JP2018190594A

JP2018190594A - 光学機器

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Publication number: JP2018190594A
Application number: JP2017091848A
Authority: JP
Inventors: 真太郎林; Shintaro Hayashi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-05-02
Also published as: CN208126014U; US20180317757A1; US10362931B2; DE102018109060A1; JP6861364B2

Abstract

【課題】簡易な構造で、出射する光の出力を確保することができる光学機器を提供する。
【解決手段】光学機器３は、励起光源１４と、励起光源１４から出射された励起光を導光する第１光ファイバ１６ｂと、第１光ファイバ１６ｂが出射した励起光によって蛍光を発する蛍光部４０と、蛍光部４０における励起光が入射する側の面に積層されたダイクロイックミラー３５とを有する蛍光プレート１５とを備える。そして、ダイクロイックミラー３５は、励起光を透過し、蛍光を反射する。
【選択図】図４

Description

本開示は、内視鏡等に用いられる光学機器に関する。

従来、励起光を射出する励起光源と、励起光を受光して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、励起光源から射出された励起光を導波する第一の光ファイバとを有する光ファイバ照明装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特許第５０１９２８９号公報

しかしながら、この光ファイバ照明装置では、第二の光ファイバへの光の入射領域に向けて光を反射させる反射体を、第一のファイバの出射面の周囲に設けているが、構造が複雑である。また、近年では、患者への負担を軽減するため、内視鏡をより細くしたいという要望があり、第二の光ファイバから出射する光の出力を確保しつつ、簡易な構造にすることは困難である。

そこで、本開示は、簡易な構造で、出射する光の出力を確保することができる光学機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光学機器は、励起光源と、前記励起光源から出射された励起光を導光する第１光ファイバと、前記第１光ファイバが出射した前記励起光によって波長変換光を発する波長変換部と、前記波長変換部における前記励起光が入射する側の面に積層された反射膜とを有する波長変換プレートとを備え、前記反射膜は、前記励起光を透過し、前記波長変換光を反射する。

本発明によれば、簡易な構造で、出射する光の出力を確保することができる。

図１は、実施の形態に係る光学機器を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る光学機器を示すブロック図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における実施の形態に係る光学機器の第１光ファイバーケーブル、蛍光部、第２光ファイバーケーブル等を示す断面図である。図４は、実施の形態に係る光学機器の励起光源、第１透光部及び第２透光部等を示す模式断面図である。図５は、実施の形態に係る光学機器の結合効率を示すグラフである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、「略＊＊」との記載は、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

以下、本開示の実施の形態に係る光学機器について説明する。

（実施の形態）
［構成］
図１は、実施の形態に係る光学機器３を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る光学機器３を示すブロック図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における実施の形態に係る光学機器３の第１光ファイバーケーブル１６、蛍光部４０、第２光ファイバーケーブル１２０等を示す断面図である。図４は、実施の形態に係る光学機器３の励起光源１４、第１透光部３０及び第２透光部５０等を示す模式断面図である。図４では、一端側コネクタ１６ａ、一端側コネクタ１２０ａ、第１レセプタクル２７、第２レセプタクル２８、筐体１０等を省略している。蛍光部４０は、波長変換部の一例である。

図１に示すように、本実施の形態に係る内視鏡用照明システム１は、内視鏡等に用いられ、光学機器３と、カメラコントロールユニット１００と、第２光ファイバーケーブル１２０と、映像伝送ケーブル１３１と、先端部１３３とを有している。

光学機器３およびカメラコントロールユニット１００のそれぞれには、ケーブル群の一方側が接続されている。ケーブル群は、励起光が導光する複数の第２光ファイバーケーブル１２０と、映像を伝送する映像伝送ケーブル１３１とが束ねられて構成されている。ケーブル群の他方側の端部には、先端部１３３が設けられている。ケーブル群および先端部１３３のように、体内に挿入する部分が内視鏡と呼ばれる。

図１〜図３に示すように、光学機器３は、筐体１０と、複数の励起光源１４と、複数の蛍光プレート１５と、複数の第１光ファイバーケーブル１６と、光源制御部１８と、電源部１９とを有する。複数の励起光源１４、複数の蛍光プレート１５、複数の第１光ファイバーケーブル１６、光源制御部１８、電源部１９等は、光学機器３の筐体１０に収容されている。蛍光プレート１５は、波長変換プレートの一例である。

筐体１０は、矩形状の箱体であり、第１カバー１１と、第２カバー１２とを有する。

第１カバー１１は、筐体１０のＺ軸マイナス方向側のカバーであり、例えば板金により形成されている。第１カバー１１は、平板状をなした略矩形の底部と、底部の一端縁で立ち上がる第１立壁部１１ｂと、底部の他端縁から立ち上がり、第１立壁部１１ｂと略平行な第２立壁部とを有する。底部には、複数の励起光源１４、電源部１９、ヒートシンク、複数の送風部等が固定されている。

図３に示すように、第１立壁部１１ｂには、第１レセプタクル２７と、保持プレート２６と、第２レセプタクル２８とが連結されている。

第１レセプタクル２７は、第１立壁部１１ｂに固定され、第１光ファイバーケーブル１６と接続している。第１レセプタクル２７は、第１光ファイバーケーブル１６に接続される接続端子である。保持プレート２６は、金属製の板状であり、蛍光プレート１５を収容する凹部２６ａが形成されている。

保持プレート２６は、第１立壁部１１ｂ及び第１レセプタクル２７のＹ軸マイナス方向側で第１立壁部１１ｂ及び第１レセプタクル２７に固定されている。第２レセプタクル２８は、第１立壁部１１ｂのＹ軸マイナス方向側で保持プレート２６に固定され、第２光ファイバーケーブル１２０と接続する。保持プレート２６は、凹部２６ａに配置された蛍光プレート１５と熱的に接続されている。本実施の形態では、蛍光プレート１５は、銀ペーストを用いて蛍光プレート１５と保持プレート２６とが熱的に接続されているが、銀ペースト以外の熱伝導性材料でもよい。本実施の形態では、蛍光プレート１５は、蛍光部４０で発熱した熱が保持プレート２６を介して筐体１０に放熱される。このため、保持プレート２６及び筐体１０は、ヒートシンクとしての役割を有する。

なお、筐体１０及び保持プレート２６は、金属製に限らず、熱伝導性の優れた樹脂であってもよい。

第２レセプタクル２８は、保持プレート２６を第１レセプタクル２７で挟むように保持プレート２６に固定されている。第２レセプタクル２８は、第２光ファイバーケーブル１２０に接続される接続端子である。保持プレート２６は、放熱部材の一例である。

本実施の形態では、第１立壁部１１ｂに、４つの第１レセプタクル２７と、４つの保持プレート２６と、４つの第２レセプタクル２８とが連結されているが、これらは、４つに限らず、３つ以下でもよく５つ以上でもよい。

図１に示すように、第２カバー１２は、筐体１０のＺ軸プラス方向側のカバーであり、例えば板金により形成され、Ｚ軸プラス方向側から第１カバー１１を覆っている。

図１及び図２に示すように、励起光源１４は、励起光を出射する光源である。励起光源１４は、第１光ファイバーケーブル１６の他端側に励起光を入射させる。励起光とは、蛍光プレート１５の蛍光体を励起させるレーザ光である。励起光は、例えば、青色の波長帯域から紫色の波長帯域までの光であり、蛍光プレート１５から蛍光を出射させることが可能である。本実施の形態において、励起光は、波長を４４５ｎｍとし、出力を７００ｍＷとし、ビーム系をΦ０．２ｍｍとした。蛍光は、波長変換光の一例である。

励起光源１４は、第１カバー１１の底部に取付けられたヒートシンクを介して、第１カバー１１の底部に固定されている。ヒートシンクは、励起光源１４で生じた熱を第１カバー１１に熱伝導する。本実施の形態では、４つの励起光源１４は、ヒートシンクのＺ軸プラス方向側の面に配置されている。なお、励起光源１４の個数は、４つに限定されず、３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。

励起光源１４は、光源制御部１８によって励起光の出力が制御される。励起光源１４は、例えば、励起光が、青色の励起光よりも短い紫外から青色までの範囲（波長帯域）の励起光を発する半導体レーザによって構成することができる。励起光源１４は、例えば、ＩｎＧａＮ系レーザダイオードやＡｌＩｎＧａＮ系レーザダイオードを用いることもできる。

本実施の形態では、例えば、励起光の出力を０．７（Ｗ）、励起光におけるエネルギー変換効率を１２０（ｌｍ／Ｗ）、変換された疑似白色光の結合効率を１２％としている。この場合に、第２光ファイバーケーブル１２０の先端の光束は、０．７（Ｗ）×１２０（ｌｍ／Ｗ）×１２％＝１０．０８（ｌｍ）となる。

なお、励起光源１４が発する励起光は、レーザ光に限定されず、蛍光体を励起させるための光であれば、他の形態の光（例えば、ＬＥＤが発する光）であってもよい。

図３に示すように、蛍光プレート１５は、平板状のプレートであり、第１カバー１１の第１立壁部１１ｂに、Ｘ軸方向及びＺ軸方向で規定される平面と略平行に設けられている。言い換えれば、蛍光プレート１５は、第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａから出射した励起光に貫かれるように、出射面１１６ａに近接した状態、かつ、第２光ファイバーケーブル１２０の入射面１２０ｃに蛍光が入射するように、入射面１２０ｃに近接した状態で設けられている。本実施の形態では、蛍光プレート１５は、第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａから出射する励起光の光軸と略直交する。なお、この光軸は、Ｙ軸方向と略平行である。本実施の形態では、蛍光プレート１５の大きさは５．７×５．７ｍｍであり、蛍光プレート１５の厚みは０．４ｍｍである。

本実施の形態では、蛍光プレート１５は、第１立壁部１１ｂのＹ軸プラス方向側の面から、Ｙ軸マイナス方向に凹む保持プレート２６の凹部２６ａ内に固定されている。言い換えれば、蛍光プレート１５は、第１立壁部１１ｂに固定された、第１レセプタクル２７と第２レセプタクル２８とに挟まれるように配置されている。本実施の形態では、４つの蛍光プレート１５が第１カバー１１に設けられており、各々も同様の構成であるため他の蛍光プレート１５の説明を省略する。

蛍光プレート１５は、第１透光部３０と、ダイクロイックミラー３５と、蛍光部４０と、第２透光部５０とを有する。蛍光プレート１５は、第１透光部３０、ダイクロイックミラー３５、蛍光部４０及び第２透光部５０がこの並び順で積層された多層構造体である。ダイクロイックミラー３５は、反射膜の一例である。

第１透光部３０は、透光性のある平板状の部材であり、第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａから出射する励起光の光軸と略直交するように設けられている。第１透光部３０は、第１透光基板３１と、ＡＲ（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）コート３３とを有する。

第１透光基板３１は、透光性を有する基板であり、例えば、サファイア等の部材である。第１透光基板３１のＹ軸マイナス方向側の面には、ダイクロイックミラー３５が積層されている。

また、第１透光部３０は、第１入射面３０ａと、第１出射面３０ｂとを有する。

第１入射面３０ａは、第１光ファイバーケーブル１６側の面であり、第１透光基板３１の第１光ファイバーケーブル１６側の面に施されたＡＲコート３３により形成されている。また、第１出射面３０ｂは、第１透光部３０における第１入射面３０ａとは反対側の面であり、Ｙ軸マイナス方向側の面である。

ダイクロイックミラー３５は、ＦＭｇ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の材料で形成された誘電多層膜である。ダイクロイックミラー３５は、励起光を透過し、蛍光を反射する。例えば、ダイクロイックミラー３５は、青色の波長帯域から紫色の波長帯域までの励起光が透過し、青色の波長帯域から紫色の波長帯域以外の波長帯域の光を反射する。

ダイクロイックミラー３５は、蛍光部４０における励起光が入射する側の面に積層されている。具体的には、ダイクロイックミラー３５は、第１透光部３０の、第１出射面３０ｂ側で、第１透光部３０と蛍光部４０及び第２透光基板５１とに挟まれるように配置されている。本実施の形態では、ダイクロイックミラー３５は、第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａから出射する励起光の光軸と略直交する。ダイクロイックミラー３５は、反射膜の一例である。

蛍光部４０は、第１透光部３０の第１出射面３０ｂで、第１光ファイバーケーブル１６から出射する励起光の光軸に貫かれるように、密着した状態で設けられている。本実施の形態では、蛍光部４０は、第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａから出射する第１光ファイバーケーブル１６から出射する励起光の光軸と略直交する。

蛍光部４０は、第１光ファイバ１６ｂが出射した励起光によって蛍光を発する。具体的には、蛍光部４０は、第１透光部３０及びダイクロイックミラー３５を通過した励起光を所定の光に変換する波長変換体であり、励起光が照射されることにより、蛍光を発する蛍光体を含む。蛍光体は、例えばＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ系蛍光体等であり、励起光源１４の励起光の種類に応じて適宜選択することができる。本実施の形態では、蛍光体の粒径は、約１５μｍである。本実施の形態では、各々の蛍光部４０に入射した励起光は、白色の蛍光を発する。

また、蛍光体は、例えば、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体等であってもよく、励起光により、赤色光、緑色光、青色光等の蛍光を発してもよい。なお、本実施の形態において、蛍光部４０は、第１透光部３０における第１出射面３０ｂの一部に設けられているが、第１出射面３０ｂの全面に設けられていてもよい。

なお、蛍光部４０は、励起光源１４からの青色の励起光の一部を吸収して緑色〜黄色に蛍光する複数種の蛍光体を含んでいてもよい。この蛍光部４０では、例えば、励起光源１４からの青色の励起光が出射されると、青色の励起光の一部を吸収して緑色〜黄色に蛍光した光と、蛍光体により吸収されず透過した青色の励起光とが合わさり、疑似的な白色の照明光を得る。

また、蛍光部４０は、セラミック、シリコーン樹脂等からなる透明材料であるバインダに、所定の蛍光体の微粒子を分散させることによって構成されている。つまり、バインダは、蛍光部４０の蛍光体を結合する媒質である。蛍光部４０を構成するバインダは、セラミック、シリコーン樹脂に限定されるものではなく、透明ガラス等のその他の透明材料を用いてもよい。

第２透光部５０は、ダイクロイックミラー３５とで蛍光部４０を挟むように、蛍光部４０の第２光ファイバーケーブル１２０側に設けられている。第２透光部５０は、透光性のある平板状の部材であり、蛍光部４０を介してダイクロイックミラー３５と向かい合うように設けられている。本実施の形態では、第２透光部５０は、第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａから出射する第１光ファイバーケーブル１６から出射する励起光の光軸と略直交する。

第２透光部５０は、第２透光基板５１と、光取出し層５３とを有する。

第２透光基板５１は、例えば、酸化亜鉛等を含有した液状ガラス等の透光性を有する部材である。第２透光基板５１は、ダイクロイックミラー３５及び蛍光プレート１５におけるＹ軸プラス方向側の面に設けられている。第２透光基板５１は、ダイクロイックミラー３５とで蛍光プレート１５を挟み込むように、蛍光プレート１５がダイクロイックミラー３５と面している部分を除いて蛍光プレート１５の周囲を封止している。

光取出し層５３は、第２透光基板５１のＹ軸マイナス方向側の面に設けられている。光取出し層５３は、第２透光基板５１と第２光ファイバーケーブル１２０との間に位置している。光取出し層５３は、液状ガラス、二酸化ケイ素、ＦＭｇシリコーン樹脂等の透光性の部材である。

また、第２透光部５０は、第２入射面５０ａと、第２出射面５０ｂとを有する。

第２入射面５０ａは、第２透光基板５１の蛍光プレート１５側の面であり、蛍光プレート１５を通過した蛍光が入射する。第２入射面５０ａは、蛍光プレート１５から蛍光が出射する側の面と密着している。つまり、第２透光部５０と蛍光部４０との間には、隙間等が存在していない。第２出射面５０ｂは、第２透光部５０を透光した蛍光が出射する面であり、第２光ファイバーケーブル１２０と対向するＹ軸マイナス方向側の面である。

第１光ファイバーケーブル１６は、励起光源１４から照射された励起光が導光する。第１光ファイバーケーブル１６は、第１カバー１１におけるＹ軸プラス方向側の面に固定された第１レセプタクル２７と、励起光源１４側のコネクタとに接続している。

図３および図４に示すように、第１光ファイバーケーブル１６は、一端側コネクタ１６ａと、第１光ファイバ１６ｂと、他端側コネクタとを有する。

一端側コネクタ１６ａは、第１光ファイバーケーブル１６の一端側に配置される接続端子である。一端側コネクタ１６ａは、第１光ファイバ１６ｂの端部を中心軸として保持する第１位置合わせ部品１６ｄを有する。

第１位置合わせ部品１６ｄは、例えば、ジルコニア、ニッケル等により形成されているフェルールである。第１位置合わせ部品１６ｄは、励起光源１４とは反対側の第１光ファイバ１６ｂの端部が挿入される第１挿通孔１６ｅを有する。第１挿通孔１６ｅに挿入される第１光ファイバ１６ｂの端部は、蛍光プレート１５側の第１光ファイバ１６ｂの端部である。また、一端側コネクタ１６ａが第１レセプタクル２７に接続される際に、第１位置合わせ部品１６ｄは、第１レセプタクル２７の挿通孔２７ａを挿通し、その先端が蛍光プレート１５と近接するように第１レセプタクル２７に保持される。

第１光ファイバ１６ｂは、第１光ファイバ１６ｂの出射面１１６ａと蛍光部４０との隙間が０．１ｍｍ以下となるように保持される。本実施の形態では、出射面１１６ａは、第１光ファイバ１６ｂの一端側の面であり、第１透光部３０の第１入射面３０ａから離間している。出射面１１６ａは、第１入射面３０ａと略平行に対向している。なお、第１光ファイバ１６ｂは、蛍光プレート１５と密着していてもよい。

第１光ファイバ１６ｂは、例えば石英ガラス、プラスチック等の材料で構成された透光性の光ファイバである。第１光ファイバ１６ｂは、励起光源１４から出射された励起光が導光する。具体的には、第１光ファイバ１６ｂは、励起光源１４が出射した励起光が他端側コネクタから入射され、一端側コネクタ１６ａから内部を導光した励起光が第１光ファイバ１６ｂの出射面１１６ａから出射する。また、第１光ファイバ１６ｂは、樹脂製等の被覆体で覆われている。本実施の形態において、第１光ファイバ１６ｂは、石英ファイバであり、コア径が０．１０５ｍｍであり、ＮＡが０．２２である。

他端側コネクタは、一端側コネクタ１６ａと反対側の他端側に配置される接続端子である。他端側コネクタは、励起光源１４が出射する励起光が入射するように、励起光源１４のコネクタに接続されている。

第２光ファイバーケーブル１２０は、蛍光部４０が発した蛍光が導光する。第２光ファイバーケーブル１２０は、第１カバー１１におけるＹ軸プラス方向側の面に固定された第２レセプタクル２８と、先端部１３３とに接続している。

第２光ファイバーケーブル１２０は、一端側コネクタ１２０ａと、第２光ファイバ１２０ｂとを有する。

一端側コネクタ１２０ａは、第２光ファイバーケーブル１２０の一端側に配置される接続端子である。一端側コネクタ１２０ａは、第２光ファイバ１２０ｂの端部を中心軸として保持する第２位置合わせ部品１２０ｄを有する。

第２位置合わせ部品１２０ｄは、例えば、ジルコニア、ニッケル等により形成されているフェルールである。第２位置合わせ部品１２０ｄは、蛍光部４０から出射された蛍光が入射する第２光ファイバ１２０ｂの端部が挿入される第２挿通孔１２０ｅを有する。第２挿通孔１２０ｅに挿入される第２光ファイバ１２０ｂの端部は、蛍光プレート１５側の第２光ファイバ１２０ｂの端部である。また、一端側コネクタ１２０ａが第２レセプタクル２８に接続される際に、第２位置合わせ部品１２０ｄは、第２レセプタクル２８の挿通孔２８ａを挿通し、その先端が蛍光プレート１５と近接するように第２レセプタクル２８に保持される。このことから、第１位置合わせ部品１６ｄと第２位置合わせ部品１２０ｄは、蛍光プレート１５を介して第１光ファイバ１６ｂと第２光ファイバ１２０ｂとを対向配置する。なお、第１光ファイバ１６ｂから出射する励起光の光軸と第２光ファイバ１２０ｂから出射する励起光の光軸とは略同一であることが好ましい。第２光ファイバ１２０ｂに入射する励起光の光軸は、Ｙ軸方向と略平行である。

第２光ファイバ１２０ｂは、第２光ファイバ１２０ｂの入射面１２０ｃと蛍光部４０との隙間が０．１ｍｍ以下となるように保持される。本実施の形態では、入射面１２０ｃは、第２光ファイバ１２０ｂの一端側の面であり、第２透光部５０の第２出射面５０ｂから離間した状態で、第２出射面５０ｂから出射した蛍光及び励起光が入射する。つまり、入射面１２０ｃは、励起光源１４の光軸と略直交するように設けられている。入射面１２０ｃから入射した蛍光及び励起光は、一端側コネクタ１２０ａとは反対の先端部１３３から内部を導光した蛍光及び励起光が出射する。なお、第２光ファイバ１２０ｂは、蛍光プレート１５と密着していてもよい。

第２光ファイバ１２０ｂは、例えば石英ガラス、プラスチック等の材料で構成された透光性の光ファイバである。第２光ファイバ１２０ｂは、第２透光部５０から出射した光が第２光ファイバ１２０ｂの入射面１２０ｃから入射する。本実施の形態において、第２光ファイバ１２０ｂは、多成分ガラスファイバであり、コア径が０．１２ｍｍであり、ＮＡが０．８７である。

本実施の形態において、Ｙ軸方向に見た第２光ファイバーケーブル１２０の入射面１２０ｃは、第２入射面５０ａ、第２出射面５０ｂ、蛍光プレート１５、第１出射面３０ｂ、第１入射面３０ａ、第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａと重なっている。なお、第２光ファイバーケーブル１２０の入射面１２０ｃ、第２入射面５０ａ、第２出射面５０ｂ、蛍光プレート１５、第１出射面３０ｂ、第１入射面３０ａ、第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａにおいて、これらの大きさは適宜変更することができてもよい。

本実施の形態では、４つの励起光源１４と、４つの第１レセプタクル２７と、４つの第２レセプタクル２８とが設けられており、各々も同様の構成であるため他の第１光ファイバーケーブル１６及び他の第２光ファイバーケーブル１２０の説明を省略する。

光源制御部１８は、励起光源１４の発光などの動作を、電源部１９を介して制御し、励起光源１４等を制御するための回路等から構成されている。光源制御部１８は、励起光源１４に供給する電流値等を制御するマイクロコンピュータ、プロセッサなど、または専用回路によってこれらの動作を実現する。

電源部１９は、励起光源１４を発光させるための電力を生成する電源回路によって構成されている。電源部１９は、制御線等の電力線によって電力系統と電気的に接続される。

カメラコントロールユニット１００は、先端部１３３で撮像した画像を処理するユニットである。カメラコントロールユニット１００は、例えば画像処理部１００ａ、カメラ側制御部１００ｂ、記憶部１００ｃ等が格納されている。

先端部１３３には、第２光ファイバーケーブル１２０の他端側及び映像伝送ケーブルの他端側が接続されている。先端部１３３は、対象物を撮像するカメラ１３５を有する。

カメラ１３５は、例えば、ＣＣＤカメラなどである。カメラ１３５は、対象物を撮像した画像の信号を、映像伝送ケーブルを介して、カメラコントロールユニット１００の画像処理部１００ａに伝達する。画像処理部１００ａでは、入力された画像の信号を画像データに変換して適切な画像処理を行い、所望の出力用の画像情報を生成する。そして、得られた画像情報は、カメラ側制御部１００ｂを通じて内視鏡の観察用画像として表示部に表示される。また、必要に応じて、カメラ側制御部１００ｂが画像情報をメモリ等からなる記憶部１００ｃに記憶する。

このような光学機器３では、各々の励起光源１４から出射した励起光は、第１光ファイバーケーブル１６に入射して内部を導光して第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａから出射し、第１透光部３０の第１入射面３０ａに照射される。第１入射面３０ａに入射した励起光は、第１透光部３０の内部を透光し、第１出射面３０ｂから出射してダイクロイックミラー３５に入射する。励起光は、ダイクロイックミラー３５を透過して蛍光プレート１５に入射する。蛍光プレート１５に入射した励起光は、一部が蛍光体で吸収されて蛍光を発し、一部が蛍光部４０をそのまま透過する。蛍光プレート１５から出射した一部の蛍光及び励起光は、第２入射面５０ａに入射して第２透光部５０を透光し、第２出射面５０ｂから出射し、第２光ファイバーケーブル１２０の入射面１２０ｃに入射する。また、蛍光プレート１５から出射した一部の蛍光はダイクロイックミラー３５で反射され、第２光ファイバーケーブル１２０の入射面１２０ｃに向かう。さらに、蛍光プレート１５から出射した一部の励起光はダイクロイックミラー３５を透過する。そして、蛍光及び励起光は、第２光ファイバーケーブル１２０を導光して先端部１３３へと導かれ、先端部１３３から出射する。

［実験結果］
次に、光学機器３における結合効率について説明する。図５は、実施の形態に係る光学機器３の結合効率を示すグラフである。

図５の（ａ）は、結合効率と、蛍光部４０から第２光ファイバーケーブル１２０までの距離との関係を示す図である。図５の（ａ）では、第２光ファイバーケーブル１２０のＮＡを０．８７とし、蛍光部４０に照射される励起光の光径を０．２ｍｍとしている。実線は蛍光プレート１５の厚みを無視した場合、破線は蛍光プレート１５の厚みを３０μｍにした場合、一点鎖線は蛍光プレート１５の厚みを５０μｍにした場合である。ここでいう蛍光プレート１５が蛍光している光径は、第１光ファイバーケーブル１６の出射面１１６ａのから出射された励起光が蛍光プレート１５に照射される径と略同一であり、蛍光プレート１５が出射する蛍光の径とも略同一である。

図５の（ａ）のグラフからも判るように、蛍光プレート１５と第２光ファイバーケーブル１２０との距離が小さくなるにつれて結合効率が増加していることが判る。また、蛍光プレート１５の厚みが薄くなるに従い、結合効率が増加していることが判る。特に距離０．０５ｍｍ以下である場合が好ましいことが判る。

図５の（ｂ）は、結合効率とディセンタ量との関係を示す図である。図５の（ｂ）では、第２光ファイバーケーブル１２０のＮＡを０．８７とし、光径を０．２ｍｍとし、蛍光プレート１５と第２光ファイバーケーブル１２０との距離を０．１ｍｍとしている。実線は蛍光プレート１５の厚みを無視した場合、破線は蛍光プレート１５の厚みを３０μｍにした場合、一点鎖線は蛍光プレート１５の厚みを５０μｍにした場合である。ディセンタ量は、蛍光プレート１５から出射する蛍光の光軸に対する第２光ファイバ１２０ｂの中心軸のズレ量である。

図５の（ｂ）のグラフからも判るように、ディセンタ量が０に近づくにつれて結合効率が増加していることが判る。また、蛍光プレート１５の厚みが薄くなるに従い、結合効率が増加していることが判る。この結果から、ディセンタ量が０．１ｍｍ以下であれば、所望の結合効率をえることができる。特にディセンタ量±０．０５ｍｍ以下である場合が好ましいことが判る。

図５の（ｃ）は、結合効率と光径との関係を示す図である。図５の（ｃ）では、第２光ファイバーケーブル１２０のＮＡを０．８７とし、光径を０．２ｍｍとし、蛍光プレート１５と第２光ファイバーケーブル１２０との距離を０．１ｍｍとしている。実線は蛍光プレート１５の厚みを無視した場合、破線は蛍光プレート１５の厚みを３０μｍにした場合、一点鎖線は蛍光プレート１５の厚みを５０μｍにした場合である。

図５の（ｃ）のグラフからも判るように、光径が小さくなるにつれて結合効率が増加していることが判る。また、蛍光プレート１５の厚みが薄くなるに従い、結合効率が増加していることが判る。この結果から、光径が０．１ｍｍ以下であれば、所望の結合効率をえることができる。特に光径０．０５ｍｍ以下であることが好ましいことが判る。

［作用効果］
次に、本実施の形態における光学機器３の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る光学機器３は、励起光源１４と、励起光源１４から出射された励起光を導光する第１光ファイバ１６ｂと、第１光ファイバ１６ｂが出射した励起光によって蛍光を発する蛍光部４０と、蛍光部４０における励起光が入射する側の面に積層されたダイクロイックミラー３５とを有する蛍光プレート１５とを備える。そして、ダイクロイックミラー３５は、励起光を透過し、蛍光を反射する。

これによれば、励起光源１４から照射された励起光を第１光ファイバ１６ｂが第１透光部３０に照射し、第１透光部３０及びダイクロイックミラー３５を介して蛍光部４０に入射する。また、ダイクロイックミラー３５は、第１透光部３０において、励起光が入射する側とは反対側の面に設けられ、蛍光部４０と第１透光部３０との間に設けられている。ダイクロイックミラー３５は、励起光を透過し、蛍光を反射する。このため、蛍光部４０が発した蛍光の一部がダイクロイックミラー３５側に向かっても、ダイクロイックミラー３５が蛍光を反射するため、第２光ファイバ１２０ｂに集光され易くなる。

したがって、この光学機器３では、簡易な構造で、出射する光の出力を確保することができる。

特に、この光学機器３では、例えば、第１光ファイバ１６ｂから出た励起光を集光するためのレンズを用いる場合に比べて、第１光ファイバ１６ｂを蛍光部４０に近づけることができる。このため、第１光ファイバ１６ｂが出射した励起光の光径が大きくなり難い。また、ダイクロイックミラー３５は薄膜であるため、第１光ファイバ１６ｂの出射面１１６ａと第１光ファイバ１２０ｂの入射面１２０ｃとが遠ざかりにくい。つまり、蛍光部４０が発する蛍光の径が大きくなり難いため、蛍光の径の大きさに合わせて第２光ファイバ１２０ｂの径が大きくなることを抑制することができる。

また、この光学機器３では、光を集光するためのレンズを用いていないため、例えば第２光ファイバ１２０ｂケーブルが取り外された状態であって、第２出射面５０ｂから励起光及び蛍光が出射した場合でも、安全性が高い。

また、本実施の形態に係る光学機器３は、さらに、励起光源１４とは反対側の第１光ファイバ１６ｂの端部が挿入される第１挿通孔１６ｅを有する第１位置合わせ部品１６ｄと、蛍光部４０から出射された蛍光が入射する第２光ファイバ１２０ｂの端部が挿入される第２挿通孔１２０ｅを有する第２位置合わせ部品１２０ｄとを備える。そして、第１位置合わせ部品１６ｄと第２位置合わせ部品１２０ｄは、蛍光プレート１５を介して第１光ファイバ１６ｂと第２光ファイバ１２０ｂとを対向配置する。

これによれば、蛍光部４０側の第１光ファイバ１６ｂの端部が第１位置合わせ部品１６ｄの第２挿通孔１２０ｅに挿通されるため、第１位置合わせ部品１６ｄが第１光ファイバ１６ｂの端部を保持することができる。また、蛍光部４０側の第２光ファイバ１２０ｂの端部が第２位置合わせ部品１２０ｄの第２挿通孔１２０ｅに挿通されるため、第２位置合わせ部品１２０ｄが第２光ファイバ１２０ｂの端部を保持することができる。第１位置合わせ部品１６ｄと第２位置合わせ部品１２０ｄは、蛍光プレート１５を介して第１光ファイバ１６ｂと第２光ファイバ１２０ｂとを対向配置する。このため、第１光ファイバ１６ｂの出射面１１６ａを蛍光部４０に近づけた状態で保持することができ、かつ、第２光ファイバ１２０ｂの入射面１２０ｃも蛍光部４０に近づけた状態で保持することができる。このため、第１光ファイバ１６ｂから出射する励起光の光軸と第２光ファイバ１２０ｂに入射する蛍光の光軸とを略一致させることができる。その結果、この光学機器３では、第２光ファイバ１２０ｂから出射する光の出力をより確実に確保することができる。

また、本実施の形態に係る光学機器３では、第２光ファイバ１２０ｂと蛍光部４０との隙間が０．１ｍｍ以下である。

この構成によれば、第２光ファイバ１２０ｂを太くしなくても第２光ファイバ１２０ｂの入射面１２０ｃに入射する蛍光の入射効率を高めることができる。このため、第２光ファイバ１２０ｂから出射する光の出力をより確実に確保することができる。

また、本実施の形態に係る光学機器３では、第１光ファイバ１６ｂと蛍光部４０との隙間が０．１ｍｍ以下である。

この構成によれば、蛍光部４０に照射される励起光のスポットが大きくなり難い。このため、第２光ファイバ１２０ｂを太くしなくても第２光ファイバ１２０ｂの入射面１２０ｃに入射する蛍光の入射効率を高めることができる。このため、第２光ファイバ１２０ｂから出射する光の出力をより確実に確保することができる。

また、本実施の形態に係る光学機器３は、さらに、蛍光プレート１５と熱的に接続されている保持プレート２６を備える。

これによれば、蛍光プレート１５がヒートシンクを兼ねた保持プレート２６に熱的に接続し、さらに、保持プレート２６が筐体１０に熱的に接続しているため、蛍光プレート１５の放熱性を高めることができる。このため、蛍光体の発光効率を向上させることができ、第２光ファイバ１２０ｂから出射する光の出力をより確実に確保することができる。

また、本実施の形態に係る光学機器３において、反射膜は、ダイクロイックミラーである。

この構成によれば、汎用されているダイクロイックミラー３５を用いた蛍光プレート１５を実現することができる。

（その他変形例等）
以上、本発明について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されない。

例えば、上記実施の形態において、蛍光体は、例えば、種々の粉末蛍光体、セラミック蛍光体、単結晶蛍光体等を用いることができる。

また、上記実施の形態において、光学機器は内視鏡に適用されるが、プロジェクターに用いてもよい。

その他、実施の形態及びその他変形例等に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及びその他変形例等における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

３光学機器
１４励起光源
１５蛍光プレート（波長変換プレート）
１６第１光ファイバ
１６ｄ第１位置合わせ部品
１６ｅ第１挿通孔
２６保持プレート（放熱部材）
３５ダイクロイックミラー（反射膜）
４０蛍光部（波長変換部）
１２０第２光ファイバ
１２０ｄ第２位置合わせ部品
１２０ｅ第２挿通孔

Claims

励起光源と、
前記励起光源から出射された励起光を導光する第１光ファイバと、
前記第１光ファイバが出射した前記励起光によって波長変換光を発する波長変換部と、前記波長変換部における前記励起光が入射する側の面に積層された反射膜とを有する波長変換プレートとを備え、
前記反射膜は、前記励起光を透過し、前記波長変換光を反射する
光学機器。
さらに、
前記励起光源とは反対側の前記第１光ファイバの端部が挿入される第１挿通孔を有する第１位置合わせ部品と、
前記波長変換部から出射された波長変換光が入射する第２光ファイバの端部が挿入される第２挿通孔を有する第２位置合わせ部品とを備え、
前記第１位置合わせ部品と前記第２位置合わせ部品は、前記波長変換プレートを介して前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとを対向配置する
請求項１に記載の光学機器。
前記第２光ファイバと前記波長変換部との隙間が０．１ｍｍ以下である
請求項２に記載の光学機器。
前記第１光ファイバと前記波長変換部との隙間が０．１ｍｍ以下である
請求項２又３に記載の光学機器。
さらに、前記波長変換プレートと熱的に接続されている放熱部材を備える
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学機器。
前記反射膜は、ダイクロイックミラーである
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学機器。