光源装置
【課題】 光利用効率が高い拡散機能を有する光源装置を提供すること。
【解決手段】 光源装置１００は、１次光を出射する１次光源１１０と、１次光を拡散して拡散光に変換する拡散部材１５０と、拡散光を正反射または拡散反射して反射光に変換する反射部１４３と、反射光を外部に出射する出射部１４２とを具備する。１次光の一部は、拡散光と反射光との順に変換され、反射光の状態で出射部１４２から外部に出射される。
【解決手段】 光源装置１００は、１次光を出射する１次光源１１０と、１次光を拡散して拡散光に変換する拡散部材１５０と、拡散光を正反射または拡散反射して反射光に変換する反射部１４３と、反射光を外部に出射する出射部１４２とを具備する。１次光の一部は、拡散光と反射光との順に変換され、反射光の状態で出射部１４２から外部に出射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、小型固体光源と光ファイバとを組み合わせたファイバ光源が開発されている。このファイバ光源は、細い構造物の先端から光を照射する光源装置として用いられる。
【０００３】
このような光源装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１において、レーザ光源と拡散板とを組み合わせたファイバ光源装置を搭載した内視鏡装置が提案されている。
【０００４】
図３に示すファイバ光源装置１において、３原色レーザであるＨｅ−Ｃｄレーザ２０から出射されたレーザ光と、赤色レーザであるＨｅ−Ｎｅレーザ２１から出射されたレーザ光とは、ライトガイド１０によって内視鏡２の先端部まで導光され、拡散板１１と照度分布調整フィルタ１２とを介して照明対象物である生体４を照射している。一般に、レーザ光を代表とする固体光源光の光強度は、光軸上で強く、光軸周辺部では弱い。また、固体光源光は可干渉性を有するため、照明対象物上にはスペックルと呼ばれる光の斑点模様が生じる場合がある。これらの特性は、照明を目的とした光源装置としては望ましくない。そこで、特許文献１では、拡散板１１がレーザ光を拡散することで、所望の照明光を実現している。すなわち、内視鏡２等、細い管腔内を照明可能な光源装置において、スペックルなく、所望の照度分布を得る光源装置を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８６２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に提案されているファイバ光源装置１において、ライトガイド１０から出射されたレーザ光は拡散板１１に照射される。拡散板１１は、レーザ光を拡散して前方に出射する機能を有している。このときレーザ光の一部は、拡散に伴い、後方、すなわちライトガイド１０側にも放射される。この後方に放射されたレーザ光は、ロスとなるばかりでなく、内視鏡２の内部に吸収され熱となる。すなわち、照明光が暗くなり、ファイバ光源装置１の先端部の温度が上がってしまい、結果として拡散板１１近傍での光利用効率が低くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、光利用効率が高い拡散機能を有する光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は目的を達成するために、１次光を出射する１次光源と、前記１次光を拡散して拡散光に変換する拡散部材と、前記拡散光を正反射または拡散反射して反射光に変換する反射部と、前記反射光を外部に出射する出射部と、を具備し、前記１次光の一部は、前記拡散光と前記反射光との順に変換され、前記反射光の状態で前記出射部から前記外部に出射されることを特徴とする光源装置を提供する。
【０００９】
また本発明は目的を達成するために、１次光を出射する１次光源と、前記１次光を拡散する光拡散ユニットとを有する光源装置であって、前記光拡散ユニットは、前記１次光が入射する入射部と、前記入射部側から入射した前記１次光を拡散光として拡散し、拡散する前記拡散光の一部を前記入射部側に出射する拡散部材と、前記拡散光を正反射または拡散反射する反射部と、前記拡散光を外部に出射する出射部と、を有し、前記出射部は、前記反射部で正反射または拡散反射された前記拡散光の一部が前記出射部から前記拡散部材に再び入射することなく外部に出射されるための窓部を有していることを特徴とする光源装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光利用効率が高い拡散機能を有する光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、光拡散ユニット及び導光部材の拡大斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、光拡散ユニット及び導光部材の拡大断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本実施形態の第１の変形例における光拡散ユニット及び導光部材の拡大断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本実施形態の第２の変形例における光拡散ユニット及び導光部材の拡大断面図である。
【図３】図３は、従来の光源装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］
［構成］
図１Ａと図１Ｂと図１Ｃとを参照して第１の実施形態について説明する。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは一部の部材の図示を省略している。また、図１Ｂでは、説明のために導光部材１２０と光拡散ユニット１３０の入射部１４１とを離間させて表示している。
【００１３】
光源装置１００は、主に、１次光源１１０と光拡散ユニット１３０とによって構成されている。光源装置１００は、１次光源１１０から出射された１次光Ｌ１を、光拡散ユニット１３０内に配設されている拡散部材１５０に照射する構成である。各部の詳細な構造を次に説明する。
【００１４】
１次光源１１０は、１次光Ｌ１を出射する半導体レーザ光源１１１と、半導体レーザ光源１１１から出射された１次光Ｌ１を集光する集光レンズ１１２と、集光レンズ１１２によって集光された１次光Ｌ１を拡散部材１５０に導光する導光路である導光部材１２０とを有している。
集光レンズ１１２は、１次光Ｌ１を導光部材１２０の１次光入射端１２１に集光する。
導光部材１２０には、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が用いられる。導光部材１２０は、集光レンズ１１２によって集光した１次光Ｌ１が入射する１次光入射端１２１と、１次光Ｌ１を光源光として拡散部材１５０に出射する１次光出射端１２２とを有している。
【００１５】
光拡散ユニット１３０は、１次光出射端１２２から出射された１次光Ｌ１が入射する入射部１４１と、所望の照明光を外部の照射対象物１６０に出射する機能を有する出射部１４２を有している。また、光拡散ユニット１３０は、拡散部材１５０と、光透過部材１３３とを有し、導光部材１２０によって導光された１次光Ｌ１を所望の拡散光Ｌ２として拡散して出射する。
【００１６】
拡散部材１５０は、拡散部材１５０に入射した入射光を、その波長を変えず、広がり角を広げ、過干渉性を低めた拡散光Ｌ２に変換する機能を有している。拡散部材１５０は、入射部１４１側から照射された１次光Ｌ１を拡散光Ｌ２として拡散し、拡散する拡散光Ｌ２の一部を入射部１４１側に出射する機能を有している。また拡散部材１５０は、１次光Ｌ１の一部を透過して透過拡散光として出射する機能を有している。拡散部材１５０は、例えば円柱形状を有している。このような拡散部材１５０は、導光部材１２０の１次光出射端１２２に対面した第１の領域１５１と、第１の領域１５１と対向する第３の領域１５２と、第１の領域１５１及び第３の領域１５２に挟まれた側面である第２の領域１５３とを有している。第１の領域１５１は、１次光出射端１２２から離間している。第１の領域１５１は、１次光出射端１２２と入射部１４１とを通る、導光部材１２０の中心軸１２０ａ上に配設されている。
【００１７】
光透過部材１３３は、拡散部材１５０の第１の領域１５１と第２の領域１５３とを取り囲むように形成されおり、第１の領域１５１と第２の領域１５３とに接している。光透過部材１３３は、入射部１４１を円錐台の小径の第１面である上面、出射部１４２を大径の第２面である底面、側面をテーパー面とする、円錐台形状を有している。光透過部材１３３は、例えば、拡散部材１５０の第１の領域１５１の中心が円錐台形状の中心軸上に配設され、拡散部材１５０の第３の領域１５２が出射部１４２に配設されるように、拡散部材１５０を内部に有している。また、光透過部材１３３は、１次光Ｌ１と、拡散部材１５０から出射される拡散光Ｌ２との両方を透過する性質を有している。光透過部材１３３の側面、すなわち、円錐台形状の傾斜面には、反射部１４３が直接形成されている。
【００１８】
反射部１４３は、反射部１４３に入射した入射光を正反射または拡散反射して反射光に変換する機能を有している。本実施形態においては、反射部１４３に入射する入射光は拡散部材１５０によって拡散された拡散光Ｌ２であり、反射部１４３から出射する反射光は反射部１４３により正反射または拡散反射されることでその進行方向が変換された拡散光Ｌ２である。なお、理想的な反射面では、純粋な正反射や拡散反射を実現可能であるが、多くの場合、実際の反射面では、正反射する成分と拡散反射する成分とが混在する。本発明では、純粋な正反射から純粋な拡散反射までを含めたさまざまな反射部１４３を利用することが可能である。純粋な正反射に近い反射部１４３は金属等の薄膜を成膜することで実現できる。これにより、テーパー形状の側面を活かし、より多くの反射光を出射部１４２側に導き易い反射部１４３を実現できる。また、純粋な拡散反射に近い反射部１４３は、酸化物や樹脂の粉末を塗布することで実現できる。これにより、反射部１４３の形状の影響を受けにくい反射部１４３を実現できる。なお反射部１４３は、入射光を散乱反射して反射光に変換する機能を有していてもよい。
【００１９】
本実施形態では、正反射に近い反射部１４３を実現する例を示すが、拡散反射の場合もほぼ同様の機能、動作となる。
【００２０】
本発明の反射部１４３は、光透過部材１３３の側面全面に形成されている。なお反射部１４３は、光透過部材１３３の一部のみに形成されてもよい。
【００２１】
円柱形状の拡散部材１５０の第３の領域１５２は、出射部１４２よりも面積が小さく、且つ、出射部１４２とほぼ同心で配置されている。このように配置することで、拡散部材１５０は、その全周にわたって反射部１４３と離間して配置されている。また第３の領域１５２は出射部１４２の開口面の一部を形成している。すなわち、出射部１４２は、第３の領域１５２とそれ以外の領域（窓部と呼ぶ）とで構成されている。第３の領域１５２は拡散部材１５０の表面であり、第３の領域１５２から出射される拡散光Ｌ２は拡散部材１５０の表面（第３の領域１５２）から直接外部に出射される拡散光Ｌ２である。また窓部は、出射部１４２の一部である。窓部は、光透過部材１３３の出射部１４２に面した部分である。窓部は、反射部１４３で正反射または拡散反射された拡散光Ｌ２の一部が出射部１４２から拡散部材１５０に再び入射することなく外部に出射されるために配設されている。拡散部材１５０から光透過部材１３３の内部に出射された拡散光Ｌ２は、反射部１４３によって反射光に変換され、窓部から反射光の状態で外部に出射される。
【００２２】
拡散部材１５０の厚さは、１次光Ｌ１を所望の拡散光Ｌ２に変換するように設定される。すなわち、拡散光Ｌ２は、半導体レーザ光源１１１から出射された１次光Ｌ１を、所望の広がり角に拡散し、また、可干渉性を低めることでスペックル等が発生しにくい光である。拡散部材１５０は、１次光Ｌ１をこのような光に変換可能な厚みを有している。
【００２３】
本実施形態では、光透過部材１３３は、拡散部材１５０と反射部１４３との間に充填されるため、拡散部材１５０の側方全周に渡って入射部１４１から出射部１４２まで連続して形成されていることになる。本実施形態では、光透過部材１３３は、入射部１４１から出射部１４２まで連続した領域にて拡散部材１５０を取り囲んでいる例を示している。本発明の趣旨としては、光透過部材１３３は拡散部材１５０の側方の少なくとも一部に配設され、光透過部材１３３の一部が入射部１４１から出射部１４２まで連続して形成されていれば良い。言い換えると、光透過部材１３３は、入射部１４１から出射部１４２の少なくとも一部まで、連続して形成されていれば本発明の効果を得ることができる。
【００２４】
また、別の表現としては、反射部１４３は、集光レンズ１１２と導光部材１２０と光透過部材１３３とを介して半導体レーザ光源１１１と光学的に接続されている。また、反射部１４３は、１次光Ｌ１を透過する機能を有する光透過部材１３３を介して１次光出射端１２２と出射部１４２と拡散部材１５０とに光学的に接続されている。
【００２５】
１次光出射端１２２は、入射部１４１に１次光Ｌ１が入射するように入射部１４１と接続している。より具体的には、１次光出射端１２２は、光透過部材１３３の円錐台の小径の第１面である入射部１４１の中央付近に接続されている。
【００２６】
１次光出射端１２２と拡散部材１５０との相対位置は、１次光出射端１２２から出射される１次光Ｌ１が略全て拡散部材１５０の第１の領域１５１上に照射されるように、光透過部材１３３のサイズおよび拡散部材１５０のサイズを設定する。このとき、導光部材１２０から出射された１次光Ｌ１は、拡散部材１５０の第１の領域１５１を含む平面上に、拡散部材１５０の第１の領域１５１よりも小さいビームスポットを形成する。ビームスポットとは、１次光Ｌ１の最大強度に対し、１／ｅ２より大きな光強度を有する領域と定義し、ｅは自然体数の底としてのネイピア数である。
【００２７】
ここで、各部材の形状及び材質の好ましい例について説明する。
光透過部材１３３のテーパー角は、導光部材１２０の中心軸１２０ａに対し２０ｄｅｇが好ましい。拡散部材１５０は０．１７ｍｍの半径を有する円柱形状がよい。このような構造とすることにより、入射部１４１から拡散部材１５０の第１の領域１５１までの距離が約０．６ｍｍとなる。なお、導光部材１２０には、先のマルチモード光ファイバを用いている。
【００２８】
光透過部材１３３は、透明な光学用樹脂、一般的なガラスや石英ガラスなど、透明な材料で構成することが好ましい。そのような材料を選択することで、１次光Ｌ１および拡散光Ｌ２が効率よく透過し、光利用効率を高めることが可能であり、出射部１４２より多くの照明光を出射することができる。
【００２９】
また、光透過部材１３３の側面に反射部１４３を形成するためには、まず光透過部材１３３の上下面をマスキングし、反射材料を蒸着もしくはメッキすることが望ましい。反射材料としては、光透過部材の側面に形成しやすく、また、可視光に対し高い反射率を有する金属膜が望ましい。より望ましくは、アルミニウムか銀を選択されたい。なお、アルミニウムや銀などの反射材料は、空気中に放置すると、曇りや変色を生じるため、反射率が低下する場合がある。ひどい場合にはこの曇りや変色が光透過部材１３３との界面まで到達し、反射面としての機能が低下する恐れがある。このため、蒸着もしくはメッキにより形成した反射材料の上面に、保護膜を設けることが望ましい。保護膜はＳｉＯ２、銅などが望ましい。
【００３０】
拡散部材１５０は、粒子を１０ｗｔ％の濃度でシリコーン樹脂に分散し、樹脂をキュアして固ためたものが例として挙げられる。この粒子は例えばアルミナやシリカなどであり、粒子の平均粒径８μｍである。なお平均粒径は、１次光Ｌ１の波長と同程度から、１０００倍程度のものまでを利用することができる。
【００３１】
また、拡散部材１５０は、光透過部材１３３と異なる屈折率の透明な部材で、その表面に微小な凸凹が設けられたものが例としてあげられる。微小な凸凹は、１次光Ｌ１の波長と同程度から、１０００倍程度のものまでを利用することができる。
【００３２】
［動作］
半導体レーザ光源１１１から出射する１次光Ｌ１の挙動について説明する。
半導体レーザ光源１１１から出射された１次光Ｌ１は、集光レンズ１１２によって１次光入射端１２１に集光されて、１次光入射端１２１から導光部材１２０に高効率に入射する。
【００３３】
導光部材１２０に入射した１次光Ｌ１は、導光部材１２０の内部を導光し、導光部材１２０の１次光出射端１２２から光透過部材１３３に向かって出射される。このとき１次光Ｌ１は、導光部材１２０が有する開口数（ＮＡ）と光透過部材１３３の屈折率などに応じた広がり角で出射される。
【００３４】
１次光Ｌ１は、光透過部材１３３を透過して拡散部材１５０の第１の領域１５１を照射する。このとき、拡散部材１５０の第１の領域１５１の大きさは、１次光Ｌ１が拡散部材１５０の第１の領域１５１を含む平面上に形成するビームスポットより大きくなるように構成されている。このため、１次光Ｌ１の大部分は、拡散部材１５０を照射する。この結果、拡散部材１５０を経由せず直接外部に出射される１次光Ｌ１は、ほとんどない。
【００３５】
１次光Ｌ１は、拡散部材１５０を照射し、拡散部材１５０を透過しながら拡散し、１次光Ｌ１と波長は等しいが放射角が広く過干渉性が低い拡散光Ｌ２に変換される。このとき拡散光Ｌ２は、拡散部材１５０を透過するだけでなく、１次光Ｌ１の入射側、すなわち光透過部材１３３に向かって出射される。この結果、拡散部材１５０を透過した拡散光Ｌ２の一部は、拡散光Ｌ２の状態で出射部１４２（第３の領域１５２）から外部に向かい出射し、外部の照射対象物１６０を照射する。また、拡散光Ｌ２の別の一部は、光透過部材１３３に向かうように拡散部材１５０の第２の領域１５３又は第１の領域１５１から出射する。
【００３６】
光透過部材１３３に向かう拡散光Ｌ２は、光透過部材１３３を透過した後、光透過部材１３３の側面に形成された反射部１４３によって一部反射される（一部反射光に変換される）。反射部１４３は、照明光出射側すなわち照射対象物１６０側に開いたテーパー面となっている。よって、反射部１４３で反射された拡散光Ｌ２は、もとの進行方向と比べ、照明光出射側に向かって進行する成分が増加する。
【００３７】
詳細には、反射部１４３で反射された拡散光Ｌ２において、拡散光Ｌ２の一部は再び反射部１４３に向かい、また拡散光Ｌ２の別の一部は拡散部材１５０に向かい、拡散光Ｌ２の残りの一部は光透過部材１３３を経由して反射光の状態で出射部１４２の窓部から外部に向かい出射し外部の照射対象物１６０を照射する。
【００３８】
反射部１４３で一度反射され、再び反射部１４３に向かう拡散光Ｌ２において、拡散光Ｌ２の一部は再び上述の工程を繰り返してさらに反射部１４３に向かい、拡散光Ｌ２の別の一部は拡散部材１５０に向かい、拡散光Ｌ２の残りの一部は出射部１４２の窓部から外部に出射する。
【００３９】
反射部１４３や拡散部材１５０に向かう拡散光Ｌ２は、以降、上述の過程を繰り返す。
【００４０】
［作用・効果］
上述のように、拡散部材１５０の第２の領域１５３および第１の領域１５１から出射した拡散光Ｌ２の一部は、拡散部材１５０に直接再入射することなく、光透過部材１３３を通って出射部１４２から外部に出射される。よって本実施形態では、図３に示す透過型拡散部材である拡散板１１に比べて、拡散部材１５０の自己吸収による光量低下が少ないため、１次光Ｌ１の利用効率が高く、拡散光Ｌ２の取出し効率の高い光源装置１００を実現することが可能となる。特に、拡散の度合いを高めたい場合、１次光Ｌ１が直接照射される第１の領域１５１から高い割合で拡散光Ｌ２が出射される。第１の領域１５１から出射された拡散光Ｌ２の一部は、拡散部材１５０より１次光源１１０側に配設されている光透過部材１３３に出射される。そしてこの拡散光Ｌ２の一部は、反射部１４３と光透過部材１３３とを経由して出射部１４２まで進行し、出射部１４２（窓部）から拡散部材１５０に入射することなく、光の利用効率が高い状態で外部の照射対象物１６０を照射できる。
なお反射部１４３で反射された拡散光Ｌ２において、拡散光Ｌ２の一部は再び反射部１４３に向かい、また拡散光Ｌ２の別の一部は拡散部材１５０に再入射する。これら拡散光Ｌ２の一部は、上述した過程を繰り返す。
【００４１】
また、反射部１４３と拡散部材１５０とは、拡散部材１５０側方全周に渡って離間しているため、拡散光Ｌ２が拡散部材１５０に再び入射せず出射部１４２より出射する割合を高めており、より光の利用効率が高くなる。
【００４２】
また、光透過部材１３３を、１次光Ｌ１及び拡散光Ｌ２に対する透過率の高いガラスまたは樹脂で作製しているため、１次光Ｌ１及び拡散光Ｌ２の光透過部材１３３によるロスが少なく、より光の利用効率が高い。
【００４３】
また、光透過部材１３３は、入射部１４１から出射部１４２にかけて広がる円錐台形状を有しているため、拡散光Ｌ２が側面全面に形成された反射部１４３により反射を行う毎に、出射方向が出射部１４２に向かうため、より光の利用効率が高くなる。
【００４４】
また、拡散部材１５０は円柱形状であり、第１の領域１５１は１次光Ｌ１のビームスポットより大きいため、１次光Ｌ１が効率よく拡散部材１５０を照射し拡散部材１５０によって拡散光Ｌ２に変換されるため、より光の利用効率が高くなる。
【００４５】
また、反射部１４３は、光透過部材１３３の側面全面に形成しているため、出射部１４２以外から拡散光Ｌ２が外部に出射されたり他部材に吸収されたりしてしまうことがないため、出射部１４２からの効率よく拡散光Ｌ２を出射できる。
【００４６】
また、反射部１４３は、可視光に対する反射率の高い金属を用いているため、反射部１４３による反射の際の吸収が少なく、光のロスが小さく利用効率が高い。
【００４７】
また、反射部１４３は光透過部材１３３の側面に直接形成しているため、拡散光Ｌ２は、光透過部材１３３の外部に漏れだすことが無く、反射の際に反射膜の外側の構造の影響を受けることが無い。この結果、反射部１４３を透明部材と別体で作製し、接着するような構成と比較して、拡散光Ｌ２を接着剤などを透過させず反射部１４３によって高効率に反射できるため、光のロスが少なく利用効率が高い。
【００４８】
また、本実施形態では、光透過部材１３３と拡散部材１５０とを第１の領域１５１と第２の領域１５３との２つと接する構造としたため、拡散部材１５０が脱落することが無く、信頼性が高い光源装置１００を提供することができる。
【００４９】
以上のように構成することで、１次光Ｌ１の利用効率が高く、かつ、拡散光Ｌ２の取出し効率の高い光源装置１００を提供することが可能となる。
【００５０】
また、以上のように構成することで、レーザ光を照明光に適した照度分布となるように放射角を広げ、かつ、過干渉性を低めることでスペックルの発生しづらい拡散光Ｌ２を実現する、光利用効率の高い光拡散ユニットを実現することができる。これにより、１次光源１１０から放射される１次光Ｌ１の光強度が同じ場合と比べ、より明るく、また、先端部での発熱の小さな光源装置を実現することが可能となる。
【００５１】
なお、本発明において１次光源１１０は、半導体レーザ光源１１１と集光レンズ１１２と導光路としての導光部材１２０とを組み合わせた例を示したが、これに限らない。１次光源１１０は、発光ダイオードやスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）などの固体光源や、固体レーザ、ガスレーザ等に置き換えることが可能である。また、導光部材１２０は複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバや、樹脂基板や半導体基板上に屈折率分布を持たせて導光路を形成した一般的なフィルム型やスラブ型の導波路に置き換えることが可能である。さらに、集光レンズ１１２を用いず、半導体レーザ光源１１１や発光ダイオード、ＳＬＤ等の発光面に導光路の入射端を直接接合することも可能である。また、これらを適宜組み合わせて用いることが可能である。
【００５２】
［変形例１］
図２Ａに示すように、本変形例では、拡散部材１５０は円錐台形状の光透過部材１３３の出射部１４２側の面に接して設置されている。この場合、出射部１４２は、円錐台形状の光透過部材１３３の出射部１４２側の面のうち拡散部材１５０に接していないエリア、及び拡散部材１５０の１次光出射端に面している面以外の外表面すべてである。この屈曲面全てから拡散光Ｌ２が外部に出射される。第１の領域１５１は光透過部材１３３と接しており、第２の領域１５３と第３の領域１５２とは出射部１４２上に位置しており、出射部１４２は第２の領域１５３と第３の領域１５２と窓部とにより構成されている。
【００５３】
このような構造とすることで、光透過部材の形状がより単純になり作製しやすい。
【００５４】
また、本実施形態の変形例では、光透過部材１３３と拡散部材１５０とを第１の領域１５１とのみで接している構造としたため、作製が簡便な光源装置１００を提供することができる。
【００５５】
［変形例２］
上述した実施形態では、光透過部材１３３は全て円錐台形状を有し、反射部１４３は円錐台の側面に配設され、テーパー面であるが、これに限らない。
図２Ｂに示すように、本変形例では、例えば、光透過部材１３３は円柱形状を有していても良い。このとき、反射部１４３は、光透過部材１３３の側面だけでなく、円柱の底面のうち、導光部材１２０によって導光された１次光が入射する入射部１４１を除いた領域にも配設されることが望ましい。
【００５６】
また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００５７】
１００…光源装置、１１０…１次光源、１３０…光拡散ユニット、１３３…光透過部材、１４１…入射部、１４２…出射部、１４３…反射部、１５０…拡散部材、１５１…第１の領域、１５２…第３の領域、１５３…第２の領域、１６０…照射対象物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、小型固体光源と光ファイバとを組み合わせたファイバ光源が開発されている。このファイバ光源は、細い構造物の先端から光を照射する光源装置として用いられる。
【０００３】
このような光源装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１において、レーザ光源と拡散板とを組み合わせたファイバ光源装置を搭載した内視鏡装置が提案されている。
【０００４】
図３に示すファイバ光源装置１において、３原色レーザであるＨｅ−Ｃｄレーザ２０から出射されたレーザ光と、赤色レーザであるＨｅ−Ｎｅレーザ２１から出射されたレーザ光とは、ライトガイド１０によって内視鏡２の先端部まで導光され、拡散板１１と照度分布調整フィルタ１２とを介して照明対象物である生体４を照射している。一般に、レーザ光を代表とする固体光源光の光強度は、光軸上で強く、光軸周辺部では弱い。また、固体光源光は可干渉性を有するため、照明対象物上にはスペックルと呼ばれる光の斑点模様が生じる場合がある。これらの特性は、照明を目的とした光源装置としては望ましくない。そこで、特許文献１では、拡散板１１がレーザ光を拡散することで、所望の照明光を実現している。すなわち、内視鏡２等、細い管腔内を照明可能な光源装置において、スペックルなく、所望の照度分布を得る光源装置を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８６２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に提案されているファイバ光源装置１において、ライトガイド１０から出射されたレーザ光は拡散板１１に照射される。拡散板１１は、レーザ光を拡散して前方に出射する機能を有している。このときレーザ光の一部は、拡散に伴い、後方、すなわちライトガイド１０側にも放射される。この後方に放射されたレーザ光は、ロスとなるばかりでなく、内視鏡２の内部に吸収され熱となる。すなわち、照明光が暗くなり、ファイバ光源装置１の先端部の温度が上がってしまい、結果として拡散板１１近傍での光利用効率が低くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、光利用効率が高い拡散機能を有する光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は目的を達成するために、１次光を出射する１次光源と、前記１次光を拡散して拡散光に変換する拡散部材と、前記拡散光を正反射または拡散反射して反射光に変換する反射部と、前記反射光を外部に出射する出射部と、を具備し、前記１次光の一部は、前記拡散光と前記反射光との順に変換され、前記反射光の状態で前記出射部から前記外部に出射されることを特徴とする光源装置を提供する。
【０００９】
また本発明は目的を達成するために、１次光を出射する１次光源と、前記１次光を拡散する光拡散ユニットとを有する光源装置であって、前記光拡散ユニットは、前記１次光が入射する入射部と、前記入射部側から入射した前記１次光を拡散光として拡散し、拡散する前記拡散光の一部を前記入射部側に出射する拡散部材と、前記拡散光を正反射または拡散反射する反射部と、前記拡散光を外部に出射する出射部と、を有し、前記出射部は、前記反射部で正反射または拡散反射された前記拡散光の一部が前記出射部から前記拡散部材に再び入射することなく外部に出射されるための窓部を有していることを特徴とする光源装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光利用効率が高い拡散機能を有する光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、光拡散ユニット及び導光部材の拡大斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、光拡散ユニット及び導光部材の拡大断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本実施形態の第１の変形例における光拡散ユニット及び導光部材の拡大断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本実施形態の第２の変形例における光拡散ユニット及び導光部材の拡大断面図である。
【図３】図３は、従来の光源装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］
［構成］
図１Ａと図１Ｂと図１Ｃとを参照して第１の実施形態について説明する。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは一部の部材の図示を省略している。また、図１Ｂでは、説明のために導光部材１２０と光拡散ユニット１３０の入射部１４１とを離間させて表示している。
【００１３】
光源装置１００は、主に、１次光源１１０と光拡散ユニット１３０とによって構成されている。光源装置１００は、１次光源１１０から出射された１次光Ｌ１を、光拡散ユニット１３０内に配設されている拡散部材１５０に照射する構成である。各部の詳細な構造を次に説明する。
【００１４】
１次光源１１０は、１次光Ｌ１を出射する半導体レーザ光源１１１と、半導体レーザ光源１１１から出射された１次光Ｌ１を集光する集光レンズ１１２と、集光レンズ１１２によって集光された１次光Ｌ１を拡散部材１５０に導光する導光路である導光部材１２０とを有している。
集光レンズ１１２は、１次光Ｌ１を導光部材１２０の１次光入射端１２１に集光する。
導光部材１２０には、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が用いられる。導光部材１２０は、集光レンズ１１２によって集光した１次光Ｌ１が入射する１次光入射端１２１と、１次光Ｌ１を光源光として拡散部材１５０に出射する１次光出射端１２２とを有している。
【００１５】
光拡散ユニット１３０は、１次光出射端１２２から出射された１次光Ｌ１が入射する入射部１４１と、所望の照明光を外部の照射対象物１６０に出射する機能を有する出射部１４２を有している。また、光拡散ユニット１３０は、拡散部材１５０と、光透過部材１３３とを有し、導光部材１２０によって導光された１次光Ｌ１を所望の拡散光Ｌ２として拡散して出射する。
【００１６】
拡散部材１５０は、拡散部材１５０に入射した入射光を、その波長を変えず、広がり角を広げ、過干渉性を低めた拡散光Ｌ２に変換する機能を有している。拡散部材１５０は、入射部１４１側から照射された１次光Ｌ１を拡散光Ｌ２として拡散し、拡散する拡散光Ｌ２の一部を入射部１４１側に出射する機能を有している。また拡散部材１５０は、１次光Ｌ１の一部を透過して透過拡散光として出射する機能を有している。拡散部材１５０は、例えば円柱形状を有している。このような拡散部材１５０は、導光部材１２０の１次光出射端１２２に対面した第１の領域１５１と、第１の領域１５１と対向する第３の領域１５２と、第１の領域１５１及び第３の領域１５２に挟まれた側面である第２の領域１５３とを有している。第１の領域１５１は、１次光出射端１２２から離間している。第１の領域１５１は、１次光出射端１２２と入射部１４１とを通る、導光部材１２０の中心軸１２０ａ上に配設されている。
【００１７】
光透過部材１３３は、拡散部材１５０の第１の領域１５１と第２の領域１５３とを取り囲むように形成されおり、第１の領域１５１と第２の領域１５３とに接している。光透過部材１３３は、入射部１４１を円錐台の小径の第１面である上面、出射部１４２を大径の第２面である底面、側面をテーパー面とする、円錐台形状を有している。光透過部材１３３は、例えば、拡散部材１５０の第１の領域１５１の中心が円錐台形状の中心軸上に配設され、拡散部材１５０の第３の領域１５２が出射部１４２に配設されるように、拡散部材１５０を内部に有している。また、光透過部材１３３は、１次光Ｌ１と、拡散部材１５０から出射される拡散光Ｌ２との両方を透過する性質を有している。光透過部材１３３の側面、すなわち、円錐台形状の傾斜面には、反射部１４３が直接形成されている。
【００１８】
反射部１４３は、反射部１４３に入射した入射光を正反射または拡散反射して反射光に変換する機能を有している。本実施形態においては、反射部１４３に入射する入射光は拡散部材１５０によって拡散された拡散光Ｌ２であり、反射部１４３から出射する反射光は反射部１４３により正反射または拡散反射されることでその進行方向が変換された拡散光Ｌ２である。なお、理想的な反射面では、純粋な正反射や拡散反射を実現可能であるが、多くの場合、実際の反射面では、正反射する成分と拡散反射する成分とが混在する。本発明では、純粋な正反射から純粋な拡散反射までを含めたさまざまな反射部１４３を利用することが可能である。純粋な正反射に近い反射部１４３は金属等の薄膜を成膜することで実現できる。これにより、テーパー形状の側面を活かし、より多くの反射光を出射部１４２側に導き易い反射部１４３を実現できる。また、純粋な拡散反射に近い反射部１４３は、酸化物や樹脂の粉末を塗布することで実現できる。これにより、反射部１４３の形状の影響を受けにくい反射部１４３を実現できる。なお反射部１４３は、入射光を散乱反射して反射光に変換する機能を有していてもよい。
【００１９】
本実施形態では、正反射に近い反射部１４３を実現する例を示すが、拡散反射の場合もほぼ同様の機能、動作となる。
【００２０】
本発明の反射部１４３は、光透過部材１３３の側面全面に形成されている。なお反射部１４３は、光透過部材１３３の一部のみに形成されてもよい。
【００２１】
円柱形状の拡散部材１５０の第３の領域１５２は、出射部１４２よりも面積が小さく、且つ、出射部１４２とほぼ同心で配置されている。このように配置することで、拡散部材１５０は、その全周にわたって反射部１４３と離間して配置されている。また第３の領域１５２は出射部１４２の開口面の一部を形成している。すなわち、出射部１４２は、第３の領域１５２とそれ以外の領域（窓部と呼ぶ）とで構成されている。第３の領域１５２は拡散部材１５０の表面であり、第３の領域１５２から出射される拡散光Ｌ２は拡散部材１５０の表面（第３の領域１５２）から直接外部に出射される拡散光Ｌ２である。また窓部は、出射部１４２の一部である。窓部は、光透過部材１３３の出射部１４２に面した部分である。窓部は、反射部１４３で正反射または拡散反射された拡散光Ｌ２の一部が出射部１４２から拡散部材１５０に再び入射することなく外部に出射されるために配設されている。拡散部材１５０から光透過部材１３３の内部に出射された拡散光Ｌ２は、反射部１４３によって反射光に変換され、窓部から反射光の状態で外部に出射される。
【００２２】
拡散部材１５０の厚さは、１次光Ｌ１を所望の拡散光Ｌ２に変換するように設定される。すなわち、拡散光Ｌ２は、半導体レーザ光源１１１から出射された１次光Ｌ１を、所望の広がり角に拡散し、また、可干渉性を低めることでスペックル等が発生しにくい光である。拡散部材１５０は、１次光Ｌ１をこのような光に変換可能な厚みを有している。
【００２３】
本実施形態では、光透過部材１３３は、拡散部材１５０と反射部１４３との間に充填されるため、拡散部材１５０の側方全周に渡って入射部１４１から出射部１４２まで連続して形成されていることになる。本実施形態では、光透過部材１３３は、入射部１４１から出射部１４２まで連続した領域にて拡散部材１５０を取り囲んでいる例を示している。本発明の趣旨としては、光透過部材１３３は拡散部材１５０の側方の少なくとも一部に配設され、光透過部材１３３の一部が入射部１４１から出射部１４２まで連続して形成されていれば良い。言い換えると、光透過部材１３３は、入射部１４１から出射部１４２の少なくとも一部まで、連続して形成されていれば本発明の効果を得ることができる。
【００２４】
また、別の表現としては、反射部１４３は、集光レンズ１１２と導光部材１２０と光透過部材１３３とを介して半導体レーザ光源１１１と光学的に接続されている。また、反射部１４３は、１次光Ｌ１を透過する機能を有する光透過部材１３３を介して１次光出射端１２２と出射部１４２と拡散部材１５０とに光学的に接続されている。
【００２５】
１次光出射端１２２は、入射部１４１に１次光Ｌ１が入射するように入射部１４１と接続している。より具体的には、１次光出射端１２２は、光透過部材１３３の円錐台の小径の第１面である入射部１４１の中央付近に接続されている。
【００２６】
１次光出射端１２２と拡散部材１５０との相対位置は、１次光出射端１２２から出射される１次光Ｌ１が略全て拡散部材１５０の第１の領域１５１上に照射されるように、光透過部材１３３のサイズおよび拡散部材１５０のサイズを設定する。このとき、導光部材１２０から出射された１次光Ｌ１は、拡散部材１５０の第１の領域１５１を含む平面上に、拡散部材１５０の第１の領域１５１よりも小さいビームスポットを形成する。ビームスポットとは、１次光Ｌ１の最大強度に対し、１／ｅ２より大きな光強度を有する領域と定義し、ｅは自然体数の底としてのネイピア数である。
【００２７】
ここで、各部材の形状及び材質の好ましい例について説明する。
光透過部材１３３のテーパー角は、導光部材１２０の中心軸１２０ａに対し２０ｄｅｇが好ましい。拡散部材１５０は０．１７ｍｍの半径を有する円柱形状がよい。このような構造とすることにより、入射部１４１から拡散部材１５０の第１の領域１５１までの距離が約０．６ｍｍとなる。なお、導光部材１２０には、先のマルチモード光ファイバを用いている。
【００２８】
光透過部材１３３は、透明な光学用樹脂、一般的なガラスや石英ガラスなど、透明な材料で構成することが好ましい。そのような材料を選択することで、１次光Ｌ１および拡散光Ｌ２が効率よく透過し、光利用効率を高めることが可能であり、出射部１４２より多くの照明光を出射することができる。
【００２９】
また、光透過部材１３３の側面に反射部１４３を形成するためには、まず光透過部材１３３の上下面をマスキングし、反射材料を蒸着もしくはメッキすることが望ましい。反射材料としては、光透過部材の側面に形成しやすく、また、可視光に対し高い反射率を有する金属膜が望ましい。より望ましくは、アルミニウムか銀を選択されたい。なお、アルミニウムや銀などの反射材料は、空気中に放置すると、曇りや変色を生じるため、反射率が低下する場合がある。ひどい場合にはこの曇りや変色が光透過部材１３３との界面まで到達し、反射面としての機能が低下する恐れがある。このため、蒸着もしくはメッキにより形成した反射材料の上面に、保護膜を設けることが望ましい。保護膜はＳｉＯ２、銅などが望ましい。
【００３０】
拡散部材１５０は、粒子を１０ｗｔ％の濃度でシリコーン樹脂に分散し、樹脂をキュアして固ためたものが例として挙げられる。この粒子は例えばアルミナやシリカなどであり、粒子の平均粒径８μｍである。なお平均粒径は、１次光Ｌ１の波長と同程度から、１０００倍程度のものまでを利用することができる。
【００３１】
また、拡散部材１５０は、光透過部材１３３と異なる屈折率の透明な部材で、その表面に微小な凸凹が設けられたものが例としてあげられる。微小な凸凹は、１次光Ｌ１の波長と同程度から、１０００倍程度のものまでを利用することができる。
【００３２】
［動作］
半導体レーザ光源１１１から出射する１次光Ｌ１の挙動について説明する。
半導体レーザ光源１１１から出射された１次光Ｌ１は、集光レンズ１１２によって１次光入射端１２１に集光されて、１次光入射端１２１から導光部材１２０に高効率に入射する。
【００３３】
導光部材１２０に入射した１次光Ｌ１は、導光部材１２０の内部を導光し、導光部材１２０の１次光出射端１２２から光透過部材１３３に向かって出射される。このとき１次光Ｌ１は、導光部材１２０が有する開口数（ＮＡ）と光透過部材１３３の屈折率などに応じた広がり角で出射される。
【００３４】
１次光Ｌ１は、光透過部材１３３を透過して拡散部材１５０の第１の領域１５１を照射する。このとき、拡散部材１５０の第１の領域１５１の大きさは、１次光Ｌ１が拡散部材１５０の第１の領域１５１を含む平面上に形成するビームスポットより大きくなるように構成されている。このため、１次光Ｌ１の大部分は、拡散部材１５０を照射する。この結果、拡散部材１５０を経由せず直接外部に出射される１次光Ｌ１は、ほとんどない。
【００３５】
１次光Ｌ１は、拡散部材１５０を照射し、拡散部材１５０を透過しながら拡散し、１次光Ｌ１と波長は等しいが放射角が広く過干渉性が低い拡散光Ｌ２に変換される。このとき拡散光Ｌ２は、拡散部材１５０を透過するだけでなく、１次光Ｌ１の入射側、すなわち光透過部材１３３に向かって出射される。この結果、拡散部材１５０を透過した拡散光Ｌ２の一部は、拡散光Ｌ２の状態で出射部１４２（第３の領域１５２）から外部に向かい出射し、外部の照射対象物１６０を照射する。また、拡散光Ｌ２の別の一部は、光透過部材１３３に向かうように拡散部材１５０の第２の領域１５３又は第１の領域１５１から出射する。
【００３６】
光透過部材１３３に向かう拡散光Ｌ２は、光透過部材１３３を透過した後、光透過部材１３３の側面に形成された反射部１４３によって一部反射される（一部反射光に変換される）。反射部１４３は、照明光出射側すなわち照射対象物１６０側に開いたテーパー面となっている。よって、反射部１４３で反射された拡散光Ｌ２は、もとの進行方向と比べ、照明光出射側に向かって進行する成分が増加する。
【００３７】
詳細には、反射部１４３で反射された拡散光Ｌ２において、拡散光Ｌ２の一部は再び反射部１４３に向かい、また拡散光Ｌ２の別の一部は拡散部材１５０に向かい、拡散光Ｌ２の残りの一部は光透過部材１３３を経由して反射光の状態で出射部１４２の窓部から外部に向かい出射し外部の照射対象物１６０を照射する。
【００３８】
反射部１４３で一度反射され、再び反射部１４３に向かう拡散光Ｌ２において、拡散光Ｌ２の一部は再び上述の工程を繰り返してさらに反射部１４３に向かい、拡散光Ｌ２の別の一部は拡散部材１５０に向かい、拡散光Ｌ２の残りの一部は出射部１４２の窓部から外部に出射する。
【００３９】
反射部１４３や拡散部材１５０に向かう拡散光Ｌ２は、以降、上述の過程を繰り返す。
【００４０】
［作用・効果］
上述のように、拡散部材１５０の第２の領域１５３および第１の領域１５１から出射した拡散光Ｌ２の一部は、拡散部材１５０に直接再入射することなく、光透過部材１３３を通って出射部１４２から外部に出射される。よって本実施形態では、図３に示す透過型拡散部材である拡散板１１に比べて、拡散部材１５０の自己吸収による光量低下が少ないため、１次光Ｌ１の利用効率が高く、拡散光Ｌ２の取出し効率の高い光源装置１００を実現することが可能となる。特に、拡散の度合いを高めたい場合、１次光Ｌ１が直接照射される第１の領域１５１から高い割合で拡散光Ｌ２が出射される。第１の領域１５１から出射された拡散光Ｌ２の一部は、拡散部材１５０より１次光源１１０側に配設されている光透過部材１３３に出射される。そしてこの拡散光Ｌ２の一部は、反射部１４３と光透過部材１３３とを経由して出射部１４２まで進行し、出射部１４２（窓部）から拡散部材１５０に入射することなく、光の利用効率が高い状態で外部の照射対象物１６０を照射できる。
なお反射部１４３で反射された拡散光Ｌ２において、拡散光Ｌ２の一部は再び反射部１４３に向かい、また拡散光Ｌ２の別の一部は拡散部材１５０に再入射する。これら拡散光Ｌ２の一部は、上述した過程を繰り返す。
【００４１】
また、反射部１４３と拡散部材１５０とは、拡散部材１５０側方全周に渡って離間しているため、拡散光Ｌ２が拡散部材１５０に再び入射せず出射部１４２より出射する割合を高めており、より光の利用効率が高くなる。
【００４２】
また、光透過部材１３３を、１次光Ｌ１及び拡散光Ｌ２に対する透過率の高いガラスまたは樹脂で作製しているため、１次光Ｌ１及び拡散光Ｌ２の光透過部材１３３によるロスが少なく、より光の利用効率が高い。
【００４３】
また、光透過部材１３３は、入射部１４１から出射部１４２にかけて広がる円錐台形状を有しているため、拡散光Ｌ２が側面全面に形成された反射部１４３により反射を行う毎に、出射方向が出射部１４２に向かうため、より光の利用効率が高くなる。
【００４４】
また、拡散部材１５０は円柱形状であり、第１の領域１５１は１次光Ｌ１のビームスポットより大きいため、１次光Ｌ１が効率よく拡散部材１５０を照射し拡散部材１５０によって拡散光Ｌ２に変換されるため、より光の利用効率が高くなる。
【００４５】
また、反射部１４３は、光透過部材１３３の側面全面に形成しているため、出射部１４２以外から拡散光Ｌ２が外部に出射されたり他部材に吸収されたりしてしまうことがないため、出射部１４２からの効率よく拡散光Ｌ２を出射できる。
【００４６】
また、反射部１４３は、可視光に対する反射率の高い金属を用いているため、反射部１４３による反射の際の吸収が少なく、光のロスが小さく利用効率が高い。
【００４７】
また、反射部１４３は光透過部材１３３の側面に直接形成しているため、拡散光Ｌ２は、光透過部材１３３の外部に漏れだすことが無く、反射の際に反射膜の外側の構造の影響を受けることが無い。この結果、反射部１４３を透明部材と別体で作製し、接着するような構成と比較して、拡散光Ｌ２を接着剤などを透過させず反射部１４３によって高効率に反射できるため、光のロスが少なく利用効率が高い。
【００４８】
また、本実施形態では、光透過部材１３３と拡散部材１５０とを第１の領域１５１と第２の領域１５３との２つと接する構造としたため、拡散部材１５０が脱落することが無く、信頼性が高い光源装置１００を提供することができる。
【００４９】
以上のように構成することで、１次光Ｌ１の利用効率が高く、かつ、拡散光Ｌ２の取出し効率の高い光源装置１００を提供することが可能となる。
【００５０】
また、以上のように構成することで、レーザ光を照明光に適した照度分布となるように放射角を広げ、かつ、過干渉性を低めることでスペックルの発生しづらい拡散光Ｌ２を実現する、光利用効率の高い光拡散ユニットを実現することができる。これにより、１次光源１１０から放射される１次光Ｌ１の光強度が同じ場合と比べ、より明るく、また、先端部での発熱の小さな光源装置を実現することが可能となる。
【００５１】
なお、本発明において１次光源１１０は、半導体レーザ光源１１１と集光レンズ１１２と導光路としての導光部材１２０とを組み合わせた例を示したが、これに限らない。１次光源１１０は、発光ダイオードやスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）などの固体光源や、固体レーザ、ガスレーザ等に置き換えることが可能である。また、導光部材１２０は複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバや、樹脂基板や半導体基板上に屈折率分布を持たせて導光路を形成した一般的なフィルム型やスラブ型の導波路に置き換えることが可能である。さらに、集光レンズ１１２を用いず、半導体レーザ光源１１１や発光ダイオード、ＳＬＤ等の発光面に導光路の入射端を直接接合することも可能である。また、これらを適宜組み合わせて用いることが可能である。
【００５２】
［変形例１］
図２Ａに示すように、本変形例では、拡散部材１５０は円錐台形状の光透過部材１３３の出射部１４２側の面に接して設置されている。この場合、出射部１４２は、円錐台形状の光透過部材１３３の出射部１４２側の面のうち拡散部材１５０に接していないエリア、及び拡散部材１５０の１次光出射端に面している面以外の外表面すべてである。この屈曲面全てから拡散光Ｌ２が外部に出射される。第１の領域１５１は光透過部材１３３と接しており、第２の領域１５３と第３の領域１５２とは出射部１４２上に位置しており、出射部１４２は第２の領域１５３と第３の領域１５２と窓部とにより構成されている。
【００５３】
このような構造とすることで、光透過部材の形状がより単純になり作製しやすい。
【００５４】
また、本実施形態の変形例では、光透過部材１３３と拡散部材１５０とを第１の領域１５１とのみで接している構造としたため、作製が簡便な光源装置１００を提供することができる。
【００５５】
［変形例２］
上述した実施形態では、光透過部材１３３は全て円錐台形状を有し、反射部１４３は円錐台の側面に配設され、テーパー面であるが、これに限らない。
図２Ｂに示すように、本変形例では、例えば、光透過部材１３３は円柱形状を有していても良い。このとき、反射部１４３は、光透過部材１３３の側面だけでなく、円柱の底面のうち、導光部材１２０によって導光された１次光が入射する入射部１４１を除いた領域にも配設されることが望ましい。
【００５６】
また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００５７】
１００…光源装置、１１０…１次光源、１３０…光拡散ユニット、１３３…光透過部材、１４１…入射部、１４２…出射部、１４３…反射部、１５０…拡散部材、１５１…第１の領域、１５２…第３の領域、１５３…第２の領域、１６０…照射対象物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次光を出射する１次光源と、
前記１次光を拡散して拡散光に変換する拡散部材と、
前記拡散光を正反射または拡散反射して反射光に変換する反射部と、
前記反射光を外部に出射する出射部と、
を具備し、
前記１次光の一部は、前記拡散光と前記反射光との順に変換され、前記反射光の状態で前記出射部から前記外部に出射されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記１次光の別の一部は、前記拡散光に変換され、前記拡散光の状態で前記出射部から前記外部に出射されることを含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記反射部は、前記１次光を透過する機能を有する光透過部材を介して、前記１次光源の１次光出射端と前記拡散部材と前記出射部とに光学的に接続していることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
１次光を出射する１次光源と、前記１次光を拡散する光拡散ユニットとを有する光源装置であって、
前記光拡散ユニットは、
前記１次光が入射する入射部と、
前記入射部側から入射した前記１次光を拡散光として拡散し、拡散する前記拡散光の一部を前記入射部側に出射する拡散部材と、
前記拡散光を正反射または拡散反射する反射部と、
前記拡散光を外部に出射する出射部と、
を有し、
前記出射部は、前記反射部で正反射または拡散反射された前記拡散光の一部が前記出射部から前記拡散部材に再び入射することなく外部に出射されるための窓部を有していることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記拡散部材と前記反射部とは互いに離間しており、前記拡散部材と前記反射部との間には前記１次光を透過する機能を有する光透過部材が配設されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光透過部材は、小径の第１面と、大径の第２面と、テーパー面とを有する円錐台形状を有しており、
前記入射部は前記第１面の少なくとも一部であり、前記出射部は前記第２面の少なくとも一部であり、前記反射部は前記テーパー面を取り囲むように配設されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光透過部材は、ガラスまたは樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記拡散部材は、前記１次光の一部を透過して透過拡散光として出射する機能を有しており、
前記透過拡散光は、前記拡散部材から前記出射部のみを経由して外部に出射することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項９】
前記拡散部材は、前記入射部に面した円形の第１の領域と、前記第１の領域と対向する円形の第３の領域と、前記第１の領域と前記第３の領域で挟まれた側面である第２の領域とを有する円柱形状を有していることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記拡散部材の前記第１の領域と前記第２の領域とは、前記光透過部材と接しており、
前記第３の領域は、前記出射部上に位置しており、
前記出射部は、前記第３の領域と前記窓部とにより構成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記第１の領域は、前記光透過部材と接しており、
前記第２の領域と第３の領域とは、前記出射部上に位置しており、
前記出射部は、前記第２の領域と前記第３の領域と前記窓部とにより構成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記第１の領域の大きさは、前記１次光が前記第１の領域上に形成するビームスポットより大きいことを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記反射部は、前記光透過部材の表面に直接形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記反射部は、金属製であることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記反射部は、外表面に保護膜を有している請求項１４に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記１次光源は、前記１次光を出射する固体光源と、前記１次光を導光する導光路とにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項１】
１次光を出射する１次光源と、
前記１次光を拡散して拡散光に変換する拡散部材と、
前記拡散光を正反射または拡散反射して反射光に変換する反射部と、
前記反射光を外部に出射する出射部と、
を具備し、
前記１次光の一部は、前記拡散光と前記反射光との順に変換され、前記反射光の状態で前記出射部から前記外部に出射されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記１次光の別の一部は、前記拡散光に変換され、前記拡散光の状態で前記出射部から前記外部に出射されることを含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記反射部は、前記１次光を透過する機能を有する光透過部材を介して、前記１次光源の１次光出射端と前記拡散部材と前記出射部とに光学的に接続していることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
１次光を出射する１次光源と、前記１次光を拡散する光拡散ユニットとを有する光源装置であって、
前記光拡散ユニットは、
前記１次光が入射する入射部と、
前記入射部側から入射した前記１次光を拡散光として拡散し、拡散する前記拡散光の一部を前記入射部側に出射する拡散部材と、
前記拡散光を正反射または拡散反射する反射部と、
前記拡散光を外部に出射する出射部と、
を有し、
前記出射部は、前記反射部で正反射または拡散反射された前記拡散光の一部が前記出射部から前記拡散部材に再び入射することなく外部に出射されるための窓部を有していることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記拡散部材と前記反射部とは互いに離間しており、前記拡散部材と前記反射部との間には前記１次光を透過する機能を有する光透過部材が配設されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光透過部材は、小径の第１面と、大径の第２面と、テーパー面とを有する円錐台形状を有しており、
前記入射部は前記第１面の少なくとも一部であり、前記出射部は前記第２面の少なくとも一部であり、前記反射部は前記テーパー面を取り囲むように配設されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光透過部材は、ガラスまたは樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記拡散部材は、前記１次光の一部を透過して透過拡散光として出射する機能を有しており、
前記透過拡散光は、前記拡散部材から前記出射部のみを経由して外部に出射することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項９】
前記拡散部材は、前記入射部に面した円形の第１の領域と、前記第１の領域と対向する円形の第３の領域と、前記第１の領域と前記第３の領域で挟まれた側面である第２の領域とを有する円柱形状を有していることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記拡散部材の前記第１の領域と前記第２の領域とは、前記光透過部材と接しており、
前記第３の領域は、前記出射部上に位置しており、
前記出射部は、前記第３の領域と前記窓部とにより構成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記第１の領域は、前記光透過部材と接しており、
前記第２の領域と第３の領域とは、前記出射部上に位置しており、
前記出射部は、前記第２の領域と前記第３の領域と前記窓部とにより構成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記第１の領域の大きさは、前記１次光が前記第１の領域上に形成するビームスポットより大きいことを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記反射部は、前記光透過部材の表面に直接形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記反射部は、金属製であることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記反射部は、外表面に保護膜を有している請求項１４に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記１次光源は、前記１次光を出射する固体光源と、前記１次光を導光する導光路とにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２４８４０１（Ｐ２０１２−２４８４０１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９１４６（Ｐ２０１１−１１９１４６）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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