照明单元的制作方法

本发明涉及具有单线光纤(单条光纤)的照明单元。

背景技术：

例如专利文献1公开了一种具有单线光纤的照明系统。为了将光纤引导来的激光这一初级光在大范围内作为照明光照射，该照明系统具有配置在光纤的前端面上的用作光转换部的椭圆形的扩散体。扩散体和光纤是不同的部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-248022号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在专利文献1公开的照明系统被组装到内窥镜中的情况下，因为激光的发光点很小且激光的能量密度很高，所以确保激光对内窥镜使用者的安全性是非常重要的。专利文献1中，因为激光被扩散体扩散，所以能够确保人眼安全(eye-safe)。

不过，在例如使用、搬运或清洗内窥镜时，各种负荷会从外部以热、物理或化学的方式施加到照明系统上。从而，存在扩散体因负荷而从光纤脱落，激光未经扩散而直接向外部出射的风险，内窥镜的使用可能会产生问题。尤其可预料到这样的状况，即，在清洗内窥镜时，照明系统会因灭菌、消毒处理而被反复施加例如温度变化、急剧的加减压、冲击等负荷。这样的状况下难以抑制扩散体的脱落。并且，在将树脂制扩散体配置在玻璃光纤的前端面的结构中，在热负荷被施加到树脂和玻璃上时，由于树脂与玻璃的线膨胀系数的差异，可能会在光纤的前端面发生剥离，导致扩散体脱落，内窥镜的使用将产生问题。出于这样的观点，在专利文献1的照明系统被组装到内窥镜中的情况下，在从外部施加了负荷时无法获得高可靠性。

本发明是鉴于这些情况而作出的，其目的在于提供一种在从外部施加了负荷时可获得高可靠性的照明单元。

解决问题的技术手段

本发明的一个技术方案的照明单元包括：单线光纤，其用于引导从激光光源部出射的初级光；光转换部，其形成在所述光纤的内部，所述光纤引导的所述初级光可照射在所述光转换部上，所述光转换部对所照射的所述初级光的至少一部分的光学特性进行转换而生成次级光；和出射端部，其作为所述光纤的配置在与所述激光光源部相反的一侧的端部发挥功能，将所述次级光作为照明光出射到外部。

发明效果

采用本发明，能够提供一种对于从外部施加的负荷可获得高可靠性的照明单元。

附图说明

图1是一实施方式的具有照明单元的照明装置的概略图。

图2是表示形成有光转换部和出射端部的光纤的前端部之一例的图。

图3是表示形成在光纤的前端部的光转换部之一例的图。

图4a是表示光转换部的扩散结构之一例的图。

图4b是表示扩散结构之一例的图。

图4c是表示扩散结构之一例的图。

图4d是表示扩散结构之一例的图。

图5是说明经过光纤的纤芯中心轴的截面上的扩散结构的配置的图。

图6是表示经过光纤的纤芯中心轴的截面上的多个扩散结构的配置之一例的图。

图7是说明经过光纤的纤芯中心轴的截面上的扩散结构的配置之一例的图。

图8a是表示经过光纤的纤芯中心轴的截面上的多个扩散结构的配置之一例的图。

图8b是图8a所示的8b-8b线上的截面图。

图8c是表示经过光纤的纤芯中心轴的截面上的扩散结构的配置之一例的图。

图8d是图8c所示的8d-8d线上的截面图。

图9a是在经过光纤的纤芯中心轴的截面上，说明中心轴方向上的多个扩散结构的配置和垂直方向上的多个扩散结构的配置的组合的图。

图9b是表示图9a所示的组合之一例的图。

图10是说明米氏散射的图。

图11a是表示出射端部的端面出射结构之一例的图。

图11b是表示端面出射结构之一例的图。

图11c是表示端面出射结构之一例的图。

图11d是表示端面出射结构之一例的图。

图11e是表示端面出射结构之一例的图。

图12a是表示出射端部的周面出射结构之一例的图。

图12b是表示周面出射结构之一例的图。

图12c是表示周面出射结构之一例的图。

图12d是表示周面出射结构之一例的图。

图13a是设置有照明装置的内窥镜系统的概略立体图。

图13b是表示图13a所示的内窥镜系统的结构的图。

图14是表示光转换部的光转换部件之一例的图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的一个实施方式。在一部分附图中，为了使图示清晰会省略部件的部分图示。纤芯51的中心轴c可视为光纤50的中心轴。中心轴c方向例如表示从入射端部50a去往前端面51c的方向。将从出射端部70出射的照明光il的中心轴称为光轴。图1所示的照明装置10例如以搭载在图13a所示的内窥镜系统110中的内窥镜用照明装置为一例进行说明。照明装置10也可以搭载在内窥镜以外的设备例如显微镜中，也可以作为单独的装置发挥功能。

如图1所示，照明装置10例如包括激光光源部20和照明单元40，其中激光光源部20用于出射激光即初级光pl，照明单元40被光学连接在激光光源部20上，对从激光光源部20出射的初级光pl的至少一部分的光学特性进行转换而生成照明光il，并使生成的照明光il出射到照明单元40的外部。

如图13b所示，激光光源部20例如包括激光二极管22v、22b、22g、22r。激光光源部20只要能够出射方向性强的光即可，例如也可以包括led。激光光源部20的详细结构后述。

如图1和图2所示，照明单元40包括单线光纤50和光转换部60，其中光纤50是用于引导从激光光源部20出射的初级光pl的导光部件，光转换部60形成在光纤50的内部，光纤50引导的初级光pl的至少一部分可照射在光转换部60上，该光转换部60对所照射的初级光pl的至少一部分的光学特性进行转换而生成次级光。照明单元40包括出射端部70，该出射端部70作为光纤50的配置在与激光光源部20相反的一侧的端部发挥功能，用于将次级光作为照明光il出射到光纤50的外部。换言之，光纤50包括光转换部60和出射端部70，与光转换部60和出射端部70构成同一部件。即，光转换部60和出射端部70是光纤50的一部分。本实施方式中，次级光是不经光学特性转换而出射到外部的。从而，光转换部60生成由初级光pl经光学特性转换得到的光即次级光作为照明光il。

光纤50例如使用石英多模光纤。因为使用激光作为初级光pl，所以光纤50不使用集束光纤而是使用单线光纤。光纤50是能够因外力而弯曲的细长的部件。光纤50包括入射端部50a和出射端部70，其中，入射端部50a与激光光源部20光学连接，激光光源部20出射的初级光pl入射到该入射端部50a，出射端部70配置在与入射端部50a相反的一侧，供初级光pl出射。入射端部50a与激光光源部20可以直接连接也可以间接连接。光纤50将初级光pl从入射端部50a导向出射端部70。如图2所示，光纤50包括纤芯51和包层53，纤芯51用于引导初级光pl和由初级光pl经光学特性转换得到的光(例如次级光、照明光il)，包层53配置在纤芯51的外周。包层53的折射率比纤芯51的折射率低。由于纤芯51的折射率与包层53的折射率之差，包层53具有将初级光pl和由初级光pl经光学特性转换得到的光(例如次级光、照明光il)束缚在纤芯51中的功能。例如，纤芯51的前端面51c和包层53的前端面53c被彼此配置在同一平面上，且为与纤芯51的中心轴c正交的平面。光纤50也可以具有配置在包层53的外周的保护套，不过此处未给出图示。保护套例如用于提高抗拉伸性和抗弯曲性等光纤50的机械强度。保护套例如使用尼龙、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、etfe等树脂制成。

如图2所示，在本实施方式中，光转换部60形成在纤芯51的内部。此外如图3所示，光转换部60也可以形成在纤芯51的内部和包层53的内部。像这样，光转换部60的至少一部分形成在纤芯51的中心轴c上即可。光转换部60生成以光纤50的na以上的配光角出射的次级光。

如图2所示，光转换部60例如具有为了生成次级光而使在纤芯51的内部行进的初级光pl的至少一部分扩散的至少1个扩散结构61。此处，按配置了1个扩散结构61的情况进行说明。

当配光非常窄的初级光pl照射到扩散结构61上时，初级光pl被扩散结构61扩散，生成具有宽配光的照明光il即扩散光。为了使初级光pl扩散，在扩散结构61与纤芯51——即与扩散结构61密接的密接部件——的界面上需要存在折射率差。从而，扩散结构61具有与纤芯51的折射率不同的折射率。扩散结构61的尺寸与初级光pl的波长大致相同或者比初级光pl的波长小。具体而言，扩散结构61的尺寸例如为数十μm以下。

为了使初级光pl扩散，扩散结构61可具有各种部位或形状。可以是，如图2所示，扩散结构61具有孔部63a。也可以是，如图4a所示，扩散结构61具有折射率比密接部件的折射率高的折射率改性部63b。扩散结构61例如为大致球形(参照图4b)或大致柱形(参照图3、4c)，或者也可以具有裂纹部63c(参照图4d)。这样的扩散结构61例如由激光加工形成。

例如，当激光加工仅对纤芯51内部的一部分实施时，该一部分被烧蚀，形成像气孔那样的孔部63a(参照图2)。孔部63a是填充有气体的空间部或真空的空间部。孔部63a的形状和尺寸可基于激光加工中使用的激光的会聚光斑直径、能量密度和照射时间来调整。在扩散结构61具有孔部63a的情况下，如图3所示，扩散结构61可以配置在纤芯51和包层53中，并且在纤芯51和包层53中沿光纤50的径向配置于同一直线上。

例如，当激光加工仅对纤芯51内部的一部分实施时，该一部分被改性，该一部分的折射率与未实施激光加工的纤芯51的其他部位的折射率相比变高。图4a所示的折射率改性部63b是通过激光加工进行了改性的纤芯51的一部分。折射率改性部63b的形状并不特别限定。折射率可基于激光加工中使用的激光的会聚光斑直径、能量密度和照射时间来调整。在扩散结构61具有折射率改性部63b的情况下，如图3所示，扩散结构61可以配置在纤芯51和包层53中，并且在纤芯51和包层53中沿光纤50的径向配置于同一直线上。

例如，当激光加工仅对纤芯51内部的一部分实施时，该一部分的形状因激光加工而变化为大致球形(参照图4b)或大致柱形(参照图4c)。形状发生了变化的部位作为大致球形或大致柱形的扩散结构61发挥功能。该情况下的扩散结构61是被纤芯51覆盖的、形成在纤芯51内部的空间部63d。在扩散结构61为大致柱形(例如大致圆柱形)的情况下，在纤芯51的径向上，如图3所示，扩散结构61也可以贯通纤芯51。如图3所示，扩散结构61可以配置在纤芯51和包层53中，并且在纤芯51和包层53中沿光纤50的径向配置于同一直线上。该情况下，扩散结构61贯通纤芯51并且配置在包层53的内部。如图3所示，扩散结构61也可以在同一直线上贯通纤芯51和包层53。扩散结构61的形状和尺寸可基于激光加工中使用的激光的会聚光斑直径、能量密度和照射时间来调整。在扩散结构61为大致柱形(例如大致圆柱形)的情况下，扩散结构61的中心轴不需要与中心轴c正交。

例如，当激光加工仅对纤芯51的一部分实施时，在该一部分会因激光加工而产生裂纹。产生了裂纹的部位作为裂纹部63c(参照图4d)发挥功能。裂纹部63c的尺寸和形状可基于激光加工中使用的激光的会聚光斑直径、能量密度和照射时间来调整。

孔部63a、大致球形或大致柱形的部位以及裂纹部63c中的扩散结构61的折射率可基于激光加工中使用的激光的会聚光斑直径、能量密度和照射时间来调整。通过采用这样的激光加工，扩散结构61能够以折射率与纤芯51的折射率不同且扩散结构61的尺寸被调整了的状态形成。

接着参照图5说明纤芯51的中心轴c方向上的光转换部60(扩散结构61)的配置。

与单模光纤50相比，多模光纤50能够扩大所引导的光的配光角。从而即使不使用扩散结构61，也能够出射由光纤50固有的na决定的宽配光角的照明光。不过，本实施方式因为使用了扩散结构61，所以能够出射配光角更宽的照明光il。因此，照明光il的配光角比光纤50的na更宽。

这样，因为照明光il的配光角比光纤50的na更宽，所以照明光il在纤芯51与包层53的界面上无法再被束缚在纤芯51中。即，照明光il的一部分会在到达出射端部70之前从光纤50的包层53泄漏到光纤50的外部。从而，为了使照明光il不从包层53泄漏到外部地到达出射端部70，纤芯51的中心轴c方向上的光转换部60(扩散结构61)与出射端部70之间的距离是很重要的。

此处，将出射端部70定义为例如纤芯51的前端面51c，将纤芯51的半径称为d，将表示光纤50可接收次级光的角度的数值孔径称为na，将光纤50的外部空间的折射率称为n，将直线s1与纤芯51的中心轴c之间形成的角度称为θ。直线s1是将配置在纤芯51的中心轴c上的扩散结构61与前端面51c的边缘部连结的线段。将纤芯51的中心轴c方向上的光转换部60(扩散结构61)与出射端部70(前端面51c)之间的距离称为l。此处，对于d、na、n、θ和l，有下式(1)、(2)成立。

na＝n×sinθ……式(1)

l≤d/tanθ……式(2)

从式(1)、(2)中消去θ，l满足下式(3)。

本实施方式中，以在纤芯51的中心轴c上满足式(3)的方式配置扩散结构61。从而，配光角比光纤50的na更宽的照明光il能够不从包层53泄漏到外部地到达出射端部70，仅从出射端部70(前端面51c)向外部出射。

配置在这样的位置上的光转换部60如图13b所示，被配置在内窥镜120的插入部121(参照图13b)的前端部的内部，远离激光光源部20。

只要满足式(3)，也可以如图6所示的那样在纤芯51的中心轴c方向上配置多个扩散结构61。扩散结构61的配置位置只要满足式(3)即可，无需特别限定。扩散结构61的数量可根据扩散结构61各自的大小或光纤50的粗细调整为所希望的数量，例如数个至数百个或数千个。照明光il的配光随扩散结构61的数量的调整而得以调整。例如，在纤芯51的中心轴c上配置有多个扩散结构61的情况下，初级光pl被各扩散结构61分别扩散，所以扩散被实施多次。从而，能够提供具有更宽配光角的照明光il，能够调整出射端部70(纤芯51的前端面51c)上的照明光il的强度分布。

在配置有多个扩散结构61的情况下，多个扩散结构61的密度可以彼此相同，也可以彼此不同。例如，在纤芯51的中心轴c方向上，配置在出射端部70(前端面51c)附近的第一扩散结构61a的密度，可以比远离出射端部70(前端面51c)而配置的第二扩散结构61b的密度高。或者，在纤芯51的中心轴c方向上，第一扩散结构61a的密度可以比第二扩散结构61b的密度低。密度指的是扩散的程度，密度高时扩大配光的效果较大，密度低时扩大配光的效果较小。密度例如可基于扩散结构61的尺寸、扩散结构61的形状、激光加工中使用的激光的会聚光斑直径、能量密度和照射时间来调整。密度彼此不同的多个扩散结构61的数量并不特别限定。

利用多个扩散结构61，能够在中心轴c方向上使初级光阶段性地扩散，换言之能够利用各扩散结构61分别使初级光扩散，并且能够调整扩散结构61各自的扩散程度，结果是能够实现所希望的宽阔度的配光。此处，对为了实现相同宽阔度的配光而设计的1个扩散结构61与多个扩散结构61进行比较。该情况下，与1个扩散结构61相比，取决于设计的不同，多个扩散结构61具有能够使随扩散而产生的局部发热分散，能够降低因产生后述的后方照明光bil而引起的照明光il的损失之效果。

如图6所示，在多个扩散结构61被配置在中心轴c方向上的情况下，第一扩散结构61a使初级光pl的一部分扩散而生成扩散光即次级光。次级光的一部分不经光学特性转换而作为照明光il出射到光纤50的外部。从而，第一扩散结构61a生成次级光作为照明光。次级光的其他一部分照射到第二扩散结构61b上。第二扩散结构61b对次级光的一部分的光学特性进行转换，详细而言使次级光扩散。然后，扩散后的次级光不经光学特性转换而作为照明光il出射到光纤50的外部。从而，第二扩散结构61b生成经扩散的次级光作为照明光il。像这样，在多个扩散结构61被配置在中心轴c方向上的情况下，光转换部60生成由初级光pl经光学特性转换得到的光作为照明光il。

接着，参照图7说明与纤芯51的中心轴c垂直的截面上的光转换部60(扩散结构61)的配置之一例。垂直的截面指的是纤芯51的径向上的平面。

在垂直的截面上，光纤50中的初级光pl的分布例如依赖于入射到光纤50的初级光pl的光量等入射历史，和光纤50整体的形状——弯曲或直线状地延伸等。因此，分布虽不能一概而论，但一般来说，初级光pl的强度在纤芯51的中心轴c上较强，在垂直的截面上越远离纤芯51的中心轴c越减弱。换言之，初级光pl的中心部分的强度较强，初级光pl的中心部分的周边部分的强度较弱。从而，为了获得出射端部70(纤芯51的前端面51c)上的强度均匀且配光对称的照明光il，相比初级光pl的周边部分，扩散结构61需要更多地对初级光pl的中心部分进行扩散。

该情况下，例如假定在与纤芯51的中心轴c垂直的截面上配置有多个扩散结构61。其中，在垂直的截面上，配置有第三扩散结构61c和密度比第三扩散结构61c低的第四扩散结构161d。考虑要出射强度均匀的照明光il并考虑到初级光pl的强度，在垂直的截面上，将第三扩散结构61c配置在纤芯51的中心轴c上，第四扩散结构61d配置在纤芯51的中心轴c的周围。例如，第四扩散结构61d例如以中心轴c为中心，环状地配置在第三扩散结构61c的周围。该情况下，第三扩散结构61c被配置在环的内侧。也可以在第四扩散结构61d的周围配置密度比第四扩散结构61d更低的第五扩散结构，不过此处未给出图示。即，密度彼此不同的多个扩散结构61的数量并不特别限定，各扩散结构61只要关于纤芯51的中心轴c同心圆状地配置即可。由此，能够获得出射端部70(纤芯51的前端面51c)上的强度均匀且配光对称的照明光il。在多模光纤50所引导的窄配光的初级光pl中，初级光pl多分布在纤芯51的中心部分。从而，通过在中心部分配置密度高的扩散结构61，能够有效地使窄配光的初级光pl扩散。换言之，配置在中心部分的密度高的扩散结构61，能够不使原本以具有一定程度宽的配光的状态在光纤50中行进的初级光pl超过需要地扩散，而是主要使窄配光的初级光pl扩散。从而，该扩散结构61具有能够减小随扩散而产生的发热，能够降低因扩散引起的照明光il的损失之效果。

如图7所示，在多个扩散结构61被配置在与中心轴c垂直的截面上的情况下，扩散结构61c、61d使初级光pl的一部分扩散而生成次级光。次级光不经光学特性转换而出射到光纤50的外部。从而，扩散结构61c、61d生成次级光作为照明光il。像这样，在多个扩散结构61被配置在与中心轴c垂直的截面上的情况下，光转换部60生成由初级光pl经光学特性转换得到的次级光作为照明光il。

例如在将照明装置10搭载在内窥镜系统110中的情况下，出射端部70例如与cmos等未图示的摄像元件一起被配置在内窥镜120的插入部121的前端部。例如，根据出射端部70与摄像元件彼此的位置关系和摄像元件的受光灵敏度，有时还会优选使照明光il的强度不均匀、照明光il的配光以纤芯51的中心轴c为中心非对称的情况。在这样的情况下，如图8a和图8b所示，例如第三扩散结构61c和第四扩散结构61d可以配置成这样的状态，即，在第三扩散结构61c与第四扩散结构61d之间隔着经过纤芯51的中心轴c的截面即纵截面s2。换言之，可以将第三扩散结构61c配置在纵截面s2的正面一侧，将第四扩散结构61d配置在纵截面s2的背面一侧。此处所谓正面一侧指的是被纵截面s2分隔的两侧中的一侧，背面一侧指的是两侧中的余下一侧。换言之，令两侧中的一侧为正面一侧时，两侧中的余下一侧是背面一侧。第三扩散结构61c和第四扩散结构61d可以配置成以纵截面s2为中心彼此对称。或者也可以是，如图8c和图8d所示，将1个扩散结构61(例如第三扩散结构61c)配置在纵截面s2的单侧例如正面一侧。由此，能够得到强度不均匀、配光以纤芯51的中心轴c为中心非对称的照明光il。这里，密度彼此不同的多个扩散结构61的数量和形状并不特别限定。

如图9a所示，也可以将纤芯51的中心轴c方向上的扩散结构61的配置和垂直方向上的扩散结构61的配置组合。

如图9a所示，例如在纤芯51的中心轴c方向上，扩散结构61的密度随着从激光光源部20去往出射端部70而升高或降低。例如，在垂直方向上，扩散结构61的密度随着从纤芯51的中心轴c去往包层53而升高或降低。例如，假定随着从激光光源部20去往出射端部70而配置有第六、七、八、九扩散结构61f、61g、61h、61i，各自具有被初级光pl照射的第六、七、八、九照射区域611f、611g、611h、611i。照射区域按第六、七、八、九照射区域611f、611g、611h、611i的顺序变大。照射区域也可以按第六、七、八、九照射区域611f、611g、611h、611i的顺序变小。

又，如图9b所示，假定配置有多个扩散结构61，扩散结构61为大致柱形(例如大致圆柱形)。扩散结构61各自的中心轴不需要彼此平行。一个扩散结构61可以与另一个扩散结构61交叉。

接着，参照图10对扩散现象进行说明。图10中，为了简化说明，表示了初级光pl入射到1个扩散结构61时的初级光pl的行为。

扩散现象大致分为图10所示的米氏散射和未图示的瑞利散射。

图10所示的米氏散射在扩散结构61的直径与初级光pl的波长大致相同的情况下发生。在米氏散射中，表示初级光pl向前方散射的成分的前方散射成分fs较多，表示初级光pl向后方散射的成分的后方散射成分bs较少。

未图示的瑞利散射在扩散结构61的直径为初级光pl的波长的大致1/10以下的情况下发生。在瑞利散射中，前方散射成分fs与后方散射成分bs大致相同。

考虑到从出射端部70向前方出射的前方照明光fil的亮度，优选利用前方散射成分fs比后方散射成分bs多的米氏散射。另一方面，在要使多色的初级光pl散射的情况下，需要考虑散射的波长依赖性。通常认为米氏散射的波长依赖性比瑞利散射的波长依赖性大，为了消除前方照明光fil的颜色不均，优选利用瑞利散射。

像这样，扩散结构61的直径的设定可根据用途来选择。本实施方式中，照明装置10使用米氏散射。因此，扩散结构61的直径例如为初级光pl的波长的大致1/10以上。具体而言，在用作照明光il的初级光pl的波长例如为大致400nm～大致800nm的情况下，扩散结构61的直径为40nm以上。

上面说明了1个扩散结构61的扩散现象。在本实施方式的照明单元40中，光纤50可具有1个以上的扩散结构61。这样的照明单元40的扩散现象也与1个扩散结构61的扩散现象大致相同。

无论利用米氏散射和瑞利散射中的哪一种，在生成照明光il时，都不仅产生前方散射成分fs也产生后方散射成分bs。前方散射成分fs被用作前方照明光fil，但后方散射成分bs对前方照明光fil没有贡献。此处，例如假定光纤50被配置在内窥镜120的内部。该情况下，后方散射成分bs的一部分会作为后方照明光bil从光纤50泄漏至配置在光纤50周围的周围部件，被周围部件吸收。周围部件例如指的是插入部121的护套等。被吸收的后方照明光bil会被转换为热，导致周围部件发热，周围部件的温度上升。在插入部121与插入了插入部121的未图示的管路部(例如患者的肠管)的内壁接触时，管路部可能因热而受伤。

但是，本实施方式中，在扩散结构61的作用下，后方照明光bil的大部分在被束缚在纤芯51中的状态下在光纤50中反向行进，到达激光光源部20。然后，后方照明光bil从配置在远离扩散结构61的位置上的激光光源部20作为热释放到外部。从而，后方照明光bil不会被周围部件吸收，所以插入部121的温度上升得到了抑制。即，在将插入部121例如插入到管路部时，即使插入部121与管路部的内壁直接接触，也不存在管路部因热而受伤的风险。像这样，在本实施方式中，周围部件的温度上升得到抑制，热从配置在远离插入部121的前端部的位置上的激光光源部20释放。从而，热对管路部的影响减小。在扩散结构61使初级光pl扩散时，换言之，在生成照明光il时，从光转换部60产生的热被抑制为最小限度。

扩散结构61在通常的光纤50的后加工中形成。例如使用飞秒激光进行激光加工来形成扩散结构61。激光加工可在纤芯51和包层53等透明部件的内部加工形成三维的形状，具有能够通过缩小激光加工中使用的激光的光斑直径，来在纤芯51这样极细的部件中加工形成精细形状的特征。在激光加工中，在对作为被加工物的光纤50照射激光加工中使用的激光时，利用未图示的透镜等调整激光加工中使用的激光的聚焦点，使得该聚焦点位于光纤50的内部例如位于纤芯51。扩散结构61形成在该聚焦点处。关于激光加工的原理的细节省略记载，但应当知道的是，仅激光加工中使用的激光的例如能量密度达到一定以上的聚焦点部分被加工为扩散结构61，聚焦点部分周边不会被加工为扩散结构且激光加工中使用的激光造成的损伤较小。通过适当地调整会聚光斑直径、能量密度和照射时间，能够适当地形成孔部63a、折射率改性部63b、大致球形或大致圆柱形的部位、裂纹部63c等作为扩散结构61。例如，激光加工中使用的激光从包层53的外周面或纤芯51的前端面51c向纤芯51照射。在激光加工中使用的激光从包层53的外周面向纤芯51照射时，可以如图3所示的那样，在纤芯51和包层53中形成扩散结构61。

如图1和图2所示，光纤50的前端面包括纤芯51的前端面51c和包层53的前端面53c，例如由该光纤50的前端面的至少一部分作为出射端部70发挥功能。出射端部70具有配置在光纤50的前端面上的、出射照明光il的端面出射结构71。例如，端面出射结构71所起的作用是，提供强度均匀的照明光il，并使大部分照明光il可被利用。例如，端面出射结构71是通过与纤芯51的中心轴c垂直地切割光纤50的前端面，并对光纤50的前端面进行研磨而形成的。通过进行研磨，从光纤50的前端面除去因切割而形成的局部的凹凸或起伏。即，端面出射结构71作为平面形状的出射端面发挥功能。照明光il是从纤芯51的前端面51c出射的。因此，端面出射结构71只要至少配置在纤芯51的前端面51c即可。换言之，只要至少纤芯51的平面形状的前端面51作为出射端部70(出射端面)发挥功能即可。

端面出射结构71例如可以不仅为平面形状，也可以为平面形状、图11a所示的向着激光光源部20凹陷的凹透镜形状、图11b所示的楔形形状和图11c所示的前端变细的铅笔形状中的任一个。如图11a所示，在端面出射结构71为透镜形状的情况下，能够与扩散一起，高效地实现更宽的配光。端面出射结构71也可以具有图11d所示的加工形成在纤芯51的前端面51c上的凹凸部71a和图11e所示的防反射涂层71b中的任一个。防反射涂层71b例如可以是氟化镁等的单层涂层，在需要宽波段的防反射性能或高防反射性能的情况下，也可以使用多层涂层。

此处，将纤芯51前端面51c的距离l(参照图5)的基准位置称为基准位置p。在图11a所示的透镜形状和图11d所示的凹凸部71a中，基准位置p位于透镜形状和凹凸部71a的底部。在图11b所示的楔形形状中，基准位置p位于形状的前端部。在图11c所示的铅笔形状中，基准位置p是用于加工前端变细形状的加工端点e处的横截面与纤芯51的中心轴c的交点。横截面指的是与纤芯51的中心轴c垂直的截面，是纤芯51的径向上的平面。端点e处的横截面是加工的末端部分，位于光纤的圆柱部分与锥形部分的边界部分。在图11e中，基准位置p位于纤芯51的前端面51c上。由于防反射涂层71b非常薄，所以基准位置p也可以配置在防反射涂层71b上。

可以由光纤50的前端面和该前端面与光转换部60之间的光纤50的外周面作为出射端部70发挥功能。由于前端面上的出射端部70的结构是端面出射结构71，故省略说明。

如图12a所示，出射端部70也可以具有周面出射结构73，该周面出射结构73配置在光纤50的前端面与光转换器60之间的光纤50的外周面上，使照明光il从光纤50的外周面出射。周面出射结构73所起的作用是，与光转换部60一起提供宽配光的照明光il。周面出射结构73可以具有缺口部73a，该缺口部73a通过激光加工而配置在包层53上，使纤芯51的外周面露出。缺口部73a可以如图12b所示在包层53的外周面的整个一周呈环状配置，或者如图12c所示在包层53的外周面上点状配置。在周面出射机构73中，基准位置p是线段s3与纤芯51的中心轴c的交点，线段s3将缺口部73a与纤芯51的中心轴c连结。线段s3是从缺口部73a中最接近激光光源部20的位置起向中心轴c延伸的直线。在周面出射结构73中，照明光il从纤芯51经纤芯51的外周面和缺口部73a出射到外部。如图12d所示，也可以由除去包层53而露出到外部的纤芯51的外周面作为周面出射结构73发挥功能。此时，照明光il从纤芯51经纤芯51的外周面出射到外部。

参照图13a和图13b，对包括照明装置10的内窥镜系统110进行说明。

图13a所示的内窥镜系统110例如设置在检查室或手术室等中。内窥镜系统110例如包括内窥镜120和图像处理装置130，内窥镜120用于对患者等的管腔等管路部内进行拍摄，图像处理装置130对该内窥镜120的未图示的摄像单元拍摄的管路部内的图像进行图像处理。内窥镜系统110包括显示部140和激光光源部20，显示部140与图像处理装置130连接，用于显示由图像处理装置130进行了图像处理的图像，激光光源部20为了形成从内窥镜120出射的照明光il而出射初级光pl。

图13a所示的内窥镜120例如作为可插入到管路部中的插入器械发挥功能。内窥镜120可以是直视型内窥镜，也可以是侧视型内窥镜。

本实施方式的内窥镜120例如按医疗用内窥镜进行说明，但无需限定于此。内窥镜120也可以是可插入到管道等工业用管路部中的工业用内窥镜，或仅具有照明光学系统的例如导管(catheter)等插入器具。

如图13a所示，内窥镜120例如包括可插入到管腔等管路部中的中空的细长插入部121，和与插入部121的根端部连结的、用于对内窥镜120进行操作的操作部123。内窥镜120具有通用线缆125，该通用线缆125与操作部123连接，从操作部123的侧面延伸。

通用线缆125具有相对于图像处理装置130和激光光源部20可拆装的连接部125b。连接部125b使激光光源部20与内窥镜120以彼此可拆装的方式连接，并使内窥镜120与图像处理装置130以彼此可拆装的方式连接。连接部125b是为了在内窥镜120与图像处理装置130之间收发数据而设置的。

图像处理装置130与激光光源部20彼此电连接，不过此处未给出图示。

如图13a所示，激光光源部20与内窥镜120分体设置，位于内窥镜120的外部。

如图13b所示，内窥镜系统110还包括从插入部121的前端部向外部出射照明光il的照明装置10。

激光光源部20具有多个光源。下文将各光源称为光源21v、21b、21g、21r。光源21v、21b、21g、21r被安装在控制电路板(未图示)上，控制电路板上形成有可分别控制光源21v、21b、21g、21r的光源控制部153，光源控制部153与控制部155电连接。控制部155控制包括内窥镜120、显示部140和激光光源部20在内的整个内窥镜系统110。控制部155也可以配置在图像处理装置130内。控制部155例如由包括asic等的硬件电路构成。控制部155也可以由处理器构成。在控制部155由处理器构成的情况下，在处理器可访问的未图示的内部存储器或外部存储器中预先存储程序代码，该程序代码供处理器执行以使该处理器作为控制部155发挥功能。

光源21v、21b、21g、21r出射波长彼此不同的初级光pl。光源21v、21b、21g、21r例如出射激光这样的具有高相干性的初级光pl。

光源21v例如包括出射紫色激光的激光二极管22v。激光的中心波长例如是405nm。

光源21b例如包括出射蓝色激光的激光二极管22b。激光的中心波长例如是445nm。

光源21g例如包括出射绿色激光的激光二极管22g。激光的中心波长例如是510nm。

光源21r例如包括出射红色激光的激光二极管22r。激光的中心波长例如是630nm。

激光二极管22v、22b、22g、22r被配置在各光源21v、21b、21g、21r的壳体部25v、25b、25g、25r的内部。在各壳体部25v、25b、25g、25r分别配置有例如透镜等会聚部23。

各光源21v、21b、21g、21r经导光部件171a与后述的合束部157光学连接。导光部件171a例如具有单线光纤。各激光二极管22v、22b、22g、22r出射的初级光pl被会聚部23会聚在单线导光部件171a上。初级光pl被导光部件171a引导至合束部157。光源21v、21b、21g、21r、光源控制部153、控制部155和单线导光部件171a是设置在激光光源部20内部的。

在例如实施白光照明的情况下，可使用光源21b、光源21g和光源21r。通过像光源21v、21b、21g、21r那样设置4个以上光源，能够实施使用了显色性高的白光的白光观察。而在使用光源21v和光源21g的情况下，能够实施利用了血红蛋白的光吸收特性的特殊光观察。在特殊光观察下，血管被强调显示。而在使用出射近红外光的光源的情况下，能够实施利用了近红外光的观察。可以根据观察的需求来选择光源。本实施方式使用可见光，但无需限定于此。

如图13b所示，照明装置10还包括合束部157，该合束部157设置在激光光源部20的内部，将从各光源21v、21b、21g、21r出射的多束初级光pl合束为1束光。

合束部157使4根导光部件171a引导的初级光pl入射到1根导光部件171b中。像这样，在本实施方式中，合束部157具有4个输入端口和1个输出端口。输入端口的数量与光源的数量相同。输出端口的数量并不特别限定。在输入端口处，导光部件171a具有较细的光纤，各导光部件171a被集束在一起。在输出端口处，导光部件171b具有较粗的光纤。较粗的导光部件171b比集束在一起的导光部件171a更粗。将较粗的导光部件171b与集束在一起的导光部件171a熔接，以使较粗的导光部件171b与集束在一起的导光部件171a光学连接。合束部157作为光合路器发挥功能。

如图13b所示，照明装置10还包括分束部159，该分束部159设置在激光光源部20的内部，将合束部157合束后的初级光pl分束为多束初级光pl。

分束部159使由1根导光部件171b引导的初级光pl入射到例如2根光纤50中。像这样，在本实施方式中，分束部159具有1个输入端口和2个输出端口。分束部159的输入端口的数量与合束部157的输出端口的数量相同。输出端口的数量只要为多个即可，不特别限定。换言之，光纤50的数量只要为多个即可。分束部159例如以所希望的比例将初级光pl分束。本实施方式中，比例例如是50：50。比例不要求对各输出端口均匀。分束部159作为耦合器发挥功能。

在分束部159的结构中，导光部件171b与一个光纤50构成同一部件。换言之，导光部件171b与一个光纤50为同一部件，例如作为同一光纤发挥功能。余下一个光纤50被熔接在该光纤50上，并对熔接部分进行熔体拉伸。由此，在导光部件171b与余下一个光纤50之间实施初级光pl的传递。

本实施方式中，分束部159的输入端口与合束部157的输出端口光学连接。由此，输入到分束部159的初级光pl例如以50：50的比例被分束到2根光纤50中。

如图13b所示，在分束部159设置在激光光源部20中的情况下，导光部件171b设置在激光光源部20的内部，光纤50设置在激光光源部20的内部和内窥镜120的内部。

多根单线光纤50彼此独立配置，各光纤50是彼此不同的系统中的单线光纤。换言之，各光纤50具有导光这一相同的光学功能，但彼此为不同的部件。导光部件171a、171b中的各单线光纤是彼此不同的系统中的单线光纤，换言之，各光纤具有导光这一彼此相同的光学功能，但彼此为不同的部件。

如图13b所示，在分束部159设置在激光光源部20中的情况下，设置在激光光源部20中的光纤50与设置在连接部125b一侧的光纤50是不同的部件。

此处，简单说明将图13b所示的设置在激光光源部20一侧的光纤50与设置在连接部125b一侧的光纤50光学连接的方法。

激光光源部20和连接部125b包括插头单元191。设置在激光光源部20中的光纤50被插入在激光光源部20一侧的插头单元191中。设置在连接部125b一侧的光纤50被插入在连接部125b一侧的插头单元191中。

如图13b所示，激光光源部20具有固定在激光光源部20上的光适配器193。激光光源部20一侧的插头单元191被预先安装在光适配器193上。在将连接部125b与激光光源部20连接时，连接部125b一侧的插头单元191被插入到光适配器193中。由此，激光光源部20一侧的光纤50与连接部125b一侧的光纤50光学连接。连接部125b一侧的插头单元191相对于激光光源部20的光适配器193可拆装。

初级光pl从激光二极管22v、22b、22g、22r分别出射，由会聚部23会聚在导光部件171a上。初级光pl由导光部件171a引导至合束部157，被合束部157合束，并经过导光部件171b由分束部159分束。初级光pl被光纤50引导至光转换部60。

接着，配光非常窄且方向性强的激光即初级光pl照射到光转换部60的扩散结构61上，扩散结构61使初级光pl扩散。在扩散结构61例如形成在纤芯51的中心轴c上的情况下，扩散结构61使初级光pl的一部分扩散。在扩散结构61例如仅形成在纤芯51的内部，或者形成在纤芯51的内部和包层53的内部的情况下，扩散结构61使由光纤50引导来的初级光pl全部扩散。像这样，扩散结构61使初级光pl的至少一部分扩散。从而，由于发生扩散现象，生成了后方照明光bil和方向性减弱且具有宽配光的前方照明光fil。

后方照明光bil被光纤50引导至分束部159，并被也具有合束部功能的分束部159合束，经导光部件171b引导至合束部157。后方照明光bil被也具有分束部功能的合束部157分束，经导光部件171a返回至光源21v、21b、21g、21r。像这样，后方照明光bil在与初级光pl相反的方向上被引导，在光纤50和导光部件171b、171a中相对于初级光pl的行进方向反向行进，返回至光源21v、21b、21g、21r。

在光源21v、21b、21g、21r中，后方照明光bil被会聚部23会聚在激光二极管22v、22b、22g、22r上。激光二极管22v、22b、22g、22r吸收后方照明光bil，将吸收的后方照明光bil转换为热。该热被释放到外部。该外部例如表示激光光源部20的外部环境或者激光光源部20内的气氛。

激光二极管22v、22b、22g、22r在照明单元40的远离光转换部60的位置上将后方照明光bil转换为热，在远离光转换部60的位置将热释放。因此，在本实施方式中，能够将照明时从设置有光转换部60的插入部121的前端部产生的热抑制为最小限度。

由于发生了扩散，前方照明光fil中的初级光pl的较强的方向性被减弱，照明光il的配光扩大。在出射端部70中，前方照明光fil如图2所示仅从端面出射结构71(例如纤芯51的前端面51c)出射，或者如图12a、图12b、图12c和图12d所示从端面出射结构71和周面出射结构73(缺口部73a、纤芯51的外周面)出射。从而，前方照明光fil照射未图示的被照明部。此时，由于发生了扩散，能够对包括照明单元40和内窥镜120的内窥镜系统110的使用者提供安全的照明光il，能够利用扩散减小散斑这一激光特有的现象。

本实施方式没有在光纤的前端面配置与光纤分体构成的用于生成照明光il的扩散体。本实施方式中，生成照明光il的光转换部60形成在光纤50的内部，出射端部70作为光纤50的端部发挥功能。换言之，光转换部60和出射端部70是光纤50的一部分，与光纤50构成同一部件。从而，即使从外部对照明单元40以热、物理或化学的方式施加了各种负荷，光转换部60和出射端部70也不会因负荷而从光纤50上脱落。由此，能够始终可靠地使激光即初级光pl扩散，能够防止激光直接出射到外部，能够将扩散光作为具有宽配光的照明光il使用。于是，采用本实施方式，能够提供在从外部施加了负荷时可获得高可靠性的照明单元40。光转换部60和出射端部70是光纤50的一部分，并且使用了单线光纤50。从而，能够削减照明单元40自身的部件个数，能够使插入部121较细。光纤50没有使用集束光纤也没有使用集束光纤中的1根光纤，而是使用了单线光纤。从而，能够使插入部121较细。

光转换部60形成在用于引导初级光pl的光纤50的纤芯51的内部，或者形成在纤芯51的内部和包层53的内部。从而，能够可靠地对初级光pl的至少一部分的光学特性进行转换，能够可靠地生成照明光il。

一般来说，初级光pl的强度在纤芯51的中心轴c上较强，在纤芯51的径向上越远离纤芯51的中心轴c越减弱。在本实施方式中，能够利用形成在纤芯51的中心轴c上的光转换部60的至少一部分，获得出射端部70(纤芯51的前端面51c)上的强度均匀且配光对称的照明光il。

多模光纤50能够扩大所引导的光的配光角。从而即使不使用扩散结构61，也能够出射由光纤50固有的na决定的宽配光角的照明光。另外，而在本实施方式中，光转换部60生成以光纤50的na以上的配光角出射的次级光(照明光il)。从而，能够出射更宽配光角的次级光(照明光il)。

当照明光il的配光角比光纤50的na更宽，可预料到，照明光il的一部分会在到达出射端部70之前从光纤50的包层53泄漏到外部。不过，在本实施方式中，通过以满足式(3)的方式构成光转换部60，能够将配光角比光纤50的na更宽的次级光(照明光il)不从包层53泄漏到光纤50的外部地、可靠地引导至出射端部70，能够使次级光仅从出射端部70出射到光纤50的外部。从而，能够抑制照明光il的浪费，能够利用大部分的照明光il。

光转换部60具有扩散结构61，扩散结构61的折射率与纤芯51的折射率不同。从而，在本实施方式中，在扩散结构61与纤芯51的界面上能够可靠地产生折射率差，能够可靠地使初级光pl扩散，能够生成宽配光的照明光il(扩散光)。

在本实施方式中，能够利用激光加工来廉价且快速地制造扩散结构61。基于扩散结构61的位置、折射率、形状或尺寸等，能够调整照明光il的配光，能够调整出射端部70(纤芯51的前端面51c)上的照明光il的强度分布。

扩散结构61的数量并不特别限定。例如可以如图6所示，在纤芯51的中心轴c方向上配置多个扩散结构61。从而，能够调整扩散的次数，能够调整照明光il的配光角，能够提供更宽配光角的照明光il，能够调整出射端部70(纤芯51的前端面51c)上的照明光il的强度分布。多个扩散结构61的密度可以彼此不同。如图6所示，例如第一扩散结构61a的密度比第二扩散结构61b的密度高或低。利用密度差，能够调整照明光il的配光角，能够调整照明光il的强度分布。

也可以如图7所示，例如在垂直的截面上配置多个扩散结构61。例如，在纤芯51的中心轴c上配置第三扩散结构61c，在纤芯51的中心轴c的周围配置密度比第三扩散结构61c低的第四扩散结构61d。一般来说，初级光pl的强度在纤芯51的中心轴c上较强，在纤芯51的径向上越远离纤芯51的中心轴c越减弱。在本实施方式中，利用第三、四扩散结构61c、61d，能够获得出射端部70(纤芯51的前端面51c)上的强度均匀且配光对称的照明光il。也可以是，如图8a和图8b所示，在纵截面s2的正面一侧配置第三扩散结构61c，在纵截面s2的背面一侧配置第四扩散结构61d。或者也可以是，如图8c和图8d所示，将1个扩散结构61配置在纵截面s2的正面一侧。从而，能够获得与出射端部70与摄像元件彼此的位置关系以及摄像元件的受光灵敏度相应的、强度不均匀且配光非对称的照明光il。

由光纤50的前端面作为出射端部70发挥功能，前端面具有端面出射结构71。在端面出射结构71为平面形状的情况下，能够提供强度均匀的照明光il，能够利用大部分照明光il。在端面出射结构71为透镜形状的情况下，能够与扩散一起，高效地实现更宽的配光。

由前端面与光转换部60之间的光纤50的外周面作为出射端部70发挥功能，外周面具有周面出射结构73。从而，能够提供宽配光的照明光il。

如图14所示，光转换部60也可以具有对初级光pl的至少一部分的光学特性进行转换的光转换部件65。例如，光转换部件65被配置在将纤芯51和包层53在同一直线上贯通的孔部55中。光转换部件65可以将孔部55无间隙地填充。光转换部件65也可以配置在孔部55的一部分。孔部55例如通过激光加工形成。

光转换部件65例如是透明的。光转换部件65包括使初级光pl的至少一部分扩散的1个以上的扩散部件65a，和对初级光pl的至少一部分的波长进行转换的1个以上的波长转换部件65b中的至少一者。另外，光转换部件65具有包含部件65c，该包含部件65c将光转换部件65所具有的部件即扩散部件65a和波长转换部件65b的至少一者一并包含在内。光转换部件65所具有的部件65a、65b分散在包含部件65c的内部，被包含部件65c密封。

扩散部件65a例如是由金属或金属化合物形成的微粒。这样的扩散部件65a例如是氧化铝、氧化钛、硫酸钡等。扩散部件65a的粒径为数百nm～数十μm。扩散部件65a的折射率不同于包含部件65c的折射率。例如，扩散部件65a的折射率优选比包含部件65c的折射率高。由此，扩散部件65a能够提高初级光pl的扩散性。

波长转换部件65b吸收初级光pl并产生波长与该初级光pl不同的光(例如荧光)。波长转换部件65b例如是荧光颗粒。因为产生的荧光也向前方以外的方向行进，所以波长转换部件65b也可以称为广义的扩散部件65a。

包含部件65c由使初级光pl透射的材料形成。这样的包含部件65c例如是透明的硅酮类树脂或透明的环氧类树脂。包含部件65c对初级光pl具有高透过率。包含部件65c将所包含的部件密封。

光转换部件65的配光角例如能够基于包含部件65c中的扩散部件65a和波长转换部件65b的至少一者的浓度和光转换部件65的厚度等来控制。

在本实施方式中，能够利用光转换部件65进一步扩大照明光il的配光角。在光转换部件65被配置在孔部55的一部分的情况下，初级光pl的一部分在孔部55与纤芯51的界面上扩散，初级光pl的剩余一部分被光转换部件65扩散或发生波长转换。即，初级光pl经过2次光学特性转换。从而，能够进一步扩大照明光il的配光角。光转换部件65也可以配置在将纤芯51和包层53在同一直线上贯通的大致柱形的扩散结构61(参照图3)中。

包含部件65c也可以省略，例如，可以将扩散部件65a和例如由荧光体构成的波长转换部件65b的至少一者配置在孔部55中。也可以在扩散部件65a与波长转换部件65b叠层在一起的状态下，将扩散部件65a配置在孔部63a中。

内窥镜120也可以是无线型内窥镜，不过此处未给出图示。该情况下，内窥镜120是在操作部123与图像处理装置130之间收发无线信号的无线型内窥镜。

该情况下，照明装置10内置在无线型内窥镜120中，光源21v、21b、21g、21r被配置在操作部123的内部。内窥镜120具有接收从图像处理装置130输出的无线信号的未图示的无线部，和基于无线部接收到的无线信号控制光源21v、21b、21g、21r的未图示的控制部。无线部和控制部例如被配置在操作部123的内部。内窥镜120具有对无线部、控制部和光源21v、21b、21g、21r供给能量的未图示的供给部，和未图示的合束分束部。供给部例如具有供给电功率即能量的电池。供给部还对内窥镜120的各部件供给能量。供给部和合束分束部被配置在操作部123的内部。合束分束部具有合束部157的功能和分束部159的功能。合束分束部作为光合路器和耦合器发挥功能。合束分束部经未图示的导光部件与光源21v、21b、21g、21r分别光学连接。合束分束部将从光源21v、21b、21g、21r分别出射的初级光pl合束。合束分束部与配置在插入部121中的光纤50光学连接。合束分束部将合束后的初级光按光纤50的数量分束。合束分束部例如以所希望的比例将初级光pl分束。在配置了2根光纤50的情况下，比例例如是50：50。比例不要求对各光纤50均匀。

即使是图13b所示的有线型内窥镜120，光源21v、21b、21g、21r也可以配置在操作部123的内部。

本发明不限于上述实施方式本身，能够在实施阶段在不脱离其主旨的范围内将构成要素变形并具体化。通过将上述实施方式中公开的多个构成要素适当组合能够形成各种发明。