(57)【要約】【課題】スペックルのない光を照射可能な光照射システムを提供する。【解決手段】光源２が発した光を案内して所望の位置に照射する光ファイバ３を有する光照射システム１において、超音波振動槽５、超音波振動子、ピエゾ素子などの振動手段によって光ファイバ３の少なくとも一部分を、好ましくは、光ファイバ３の両端は振動させないように光ファイバ３の中央部を振動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する光源と、
前記光源が発した光を案内して所望の位置に照射する光ファイバと、
前記光ファイバの少なくとも一部分を振動させる振動手段とを有することを特徴とする光照射システム。
【請求項２】
前記振動手段は、貯留する液体に超音波振動を与えることができ、前記貯留する液体に前記光ファイバの一部を浸漬した超音波振動槽であることを特徴とする請求項１に記載の光照射システム。
【請求項３】
前記振動手段は、前記光ファイバに当接する超音波振動子であることを特徴とする請求項１に記載の光照射システム。
【請求項４】
前記振動手段は、前記光ファイバに当接するピエゾ素子であることを特徴とする請求項１に記載の光照射システム。
【請求項５】
前記振動手段は、前記光ファイバの両端を振動させないように、前記光ファイバの両端から隔離して配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光照射システム。
【請求項６】
光源が発した光を光ファイバで案内して所望の位置に照射し、
前記光ファイバの少なくとも一部分を振動させることを特徴とする光照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射システムおよび光照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光などの単波長または帯域幅の狭い光を照射する際、光路における光の散乱と干渉によって、スペックルと呼ばれるムラが発生する。スペックルを防止する方法として、光を複数に分割して異なる経路から重畳して対象物に照射し、異なるスペックルを重ね合わせることによって均一化する方法と、光の状態を高速に変化させることで時間積分したときに均一な光になるようにする方法とがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、スペックルを防止するために、複数のレーザ光源から光線を照射する発明が記載されている。特許文献２には、光源を回転させることで、スペックルを防止する発明が記載されている。特許文献３および４には、光路中に回転する偏光部材を配置してスペックルを防止する発明が記載されている。特許文献５には、複数のレーザダイオードと、レーザダイオード毎に位相を異ならせる複数の位相シフト板とを設けた発明が記載されている。
【０００４】
これら、従来の光照射システムは、いずれも構成が複雑であった。また、光源や偏光部材を回転する光照射システムでは、回転の振動が光を照射する対象物に伝わり、ブレが発生するという問題があった。
【特許文献１】特開平５−１４１９６５号公報
【特許文献２】特開平１１−６４７８９号公報
【特許文献３】特開２００３−１５６７１０号公報
【特許文献４】特開２００６−９１４７１号公報
【特許文献５】特開２００４−２０６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記問題点に鑑みて、本発明は、スペックルのない光を照射可能な光照射システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明による光照射システムは、光を発する光源と、前記光源が発した光を案内して所望の位置に照射する光ファイバと、前記光ファイバの少なくとも一部分を振動させる振動手段とを有するものとする。
【０００７】
この構成によれば、光ファイバを振動させることで、光ファイバ内部での光の反射位置を高速に変化させることができ、スペックルの形状を素早く変化させることにより、時間積分したときにスペックルのない光を照射できる。また、この構成によれば、光ファイバを振動するだけでよいので、簡単な装置でスペックルを防止できる。また、光ファイバには小さな駆動力で振動を与えることができ、光を照射する対象物に振動を伝えないようにすることが容易である。また、光ファイバの振幅は小さくてもよいので、高速な振動を与えることが容易であり、シャッタ速度の速い撮影などにも使用できる。
【０００８】
また、本発明の光照射方法において、前記振動手段は、貯留する液体に超音波振動を与えることができ、前記貯留する液体に前記光ファイバの一部を浸漬した超音波振動槽であってもよい。
【０００９】
また、本発明の光照射方法において、前記光ファイバの両端を振動させないように、前記光ファイバの両端から隔離して配設することが好ましい。
【００１０】
また、本発明による光照射方法は、光源が発した光を光ファイバで案内して所望の位置に照射し、前記光ファイバの少なくとも一部分を振動させる方法とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光源からの光を案内する光ファイバの途中を振動させることで、光の経路を変化させてスペックルを打ち消すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明のレーザ光照射システム１を示す。レーザ光照射システム１は、レーザ光を発する光源となるレーザ発振器２と、レーザ発振器２が出力するレーザ光を案内する光ファイバ３と、光ファイバ３の先端に取り付けられ、光ファイバ３に導かれたレーザ光を拡大して投射する投射レンズ４と、水を貯留し、超音波振動を与えることができる超音波振動槽（振動手段）５とからなり、光ファイバ３の一部がループを形成して、超音波振動槽５に貯留した水に浸漬されている。
【００１３】
なお、レーザ発振器２には、レーザ発振素子に加え、接続される光ファイバ３へレーザ光を集光させるレンズなどの光学部品を備えているものとする。実際の装置では、レーザ発振素子と光学部品とを別々の筐体に収納して、それらを結合する場合もあるが、図示したレーザ発振器２は、そのような形態を除外するものではなく、レーザ発振素子や光学部品、或いは、駆動回路や制御回路等をそれぞれ別個の筐体に収容したものをも含む概念を示している。
【００１４】
レーザ光照射システム１は、例えば、顕微鏡写真撮影用の照明装置として用いられる。このために、投射レンズ４は、所望の被写体位置にレーザ光を投射できるように固定される。超音波振動槽５は、レーザ発振器２および投射レンズ４から離れた位置に設置されており、光ファイバ３の中央付近が貯留水中に浸漬されている。
【００１５】
超音波振動槽５は、超音波洗浄機として市販されているものが使用でき、貯留水に、例えば、数１０ｋＨｚの超音波振動を与えるものである。超音波振動槽５の貯留水の振動は、光ファイバ３の浸漬部分を振動、つまり、光ファイバ３の曲げ形状を僅かではあるが、高速に変化させる。
【００１６】
光ファイバ３はコアとクラッドとの境界においてレーザ光が反射することでレーザ光を案内するが、光ファイバ３の曲げ形状が変わると、それまでレーザ光を反射していたコアとクラッドの境界が移動し、レーザ光を異なる位置で反射させるようになる。つまり、光ファイバ３の振動によって、光ファイバ３の内部におけるレーザ光の進行経路が変化する。
【００１７】
このような光ファイバ３によって案内され、投射レンズ４から投射されたレーザ光は、光ファイバ３内部での経路差による干渉を起こし、点状の光（スポット）が分散して存在するかのような模様（スペックル）を描く。
【００１８】
超音波振動槽５により光ファイバ３を振動させると、スペックルの形状が数１０ｋＨｚの速度で変化し、肉眼には、高速に変化するスペックルの時間積分の結果、均一な光量のレーザ光が投射されているかのように映る。また、写真撮影を行う場合も、露光時間中の光量の積分として撮像が記録されるので、均一なレーザ光が投射されているのと変わらない撮影ができる。この場合、露光時間中に光ファイバ３を４回または５回以上振動すれば、略ムラのない均一な投光ができる。よって、本実施形態のレーザ光照射装置１は、シャッタスピード０．１ミリ秒以上の撮影に利用可能である。
【００１９】
また、超音波振動槽５は、非常に小さな振幅で貯留水を振動させるので、大きな駆動力を必要とせず、外部に振動を伝えないように構成されている。また、超音波振動槽５が光ファイバ３の両端から隔離して配設されているので、超音波振動槽５による振動が光ファイバ３を介して、レーザ発振器２や投射レンズ４を振動させることもない。よって、超音波振動槽５は、投射レンズ４や被写体を振動させることがなく、撮影にブレを生じさせない。
【００２０】
なお、本実施形態では、レーザ光を拡径するために投射レンズ４を用いているが、光ファイバ３の先端から直接、所望の照射位置にレーザ光を照射してもよい。
【００２１】
さらに、図２に、本発明の第２実施形態のレーザ光照射装置の振動手段を示す。図示した以外の構成は第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。本実施形態では、超音波振動子６に固定した保持具７により光ファイバ３を保持している。
【００２２】
超音波振動子６は、例えば、数百ｋＨｚの振動を発生することができる。これにより、超音波振動子６は、保持具７を介して、光ファイバ３に数百ｋＨｚの振動を加えることができる。
【００２３】
これにより、本実施形態のレーザ光照射装置は、１００分の１ミリ以上のシャッタ速度の撮影において、スペックルのない光源として利用可能である。
【００２４】
本実施形態において、超音波振動子６をレーザ発振器２または投光レンズ４の近くに配置すると、光ファイバ３からレーザ発振器２や投光レンズ４に振動が伝わり、レーザ光のブレを発生させるだけでなく、光ファイバ３の接続部に過剰な応力が加わり、光ファイバ３の劣化を招くおそれがあるので、超音波振動子６を光ファイバ３の両端を振動させないように投光レンズ３から離して設置することが好ましい。また、超音波振動子６を投光レンズ３から離して設置することで、超音波振動子６の振動が被写体に伝わる危険も低減できる。
【００２５】
さらに、図２に、本発明の第３実施形態のレーザ光照射装置の振動手段を示す。本実施形態では、光ファイバ３にピエゾ素子８が接着剤９によって固定されている。ピエゾ素子８には、リード線１０から、例えば、数ＭＨｚの高周波電圧が印加され、光ファイバ３の径方向に伸縮する。ピエゾ素子８が数ＭＨｚの伸縮をすることで、光ファイバ３には、数ＭＨｚの振動が加わる。よって、本実施形態は、シャッタ速度１マイクロ秒程度の高速撮影の光源としても適用できる。
【００２６】
以上の各実施形態は、撮影用の光源としてレーザ光を照射する装置に関するものであるが、レーザ発振器２に代えて、スーパールミネセント・ダイオードやインテンスパルスライトのような異なる発光体を使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、照明装置の他、レーザ加工機やレーザ治療器などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザ光照射システムの斜視図。
【図２】本発明の第２実施形態のレーザ光照射システムの振動手段を示す部分斜視図。
【図３】本発明の第３実施形態のレーザ光照射システムの振動手段を示す部分正面図。
【符号の説明】
【００２９】
１  レーザ光照射システム
２  レーザ発振器
３  光ファイバ
４  投射レンズ
５  超音波振動槽（振動手段）
６  超音波振動子（振動手段）
８  ピエゾ素子（振動手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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