JP6505009B2 - 照明用レーザ装置 - Google Patents
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Description
また、このレーザ装置では、複数のレーザ光源からのレーザ光を1本の光ファイバに入射するため、レーザ光源毎に光学部品及び光ファイバが必要となる。
また、レーザ光源毎に光学部品及び光ファイバを設けているため、部品点数が増え、装置が複雑化するという課題があった。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。
照明用レーザ装置は、例えば人体にレーザ光を照射する装置である。この照明用レーザ装置は、図1に示すように、複数のレーザ光源1、複数の駆動回路2、単一の集光用レンズ(光学素子)3、光分離素子4、導光部5、単一の光検出器6及び制御回路7を備えている。
駆動回路2は、レーザ光源1毎に設けられ、対応するレーザ光源1を駆動するものである。なお図では、4台の駆動回路2(2a〜2d)を設けた場合を示している。
光分離素子4は、集光用レンズ3により集光されたレーザ光の一部を反射して残りを透過するものである。この光分離素子4を透過したレーザ光は導光部5に入射され、光分離素子4により反射されたレーザ光は光検出器6に入射される。
光検出器6は、光分離素子4により反射されたレーザ光の強度を測定するものである。この光検出器6としては、例えばフォトダイオードが用いられる。この光検出器6による測定結果を示す信号は制御回路7に出力される。
照明用レーザ装置の動作例では、まず、制御回路7は、校正モードで動作する。この校正モードでは、制御回路7は、各駆動回路2を制御して、互いに異なるタイミングで各レーザ光源1からパルス状のレーザ光を出力させる(ステップST201)。なお初回では、制御回路7は、各レーザ光源1への印加電流を定格電流値に設定する。
その後、各レーザ光源1から出力されたレーザ光は、集光用レンズ3により集光され、光分離素子4により一部が反射されて残りは透過する。そして、光分離素子4を透過したレーザ光は導光部5により照明用レーザ装置の外部へ導光され、光分離素子4により反射されたレーザ光は光検出器6に入射される。
このステップST203において、制御回路7は、規定範囲外である強度が存在すると判定した場合には、該当する駆動回路2を制御して、当該強度が規定範囲内となるように該当するレーザ光源1に対する印加電流を増減させる(ステップST204)。その後、シーケンスは、ステップST201に戻り、上記の動作を繰り返す。
なお、レーザ光源1を同一電流でパルス動作させた場合とCW動作させた場合での出力強度は異なる。そのため、制御回路7は、点灯モードへ切替える際に、レーザ光源1から同一電流で出力されるパルス波と連続波の出力強度の差に基づいて、その差を見積もって所望の出力を得るように、レーザ光源1の出力強度を調整する。
校正モードでは、各レーザ光源1は、互いに異なるタイミングでパルス波を出力する。図3の例では、レーザ光源1a、レーザ光源1b、レーザ光源1c、レーザ光源1dの順でパルス動作を行う。またこの際、1つのレーザ光源1のパルス動作が終了した後に、次のレーザ光源1のパルス動作を開始する。
実施の形態1では、光分離素子4により反射されたレーザ光を光検出器6に直接入射させる場合を示した。それに対して、実施の形態2では、光分離素子4と光検出器6との間に拡散板8を配置した場合を示す。
図4はこの発明の実施の形態2に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。この図4に示す実施の形態2に係る照明用レーザ装置は、図1に示す実施の形態1に係る照明用レーザ装置に拡散板8を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、実施の形態2における光検出器6は、拡散板8により拡散されたレーザ光の強度を測定する。
そこで、拡散板8を用いて、光分離素子4により反射されたレーザ光を、ある決まった拡散角の中で乱反射させて均一化して、光検出器6に入射させる。これにより、光検出器6での飽和を回避することができ、強度を正確に測定することができる。
実施の形態1では、光分離素子4により反射されたレーザ光を光検出器6に直接入射させる場合を示した。それに対して、実施の形態3では、光分離素子4と光検出器6との間に光学フィルタ9を配置した場合を示す。
図5はこの発明の実施の形態3に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。この図5に示す実施の形態3に係る照明用レーザ装置は、図1に示す実施の形態1に係る照明用レーザ装置に光学フィルタ9を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、実施の形態3における光検出器6は、光学フィルタ9を透過したレーザ光の強度を測定する。
この際、特定の波長として、人体に照射すると活性酸素を発生させる波長を用いることで、制御回路7で人体に影響の強い波長の出力制御が可能となり、安全性を確保することができる。また、特定の波長として、各レーザ光源1の波長を含む波長帯を用いることで各レーザ光源1の出力光のみ透過し、外光が光検出器6に入射されることを防ぐことができる。
実施の形態4では、導光部5での動作不良を検出する場合を示す。
図6はこの発明の実施の形態4に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。この図6に示す実施の形態4に係る照明用レーザ装置は、図1に示す実施の形態1に係る照明用レーザ装置に光検出器(出力光検出器)10を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、実施の形態4における制御回路7は、実施の形態1で示した機能に加え、光検出器6による測定結果と光検出器10による測定結果との比から、導光部5での動作不良を検出する。
実施の形態5では、導光部5の後段に光学フィルタ11を配置した場合を示す。
図7はこの発明の実施の形態5に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。この図7に示す実施の形態5に係る照明用レーザ装置は、図1に示す実施の形態1に係る照明用レーザ装置に光学フィルタ11を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
実施の形態6では、導光部5の後段に拡散板12を配置した場合を示す。
図8はこの発明の実施の形態6に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。この図8に示す実施の形態6に係る照明用レーザ装置は、図1に示す実施の形態1に係る照明用レーザ装置に拡散板12を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
ロッドインテグレータは、入射した光を内部で全反射させ、光強度分布を混ぜ合わせることで、照度の均一化をするものである。このロッドインテグレータは四角柱状のガラス素子である。
Claims (12)
- 人体に照射する照明用のレーザ光を出力する照明用レーザ装置であって、
互いに異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ光源と、
前記レーザ光源毎に設けられ、対応する前記レーザ光源を駆動する駆動回路と、
各々の前記レーザ光源により出力されたレーザ光を集光する単一の光学素子と、
前記光学素子により集光されたレーザ光の一部を反射して残りを透過する光分離素子と、
前記光分離素子を透過したレーザ光を外部へ導光する導光部と、
前記光分離素子により反射されたレーザ光の強度を測定する単一の光検出器と、
各々の前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記駆動回路を制御してレーザ光を出力させる際に、まず、互いに異なるタイミングで各々の前記レーザ光源からパルス波を出力させ、前記光検出器により測定された強度が規定範囲内となるように各々の前記レーザ光源の出力強度を調整する
ことを特徴とする照明用レーザ装置。 - 前記レーザ光源は半導体レーザ又は固体レーザである
ことを特徴とする請求項1記載の照明用レーザ装置。 - 前記制御回路は、前記光検出器により測定された強度が全て規定範囲内である場合に、各々の前記レーザ光源から出力させるレーザ光をパルス波から連続波へ切替える
ことを特徴とする請求項1記載の照明用レーザ装置。 - 前記制御回路は、前記レーザ光源から同一電流で出力されるパルス波と連続波の強度の差に基づいて、前記レーザ光源の出力強度を調整する
ことを特徴とする請求項3記載の照明用レーザ装置。 - 前記光学素子は、各々の前記レーザ光源により出力されたレーザ光を空間伝搬で集光する
ことを特徴とする請求項1記載の照明用レーザ装置。 - 前記光分離素子と前記光検出器との間に配置され、当該光分離素子により反射されたレーザ光を拡散する拡散板を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の照明用レーザ装置。 - 前記光分離素子と前記光検出器との間に配置され、当該光分離素子により反射されたレーザ光のうち、特定の性質のレーザ光を透過して当該特定の性質以外のレーザ光を反射又は吸収する光学フィルタを備えた
ことを特徴とする請求項1記載の照明用レーザ装置。 - 前記特定の性質は、人体に照射すると活性酸素を発生させる波長である
ことを特徴とする請求項7記載の照明用レーザ装置。 - 前記導光部により導光されたレーザ光の強度を測定する出力光検出器を備え、
前記制御回路は、前記光検出器による測定結果と前記出力光検出器による測定結果との比から、前記導光部での動作不良を検出する
ことを特徴とする請求項1記載の照明用レーザ装置。 - 前記導光部により導光されたレーザ光のうち、特定の波長のレーザ光を反射又は吸収して当該特定の波長以外のレーザ光を透過する光学フィルタを備えた
ことを特徴とする請求項1記載の照明用レーザ装置。 - 前記特定の波長は、人体に照射すると活性酸素を発生させる波長である
ことを特徴とする請求項10記載の照明用レーザ装置。 - 前記導光部により導光されたレーザ光を拡散する拡散板を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の照明用レーザ装置。
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