした場合において、光源２１を＋Ｘ方向に移動させることで、光入射端面１３ａにおける射出光４１の入射角度を変化させた。なお、図７において、入射角度が０［ｒａｄ］とは、光入射端面１３ａに対して直交に射出光４１が入射される場合に対応し、この時点では光源２１からの射出光４１は光入射端面１３のほぼ中心位置に入射される。なお、入射角度が負になっている箇所は、所定の座標位置から光源２１を＋Ｘ方向に移動させていった場合において、入射角度が０°となる時点を超えて光源２１を移動させた状態に対応するが、入射角度の絶対値が等しい場合には入射角度が等しいと考えて差し支えない。

図７によれば、入射角度が大きくなるほど、光検出部１５で検知される漏れ光量の値が大きくなっており、漏れ光量が増加することが分かる。すなわち、図７のグラフは、上述した考察を裏付ける結果となっている。なお、この図７の結果によれば、光源（２１，２２）からの射出光の、光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度の差が０．１ラジアン以内になるように構成することで、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量の差を２割以内に抑制できることが分かる。この範囲内に抑制できれば、光検出部１５で検出された結果に基づいて光源部２への供給電流を制御することで、光ファイバ１３の光射出端での光強度を実用レベルでほぼ所定値に制御することが可能となる。なお、各光源（２１，２２）からの射出光の、光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度の差は小さいほど好ましい。すなわち、前記入射角度の差は、３°以内に収まっていることが好ましく、１°以内に収まっていることがより好ましい。

なお、本実施形態では、光源部２が２つの光源（２１，２２）を備える場合について説明したが、光源部２は３つ以上の光源を備える場合においても同様の議論が可能である。一例として、光源部２が８つの光源（２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８）を備える場合に、図２と同様に、光学系１１の光入射端面を光軸方向に見た時の各光源から射出された光の入射位置を模式的に示した図面を図８に示す。このように、各光源（２１〜２８）から射出された光の光学系１１における入射位置を、中心からの距離がほぼ等しくなるように各光源（２１〜２８）を配置することで、光検出部１５で検出された漏れ光量に基づいて光ファイバ１３の光射出端での光強度を一定の値に制御することが可能となる。

［第二実施形態］
光源装置の第二実施形態の構成について説明する。なお、第一実施形態と共通の箇所には同一の符号を付してその説明を割愛する。

図９は、第二実施形態の光源装置の一部を模式的に示すブロック図の一例である。図１の構成と比較して、光源部２は、青色光を射出する光源２１Ｂ、２２Ｂと、緑色光を射出する光源２１Ｇ、２２Ｇを備える点が異なる。そして、光源２１Ｂからの射出光４１Ｂと光源２２Ｂからの射出光４２Ｂは、相互に光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度が実質的に等しく、また、光源２１Ｇからの射出光４１Ｇと光源２２Ｇからの射出光４２Ｇは、相互に光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度が実質的に等しい。そして、射出光（４１Ｂ，４２Ｂ）の光入射端面１３ａにおける入射角度と、射出光（４１Ｇ，４２Ｇ）の光入射端面１３ａにおける入射角度とは異なっている。

また、光検出部１５は、青色光を検出する光検出部１５Ｂと、緑色光を検出する光検出部１５Ｇを備えている。なお、光検出部１５Ｂ及び光検出部１５Ｇは、それぞれ光源部２から射出される光のうち、検出対象となる波長の光を選択的に透過する波長選択部（フィルタ）を備えている。

図１０は、本実施形態の光源装置１において、光学系１１の光入射端面を光軸５に係る方向に見た時の各光源から射出された光の入射位置を、図２と同様に模式的に示す図面である。図１０に示すように、光学系１１の光入射端面に対して、光源２１Ｂからの射出光４１Ｂと光源２２Ｂからの射出光４２Ｂが、光軸５から実質的に同一の距離だけ離れた位置に入射されている場合、これらの光（４１Ｂ，４２Ｂ）は、光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度が実質的に等しくなる。同様に、光学系１１の光入射端面に対して、光源２１Ｇからの射出光４１Ｇと光源２２Ｇからの射出光４２Ｇが、光軸５から実質的に同一の距離だけ離れた位置に入射されている場合、これらの光（４１Ｇ，４２Ｇ）は、光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度が実質的に等しくなる。

このように配置されたとき、青色光を射出する光源（２１Ｂ，２２Ｂ）と青色光を検出する光検出部１５Ｂとの関係を見れば、第一実施形態の構成と同様である。同じく、緑色光を射出する光源（２１Ｇ，２２Ｇ）と緑色光を検出する光検出部１５Ｇとの関係を見れば、第一実施形態の構成と同様である。つまり、光検出部１５において、光入射端面１３ａにおける入射角度が異なる光源から射出された光由来の漏れ光については検出しないような構成が採用されることで、第一実施形態と同様の原理により、漏れ光量に基づいて光ファイバ１３の光射出端における光強度を維持する制御が行える。

なお、図８に示す構成では、各光源（２１〜２８）から射出された光の光学系１１における入射位置を、中心からの距離がほぼ等しくなるように、各光源（２１〜２８）を配置した。このように配置する方法の一例としては、光軸を中心とした円環状の領域内に各光源（２１〜２８）を配置する方法が考えられる。このとき、当該円環状の領域の内側に別の光源を配置すると、この内側に配置された光源と、前記円環状の領域に配置された光源とでは光ファイバ１３の光入射端面での入射角度が変わってしまう。つまり、このような構成とした場合には、光ファイバ１３の側面からの漏れ光量に基づいて光ファイバの光射出端面からの射出光量を予測する精度が低下してしまう。

これに対し、本実施形態の光源装置１によれば、射出光の色が異なる光源については、光学系１１における入射位置の中心からの距離を異ならせることができる。このため、例えば、光源部２が、緑色光を射出する光源（２１Ｇ，２２Ｇ，２３Ｇ，２４Ｇ）と青色光を射出する光源（２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂ）を備える場合、例えば図１１に示すように、光軸を中心とした円環状の領域内に緑色光源（２１Ｇ〜２４Ｇ）を配置し、青色光源（２１Ｂ〜２４Ｂ）を前記円環状領域の内側に配置する方法が採用可能である。このように構成することで、複数の光源（２１Ｇ〜２４Ｇ，２１Ｂ〜２４Ｂ）を限られた領域内に有効に配置しながら、各光検出部（１５Ｇ，１５Ｂ）で検出された漏れ光量に基づいて光ファイバ３の光射出端面からの射出光量を精度よく調整することができる。

なお、光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける入射角度に関し、異なる色の射出光が実質的に等しくなっても問題ないことは言うまでもない。すなわち、光検出部１５が、赤色光を検出する光検出部１５Ｒ（不図示）を更に備え、光源部２が赤色光を射出する光源（２１Ｒ，２２Ｒ，２３Ｒ，２４Ｒ）を更に備える場合において、光学系１１の光入射端面を光軸方向に見た時の各光源から射出された光の入射位置が図１２に示されるように各光源を配置するものとしても構わない。

［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。

〈１〉 上記各実施形態では、光ファイバ１３の光入射端面１３ａにおける各光源からの射出光の入射角度を実質的に等しくするための方法として、光学系１１の光入射端面における各光入射位置の中心からの距離がほぼ等しくなるように、すなわち軸対称となるように、各光源を配置した場合について説明した。ここで、上述したように、光源装置１は、必ずしも光学系１１を備えなくても構わない。この場合には、光源部２と光入射端面１３ａの間において、光軸５に直交する位置に仮に光学部材を配置した場合において、当該光学部材の光入射端面における各光入射位置が軸対称になるように配置されているものとして構わない。

〈２〉 第一実施形態では、各光源から射出された全ての光について、光ファイバ１３の光入射端面１３ａに対する入射角度が実質的に等しいものとして説明した。この構成が最も好ましいが、仮に多くの光源を有する光源部２を備えた光源装置１において、２以上の光源から射出された光の前記入射角度が等しくなるように配置した上で、いくつか、より好ましくは極めて少数の光源から射出された光の前記入射角度を異ならせる構成を採用した場合においても、従来の構成と比較すれば漏れ光量に基づく光ファイバ１３の光射出端面での光強度の予測精度は向上する。つまり、このような構成も本発明の射程範囲内である。

同様に、第二実施形態では、各光源から射出された光のうち、射出光の色が同じ光源から射出された全ての光について、光ファイバ１３の光入射端面１３ａに対する入射角度が実質的に等しいものとして説明した。この構成が最も好ましいが、仮に多くの光源を有する光源部２を備えた光源装置１において、同一の色の光を射出する２以上の光源からの射出光の前記入射角度が等しくなるように配置した上で、同一の色の光を射出する、いくつか、より好ましくは極めて少数の光源から射出された光の前記入射角度を異ならせる構成を採用した場合においても、従来の構成と比較すれば漏れ光量に基づく光ファイバ１３の光射出端面での光強度の予測精度は向上する。つまり、このような構成も本発明の射程範囲内である。

１ ： 光源装置
２ ： 光源部
５ ： 光軸
１１ ： 光学系
１３ ： 光ファイバ
１３ａ ： 光ファイバの光入射端面
１５ ： 光検出部
１９ ： 点灯回路
２１ ： 光源
２１ａ ： 固体光源素子
２１ｂ ： コリメートレンズ
２２ ： 光源
２２ａ ： 固体光源素子
２２ｂ ： コリメートレンズ
３１ ： 光伝送部材
４１ ： 光源２１からの射出光
４２ ： 光源２２からの射出光

Claims (6)

1. 複数の光源を含む光源部と、
   前記光源部から射出された光が入射される光ファイバと、
   前記光ファイバの側方に配置された光検出部と、を備え、
   前記光源部から射出された光のうち、少なくとも二つの光源から射出された光は、前記光ファイバの光入射端面に対する入射角度が実質的に等しいことを特徴とする光源装置。
2. 前記光源部は、異なる波長の光を射出する複数の光源を含み、
   前記光源部から射出された光のうち、同一の波長の光を射出する少なくとも二つの光源から射出された光は、前記光ファイバの光入射端面に対する入射角度が実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光源部から射出された全ての光は、前記光ファイバの光入射端面に対する入射角度が実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記光源部から射出された光のうち、同一の波長の光を射出する複数の光源から射出された全ての光は、前記光ファイバの光入射端面に対する入射角度が実質的に等しいことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
5. 前記光検出部は、前記光源部から射出される複数の波長の光から各波長の光を選択するための波長選択部を備えたことを特徴とする請求項２又は４に記載の光源装置。
6. 前記光源部は、前記複数の光源から射出された光を集光して前記光ファイバの光入射端面に導く光学系を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源装置。

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