照明装置
【課題】照明装置において走査範囲の長さと走査速度を一定にする。
【解決手段】対象領域を光で走査することにより前記対象領域を照明する照明装置は、光を発生する光源（１）と、前記光源からの光の光路を変更可能に調整する光学系（１７）と、電圧の印加により屈折率の分布が誘起される電気光学素子であって、前記対象領域を走査するため前記電圧に応じて前記光学系からの光を偏向させる電気光学素子（９ａ、９ｂ）と、少なくとも前記電気光学素子への光の入射角度に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整する制御部（１５）とを備える。
【解決手段】対象領域を光で走査することにより前記対象領域を照明する照明装置は、光を発生する光源（１）と、前記光源からの光の光路を変更可能に調整する光学系（１７）と、電圧の印加により屈折率の分布が誘起される電気光学素子であって、前記対象領域を走査するため前記電圧に応じて前記光学系からの光を偏向させる電気光学素子（９ａ、９ｂ）と、少なくとも前記電気光学素子への光の入射角度に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整する制御部（１５）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。照明装置は、例えば、内視鏡、プロジェクタ、顕微鏡等において用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
先端に電気光学結晶（電気光学素子）を備えることにより、機械的な駆動なしで照明光を偏向して対象物の走査を行う内視鏡の光学系が知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、光源より後方に電気光学結晶を備え、照明光を対象物に対し機械的な駆動なしで偏向できる走査顕微鏡の光学系が知られている（特許文献２）。この走査顕微鏡の光学系において、照明光の波長ごとに電気光学結晶に加える電圧を変化させ、偏向方向を一定にできる。
【特許文献１】特表２００２-５２３１６２号公報
【特許文献２】特開２００８-１５８３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、走査手段に電気光学結晶を用いた場合、電気光学結晶への光の入射角度等に依存して電気光学結晶からの光の射出角度が異なる。このため、印加電圧の時間変化率が同じ場合には、電気光学結晶への光の入射角度等が異なると、走査範囲の長さと走査速度が一定にならないという不都合が生じる。
【０００５】
本発明は、照明装置において走査範囲の長さと走査速度を一定にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
対象領域を光で走査することにより前記対象領域を照明する照明装置は、光を発生する光源と、前記光源からの光の光路を変更可能に調整する光学系と、電圧の印加により屈折率の分布が誘起される電気光学素子であって、前記対象領域を走査するため前記電圧に応じて前記光学系からの光を偏向させる電気光学素子と、少なくとも前記電気光学素子への光の入射角度に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、少なくとも電気光学素子への光の入射角度によらず、走査範囲の長さと走査速度を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一実施形態に係る照明装置を示す概略構成図である。
【図２】電気光学素子における光線の曲がり方について説明する図である。電圧極に印加する電圧が正の場合を示す。
【図３】電気光学素子における光線の曲がり方を示す説明する図である。電圧極に印加する電圧が負の場合を示す。
【図４】電気光学素子に入射する光線の入射角度と屈折角度を示す図である。
【図５】（ａ）入射角度がゼロの場合の走査範囲を示す図である。（ｂ）入射角度がゼロでない場合の走査範囲を示す図である。（ｃ）入射角度がゼロの場合と入射角度がゼロでない場合の印加電圧波形を例示するグラフである。
【図６】（ａ）入射位置が基準位置の場合の走査範囲を示す図である。（ｂ）入射位置が基準位置でない場合の走査範囲を示す図である。（ｃ）入射位置が基準位置の場合と入射位置が基準位置でない場合の印加電圧波形を例示するグラフである。
【図７】（ａ）光が赤色の場合の走査範囲を示す図である。（ｂ）は、光が青色の場合の走査範囲を示す図である。（ｃ）光が赤色の場合と光が青色の場合の印加電圧波形を例示するグラフである。
【図８】第二実施形態に係る照明装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第一実施形態＞
図1を参照して、照明装置の第一実施形態について説明する。なお、第一実施形態では、照明装置は、内視鏡やプロジェクタに設けられている。しかし、本発明はこれに限定されることなく適用可能である。例えば、照明装置は、顕微鏡に設けられてもよい。なお、ファイババンドル７は、斜視図を用いて記載されている。
【００１０】
照明装置は、光源１、入射部３（入射手段）、ファイババンドル７、走査部９（走査手段）を有する。このように照明装置は、光走査装置から構成されている。
【００１１】
光源１は、三原色の光として赤色（Ｒ）の光（波長λr）、緑色（Ｇ）の光（波長λg）、及び青色（Ｂ）の光（波長λb）を射出する。なお、光源１は、白色光源とＲＧＢフィルタを備えることにより三原色の光を射出するものでもよい。或いは、光源１は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光ダイオードやレーザダイオードを備えることにより、三原色の光を射出するものでもよい。また、後述の電気光学素子の偏向動作を容易にするため、光源１からの光を偏光板により適宜偏光させてよい。また、光源１は、三原色に限らず、所望の数の所望の色の光を射出するものでもよい。
【００１２】
入射部３は、ファイババンドル７の一方の端面（近位端）において、光源１からの光を複数のファイバのいずれか一つに選択的に入射させる。本実施形態において、入射部３は、互いに垂直な方向に偏向動作を行う第一と第二のガルバノミラー３ａ、３ｂから構成される。ガルバノミラー３ａ、３ｂは、図示しないアクチュエータを介して、後述のコントローラ１５により制御される。
【００１３】
ファイババンドル７は、束ねられた複数ｎ本の光ファイバから構成される。各光ファイバは、ファイババンドル７の一方の端面（近位端）において入射した光を伝送して、ファイババンドルの他方の端面（遠位端）から射出させる。なお、ｎは、例えば、数本から数千本である。
【００１４】
入射部３とファイババンドル７の間には、適宜、一以上のレンズ等を含むレンズ群５が設けられる。レンズ群５は、入射部３から射出された光をファイババンドル７のうちの一本の光ファイバに入射するよう焦点が調整されている。ファイババンドル７と走査部９の間にも、適宜、一以上のレンズ等を含むレンズ群１１が設けられる。レンズ群１１は、光ファイバからの光をほぼ平行光にして、走査部９に入射させる。走査部９からの光は、一以上のレンズ等を含むレンズ群１３によって、走査の対象である走査対象領域（走査対象面）１００に合焦する。レンズ群１３により、所定倍率で走査範囲が拡大される。
【００１５】
入射部３、レンズ群５、レンズ群１１、及び、ファイババンドル７は、光源１からの光の光路を変更可能に調整する光学系１７を構成する。光学系１７は、光源からの光の光路を変更可能に調整し、レンズ群５、１１の光軸から外れた軸外光を発生することができる。
【００１６】
走査部９は、ファイババンドル７の遠位端から射出した射出光で走査対象領域１００を周期的に走査する。ファイババンドル７の一本のファイバへ光が入射している間、一周期又はその整数倍の周期の走査が行われる。走査対象領域１００における走査位置（走査点）が順次移動する。図１では、例として、第一の走査位置（P1）と第二の走査位置（P2）が示されている。
【００１７】
走査部９は、互いに垂直な方向に偏向動作を行う２つの電気光学素子９ａ、９ｂを備える。電気光学素子９ａ、９ｂは、電気光学結晶から構成される。なお、電気光学素子９ｂの電圧による偏向動作を容易にするため、２つの電気光学素子９ａ、９ｂの間にλ／２板を設けて光の偏光方向を変えてもよい。
【００１８】
コントローラ（制御部）１５は、電気光学素子９ａの電極にY軸方向の電圧Vyを印加することによりX-Y面内でY軸方向の偏向動作を制御する。コントローラ１５は、電気光学素子９ｂの電極にZ軸方向の電圧Vzを印加することによりX-Z面内でZ軸方向の偏向動作を制御する。なお、X軸は光軸方向の座標を示す。コントローラ１５が電圧Vy、Vzを変更することにより、走査位置をY-Z面内で二次元的に移動できる。コントローラ１５は、電圧Vy、Vz用の二つの電圧発生部を有する。
【００１９】
また、コントローラ（制御部）１５は、中央演算処理装置（CPU)やメモリ等を有する。コントローラ１５は、光源１や入射部３等も制御する。
【００２０】
なお、図１の光走査装置が、内視鏡に搭載される場合には、走査位置からの反射光が図示しない検出器により検出され、モニタ等に走査対象面の画像が表示できる。図１の光走査装置は、プロジェクタに搭載される場合には、スクリーン等の走査対象面に所定の画像を表示できる。
【００２１】
図２、図３は、電気光学素子（電気光学結晶）における光線の曲がり方について説明する図である。簡単のため、図２、図３では、Y軸走査用の電気光学素子９aだけについて説明するが、Z軸走査用の電気光学素子９ｂについても同様である。Y軸は接地電極から非接地電極（電圧極）方向の座標を示す。電気光学素子９aの光の入射面はYZ面とする。なお、電気光学素子９ａの接地電極２０ｂ側の端でY=0とし、接地電極２０ｂから電圧極２０ａに向かって座標Yは増加するものとする。
【００２２】
電源からの印加電圧Vが、電極（電圧極２０ａと接地極２０ｂ）を介して、電気光学素子９aに加えられる。図２（ａ）は、電気光学素子９aに加えられる印加電圧Vがプラスの場合を示す。図３（ａ）は、印加電圧Vがマイナスの場合を示す。なお、印加電圧Vがプラスの場合に電圧極２０ａが正極、接地電極２０ｂが負極になる。印加電圧Vがマイナスの場合に電圧極２０ａが負極、接地電極２０ｂが正極になる。
【００２３】
電気光学素子９aへ電圧を印加することで屈折率の分布（屈折率分布）が生じ、電気光学素子９aに入射した光は、曲げられて電気光学素子９aより射出する。また、屈折率分布は印加電圧により変化する。このため、電気光学素子９aへの印加電圧を変化させることで、電気光学素子９aから射出する光線の角度が変わる。また、印加電圧を変化させることにより対象物に照射する光のスポットを移動させることができる。
【００２４】
なお、印加電圧が一定の場合、射出角度θは、入射角度α、入射位置ｙ、波長λにより異なる。従って、電気光学素子９aへの光の入射角度、光の入射位置、又は光の波長によらず走査範囲の長さと走査速度を一定にすることが必要になる。
【００２５】
以下では、簡単のため、電気光学素子９a内での屈折率の分布n(Y)が以下の数式（１）のように座標Yの一次式で表わされる場合を説明する。なお、係数Ａは、電圧Vに依存するので、電圧Vに依存して屈折率分布が変化する。
【００２６】
【数１】
【００２７】
例えば、電流の注入により電気光学素子９a（例えば、KTa1-xNbxO3）内に電荷を生じさせることにより印加電圧の方向に電界を傾斜させて、屈折率の大きな傾斜を得ることができる（特開２００８-１５８３２５号公報、特開２００７−３１０１０４公報等参照）。この場合、係数Ａは以下の数式（２）により表わされる。
【００２８】
【数２】
【００２９】
ここで、n0は印加電圧がゼロの場合の屈折率、Sijは２次の電気光学定数、dは結晶の電場方向の厚み（電極間の距離）である。係数Ａは、印加電圧の二乗に比例する。図２（ｂ）は、電気光学素子９aに加えられる印加電圧Vがプラスの場合の屈折率変化（屈折率の傾斜）を示す。図３（ｂ）は、印加電圧Vがマイナスの場合の屈折率変化を示す。
【００３０】
なお、波長依存性を考慮する場合には、屈折率nは、以下の数式（３）のようになる。
【００３１】
【数３】
【００３２】
このように、電気光学素子９aへの印加電圧により屈折率はY座標に依存するため、印加電圧により電気光学素子９a内での光路は曲がる。また、印加電圧Vの大きさが大きいほど電気光学素子９a内での光路は大きく曲がる。従って、印加電圧Vに応じて走査位置tanθが決まり、印加電圧Vの変化範囲に応じて走査範囲の長さが決まる。なお、前述の通り、θは、射出角度である。また、走査対象領域１００での実際の走査位置はtanθで一義的に定められるため、本実施形態では、走査位置はtanθで表わされる。
【００３３】
なお、電気光学素子９ａと走査対象領域との間に、別の光学系が配置されている場合には、θは、最も走査対象領域側に配置された光学系からの射出角度である。この点は、以下の図においても同様である。
【００３４】
例えば、印加電圧Vの波形（時間依存性）はのこぎり波である（図５（ｃ）参照）。ここでは、印加電圧波形の最小値Vminと最大値Vmaxの絶対値は等しいが、これに限られるものではない。走査範囲の長さRaは、印加電圧の最小値Vminに対応する走査位置tanθ(V=Vmax)と印加電圧の最大値Vmaxに対応する走査位置tanθ(V=Vmin)の差分に比例する。従って、本実施形態では、簡単のため、走査範囲の長さをRa=tanθ(V=Vmax)-tanθ(V=Vmin)と定義する。
【００３５】
射出角度θは、屈折角度βに一対一に対応する入射角度α、及び、入射位置ｙに依存して以下の数式（４）により表わされる。
【００３６】
【数４】
【００３７】
ここで、Lは、光軸方向の電気光学素子（結晶）の長さである。図４のように、βは屈折角度であり、入射角度αと屈折角度βとの間に数式（５）の関係が成立する。なお、入射角度αと屈折角度βは、電圧極２０ａ側から接地極２０ｂ側に進む方向に光が入射する場合を正にとる。
【００３８】
【数５】
【００３９】
コントローラ１５は、走査範囲の長さRa｛=tanθ(V=Vmax)-tanθ(V=Vmin) ｝が一定値になるように、入射角度、入射位置、波長の少なくとも一つに応じて、最大電圧Vmax（電圧の最大値）と最小電圧Vmin（電圧の最小値）を調整する。これにより、入射角度α、入射位置y、波長λによらず、走査範囲の長さRaが一定値になる。なお、印加電圧波形の周期及び周波数は、入射角度、波長、入射位置によらず一定である。また、コントローラ１５は、レンズ群１３の収差等の影響を考慮して、走査範囲の長さRaが一定になるよう印加電圧波形のVmaxとVminを調整する構成としてもよい。
【００４０】
また、VmaxとVminの調整と同時に、電圧の時間変化率が入射角度、入射位置、波長に応じて調整されている。これにより、入射角度、入射位置、波長に関らず、走査速度を一定にすることができる。なお、電圧の時間変化率は、電圧がVmin からVmaxへ変化するのに要する時間をDTとすると、Vmin からVmax に応じて(Vmax-Vmin)/ DTで与えられる。のこぎり波の場合、DTは周期に略等しい。
【００４１】
入射角度α、入射位置y、波長λに対して、走査範囲の長さRaが一定になるような最大電圧Vmaxと最小電圧Vminの値を数式（４）に基づいて解析的に求めるのは困難である。このため、予め実験やシミュレーション等により、走査範囲の長さを一定にするような最大電圧Vmaxと最小電圧Vminが、入射角度α、入射位置y、波長λごとに予め求められてもよい。例えば、コントローラ１５は、表１のように、そのメモリ内に入射角度α、入射位置y、波長λごとに最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを定めるルックアップテーブル（参照テーブル）を記憶しておいてよい。コントローラ１５は、ルックアップテーブルを参照して、入射角度α、入射位置y、波長λに応じて、最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを設定する。
【００４２】
【表１】
【００４３】
本実施形態では、入射角度α、入射位置yは、コントローラ１５による入射部３の操作量から求められる。本実施形態では、入射角度α、入射位置yは、ガルバノミラー３ａ、３ｂで選択される入射光ファイバによって決まっているため、入射角度αと入射位置yは、ガルバノミラー３ａ、３ｂの角度γa、γb（即ち、操作量）と対応付けられる。表２のように、コントローラ１５は、そのメモリ内にガルバノミラー３ａ、３ｂの角度γa、γbから入射角度αと入射位置yを求めるルックアップテーブルを記憶しておいてよい。コントローラ１５は、ルックアップテーブルを参照して、角度γa、γbに応じて、入射角度αと入射位置yを取得できる。
【００４４】
なお、必要に応じてガルバノミラー３ａ、３ｂの角度（即ち、操作量）を検出する検出器を設けることもできる。
【００４５】
【表２】
【００４６】
なお、コントローラ１５は、そのメモリ内にガルバノミラー３ａ、３ｂの角度γa、γbから直接VmaxとVminを求めるルックアップテーブルを記憶しておいてもよい。この場合、コントローラ１５は、このルックアップテーブルを参照して、ガルバノミラー３ａ、３ｂの角度γa、γbから直接VmaxとVminを求めることができる。
【００４７】
−入射角度に対する印加電圧の依存性−
次に、入射角度に対する印加電圧の依存性とその調整について説明する。ここでは、波長λと入射位置ｙが同じで入射角度αだけが異なる場合について説明する。
【００４８】
図５（ａ）（ｂ）は、従来技術のように印加電圧の波形（ここでは、のこぎり波）を同じにした場合に、入射角度αに応じて走査範囲の長さがどのように変化するかを示す。図５（ａ）は、入射角度αがゼロの場合（α=β=0の場合）の走査範囲を示す。図５（ｂ）は、入射角度αがゼロでない場合（α,β≠0の場合）の走査範囲を示す。射出角度θは、入射角度αから一義的に決まる屈折角度βに対して、以下の数式（６）のように表わされる。
【００４９】
【数６】
【００５０】
ここで、n1は、入射位置での屈折率である。
【００５１】
印加電圧の波形が同じ場合に、射出角度θが印加電圧の変化により変動する幅は、入射角度αの増加に伴って増加することになる。
【００５２】
そこで、入射角度によらず走査範囲の長さRaを一定値Kにするよう、入射角度αに応じて最大電圧Vmaxと最小電圧Vminが調整される。即ち、任意の入射角度α1に対して以下の数式（７）が成立するようにVmaxとVminが設定される。
【００５３】
【数７】
【００５４】
なお、印加電圧波形の周期及び周波数は、入射角度αによらず一定である。Vmax0はα=0の場合の最大印加電圧であり、Vmin0はα=0の場合の最小印加電圧である。
【００５５】
図５（ｃ）において、入射角度αがゼロの場合（α=0の場合）と入射角度αがゼロでない場合（α=α1≠0の場合）の印加電圧波形を例示する。ここで、印加電圧波形は、VmaxとVminの絶対値（大きさ）が等しいのこぎり波であるが、これに限定されるものではない。印加電圧波形の振幅（Vmax-Vmin）は、入射角度αの増加とともに減少するように調整される。これにより、入射角度αに関らず、走査範囲の長さRaは同じになる。図５（ｃ）のように、入射角度αがゼロでない場合、印加電圧波形の振幅（Vmax-Vmin）は入射角度αがゼロの場合より小さくなるように調整される。また、同時に電圧の時間変化率が入射角度αに応じて調整されている。これにより、入射角度αに関らず、走査速度を一定にすることができる。なお、電圧の時間変化率は、電圧がVmin からVmaxへ変化するのに要する時間をDTとすると、Vmin からVmax に応じて(Vmax-Vmin)/ DTで与えられる。のこぎり波の場合、DTは周期に略等しい。
【００５６】
このように、走査範囲の長さと走査速度を一定にするように、印加電圧は入射角度αに応じて設定することができる。
【００５７】
−入射位置に対する印加電圧の依存性−
次に、入射位置に対する印加電圧の依存性とその調整について説明する。ここでは、波長λと入射角度αが同じで入射位置ｙだけが異なる場合を説明する。なお、簡単のため、ここでは入射角度αはゼロである場合を取り扱う。
【００５８】
図６（ａ）（ｂ）は、従来技術のように印加電圧の波形（ここでは、のこぎり波）を同じにした場合に、入射位置ｙに応じて走査範囲の長さがどのように変化するかを示す。図６（ａ）は、入射位置ｙが基準位置y0として光学結晶の厚さ方向の中心位置にある場合（y=y0=-d/2）の走査範囲を示す。図６（ｂ）は、入射位置ｙが基準位置でない場合（y≠y0）の走査範囲を示す。
【００５９】
射出角度θは、入射位置ｙに対して以下の数式（８）のように表わされる。
【００６０】
【数８】
【００６１】
印加電圧波形がVmaxとVminの絶対値が等しいようなのこぎり波の場合、射出角度θが印加電圧の変化により変動する幅は、基準位置で最大になり、入射位置ｙが電圧極２０ａ側にずれる程減少する。入射位置ｙが基準位置にない場合（ｙ≠y0）、射出角度θの変動幅は、入射位置ｙが基準位置である場合より小さい。
【００６２】
そこで、入射位置によらず走査範囲の長さRaを一定値Kにするよう、入射位置ｙに応じて最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを調整する。即ち、任意の入射位置y1に対して以下の数式（９）が成立するようにする。
【００６３】
【数９】
【００６４】
ここで、Vmax0はy=y0の場合の最大印加電圧であり、Vmin0はy=y0の場合の最小印加電圧である。なお、印加電圧波形の周期及び周波数は、入射位置ｙによらず一定である。
【００６５】
図６（ｃ）は、入射位置ｙが基準位置の場合（y= y0の場合）と入射位置ｙが基準位置でない場合（y≠y0の場合）の印加電圧波形を例示する。ここで、印加電圧波形は、VmaxとVminの絶対値（大きさ）が等しいのこぎり波であるが、これに限定されるものではない。印加電圧波形の振幅（Vmax-Vmin）は、入射位置が電極側に近づくとともに大きくなるように調整される。また、同時に電圧の時間変化率が入射位置ｙに応じて調整されている。これにより、入射位置ｙに関らず、走査速度を一定にすることができる。
【００６６】
このように、走査範囲の長さと走査速度を一定にするように、印加電圧は入射位置ｙに応じて設定することができる。
【００６７】
−波長に対する印加電圧の依存性−
次に、波長に対する印加電圧の依存性とその調整について説明する。ここでは、入射角度αと入射位置ｙが同じで、波長λだけが異なる場合について説明する。なお、簡単のため、入射角度αはゼロで、入射位置ｙが基準位置である場合について説明する。
【００６８】
図７（ａ）（ｂ）は、従来技術のように印加電圧の波形（ここでは、のこぎり波）を同じにした場合に、波長λに応じて走査範囲の長さがどのように変化するかを示す。図７（ａ）は、波長λが基準波長（赤色の波長）λrの場合（λ=λr）の走査範囲を示す。図７（ｂ）は、波長λが青色の波長λbの場合（λ=λb）の走査範囲を示す。
【００６９】
射出角度θは、波長λに対して、以下の数式（１０）ように表わされる。
【００７０】
【数１０】
【００７１】
射出角度θが印加電圧の変化により変動する幅は、波長λが減少するとともに増加する。例えば、波長λが青色の波長（λb）である場合、射出角度θの印加電圧による変動幅は、波長λが赤色の波長（λr）である場合より大きい。これは、電気光学素子において、波長が短いほど屈折率が大きいためである。
【００７２】
そこで、波長λによらず走査範囲の長さRaを一定値Kにするよう、波長λに応じて最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを調整する。即ち、任意の波長λ1に対して以下の数式（１１）が成立するようにする。
【００７３】
【数１１】
【００７４】
なお、印加電圧波形の周期及び周波数は、波長λによらず一定である。Vmax0はλ=λrの場合の最大印加電圧であり、Vmin0はλ=λrの場合の最小印加電圧である。
【００７５】
図７（ｃ）は、波長λが赤色の波長λrの場合（λ=λr）と波長λが青色の波長λbの場合（λ=λb）の場合の印加電圧波形を例示する。ここで、印加電圧波形は、VmaxとVminの絶対値（大きさ）が等しいのこぎり波であるが、これに限定されるものではない。印加電圧波形の振幅（Vmax-Vmin）は、波長λが増加するとともに増加するように調整される。また、同時に電圧の時間変化率が波長λに応じて調整されている。これにより、波長λに関らず、走査速度を一定にすることができる。
【００７６】
このように、走査範囲の長さと走査速度を一定にするように、印加電圧は波長λに応じて設定することができる。
【００７７】
なお、上記の実施形態において、入射位置に応じて印加電圧を調整することを行わない構成としてもよい。また、波長に応じて印加電圧を調整することを行わない構成としてもよい。これは、数式（４）において、特に屈折角度βの寄与が大きいためである。しかし、少なくとも入射角度αに応じて最大電圧Vmaxと最小電圧Vminが調整される。
【００７８】
作用効果
光の入射角度に応じて電気光学素子に加える電圧が調整されるため、入射角度に関らず走査範囲の長さと走査速度を一定にできる。光の入射位置に応じて電気光学素子に加える電圧が調整されるため、入射位置に関らず走査範囲の長さと走査速度を一定にできる。光の波長に応じて電気光学素子に加える電圧が調整されるため、波長に関らず走査範囲の長さと走査速度を一定にできる。電圧の最大値と最小値を調整することにより走査範囲の長さを一定にできる。電圧の時間変化率を調整することにより、走査速度を一定にできる。電圧の印加により電流が注入されその内部に電荷を生じることにより、電気光学素子の内部に屈折率の傾斜が誘起される。
【００７９】
＜第二実施形態＞
図８のように第二実施形態では、入射部３が、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）３０で構成される。ＤＭＤ３０を構成する複数の微小ミラーは、それぞれ、コントローラ１５からの指示に応じて、光源１からの光の一部を反射して、電気光学素子に入射する光線を生じさせる。コントローラ１５は、順次微小ミラーを選択する。
【００８０】
この場合、入射角度α、入射位置yは、コントローラ１５が選択した微小ミラーの番号から求められる。入射角度α、入射位置yは、選択される微小ミラーの位置で決まっているため、入射角度αと入射位置yは、微小ミラーの番号と対応付けられる。表３のように、コントローラ１５は、そのメモリ内に微小ミラーの番号から入射角度αと入射位置yを求めるルックアップテーブル（参照テーブル）を記憶しておいてよい。コントローラ１５は、ルックアップテーブルを参照して、入射角度α、入射位置y、波長λに応じて、最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを設定する。また、VmaxとVminの調整と同時に、電圧の時間変化率が入射角度、入射位置、波長に応じて調整されている。
【００８１】
【表３】
【００８２】
なお、コントローラ１５は、そのメモリ内に微小ミラーの番号から直接VmaxとVminを求めるルックアップテーブルを記憶しておいてもよい。この場合、コントローラ１５は、このルックアップテーブルを参照して、選択した微小ミラーの番号から直接VmaxとVminを求めることができる。
【００８３】
第二実施形態でも、第一実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００８４】
本発明は上記の第一と第二実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。例えば、上記の第一と第二の実施形態では、入射角度αと入射位置yが変えられて電気光学素子に光が入射する例を示した。しかし、レンズ群１１の構成を変えるなどして、入射角度αのみ変える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ 光源
３ 入射部
３ａ、３ｂ ガルバノミラー
５、１１、１３ レンズ群
７ ファイババンドル
９ 走査部
９ａ、９ｂ 電気光学素子
１５ コントローラ
１７ 光学系
２０ａ 電圧極
２０ｂ 接地極
１００ 走査対象領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。照明装置は、例えば、内視鏡、プロジェクタ、顕微鏡等において用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
先端に電気光学結晶（電気光学素子）を備えることにより、機械的な駆動なしで照明光を偏向して対象物の走査を行う内視鏡の光学系が知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、光源より後方に電気光学結晶を備え、照明光を対象物に対し機械的な駆動なしで偏向できる走査顕微鏡の光学系が知られている（特許文献２）。この走査顕微鏡の光学系において、照明光の波長ごとに電気光学結晶に加える電圧を変化させ、偏向方向を一定にできる。
【特許文献１】特表２００２-５２３１６２号公報
【特許文献２】特開２００８-１５８３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、走査手段に電気光学結晶を用いた場合、電気光学結晶への光の入射角度等に依存して電気光学結晶からの光の射出角度が異なる。このため、印加電圧の時間変化率が同じ場合には、電気光学結晶への光の入射角度等が異なると、走査範囲の長さと走査速度が一定にならないという不都合が生じる。
【０００５】
本発明は、照明装置において走査範囲の長さと走査速度を一定にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
対象領域を光で走査することにより前記対象領域を照明する照明装置は、光を発生する光源と、前記光源からの光の光路を変更可能に調整する光学系と、電圧の印加により屈折率の分布が誘起される電気光学素子であって、前記対象領域を走査するため前記電圧に応じて前記光学系からの光を偏向させる電気光学素子と、少なくとも前記電気光学素子への光の入射角度に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、少なくとも電気光学素子への光の入射角度によらず、走査範囲の長さと走査速度を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一実施形態に係る照明装置を示す概略構成図である。
【図２】電気光学素子における光線の曲がり方について説明する図である。電圧極に印加する電圧が正の場合を示す。
【図３】電気光学素子における光線の曲がり方を示す説明する図である。電圧極に印加する電圧が負の場合を示す。
【図４】電気光学素子に入射する光線の入射角度と屈折角度を示す図である。
【図５】（ａ）入射角度がゼロの場合の走査範囲を示す図である。（ｂ）入射角度がゼロでない場合の走査範囲を示す図である。（ｃ）入射角度がゼロの場合と入射角度がゼロでない場合の印加電圧波形を例示するグラフである。
【図６】（ａ）入射位置が基準位置の場合の走査範囲を示す図である。（ｂ）入射位置が基準位置でない場合の走査範囲を示す図である。（ｃ）入射位置が基準位置の場合と入射位置が基準位置でない場合の印加電圧波形を例示するグラフである。
【図７】（ａ）光が赤色の場合の走査範囲を示す図である。（ｂ）は、光が青色の場合の走査範囲を示す図である。（ｃ）光が赤色の場合と光が青色の場合の印加電圧波形を例示するグラフである。
【図８】第二実施形態に係る照明装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第一実施形態＞
図1を参照して、照明装置の第一実施形態について説明する。なお、第一実施形態では、照明装置は、内視鏡やプロジェクタに設けられている。しかし、本発明はこれに限定されることなく適用可能である。例えば、照明装置は、顕微鏡に設けられてもよい。なお、ファイババンドル７は、斜視図を用いて記載されている。
【００１０】
照明装置は、光源１、入射部３（入射手段）、ファイババンドル７、走査部９（走査手段）を有する。このように照明装置は、光走査装置から構成されている。
【００１１】
光源１は、三原色の光として赤色（Ｒ）の光（波長λr）、緑色（Ｇ）の光（波長λg）、及び青色（Ｂ）の光（波長λb）を射出する。なお、光源１は、白色光源とＲＧＢフィルタを備えることにより三原色の光を射出するものでもよい。或いは、光源１は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光ダイオードやレーザダイオードを備えることにより、三原色の光を射出するものでもよい。また、後述の電気光学素子の偏向動作を容易にするため、光源１からの光を偏光板により適宜偏光させてよい。また、光源１は、三原色に限らず、所望の数の所望の色の光を射出するものでもよい。
【００１２】
入射部３は、ファイババンドル７の一方の端面（近位端）において、光源１からの光を複数のファイバのいずれか一つに選択的に入射させる。本実施形態において、入射部３は、互いに垂直な方向に偏向動作を行う第一と第二のガルバノミラー３ａ、３ｂから構成される。ガルバノミラー３ａ、３ｂは、図示しないアクチュエータを介して、後述のコントローラ１５により制御される。
【００１３】
ファイババンドル７は、束ねられた複数ｎ本の光ファイバから構成される。各光ファイバは、ファイババンドル７の一方の端面（近位端）において入射した光を伝送して、ファイババンドルの他方の端面（遠位端）から射出させる。なお、ｎは、例えば、数本から数千本である。
【００１４】
入射部３とファイババンドル７の間には、適宜、一以上のレンズ等を含むレンズ群５が設けられる。レンズ群５は、入射部３から射出された光をファイババンドル７のうちの一本の光ファイバに入射するよう焦点が調整されている。ファイババンドル７と走査部９の間にも、適宜、一以上のレンズ等を含むレンズ群１１が設けられる。レンズ群１１は、光ファイバからの光をほぼ平行光にして、走査部９に入射させる。走査部９からの光は、一以上のレンズ等を含むレンズ群１３によって、走査の対象である走査対象領域（走査対象面）１００に合焦する。レンズ群１３により、所定倍率で走査範囲が拡大される。
【００１５】
入射部３、レンズ群５、レンズ群１１、及び、ファイババンドル７は、光源１からの光の光路を変更可能に調整する光学系１７を構成する。光学系１７は、光源からの光の光路を変更可能に調整し、レンズ群５、１１の光軸から外れた軸外光を発生することができる。
【００１６】
走査部９は、ファイババンドル７の遠位端から射出した射出光で走査対象領域１００を周期的に走査する。ファイババンドル７の一本のファイバへ光が入射している間、一周期又はその整数倍の周期の走査が行われる。走査対象領域１００における走査位置（走査点）が順次移動する。図１では、例として、第一の走査位置（P1）と第二の走査位置（P2）が示されている。
【００１７】
走査部９は、互いに垂直な方向に偏向動作を行う２つの電気光学素子９ａ、９ｂを備える。電気光学素子９ａ、９ｂは、電気光学結晶から構成される。なお、電気光学素子９ｂの電圧による偏向動作を容易にするため、２つの電気光学素子９ａ、９ｂの間にλ／２板を設けて光の偏光方向を変えてもよい。
【００１８】
コントローラ（制御部）１５は、電気光学素子９ａの電極にY軸方向の電圧Vyを印加することによりX-Y面内でY軸方向の偏向動作を制御する。コントローラ１５は、電気光学素子９ｂの電極にZ軸方向の電圧Vzを印加することによりX-Z面内でZ軸方向の偏向動作を制御する。なお、X軸は光軸方向の座標を示す。コントローラ１５が電圧Vy、Vzを変更することにより、走査位置をY-Z面内で二次元的に移動できる。コントローラ１５は、電圧Vy、Vz用の二つの電圧発生部を有する。
【００１９】
また、コントローラ（制御部）１５は、中央演算処理装置（CPU)やメモリ等を有する。コントローラ１５は、光源１や入射部３等も制御する。
【００２０】
なお、図１の光走査装置が、内視鏡に搭載される場合には、走査位置からの反射光が図示しない検出器により検出され、モニタ等に走査対象面の画像が表示できる。図１の光走査装置は、プロジェクタに搭載される場合には、スクリーン等の走査対象面に所定の画像を表示できる。
【００２１】
図２、図３は、電気光学素子（電気光学結晶）における光線の曲がり方について説明する図である。簡単のため、図２、図３では、Y軸走査用の電気光学素子９aだけについて説明するが、Z軸走査用の電気光学素子９ｂについても同様である。Y軸は接地電極から非接地電極（電圧極）方向の座標を示す。電気光学素子９aの光の入射面はYZ面とする。なお、電気光学素子９ａの接地電極２０ｂ側の端でY=0とし、接地電極２０ｂから電圧極２０ａに向かって座標Yは増加するものとする。
【００２２】
電源からの印加電圧Vが、電極（電圧極２０ａと接地極２０ｂ）を介して、電気光学素子９aに加えられる。図２（ａ）は、電気光学素子９aに加えられる印加電圧Vがプラスの場合を示す。図３（ａ）は、印加電圧Vがマイナスの場合を示す。なお、印加電圧Vがプラスの場合に電圧極２０ａが正極、接地電極２０ｂが負極になる。印加電圧Vがマイナスの場合に電圧極２０ａが負極、接地電極２０ｂが正極になる。
【００２３】
電気光学素子９aへ電圧を印加することで屈折率の分布（屈折率分布）が生じ、電気光学素子９aに入射した光は、曲げられて電気光学素子９aより射出する。また、屈折率分布は印加電圧により変化する。このため、電気光学素子９aへの印加電圧を変化させることで、電気光学素子９aから射出する光線の角度が変わる。また、印加電圧を変化させることにより対象物に照射する光のスポットを移動させることができる。
【００２４】
なお、印加電圧が一定の場合、射出角度θは、入射角度α、入射位置ｙ、波長λにより異なる。従って、電気光学素子９aへの光の入射角度、光の入射位置、又は光の波長によらず走査範囲の長さと走査速度を一定にすることが必要になる。
【００２５】
以下では、簡単のため、電気光学素子９a内での屈折率の分布n(Y)が以下の数式（１）のように座標Yの一次式で表わされる場合を説明する。なお、係数Ａは、電圧Vに依存するので、電圧Vに依存して屈折率分布が変化する。
【００２６】
【数１】
【００２７】
例えば、電流の注入により電気光学素子９a（例えば、KTa1-xNbxO3）内に電荷を生じさせることにより印加電圧の方向に電界を傾斜させて、屈折率の大きな傾斜を得ることができる（特開２００８-１５８３２５号公報、特開２００７−３１０１０４公報等参照）。この場合、係数Ａは以下の数式（２）により表わされる。
【００２８】
【数２】
【００２９】
ここで、n0は印加電圧がゼロの場合の屈折率、Sijは２次の電気光学定数、dは結晶の電場方向の厚み（電極間の距離）である。係数Ａは、印加電圧の二乗に比例する。図２（ｂ）は、電気光学素子９aに加えられる印加電圧Vがプラスの場合の屈折率変化（屈折率の傾斜）を示す。図３（ｂ）は、印加電圧Vがマイナスの場合の屈折率変化を示す。
【００３０】
なお、波長依存性を考慮する場合には、屈折率nは、以下の数式（３）のようになる。
【００３１】
【数３】
【００３２】
このように、電気光学素子９aへの印加電圧により屈折率はY座標に依存するため、印加電圧により電気光学素子９a内での光路は曲がる。また、印加電圧Vの大きさが大きいほど電気光学素子９a内での光路は大きく曲がる。従って、印加電圧Vに応じて走査位置tanθが決まり、印加電圧Vの変化範囲に応じて走査範囲の長さが決まる。なお、前述の通り、θは、射出角度である。また、走査対象領域１００での実際の走査位置はtanθで一義的に定められるため、本実施形態では、走査位置はtanθで表わされる。
【００３３】
なお、電気光学素子９ａと走査対象領域との間に、別の光学系が配置されている場合には、θは、最も走査対象領域側に配置された光学系からの射出角度である。この点は、以下の図においても同様である。
【００３４】
例えば、印加電圧Vの波形（時間依存性）はのこぎり波である（図５（ｃ）参照）。ここでは、印加電圧波形の最小値Vminと最大値Vmaxの絶対値は等しいが、これに限られるものではない。走査範囲の長さRaは、印加電圧の最小値Vminに対応する走査位置tanθ(V=Vmax)と印加電圧の最大値Vmaxに対応する走査位置tanθ(V=Vmin)の差分に比例する。従って、本実施形態では、簡単のため、走査範囲の長さをRa=tanθ(V=Vmax)-tanθ(V=Vmin)と定義する。
【００３５】
射出角度θは、屈折角度βに一対一に対応する入射角度α、及び、入射位置ｙに依存して以下の数式（４）により表わされる。
【００３６】
【数４】
【００３７】
ここで、Lは、光軸方向の電気光学素子（結晶）の長さである。図４のように、βは屈折角度であり、入射角度αと屈折角度βとの間に数式（５）の関係が成立する。なお、入射角度αと屈折角度βは、電圧極２０ａ側から接地極２０ｂ側に進む方向に光が入射する場合を正にとる。
【００３８】
【数５】
【００３９】
コントローラ１５は、走査範囲の長さRa｛=tanθ(V=Vmax)-tanθ(V=Vmin) ｝が一定値になるように、入射角度、入射位置、波長の少なくとも一つに応じて、最大電圧Vmax（電圧の最大値）と最小電圧Vmin（電圧の最小値）を調整する。これにより、入射角度α、入射位置y、波長λによらず、走査範囲の長さRaが一定値になる。なお、印加電圧波形の周期及び周波数は、入射角度、波長、入射位置によらず一定である。また、コントローラ１５は、レンズ群１３の収差等の影響を考慮して、走査範囲の長さRaが一定になるよう印加電圧波形のVmaxとVminを調整する構成としてもよい。
【００４０】
また、VmaxとVminの調整と同時に、電圧の時間変化率が入射角度、入射位置、波長に応じて調整されている。これにより、入射角度、入射位置、波長に関らず、走査速度を一定にすることができる。なお、電圧の時間変化率は、電圧がVmin からVmaxへ変化するのに要する時間をDTとすると、Vmin からVmax に応じて(Vmax-Vmin)/ DTで与えられる。のこぎり波の場合、DTは周期に略等しい。
【００４１】
入射角度α、入射位置y、波長λに対して、走査範囲の長さRaが一定になるような最大電圧Vmaxと最小電圧Vminの値を数式（４）に基づいて解析的に求めるのは困難である。このため、予め実験やシミュレーション等により、走査範囲の長さを一定にするような最大電圧Vmaxと最小電圧Vminが、入射角度α、入射位置y、波長λごとに予め求められてもよい。例えば、コントローラ１５は、表１のように、そのメモリ内に入射角度α、入射位置y、波長λごとに最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを定めるルックアップテーブル（参照テーブル）を記憶しておいてよい。コントローラ１５は、ルックアップテーブルを参照して、入射角度α、入射位置y、波長λに応じて、最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを設定する。
【００４２】
【表１】
【００４３】
本実施形態では、入射角度α、入射位置yは、コントローラ１５による入射部３の操作量から求められる。本実施形態では、入射角度α、入射位置yは、ガルバノミラー３ａ、３ｂで選択される入射光ファイバによって決まっているため、入射角度αと入射位置yは、ガルバノミラー３ａ、３ｂの角度γa、γb（即ち、操作量）と対応付けられる。表２のように、コントローラ１５は、そのメモリ内にガルバノミラー３ａ、３ｂの角度γa、γbから入射角度αと入射位置yを求めるルックアップテーブルを記憶しておいてよい。コントローラ１５は、ルックアップテーブルを参照して、角度γa、γbに応じて、入射角度αと入射位置yを取得できる。
【００４４】
なお、必要に応じてガルバノミラー３ａ、３ｂの角度（即ち、操作量）を検出する検出器を設けることもできる。
【００４５】
【表２】
【００４６】
なお、コントローラ１５は、そのメモリ内にガルバノミラー３ａ、３ｂの角度γa、γbから直接VmaxとVminを求めるルックアップテーブルを記憶しておいてもよい。この場合、コントローラ１５は、このルックアップテーブルを参照して、ガルバノミラー３ａ、３ｂの角度γa、γbから直接VmaxとVminを求めることができる。
【００４７】
−入射角度に対する印加電圧の依存性−
次に、入射角度に対する印加電圧の依存性とその調整について説明する。ここでは、波長λと入射位置ｙが同じで入射角度αだけが異なる場合について説明する。
【００４８】
図５（ａ）（ｂ）は、従来技術のように印加電圧の波形（ここでは、のこぎり波）を同じにした場合に、入射角度αに応じて走査範囲の長さがどのように変化するかを示す。図５（ａ）は、入射角度αがゼロの場合（α=β=0の場合）の走査範囲を示す。図５（ｂ）は、入射角度αがゼロでない場合（α,β≠0の場合）の走査範囲を示す。射出角度θは、入射角度αから一義的に決まる屈折角度βに対して、以下の数式（６）のように表わされる。
【００４９】
【数６】
【００５０】
ここで、n1は、入射位置での屈折率である。
【００５１】
印加電圧の波形が同じ場合に、射出角度θが印加電圧の変化により変動する幅は、入射角度αの増加に伴って増加することになる。
【００５２】
そこで、入射角度によらず走査範囲の長さRaを一定値Kにするよう、入射角度αに応じて最大電圧Vmaxと最小電圧Vminが調整される。即ち、任意の入射角度α1に対して以下の数式（７）が成立するようにVmaxとVminが設定される。
【００５３】
【数７】
【００５４】
なお、印加電圧波形の周期及び周波数は、入射角度αによらず一定である。Vmax0はα=0の場合の最大印加電圧であり、Vmin0はα=0の場合の最小印加電圧である。
【００５５】
図５（ｃ）において、入射角度αがゼロの場合（α=0の場合）と入射角度αがゼロでない場合（α=α1≠0の場合）の印加電圧波形を例示する。ここで、印加電圧波形は、VmaxとVminの絶対値（大きさ）が等しいのこぎり波であるが、これに限定されるものではない。印加電圧波形の振幅（Vmax-Vmin）は、入射角度αの増加とともに減少するように調整される。これにより、入射角度αに関らず、走査範囲の長さRaは同じになる。図５（ｃ）のように、入射角度αがゼロでない場合、印加電圧波形の振幅（Vmax-Vmin）は入射角度αがゼロの場合より小さくなるように調整される。また、同時に電圧の時間変化率が入射角度αに応じて調整されている。これにより、入射角度αに関らず、走査速度を一定にすることができる。なお、電圧の時間変化率は、電圧がVmin からVmaxへ変化するのに要する時間をDTとすると、Vmin からVmax に応じて(Vmax-Vmin)/ DTで与えられる。のこぎり波の場合、DTは周期に略等しい。
【００５６】
このように、走査範囲の長さと走査速度を一定にするように、印加電圧は入射角度αに応じて設定することができる。
【００５７】
−入射位置に対する印加電圧の依存性−
次に、入射位置に対する印加電圧の依存性とその調整について説明する。ここでは、波長λと入射角度αが同じで入射位置ｙだけが異なる場合を説明する。なお、簡単のため、ここでは入射角度αはゼロである場合を取り扱う。
【００５８】
図６（ａ）（ｂ）は、従来技術のように印加電圧の波形（ここでは、のこぎり波）を同じにした場合に、入射位置ｙに応じて走査範囲の長さがどのように変化するかを示す。図６（ａ）は、入射位置ｙが基準位置y0として光学結晶の厚さ方向の中心位置にある場合（y=y0=-d/2）の走査範囲を示す。図６（ｂ）は、入射位置ｙが基準位置でない場合（y≠y0）の走査範囲を示す。
【００５９】
射出角度θは、入射位置ｙに対して以下の数式（８）のように表わされる。
【００６０】
【数８】
【００６１】
印加電圧波形がVmaxとVminの絶対値が等しいようなのこぎり波の場合、射出角度θが印加電圧の変化により変動する幅は、基準位置で最大になり、入射位置ｙが電圧極２０ａ側にずれる程減少する。入射位置ｙが基準位置にない場合（ｙ≠y0）、射出角度θの変動幅は、入射位置ｙが基準位置である場合より小さい。
【００６２】
そこで、入射位置によらず走査範囲の長さRaを一定値Kにするよう、入射位置ｙに応じて最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを調整する。即ち、任意の入射位置y1に対して以下の数式（９）が成立するようにする。
【００６３】
【数９】
【００６４】
ここで、Vmax0はy=y0の場合の最大印加電圧であり、Vmin0はy=y0の場合の最小印加電圧である。なお、印加電圧波形の周期及び周波数は、入射位置ｙによらず一定である。
【００６５】
図６（ｃ）は、入射位置ｙが基準位置の場合（y= y0の場合）と入射位置ｙが基準位置でない場合（y≠y0の場合）の印加電圧波形を例示する。ここで、印加電圧波形は、VmaxとVminの絶対値（大きさ）が等しいのこぎり波であるが、これに限定されるものではない。印加電圧波形の振幅（Vmax-Vmin）は、入射位置が電極側に近づくとともに大きくなるように調整される。また、同時に電圧の時間変化率が入射位置ｙに応じて調整されている。これにより、入射位置ｙに関らず、走査速度を一定にすることができる。
【００６６】
このように、走査範囲の長さと走査速度を一定にするように、印加電圧は入射位置ｙに応じて設定することができる。
【００６７】
−波長に対する印加電圧の依存性−
次に、波長に対する印加電圧の依存性とその調整について説明する。ここでは、入射角度αと入射位置ｙが同じで、波長λだけが異なる場合について説明する。なお、簡単のため、入射角度αはゼロで、入射位置ｙが基準位置である場合について説明する。
【００６８】
図７（ａ）（ｂ）は、従来技術のように印加電圧の波形（ここでは、のこぎり波）を同じにした場合に、波長λに応じて走査範囲の長さがどのように変化するかを示す。図７（ａ）は、波長λが基準波長（赤色の波長）λrの場合（λ=λr）の走査範囲を示す。図７（ｂ）は、波長λが青色の波長λbの場合（λ=λb）の走査範囲を示す。
【００６９】
射出角度θは、波長λに対して、以下の数式（１０）ように表わされる。
【００７０】
【数１０】
【００７１】
射出角度θが印加電圧の変化により変動する幅は、波長λが減少するとともに増加する。例えば、波長λが青色の波長（λb）である場合、射出角度θの印加電圧による変動幅は、波長λが赤色の波長（λr）である場合より大きい。これは、電気光学素子において、波長が短いほど屈折率が大きいためである。
【００７２】
そこで、波長λによらず走査範囲の長さRaを一定値Kにするよう、波長λに応じて最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを調整する。即ち、任意の波長λ1に対して以下の数式（１１）が成立するようにする。
【００７３】
【数１１】
【００７４】
なお、印加電圧波形の周期及び周波数は、波長λによらず一定である。Vmax0はλ=λrの場合の最大印加電圧であり、Vmin0はλ=λrの場合の最小印加電圧である。
【００７５】
図７（ｃ）は、波長λが赤色の波長λrの場合（λ=λr）と波長λが青色の波長λbの場合（λ=λb）の場合の印加電圧波形を例示する。ここで、印加電圧波形は、VmaxとVminの絶対値（大きさ）が等しいのこぎり波であるが、これに限定されるものではない。印加電圧波形の振幅（Vmax-Vmin）は、波長λが増加するとともに増加するように調整される。また、同時に電圧の時間変化率が波長λに応じて調整されている。これにより、波長λに関らず、走査速度を一定にすることができる。
【００７６】
このように、走査範囲の長さと走査速度を一定にするように、印加電圧は波長λに応じて設定することができる。
【００７７】
なお、上記の実施形態において、入射位置に応じて印加電圧を調整することを行わない構成としてもよい。また、波長に応じて印加電圧を調整することを行わない構成としてもよい。これは、数式（４）において、特に屈折角度βの寄与が大きいためである。しかし、少なくとも入射角度αに応じて最大電圧Vmaxと最小電圧Vminが調整される。
【００７８】
作用効果
光の入射角度に応じて電気光学素子に加える電圧が調整されるため、入射角度に関らず走査範囲の長さと走査速度を一定にできる。光の入射位置に応じて電気光学素子に加える電圧が調整されるため、入射位置に関らず走査範囲の長さと走査速度を一定にできる。光の波長に応じて電気光学素子に加える電圧が調整されるため、波長に関らず走査範囲の長さと走査速度を一定にできる。電圧の最大値と最小値を調整することにより走査範囲の長さを一定にできる。電圧の時間変化率を調整することにより、走査速度を一定にできる。電圧の印加により電流が注入されその内部に電荷を生じることにより、電気光学素子の内部に屈折率の傾斜が誘起される。
【００７９】
＜第二実施形態＞
図８のように第二実施形態では、入射部３が、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）３０で構成される。ＤＭＤ３０を構成する複数の微小ミラーは、それぞれ、コントローラ１５からの指示に応じて、光源１からの光の一部を反射して、電気光学素子に入射する光線を生じさせる。コントローラ１５は、順次微小ミラーを選択する。
【００８０】
この場合、入射角度α、入射位置yは、コントローラ１５が選択した微小ミラーの番号から求められる。入射角度α、入射位置yは、選択される微小ミラーの位置で決まっているため、入射角度αと入射位置yは、微小ミラーの番号と対応付けられる。表３のように、コントローラ１５は、そのメモリ内に微小ミラーの番号から入射角度αと入射位置yを求めるルックアップテーブル（参照テーブル）を記憶しておいてよい。コントローラ１５は、ルックアップテーブルを参照して、入射角度α、入射位置y、波長λに応じて、最大電圧Vmaxと最小電圧Vminを設定する。また、VmaxとVminの調整と同時に、電圧の時間変化率が入射角度、入射位置、波長に応じて調整されている。
【００８１】
【表３】
【００８２】
なお、コントローラ１５は、そのメモリ内に微小ミラーの番号から直接VmaxとVminを求めるルックアップテーブルを記憶しておいてもよい。この場合、コントローラ１５は、このルックアップテーブルを参照して、選択した微小ミラーの番号から直接VmaxとVminを求めることができる。
【００８３】
第二実施形態でも、第一実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００８４】
本発明は上記の第一と第二実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。例えば、上記の第一と第二の実施形態では、入射角度αと入射位置yが変えられて電気光学素子に光が入射する例を示した。しかし、レンズ群１１の構成を変えるなどして、入射角度αのみ変える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ 光源
３ 入射部
３ａ、３ｂ ガルバノミラー
５、１１、１３ レンズ群
７ ファイババンドル
９ 走査部
９ａ、９ｂ 電気光学素子
１５ コントローラ
１７ 光学系
２０ａ 電圧極
２０ｂ 接地極
１００ 走査対象領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域を光で走査することにより前記対象領域を照明する照明装置において、
光を発生する光源と、
前記光源からの光の光路を変更可能に調整する光学系と、
電圧の印加により屈折率の分布が誘起される電気光学素子であって、前記対象領域を走査するため前記電圧に応じて前記光学系からの光を偏向させる電気光学素子と、
少なくとも前記電気光学素子への光の入射角度に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整する制御部と、を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記電気光学素子への光の入射位置に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整することを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記制御部が、光の波長に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整することを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記電圧の時間変化率を調整することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記電圧の最大値と最小値を調整することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項６】
前記電気光学素子において、前記電圧の印加により電流が注入されその内部に電荷を生じることにより、屈折率の傾斜が誘起されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項１】
対象領域を光で走査することにより前記対象領域を照明する照明装置において、
光を発生する光源と、
前記光源からの光の光路を変更可能に調整する光学系と、
電圧の印加により屈折率の分布が誘起される電気光学素子であって、前記対象領域を走査するため前記電圧に応じて前記光学系からの光を偏向させる電気光学素子と、
少なくとも前記電気光学素子への光の入射角度に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整する制御部と、を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記電気光学素子への光の入射位置に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整することを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記制御部が、光の波長に応じて、前記電気光学素子に印加する前記電圧を調整することを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記電圧の時間変化率を調整することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記電圧の最大値と最小値を調整することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項６】
前記電気光学素子において、前記電圧の印加により電流が注入されその内部に電荷を生じることにより、屈折率の傾斜が誘起されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つに記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−５９１７４（Ｐ２０１１−５９１７４Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０５８０６（Ｐ２００９−２０５８０６）
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【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２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【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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