光导、光源设备和内窥镜系统技术方案

本发明专利技术提供光导、光源设备和内窥镜系统。当光以０°入射角进入第一小直径光纤时，来自该第一小直径光纤的出射光在直径方向上具有基本上凸状的光量分布。当光以１２°的入射角进入第二小直径光纤时，来自该第二小直径光纤的出射光在直径方向上具有基本上凹状的光量分布。来自该第一和第二小直径光纤的出射光进入大直径光纤并在其中结合，使得在该大直径光纤中的光量分布均匀。在光出射部中，该大直径光纤具有锥形芯线和锥形包层。大直径光纤中的光从其光出射表面输出，也从锥形包层泄漏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于半导体晶片曝光和内窥镜照明的光导。本专利技术也涉及使用这种光 导的光源设备和内窥镜系统。
技术介绍
各种光纤被用于数据信号通信，如多个光纤捆扎在一起的束状光纤和具有比标准 光纤直径大的直径的大直径光纤。另外，例如，在半导体晶片曝光装置中，将这样的光纤用 作光导。光导引导曝光光线至光出射部以将半导体晶片暴露于曝光光线(参见美国专利号 7，059，778，相应于已公开的日本专利申请公开号2003-322730)。在内窥镜的光源设备中， 光纤被用作光导，其引导照明光线至内窥镜的远端，从而照明患者的体腔(参见已公开的 日本专利申请公开号2000-199864)。在如美国专利号7，059，778中所描述的光纤被用作引导曝光光线的光导的情况 下，如果晶片上的光辐射不均勻，就不能产生期望的抗蚀剂图案。在如已公开的日本专利申 请公开号2000-199864中所描述的，在内窥镜中设置作为照明用光导的光纤的情况下，如 果被光导引导的光具有非均勻的光量分布(light amount distribution)并且这种光从具 有高反射率或不平坦表面的关注对象反射离开，就难以发现病灶，因为用该内窥镜得到的 图像同样变得亮度不均。传统地，为了提高来自光导的光的光量分布的均勻性，增加用于形成束状光纤的 光纤的数量。可选择地或者另外，在美国专利号7，059，778中，在光纤的光出射表面检测 出射光的位置和它的光量分布，并且根据检测结果控制入射到光纤上的光的光量分布。在 日本专利申请公开号2000-199864中，通过将光纤的光入射端的方向转向正交于光轴的方 向，来自光纤的出射光跨光纤直径方向的光量分布的均勻性被提高。然而，在美国专利号7，059，778中，需要用于检测出射光的位置或光量分布的装 置，或者用于控制光量分布的装置。在日本专利申请公开号2000-199864中，需要变换 (shift)光纤的光入射端的机构。在任一种情况下，为了提高光量分布的均勻性，光导尺寸 变大(upsized)并且需要额外的费用。一般地，在光入射在使各种模式的光传播所通过的多模光纤的情况下，或者在多 模光纤被光学连接的情况下，考虑到稳定入射光或多模光纤的连接，以不大于光纤的数值 孔径(NA)的角度，即不大于光纤的接收角的角度，输入光(激光)或者光学连接多模光纤。 因此，来自多模光纤的中心部分的出射光比来自多模光纤的外周部分的出射光具有更高的 光量。因而，在多模光纤的光出射表面的光量分布不均勻。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供光导、光源设备和内窥镜系统，以在无需费用且不增大 设备尺寸的情况下提高出射光光量分布的均勻性。本专利技术的另一目的是提供光导、光源设备和内窥镜系统，以用出射光照明大面积。为了达到上述目的和其它目的，本专利技术的光导包括第一多模光纤、第二多模光纤和捆扎部。光入射在该第一多模光纤上使得，来自该第一多模光纤的出射光在该第一多 模光纤的直径方向上具有在其中心部分具有高光量的凸状光量分布。该第一多模光纤具 有第一芯线和覆盖该第一芯线的外部圆周表面的第一包层。该第一芯线具有第一锥形 (tapered)芯线，该第一锥形芯线的直径朝光出射表面减小。该第一包层具有第一锥形包 层，该第一锥形包层的外部圆周表面沿着该第一锥形芯线的外部圆周表面、朝该光出射表 面倾斜以致逐渐变细(tapered)。光入射在该第二多模光纤上使得，来自该第二多模光纤的 出射光在该第二多模光纤的直径方向上具有在其中心部分具有低光量的凹状光量分布。该 第二多模光纤具有第二芯线和覆盖该第二芯线的外部圆周表面的第二包层。该第二芯线具 有第二锥形芯线，该第二锥形芯线的直径朝光出射表面减小。该第二包层具有第二锥形包 层，该第二锥形包层的外部圆周表面沿着该第二锥形芯线的外部圆周表面、朝该光出射表 面倾斜以致逐渐变细。该捆扎部至少捆扎(bundles)该第一和第二多模光纤的光出射表面 侧以形成束状光纤的束状表面。优选的是，在该第二多模光纤的光入射表面上的光的入射角大于在该第一多模光 纤的光入射表面上的光的入射角。优选的是，该第一和第二多模光纤中的每一个具有接收 角θ，在该第一多模光纤的光入射表面上的光的入射角不小于0°且不大于Θ/2，并且在 该第二多模光纤的光入射表面上的光的入射角不小于θ/2且不大于θ。优选的是，该第一多模光纤的光入射表面相对于与该第一多模光纤的光轴正交的 表面倾斜，并且该第二多模光纤的光入射表面相对于与该第二多模光纤的光轴正交的表面 倾斜。该第二多模光纤的光入射表面的倾斜角大于该第一多模光纤的光入射表面的倾斜 角。优选的是，该第一和第二多模光纤中的每一个具有接收角θ，该第一多模光纤的倾斜角 不小于0°且不大于θ/2，该第二多模光纤的倾斜角不小于θ/2且不大于Θ。优选的是，该第一、第二和第三多模光纤中的每一个的数值孔径(NA)不小于0. 2。优选的是，该第一和第二多模光纤的总数目至多为19。优选的是，该第一和第二多 模光纤中的每一个的直径不大于1mm。在本专利技术的一优选实施方案中，光导具有第一多模光纤、第二多模光纤、捆扎部和 大直径多模光纤。光入射在该第一多模光纤上使得，来自该第一多模光纤的出射光在该第 一多模光纤的直径方向上具有在其中心部分具有高光量的凸状光量分布。光入射在该第二 多模光纤上使得，来自该第二多模光纤的出射光在该第二多模光纤的直径方向上具有在其 中心部分具有低光量的凹状光量分布。该捆扎部至少捆扎该第一和第二多模光纤的光出射 表面侧以形成束状光纤的束状表面。该大直径多模光纤具有比该束状表面更大的光入射表 面。来自该第一和第二多模光纤的光进入该大直径多模光纤的该光入射表面。该大直径多 模光纤具有芯线和覆盖该芯线的外部圆周表面的包层。该芯线具有锥形芯线，该锥形芯线 的直径朝光出射表面减小。该包层具有锥形包层，该锥形包层的外部圆周表面沿着该锥形 芯线的外部圆周表面、朝光出射表面倾斜以致逐渐变细。优选的是，该光导进一步包括散斑削减器(speckle reducer)。该散斑削减器减少 从该大直径多模光纤输出的光的散斑。本专利技术的光源设备至少包括第一光源和第二光源、第一多模光纤、第二多模光纤、 捆扎部和光出射部。该第一多模光纤具有面对该第一光源的第一光入射表面和用于输出第一出射光的第一光出射表面，该第一出射光在该第一多模光纤的直径方向上具有在其中 心部分具有高光量的凸状光量分布。该第一光入射表面正交于该第一光源的光路。该第一 多模光纤具有第一芯线和覆盖该第一芯线的外部圆周表面的第一包层。该第一芯线具有第 一锥形芯线，该第一锥形芯线的直径朝该第一光出射表面减小。该第一包层具有第一锥形 包层，该第一锥形包层的外部圆周表面沿着该第一锥形芯线的外部圆周表面、朝该第一光 出射表面倾斜以致逐渐变细。该第二多模光纤具有面对该第二光源的第二光入射表面和用 于输出第二出射光的第二光出射表面，该第二出射光在该第二多模光纤的直径方向上具有 在其中心部分具有低光量的凹状光量分布。该第二光入射表面相对于该第二光源的光路倾 斜。该第二多模光纤具有第二芯线和覆盖该第二芯线的外部圆周表面的第二包层。该第二 芯线具有第二锥形芯线，该第二锥形芯线的直径朝该第二光出射表面减小。该第二包层具 有第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于传输光并从光出射表面输出所述光的光导，包括：第一多模光纤，所述光入射其上以使来自所述第一多模光纤的出射光具有凸状光量分布，在所述第一多模光纤的直径方向上，该凸状光量分布在它的中心部分具有高光量，所述第一多模光纤具有第一芯线和覆盖所述第一芯线的外部圆周表面的第一包层，所述第一芯线具有第一锥形芯线，所述第一锥形芯线的直径朝所述光出射表面减小，所述第一包层具有第一锥形包层，所述第一锥形包层的外部圆周表面沿所述第一锥形芯线的外部圆周表面、朝所述光出射表面倾斜以致变细；第二多模光纤，所述光入射其上以使来自所述第二多模光纤的出射光具有凹状光量分布，在所述第二多模光纤的直径方向上，该凹状光量分布在它的中心部分具有低光量，所述第二多模光纤具有第二芯线和覆盖所述第二芯线的外部圆周表面的第二包层，所述第二芯线具有第二锥形芯线，所述第二锥形芯线的直径朝所述光出射表面减小，所述第二包层具有第二锥形包层，所述第二锥形包层的外部圆周表面沿所述第二锥形芯线的外部圆周表面、朝所述光出射表面倾斜以致变细；以及捆扎部，其用于捆扎至少所述第一和第二多模光纤的光出射表面侧以形成束状光纤的束状表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：下津臣一，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]