JP5675911B2 - Fiber optic lighting equipment - Google Patents
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Description
本発明は光ファイバ照明装置に関する。 The present invention relates to an optical fiber lighting device.
内視鏡手元部に複数のLEDを配置し、挿入部を経由して内視鏡先端の発光部までファイバ束によって導光する光ファイバ照明装置が提案されている。ファイバ束は、内視鏡先端側では一つに束ねられているが、光源側では三つに分けられ、それぞれ、赤色光と緑色光と青色光を発光するLEDと光学的に結合されている。 There has been proposed an optical fiber illuminating device in which a plurality of LEDs are arranged at the proximal portion of the endoscope and guided by a fiber bundle to the light emitting portion at the distal end of the endoscope via the insertion portion. The fiber bundles are bundled together on the endoscope distal side, but are divided into three on the light source side, and are optically coupled to LEDs that emit red light, green light, and blue light, respectively. .
この光ファイバ照明装置では、内視鏡手元部から内視鏡先端の発光部までファイバ束によって照明光を導光しており、一般に光ファイバの導波効率は波長依存性を有するため、入射端でのRGB出力比と射出端でのRGB出力比は、ファイバ束の導波長により異なる。このため、射出端において所望のRGB出力比を得るためには、入射端でのRGB出力比を、ファイバ束の長さに応じて調整しなければならない。 In this optical fiber illuminating device, illumination light is guided by a fiber bundle from the proximal portion of the endoscope to the light emitting portion at the distal end of the endoscope. Generally, since the waveguide efficiency of the optical fiber has wavelength dependence, The RGB output ratio at and the RGB output ratio at the exit end differ depending on the waveguide length of the fiber bundle. For this reason, in order to obtain a desired RGB output ratio at the exit end, the RGB output ratio at the entrance end must be adjusted according to the length of the fiber bundle.
本発明の目的は、内視鏡への使用に適した光ファイバ照明装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the optical fiber illuminating device suitable for the use to an endoscope.
本発明による光ファイバ照明装置は、励起光を射出する励起光源と、前記励起光源から射出された前記励起光を導波する第一の光ファイバと、前記第一の光ファイバから射出された前記励起光を受光して前記励起光とは異なる波長の波長変換光を発する波長変換部と、前記波長変換部から発せられた前記波長変換光の少なくとも一部を入射端より入射して導波し、射出端より射出する第二の光ファイバとを備えている。前記波長変換部は、異なるスペクトルで発光する複数の波長変換部から選択可能である。前記第二の光ファイバが導波する導波光の波長領域は波長的な広がりのスペクトルを有している。前記第二の光ファイバの前記入射端から前記射出端までの前記第二の光ファイバの長さは、前記導波光の波長領域における前記第二の光ファイバの導波効率の差に基づいて定められている。前記第二の光ファイバの長さは、前記導波光の波長領域における前記第二の光ファイバの導波効率の最大値と最小値の差が、所定値以下となるように定められている。 An optical fiber lighting device according to the present invention includes an excitation light source that emits excitation light, a first optical fiber that guides the excitation light emitted from the excitation light source, and the emission light that is emitted from the first optical fiber. A wavelength converter that receives the excitation light and emits wavelength-converted light having a wavelength different from that of the excitation light; and at least a part of the wavelength-converted light emitted from the wavelength converter is incident from an incident end and guided. And a second optical fiber that exits from the exit end. The wavelength converter can be selected from a plurality of wavelength converters that emit light with different spectra. The wavelength region of the guided light guided by the second optical fiber has a wavelength spectrum. The length of the second optical fiber from the incident end to the exit end of the second optical fiber is determined based on a difference in waveguide efficiency of the second optical fiber in the wavelength region of the guided light. It has been. The length of the second optical fiber is determined such that the difference between the maximum value and the minimum value of the waveguide efficiency of the second optical fiber in the wavelength region of the guided light is not more than a predetermined value.
本発明によれば、内視鏡への使用に適した光ファイバ照明装置が提供される。 According to the present invention, an optical fiber illumination device suitable for use in an endoscope is provided.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第一実施形態>
図1は、本発明の第一実施形態による光ファイバ照明装置を示している。図1に示すように、光ファイバ照明装置は、励起光100を射出する励起光源であるレーザ光を射出する半導体レーザ10と、半導体レーザ10から射出された励起光100を導波する第一の光ファイバである単ファイバ20と、単ファイバ20から射出された励起光100を受光して励起光100とは異なる波長の波長変換光である蛍光を発する波長変換部である蛍光体ユニット30と、蛍光体ユニット30から発せられた波長変換光すなわち蛍光の一部を少なくとも導波する第二の光ファイバである複数の単ファイバを束ねたファイバ束40とを有している。半導体レーザ10と単ファイバ20の間には、半導体レーザ10から射出される励起光100を単ファイバ20の入射領域に集光する集光レンズ80が配置されている。
<First embodiment>
FIG. 1 shows an optical fiber lighting device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the optical fiber illumination device includes a
図1において、半導体レーザ10から射出された励起光100は、集光レンズ80によって集光されて単ファイバ20に入射する。単ファイバ20に入射した励起光100は、単ファイバ20により導波され、単ファイバ20の射出端から射出される。単ファイバ20から射出された励起光100は蛍光体ユニット30に入射し、励起光100の一部は蛍光体ユニット30内に進入し、蛍光体ユニット30中の蛍光体によって励起光100よりも長波長の蛍光に変換される。蛍光の一部と励起光100の一部はファイバ束40に入射し、ファイバ束40の射出端から照明光110として射出される。
In FIG. 1, the
この光ファイバ照明装置を内視鏡に使用した場合、単ファイバ20の長さは必要に応じて任意に選択可能であるが、ファイバ束40の長さについては内視鏡先端部での発熱等も考慮して選択する必要がある。すなわち、20lm程度の明るさを実現した場合、蛍光体ユニット30での発熱は、特に放熱機構を設けない場合、雰囲気温度と比較して40℃程度上昇する。このため、蛍光体ユニット30周辺の構成や外部への熱の影響などについて考慮してファイバ束40の長さを決定する必要がある。内視鏡先端部に集積された撮像素子などの内部に設けられたデバイスへの影響や、観察対象である人体への影響を考慮すると、内視鏡挿入部先端から10cm以上、蛍光体ユニット30を遠ざける必要がある。すなわち、ファイバ束40の長さは10cm以上とすることが望ましい。これにより、内視鏡先端部からの発熱を軽減することが可能となる。
When this optical fiber illuminating device is used for an endoscope, the length of the
半導体レーザ10は、波長480nm以下にピークを有する青色半導体レーザ光源であり、例えば、440nmの青色帯の光を発する青色半導体レーザである。また、蛍光体ユニット30は、少なくとも540nm以上にピークを有する蛍光を発する蛍光体を含んでいる。この蛍光体は、例えば、440nmの励起光による励起に対して、560nmにピークを有し、700nm以上の波長域まで広がるスペクトルの光を発するセリウム添加のYAG蛍光体である。ファイバ束40から射出される照明光110のスペクトルを図2に示す。このようなスペクトルを有する白色光の場合、青色の成分は、ほぼ440nmのレーザ光のみとなっているため、青色光の導波損失は、この440nmのピーク値の導波損失で代表することができる。
The
単ファイバ20とファイバ束40はともに、可視光領域の光を導波するための一般的な光ファイバであり、図3に示すような伝送損失特性を有している。図3の点線は通常の光ファイバのものであり、実線は高品質の光ファイバのものを示している。図の通り、高品質の光ファイバを用いた場合、赤外領域と紫外領域の特性は改善するが、可視領域ではほぼ類似した特性を示すことがわかる。図3に示す通り、440nmでの伝送損失は0.2dB/m程度、560nm帯での伝送損失は0.1dB/m程度であり、その差は約0.1dBだけである。これは、透過率に換算すると、440nmの光は、560nm帯の光と比較して、1m当たり2.3%、440nm帯の光成分が減少することを意味している。従って、この光ファイバを用いた場合、蛍光体ユニットから射出された光を導波すると、距離に応じて青色成分が減少するため、ファイバ束40の長さL2を長くし過ぎると射出端から射出される照明光110は黄色から赤色味が強くなってしまう。すなわち、ファイバ束40の射出端から射出される光のスペクトルが、所望のRGB出力比と比べ、青色領域で小さくなってしまう。言い換えると、所望のRGB出力比に対応するスペクトルパターンと、実際に射出される光のスペクトルパターンとの差が、400から500nm帯では、それ以上の波長領域と比べて所定値より大きくなってしまう。
Both the
このため、本実施形態では、ファイバ束40の長さL2を1mとし、単ファイバ20の長さL1を3mとしている。これによると、励起光源から射出された励起光は、単ファイバ20に入射し、3m導波して蛍光体ユニット30に照射される。単ファイバ20の入射端での光量を1とすると、この光ファイバは440nm帯では0.2dB/mの損失があるため、蛍光体ユニット30に照射される時点では、0.87まで減少する。しかし、この時点では、単色の導波であるため、単に導波の損失であり、照明光110のスペクトルには影響を及ぼさない。
For this reason, in this embodiment, the length L2 of the
次に、この励起光が蛍光体ユニット30に照射される。蛍光体ユニット30から射出される光は、図2に示すようなスペクトルを有しており、波長440nmの励起光のピーク強度が波長560nmの蛍光のピーク強度よりもやや大きく、これにより白色光となるように調整されている。ここで、ファイバ束40の入射端での各波長のピーク強度をそれぞれ1とすると、ファイバ束40により1m伝送された後の射出端での440nmの青色光の強度は0.955となり、560nmの蛍光の強度は0.977となる。従って両者の差は2.2%程度となる。従って、本実施形態によると、4m伝送する光源ユニットを用いた場合、従来技術のように、各色を4mずつ導波した場合の440nm光と560nm光の強度の差9%と比較して、その差を2.2%まで軽減することが可能となる。すなわち、ファイバ束40の射出端から射出される光のスペクトルと、所望のRGB出力比に対応したスペクトルパターンとの差を、所定の範囲内とすることが可能となる。
Next, the
このように本実施形態では、ファイバ束40が導波する光は白色光で波長的な広がりを有しており、ファイバ束40の長さは、ファイバ束40が導波する光の波長領域に於ける導波損失に基づき設定されている。具体的には、ファイバ束40が導波する光の波長領域に対する導波効率の差が2.2%以下になるように、ファイバ束40の長さが1mに選択されている。
Thus, in this embodiment, the light guided by the
このように構成することによって、同じ蛍光体ユニットと同じ励起光源を用いて、長さ2mの光ファイバ照明装置と、長さ4mの光ファイバ照明装置と、長さ10mの光ファイバ照明装置を作製した場合でも、単ファイバ20の長さを調節することによって、ファイバ束40の射出端から射出される照明光110の発光スペクトルが変化することのない、安定な光ファイバ照明装置を提供することが可能となる。さらに、単一の長さの光ファイバ照明装置しか作製しない場合でも、蛍光体ユニット30単体で調整されたスペクトルから大きく変化しないため、第二の光ファイバを取り付けてのスペクトル評価が不要となり、設計や製造ステップでの負荷を軽減することも可能となる。さらに、第二の光ファイバに、アプリケーションに応じて複数種類の光ファイバを用いる場合でも、その導波損失特性から最長の長さを算出しておくことによって、光ファイバの種類ごとに蛍光体ユニット30の調整をする必要がなく、第二の光ファイバのみを交換しても、色味に大きな変化を及ぼすことがない。
With this configuration, a 2 m long optical fiber illuminating device, a 4 m long optical fiber illuminating device, and a 10 m long optical fiber illuminating device are manufactured using the same phosphor unit and the same excitation light source. In this case, it is possible to provide a stable optical fiber illumination device in which the emission spectrum of the
このように本実施形態によれば、ファイバ束40の長さの変化が照明光の色味に与える影響を軽減することが可能となり、照明光の波長領域において色味の変わらない安定な光ファイバ照明装置を提供することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the influence of the change in the length of the
<第二実施形態>
図4は、本発明の第二実施形態による光ファイバ照明装置の蛍光ユニットの周辺部を示している。本実施形態の光ファイバ照明装置は、基本構造は第一実施形態と同様だが、図4に示すように、蛍光体ユニット30は、赤色(R)と緑色(G)と青色(B)に対応した蛍光をそれぞれ発する複数のRGB蛍光体30a,30b,30cが混合されて樹脂で封止されている。
<Second embodiment>
FIG. 4 shows the periphery of the fluorescent unit of the optical fiber illuminating device according to the second embodiment of the present invention. The optical fiber illuminating device of the present embodiment has the same basic structure as that of the first embodiment, but as shown in FIG. 4, the
本実施形態では、励起光源である半導体レーザ10は、405nmの青紫色レーザ光源であり、蛍光体ユニット30は、この波長帯で励起される一般的なRGB蛍光体30a,30b,30cを含んでいる。このRGB蛍光体30a,30b,30cは405nmの励起光によって励起され、それぞれ、460nmの青色と540nmの緑色と630nmの赤色の蛍光を発する。蛍光体ユニット30から発せられる蛍光のスペクトルを図5に示す。図5に示す通り、405nmの励起光は、蛍光体ユニット30によってほぼRGBの蛍光に変換されており、図2に示した第一実施形態のスペクトルと比較して、励起光の光強度が小さくなっている。この励起光は照明光110の色味にほとんど影響を与えないため、ここではRGB蛍光体30a,30b,30cからの発光についてのみ考えてよい。そこで、460nm、540nm、630nmのそれぞれの波長での伝送損失は、図3から、0.2dB/m、0.1dB/m、0.05dB/m程度であることが分かる。なお、蛍光体から発せられる各波長の光は、励起光と比較してブロードであり、ピークよりも短波長の光も長波長の光も存在するが、半値幅として、数十nm程度であり、近似的にピーク波長における伝送損失の値を用いて伝送損失を求めてよい。これに従えば、伝送損失の最大値と最小値との差Δαは、450nmと650nmとにおける伝送損失の差であり、Δα=0.15dB/mとなる。すなわち、1m当たり3.4%ずつずれる。
In this embodiment, the
この光源を用いる場合、各波長成分のスペクトルの強度変化の差の許容値Δλを10%として、Lmax=Δλ/((1−10^(−Δα/10))×100)を用いて計算すると、第二の光ファイバであるファイバ束40の長さのレンジは3mとなる。すなわち、第二の光ファイバの長さは、最長のものと最短のものの差が3m以下とすれば、Δλを10%以下とすることができる。
In the case of using this light source, calculation is performed using Lmax = Δλ / ((1−10 ^ (− Δα / 10)) × 100) where the allowable value Δλ of the difference in intensity of the spectrum of each wavelength component is 10%. The length range of the
言い換えれば、ファイバ束40の長さのレンジは、ファイバ束40から射出される照明光110の波長領域におけるファイバ束40による導波損失の最大値と最小値との差をΔα[dB/m]とし、照明光110の波長領域における各波長成分のスペクトルの強度変化の差の許容値をΔλ[%]として、Lmax[m]=Δλ/((1−10^(−Δα/10))×100)以下であるとよい。
In other words, the range of the length of the
ファイバ束40が導波する光は、その強度スペクトルにおいて複数のピークを有しており、導波損失の最大値と最小値の差Δαは、複数のピークの波長における導波損失の最大値から最小値を引いた値としている。
The light guided by the
ファイバ束40が導波する光は波長的な広がりを有しており、ファイバ束40の長さは、光ファイバ束40の射出端から射出する光のスペクトルが、その射出端において、所望のRGB出力比に対応する所定パターンとなるように決められている。
The light guided by the
各波長成分のスペクトルの強度変化の差の許容値Δλの値は、照明装置の使用目的により異なる。一般照明用途では10%程度、医療用途等では5%程度よりも小さくすることが望ましい。すなわち、所望のRGB出力比に対応したスペクトルパターンと、ファイバ束40の射出端から射出される光のスペクトルパターンとの差が所定値以下とすることが望ましい。すなわち、この許容範囲は、一般照明用途では10%以下、医療用途では5%以下とすることが望ましい。例えば医療用途では、その長さを1.5m以内に抑えることによって、より望ましい照明光を実現することが可能となる。
The allowable value Δλ of the difference in spectral intensity change of each wavelength component varies depending on the purpose of use of the illumination device. It is desirable to make it smaller than about 10% for general lighting applications and about 5% for medical applications. That is, it is desirable that the difference between the spectral pattern corresponding to the desired RGB output ratio and the spectral pattern of the light emitted from the exit end of the
このように本実施形態によれば、ファイバ束40の長さの変化がRGBの出力比に与える影響を軽減することが可能となり、照明光の波長領域において色味の変わらない安定な光ファイバ照明装置を提供することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the influence of the change in the length of the
<第三実施形態>
図6は、本発明の第三実施形態による光ファイバ照明装置を示している。本実施形態の光ファイバ照明装置は、基本構造は第一実施形態と同様だが、図6に示すように、半導体レーザ10に代えて、励起光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザ10−1,10−2,10−3を有し、単ファイバ20に代えて、複数の半導体レーザ10−1,10−2,10−3からそれぞれ射出された励起光をそれぞれ導波する複数の単ファイバ20−1,20−2,20−3を有し、蛍光体ユニット30に代えて、複数の単ファイバ20−1,20−2,20−3からそれぞれ射出された励起光を受光して互いに異なる波長の波長変換光をそれぞれ発する複数の蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3を有している。また、集光レンズ80に代えて、半導体レーザ10−1,10−2,10−3と単ファイバ20−1,20−2,20−3のそれぞれの間に、半導体レーザ10−1,10−2,10−3から射出される励起光を単ファイバ20−1,20−2,20−3の入射領域にそれぞれ集光する集光レンズ80−1,80−2,80−3が配置されている。
<Third embodiment>
FIG. 6 shows an optical fiber lighting device according to a third embodiment of the present invention. The optical fiber illuminating device of the present embodiment has the same basic structure as that of the first embodiment, but, as shown in FIG. 6, instead of the
蛍光体ユニット30−1、30−2、30−3は、それぞれ、630nmの赤色領域、540nmの緑色領域、460nmの青色領域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。半導体レーザ10−1,10−2,10−3の射出光の波長は、これらの蛍光体の励起効率に合わせてそれぞれ選択されることが望ましい。 The phosphor units 30-1, 30-2, and 30-3 include phosphors that emit fluorescence in a red region of 630 nm, a green region of 540 nm, and a blue region of 460 nm, respectively. The wavelengths of the light emitted from the semiconductor lasers 10-1, 10-2, and 10-3 are preferably selected in accordance with the excitation efficiencies of these phosphors.
図7は、蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3の周辺部を拡大して示している。図7に示すように、蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3の相互間には遮光板92が設けられている。ファイバ束40は、蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3にそれぞれ接続された部分ファイバ束40−1,40−2,40−3から構成されている。ファイバ束40を構成している単ファイバの配列は入射端と射出端とで異なり、部分ファイバ束40−1,40−2,40−3を構成している単ファイバは、それらが射出する蛍光がほぼ等しく混合されるように、ファイバ束40の射出端では、ほぼ均一に混ざった配列となっている。さらに、ファイバ束40の射出端において、部分ファイバ束40−1,40−2,40−3を介してそれぞれ射出される蛍光の各出力強度の重心がファイバ束40の有効射出領域の中心とほぼ一致するように構成されている。部分ファイバ束40−1,40−2,40−3を構成する単ファイバの本数は互いに等しくてもよい。また部分ファイバ束40−1,40−2,40−3を構成する単ファイバの本数は、各蛍光の発光強度に応じて、部分ファイバ束40−1,40−2,40−3を介してそれぞれ射出される蛍光が混じり合ったときに所望の色、例えば白色となるように調整されてもよい。
FIG. 7 is an enlarged view of the periphery of the phosphor units 30-1, 30-2, and 30-3. As shown in FIG. 7, a
図6と図7において、複数の半導体レーザ10−1,10−2,10−3から射出された励起光は、それぞれ、対応する複数の単ファイバ20−1,20−2,20−3を経由して、対応する複数の蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3に入射する。複数の蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3は、それぞれ、複数の単ファイバ20−1,20−2,20−3から射出された励起光を受光して赤色領域と緑色領域と青色領域の蛍光を発する。複数の蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3から発せられた蛍光は、それぞれ部分ファイバ束40−1,40−2,40−3を介して、ファイバ束40の射出端から白色の照明光110として射出される。
In FIG. 6 and FIG. 7, the excitation light emitted from the plurality of semiconductor lasers 10-1, 10-2, 10-3 respectively passes through the corresponding single fibers 20-1, 20-2, 20-3. Then, the light enters the corresponding plurality of phosphor units 30-1, 30-2, and 30-3. The plurality of phosphor units 30-1, 30-2, 30-3 receive excitation light emitted from the plurality of single fibers 20-1, 20-2, 20-3, respectively, and receive red and green regions. And emits fluorescence in the blue region. The fluorescence emitted from the plurality of phosphor units 30-1, 30-2, 30-3 is white from the exit end of the
本実施形態では、蛍光体の選択において、図8に示すように、第二の実施形態の場合と比較して、よりブロードなスペクトルの蛍光を発するものを選択している。このような場合、伝送損失の算出には、各蛍光体から発せられる蛍光のピークだけでなく、その裾野も含めて計算を行うことが望ましいため、伝送損失の計算においてはピークのみでなく、一般的な人間が見ることが可能な可視光領域すなわち400nmから700nmまでの領域で全体に渡って計算を行う。言い換えると、所望のRGB出力比は、R領域、G領域、B領域のみについて考えるのではなく、可視領域である、赤色領域から、紫色領域にわたって考慮することが望ましい。すなわち、図3から、伝送損失の最大値と最小値の差Δαは0.25−0.05=0.2dB/mとなり、これは4.5%/mに対応する。その結果、ファイバ束40の長さのレンジすなわち最長のものと最短のものの差を1.1m以下とすれば、各波長成分のスペクトルの強度変化の差の許容値Δλを10%以下とすることができる。すなわち、10%のΔλに対しては、ファイバ束40の長さのレンジを1.1m以下とすればよい。また、例えば医療用途など、色味の変化を小さくする必要のあるニーズに対して、Δλを例えば5%に設定すると、ファイバ束40の長さのレンジを50cm程度とする必要がある。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, in the selection of the phosphors, those that emit fluorescence having a broader spectrum than those in the second embodiment are selected. In such a case, it is desirable to calculate not only the peak of the fluorescence emitted from each phosphor but also its base in calculating the transmission loss. The calculation is performed over the entire visible light region that can be seen by a typical human being, that is, the region from 400 nm to 700 nm. In other words, it is desirable to consider the desired RGB output ratio from the red region, which is the visible region, to the purple region, rather than considering only the R region, G region, and B region. That is, from FIG. 3, the difference Δα between the maximum value and the minimum value of transmission loss is 0.25−0.05 = 0.2 dB / m, which corresponds to 4.5% / m. As a result, if the range of the length of the
また、蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3のみで色味を調整した場合、ファイバ束40の長さを、10%、5%のΔλに対して、それぞれ、1.1m、0.55m以下とすればよい。すなわち、蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3のみで色味を調整した場合、ファイバ束40の長さのレンジの最短のものは0mとなるため、最長のものはΔλに対して、それぞれ1.1m、0.55mとすればよいということになる。
Further, when the color is adjusted only with the phosphor units 30-1, 30-2, and 30-3, the length of the
本実施形態では、ファイバ束40が導波する光は、その強度スペクトルにおいて複数のピークを有しており、導波損失の最大値と最小値の差Δαは、複数の蛍光体ユニット30−1,30−2,30−3から発せられる光に対する導波損失および複数の半導体レーザ10−1,10−2,10−3から射出される励起光に対する導波損失の最大値から最小値を引いた値としている。
In this embodiment, the light guided by the
このように本実施形態によれば、ファイバ束40の長さの変化がRGBの出力比に与える影響を軽減することが可能となり、照明光の波長領域において色味の変わらない安定な光ファイバ照明装置を提供することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the influence of the change in the length of the
<第四実施形態>
図9は、本発明の第四実施形態による光ファイバ照明装置を示している。本実施形態の光ファイバ照明装置は、基本構造は第一実施形態と同様だが、図9に示すように、励起光源として半導体レーザ10に代えてLED光を射出するLED12を有し、第一の光ファイバとして単ファイバ20に代えて複数の単ファイバを束ねたファイバ束24を有している。励起光源にLED12を用いることによって、低コストとアイセーフを同時に実現することが可能となる。また、光出力のフィードバック回路が不要となるなど、システムの簡素化も可能となる。また、励起光を導波する第一の光ファイバとしてファイバ束24を用いることによって、LED光を効率的に導波し、蛍光体ユニット30に照射することが可能となる。
<Fourth embodiment>
FIG. 9 shows an optical fiber lighting device according to a fourth embodiment of the present invention. The optical fiber illuminating device of the present embodiment has the same basic structure as that of the first embodiment, but includes an
本実施形態では、励起光源は、ドームレンズを有するランプ型のLED12で構成されているが、これに限定されるものではない。励起光源は、例えば電流狭窄型のLED光源やSLD光源で構成されてもよい。電流狭窄型のLED光源やSLD光源を用いることによって、通常のLED光よりも光ファイバとの結合を向上させることが可能となり、励起光の利用効率を向上させることが可能となる。
In the present embodiment, the excitation light source is configured by the lamp-
このように本実施形態によれば、照明光の波長領域において色味の変わらない安定な光ファイバ照明装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a stable optical fiber illumination device that does not change in color in the wavelength region of illumination light.
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. Also good.
10,10−1,10−2,10−3…半導体レーザ、12…LED、20,20−1,20−2,20−3…単ファイバ、24…ファイバ束、30,30−1,30−2,30−3…蛍光体ユニット、30a,30b,30c…RGB蛍光体、40…ファイバ束、40−1,40−2,40−3…部分ファイバ束、80,80−1,80−2,80−3…集光レンズ、92…遮光板、100…励起光、110…照明光。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記励起光源から射出された前記励起光を導波する第一の光ファイバと、
前記第一の光ファイバから射出された前記励起光を受光して前記励起光とは異なる波長の波長変換光を発する波長変換部と、
前記波長変換部から発せられた前記波長変換光の少なくとも一部を入射端より入射して導波し、射出端より射出する第二の光ファイバとを備え、
前記波長変換部は、異なるスペクトルで発光する複数の波長変換部から選択可能であり、
前記第二の光ファイバが導波する導波光の波長領域は波長的な広がりのスペクトルを有し、
前記第二の光ファイバの前記入射端から前記射出端までの前記第二の光ファイバの長さは、前記導波光の波長領域における前記第二の光ファイバの導波効率の差に基づいて定められ、
前記第二の光ファイバの長さは、前記導波光の波長領域における前記第二の光ファイバの導波効率の最大値と最小値の差が、所定値以下となるように定められている、光ファイバ照明装置。 An excitation light source that emits excitation light;
A first optical fiber that guides the excitation light emitted from the excitation light source;
A wavelength converter that receives the excitation light emitted from the first optical fiber and emits wavelength-converted light having a wavelength different from that of the excitation light;
A second optical fiber that enters and guides at least a part of the wavelength-converted light emitted from the wavelength converter from an incident end, and exits from an exit end;
The wavelength conversion unit can be selected from a plurality of wavelength conversion units that emit light in different spectra,
The wavelength region of the guided light guided by the second optical fiber has a spectrum with a wavelength spread ,
The length of the second optical fiber from the incident end to the exit end of the second optical fiber is determined based on a difference in waveguide efficiency of the second optical fiber in the wavelength region of the guided light. It is,
The length of the second optical fiber is determined such that the difference between the maximum value and the minimum value of the waveguide efficiency of the second optical fiber in the wavelength region of the guided light is not more than a predetermined value . Optical fiber lighting device.
前記励起光源から射出された前記励起光を導波する第一の光ファイバと、
前記第一の光ファイバから射出された前記励起光を受光して前記励起光とは異なる波長の波長変換光を発する波長変換部と、
前記波長変換部から発せられた前記波長変換光の少なくとも一部を入射端より入射して導波し、射出端より射出する第二の光ファイバとを備え、
前記波長変換部は、異なるスペクトルで発光する複数の波長変換部から選択可能であり、
前記第二の光ファイバが導波する導波光の波長領域は波長的な広がりのスペクトルを有し、
前記第二の光ファイバの前記入射端から前記射出端までの前記第二の光ファイバの長さは、前記導波光の波長領域における前記第二の光ファイバの導波効率の差に基づいて定められ、
前記第二の光ファイバが導波する導波光は、赤色と緑色と青色を含み、
前記第二の光ファイバの前記射出端から射出する光において、所望の赤色と緑色と青色の出力比となるように、
赤色と緑色と青色に対する前記第二の光ファイバの前記導波効率の最大値と最小値の差に基づいて第二の光ファイバの長さが定められている、光ファイバ照明装置。 An excitation light source that emits excitation light;
A first optical fiber that guides the excitation light emitted from the excitation light source;
A wavelength converter that receives the excitation light emitted from the first optical fiber and emits wavelength-converted light having a wavelength different from that of the excitation light;
A second optical fiber that enters and guides at least a part of the wavelength-converted light emitted from the wavelength converter from an incident end, and exits from an exit end;
The wavelength conversion unit can be selected from a plurality of wavelength conversion units that emit light in different spectra,
The wavelength region of the guided light guided by the second optical fiber has a spectrum with a wavelength spread,
The length of the second optical fiber from the incident end to the exit end of the second optical fiber is determined based on a difference in waveguide efficiency of the second optical fiber in the wavelength region of the guided light. And
The guided light guided by the second optical fiber includes red, green and blue,
In the light emitted from the exit end of the second optical fiber, so as to have a desired red, green and blue output ratio,
An optical fiber illuminating apparatus, wherein a length of the second optical fiber is determined based on a difference between a maximum value and a minimum value of the waveguide efficiency of the second optical fiber with respect to red, green, and blue.
前記励起光源から射出された前記励起光を導波する第一の光ファイバと、
前記第一の光ファイバから射出された前記励起光を受光して前記励起光とは異なる波長の波長変換光を発する波長変換部と、
前記波長変換部から発せられた前記波長変換光の少なくとも一部を入射端より入射して導波し、射出端より射出する第二の光ファイバとを備え、
前記波長変換部は、異なるスペクトルで発光する複数の波長変換部から選択可能であり、
前記第二の光ファイバが導波する導波光の波長領域は波長的な広がりのスペクトルを有し、
前記第二の光ファイバの前記入射端から前記射出端までの前記第二の光ファイバの長さは、前記導波光の波長領域における前記第二の光ファイバの導波効率の差に基づいて定められ、
前記第二の光ファイバから射出される照明光の波長領域における、前記第二の光ファイバによる導波損失の最大値と最小値との差をΔα[dB/m]、前記照明光の波長領域における各波長成分のスペクトルの強度変化の差の許容値をΔλ[%]、長さの異なる複数の前記第二の光ファイバのうち、入射端から射出端までの長さが最長のものと最短のものとの差を長さのレンジとしたときに、
前記長さのレンジの最大許容長であるLmaxが、Lmax[m]=Δλ/((1−10^(−Δα/10))×100)以下である、光ファイバ照明装置。 An excitation light source that emits excitation light;
A first optical fiber that guides the excitation light emitted from the excitation light source;
A wavelength converter that receives the excitation light emitted from the first optical fiber and emits wavelength-converted light having a wavelength different from that of the excitation light;
A second optical fiber that enters and guides at least a part of the wavelength-converted light emitted from the wavelength converter from an incident end, and exits from an exit end;
The wavelength conversion unit can be selected from a plurality of wavelength conversion units that emit light in different spectra,
The wavelength region of the guided light guided by the second optical fiber has a spectrum with a wavelength spread,
The length of the second optical fiber from the incident end to the exit end of the second optical fiber is determined based on a difference in waveguide efficiency of the second optical fiber in the wavelength region of the guided light. And
The difference between the maximum value and the minimum value of the waveguide loss due to the second optical fiber in the wavelength region of the illumination light emitted from the second optical fiber is Δα [dB / m], and the wavelength region of the illumination light Δλ [%] is the allowable value of the difference in spectral intensity change of each wavelength component, and among the plurality of second optical fibers having different lengths, the length from the entrance end to the exit end is the longest and the shortest When the difference from the one is the length range,
The optical fiber illuminating apparatus, wherein Lmax, which is the maximum allowable length of the length range, is Lmax [m] = Δλ / ((1-10 ^ (− Δα / 10)) × 100) or less.
前記波長変換部からの発熱を前記内視鏡先端部まで伝えないように、第二の光ファイバの長さが所定値以上に定められている、内視鏡装置。 An endoscope apparatus equipped with the optical fiber illumination device according to any one of claims 1 to 10 ,
An endoscope apparatus in which the length of the second optical fiber is determined to be equal to or greater than a predetermined value so as not to transmit heat generated from the wavelength converter to the distal end of the endoscope.
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