[发明专利]光导、光源设备和内窥镜系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于半导体晶片曝光和内窥镜照明的光导。本发明也涉及使用这种光导的光源设备和内窥镜系统。

背景技术

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匀，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匀的光量分布(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匀性，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匀性被提高。

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匀性，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匀。

发明内容

本发明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匀性。

本发明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，本发明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。