JP5390011B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
<構成>
本発明の第一実施形態による光源装置を図1に示す。図1に示すように、光源装置は、照明光を射出する装置であり、三つの励起光源10A,10B,10Cと、三本の光ファイバー20A,20B,20Cと、一つの波長変換ユニット40とを有している。波長変換ユニット40は、三つの蛍光体30A,30B,30Cを有している。
本実施形態の光源装置の動作について説明する。
本実施形態の光源装置は、励起光源10A,10B,10Cが所定のタイミングで順次オンオフされると、赤色の蛍光と緑色の蛍光と青色の蛍光を所望のタイミングで照明光として射出する。また、励起光源10A,10B,10Cのうちの二つが同時にオンにされると、対応する赤色の蛍光と緑色の蛍光と青色の蛍光のうちの二つが混合された所望の色調の光を照明光として射出する。さらに、励起光源10A,10B,10Cのすべてが同時にオンにされると、赤色の蛍光と緑色の蛍光と青色の蛍光が混合された白色光を照明光として射出する。加えて、各励起光源10A,10B,10Cの発光強度を駆動電流により調整したり、各励起光源10A,10B,10Cをオンにしておく時間の長さを調整したりすることによって、赤色の蛍光と緑色の蛍光と青色の蛍光が混合された白色光の色温度などを調整することが可能である。
<構成>
次に、本発明の第二実施形態について図8,図9,図10を用いて説明する。以下では、第一実施形態と共通の部分については省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
本実施形態の光源装置の動作について説明する。基本的な動作は第一実施形態の光源装置と同様であるため、ここでは、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態では、光射出端方向に垂直な平面への投影において蛍光体30E,30Fの輪郭は蛍光体30Dの輪郭の内側に位置しているため、蛍光体30Dから光射出端方向に発せられた赤色の蛍光は、一部は蛍光体30E,30Fによって吸収されたり散乱されたりするが、蛍光体30Eの外側を通過する部分はそのまま波長変換ユニット40の光射出端から射出される。これにより、赤色の蛍光が蛍光体30E,30Fによって吸収されたり散乱されたりする光量が軽減される。また、光射出端方向に垂直な平面への投影において蛍光体30Fの輪郭は蛍光体30Eの輪郭の内側に位置しているため、蛍光体30Eから光射出端方向に発せられた緑色の蛍光は、一部は蛍光体30Fによって吸収されたり散乱されたりするが、蛍光体30Fの外側を通過する部分はそのまま波長変換ユニット40の光射出端から射出される。これにより、緑色の蛍光が蛍光体30Fによって吸収されたり散乱されたりする光量が軽減される。その結果、より明るい照明光が得られる。
<構成>
次に、本発明の第三実施形態について図11を用いて説明する。以下では、第一実施形態と共通の部分については省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
本実施形態の光源装置の動作について説明する。基本的な動作は第一実施形態の光源装置と同様であるため、ここでは、異なる部分についてのみ説明する。
一般に蛍光体は、自己の発光波長より短い光によって励起される。従って、蛍光体30Aは、その蛍光材料によっては、蛍光体30Bから発せられる緑色の蛍光や蛍光体30Cから発せられる青色の蛍光によって励起されて、望まれていないにもかかわらず赤色の蛍光を発してしまうことがある。例えば、励起光源10Bがオンにされたとき、蛍光体30Bから蛍光体30Aの方向に発せられた緑色の蛍光が蛍光体30Aを励起し、蛍光体30Aから赤色の蛍光が発せられてしてしまう可能性がある。この結果、緑色の照明光を射出させるつもりが、実際には緑色と赤色が混じった不所望な色の照明光が射出されてしまう。しかし、本実施形態の光源装置では、蛍光体30Aと蛍光体30Bの間に緑色の蛍光を遮光するフィルター70Aが配置されているため、蛍光体30Bから蛍光体30Aの方向に発せられた緑色の蛍光はフィルター70Aによって遮光されて蛍光体30Aに到達し得ない。このため、蛍光体30Aが不所望に励起されることは起こらず、励起光源10Bがオンにされたときは、光源装置は緑色の蛍光だけを照明光として射出する。
図11に示した波長変換ユニット40は、第一実施形態の波長変換ユニット40に対してフィルター70A,70Bを付加した構成であるが、本実施形態の波長変換ユニット40は、第二実施形態の波長変換ユニット40に対してフィルター70A,70Bを付加した構成であってもよい。本実施形態の変形例として、第二実施形態の波長変換ユニット40に対してフィルター70A,70Bを付加した構成を図12に示す。図12に示すように、本変形例の波長変換ユニット40では、フィルター70Aは、蛍光体30Dと蛍光体30Eの間に配置されている。フィルター70Bは、蛍光体30Eと蛍光体30Fの間に配置されている。フィルター70Aは、蛍光体30Eが固定される透明部材60Eを兼ねてもよい。同様に、フィルター70Bは、蛍光体30Fが固定される透明部材60Fを兼ねてもよい。
<構成>
次に、本発明の第四実施形態について図13を用いて説明する。以下では、第一実施形態と共通の部分については省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
本実施形態では、蛍光体30Aから発せられ導光路80Aに入射した赤色の蛍光は導光路80Aによって効率良く導波され、波長変換ユニット40の光射出端から射出される。同様に、蛍光体30Bから発せられ導光路80Bに入射した緑色の蛍光は導光路80Bによって効率良く導波され、波長変換ユニット40の光射出端から射出される。これにより、より明るい照明光が得られる。さらに、導光路80A,80Bがコア=クラッド構造を有する光ファイバーで構成された場合、蛍光体30A,30B,30Cが遠く離れている構成や、波長変換ユニット40の筐体42が変形する構成などに、赤色の蛍光と緑色の蛍光の損失が低く抑えられる。
第一実施形態と第三実施形態と第四実施形態では、蛍光体30A,30B,30Cは光射出端方向に間隔を置いて配置されているが、図14に示すように、蛍光体30A,30B,30Cは互いに接して配置されてもよい。また、第二実施形態と第三実施形態では、蛍光体30D,30E,30Fは光射出端方向に間隔を置いて配置されているが、図15に示すように、蛍光体30D,30E,30Fは互いに接して配置されてもよい。このような構成にすることにより、波長変換ユニット40の小型化が図れる。また、蛍光体30Aから発せられる赤色の蛍光や、蛍光体30Bから発せられる緑色の蛍光を、波長変換ユニット40の光射出端まで導きやすい構成となる。
<構成>
本発明の第五実施形態について図16を用いて説明する。以下では、第一実施形態と共通の部分については省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
本実施形態の光源装置の動作は、蛍光体30A,30B,30Cから発せられた蛍光が波長変換ユニット40から射出されるまでは、第一実施形態の光源装置の動作と同じである。本実施形態では、バンドルファイバー90のNAの範囲内で波長変換ユニット40から射出された蛍光がバンドルファイバー90に入射し、バンドルファイバー90によって導光され、バンドルファイバー90の光射出端から射出される。
本実施形態では、光源装置の光射出端に波長変換ユニット40が配置されている第一実施形態や第二実施形態の光源装置に比べて、光源装置の光射出端が小型化されている。さらに、蛍光体30Aから30Cは蛍光を発するときに発熱するが、本実施形態の光源装置では、蛍光体30Aから30Cが光源装置の光射出端から比較的離れているので、光源装置の光射出端の付近の発熱が抑えられる。これは、内視鏡に組み込む用途にとって有用である。
本発明の第五実施形態の変形例を図17に示す。図17に示すように、本変形例の光源装置では、波長変換ユニット40から射出される照明光を導光する光導光部が、図16に示したバンドルファイバー90に代えて、バンドルファイバー92で構成されている。バンドルファイバー92は途中で二本に分岐されており、二つの光射出端94を有している。
これまで説明した実施形態の光源装置はいずれも、三つの励起光源10A,10B,10Cと三本の光ファイバー20A,20B,20Cと三つの蛍光体30A,30B,30Cまたは30D,30E,30Fとを有しているが、二つの励起光源10A,10Bと二本の光ファイバー20A,20Bと二つの蛍光体30A,30Bまたは30D,30Eとを有している構成であってもよい。例えば、図1や図16や図17に示した光源装置から励起光源10Cと光ファイバー20Cと蛍光体30Cを省いた構成であってもよい。また、図7に示した波長変換ユニット40から光ファイバー20Cと蛍光体30Cを省いた構成や、図10に示した波長変換ユニット40から蛍光体30Cと透明部材60Fを省いた構成、図11に示した波長変換ユニット40から蛍光体30Cとフィルター70Bを省いた構成、図12に示した波長変換ユニット40から蛍光体30Fとフィルター70Bを省いた構成、図13に示した波長変換ユニット40から蛍光体30Cと導光路80Bを省いた構成であってもよい。
また、上述した実施形態の光源装置は特に内視鏡装置への搭載に適している。
Claims (16)
- 第一の励起光を射出する第一の光源と、
第二の励起光を射出する第二の光源と、
前記第一の励起光によって励起されて第一の蛍光を発する第一の蛍光体と、
前記第二の励起光によって励起されて前記第一の蛍光とは異なる第二の蛍光を発する第二の蛍光体とを有し、
前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体は光射出端方向に並べて配置され、前記第二の蛍光体は前記第一の蛍光体よりも光射出端側に位置しており、前記第一の蛍光体は前記第二の励起光を透過し、前記第二の蛍光体は前記第一の蛍光を透過する第一の光学的開口を有している、光源装置。 - 前記第一の蛍光体と第二の蛍光体は波長変換ユニット内に配置されている、請求項1に記載の光源装置。
- 前記第一の光源から射出された励起光と、前記第二の光源から射出された励起光はともに、光ファイバーによって導光され、
前記波長変換ユニットは、前記光ファイバーと前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体を保持する筐体を有しており、
前記筐体は前記光ファイバーの光射出面が前記第一の蛍光体に対峙するように、前記光ファイバーを保持している、請求項2に記載の光源装置。 - 前記第1の蛍光体と前記第二の蛍光体は、前記波長変換ユニット内において、前記光射出方向に並べて、間隔を置いて、または互いに接して配置されている、請求項3に記載の光源装置。
- 前記光ファイバーは、前記第一の光源から射出された第一の励起光を導光する第一の光ファイバーと、前記第二の光源から射出された第二の励起光を導光する第二の光ファイバーであり、
前記第一の光ファイバーの光射出端面と前記第二の光ファイバーの光射出端とは共に、前記第一の蛍光体に対峙している、請求項3に記載の光源装置。 - 第三の励起光を射出する第三の光源と、
前記第三の励起光に励起されて前記第一と第二の蛍光のいずれとも異なる第三の蛍光を発する第三の蛍光体とをさらに有し、
前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体と前記第三の蛍光体は光射出端方向に並べて配置され、前記第三の蛍光体は前記第二の蛍光体よりも光射出端側に位置しており、前記第一の蛍光体は前記第二と第三の励起光を透過し、前記第二の蛍光体は前記第三の励起光を透過し、前記第三の蛍光体は前記第一と第二の蛍光を透過する第二の光学的開口を有している、請求項1に記載の光源装置。 - 前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体と前記第三の蛍光体は波長変換ユニット内に配置されている、請求項6に記載の光源装置。
- 前記第一の光源から射出された励起光と、前記第二の光源から射出された励起光と、前記第三の光源から射出された励起光はともに、光ファイバーによって導光され、
前記波長変換ユニットは、前記光ファイバーと前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体と前記第三の蛍光体を保持する筐体を有しており、
前記筐体は、前記光ファイバーの光射出面が前記第一の蛍光体と対峙するように、前記光ファイバーを保持している、請求項7に記載の光源装置。 - 前記光ファイバーは、前記第一の光源から射出された第一の励起光を導光する第一の光ファイバーと、前記第二の光源から射出された第二の励起光を導光する第二の光ファイバーと、前記第三の光源から射出された第三の励起光を導光する第三の光ファイバーであり、
前記第一の光ファイバーの光射出端面と前記第二の光ファイバーの光射出端面と前記第三の光ファイバーの光射出端面とは共に、前記第一の蛍光体に対峙している、請求項8に記載の光源装置。 - 第一の励起光を射出する第一の光源と、
第二の励起光を射出する第二の光源と、
前記第一の励起光によって励起されて第一の蛍光を発する第一の蛍光体と、
前記第二の励起光によって励起されて前記第一の蛍光とは異なる第二の蛍光を発する第二の蛍光体とを有し、
前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体は光射出端方向に並べて配置され、前記第二の蛍光体は前記第一の蛍光体よりも光射出端側に位置しており、前記第一の蛍光体は前記第二の励起光を透過し、前記光射出端方向に垂直な平面への投影において前記第二の蛍光体の輪郭が前記第一の蛍光体の輪郭よりも小さい、光源装置。 - 前記第一の蛍光体と第二の蛍光体は波長変換ユニット内に配置されている、請求項10に記載の光源装置。
- 前記第一の光源から射出された励起光と、前記第二の光源から射出された励起光はともに、光ファイバーによって導光され、
前記波長変換ユニットは、前記光ファイバーと前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体を保持する筐体を有しており、
前記筐体は前記光ファイバーの光射出面が前記第一の蛍光体に対峙するように、前記光ファイバーを保持している、請求項11に記載の光源装置。 - 前記第一の蛍光体と前記第二の蛍光体は、前記波長変換ユニット内において、前記光射出方向に並べて、間隔を置いて、または互いに接して配置されている、請求項12に記載の光源装置。
- 前記光ファイバーは、前記第一の光源から射出された第一の励起光を導光する第一の光ファイバーと、前記第二の光源から射出された第二の励起光を導光する第二の光ファイバーであり、
前記第一の光ファイバーの光射出端面と前記第二の光ファイバーの光射出端とは共に、前記第一の蛍光体に対峙している、請求項12に記載の光源装置。 - 前記筐体は、前記第一の励起光と、前記第二の励起光と、前記第一の蛍光と、前記第二の蛍光が外部に漏れるのを防ぐ遮光性を有している、請求項3,8,12のいずれかひとつに記載の光源装置。
- 前記筐体はその内面に、前記第一の励起光と、前記第二の励起光と、前記第一の蛍光と、前記第二の蛍光の少なくともひとつを反射する反射面を有している、請求項3,8,12のいずれかひとつに記載の光源装置。
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