特開 2024-49692 光源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024049692

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】光源装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 3/12 20060101AFI20240403BHJP

【ＦＩ】

A61B3/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022156081

(22)【出願日】2022-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】100083563

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 祥二

(72)【発明者】

【氏名】森嶋 俊一

(72)【発明者】

【氏名】秋葉 正博

【テーマコード（参考）】

4C316

【Ｆターム（参考）】

4C316AA09

4C316AB16

4C316FY08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】励起光を蛍光体に照射し、可視光を発光させる光源装置に於いて、小さい焦点距離を有し省スペース化が可能な光源装置を提供する。
【解決手段】励起光３を発する励起光光源２と、複数の非球面レンズから構成される集光レンズ群４と、蛍光体が塗布された蛍光体プレート５とを有し、前記励起光光源から発せられた励起光は前記集光レンズ群によって集光され、所要のスポット径で前記蛍光体を照射し、照射されたスポット径が２次光源として機能する様構成された。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

励起光を発する励起光光源と、複数の非球面レンズから構成される集光レンズ群と、蛍光体が塗布された蛍光体プレートとを有し、前記励起光光源から発せられた励起光は前記集光レンズ群によって集光され、所要のスポット径で前記蛍光体を照射し、照射されたスポット径が２次光源として機能する様構成された光源装置。

【請求項2】

前記集光レンズ群を構成する非球面レンズの少なくとも１つは光軸方向に位置調整が可能であり、前記スポット径の変更が可能に構成された請求項１に記載の光源装置。

【請求項3】

前記集光レンズ群のＮＡは０．５～０．８であり、焦点距離Ｆは１．５ｍｍ～１５ｍｍである請求項１に記載の光源装置。

【請求項4】

光学系ホルダに、励起光光源収納部、第１集光レンズ収納部、第２集光レンズ収納部がタンデムに設けられ、前記励起光光源収納部には前記励起光光源が設けられ、前記第１集光レンズ収納部には第１集光レンズが設けられ、前記第２集光レンズ収納部には光軸方向に移動可能なレンズホルダを介して第２集光レンズが設けられ、前記光学系ホルダの先端部には蛍光体プレートホルダを介して前記蛍光体プレートが設けられた請求項２又は請求項３に記載の光源装置。

【請求項5】

前記レンズホルダは前記第２集光レンズ収納部に光軸方向に位置調整可能に設けられ、前記蛍光体プレートホルダは筒部に対して光軸方向に位置調整可能に設けられた請求項４に記載の光源装置。

【請求項6】

光学系ホルダは有底筒体の筒部と、該筒部の基端に形成されたフランジ部から構成され、該フランジ部には光源ホルダを介して前記励起光光源が取付けられ、前記筒部の底部には前記蛍光体プレートが設けられ、前記筒部の内部には第１レンズホルダ、第２レンズホルダがそれぞれ移動可能に設けられ、前記第１レンズホルダには第１集光レンズが設けられ、前記第２レンズホルダには第２集光レンズが設けられた請求項２又は請求項３に記載の光源装置。

【請求項7】

前記第１レンズホルダ、前記第２レンズホルダの少なくとも一方の外周面に光軸方向と直交する長孔を設け、前記筒部に該長孔を露出させる第２調整孔を設けた請求項６に記載の光源装置。

【請求項8】

前記光学系ホルダにより、前記励起光光源、前記集光レンズ群、前記蛍光体プレートが一体化され、前記光学系ホルダは着脱用のフランジを有する請求項４に記載の光源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可視光を射出する光源装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

可視光を発する光源としてキセノンランプ、或は励起光として可視光の励起光を蛍光体に照射し、蛍光体から可視光を射出させる等の光源が用いられている。

【0003】

又、近年では、眼底観察装置、検眼装置等に用いられる光源として、小型化、省電力化、低コスト化等の要請から半導体レーザ、蛍光体を用い可視光を発する光源装置が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ２０１２／１２４５８７

【特許文献2】ＷＯ２０１２／１２８３８４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、励起光を蛍光体に照射し、可視光を発光させる光源装置に於いて、小さい焦点距離を有し省スペース化が可能な光源装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、励起光を発する励起光光源と、複数の非球面レンズから構成される集光レンズ群と、蛍光体が塗布された蛍光体プレートとを有し、前記励起光光源から発せられた励起光は前記集光レンズ群によって集光され、所要のスポット径で前記蛍光体を照射し、照射されたスポット径が２次光源として機能する様構成された光源装置に係るものである。

【0007】

又本発明は、前記集光レンズ群を構成する非球面レンズの少なくとも１つは光軸方向に位置調整が可能であり、前記スポット径の変更が可能に構成された光源装置に係るものである。

【0008】

又本発明は、前記集光レンズ群のＮＡは０．５～０．８であり、焦点距離Ｆは１．５ｍｍ～１５ｍｍである光源装置に係るものである。

【0009】

又本発明は、光学系ホルダに、励起光光源収納部、第１集光レンズ収納部、第２集光レンズ収納部がタンデムに設けられ、前記励起光光源収納部には前記励起光光源が設けられ、前記第１集光レンズ収納部には第１集光レンズが設けられ、前記第２集光レンズ収納部には光軸方向に移動可能なレンズホルダを介して第２集光レンズが設けられ、前記光学系ホルダの先端部には蛍光体プレートホルダを介して前記蛍光体プレートが設けられた光源装置に係るものである。

【0010】

又本発明は、前記レンズホルダは前記第２集光レンズ収納部に光軸方向に位置調整可能に設けられ、前記蛍光体プレートホルダは筒部に対して光軸方向に位置調整可能に設けられた光源装置に係るものである。

【0011】

又本発明は、光学系ホルダは有底筒体の筒部と、該筒部の基端に形成されたフランジ部から構成され、該フランジ部には光源ホルダを介して前記励起光光源が取付けられ、前記筒部の底部には前記蛍光体プレートが設けられ、前記筒部の内部には第１レンズホルダ、第２レンズホルダがそれぞれ移動可能に設けられ、前記第１レンズホルダには第１集光レンズが設けられ、前記第２レンズホルダには第２集光レンズが設けられた光源装置に係るものである。

【0012】

又本発明は、前記第１レンズホルダ、前記第２レンズホルダの少なくとも一方の外周面に光軸方向と直交する長孔を設け、前記筒部に該長孔を露出させる第２調整孔を設けた光源装置に係るものである。

【0013】

更に又本発明は、前記光学系ホルダにより、前記励起光光源、前記集光レンズ群、前記蛍光体プレートが一体化され、前記光学系ホルダは着脱用のフランジを有する光源装置に係るものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、励起光を発する励起光光源と、複数の非球面レンズから構成される集光レンズ群と、蛍光体が塗布された蛍光体プレートとを有し、前記励起光光源から発せられた励起光は前記集光レンズ群によって集光され、所要のスポット径で前記蛍光体を照射し、照射されたスポット径が２次光源として機能する様構成されたので、光学系の焦点距離を短くでき、省スペース化をはかることができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施例に係る光学系の基本構成図である。

【図2】第１の実施例の断面図である。

【図3】第２の実施例の斜視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１に於いて、本実施例に係る光源装置の光学系について説明する。

【0017】

本光源装置は、可視光が必要とされる光源装置、例えば、眼底観察装置、検眼装置等の光源装置に適用される。

【0018】

図１中、１は光源装置の光学系、２は励起光光源を示し、該励起光光源は可視光の励起光、例えば、４５０ｎｍ程度の可視光のレーザ光線３を発するレーザダイオードである。尚、励起光としては、可視光に限らず、赤外光、紫外光、或は励起作用のある可視光であってもよい。

【0019】

該レーザダイオード２から発せられるレーザ光線３は、集光レンズ群４により集光され、蛍光体が塗布されている蛍光体プレート５に入射する。

【0020】

前記集光レンズ群４は、複数の集光レンズから構成され、高開口数（ＮＡ）を有し、且つ短い焦点距離Ｆを有している。

【0021】

本実施例では、前記集光レンズ群４は２枚の第１集光レンズ６、第２集光レンズ７から構成され、凸面が向い合う様に配置される。該第１集光レンズ６、該第２集光レンズ７は、非球面レンズであり、それぞれ高ＮＡを有している。本実施例では、前記第１集光レンズ６はＮＡ：０．５で、焦点距離ｆ１＝３．８７ｍｍであり、前記第２集光レンズ７はＮＡ：０．２８で、焦点距離ｆ２＝７．７３ｍｍとなっている。

【0022】

尚、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７のＮＡ，ｆはそれぞれ例示であり、前記光源装置が適用される条件、要求される光量等により適宜変更される。例えば、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７の各ＮＡは０．５～０．８の範囲で選択され、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７の各焦点距離ｆは１．５ｍｍ～１５ｍｍの範囲で選択される。レーザからの光を多く取込み、且つレンズユニットが大型化しない程度が望ましい。

【0023】

又、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７の少なくとも一方は、光軸方向の位置が調整可能となっており、前記焦点距離Ｆの値を調整可能となっている。

【0024】

前記レーザ光線３を前記蛍光体プレート５に照射した場合、蛍光体の発光強度（輝度）は照射強度に対応する。従って、前記レーザ光線３の集光を強めて照射スポット径を小さくすると照射強度も上がり、蛍光体の発光強度（輝度）は上がる。然し、発光強度が上がりすぎると、蛍光体の性能、効率が劣化する。

【0025】

この為、２次光源としての輝度を下げない程度に前記レーザ光線３のスポット径を調整する必要がある。本実施例では、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７の位置を調整し、或は前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７のいずれか一方の位置を調整し、前記焦点距離Ｆを調整して前記蛍光体プレート５に照射される前記レーザ光線３のスポット径を調整する。調整されるスポット径としては、１ｍｍ～２ｍｍが好ましい。

【0026】

図２を参照して第１の実施例を説明する。尚、図２中、図１で示したものと同等のものに同符号を付し、その説明を省略する。

【0027】

図２中、１０は第１の実施例に於ける光源装置を示しており、１１は該光源装置１０が適用される装置（以下、適用装置）の光源装置取付け部を示している。

【0028】

該光源装置取付け部１１には前記適用装置の光学系の光軸と同心の光源装置保持孔１２が設けられ、前記光源装置１０は前記光源装置保持孔１２に挿入し、ボルト１３によって固定される様になっており、又取付け時には前記光源装置１０の光軸と前記適用装置の光軸とが合致する様、位置調整が可能となっている。

【0029】

前記光源装置１０について説明する。

【0030】

光学系ホルダ１５は、前記光源装置保持孔１２に挿入される筒部１６と該筒部１６の基端に形成されたフランジ部１７を有し、該フランジ部１７が前記ボルト１３によって前記光源装置取付け部１１に取付けられている。前記光学系ホルダ１５は、後述するレンズホルダ２３を内蔵したレンズユニットであり、ボルト１３により、前記フランジ部１７を介し前記光源装置取付け部１１に容易に取付け又は取外し可能である。固定手段はボルト１３に限定されず、前記光源装置取付け部１１と前記フランジ部１７の間に係合部（図示せず）を設け、容易に取付け又は取り外し可能にしてもよい。

【0031】

前記筒部１６には中心部を貫通する円柱空間が形成され、該円柱空間の軸心は光学系１の光軸と合致する。前記円柱空間には基端側からレーザダイオード収納部１８、第１集光レンズ収納部１９、第２集光レンズ収納部２０が前記円柱空間と同心、タンデムに形成されている。

【0032】

前記レーザダイオード収納部１８は基端側から大径座刳り孔１８ａ、収納孔１８ｂを有し、前記レーザダイオード２は基端側から前記レーザダイオード収納部１８に挿入され、前記レーザダイオード２のフランジ部が前記大径座刳り孔１８ａに嵌合し、又該大径座刳り孔１８ａの座面に突当ることで、前記レーザダイオード２が位置決めされる。

【0033】

前記円柱空間の先端側から前記第２集光レンズ収納部２０、前記第１集光レンズ収納部１９が形成され、前記第２集光レンズ収納部２０は前記第１集光レンズ収納部１９より大径となっている。

【0034】

前記レーザダイオード収納部１８と前記第１集光レンズ収納部１９とは光路孔２１によって連通され、該光路孔２１の周囲には座内縁部２１ａが形成され、該座内縁部２１ａには前記円柱空間の先端側から第１集光レンズ６が突当てられ、該第１集光レンズ６はレンズホールドナット２２により固定される。

【0035】

前記第２集光レンズ収納部２０は前記レンズホールドナット２２より大径であり、前記第２集光レンズ収納部２０にレンズホルダ２３が摺動可能に嵌合される。

【0036】

該レンズホルダ２３は筒体であり、該レンズホルダ２３の基端側には内縁部が形成され、前記レンズホルダ２３の内筒面には螺子が刻設されている。前記レンズホルダ２３の内部には第２集光レンズ７が収納され、該第２集光レンズ７は前記内縁部と前記螺子に螺合するリングナット２４によって挾持される。

【0037】

前記第２集光レンズ７を保持し、前記第２集光レンズ収納部２０に嵌合されたレンズホルダ２３は、ピント合せの為に軸心方向（光軸方向）に位置調整可能となっている。

【0038】

位置調整の方法としては、前記第２集光レンズ収納部２０と前記レンズホルダ２３とを１部で螺子結合とし、前記レンズホルダ２３を回転させることで軸心方向に変位が生じる様にしてもよい。尚、前記レンズホルダ２３を回転させる為に、先端側端面にピンを挿入可能な穴、或はスリットを形成してもよい。或は、第１集光レンズ収納部１９と前記レンズホルダ２３間に間隙調整用のシム等を挿入してもよい。尚、前記第２集光レンズ７は前記レンズホルダ２３と共にユニット化されているので、前記光学ホルダ１５に対して容易に着脱することができる。

【0039】

前記レンズホルダ２３の先端部に、蛍光体プレートホルダ２６が設けられる。

【0040】

該蛍光体プレートホルダ２６は袋ナット形状をしており、中心部に孔２７が前記光源装置１０の軸心（光軸）と同心に設けられ、該孔２７に蛍光体プレート５が設けられる。

【0041】

前記筒部１６の先端部は小径となっており、該小径部に前記蛍光体プレートホルダ２６が嵌合する。前記蛍光体プレートホルダ２６の先端が、小径部基端の段差に突当てられ、位置決めされる様にしてもよく、或は前記筒部１６と前記蛍光体プレートホルダ２６とを螺子結合とし、前記蛍光体プレートホルダ２６を回転することで、前記筒部１６に対する軸心方向の位置を調整可能としてもよい。

【0042】

前記レーザダイオード２から発光された可視光は、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７によって集光され、所要のスポット径となって前記蛍光体プレート５に入射し、該蛍光体プレート５の蛍光体から可視光を発光させる。可視光を発光させるスポットは第２光源となる。

【0043】

スポット径の調整は、前記レンズホルダ２３の位置を調整してもよいし、或は前記蛍光体プレート５の位置を調整してもよく、前記レンズホルダ２３の位置、前記蛍光体プレート５位置を併せて調整してもよい。

【0044】

第１の実施例に係る光源装置１０では、前記レーザダイオード２、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７、前記蛍光体プレート５を前記光学系ホルダ１５に一体にまとめており、小型化が図れると共に、前記光源装置１０を１つの部品として取扱いすることができ、更に前記第２集光レンズ７、前記蛍光体プレート５の位置等の位置調整、スポット系の調整等を、前記光源装置１０単体で実施でき作業性が向上する。

【0045】

図３を参照して第２の実施例を説明する。尚、図３中、図２で示したものと同等のものに同符号を付し、その説明を省略する。

【0046】

光学系ホルダ１５は、筒部１６とフランジ部１７から構成され、前記筒部１６は有底筒体となっており、先端の底部１６ａには蛍光体プレート５が取付けられている。

【0047】

前記筒部１６の円柱空間には基端側から第１集光レンズ収納部１９、第２集光レンズ収納部２０が形成され、前記第１集光レンズ収納部１９は前記第２集光レンズ収納部２０に対して大径となっている。

【0048】

前記第１集光レンズ収納部１９には第１レンズホルダ２３ａが摺動可能に嵌合され、該第１レンズホルダ２３ａには第１集光レンズ６が保持されている。

【0049】

前記第１レンズホルダ２３ａの外周面には軸心に対して直交する方向に第１長孔２５ａが穿設され、前記筒部１６の前記第１長孔２５ａと対応する位置に第１調整孔２６ａが設けられ、前記第１長孔２５ａは前記第１調整孔２６ａに全体が露出する様になっている。

【0050】

同様に、前記第２集光レンズ収納部２０には第２レンズホルダ２３ｂが摺動可能に嵌合され、該第２レンズホルダ２３ｂには第２集光レンズ７が保持されている。

【0051】

前記第２レンズホルダ２３ｂの外周面には軸心に対して直交する方向に第２長孔２５ｂが穿設され、前記筒部１６の前記第２長孔２５ｂと対応する位置に第２調整孔２６ｂが設けられ、前記第２長孔２５ｂは前記第２調整孔２６ｂに露出する様になっている。

【0052】

レーザダイオード２は光源ホルダ２８に設けられ、該光源ホルダ２８は前記フランジ部１７に取付けられる様になっている。

【0053】

前記レーザダイオード２、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７、前記蛍光体プレート５は同一軸心（略同一軸心を含む）（同一光軸（略同一光軸を含む））上に配設される。

【0054】

前記第１レンズホルダ２３ａ、前記第２レンズホルダ２３ｂは、それぞれ前記第１長孔２５ａ、前記第１調整孔２６ａ及び前記第２長孔２５ｂ、前記第２調整孔２６ｂを利用して軸心方向に位置が調整可能となっている。

【0055】

前記第１レンズホルダ２３ａの調整について説明する。

【0056】

該第１レンズホルダ２３ａの調整には、調整用ロッド（図示せず）が用いられる。

【0057】

該調整用ロッドは前記第１調整孔２６ａに回転自在に嵌合可能であり、先端には偏心ピン（図示せず）が突設されている。前記調整用ロッドを前記第１調整孔２６ａに差込むと、偏心ピンが前記第１長孔２５ａに嵌合し、前記調整用ロッドを回転させることで前記偏心ピンの偏心量の範囲で、前記第１レンズホルダ２３ａの位置調整が可能となっている。

【0058】

前記第１レンズホルダ２３ａの位置調整後の固定は、前記筒部１６に設けた押し螺子（図示せず）によって行うことができる。

【0059】

前記第２レンズホルダ２３ｂについても同様に調整することができる。

【0060】

尚、上記した前記第１レンズホルダ２３ａ、前記第２レンズホルダ２３ｂの位置調整方法は一例であり、上記調整方法に限定されるものではない。例えば、前記第１レンズホルダ２３ａ、前記第２レンズホルダ２３ｂにそれぞれ筒部１６外に突出し、且つ軸心方向にスライド可能にピンを突設し、該ピン軸心方向に変位させる等である。

【0061】

又、前記第１レンズホルダ２３ａ、前記第２レンズホルダ２３ｂのいずれか一方を位置調整可能としてもよい。

【0062】

又、前記蛍光体プレート５の取付けについては、前記筒部１６を有底筒体とせず、第１の実施例と同様蛍光体プレートホルダ２６を用いてもよい。

【0063】

本第２の実施例では、第１の実施例と同様、前記レーザダイオード２、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７、前記蛍光体プレート５を前記光学系ホルダ１５により一体化でき、小型化が図れると共に、前記光源装置１０を１つの部品として取扱いすることがでる。

【0064】

又、前記第１集光レンズ６、前記第２集光レンズ７、個々の位置調整が可能であると共に組立てた状態で、外部から位置調整が可能で、調整時の作業性がよい。更に前記第１集光レンズ６は第１レンズホルダ２３ａと共にユニット化され、前記第２集光レンズ７は第２レンズホルダ２３ｂと共にユニット化されているので、前記集光レンズ群４は容易に取付け、取外しが可能である。

【符号の説明】

【0065】

１ 光学系
２ レーザダイオード
３ レーザ光線
４ 集光レンズ群
５ 蛍光体プレート
６ 第１集光レンズ
７ 第２集光レンズ
１０ 光源装置
１５ 光学系ホルダ
１６ 筒部
１８ レーザダイオード収納部
１９ 第１集光レンズ収納部
２０ 第２集光レンズ収納部
２３ レンズホルダ
２３ａ 第１レンズホルダ
２３ｂ 第２レンズホルダ
２４ リングナット
２５ａ 第１長孔
２５ｂ 第２長孔
２６ａ 第１調整孔
２６ｂ 第２調整孔
２８ 光源ホルダ

【図1】

【図2】

【図3】