JP6394071B2 - 照明装置、照明方法及び内視鏡 - Google Patents

Description

本開示は、照明装置、照明方法及び内視鏡に関する。

内視鏡の光学系は、光源、集光光学系、光ファイバを束ねたバンドルファイバであるライトガイド及び照明光学系を含む。内視鏡用の光源には、一般的に、キセノンランプやハロゲンランプなどのランプ光源が良く用いられており、ランプ光源からの光をライトガイドに結合し、患者装着部である内視鏡挿入部の先端部位までライトガイドを接続することで、ライトガイド先端部から観察部位に光を照射する。

しかしながら、特にキセノンランプなどのランプ光源は、消費電力や発熱量が大きい。また、ランプ光源は、配光角度が非常に広いため、光効率が悪い。そこで、近年、内視鏡用の光源として、ランプ光源に代えてレーザを用いることが行われている。

光源としてレーザを使用する利点は、（１）光源の電気光変換効率が高く、ライトガイドへの光結合効率が高いことなどから、照明装置の低消費電力化が期待できること、（２）レーザ光の指向性の高さから細径ライトガイドへの光結合効率が高く、細径の内視鏡挿入部を実現することが可能となること、（３）波長幅が狭いことから、血管などの組織の光吸収特性と組み合わせ、特定組織の強調観察がしやすくなること、などが挙げられる。

しかしながら、レーザを光源とする照明装置から射出された光で物体を照明して照射野を観察した場合、レーザ光の可干渉性の高さに起因して、明暗の斑点模様が現れることがある。この現象は、物体の粗面でランダムな光の干渉が起こり、ランダムな強度分布を持った干渉パターンが現れるために発生する。このような斑点模様はスペックル（ｓｐｅｃｋｌｅ）ノイズと呼ばれ、照射野観察の妨げとなりうる。

そこで、スペックルノイズの発生の少ない観察像を得るために、下記特許文献１〜特許文献５に例示したような様々な技術が提案されている。

例えば下記特許文献１では、コヒーレンス長以上の光路差長を有する複数本の光ファイバを束ねたバンドルファイバをノイズ低減装置として利用する内視鏡システムが開示されている。

例えば下記特許文献２では、強度変調したレーザ光を光ファイバで出力するモジュールを複数台使用し、それぞれの光ファイバを束ね、更に単一の光ファイバに光結合する内視鏡用光源装置が開示されている。

例えば下記特許文献３には、光源である半導体レーザに供給する駆動電流に高周波信号を重畳して半導体レーザを多モード発振させる高周波重畳手段を備えた照明装置が開示されている。

例えば下記特許文献４には、光ファイバを振動させる加振手段が内視鏡挿入部内に配置された内視鏡が開示されている。

例えば下記特許文献５には、得られた撮像画像を画像処理して観察画像として出力する内視鏡システムが開示されている。

特開２００８−０４３４９３号公報 特開２００９−２４０５６０号公報 特開２０１０−０４２１５３号公報 特開２０１０−１７２６５１号公報 特開２０１２−００５７８５号公報

しかしながら、上記特許文献１では素線長さがそれぞれコヒーレンス長以上のバンドルファイバデバイス、上記特許文献２では複数ファイバ光源デバイス及び強度変調装置、上記特許文献３では高周波重畳回路、上記特許文献４では機械的加振手段、上記特許文献５では画像処理装置と、照明装置の機能を実現するための構成に加えて更なる装置が用いられるため、装置全体が大型化するとともに、スペックルノイズ低減のためのコストが別途必要になってしまう。

そこで、本開示では、上記事情に鑑みて、より簡便な方法でスペックルノイズを低減させることが可能な、照明装置、照明方法及び内視鏡を提案する。

本開示によれば、レーザ光を射出する少なくとも１つのレーザ光源と、前記レーザ光源から射出された前記レーザ光を光ファイバに結合させる結合光学系と、前記光ファイバから射出された前記レーザ光を平行光束とするコリメート光学系と、前記コリメート光学系の後側焦点位置近傍に配置され、前記平行光束を拡散させることで２次光源を生成する拡散部材と、前記２次光源の像を所定の近軸横倍率でライトガイドの入射端に結像するコンデンサ光学系と、を備える、照明装置が提供される。

また、本開示によれば、少なくとも１つのレーザ光源から射出されたレーザ光を、結合光学系を介して光ファイバに結合させることと、光ファイバから射出された前記レーザ光を、コリメート光学系により平行光束とすることと、前記コリメート光学系の後側焦点位置近傍に設けられた拡散部材により、前記平行光束を拡散させて２次光源を生成することと、前記２次光源の像を所定の近軸横倍率でライトガイドの入射端に結像させることと、を含む照明方法が提供される。

また、本開示によれば、レーザ光を射出する少なくとも１つのレーザ光源、前記レーザ光源から射出された前記レーザ光を光ファイバに結合させる結合光学系、前記光ファイバから射出された前記レーザ光を平行光束とするコリメート光学系、前記コリメート光学系の後側焦点位置近傍に配置され、前記平行光束を拡散させることで２次光源を生成する拡散部材、及び、前記２次光源の像を所定の近軸横倍率でライトガイドの入射端に結像するコンデンサ光学系を有する照明装置と、前記照明装置から射出されたレーザ光が入射するライトガイドと、を備える内視鏡が提供される。

以上説明したように本開示によれば、より簡便な方法でスペックルノイズを低減させることが可能である。

なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は、本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の第１の実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 ライトガイドの入射端を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。 コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。 コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。 コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。 ダイクロイックミラーの光軸上でのシフト量とスペックルとの関係を示したグラフ図である。 コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。 コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。 同実施形態に係る照明装置を備えた内視鏡の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係るコンデンサ光学系のレンズデータを示した説明図である。 同実施形態に係るコンデンサ光学系のレンズ構成例を示した説明図である。 同実施形態に係るコンデンサ光学系のレンズ構成例を示した説明図である。 同実施形態に係るコンデンサ光学系のレンズ構成例を示した説明図である。 本開示の第２の実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。 コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。 同実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置を備えた内視鏡の構成を模式的に示した説明図である。 ダイクロイックミラーの光軸上でのシフト量とスペックルとの関係を検証するための装置構成を模式的に示した説明図である。 ダイクロイックミラーの光軸上でのシフト量とスペックルとの関係を示したグラフ図である。 ダイクロイックミラーの光軸上でのシフト量とスペックルとの関係を検証するための装置構成を模式的に示した説明図である。 ダイクロイックミラーの光軸上でのシフト量とスペックルとの関係を示したグラフ図である。 本開示の第３の実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る照明装置を備えた内視鏡の構成を模式的に示した説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．スペックルノイズについて
２．第１の実施の形態（照明装置全体のスペックルノイズを低減する例）
２．１．照明装置の構成について
２．２．内視鏡の構成について
２．３．コンデンサ光学系の具体例
３．第２の実施の形態（各光源のスペックルノイズを低減し、各光源で観察されるスペックルノイズのうち空間的な可干渉性に関係する部分を等しい程度にする例）
３．１．照明装置の構成について
３．２．内視鏡の構成について
３．３．検証例
４．第３の実施の形態（第１の実施の形態と第２の実施の形態の組み合わせ例）

（スペックルノイズについて）
本開示の実施形態に係る照明装置、照明方法及び内視鏡について説明するに先立ち、本開示で着目するスペックルノイズ（以下、単に「スペックル」ともいう。）について、簡単に説明する。

スペックルノイズは、（ａ）観察部位を照明する光源の波長幅と、（ｂ）観察部位を照明する光源の輝度分布と、（ｃ）観察部位の表面粗度と、に依存することが知られている。この３つの要因のうち、（ａ）は光源の時間的な可干渉性に関係し、（ｂ）は、光源の空間的な可干渉性に関係する。従って、ここで問題として扱うスペックルは、光源の空間的な可干渉性に関係する。

輝度分布Ｓ（ξ）を持った光源により照らされた物体面の可干渉性は、以下の式１で表わされるＶａｎ Ｃｉｔｔｅｒｔ Ｚｅｒｎｉｋｅ（ファン・シッター−ゼルニケ）の定理に従うことが知られている。

ここで、上記式１において、
ｘ：物体面上における位置
μ：複素コヒーレンス度（位置ｘと（ｘ＋Δｘ）との間の空間的な可干渉性を示すパラメータ)
Ｓ（ξ）：光源の輝度分布
ｉ：虚数単位
λ：波長
である。

上記式１の形状から明らかなように、物体面の空間的な可干渉性は、光源の輝度分布Ｓ（ξ）のフーリエ変換により与えられる。すなわち、光源の輝度分布の空間周波数スペクトルがコヒーレンス度である。従って、光源が点光源であれば、輝度分布Ｓ（ξ）はδ関数とみなすことができ、物体面のあらゆる点同士が干渉して、可干渉性が高くなる。このような光源（点光源）は、コヒーレント（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）な光源といわれる。一方、大きさ無限大の一様光源である場合には、輝度分布Ｓ（ξ）＝１となって、そのフーリエ変換はδ関数となり、物体面上の同一位置でしか干渉しなくなり、可干渉性が低くなる。このような大きさが無限大の光源は、インコヒーレント（ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ）な光源といわれる。照明装置に実際に用いられる光源は、空間的にコヒーレント光源とインコヒーレント光源の間に位置する部分的コヒーレントな光源であるため、見かけ上の光源の大きさが大きく、光源の輝度分布が一様であるほど、可干渉性が低くなる。

近年、光源として用いられるレーザは、その発光原理から、ランプ光源と比較して波長幅が狭く、発光部位の大きさが小さいため、光の空間的、時間的な可干渉性が高い。その結果、光源としてレーザを用いた場合には、スペックルノイズが大きく観測される傾向にある。

ここで、レーザ光を用いて白色光を得るためには、光の三原色であるＲ（赤色光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色光）をそれぞれ射出するレーザデバイスを用いたり、Ｂのレーザデバイスと青色励起の蛍光体による発光を加えたりすることが考えられる。しかしながら、各色のレーザデバイス毎にニアフィールドパターン（Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ：ＮＦＰ）やファーフィールドパターン（Ｆａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ：ＦＦＰ）が異なるため、色ムラが生じるとともに、ビーム形状を起因とする空間的可干渉性に相違が生じた結果、各色で観察されるスペックルノイズの大きさが異なってしまう。

また、光学系全体で保持される不変量の一つに、以下の式２で表わされるラグランジェの不変量がある。

Ｌ_１＝φ_１×ＮＡ_１ ・・・（式２）
Ｌ_１：ラグランジェの不変量
φ_１：光源の大きさ
ＮＡ_１：光源の開口数（＝ｎ×ｓｉｎΘ_１）
ｎ：屈折率
Θ_１：光源の発散角

ここで、レーザを用いた光学系は、上記のラグランジェの不変量が小さいため、ライトガイドに結合する際に求められる大きな光源のサイズと大きな発散角の両立が難しい。

従って、レーザを用いて内視鏡のための照明光源を実現する場合には、上記のような点を十分に考慮することが求められる。

レーザのようなコヒーレントな光源を用いた場合に、ライトガイドの入射端に対してライトガイドへの光結合効率の向上のみを重視してビーム径を小さくすると、上記説明から明らかなように可干渉性が高くなり、スペックルノイズがより発生しやすくなってしまう。スペックル低減策としては、従来では、上記特許文献１〜特許文献５に示したように、照明装置に更なる機構を付加することで、スペックルノイズの低減を図られる。

しかしながら、本発明者らは上記内容について鋭意検討した結果、レーザ光のビーム径と輝度分布に着目することで、より簡便にスペックルノイズを低減可能であることに想到し、以下で説明する本開示の各実施形態に係る照明装置及び照明方法を完成するに至ったのである。以下では、本開示の各実施形態に係る照明装置及び照明方法と、かかる照明装置を用いた内視鏡について、詳細に説明する。

（第１の実施形態）
以下では、まず、照明装置全体での可干渉性を低減してスペックルノイズを発生しにくくすることが可能な照明装置及び照明方法と、この照明装置を有する内視鏡について、詳細に説明する。

＜照明装置の構成について＞
まず、図１Ａ〜図９Ｂを参照しながら、本開示の第１の実施形態に係る照明装置の構成について説明する。図１Ａは、本実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図であり、図１Ｂは、ライトガイドの入射端を模式的に示した説明図である。図２〜図３は、本実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。図４〜図７及び図９Ａ〜図９Ｂは、コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。図８は、ダイクロイックミラーの光軸上でのシフト量とスペックルとの関係を示したグラフ図である。

本実施形態に係る照明装置１は、図１Ａに模式的に示したように、レーザ光源１００と、結合光学系１１０と、光ファイバ１２０と、コリメート光学系１３０と、拡散部材１４０と、コンデンサ光学系１５０と、を有する。

レーザ光源１００は、照明装置１において少なくとも１つ設けられ、所定波長のレーザ光を射出する。本実施形態に係る照明装置１において、かかるレーザ光源１００としては、各種の半導体レーザや固体レーザを使用することが可能であり、これらのレーザと波長変換機構とを組み合わせたものを使用することも可能である。レーザ光源１００から射出されるレーザ光の波長は、照明対象においてどのような対象物や現象を観察するかに応じて適宜選択されればよい。かかる波長の例としては、波長４００〜７００ｎｍ程度の可視光帯域や、ＩＣＧ（Ｉｎｄｏｃｙａｎｉｎｅ ｇｒｅｅｎ）蛍光造影法に用いられる近赤外帯域を挙げることができる。なお、かかるレーザ光を蛍光励起用の励起光とする場合、観察される蛍光は、励起光照射部位の自家蛍光や、照射部位に導入された各種蛍光試薬に起因する薬剤蛍光などを含んでもよい。

結合光学系１１０は、レーザ光源１００から射出された上記レーザ光を、後段に設けられた光ファイバ１２０に光結合させるための光学系である。かかる結合光学系１１０の構成は特に限定されるものではなく、公知の様々な光学素子を適宜組み合わせて、レーザ光を光ファイバ１２０に対して光結合させるようにすればよく、レーザ光を光ファイバ１２０に光結合させるための集光レンズ（コレクタレンズ）を少なくとも１つ有している。

また、複数のレーザ光源１００を組み合わせて白色の照明光を実現する場合、結合光学系１１０には、上記コレクタレンズに加えて、少なくとも１つのダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムが更に設けられる。複数のレーザ光源１００から射出された複数のレーザ光は、ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムにより合波されて、白色光が生成される。合波された光は、上記コレクタレンズによって集光されて、光ファイバ１２０に結合される。

なお、複数のレーザ光源１００を組み合わせて用いる場合には、各レーザ光の光ファイバ１２０への入射開口数は、揃っていることが好ましい。しかしながら、各レーザのＦＦＰが異なることにより、実際は揃えることが難しい。従って、かかる場合には、結合光学系１１０において、それぞれのレーザ光源１００から射出されたレーザ光間で入射開口数を揃えるための開口数調整部が設けられる。この開口数調整部については、以下で改めて詳細に説明する。

光ファイバ１２０は、結合光学系１１０によって導光されたレーザ光を、後段に設けられたコリメート光学系１３０へと導光する。光ファイバ１２０の射出光は、回転対称なビームとなり、輝度分布の一様化に寄与する。この光ファイバ１２０は、特に限定されるものではなく、公知のマルチモード光ファイバ（例えば、ステップインデックス型マルチモードファイバ）を利用することが可能である。また、光ファイバ１２０のコア径についても特に限定されるものではなく、例えばコア径が１ｍｍ程度のものを利用可能である。

本実施形態に係る光ファイバ１２０では、光ファイバの入射端において複数光源間の開口数がなるべく一致するように、光ファイバ１２０の入射端へと導光される。このとき、レーザ光源から射出されるレーザ光をコリメートするレンズの焦点距離を最適化するなどして、光ファイバ１２０の射出端から射出されるレーザ光が、光ファイバの中心光軸近傍の光量が周辺部の光量と比べて低くなるようなドーナツ状の光線ではなく、光ファイバの中心光軸近傍が周辺部と同等の光量を有するような中実の光線とすることが望ましい。

コリメート光学系１３０は、光ファイバ１２０の出射端の下流側に設けられ、光ファイバ１２０から射出されたレーザ光を平行光束へと変換する。コリメート光学系１３０によりレーザ光が平行光束へと変換されることで、後段に設けられた拡散部材１４０において、拡散部材１４０の拡散角度によりレーザ光の拡散状態を容易に制御することが可能となる。コリメート光学系１３０の構成については、特に限定されるものではなく、公知の光学素子を適宜組み合わせて、レーザ光を平行光束へと変換するための公知の光学系を構成すればよい。

拡散部材１４０は、コリメート光学系１３０の後側焦点位置近傍に設けられ、コリメート光学系１３０から射出された平行光束を拡散させることで、２次光源を生成する。すなわち、拡散部材１４０における光の射出端が、２次光源として機能することとなる。

拡散部材１４０により生成される２次光源のサイズは、コリメート光学系１３０の焦点距離によって制御することができる。また、拡散板の拡散角度により出射光のＮＡを制御することが可能である。両者の効果により、上記式２で示したラグランジェの不変量を大きくすることが可能となり、所望の光源サイズと所望の照明範囲とを両立することが可能となる。

なお、２次光源の大きさを調整したい場合には、光ファイバからの出射ＮＡとコリメート光学系の焦点距離より最適化すればよい。なお、後側焦点位置近傍が、実際にどのくらいの範囲となるかについては、特に限定されるものではないが、例えば、後側焦点位置を含み、その上流側及び下流側に焦点距離±１０％程度の範囲とすることが好ましい。

拡散部材１４０から射出される光の発散角は、拡散部材１４０の持つ拡散角度によって制御される。いま、画角ω（度）の平行光束が拡散部材（例えば拡散板）を透過した場合の出射角度は、以下の式１０１で近似される。

ここで、上記式１０１において、
Θ：拡散部材出射角度
Θ_ｗ：入射光の画角
Θ_ｄ：拡散部材の拡散角度
である。

いま、拡散部材の拡散角度Θ_ｄ＝２３度であり、光ファイバ１２０（マルチモードファイバ）のコア径ｗ＝１ｍｍであるとする。入射光の画角Θ_ｗは、コリメート光学系１３０の焦点距離をｆ_ｃｏｌとすると、Θ_ｗ＝ａｔａｎ｛（ｗ／２）／ｆ_ｃｏｌ｝で与えられるため、例えば、コリメート光学系の焦点距離を参考にｆ_ｃｏｌ＝７．９ｍｍとすると、Θ_ｗ＝３．６度となる。かかるΘ_ｄ及びΘ_ｗを上記式１０１に代入すると、拡散部材の出射角度Θ＝２３．２７度となる。この結果は、拡散部材の出射角度Θにおいて、マルチモードファイバのコア径が上記程度であれば、画角Θ_ｗはほとんど影響を与えるものではなく、軸上、軸外の光は、共に拡散部材１４０に設定された拡散角度に制御されることを示している。

本実施形態において、拡散部材１４０の拡散角度は特に限定されるものではなく、照明装置１が実現すべきサイズや、照明装置１に適用可能な拡散部材が有する特性値などに応じて適宜決定すればよい。かかる拡散角度Θ_ｄは、例えば２３度程度に設定することができる。

なお、具体的な拡散部材１４０の種類については、特に限定されるものではなく、公知の拡散素子を利用することが可能である。このような拡散部材の例として、例えば、フロスト型のすりガラスやガラス内に光拡散物質を分散させることで拡散特性を利用したオパール型の拡散板やホログラフィック拡散板を挙げることができる。ホログラフィック拡散板は、所定の基板上にホログラフィックパターンが施されたものであり、出射光の拡散角度を任意の角度に設定することができるため、特に好ましい。

拡散部材１４０から射出された光は、コンデンサ光学系１５０へと導光される。コンデンサ光学系１５０は、拡散部材１４０に形成された２次光源を、所定の近軸横倍率で、照明対象へと結像させる。かかる照明対象としては、例えば、コンデンサ光学系１５０の下流側に位置する、内視鏡ユニットに設けられたライトガイドの入射端を挙げることができる。図１Ｂに模式的に示したように、ライトガイドの入射端では、ファイバコア部とファイバクラッド部とから構成される光ファイバが、複数束ねられた構造となっている。ここで、本実施形態に係るコンデンサ光学系１５０は、従来とは異なり、照明対象（例えば、内視鏡ユニットに設けられたライドガイドの入射端）の面積をなるべく満たすように２次光源を結像させる。これにより、照明装置１全体としてスペックルノイズを低減させることができる。

コンデンサ光学系１５０の結像倍率（近軸横倍率）βは、コンデンサ光学系の焦点距離ｆと、焦点位置Ｆから物体面までの距離Ｘにより、以下の式１０２で表わされる。

β＝ｆ／Ｘ ・・・（式１０２）

ここで、コンデンサ光学系１５０が無収差の場合、コンデンサ光学系１５０の結像倍率βと、コンデンサ光学系１５０の入射開口数及び出射開口数は、以下の式１０３で表わされる関係式を満足する。

β＝Ｙ’／Ｙ＝ＮＡ_ｃｏｎｄ／ＮＡ_{ｃｏｎｄ’} ・・・（式１０３）
Ｙ：２次光源の大きさ
Ｙ’：２次光源の像の大きさ
ＮＡ_ｃｏｎｄ：コンデンサ光学系の入射開口数
ＮＡ_{ｃｏｎｄ’}：コンデンサ光学系の出射開口数

一方、光ファイバを束ねたバンドルファイバであるライトガイドの許容開口数ＮＡ_Ｌは、光ファイバのコア部の屈折率をｎ_１とし、クラッド部の屈折率をｎ_２としたときに、以下の式１０４で与えられ、一般的なライトガイドの許容開口数ＮＡ _Ｌ は、０．５６≦ＮＡ_Ｌ≦０．８８の範囲にある。

また、光源からの光をコンデンサ光学系１５０により集光して、コンデンサ光学系１５０の後段に設けられたライトガイドに効率よく入射させるには、以下の式１０５の関係を満足することが好ましい。

ＮＡ_{ｃｏｎｄ’}≦ＮＡ_Ｌ ・・・（式１０５）

その上で、本実施形態に係る照明装置１では、コンデンサ光学系１５０を透過した２次光源が入射するライトガイドの入射端の直径をφ_ＬＧとし、２次光源の像の大きさをＹ’としたときに、以下の式１０６で表わされる関係が成立するように、２次光源の像の大きさが制御されることが好ましい。すなわち、２次光源の像がライトガイドの入射端を満たすようにすることが望ましい。以下の式１０６で表わされる関係式を満足することで、上記式１０５で表わされる関係式を満たしつつ、スペックルノイズの低減を図ることが可能となる。なお、２次光源の像の大きさは、マルチモードファイバの射出ＮＡとコリメータの焦点距離により規定される。

０．８ ≦ Ｙ’／φ_ＬＧ ≦ １．２・・・（式１０６）

Ｙ’／φ_ＬＧが０．８未満となる場合には、ライトガイドの入射端の直径よりも２次光源の像が小さくなる。ライトガイドの入射端と射出端は一般的に共役となり、結果として、ライトガイドの射出光で照明する場合、被照射面から観察した時の見かけ上の光源サイズが小さくなり、スペックルが悪化してしまう。光結合効率の観点よりコア径よりも十分に小さくなるように２次光源は制御される場合、スポットサイズが小さい場合にスペックルが悪化してしまう可能性が高い。また、ライトガイドを途中で分岐して複数の出射端で照明する構成とした内視鏡の場合、分岐された出射端間の輝度分布が大きく異なってしまい、スペックルが悪化する不具合がある。

一方、Ｙ’／φ_ＬＧが１．２超過となる場合には、２次光源又は２次光源の像が、ライトガイドの入射端の直径よりも大きくなる。その場合、ライトガイド入射端面において、レーザ光のケラレが発生して、光結合効率が落ちてしまう。

なお、コンデンサ光学系で結像される２次光源の像が形成されるライトガイドの入射端の直径φ_ＬＧと、２次光源の像の大きさＹ’とは、Ｙ’＝φ_ＬＧの関係が成立することがより好ましい。

また、コンデンサ光学系１５０の近軸横倍率βは、２次光源の像の大きさＹ’が上記式１０６の範囲を満足するように適宜決定すればよいが、０．４≦β≦２．３を満たすことがより好ましい。

近軸横倍率βが０．４未満である場合には、拡散部材１４０の有効径が大きくなりすぎてしまい、装置が大型化してしまう可能性があるため、好ましくない。一方、近軸横倍率βが２．３超過である場合には、拡散部材１４０として大きな拡散角が必要となって、透過率が低下する可能性がある。また、拡散部材１４０として特殊な構造のものを別途入手しなくてはならず、コストが増加してしまう可能性がある。コンデンサ光学系１５０の近軸横倍率βが上記範囲となることで、照明装置を製造するにあたってのコストを抑えながら、装置の小型化を図ることが可能となる。また、式１０６を満たすように２次光源の像の大きさＹ’を調整する方法として、コンデンサレンズとライトガイドの入射端面の間隔を調整できる機構を設けても良い。

以上、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら、本実施形態に係る照明装置１の構成について、詳細に説明した。

［照明装置の具体例］
次に、図２〜図９Ｂを参照しながら、本実施形態に係る照明装置の構成を具体的に説明する。

図２は、レーザ光源１００として、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出するレーザ光源を用い、拡散部材１４０として、ホログラフィック拡散板１４１を用いた場合の照明装置１の構成を模式的に示したものである。図３は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出するレーザ光源を用い、拡散部材１４０として、マイクロレンズアレイ１４３を用いた場合の照明装置１の構成を模式的に示したものである。

図２及び図３に示したように、ＲＧＢ各色のレーザ光源から射出されたレーザ光は、ミラーＭやダイクロイックミラーＤＭによって合波されて、コレクタレンズＬへと導光される。図２及び図３に示したように、複数個のレーザを光源として用いる場合、例えば図４に模式的に示したように、コレクタレンズＬの瞳位置において、各色のビーム径が異なっていることが生じうる。

先だって説明したように、ＲＧＢの各色がコレクタレンズＬによって光ファイバ１２０に結合される際には、各色の光ファイバへの入射開口数が揃っていることが好ましい。この理由としては、次のことがあげられる。一般的に、入射開口数が最も大きいレーザ光に合わせてレンズのパワー配置は決定されるため、入射開口数が小さいレーザ光は、拡散板位置でのビーム径が小さくなってしまう。すなわち、ライトガイド入射端における輝度分布が、不均一になってしまう。各色の入射開口数を揃えるためには、例えば、コレクタレンズＬの瞳位置において、各色の見かけ上のビーム径を合わせる方法がある。この方法は、例えば図５に模式的に示したように、最大の入射開口数となる位置（すなわち、ビーム径最大のレーザ光の端部）に、最ビーム径最少のレーザ光の端部が位置するようにすればよい。このようにすることで、ビーム径最大のレーザ光と、ビーム径最少のレーザ光とは、ある一点で互いに接することとなる。なお、図５において、２つのレーザ光は、ξ軸正方向側の端部で互いに接しているが、かかる位置は図５に示した場合に限定されるものではなく、ξ軸負方向側の端部で互いに接していてもよい。

また、出力の確保や時間的コヒーレンスの低減などの理由により、同一又は近い波長の複数レーザを合波している場合には、図６に模式的に示したように、少なくとも瞳の中心と、最大の入射開口数の位置とにビーム径最少のビームを配置すればよい。

図５や図６に模式的に示したように入射開口数を一致させることで、拡散部材１４０の位置に形成される２次光源の光量分布が均一化され、色によるスペックル発生量の差を低減することができる。換言すれば、拡散部材１４０に形成される各色の２次光源の最大ビーム径がほぼ等価になり、色によるスペックル発生量の差を低減することができる。

図５に示したような状況を実現するためには、結合光学系１１０の一つとして設けられたダイクロイックミラーＤＭを開口数調整部として利用し、レーザ光のコレクタレンズＬへの入射位置を調整すればよい。

具体的には、図７に示したように、ビーム径のより大きなレーザ光を射出するレーザ光源Ａと、ビーム径のより小さなレーザ光を射出するレーザ光源Ｂがある場合に、結合光学系１１０の中心光軸に対するダイクロイックミラーＤＭの配置位置光軸方向にシフトさせて、ビーム位置を図５に示したようにオフセットすればよい。これにより、図５に示したように、互いのビーム位置を合わせることができる。

実際に、かかる構成でダイクロイックミラーをシフトさせた結果を、図８に示す。図８の横軸は、結合光学系１１０の中心光軸に対するダイクロイックミラーＤＭのシフト量を示しており、図８の縦軸は、スペックル量に対応するスペックルコントラストレシオ（ＳＣＲ）を示している。図８から明らかなように、シフトによりライトガイド入射端における輝度分布が一様に近づき、スペックルコントラストが低減されていることが分かる。

また、図６に示したような状況を実現するためには、例えば図９Ａや図９Ｂに示したように、開口数調整部として、ミラーＭや、λ／２波長板や、偏光ビームスプリッタＰＢＳを更に利用して、ダイクロイックミラーＤＭへのレーザ光の入射位置を調整すればよい。

なお、ビーム径の大きいレーザ光を射出するレーザ光源については、かかる開口数調整部を設けることなく、上記式１０６を満たすようにコンデンサ光学系１５０の近軸横倍率を設定し、ビーム径の小さなレーザ光を射出するレーザ光源については、かかる開口数調整部を利用して、上記式１０６を満たすように開口数の調整を行うといった態様も実現可能である。

以上、図２〜図９Ｂを参照しながら、本実施形態に係る照明装置の構成を具体的に説明した。

＜内視鏡の構成について＞
続いて、図１０を参照しながら、本実施形態に係る照明装置１が照明光源として用いられる内視鏡１０の構成について、簡単に説明する。図１０は、本実施形態に係る照明装置を備えた内視鏡の構成を模式的に示した説明図である。

以上説明したような照明装置１を光源として用い、コンデンサ光学系による光源の像を、任意の内視鏡ユニット９００が備えるライトガイド９０１に結像させることで、スペックルノイズの低減された照明光を得ることが可能となる。ライトガイド９０１に導光された照明光は、ライトガイド９０１によって内視鏡本体９０３へと導光されて、内視鏡の先端部へと導かれる。

ここで、照明装置１が装着される内視鏡ユニット９００については特に限定されるものではなく、一般的なライトガイド９０１を備えた内視鏡ユニット９００であれば、任意のものが利用可能である。逆に、特定のライトガイド９０１を有する内視鏡ユニット９００を利用したい場合には、ライトガイド９０１の許容入射開口数ＮＡ_Ｌに応じて、本実施形態に係る照明装置１の２次光源の像の大きさＹ’や、コンデンサ光学系１５０の近軸横倍率βを設定すればよい。

以上、図１０を参照しながら、本実施形態に係る照明装置１を備えた内視鏡１０について、簡単に説明した。

＜コンデンサ光学系の具体例＞
次に、図１１〜図１２Ｃを参照しながら、本実施形態に係る照明装置１におけるコンデンサ光学系１５０について、具体例を挙げながら説明する。図１１は、本実施形態に係るコンデンサ光学系のレンズデータを示した説明図であり、図１２Ａ〜図１２Ｃは、本実施形態に係るコンデンサ光学系のレンズ構成例を示した説明図である。

本実施形態に係るコンデンサ光学系１５０の具体例のレンズデータを図１１に示し、レンズ構成図を図１２Ａ〜図１２Ｃに示した。図１１に示した表において、ｆは、焦点距離であり、Ｓ１ｔｏＨは、コンデンサレンズ系の第１面から前側主点位置までの距離であり、βは、近軸横倍率であり、ＯＢＪは、第１面から物体面までの距離であり、Ｘは、焦点位置Ｆから物体面までの距離である。また、図１１の上段に示した表において、カラムＡ〜カラムＣのレンズデータは、それぞれ図１２Ａ〜図１２Ｃに示したレンズ構成図に対応している。

なお、図１１〜図１２Ｃに示したコンデンサ光学系１５０は、ライトガイドの入射面の直径φ_ＬＧ＝２．０、許容開口数ＮＡ_Ｌ＝０．５７のライトガイド９０１を用いる場合を想定しており、照明装置１の他の設定値は、以下の通りである。

マルチモードファイバ出射開口数ＮＡ_Ｍ＝０．２２
コリメート光学系焦点距離ｆ_ｃｏｌ＝７．６
２次光源の大きさＹ＝３．３４
拡散板角度＝２３度

図１２Ａ〜図１２Ｃに示したように、本実施形態に係るコンデンサ光学系１５０の各具体例は、２次光源側の入射面（図１２Ａ〜図１２Ｃにおいて、図中右側に位置する面）、及び、２次光源の像側の出射面（図１２Ａ〜図１２Ｃにおいて、図中左側に位置する面）が、それぞれ平面であるレンズ系からなる。また、図１１の下段に示した表及び図１２Ａ〜図１２Ｃから明らかなように、かかるコンデンサ光学系１５０は、拡散部材１４０の側から順に、平面を拡散部材側に向けた正の平凸レンズと、１枚以上の正レンズと、平面をコンデンサ光学系１５０の後段側に向けた正の平凸レンズと、を有するレンズ系から構成されている。また、２次光源の像側に最も位置する平凸レンズの拡散部材１４０の側の面（図１１の下段に示したレンズデータのうち、面番号Ｓ＝７に対応。）は、非球面となっている。

なお、光軸を中心とする回転対称非球面は、以下の式１０７で表わされる。ここで、以下の式１０７において、Ｃは、曲率（１／ｒ）であり、ｈは、光軸からの高さであり、Ｋは、円錐係数である。また、面番号Ｓ＝７の非球面データは、図１１下段に示した通りである。

本実施形態に係るコンデンサ光学系１５０では、図１１〜図１２Ｃに示したようなレンズを用いることで、低コスト化を図ることが可能となる。

特に、図１２Ｂに示したレンズ構成の場合、β＝０．６、Ｙ＝３．３４であるため、Ｙ’＝２となり、式１０６を満足する。また、ＮＡ＝０．５７となり、式１０５も成立し、高効率でライトガイドに照明光を結合させることが可能である。また、ラグランジェの不変量が小さいレーザを光源とした照明光学系であっても、本光学系によりライトガイドに結合する際に求められる大きな光源のサイズと大きな発散角の両立を実現することが可能となる。

以上、図１〜図１２Ｃを参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る照明装置、照明方法及び内視鏡について、詳細に説明した。

（第２の実施形態）
以下では、光源から射出されたレーザ光のスペックルノイズを低減することが可能な照明装置及び照明方法と、この照明装置を有する内視鏡について、詳細に説明する。

＜照明装置の構成について＞
まず、図１３Ａ〜図１９を参照しながら、本開示の第２の実施形態に係る照明装置の構成について説明する。図１３Ａ〜図１７及び図１９は、本開示の第２の実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。図１８Ａ及び図１８Ｂは、コレクタレンズの瞳位置とレーザ光との位置関係を説明するための説明図である。

本実施形態に係る照明装置２は、図１３Ａに模式的に示したように、レーザ光源２００と、光ファイバ２２０と、拡散部材２４０と、を少なくとも有する。また、本実施形態に係る照明装置２は、図１３Ｂに模式的に示したように、レーザ光源２００と光ファイバ２２０との間に結合光学系２１０を更に有するとともに、光ファイバ２２０と拡散部材２４０との間にコリメート光学系２３０を更に有することが好ましい。

レーザ光源２００は、照明装置２において少なくとも１つ設けられ、所定波長のレーザ光を射出する。本実施形態に係る照明装置２において、かかるレーザ光源２００としては、各種の半導体レーザや固体レーザを使用することが可能であり、これらのレーザと波長変換機構とを組み合わせたものを使用することも可能である。レーザ光源２００から射出されるレーザ光の波長は、照明対象においてどのような対象物や現象を観察するかに応じて適宜選択されればよい。かかる波長の例としては、波長４００〜７００ｎｍ程度の可視光帯域や、ＩＣＧ（Ｉｎｄｏｃｙａｎｉｎｅ ｇｒｅｅｎ）蛍光造影法に用いられる近赤外帯域を挙げることができる。なお、かかるレーザ光を蛍光励起用の励起光とする場合、観察される蛍光は、励起光照射部位の自家蛍光や、照射部位に導入された各種蛍光試薬に起因する薬剤蛍光などを含んでもよい。

結合光学系２１０は、レーザ光源２００から射出された上記レーザ光を、後段に設けられた光ファイバ２２０に光結合させるための光学系である。かかる結合光学系２１０の構成は特に限定されるものではなく、公知の様々な光学素子を適宜組み合わせて、レーザ光を光ファイバ２２０に対して光結合させるようにすればよく、レーザ光を光ファイバ２２０に光結合させるための集光レンズ（コレクタレンズ）を少なくとも１つ有している。

また、結合光学系２１０は、レーザ光源２００と上記コレクタレンズとの間に、レーザ光源２００から射出されたレーザ光を略平行化する（換言すれば、略平行光束とする）コリメートレンズを更に有することが好ましい。ここで、略平行とは、コリメートレンズから放射される光の放射角が最小化された状態であることをいい、コリメートレンズの焦点距離の位置と、レーザ光源２００から射出されたレーザ光のビームウェスト位置とを一致させたときに達成される。

更に、赤色半導体レーザ、緑色発光の半導体励起固体レーザ及び青色反動レーザなど、複数のレーザ光源２００を組み合わせて白色の照明光を実現する場合、結合光学系２１０には、上記コレクタレンズに加えて、少なくとも１つのダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムが更に設けられる。複数のレーザ光源２００から射出された複数のレーザ光は、ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムにより合波されて、白色光が生成される。合波された光は、上記コレクタレンズによって集光されて、光ファイバ２２０に結合される。

ここで、本実施形態に係る照明装置２では、レーザ光は、光ファイバ２２０の入射端面に、当該入射端面の法線に対して斜め方向から入射する。より詳細には、レーザ光（又は、合波された光）の集光角又は放射角が、光ファイバ２２０の開口数（すなわち、入射許容角）よりも小さい場合に、レーザ光は、光ファイバ２２０の開口数（入射許容角）の範囲内でレーザ光に角度をつけて、入射端面の法線に対して斜め方向から入射する。更により好ましくは、本実施形態に係る照明装置２は、レーザ光の入射端面での角度成分に入射端面の法線方向を含む。これにより、レーザ光源２００から射出されたレーザ光のスペックルノイズを低減することが可能となる。なお、レーザ光の光ファイバ２２０への入射のさせ方については、以下で改めて詳細に説明する。

光ファイバ２２０は、結合光学系２１０によって導光されたレーザ光を、後段に設けられた図１３Ａにおける拡散部材２４０、又は、図１３Ｂにおけるコリメート光学系２３０へと導光する。この光ファイバ２２０は、特に限定されるものではなく、公知のマルチモード光ファイバ（例えば、ステップインデックス型マルチモードファイバ）を利用することが可能である。また、光ファイバ２２０のコア径についても特に限定されるものではなく、例えばコア径が１ｍｍ程度のものを利用可能である。

本実施形態に係る光ファイバ２２０では、光ファイバの許容開口数の範囲で、なるべく大きな入射角度になるように、入射端面の法線に対して斜め方向からレーザ光が導光されるため、光ファイバ２２０の射出端から射出されるレーザ光の放射角は、入射端面でのレーザ光の集光角より大きなものとなる。

光ファイバ２２０の射出端から射出されるレーザ光の遠視野像（強度分布）は、光ファイバ２２０に入射するレーザ光の入射角度成分に入射端面の法線方向が含まれない場合は、光ファイバの中心光軸近傍の光量が周辺部の光量と比べて低くなるようなドーナツ状になる。一方、光ファイバ２２０に入射するレーザ光の入射角度成分に入射端面の法線方向が含まれる場合には光ファイバの中心光軸近傍が周辺部と同等の光量を有するような中実の形状なる。従って、本実施形態に係る照明装置２は、より好ましくは、光ファイバ２２０に入射するレーザ光の入射角度成分に入射端面の法線方向が含まれ、光ファイバ２２０の射出端から射出されるレーザ光の遠視野像（強度分布）が中実の形状となるように構成される。

コリメート光学系２３０は、光ファイバ２２０の出射端の下流側に設けられ、光ファイバ２２０から射出されたレーザ光を略平行化する。コリメート光学系２３０により光ファイバ２２０から射出されたレーザ光を略平行化することで、後段に設けられた拡散部材２４０において、拡散部材２４０の拡散角度によりレーザ光の拡散状態を容易に制御することが可能となる。なお、コリメート光学系２３０の構成については、特に限定されるものではなく、公知の光学素子を適宜組み合わせて、レーザ光を平行光束へと変換するための公知の光学系を構成すればよい。

拡散部材２４０は、光ファイバ２２０の後段（コリメート光学系２３０が設けられている場合には、コリメート光学系２３０の後段）に設けられ、光ファイバ２２０又はコリメート光学系２３０から射出されたレーザ光を拡散させることで、２次光源を生成する。すなわち、拡散部材２４０における光の射出端が、２次光源として機能することとなる。

ここで、拡散部材２４０から射出される光の発散角は、上記第１の実施形態において説明したように、拡散部材２４０の持つ拡散角度によって制御される。

本実施形態において、拡散部材２４０の拡散角度は特に限定されるものではなく、照明装置２が実現すべきサイズや、照明装置２に適用可能な拡散部材が有する特性値などに応じて適宜決定すればよい。

なお、具体的な拡散部材２４０の種類については、特に限定されるものではなく、公知の拡散素子を利用することが可能である。このような拡散部材の例として、例えば、フロスト型のすりガラスやガラス内に光拡散物質を分散させることで拡散特性を利用したオパール型の拡散板やホログラフィック拡散板やマイクロレンズアレイなどの拡散板や、複数の光ファイバが束ねられたバンドルファイバを挙げることができる。ホログラフィック拡散板は、所定の基板上にホログラフィックパターンが施されたものであり、出射光の拡散角度を任意の角度に設定することができる。また、マイクロレンズアレイは、出射光の拡散角度を任意の角度に設定することができる。なお、バンドルファイバによる拡散効果は限定的であり、入射端面の法線対し角度θで入射した光に対し、出射ビームは出射端面の法線に対し角度θの角度を持つコーン状の形状に散乱される。

以上、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照しながら、本実施形態に係る照明装置２の構成について、詳細に説明した。

［照明装置の具体例］
次に、図１４Ａ〜図１９を参照しながら、本実施形態に係る照明装置の構成を具体的に説明する。

○レーザ光源が１つである場合
まず、図１４Ａ〜図１５を参照しながら、レーザ光源２００として、１つのレーザ光源を用いる場合を例に挙げて、説明を行う。

１つのレーザ光源２００から射出されたレーザ光は、結合光学系２１０として設けられたコリメートレンズＣＬへと導光されて略平行化され、平行光束となる。平行光束となったレーザ光は、コレクタレンズＬへと導光される。コレクタレンズＬは、入射した平行光束を、マルチモード・シングルコアの光ファイバ２２０に光結合する。ここで、光ファイバ２２０の入射端面におけるレーザ光源２００、コリメートレンズＣＬ及びコレクタレンズＬの中心光軸は、光ファイバ２２０の光軸（換言すれば、光ファイバ２２０の入射端面の法線）に対して斜め方向から入射している。２つの光軸のなす角の大きさは、θである。レーザ光を光ファイバ２２０の入射端面に斜め方向から入射させることで、レーザ光源２００に起因するスペックルノイズを低減させることが可能となる。

いま、図１４Ｂに示したように、光ファイバ２２０の入射端面におけるレーザ光の集光角をθ_ｂｅａｍとし、図１４Ｃに示したように、光ファイバ２２０の入射許容角をθ_{ｆｉｂｅｒ}とした場合、本実施形態に係る照明装置２では、以下の式２０１、式２０１−２で表わされる関係が満たされることが、スペックル低減に好ましい。ただし、ここでは、θ_ｂｅａｍ＜θ_{ｆｉｂｅｒ}であるとする。

（θ＋θ_ｂｅａｍ） ≦ θ_{ｆｉｂｅｒ} ・・・（式２０１）
θ ≦ θ_ｂｅａｍ ・・・（式２０１−２）

上記式２０１で表わされる関係が満たされることで、光ファイバ２２０をレーザ光が損失無く伝搬し、かつ、より大きなθを選択することで、光ファイバ２２０から射出されるレーザ光はより放射角が大きくなる。

また、上記式２０１−２で表わされる関係が満たされることで、光ファイバ２２０に入射するレーザ光の角度成分に入射端面の法線方向が含まれて、光ファイバ２２０の射出端から射出されるレーザ光の遠視野像（強度分布）は、ドーナツ状ではなく中実の形状になる。

なお、上記式２０１において、より好ましくは、（θ＋θ_ｂｅａｍ）＝θ_{ｆｉｂｅｒ}である。この場合は、θが最大の値となり、光ファイバ２２０の入射許容角に相当する、最大の放射角が得られる。また、（θ＋θ_ｂｅａｍ）＝θ_{ｆｉｂｅｒ}で表わされる関係が、式２０１−２と同時に実現することにより、光ファイバ２２０から射出されたレーザ光は最大の放射角と中実形状の遠視野像（強度分布）となる。

光ファイバ２２０によって導光されたレーザ光は、光ファイバ２２０の出射端から射出されて、拡散部材２４０へと導かれる。拡散部材２４０は、光ファイバ２２０からのビームを投影して、拡散部材２４０上の拡散面（拡散部材２４０の出射端面）に二次光源を形成する。二次光源の拡散面おける強度分布（又はビームサイズ）は、光ファイバ２２０からの光が拡散面上に形成した強度分布（又はビームサイズ）に等しい。二次光源からの光は、観察野へと放射されて、照明対象を照明することとなる。なお、かかる照明装置２を内視鏡用光源として用いる場合、高視野角を得るために二次光源の放射角を大きくすることが多く、拡散角の大きい拡散部材が選択される。

照明対象に観察されるスペックルは、二次光源のビームサイズが大きく、中実形状（一様な強度分布）であるほど低減する。従って、上記式２０１を満たし、かつ、より大きなθを選択することで、スペックルノイズをより低減させることが可能となる。更に、上記式２０１−２で表わされる関係が満たされることで、よりスペックルノイズ低減させることが可能となる。

また、本実施形態に係る照明装置２では、図１４Ａ〜図１４Ｃのように、レーザ光源２００、コリメートレンズＣＬ及びコレクタレンズＬの中心光軸と光ファイバ２２０の光軸とが互いに交差する場合について図示しているが、図１５に示したように、レーザ光の平行光束の中心軸は、コレクタレンズＬに、コレクタレンズＬ及び光ファイバ２２０からなる光軸に対して平行に、かつ、ずれた位置に入射してもよい。

この場合、図１５に示したように、平行光束のビーム幅をＷ_Ａとし、コレクタレンズＬの焦点距離をｆとし、光ファイバ２２０の入射許容角をθ_{ｆｉｂｅｒ}とし、コレクタレンズＬ及び光ファイバ２２０からなる光軸の中心からのシフト量をＤ_Ａとした場合に、以下の式２０２、式２０２−２で表わされる関係が成立することが、スペックル低減に好ましい。ただし、ここでは、（Ｗ_Ａ／２）＜（ｆ×ｓｉｎ（θ_{ｆｉｂｅｒ}））であるとする。

（Ｗ_Ａ／２）＋Ｄ_Ａ ≦ （ｆ×ｓｉｎ（θ_{ｆｉｂｅｒ}）） ・・・（式２０２）
Ｄ_Ａ ≦ （Ｗ_Ａ／２） ・・・（式２０２−２）

上記式２０２で表わされる関係が満たされることにより、光ファイバ２２０をレーザ光が損失無く伝搬し、かつ、より大きなＤ_Ａを選択することで、光ファイバ２２０から射出されるレーザ光はより放射角が大きくなる。

また、上記式２０２−２で表わされる関係が満たされることで、光ファイバ２２０に入射するレーザ光の角度成分に入射端面の法線方向が含まれて、光ファイバ２２０の射出端から射出されるレーザ光の遠視野像（強度分布）は、ドーナツ状ではなく中実の形状になる。

なお、上記式２０２において、より好ましくは、（Ｗ_Ａ／２）＋Ｄ_Ａ ＝ （ｆ×ｓｉｎ（θ_{ｆｉｂｅｒ}））である。この場合は、光ファイバ２２０の入射許容角に相当する、最大の放射角が得られる。また、（Ｗ_Ａ／２）＋Ｄ_Ａ ＝ （ｆ×ｓｉｎ（θ_{ｆｉｂｅｒ}））で表わされる関係が式２０２−２と同時に実現することにより、光ファイバ２２０から射出されたレーザ光は、最大の放射角と中実形状の遠視野像（強度分布）となる。

光ファイバ２２０によって導光されたレーザ光は、光ファイバ２２０の出射端から射出されて、拡散部材２４０へと導かれる。拡散部材２４０は、光ファイバ２２０からのビームを投影して、拡散部材２４０上の拡散面（拡散部材２４０の出射端面）に二次光源を形成する。二次光源の拡散面おける強度分布（又はビームサイズ）は、光ファイバ２２０からの光が拡散面上に形成した強度分布（又はビームサイズ）に等しい。二次光源からの光は、観察野へと放射されて、照明対象を照明することとなる。なお、かかる照明装置２を内視鏡用光源として用いる場合、高視野角を得るために二次光源の放射角を大きくすることが多く、拡散角の大きい拡散部材が選択される。

照明対象に観察されるスペックルは、二次光源のビームサイズが大きく、中実形状（一様な強度分布）であるほど低減する。従って、上記式２０２を満たし、かつ、より大きなＤ_Ａを選択することで、スペックルノイズをより低減させることが可能となる。更に、上記式２０２−２で表わされる関係が満たされることで、よりスペックルノイズ低減させることが可能となる。

図１６に示したように、光ファイバ２２０と、拡散部材２４０と、の間にコリメートレンズ（すなわち、コリメート光学系）２３０を配設してもよい。なお、図１６では、レーザ光の平行光束の中心軸が、コレクタレンズＬに対し、コレクタレンズＬ及び光ファイバ２２０からなる光軸に対して平行に、かつ、ずれた位置に入射する場合について図示しているが、レーザ光が光ファイバ２２０の入射端面に斜め方向から入射する場合についても、同様にコリメート光学系２３０を配設してもよいことは、言うまでもない。

○レーザ光源が複数存在する場合
続いて、図１７〜図１９を参照しながら、レーザ光源２００として、複数のレーザ光源を用いる場合を例に挙げて、説明を行う。

以下では、赤色レーザ光を射出する赤色レーザ光源（Ｒｅｄ）と、緑色レーザ光源（Ｇｒｅｅｎ）と、青色レーザ光源（Ｂｌｕｅ）と、を用いて、白色光を実現する場合を説明する。

赤色レーザ光源から射出された赤色レーザ光は、図１７に示したように、コリメートレンズＣＬで平行光束へと変換された後ミラーＭで反射され、２つのダイクロイックミラーＤＭを透過しながら、コレクタレンズＬへと導光される。

緑色レーザ光源から射出された緑色レーザ光は、コリメートレンズＣＬで平行光束へと変換された後ダイクロイックミラーＤＭで反射され、青色レーザ光用のダイクロイックミラーＤＭを透過しながら、コレクタレンズＬへと導光される。

青色レーザ光源から射出された青色レーザ光は、コリメートレンズＣＬで平行光束へと変換された後ダイクロイックミラーＤＭで反射され、コレクタレンズＬへと導光される。

いま、図１７に示したように、赤色レーザ光の光軸をＣ１とし、緑色レーザ光の光軸をＣ２とし、青色レーザ光の光軸をＣ３とする。赤色レーザ光の光軸Ｃ１は、ミラーＭ、ダイクロイックミラーＤＭ、コレクタレンズＬ及び光ファイバ２２０の光軸Ｃ０と同軸となるように配設されている。

図１８Ａは、図１７のＡ−Ａ断面におけるビーム配置例を示したものである。なお、図１８Ａでは、レーザ光源２００（一次光源）のビーム断面形状は、真円形状であるものとしている。ここで、ビーム幅最大のビームは、ビーム中心軸Ｃ１を中心光軸Ｃ０に一致するように配設されており、図１８Ａでは、ビーム幅最大のビームが赤色ビームであり、そのビーム幅がＷ１であるとしている。すなわち、図１８Ａにおいて、各レーザ光のビーム幅は、Ｗ１＞Ｗ２、Ｗ１＞Ｗ３である。

図１８Ａにおいて、赤色ビームのビーム幅は、後段のコレクタレンズＬ、光ファイバ２２０を透過する範囲で選択されている。すなわち、コレクタレンズＬ、光ファイバ２２０で定められる透過許容ビーム幅をＷ０とすると、Ｗ０＞Ｗ１の関係にある。

また、図１８Ａでは、許容ビーム幅をＷ０で示しており、ビーム幅Ｗ０で形づけられる半径Ｒ０の許容外周円の内部を進行するビーム（レーザ光）が、光ファイバ２２０を透過可能である。なお、許容外周円の形状は、コレクタレンズＬと光ファイバ２２０とで決定される形状であり、通常の光軸中心Ｃ０に対し回転対称であるレンズをコレクタレンズＬとして使用する場合、Ｗ０は半径Ｒ０＝Ｗ０／２の真円形状となる。

ここで、図１７及び図１８Ａに示したように、最大のビーム幅より狭い緑色及び青色の一次光源ビームのそれぞれのビーム中心位置（すなわちＣ２、Ｃ３）は、Ｃ０と一致させず、緑色及び青色の一次光源ビームは、中心光軸Ｃ０に対して平行移動して配置される。

緑色及び青色の一次光源ビームの平行移動の範囲は、赤色の一次光源ビームが形作る最大半径（図１８ＡにおけるＲ１＝Ｗ１／２）で示される円（ビームの最大外周円）の内部に、緑色及び青色の一次光源ビームが位置するように設定される。すなわち、中心光軸Ｃ０からの緑色の一次光源ビームの平行移動の距離をＤ２とすると、Ｄ２の範囲は、０＜Ｄ２≦（Ｒ１−Ｗ２／２）となる。また、青色の一次光源ビームの平行移動の距離をＤ３とすると、同様に、Ｄ３の範囲は、０＜Ｄ３≦（Ｒ１−Ｗ３／２）となる。

ここで、本実施形態に係る照明装置２では、図１８Ａに示したような光軸に対して直交する断面において、最大のビーム幅が形作るＣ０を中心とする最大半径の円（ビームの最大外周円）に、残りのビームが（図１８Ａにおける点Ｐや点Ｑで）内接していることが好ましい。

また、図１７Ａに示した例では、緑色、青色の一次光源ビームが、Ｒ１で示されるビームの最大外周円に内接するように配設されることが、好ましい。すなわち、緑色の一次光源ビームの平行移動の距離Ｄ２は、Ｄ２＝（Ｒ１−Ｗ２／２）であり、青色の一次光源ビームの平行移動の距離Ｄ３は、Ｄ３＝（Ｒ１−Ｗ３／２）である。

なお、図１８Ａにおいて、好ましくは、ビーム幅の狭い緑色、青色の一次光源ビームはＣ０を中心とする半径０からＲ１の範囲でビームが存在するように、緑色、青色の一次光源ビームを配置するとよい。すなわち、Ｗ２≧（Ｗ１／２）、Ｗ３≧（Ｗ１／２）で、赤色、緑色、青色の各一次光源ビームは、光軸中心Ｃ０を内包する。

これは、光ファイバ２２０の出力端から放射される光の遠視像において（すなわち、図１７の光学系における拡散部材２４０での光強度分布において）、中心位置での輝度の低下を防ぎ、中実の形状にするためである。

光ファイバ２２０によって導光されたレーザ光は、光ファイバ２２０の出射端から射出されて、拡散部材２４０へと導かれる。拡散部材２４０は、光ファイバ２２０からのビームを投影して、拡散部材２４０上の拡散面（拡散部材２４０の出射端面）に二次光源を形成する。二次光源の拡散面おける強度分布（又はビームサイズ）は、光ファイバ２２０からの光が拡散面上に形成した強度分布（又はビームサイズ）に等しい。

以上の操作により、赤色、緑色、青色の一次光源ビームは、二次光源において、拡散面における強度分布（又はビームサイズ）がほぼ等しいので、各色（波長）で照明対象に観察されるスペックルノイズの大きさを等しい程度にすることが可能になる。

図１８Ｂは、図１７のＡ−Ａ断面における別のビーム配置例を示したものである。図１８Ｂに示した例では、それぞれの一次光源ビームの断面形状は、楕円形状となっている。

図１８Ｂに示した例においても、最大のビーム幅より狭い緑色、青色の一次光源ビームのそれぞれのビーム中心位置（すなわち、Ｃ２、Ｃ３）は、Ｃ０と一致させず、緑色及び青色の一次光源ビームは、中心光軸Ｃ０に対して平行移動して配置される。

かかる場合においても、緑色、青色の一次光源ビームの平行移動の範囲は、赤色の一次光源ビームが形作る最大半径（Ｒ１＝Ｗ１／２）で示されるＣ０中心とするビームの最大外周円の内部に、緑色、青色の一次光源ビームが位置するように配設される。それぞれの一次光源ビームは、好ましくは、図１７Ｂに示したように、緑色、青色の一次光源ビームがＣ０中心とするビームの最大外周円に内接するように配置される。

更に、好ましくは、ビーム幅の狭い緑色、青色の一次光源ビームは、Ｃ０中心とする半径０からＲ１の範囲でビームが存在するように、緑色、青色の一次光源ビームを配置するとよい。すなわち、赤色、緑色、青色の各一次光源ビームは光軸中心Ｃ０を内包する。これは、光ファイバ２２０の出力端から放射される光の遠視像において（すなわち、図１７の光学系における拡散部材２４０での光強度分布において）、中心位置での輝度の低下を防ぎ、中実の形状にするためである。

以上の操作により、赤色、緑色、青色の一次光源ビームは、二次光源において、拡散面おける強度分布（又はビームサイズ）がほぼ等しいので、各色（波長）で照明対象に観察されるスペックルノイズの大きさを等しい程度にすることが可能になる。

なお、上記図１７〜図１８Ｂに示したようなビームの平行移動は、第１の実施形態において説明したように、ダイクロイックミラーＤＭの移動により調整可能である。

また、図１９に示したように、光ファイバ２２０と、拡散部材２４０と、の間にコリメートレンズ（すなわち、コリメート光学系）２３０を配設してもよい。

以上、図１７〜図１９を参照しながら、本実施形態に係る照明装置の構成を具体的に説明した。

＜内視鏡の構成について＞
続いて、図２０を参照しながら、本実施形態に係る照明装置２が照明光源として用いられる内視鏡１０の構成について、簡単に説明する。図２０は、本実施形態に係る照明装置を備えた内視鏡の構成を模式的に示した説明図である。

以上説明したような照明装置２を光源として用い、射出された２次光源を、任意の内視鏡ユニット９００が備えるライトガイド９０１に結合させることで、スペックルノイズの低減された撮影画像を得ることが可能となる。ライトガイド９０１に導光された２次光源からの照明光は、ライトガイド９０１によって内視鏡本体９０３へと導光されて、内視鏡の先端部へと導かれる。

ここで、照明装置２が装着される内視鏡ユニット９００については特に限定されるものではなく、一般的なライトガイド９０１を備えた内視鏡ユニット９００であれば、任意のものが利用可能である。

また、内視鏡の先端部まで照明装置２の光ファイバ２２０を延伸し、拡散部材２４０を設置することで２次光源からの照明光で観察野に照明してもよい。

以上、図２０を参照しながら、本実施形態に係る照明装置２を備えた内視鏡１０について、簡単に説明した。

＜検証例＞
以下では、図２１〜図２４を参照しながら、レーザ光源２００（一次光源）の軸を光軸から平行移動させることでスペックルノイズを削減する場合について、スペックルノイズの削減度合いを具体的に検証した例を示す。

図２１に示した例では、レーザ光源２００として、緑色発光の半導体励起固体レーザを使用した。このレーザは、コリメートビームが放射されるレーザ光源である。また、図２１では、幅１ｍｍのスリットを用いることで、ビーム幅１ｍｍの一次光源ビームを形成した。光ファイバ２２０としては、コア径１ｍｍのステップインデックス型のマルチモードファイバを使用し、焦点距離３０ｍｍのコレクタレンズＬを用いて、一次光源ビームを光ファイバ２２０の入射端面に集光した。

光ファイバ２２０の出射端面から５ｍｍの位置に、拡散部材２４０としてホログラフィック拡散板を配置し、照明野を照明する二次光源を形成した。二次光源位置から３００ｍｍの位置にテストチャートを配置し、このテストチャートをＣＣＤカメラで撮像することでスペックルを計測した。

図２１に示した例では、ダイクロイックミラーＤＭを光軸方向に移動させることでコレクタレンズＬに入射する光の光軸中心を移動させて、それぞれの移動位置において、スペックル量を測定した。得られた計測結果を、図２２に示した。図２２の横軸は、光ファイバ２２０の中心光軸Ｃ０からのズレ量を示しており、図２２の縦軸は、スペックル量に対応するスペックルコントラストレシオ（ＳＣＲ）を示している。

図２２に示した結果から明らかなように、シフト量が大きくなるにつれて、スペックル量が減少していることがわかる。

図２３に示した例では、拡散部材２４０として、バンドルファイバを使用した。また、レーザ光源２００として、コリメートビームが放射される緑色発光の半導体励起固体レーザを使用した。また、図２３に示した例では、幅１ｍｍのスリットを用いることで、ビーム幅１ｍｍの一次光源ビームを形成した。光ファイバ２２０としては、コア径１ｍｍのステップインデックス型のマルチモードファイバを使用し、焦点距離３０ｍｍのコレクタレンズＬを用いて、一次光源ビームを光ファイバ２２０の入射端面に集光した。

また、光ファイバ２２０の出射端面から１０ｍｍの位置に、拡散部材２４０としてバンドル径５ｍｍのバンドルファイバを配置し、バンドルファイバの出射端面にて照明野を照明する二次光源を形成した。二次光位置から３００ｍｍの位置にテストチャートを配置し、このテストチャートをＣＣＤカメラで撮像し、スペックルを計測した。

図２３に示した例では、ダイクロイックミラーＤＭを光軸方向に移動させることでコレクタレンズＬに入射する光の光軸中心を移動させて、それぞれの移動位置において、スペックル量を測定した。得られた計測結果を、図２４に示した。図２４の横軸は、光ファイバ２２０の中心光軸Ｃ０からのズレ量を示しており、図２４の縦軸は、スペックル量に対応するスペックルコントラストレシオ（ＳＣＲ）を示している。

図２４に示した結果から明らかなように、シフト量が大きくなるにつれて、スペックル量が減少していることがわかる。

（第３の実施形態）
以下では、第１の実施形態で説明した、照明装置全体のスペックルノイズを低減するための方法と、第２の実施形態で説明した、光源から射出されたレーザ光のスペックルノイズを低減するための方法と、を組み合わせた例について、第３の実施形態として簡単に説明する。

＜照明装置の構成について＞
まず、図２５を参照しながら、本開示の第３の実施形態に係る照明装置の構成について説明する。図２５は、本実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示した説明図である。

本実施形態に係る照明装置３は、図２５に模式的に示したように、レーザ光源３００と、結合光学系３１０と、光ファイバ３２０と、コリメート光学系３３０と、拡散部材３４０と、コンデンサ光学系３５０と、を有する。

レーザ光源３００は、照明装置３において少なくとも１つ設けられ、所定波長のレーザ光を射出する。本実施形態に係る照明装置３において、かかるレーザ光源３００としては、各種の半導体レーザや固体レーザを使用することが可能であり、これらのレーザと波長変換機構とを組み合わせたものを使用することも可能である。レーザ光源３００から射出されるレーザ光の波長は、照明対象においてどのような対象物や現象を観察するかに応じて適宜選択されればよい。かかる波長の例としては、波長４００〜７００ｎｍ程度の可視光帯域や、ＩＣＧ（Ｉｎｄｏｃｙａｎｉｎｅ ｇｒｅｅｎ）蛍光造影法に用いられる近赤外帯域を挙げることができる。なお、かかるレーザ光を蛍光励起用の励起光とする場合、観察される蛍光は、励起光照射部位の自家蛍光や、照射部位に導入された各種蛍光試薬に起因する薬剤蛍光などを含んでもよい。

結合光学系３１０は、レーザ光源３００から射出された上記レーザ光を、後段に設けられた光ファイバ３２０に光結合させるための光学系である。かかる結合光学系３１０の構成は特に限定されるものではなく、公知の様々な光学素子を適宜組み合わせて、レーザ光を光ファイバ３２０に対して光結合させるようにすればよく、レーザ光を光ファイバ３２０に光結合させるための集光レンズ（コレクタレンズ）を少なくとも１つ有している。

また、複数のレーザ光源３００を組み合わせて白色の照明光を実現する場合、結合光学系３１０には、上記コレクタレンズに加えて、少なくとも１つのダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムが更に設けられる。複数のレーザ光源３００から射出された複数のレーザ光は、ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムにより合波されて、白色光が生成される。合波された光は、上記コレクタレンズによって集光されて、光ファイバ３２０に結合される。

なお、複数のレーザ光源３００を組み合わせて用いる場合には、各レーザ光の光ファイバ３２０への入射開口数は、揃っていることが好ましい。しかしながら、各レーザのＦＦＰが異なることにより、実際は揃えることが難しい。従って、かかる場合には、結合光学系３１０において、第１の実施形態及び第２の実施形態に示したような方法で、開口数調整部が設けられる。

光ファイバ３２０は、結合光学系３１０によって導光されたレーザ光を、後段に設けられたコリメート光学系３３０へと導光する。光ファイバ３２０の射出光は、回転対称なビームとなり、輝度分布の一様化に寄与する。この光ファイバ３２０は、特に限定されるものではなく、公知のマルチモード光ファイバ（例えば、ステップインデックス型マルチモードファイバ）を利用することが可能である。また、光ファイバ３２０のコア径についても特に限定されるものではなく、例えばコア径が１ｍｍ程度のものを利用可能である。

本実施形態に係る光ファイバ３２０では、光ファイバの入射端において複数光源間の開口数がなるべく一致するように、光ファイバ３２０の入射端へと導光される。このとき、レーザ光源から射出されるレーザ光をコリメートするレンズの焦点距離を最適化するなどして、光ファイバ３２０の射出端から射出されるレーザ光が、光ファイバの中心光軸近傍の光量が周辺部の光量と比べて低くなるようなドーナツ状の光線ではなく、光ファイバの中心光軸近傍が周辺部と同等の光量を有するような中実の光線とすることが望ましい。

コリメート光学系３３０は、光ファイバ３２０の出射端の下流側に設けられ、光ファイバ３２０から射出されたレーザ光を平行光束へと変換する。コリメート光学系３３０によりレーザ光が平行光束へと変換されることで、後段に設けられた拡散部材３４０において、拡散部材３４０の拡散角度によりレーザ光の拡散状態を容易に制御することが可能となる。コリメート光学系３３０の構成については、特に限定されるものではなく、公知の光学素子を適宜組み合わせて、レーザ光を平行光束へと変換するための公知の光学系を構成すればよい。

拡散部材３４０は、コリメート光学系３３０の後側焦点位置近傍に設けられ、コリメート光学系３３０から射出された平行光束を拡散させることで、２次光源を生成する。すなわち、拡散部材３４０における光の射出端が、２次光源として機能することとなる。

拡散部材３４０により生成される２次光源のサイズは、コリメート光学系３３０の焦点距離によって制御することができる。また、拡散板の拡散角度により出射光のＮＡを制御することが可能である。両者の効果により、上記式２で示したラグランジェの不変量を大きくすることが可能となり、所望の光源サイズと所望の照明範囲とを両立することが可能となる。

なお、２次光源の大きさを調整したい場合には、光ファイバからの出射ＮＡとコリメート光学系の焦点距離より最適化すればよい。

拡散部材３４０から射出された光は、コンデンサ光学系３５０へと導光される。コンデンサ光学系３５０は、拡散部材３４０に形成された２次光源を、所定の近軸横倍率で、照明対象へと結像させる。かかる照明対象としては、例えば、コンデンサ光学系３５０の下流側に位置する、内視鏡ユニットに設けられたライトガイドの入射端を挙げることができる。ここで、本実施形態に係るコンデンサ光学系３５０は、従来とは異なり、照明対象（例えば、内視鏡ユニットに設けられたライドガイドの入射端）の面積をなるべく満たすように２次光源を結像させる。これにより、照明装置３全体としてスペックルノイズを低減させることができる。

コンデンサ光学系３５０の結像倍率（近軸横倍率）βは、コンデンサ光学系の焦点距離ｆと、焦点位置Ｆから物体面までの距離Ｘにより、上記式１０２で表わされる。

その上で、本実施形態に係る照明装置３では、コンデンサ光学系３５０を透過した２次光源が入射するライトガイドの入射端の直径をφ_ＬＧとし、２次光源の像の大きさをＹ’としたときに、上記式１０６で表わされる関係が成立するように、２次光源の像の大きさが制御されることが好ましい。

また、コンデンサ光学系３５０の近軸横倍率βは、２次光源の像の大きさＹ’が上記式１０６の範囲を満足するように適宜決定すればよいが、０．４≦β≦２．３を満たすことがより好ましい。

以上、図２５を参照しながら、本実施形態に係る照明装置３の構成について、詳細に説明した。

＜内視鏡の構成について＞
続いて、図２６を参照しながら、本実施形態に係る照明装置３が照明光源として用いられる内視鏡１０の構成について、簡単に説明する。図２６は、本実施形態に係る照明装置を備えた内視鏡の構成を模式的に示した説明図である。

以上説明したような照明装置３を光源として用い、コンデンサ光学系による光源の像を、任意の内視鏡ユニット９００が備えるライトガイド９０１に結像させることで、スペックルノイズの低減された照明光を得ることが可能となる。ライトガイド９０１に導光された照明光は、ライトガイド９０１によって内視鏡本体９０３へと導光されて、内視鏡の先端部へと導かれる。

ここで、照明装置３が装着される内視鏡ユニット９００については特に限定されるものではなく、一般的なライトガイド９０１を備えた内視鏡ユニット９００であれば、任意のものが利用可能である。逆に、特定のライトガイド９０１を有する内視鏡ユニット９００を利用したい場合には、ライトガイド９０１の許容入射開口数ＮＡ_Ｌに応じて、本実施形態に係る照明装置３の２次光源の像の大きさＹ’や、コンデンサ光学系３５０の近軸横倍率βを設定すればよい。

以上、図２６を参照しながら、本実施形態に係る照明装置３を備えた内視鏡１０について、簡単に説明した。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記第３の実施形態において説明した以外にも、第１の実施形態において説明した各種の技術的思想を、第２の実施形態に対して適用することは可能であり、第２の実施形態において説明した各種の技術的思想を、第１の実施形態に対して適用することも可能である。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
レーザ光を射出する少なくとも１つのレーザ光源と、
前記レーザ光源から射出された前記レーザ光を光ファイバに結合させる結合光学系と、
前記光ファイバから射出された前記レーザ光を平行光束とするコリメート光学系と、
前記コリメート光学系の後側焦点位置近傍に配置され、前記平行光束を拡散させることで２次光源を生成する拡散部材と、
前記２次光源の像を所定の近軸横倍率でライトガイドの入射端に結像するコンデンサ光学系と、
を備える、照明装置。
（２）
前記コンデンサ光学系により前記ライトガイドの入射端に結像される前記２次光源の像の大きさをＹ’とし、前記ライトガイドの入射端の直径をφ_ＬＧとしたとき、以下の式１で表わされる関係が成立する、（１）に記載の照明装置。

０．８ ≦ Ｙ’／φ_ＬＧ ≦ １．２ ・・・（式１）

（３）
前記コンデンサ光学系の前記近軸横倍率は、０．４〜２．３である、（１）又は（２）に記載の照明装置。
（４）
前記コンデンサ光学系により前記ライトガイドの入射端に結像される前記２次光源の像の大きさをＹ’とし、前記ライトガイドの入射端の直径をφ_ＬＧとしたとき、Ｙ’＝φ_ＬＧの関係が成立する、（２）又は（３）に記載の照明装置。
（５）
複数の前記レーザ光源が設けられ、
前記結合光学系は、それぞれの前記レーザ光源から射出された前記レーザ光間で、前記光ファイバへの入射開口数を揃える開口数調整部を有する、（１）〜（４）の何れか１つに記載の照明装置。
（６）
前記開口数調整部は、
ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムを少なくとも有し、
前記ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムへの前記レーザ光の入射位置、又は、前記結合光学系の中心光軸に対する前記ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムの配置位置により、前記入射開口数を調整する、（５）に記載の照明装置。
（７）
前記結合光学系を透過した少なくとも１つの前記レーザ光は、前記光ファイバの入射端面に、当該入射端面の法線に対して斜め方向から入射する、（１）〜（６）の何れか１つに記載の照明装置。
（８）
複数の前記レーザ光源が設けられ、
少なくとも一つの前記レーザ光源では、前記コンデンサ光学系により前記ライトガイドの入射端に結像される前記２次光源の大きさをＹ’とし、前記ライトガイドの入射端の直径をφ_ＬＧとしたとき、以下の式１で表わされる関係が成立し、

０．８ ≦ Ｙ’／φ_ＬＧ ≦ １．２ ・・・（式１）

前記少なくとも一つのレーザ光源以外のレーザ光源では、前記結合光学系は、それぞれの前記レーザ光源から射出された前記レーザ光間で、前記光ファイバへの入射開口数を揃える開口数調整部を有する、（１）〜（７）の何れか１つに記載の照明装置。
（９）
前記コンデンサ光学系は、前記２次光源が形成される側の面、及び、前記２次光源の像が形成される面がそれぞれ平面であるレンズ系からなる、（１）〜（８）の何れか１つに記載の照明装置。
（１０）
前記コンデンサ光学系は、前記拡散部材の側から順に、平面を前記拡散部材側に向けた正の平凸レンズと、１枚以上の正レンズと、平面を前記コンデンサ光学系の後段側に向けた正の平凸レンズと、を有するレンズ系からなる、（９）に記載の照明装置。
（１１）
前記コンデンサ光学系における前記２次光源が形成される側に最も位置する平凸レンズの前記拡散部材の側の面は、非球面である、（９）に記載の照明装置。
（１２）
前記レーザ光源は、半導体レーザ又は固体レーザの少なくとも何れかである、（１）〜（１１）の何れか１つに記載の照明装置。
（１３）
前記拡散部材は、ホログラフィックパターンが施されたホログラフィック拡散板、又は、マイクロレンズアレイである、（１）〜（１２）の何れか１つに記載の照明装置。
（１４）
少なくとも１つのレーザ光源から射出されたレーザ光を、結合光学系を介して光ファイバに結合させることと、
光ファイバから射出された前記レーザ光を、コリメート光学系により平行光束とすることと、
前記コリメート光学系の後側焦点位置近傍に設けられた拡散部材により、前記平行光束を拡散させて２次光源を生成することと、
前記２次光源の像を所定の近軸横倍率でライトガイドの入射端に結像させることと、
を含む、照明方法。
（１５）
レーザ光を射出する少なくとも１つのレーザ光源、前記レーザ光源から射出された前記レーザ光を光ファイバに結合させる結合光学系、前記光ファイバから射出された前記レーザ光を平行光束とするコリメート光学系、前記コリメート光学系の後側焦点位置近傍に配置され、前記平行光束を拡散させることで２次光源を生成する拡散部材、及び、前記２次光源の像を所定の近軸横倍率でライトガイドの入射端に結像するコンデンサ光学系を有する照明装置と、
前記照明装置から射出されたレーザ光が入射するライトガイドと、
を備える、内視鏡。

１，２，３ 照明装置
１００，２００，３００ レーザ光源
１１０，２１０，３１０ 結合光学系
１２０，２２０，３２０ 光ファイバ
１３０，２３０，３３０ コリメート光学系
１４０，２４０，３４０ 拡散部材
１５０，２５０，３５０ コンデンサ光学系

Claims (15)

1. レーザ光を射出する複数のレーザ光源と、
   それぞれの前記レーザ光源から射出された前記複数のレーザ光を光ファイバに結合させるコレクタレンズを少なくとも有する結合光学系と、
   前記光ファイバから射出された前記レーザ光を平行光束とするコリメート光学系と、
   前記コリメート光学系の後側焦点位置近傍に配置され、前記平行光束を拡散させることで２次光源を生成する拡散部材と、
   前記２次光源の像を所定の近軸横倍率でライトガイドの入射端に結像するコンデンサ光学系と、
   を備え、
   前記コレクタレンズの瞳位置において、前記複数のレーザ光のそれぞれは、光軸中心を内包し、かつ、前記複数のレーザ光のうちビーム径が最大である前記レーザ光以外の前記レーザ光のそれぞれが、当該ビーム径が最大であるレーザ光以外のレーザ光の端部が前記ビーム径が最大であるレーザ光の端部と接するように配置される、照明装置。
2. 前記コンデンサ光学系により前記ライトガイドの入射端に結像される前記２次光源の像の大きさをＹ’とし、前記ライトガイドの入射端の直径をφ_ＬＧとしたとき、以下の式１で表わされる関係が成立する、請求項１に記載の照明装置。
   
   ０．８ ≦ Ｙ’／φ_ＬＧ ≦ １．２ ・・・（式１）
   
3. 前記コンデンサ光学系の前記近軸横倍率は、０．４〜２．３である、請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記コンデンサ光学系により前記ライトガイドの入射端に結像される前記２次光源の像の大きさをＹ’とし、前記ライトガイドの入射端の直径をφ_ＬＧとしたとき、Ｙ’＝φ_ＬＧの関係が成立する、請求項２又は３に記載の照明装置。
5. 前記結合光学系は、それぞれの前記レーザ光源から射出された前記レーザ光間で、前記光ファイバへの入射開口数を揃える開口数調整部を有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の照明装置。
6. 前記開口数調整部は、
   ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムを少なくとも有し、
   前記ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムへの前記レーザ光の入射位置、又は、前記結合光学系の中心光軸に対する前記ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムの配置位置により、前記入射開口数を調整する、請求項５に記載の照明装置。
7. 前記結合光学系を透過した少なくとも１つの前記レーザ光は、前記光ファイバの入射端面に、当該入射端面の法線に対して斜め方向から入射する、請求項１〜６の何れか１項に記載の照明装置。
8. 少なくとも一つの前記レーザ光源では、前記コンデンサ光学系により前記ライトガイドの入射端に結像される前記２次光源の大きさをＹ’とし、前記ライトガイドの入射端の直径をφ_ＬＧとしたとき、以下の式１で表わされる関係が成立し、
   
   ０．８ ≦ Ｙ’／φ_ＬＧ ≦ １．２ ・・・（式１）
   
   前記少なくとも一つのレーザ光源以外のレーザ光源では、前記結合光学系は、それぞれの前記レーザ光源から射出された前記レーザ光間で、前記光ファイバへの入射開口数を揃える開口数調整部を有する、請求項１〜７の何れか１項に記載の照明装置。
9. 前記コンデンサ光学系は、前記２次光源が形成される側の面、及び、前記２次光源の像が形成される面がそれぞれ平面であるレンズ系からなる、請求項１〜８の何れか１項に記載の照明装置。
10. 前記コンデンサ光学系は、前記拡散部材の側から順に、平面を前記拡散部材側に向けた正の平凸レンズと、１枚以上の正レンズと、平面を前記コンデンサ光学系の後段側に向けた正の平凸レンズと、を有するレンズ系からなる、請求項９に記載の照明装置。
11. 前記コンデンサ光学系における前記２次光源が形成される側に最も位置する平凸レンズの前記拡散部材の側の面は、非球面である、請求項９に記載の照明装置。
12. 前記レーザ光源は、半導体レーザ又は固体レーザの少なくとも何れかである、請求項１〜１１の何れか１項に記載の照明装置。
13. 前記拡散部材は、ホログラフィックパターンが施されたホログラフィック拡散板、又は、マイクロレンズアレイである、請求項１〜１２の何れか１項に記載の照明装置。
14. 複数のレーザ光源から射出された複数のレーザ光を、当該複数のレーザ光を光ファイバに結合させるコレクタレンズを少なくとも有する結合光学系を介して光ファイバに結合させることと、
    光ファイバから射出された前記レーザ光を、コリメート光学系により平行光束とすることと、
    前記コリメート光学系の後側焦点位置近傍に設けられた拡散部材により、前記平行光束を拡散させて２次光源を生成することと、
    前記２次光源の像を所定の近軸横倍率でライトガイドの入射端に結像させることと、
    を含み、
    前記コレクタレンズの瞳位置において、前記複数のレーザ光のそれぞれは、光軸中心を内包し、かつ、前記複数のレーザ光のうちビーム径が最大である前記レーザ光以外の前記レーザ光のそれぞれが、当該ビーム径が最大であるレーザ光以外のレーザ光の端部が前記ビーム径が最大であるレーザ光の端部と接するように配置される、照明方法。
15. レーザ光を射出する複数のレーザ光源、それぞれの前記レーザ光源から射出された前記複数のレーザ光を光ファイバに結合させるコレクタレンズを少なくとも有する結合光学系、前記光ファイバから射出された前記レーザ光を平行光束とするコリメート光学系、前記コリメート光学系の後側焦点位置近傍に配置され、前記平行光束を拡散させることで２次光源を生成する拡散部材、及び、前記２次光源の像を所定の近軸横倍率でライトガイドの入射端に結像するコンデンサ光学系を有し、前記コレクタレンズの瞳位置において、前記複数のレーザ光のそれぞれは、光軸中心を内包し、かつ、前記複数のレーザ光のうちビーム径が最大である前記レーザ光以外の前記レーザ光のそれぞれが、当該ビーム径が最大であるレーザ光以外のレーザ光の端部が前記ビーム径が最大であるレーザ光の端部と接するように配置される照明装置と、
    前記照明装置から射出されたレーザ光が入射するライトガイドと、
    を備える、内視鏡。
    
    

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