JP2020077511A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入射した光に含まれる色ムラ及び輝度ムラを抑制して出射できる、例えば内視鏡に好適に用いられる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０は、レーザ光Ｌを出射するレーザ光源１２と、レーザ光Ｌを異なる波長の変換光に変換する波長変換部１４と、変換光を混合しながら導光する第１ライトガイド１６と、第１ライトガイド１６で混合された光を導光する第２ライトガイド１８とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、照明装置に関する。

従来、特許文献１には、内視鏡への使用に適した光ファイバー照明装置が開示されている。この光ファイバー照明装置は、励起光を射出する半導体レーザと、半導体レーザから射出された励起光を導波する単ファイバーと、単ファイバーから射出された励起光を受光して励起光とは異なる波長の蛍光を発する蛍光体ユニットと、蛍光体ユニットから発せられた蛍光の一部を少なくとも導波するファイバー束とを備えることが記載されている。

特開２００９−３９４３８号公報

上記特許文献１に記載される照明装置では、蛍光ユニットから発された蛍光をファイバー束によって導波している。この場合、ファイバー束を構成する複数の光ファイバーによってそれぞれ導波される光の特性は、入射側と出射側とで同じに現れるため、蛍光体ユニット上での発光に色ムラや輝度ムラがある場合、ファイバー束の出射端から出射される光にも色ムラ及び輝度ムラがそのまま現われることになる。

本開示の目的は、入射した光に含まれる色ムラ及び輝度ムラを抑制して出射できる照明装置を提供することにある。

本開示に係る照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を異なる波長の変換光に変換する波長変換部と、変換光を混合しながら導光する第１ライトガイドと、第１ライトガイドで混合された光を導光する第２ライトガイドと、を備える。

本開示に係る照明装置によれば、入射した光に含まれる色ムラ及び輝度ムラを抑制した光を出射することができる。

本開示の一実施形態である照明装置の構成を示す概略図である。 図１の照明装置における波長変換部、第１ライトガイド、及び、第２ライトガイドを示す側面図である。 第１ライトガイドを構成する（ａ）ガラスロッド、または、（ｂ）ミラーロッドを示す斜視図である。 第１ライトガイドを備えていない照明装置の構成を示す概略図である。 第１ライトガイドがテーパー型である例を示す図である。 第１ライトガイドの導光部の形状と均斉度との関係を検討したシミュレーション結果を示す（ａ）濃淡図と、（ｂ）グラフである。 第１ライトガイドの導光部が四角形である場合に光の均斉度についてアスペクト比を変化させて検討したシミュレーション結果を示す（ａ）濃淡図と、（ｂ）グラフである。 波長変換部と第１ライトガイドとの間に楕円ミラーを挟んだ構成例を示す図である。 第１ライトガイドと第２ライトガイドとの間にレンズを配置した構成例を示す図である。 レーザ光源と波長変換部との間に第３ライトガイドを配置した構成例を示す図である。 複数のレーザ光源からのレーザ光をレンズを用いて第３ライトガイドに導入する構成例を示す図である。 複数のレーザ光源からのレーザ光をミラー及びビームスプリッタを用いて第３ライトガイドに導入する構成例を示す図である。 複数のレーザ光源からのレーザ光をプリズムを用いて第３ライトガイドに導入する構成例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１１〜図１３において第３ライトガイドの前に拡散板を配置した構成例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は内視鏡の先端部を示す拡大図である。 内視鏡の先端部の照明部を光ファイバー束で構成した例を示す図である。 本実施形態の照明装置の一般照明の灯具に適用した例を示す図である。 一般照明の各灯具に接続される光ファイバーの数が異なる例を示す図である。

以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、本開示の一実施形態である照明装置１０の構成を示す概略図である。図１に示すように、照明装置１０は、レーザ光源１２、波長変換部１４、第１ライトガイド１６、及び、第２ライトガイド１８を備える。照明装置１０は、例えば内視鏡などの照明として好適に用いられる。

レーザ光源１２は、波長変換部１４に向けてレーザ光Ｌを出射する機能を有する。レーザ光源１２は、例えば、半導体レーザ素子を内蔵しており、この半導体レーザ素子に通電することにより励起光であるレーザ光が放出される。また、本実施形態ではレーザ光源１２として、例えば、ピーク波長４３０〜５００ｎｍ（特に４４０〜４６５ｎｍ）の青色レーザ光Ｌを出射する半導体レーザが好適に用いられる。

なお、レーザ光源１２と波長変換部１４との間にレンズを配置し、このレンズによってレーザ光Ｌを集光して波長変換部１４に照射する構成としてもよいし、或いは、レーザ光源１２に集光レンズが内蔵されていてもよい。

波長変換部１４は、レーザ光Ｌを異なる波長の変換光に変換する機能を有する。波長変換部１４は、透光性の基板２０と、基板２０の表面に形成された蛍光体２２とを含む。レーザ光源１２から出射されたレーザ光Ｌは、基板２０の裏面から蛍光体２２に照射される。蛍光体２２は、レーザ光Ｌが照射された領域が発光し、レーザ光Ｌとは異なる波長の蛍光を基板２０の表面側に放射する。このようにして波長変換部１４では、レーザ光Ｌが異なる波長の変換光に変換される。

基板２０には、例えば、ガラス板、石英板、サファイア板等を好適に用いることができる。基板２０は、図１に示すように長方形状の板材に限定されず、例えば円板等の他の形状の板材であってもよい。

蛍光体２２は、基板２０の表面（すなわちレーザ光源１２に対向する裏面とは反対側の面）に薄層状に付着形成されている。図１では蛍光体２２が四角形状に形成されている例を示すが、これに限定されるものではなく、例えば、円形状等の他の形状であってもよい。また、本実施形態では、蛍光体２２は、青色のレーザ光Ｌの一部は蛍光体２２によって例えばピーク波長５４０〜５７０ｎｍの黄色光に変換される。そして、蛍光体２２によって吸収されなかった青色光と、蛍光体２２によって波長変換された黄色光とは、蛍光体２２中で拡散及び混合される。これにより、波長変換部１４からは白色の光が出射される。なお、蛍光体２２を透明樹脂材料からなる保護層で覆って、蛍光体２２の損傷や基板２０からの剥離を防止してもよい。

本実施形態における波長変換部１４の蛍光体２２では、変換光である白色光が出射する出射面は、レーザ光Ｌが入射した面以外の面である。より具体的には、透光性の基板２０を透過したレーザ光Ｌは蛍光体２２の裏面（すなわち基板２０側の面）に入射され、白色光が蛍光体２２の表面（すなわち基板２０とは反対側の面）から出射される。すなわち、本実施形態における波長変換部１４は、透過型の波長変換デバイスである。

図１に示すように、波長変換部１４の蛍光体２２では、レーザ光Ｌよりの大きな径の楕円形状をなす発光領域２２ａから白色光が放射される。この発光領域２２ａに対向して、第１ライトガイド１６の入射端１６ａが配置されている。発光領域２２ａから出射される光の色合いや輝度は全体で均一ではなく、例えば、発光領域２２ａの中心部分では青色光が比較的濃い光が出射され、発光領域２２ａの周縁部分では変換光が比較的濃く且つ中心部分に比べて低輝度の光が出射される。

図２は、図１に示した照明装置１０における波長変換部１４、第１ライトガイド１６、及び、第２ライトガイド１８を示す側面図である。図２において、蛍光体２２の発光領域２２ａがクロスハッチングによって示されている。

図１及び図２に示すように、第１ライトガイド１６は、入射端１６ａと出射端１６ｂとを有し、入射端１６ａと出射端１６ｂとの間で一様な断面形状を有している。第１ライトガイド１６は、波長変換部１４の蛍光体２２から放射された光を混光しながら導光する機能を有する。

第１ライトガイド１６は、ガラスロッドまたはミラーロッドによって好適に構成される。図３は、第１ライトガイド１６を構成する（ａ）ガラスロッド、または、（ｂ）ミラーロッドを示す斜視図である。図３（ａ）に示すように、第１ライトガイド１６がガラスロッドで構成される場合、四角形の断面形状をなす中実の内部が導光部となっている。この場合、第１ライトガイド１６は、中実の直方体状をなしている。図３（ａ）では、第１ライトガイド１６が入射端１６ａと出射端１６ｂとの間の断面形状が四角形である例を示している。詳しくは後述するが、第１ライトガイド１６の断面形状が四角形であることで、入射光の混合具合を示す均斉度が良好になることが確認されている。

第１ライトガイド１６では、入射端１６ａから導入された光Ｌｉｎが第１ライトガイド１６内部の中実の導光部を進んで出射端１６ｂから光Ｌｏｕｔが出射される。第１ライトガイド１６の断面形状が四角形である場合に、第１ライトガイド１６の外表面で内方へ屈折しながら進んでいくことで光が均一に混じり合って出射端１６ｂから光Ｌｏｕｔが出射される。その結果、第１ライトガイド１６によって入射光Ｌｉｎに含まれる色ムラ及び輝度ムラが抑制され、色合い及び輝度が均一な光Ｌｏｕｔを出射することができる。

第１ライドガイド１６がミラーロッドで構成される場合、図３（ｂ）に示すように、四角形の断面形状を有する内部空間が導光部を構成する。この場合、第１ライトガイド１６は、中空の直方体状をなしている。ミラーロッドの内周面は鏡面とされており、入射端１６ａから導入された光Ｌｉｎは、導光部の内周面で反射されながら進んで出射端１６ｂから光Ｌｏｕｔが出射される。この場合も同様に、入射光Ｌｉｎに含まれる色ムラ及び輝度ムラが抑制され、色合い及び輝度が均一な光Ｌｏｕｔを出射することができる。

図２に示すように、発光領域２２ａの光軸Ｏの位置が入射端１６ａの中心位置１７に対向し、且つ、発光領域２２ａの光軸Ｏが入射端１６ａに対して垂直になるように、波長変換部１４に対して第１ライトガイド１６が配置されるのが好ましい。このように第１ライトガイド１６を配置することで、波長変換部１４の蛍光体２２から出射された白色光を第１ライトガイド１６内に効率よく取り込むことができる。

また、第１ライトガイド１６について、導光部の断面積の平方根をＡ、光軸Ｏに沿った長さをＢとしたとき、アスペクト比Ｂ／Ａは２以上であることが好ましい。このように設定することで、入射光の混合に十分な光軸方向長さが確保されることによって、入射光に含まれる色ムラ及び輝度ムラを良好に抑制することができる。なお、図５に示すテーパー型の第１ライトガイド１６では、入射端１６ａの面積を導光部の断面積としてアスペクト比Ｂ／Ａを算出することができる。

さらに、第１ライトガイド１６は、波長変換部１４から光が入射される入射端１６ａと波長変換部１４との間隔ｄが一定になるように固定されるのが好ましい。これにより、波長変換部１４から第１ライトガイド１６に導入される光量を安定させることができる。この構成は、例えば、波長変換部１４を図示しない筐体内に固定して配置し、この筐体に第１ライトガイド１６を図示しないブラケットによって取り付けること等によって実現できる。なお、間隔ｄは、入射端１６ａの径の１／３以下の距離であることが望ましい。一定とは、波長変換部１４と入射端１６ａの距離が入射端１６ａの径の１／３以下に保たれている状態を言う。また、間隔ｄは０（接触している状態）であってもよく、その場合、第１ライトガイド１６は、ガラスロッドを用いると、入射端１６ａが傷つき、伝送効率低下を生じるため、入射端１６ａの取り扱い容易さからミラーロッドである事が望ましい。

図１及び図２に示すように、第２ライトガイド１８は、入射端１８ａと出射端１８ｂを有しており、入射端１８ａが第１ライトガイド１６の出射端１６ｂに接触または近接対向して配置されている。第２ライトガイド１８の入射端１８ａは、図示しないコネクタ部材によって第１ライトガイド１６の出射端１６ｂに接続されている。第２ライトガイド１８は、複数本の光ファイバーＦからなる光ファイバー束によって好適に構成される。第２ライトガイド１８は可撓性を有しており、照明装置１０が内視鏡に適用された場合に入り組んだ形状の臓器内への進入や観察に適した方向に自在に曲がることができる。第２ライトガイド１８の外周面は可撓性の保護チューブ（図示せず）によって覆われている。第２ライトガイド１８を構成する光ファイバーＦの本数は、例えば内視鏡の太さや仕様などに応じて適宜に設定され得る。

第１ライトガイド１６の出射端１６ｂから出射された光は、第２ライトガイド１８の入射端１８ａから導入され、第２ライトガイド１８を構成する各光ファイバーＦによって導光されて出射端１８ｂから出射される。第２ライトガイド１８の出射された光Ｌｔは扇状に広がって対象物に照射される。図１では光Ｌｔが平面に照射されたときの円形状の照射領域３０ａが示されている。この照射領域３０ａは、色ムラや輝度ムラが抑制され且つレーザ光で発生された高輝度の光によって、明るく照明される。そのため、照明装置１０を内視鏡に用いた場合には、臓器をより良く観察することができ、診断精度の向上に寄与することができる。

第２ライトガイド１８は、内視鏡の種類によっては、途中で分岐され出射端１８ｂを複数有したり、出射端１８ｂが曲面状に形成されたりする場合がある。照明装置１０では、第２ライトガイド１８を構成する各光ファイバーＦ内部を導光される光の色合いや明るさが均一であるため、出射端の数や形状、配置に依存せず、均一な出射光を実現できる。そのため、照明装置１０を内視鏡に用いた場合には、内視鏡の構造によらず、診断精度の向上が期待できる。

図４は、第１ライトガイド１６を備えていない照明装置１１の構成を示す概略図である。図４では、第２ライドガイド１８から出射された光およびその照射領域に色ムラ及び輝度ムラが含まれる部分を梨地ハッチングにより示している。

図４に示すように、照明装置１１では上記第１ライトガイド１６が設けられておらず、第２ライトガイド１８の入射端１８ａが波長変換部１４の蛍光体２２の発光領域２２ａに対向して配置されている。上述したように、発光領域２２ａには中心部分と周縁部分とで光の色合いや輝度が均一ではなく、例えば、発光領域２２ａの中心部分では青色光が濃い光が出射され、発光領域２２ａの周縁部分では変換光が濃く且つ中心部分に比べて低輝度の光が出射される。このような色ムラ及び輝度ムラがある光が光ファイバー束からなる第２ライトガイド１８に入射して導光されると、出射端１８ｂから出射される光Ｌｔに入射光に含まれる色ムラ及び輝度ムラがそのまま現れることになり、その出射光Ｌｔが照射される照射領域３０ｂにも中央部分と周縁部分とで色合い及び輝度にムラが生じることになる。上述したように、出射端１８ｂが曲面状に形成された場合、色合いや輝度のムラは、出射端１８ｂが平面状の場合と比較してより強く生じることになる。

また、照明装置１１では、第２ライトガイド１８を構成する各光ファイバーＦ内部を導光される光の色合いや明るさが均一ではないため、上述したように、出射端１８ｂを複数有する場合、各々の出射端から出射される光の色合いや輝度にばらつきが生じるため、複数形成される照射領域３０ｂ同士の色合いや明るさにもばらつきが生じることになる。

上述したように本実施形態の照明装置１０によれば、レーザ光Ｌを出射するレーザ光源１２と、レーザ光Ｌを異なる波長の変換光に変換する波長変換部１４と、変換光とレーザ光を混合しながら導光する第１ライトガイド１６と、第１ライトガイド１６で混合された光を導光する第２ライトガイド１８と、を備える。このように第１ライトガイド１６を備えることで、入射光に含まれる色ムラや輝度ムラを効果的に抑制することができる。その結果、照明装置１０を内視鏡に用いた場合には、臓器をより良く観察することができ、診断精度の向上に寄与することができる。

本実施形態の照明装置１０では、波長変換部１４において変換光を出射する出射面は、レーザ光Ｌが入射した面以外の面である。より詳しくは、波長変換部１４は、透光性の基板２０と、基板２０の表面に形成された蛍光体２２とを含み、レーザ光Ｌは基板２０の裏面から蛍光体２２に照射され、変換光は蛍光体２２から基板２０の表面側に放射される。すなわち、波長変換部１４は、透過型の波長変換デバイスである。

また、本実施形態の照明装置１０において、第１ライトガイド１６は、ガラスロッドまたはミラーロッドであることが好ましい。

また、本実施形態の照明装置１０において、第１ライトガイド１６は、図５に示すように、出射端１６ｂの断面積が入射端１６ａの断面積より大きい、テーパーを有した形状であっても良い。テーパー型とする事により、より太い第２ライトガイド１８と光結合する事が容易になる、出射端１６ｂからの光出射角をせまくでき、低開口数（ＮＡ）ファイバーとの結合が容易になる等のメリットがある。

また、第１ライトガイド１６は、波長変換部１４と第２ライトガイド１８との間に配置されている。この構成によれば、波長変換部１４から入射された光に含まれる色ムラ及び輝度ムラを第１ライトガイド１６によって抑制または解消したうえで第２ライトガイド１８に受け渡すことができる。

また、第２ライトガイド１８は、光ファイバー束であってもよい。

また、第１ライトガイド１６においてレーザ光Ｌが導光される導光部の断面形状が四角形であり、導光部の断面積の平方根Ａと第１ライトガイド１６の光軸方向長さＢとのアスペクト比Ｂ／Ａが２以上であることが好ましい。このように設定することで、入射光の混合に十分な光軸方向長さが確保されるので、入射光に含まれる色ムラ及び輝度ムラを良好に抑制することができる。

また、第１ライトガイド１６の出射端１６ｂは第２ライトガイド１８の入射端１８ａよりも大きいことが好ましい。この構成によれば、第１ライトガイド１６によって色ムラ及び輝度ムラを抑制した光を第２ライトガイド１８の入射端１８ａの全面に入射させることができる。

さらに、第１ライトガイド１６は、波長変換部１４から変換光が入射される入射端１６ａと波長変換部１４との間隔ｄが一定になるように固定されることが好ましい。これにより、波長変換部１４から第１ライトガイド１６に導入される光量を安定させることができる。

図６は、第１ライトガイド１６の導光部の形状と均斉度との関係を検討したシミュレーション結果を示す（ａ）濃淡図と、（ｂ）グラフである。図６（ａ）に示すように、このシミュレーションでは、第１ライトガイド１６の導光部の断面形状を、三角形、四角形、六角形、八角形、十角形、十五角形、及び、円とした場合における均斉度（すなわち光混合度）をそれぞれ解析した。図６（ａ）に示す濃淡図では、各断面形状の図形内に濃淡があるほど色ムラ及び輝度ムラが大きいことを表している。また、各断面形状の導光部を有する第１ライトガイド１６についてアスペクト比Ｂ／Ａは２で一定とした。

また、導光部の各断面形状について、光入射位置が「光軸」位置と「光軸外」位置の場合についてそれぞれ解析を行なった。ここで、「光軸」位置とは、図２に示すように、発光領域２２ａの光軸Ｏの位置が第１ライトガイド１６の入射端１６ａの中心位置に一致している状態であり、「光軸外」位置とは発光領域２２ａの光軸Ｏの位置が第１ライトガイド１６の入射端１６ａの中心位置１７からずれている状態のことである。「光軸外」位置の場合の方が「光軸」位置の場合に比べて、色ムラ及び輝度ムラが生じ易い傾向にある。

さらに、図６（ｂ）のグラフでは、横軸が第１ライトガイド１６の導光部の各断面形状を表し、縦軸が均斉度を表している。均斉度は「１」が最大値であり、値が小さくなるほど出射光Ｌｏｕｔ（図３参照）の色及び輝度のムラが大きくなることを意味する。

図６（ａ）に示すように、第１ライトガイド１６の導光部の断面形状は、頂点数が１０以下の多角形であることが色ムラ及び輝度ムラの抑制に効果的であることが判明した。このうち、特に四角形の場合が、図６（ｂ）に示すように「光軸外」位置の均斉度が最大となることから最良であることが確認できた。

図７は、第１ライトガイド１６の導光部が四角形である場合に光の均斉度についてアスペクト比を変化させて検討したシミュレーション結果を示す（ａ）濃淡図と、（ｂ）グラフである。このシミュレーションでは、図７（ａ）に示すように、アスペクト比Ｂ／Ａを、０．５、１、１．５、２、２．５に変化させて「光軸」位置および「光軸外」位置について均斉度をそれぞれ解析した。図７（ｂ）のグラフは、横軸はアスペクト比Ｂ／Ａ、縦軸が均斉度を表している。ここで、図７における「光軸」位置、「光軸外」位置、及び、均斉度は、図６の場合と同様である。また、図７（ａ）に示す濃淡図では、各断面形状の図形内に濃淡があるほど色ムラ及び輝度ムラが大きいことを表している。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、アスペクト比が２以上で均斉度が「光軸」位置及び「光軸外」位置の両方でほぼ１となり、第１ライトガイド１６ではアスペクト比が２以上で良好な均斉度が得られることが確認できた。

本実施形態では、青色レーザ光と黄色光の波長変換部に関して記載したが、この構成に限定されるものではない。蛍光体２２として、複数の蛍光体を使用した場合、従来の構成では、それぞれの蛍光体の温度特性や輝度飽和特性によって、出射端１８ｂでの色ムラや輝度ムラが非常に大きかったが、本実施形態の構成によって、色ムラや輝度ムラを均一化することが可能となった。また、３６５〜４３０ｎｍの青紫レーザと複数のＲＧＢ蛍光体の組合せで用いても好適な結果を得る事ができた。

また、波長変換部１４と第１ライトガイド１６の間に、光学素子を挟んでも良い。例えば、図８に示すように、波長変換部１４と第１ライトガイド１６の間に楕円ミラー１５を挟んでもよい。この場合、楕円ミラー１５の第１焦点近傍に発光領域２２ａを設置し、楕円ミラー１５の第２焦点近傍に入射端１６ａを設置する事が望ましく、本配置によって効率よく蛍光光を第１ライトガイド１６に結合する事が可能となる。

また、図９に示すように、第１ライトガイド１６と第２ライトガイド１８の間に、光学素子を挟んでも良い。図９は、第１ライトガイド１６と第２ライトガイド１８の間にレンズ１９を挟んだ例を示す。本構成によって、色ムラおよび輝度ムラがない状態で、より細い第２ライトガイド１８に第１ライトガイド１６からの光を結合する事が可能となる。ただし、この場合、レンズ１９は色収差が少ないレンズを選ぶ事が望ましく、第１ライトガイド１６のＮＡよりも大きいＮＡを持つ第２ライトガイド１８を選択する事が、結合効率の点から望ましい。

さらに、図１０に示すように、レーザ光源１２と波長変換部１４との間に、上記第１ライトガイド１６と同様の機能を有する第３ライトガイド５２を配置する構成としてもよい。本構成を用いる事により、レーザ光Ｌがムラの無い状態で蛍光体２２に照射されることで発光領域２２ａでの輝度ムラが少なくなり、本実施形態の効果をより得やすくなる。更に発効領域２２ａで輝度ムラが少なくなる事により、輝度飽和や熱飽和することなくレーザ光Ｌを蛍光に変換する事ができる為、蛍光変換効率も上がる。
本構成を用いる事によって、複数のレーザ光源１２（図１１では2個の場合を示すが３個以上の構成でもよい）からレーザ光Ｌをそれぞれ第３ライトガイド５２に入射、導光させ、波長変換部１４からの光の均斉度を高く励起する事ができる。第３ライトガイド５２の光導光部のサイズは開口部が例えば１×１ｍｍ、長さが例えば８ｍｍであるが、本構成に限定されるものではない。

また、本実施形態においては、レーザ光源１２のピーク波長は４５５ｎｍであり、第３ライトガイド５２にはレーザ光源１２の波長に対応する波長４４５〜４６５ｎｍ帯域の光を第３ライトガイド５２に入射した際に９９％以上が出射する様に設計された誘電体多層膜を内面にコートしたミラーロッドを使用し、第１ライトガイド１６には、レーザ光源１２の波長および蛍光波長に対応した波長４２０ｎｍ〜６８０ｎｍの帯域の光を第１ライトガイド１６に入射した際に９５％が出射する様に設計された誘電体多層膜を内面にコートした誘電体のミラーロッドを光学効率の観点から使用している。しかし、本構成に限定されるものではなく本願の課題である輝度ムラは光学効率の低いミラーロッドやガラスロッドを使用した場合でも問題なく改善される。また、例えば青紫レーザと複数のＲＧＢ蛍光体の組合せにおいて光学効率も重視するのであれば、適宜波長に対応したライトガイドを使用すれば良い。

通常、複数のレーザ光源１２を用いて発光領域２２ａの輝度分布を制御するためにはレーザ光Ｌを精密にアライメントする必要があるが、本構成では、第３ライトガイド５２に導光させればよいので、アライメントも容易であり、アライメント制御する為の機構部品も簡便な構造（安価）にする事が可能となる。

なお、図１１では、光学素子としてレンズを用いているが、ミラーを用いても良い。また、第３ライトガイド５２への集光方法として、図１３に示すようにプリズム５６を用いても良いし、図１２に示すように、ミラー６０とビームスプリッタ６２とを用いた偏頗合成や波長合成を用いるあるいは併用しても良い。

図１４（ａ）ないし（ｃ）は、第３ライトガイド５２の前に拡散板５８を配置した実施例をしめす。図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１１、図１２、図１３の構成にそれぞれ対応相当する。本例のように、第３ライトガイド５２の前に拡散板５８を配置する事により、拡散板５８を配置しない場合に対して第３ライトガイド５２の長さを短くしても第３ライトガイド５２の出射端における光の均斉度を上げることができる。なお、拡散板５８と第３ライトガイド５２の距離は第３ライトガイド５２の断面積の平方根よりも小さく設定する事によって、光結合の効率を高める事ができる。

図１５（ａ），（ｂ）は内視鏡４０の先端部を示す拡大図である。内視鏡４０は、胃、肺、大腸などの検察等に適した軟性鏡であってもよいし、或いは、肝臓、肘、膝などの観察に適した硬性鏡であってもよい。

図１５（ａ）に示す内視鏡４０の先端４２には、中央位置にカメラ４４が配置され、カメラ４４を直径方向に挟んだ両側に２つの照明部４６が配置されている。上記照明装置１０を図１５（ａ）に示す内視鏡４０に適用する場合、第２ライトガイド１８を構成する光ファイバーＦを２本とし、各光ファイバーＦの出射端を照明部４６として用いることができる。

図１５（ｂ）に示す内視鏡４０の先端４２には、図１５（ａ）の場合と同様にカメラ４４と２つの照明部４６が設けられているとともに、２つの外科手術用ツール４８ａ，４８ｂが設けられている。この場合、外科手術用ツール４８ａ，４８ｂは、内視鏡４０の基端部側に設けられた操作部（図示せず）を用いて外科手術用ツール４８ａ，４８ｂの操作を行うことができる。

図１５（ａ），（ｂ）に示す内視鏡４０において、照明部４６の数は２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。

また、照明部４６は、単一ファイバーである必要はなく、図１６に示すように、それぞれバンドル（すなわち束）状であっても良い。

また、本実施形態の照明装置は、内視鏡に用いられる場合に限られるものではなく、一般照明に用いても良い。図１７は第２ライトガイド１８を６つの灯具５０に分岐して実施した例である。複数の灯具５０を設置する場合、僅かな灯具間の色度差、僅かな灯具間の光束量の差異が目立ち、クレームの原因となるが、本実施形態の構成を用いる事により、灯具５０間の色度差や光束量の差を無くす事が可能となる。
なお、灯具５０の数は６つに限定される物ではなく、図１８に示すように、適宜選択する事が可能であり、又、各灯具５０へのファイバー数を一定にする必要は無く、ファイバーのバンドル数を変える事によって各灯具の明るさを変えることが可能となる。

なお、本開示に係る照明装置は、上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。

１０，１１ 照明装置、１２ レーザ光源、１４ 波長変換部、１５ 楕円ミラー、１６ 第1ライトガイド、１６ａ，１８ａ 入射端、１６ｂ，１８ｂ 出射端、１８ 第２ライトガイド、１７ 中心位置、１９，５４ レンズ、２０ 基板、２２ 蛍光体、２２ａ 発光領域、３０ａ，３０ｂ 照射領域、４０ 内視鏡、４２ 先端、４４ カメラ、４６ 照明部、４８ａ，４８ｂ 外科手術用ツール、５０ 灯具、５２ 第３ライトガイド、５６ プリズム、５８ 拡散板、６０ ミラー、６２ ビームスプリッタ、Ｆ 光ファイバー、Ｌ レーザ光、Ｌｉｎ 入射光、Ｌｏｕｔ 出射光、Ｌｔ 出射光、Ｏ 光軸、ｄ 間隔。

Claims (12)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光を異なる波長の変換光に変換する波長変換部と、
   前記変換光を混合しながら導光する第１ライトガイドと、
   前記第１ライトガイドで混合された光を導光する第２ライトガイドと、を備える、照明装置。
2. 前記波長変換部において前記変換光を出射する出射面は、前記レーザ光が入射した面以外の面である、請求項１に記載に照明装置。
3. 前記波長変換部は、透光性の基板と、前記基板の表面に形成された蛍光体とを含み、前記レーザ光は前記基板の裏面から前記蛍光体に照射され、前記変換光は前記蛍光体から前記基板の表面側に放射される、請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第１ライトガイドは、ガラスロッドまたはミラーロッドである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記第１ライトガイドは、前記波長変換部と前記第２ライトガイドとの間に配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記第２ライトガイドは、光ファイバー束である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記第１ライトガイドの導光部の断面形状は、頂点数が１０以下の多角形である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記第１ライトガイドにおいて前記レーザ光が導光される導光部の断面形状が四角形であり、前記導光部の断面積の平方根と前記第１ライトガイドの光軸方向長さとのアスペクト比が２以上である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記第１ライトガイドの出射端は前記第２ライトガイドの入射端よりも大きい、請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 前記第１ライトガイドは、前記波長変換部から変換光が入射される入射端と前記波長変換部との間隔が一定になるように固定される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明装置。
11. 前記レーザ光源と前記波長変換部との間にレーザ光を混合する第３ライトガイドが配置されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の照明装置。
12. 前記レーザ光源と前記第３ライトガイドとの間に拡散板が配置されている、請求項１１に記載の照明装置。