JP2011258610A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出のための波長変換光の強度のばらつきを解消でき、波長変換光の強度を平均化及び安定化できる光源装置を提案すること。
【解決手段】光源装置１は、励起光を出射する励起光光源１０と、励起光光源１０から出射された励起光を導光する第１の光ファイバ３０と、第１の光ファイバ３０によって導光された励起光を励起光とは異なる波長を有する波長変換光（例えば蛍光）に変換する変換領域５１ａを有し、変換領域５１ａによって励起光から変換された波長変換光の一部を照明対象物２に照明する波長変換ユニット５０と、照明対象物２に照明されなかった波長変換光の一部が入射する入射端面７２を有し、入射端面７２を介して照明対象物２に照明されなかった波長変換光の一部を検出する検出ユニット７０とを有している。変換領域５１ａと入射端面７２とは、励起光の進行方向において所望な距離離れている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、蛍光を対象物に照明する光源装置に関する。

近年、光源と光ファイバとを組み合わせて細い構造物の先端から光を出射する照明装置が提案されている。このような照明装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１において、励起光は、励起光光源から出射され、レンズによって第１の光ファイバの入射端に集光し、第１の光ファイバに入射し、第１の光ファイバによって第１の光ファイバの先端側に配設されている波長変換部にまで導光される。

波長変換部において、励起光は、波長変換部材を照射し、波長変換部材に吸収され、励起光より長波長の波長変換光となる。このとき、波長変換光は、励起光の入射方向に影響されることなく様々な方向に出射する。この波長変換光において、波長変換部材の前方に出射された波長変換光（成分）は照明光として利用される。また波長変換部材の後方に出射された波長変換光（成分）の一部は、第２の光ファイバに入射し、第２の光ファイバの出射端まで導光され、光検出器によって検出される。

第１，２の光ファイバのいずれか一方が断線した場合、光検出器は、波長変換光を検出しなくなる。このように光検出器は、波長変換光を検出することで、第１，２の光ファイバの断線の発生を検出する。

特開２００８−１２２８３８号公報

特許文献１において、第２の光ファイバの先端は、波長変換部材に接するように配置されている。そのため、波長変換光が波長変換部材から第２の光ファイバに安定して入射せず、光検出器は波長変換光を安定して検出できない虞が生じる。

この点について以下にまとめる。
一般的に、励起光光源から出射された励起光は、上述したように波長変換部材を照射する。波長変換部材に入射した励起光は、散乱や屈折により進行方向を変化させ、さらに波長変換部材に徐々に吸収されながら波長変換部材の内部を進行する。

波長変換部材は、励起光を吸収すると、励起光の入射方向に影響されることなく様々な方向に向かって波長変換光を発生（出射）する。なお、波長変換部材内において、励起光が進行した領域が波長変換領域となる。波長変換領域で発生した波長変換光は、上述したように、波長変換部材の内部を進行する。そして波長変換光の一部は波長変換部材の内部で吸収され、残りは波長変換部材の表面から出射する。

この過程において、波長変換部材の表面から発生する波長変換光の強度、より詳細には光検出器によって検出される波長変換光の強度はばらつく。
このばらつきは、波長変換部材内における波長変換光を発生する成分の材料分布のばらつき、波長変換部材の形状や表面粗さ、波長変換部材を取り巻く領域における屈折率の差、製造上の波長変換部材のばらつき、光ファイバの取り付け位置のズレといった、照明装置の構成部材によって生じる。
このように、励起光の照射強度に対し、光検出器が検出する波長変換光の強度は、照明装置の構成部材によって大きく異なってしまう。

さらに、励起光の照射位置である第１の光ファイバの出射端と波長変換部材との間の距離に応じて、波長変換部材を照射する励起光の照射強度が減少する。これに応じて波長変換光も減少するという傾向が生じる。
一般に、励起光を波長変換光に変換するために、波長変換部材を効率的に利用するために、励起光が波長変換部材内の全領域に照射される必要がある。このような場合、波長変換部材全域が波長変換領域となる。

しかしながら特許文献１では、第１の光ファイバは、波長変換部材の一点のみと接しており、波長変換領域（励起光の照射領域）が非常に狭い。また第２の光ファイバも波長変換部材の一点のみと接している。

そのため光検出器は、この一点から出射される波長変換光しか検出できないため、波長変換光を安定して検出できない虞が生じる。

本発明の目的は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、検出のための波長変換光の強度のばらつきを解消でき、波長変換光の強度を平均化及び安定化できる光源装置を提案することにある。

本発明は目的を達成するために、励起光を出射する励起光光源と、前記励起光光源から出射された前記励起光を導光する第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバによって導光された前記励起光を前記励起光とは異なる波長を有する波長変換光に変換する変換領域を有し、前記変換領域によって前記励起光から変換された前記波長変換光の一部を照明対象物に照明する波長変換ユニットと、前記照明対象物に照明されなかった前記波長変換光の一部が入射する入射端面を有し、前記入射端面を介して前記照明対象物に照明されなかった波長変換光の一部を検出する検出ユニットと、を具備し、前記変換領域と前記入射端面とは、前記励起光の進行方向において所望な距離離れていることを特徴とする光源装置を提供する。

本発明によれば、検出のための波長変換光の強度のばらつきを解消でき、波長変換光の強度を平均化及び安定化できる光源装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の外観図である。 図２は、波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。 図３は、第１の実施形態における変形例に係る光源装置の外観図である。 図４は、第２の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。 図５は、第３の実施形態に係る光源装置の外観図である。 図６は、第３の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成と検出ユニットの構成とを示す図である。 図７は、第４の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成と検出ユニットの構成とを示す図である。 図８は、第４の実施形態における変形例に係る波長変換ユニットの内部の構成と検出ユニットの構成とを示す図である。 図９は、第５の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。 図１０は、第６の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１と図２とを参照して第１の実施形態について説明する。なお以下において、励起光光源１０から蛍光体５１に進行する励起光の進行方向において、進行方向前側を前方、進行方向後側を後方と称する。

光源装置１は、励起光を出射する励起光光源１０と、励起光光源１０から出射された励起光を導光する第１の光ファイバ３０と、第１の光ファイバ３０によって導光された励起光を励起光とは異なる波長を有する波長変換光（例えば蛍光）に変換する変換領域５１ａを有し、変換領域５１ａによって励起光から変換された波長変換光の一部を照明対象物２に照明する波長変換ユニット５０と、照明対象物２に照明されなかった波長変換光の一部が入射する入射端面７２を有し、入射端面７２を介して照明対象物２に照明されなかった波長変換光の一部を検出する検出ユニット７０とを有している。変換領域５１ａと入射端面７２とは、励起光の進行方向において所望な距離離れている。

励起光光源１０は、集光レンズなどを有している。励起光光源１０は、半導体レーザ等である。半導体レーザの波長は、使用する後述する蛍光体５１の蛍光材料の性質に合わせて選択される。蛍光体５１の蛍光材料が例えばＣｅ付活のＹＡＧである場合、半導体レーザの波長は略４５０ｎｍであることが好適である。励起光光源１０は、第１の光ファイバ３０の一端側と接続している。

第１の光ファイバ３０の他端側は、波長変換ユニット５０と接続している。図２に示すように、第１の光ファイバ３０は、励起光を波長変換ユニット５０における蛍光体５１に向けて出射する端面である出射端面３０ａを他端側に有している。
本実施形態において、図２に示すように、検出ユニット７０における入射端面７２は、第２の光ファイバ７１の端面である。つまり第２の光ファイバ７１は、波長変換光（例えば蛍光）を検出するために蛍光体５１から蛍光が入射する端面である入射端面７２を有している。
第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１とには、励起光や蛍光を導光可能なマルチモードファイバが用いられている。マルチモードファイバのコア径はシングルモードファイバのコア径よりも大きいため、励起光と蛍光との利用効率（入射率）がシングルモードファイバよりも向上することとなる。

次に波長変換ユニット５０の構成について説明する。
波長変換ユニット５０は、第１の光ファイバ３０（出射端面３０ａ）から出射された励起光を吸収して蛍光を発生する変換領域５１ａを有する波長変換部材である蛍光体５１と、蛍光体５１の後方に配設されている透明部材５３と、蛍光体５１が透明部材５３よりも前方に配設され、透明部材５３が自身の端面５５ａに配設されるように、蛍光体５１と透明部材５３とを保持する保持部材５５と、第１の光ファイバ３０と検出ユニット７０における第２の光ファイバ７１とを保持し、保持部材５５の端面５５ａに固定される固定部材であるフェルール５７とを有している。

蛍光体５１には、第１の光ファイバ３０の出射端面３０ａが当接する。蛍光体５１は、出射端面３０ａから出射された励起光を吸収することで、励起光を波長変換光である例えば蛍光に変換する波長変換部材である。蛍光体５１は、励起光を蛍光に変換するための変換領域５１ａを有している。この変換領域５１ａは、蛍光体５１全体を示す。蛍光体５１は、蛍光の一部を照明光として前方の照明対象物２に照明する。また蛍光体５１は、蛍光の他部を後方の透明部材５３に照射する。蛍光体５１は、例えば一般に使用される粉末状の蛍光材料が蛍光と励起光とに対して透明な樹脂やガラス等に混入されることで、形成されている。蛍光材料は、励起光を吸収し、励起光を基に照明光として利用できる光を発生する性質を有している。このような蛍光材料は、例えば、Ｃｅ付活のＹＡＧなどである。

透明部材５３は、変換領域５１ａから出射され、照明対象物２に照明されなかった波長変換光の一部を入射端面７２に向けて透過する。つまり透明部材５３は、蛍光体５１が後方（透明部材５３）に出射した蛍光を、透明部材５３の後方、つまり第２の光ファイバ７１の入射端面７２に向けて透過する。透明部材５３は、このような透過性を有している例えばガラスや樹脂等である。本実施形態では、透明部材５３には、蛍光の波長に適した光学ガラスが用いられている。

このような透明部材５３は、保持部材５５と蛍光体５１と囲まれ、さらに蛍光体５１と保持部材５５の内周面５５ｃとに密着している。さらに透明部材５３は、蛍光体５１における変換領域５１ａと、第２の光ファイバ７１の入射端面７２との間に配設されている。これにより、透明部材５３は、蛍光体５１から入射端面７２に向かい入射端面７２に入射する蛍光において、蛍光を効率的に第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射させ、各構成部材に影響されることなく、蛍光の強度のばらつきを解消し、この強度を平均化及び安定化させるために、変換領域５１ａと入射端面７２との間の距離を所望に保持する。

なお透明部材５３が蛍光体５１から出射された蛍光を吸収する割合がより微少である場合、透明部材５３は、この蛍光を、第２の光ファイバ７１の入射端面７２まで導光し、蛍光の利用効率を高める。
また透明部材５３が蛍光体５１から出射された蛍光を散乱する場合、透明部材５３は、蛍光の出射方向（この場合、後方）による強度分布を緩和し、第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射する蛍光の強度のばらつきを防止し、蛍光の強度を安定する。
また透明部材５３が配設されておらず、蛍光体５１と保持部材５５の内周面５５ｃと野間が空間部となると、蛍光の吸収や散乱がほぼ無くなるため、蛍光の利用効率が高まる。

なお透明部材５３は、第１の光ファイバ３０の出射端面３０ａが蛍光体５１に当接するように、第１の光ファイバ３０を保持するための孔５３ａを有している。第１の光ファイバ３０がこの孔５３ａに対して嵌合または接着することで、透明部材５３は、第１の光ファイバ３０を保持することとなる。

保持部材５５は、後方側に端面５５ａを有する円筒形状を有している。つまり保持部材５５は、凹形状の断面を有している。保持部材５５は、保持部材５５の開口５５ｂ側（前方側）、つまり照明対象物２側に、蛍光体５１を有している。保持部材５５は、蛍光体５１と透明部材５３とが励起光の進行方向において同一直線上に配設されて互いに密着するように、蛍光体５１と透明部材５３とを保持している。このように保持部材５５は、蛍光体５１を励起光の進行方向前方側に保持し、蛍光体５１よりも励起光の進行方向後方側に端面５５ａを有している。

なお保持部材５５の内径と蛍光体５１の外径と、保持部材５５の内径と透明部材５３の外径とは、隙間が生じることなく略同一である。そのため保持部材５５の内周面５５ｃは、蛍光体５１の周面と透明部材５３の周面とに当接する当接面である。また保持部材５５の内周面５５ｃは、より多くの蛍光を効率的に第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射させるように、内周面５５ｃを照射する蛍光の一部を吸収することを防止し、蛍光の一部を反射または散乱するように処理されている。

また保持部材５５は、端面５５ａに、励起光が進行する開口部５５ｆを有している。この開口部５５ｆは、第１の光ファイバ３０によって導光された励起光が変換領域５１ａを照射するために配設されている。つまり波長変換部材である蛍光体５１は、開口部５５ｆよりも励起光の進行方向前方側に配設されている。

より詳細には、端面５５ａの例えば中央部には、透明部材５３に対向するように開口部５５ｆが配設されている。この開口部５５ｆには、第１の光ファイバ３０が透明部材５３の孔５３ａに挿入されるように、第１の光ファイバ３０が貫通している。またこの開口部５５ｆには、第２の光ファイバ７１の入射端面７２が透明部材５３の後方側の端面５３ｂと当接するように配設されている。このように入射端面７２は、開口部５５ｆに配設されている。そのため上述したように、第２の光ファイバ７１の入射端面７２と変換領域５１ａとは、所望な距離（透明部材５３の厚み分だけ）離れている。

このような第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１とが配設される開口部５５ｆは、第１の光ファイバ３０のみが配設される孔５３ａよりも大きい。また開口部５５ｆには、第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１とを開口部５５ｆに固定するために、図示しない接着剤が塗布されている。

なお第１の光ファイバ３０が貫通する開口部５５ｆと、第２の光ファイバ７１の入射端面７２が配設される開口部５５ｆとは、第１の光ファイバ３０が孔５３ａに挿入され、第１の光ファイバ３０の出射端面３０ａが蛍光体５１と当接し、第２の光ファイバ７１の入射端面７２が透明部材５３の端面５３ｂと当接できれば別体であってもよい。

フェルール５７は、第１の光ファイバ３０が挿通し固定されている孔５７ａと、第２の光ファイバ７１とが挿入し固定されている孔５７ｂとを有している。孔５７ａ，５７ｂの数は光ファイバ３０，７１の数と同数であり、１つの孔５７ａ，５７ｂに１本の光ファイバ３０，７１が挿通し固定されている。フェルール５７は、例えばジルコニア、ガラス、金属製のものが好適である。孔５７ａと孔５７ｂとは例えば平行に配設されており、フェルール５７は、孔５７ａ，５７ｂによって、第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１とを平行な状態、言い換えると互いを沿った状態で保持している。フェルール５７は、第１の光ファイバ３０の出射端面３０ａが蛍光体５１に当接し、第２の光ファイバ７１の入射端面７２が開口部５５ｆ近傍に配設、より詳細には透明部材５３の端面５３ｂに当接するように、第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１とを保持している。

検出ユニット７０は、上述したように、蛍光を検出するために透明部材５３を介して蛍光体５１から蛍光が入射する端面である入射端面７２を有し、入射端面７２から入射した蛍光を導光する第２の光ファイバ７１と、第２の光ファイバ７１によって導光された蛍光を受光する受光部７３と、受光部７３が受光した蛍光の光量を基に蛍光の強度を検出する検出部７５とを有している。

第２の光ファイバ７１はフェルール５７によって第１の光ファイバ３０に沿って配設され、入射端面７２はフェルール５７によって開口部５５ｆ近傍に配設、より詳細には透明部材５３の端面５３ｂに当接するように配設されている。第２の光ファイバ７１において、入射端面７２は、上述したように透明部材５３の端面５３ｂと当接し、変換領域５１ａである蛍光体５１と、所望な距離（透明部材５３の厚み分だけ）離れている。入射端面７２は、受光部７３が蛍光を含む光を受光する受光領域となっている。入射端面７２は、蛍光のみを透過し、蛍光以外の光、例えば励起光をカットする図示しない光学フィルタを有している。

検出部７５は、光学フィルタによって蛍光のみを検出する。検出部７５は、蛍光の強度を検出することで、第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１との断線の発生を検出する。

次に本実施形態における蛍光の強度を検出する方法について説明する。
励起光は、励起光光源１０から出射され、集光レンズを介して第１の光ファイバ３０の一端側から第１の光ファイバ３０に入射し、第１の光ファイバ３０によって波長変換ユニット５０にまで導光される。

波長変換ユニット５０の内部において、第１の光ファイバ３０の出射端面３０ａは、蛍光体５１と当接している。励起光は、出射端面３０ａから出射され、蛍光体５１を照射する。蛍光体５１（変換領域５１ａ）は、照射された励起光の一部を吸収し、励起光を蛍光に変換し、蛍光を励起光の入射方向に影響されることなく様々な方向に出射する。

蛍光体５１から出射した蛍光において、前方に出射された蛍光（成分）は照明対象物２を照明する照明光として利用され、後方に出射した蛍光（成分）は透明部材５３の内部に進入する。

透明部材５３の内部に進入した蛍光は、透明部材５３を透過する。またこのとき蛍光は、保持部材５５の内周面５５ｃによって内周面５５ｃにほとんど吸収されることなく、反射または散乱する。そして結果的に、蛍光は、透明部材５３の内部において様々な経路を進行し、上述したように、内周面５５ｃによって効率的に第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射する。

第２の光ファイバ７１の入射端面７２は、変換領域５１ａである蛍光体５１と所望な距離離れている。そのため蛍光は、効率的に第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射する。また第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射する蛍光の強度は、蛍光が所望な距離進行する（詳細には透明部材５３の内部において様々な経路を進行する）間に、ばらつきが解消されて平均化され、安定化する。

強度が平均化し安定している蛍光は、入射端面７２から第２の光ファイバ７１に入射し、第２の光ファイバ７１によって受光部７３にまで導光され、受光部７３によって受光される。このとき、検出部７５は、受光部７３が受光した蛍光の光量を基に蛍光の強度を検出する。

なお蛍光体５１を照射する励起光の別の一部は、蛍光体５１によって反射や散乱され、透明部材５３の内部に進入する。この励起光も、蛍光と同様に、様々な経路を進行し、第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射しようとする。しかしながら励起光は、入射端面７２における光学フィルタによってカットされ、第２の光ファイバに進行できない。なお、この光学フィルタは、蛍光のみを透過させる。そのため受光部７３は、蛍光のみを受光することとなる。これにより検出部７５は、蛍光のみを検出する。検出部７５は、蛍光の強度を検出することで、第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１との断線の発生を検出する。

このように本実施形態では、入射端面７２と変換領域５１ａである蛍光体５１とを所望な距離離し、蛍光を所望な距離進行させることで、蛍光を効率的に第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射でき、各構成部材に影響されることなく、入射端面７２に入射する蛍光の強度のばらつきを解消でき、この強度を平均化及び安定化することができる。これにより本実施形態では、常に平均化及び安定化した強度を有する蛍光を検出することができ、第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１との断線の発生を高精度に検出することができる。

また本実施形態では、透明部材５３によって、常に入射端面７２と変換領域５１ａである蛍光体５１とを所望な距離離すことができ、また蛍光体５１から出射した蛍光をムラなく入射端面７２に向けて透過させることができる。また本実施形態では、透明部材５３によって、入射端面７２が蛍光体５１と当接することを防止でき、容易に入射端面７２と蛍光体５１とを所望な距離離すことをできる。

また本実施形態では、波長変換部材である蛍光体５１を開口部５５ｆよりも励起光の進行方向前方側に配設し、入射端面７２を開口部５５ｆ内に配設している。これにより本実施形態では、波長変換ユニット５０（透明部材５３）に、入射端面７２を当接させるだけで済むため、光源装置１を素早く組み立てることができる。また本実施形態では、第２の光ファイバ７１が波長変換ユニット５０の構成に影響を与えることを防止できる。これにより本実施形態では、結果的に、波長変換ユニット５０の内部構成をそのままの状態で維持することができ、波長変換ユニット５０を小型化しやすく、かつ、照明対象物２を照明する照明光に対する第２の光ファイバ７１の影響を抑えることができる。

また本実施形態では、第２の光ファイバ７１を第１の光ファイバ３０に沿って配設し、入射端面７２を開口部５５ｆ近傍に配設より詳細には透明部材５３の端面５３ｂに配設することで、無駄なく蛍光を入射端面７２に入射させることができる。

また本実施形態では、フェルール５７によって第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１とを保持させ、フェルール５７を端面５５ａに固定することで、励起光を安定して蛍光体５１に照射でき、蛍光を安定して入射端面７２に入射させることができる。

また本実施形態では、内周面５５ｃが蛍光の一部を吸収することを防止し、内周面５５ｃが蛍光の一部を反射または散乱することで、より多くの蛍光を効率的及び無駄なく第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射させることができる。

次に、第１の実施形態の変形例について図３を参照して説明する。
本実施形態では、入射端面７２は、光学フィルタを有していない。そのため本実施形態の蛍光体５１にて発生した波長変換光である蛍光の一部と、蛍光体５１によって反射や散乱された励起光の一部とは、透明部材５３の内部において様々な経路を進行する。そして、波長変換光である蛍光の一部と励起光の一部とが混合している混合光は、第２の光ファイバ７１の入射端面７２から入射し、第２の光ファイバ７１によって導光される。

そのため本実施形態の検出ユニット７０は、混合光が第２の光ファイバ７１によって導光された際、混合光を、励起光と、波長変換光である蛍光とに分離する分離光学素子である例えばダイクロイックミラー７７をさらに有している。このダイクロイックミラー７７は、第２の光ファイバ７１の出射端面と接続している。

また受光部７３は、ダイクロイックミラー７７によって分離された光のうち、励起光を受光する励起光受光部７３ａと、ダイクロイックミラー７７によって分離された光のうち、蛍光を受光する蛍光受光部７３ｂとを有している。
また検出部７５は、励起光受光部７３ａが受光した励起光の光量を基に励起光の強度を検出する励起光検出部７５ａと、蛍光受光部７３ｂが受光した蛍光の光量を基に蛍光の強度を検出する蛍光検出部７５ｂとを有している。

本変形例では、第１の実施形態と異なり、励起光と蛍光とが第２の光ファイバ７１の入射端面７２から第２の光ファイバ７１に入射し、第２の光ファイバ７１によってダイクロイックミラー７７にまで導光される。励起光と蛍光とはダイクロイックミラー７７によって分離され、励起光は励起光受光部７３ａによって受光され、蛍光は蛍光受光部７３ｂによって受光される。そして、励起光検出部７５ａは励起光受光部７３ａが受光した励起光の光量を基に励起光の強度を検出し、蛍光検出部７５ｂは蛍光受光部７３ｂが受光した蛍光の光量を基に蛍光の強度を検出する。

このように本変形例では、励起光の強度と蛍光の強度とを分離して検出することができる。これにより本変形例では、励起光の光量と、そのときに発生している蛍光の光量とを検出することができる。言い換えると本変形例では、蛍光体５１の波長変換効率をリアルタイムに検出することができる。

また本変形例では、例えば、励起光光源１０が停止している際、励起光と蛍光とは共に検出されない。また本変形例では、波長変換ユニット５０の蛍光体５１の機能が劣化等により低下した場合は、励起光検出部７５ａが検出する励起光の強度（光量）が、劣化がない場合のそれと比較して小さくなる。このように本変形例では、蛍光体５１の劣化前と劣化後とにおける蛍光の強度（光量）によって、光源装置１の状態や異常等を推定することもできる。なお本変形例では、蛍光体５１の劣化前と劣化後とにおける励起光の強度（光量）によっても、光源装置１の状態や異常等を推定することもできる。

なお本変形例では、ダイクロイックミラー７７によって励起光と蛍光とに分離させているが、これに限定する必要はない。本変形例では、例えば、蛍光体５１が異なる波長の光を発する複数の蛍光材料を積層または混合して構成されている場合、ダイクロイックミラー７７は、蛍光を複数に分離する機能を有していてもよい。
これにより本変形例では、複数の蛍光材料の強度をモニタすることができる。

さらに本変形例では、ダイクロイックミラー７７に、３つ以上の波長域に分離可能な分光器を用いることで、波長変換ユニット５０から後方に出射された３つ以上の光のスペクトルを検出することができる。このように本変形例では、スペクトルのシフトや、発光色の変化といった、発光状態をさらに詳細に検出することが可能となる。

つまりダイクロイックミラー７７は、少なくとも励起光と蛍光とが混合している混合光が第２の光ファイバ７１によって導光された際、混合光をそれぞれ異なる波長を有する光に分離してもよい。
この場合、受光部７３は異なる波長毎の光をそれぞれ受光し、検出部７５は受光部７３が受光した異なる波長毎の光の光量を基に波長毎の光の強度をそれぞれ検出すればよい。

次に、本発明に係る第２の実施形態について図４を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の波長変換ユニット５０において、フェルール５７は、第１の光ファイバ３０の出射端面３０ａが蛍光体５１に当接するように第１の光ファイバ３０を保持した状態で、保持部材５５の端面５５ａに固定されている。そのためフェルール５７は、孔５７ａのみを有している。フェルール５７は、蛍光を透過するガラスやジルコニアなどである。

また開口部５５ｆには、蛍光を透過する図示しない接着剤が塗布されている。接着剤は、例えば光学用の接着剤や、シリコーンやエポキシ等の透明な樹脂製の接着剤である。

第２の光ファイバ７１の入射端面７２は、フェルール５７の後方側の端面５７ｃに固定されている。言い換えると、フェルール５７は、第２の光ファイバ７１の入射端面７２が開口部５５ｆよりも励起光の進行方向後方側に配設され、さらに開口部５５ｆ近傍に配設されるように、第２の光ファイバ７１を保持している。そのためフェルール５７は、透明部材５３と共に、変換領域５１ａと入射端面７２との間の距離を所望に保持する。

次に、本実施形態の動作について説明する。
本実施形態の動作は、第１実施形態とほぼ同様である。異なる点についてのみ以下に説明する。

蛍光体５１から出射された蛍光の一部は、透明部材５３と開口部５５ｆ（接着剤）とを透過し、保持部材５５の外部に出射され、さらにフェルール５７を透過して第２の光ファイバ７１の入射端面７２に入射する。

本実施形態では、蛍光体５１から出射された蛍光を透明部材５３とフェルール５７とを介して入射端面７２に入射させており、変換領域５１ａと入射端面７２との間の距離が透明部材５３の厚みとフェルール５７の厚み分だけ所望に離している。これにより本実施形態では、第１実施形態よりも、所望な距離がフェルール５７の厚み分だけ伸ばすことができ、蛍光が所望な距離進行する（詳細には透明部材５３とフェルール５７との内部において様々な経路を進行する）間に、各構成部材に影響されることなく、入射端面７２に入射する蛍光の強度のばらつきをより解消でき、この強度をより平均化及びより安定化することができる。

また本実施形態では、波長変換ユニット５０の構成を変更することなく、上述した効果を得ることができる。また本実施形態では、波長変換ユニット５０の構成を変更することがないため汎用性に優れている。また本実施形態では、第２の光ファイバ７１の入射端面７２をフェルール５７の端面５７ｃに固定するだけで、安価に且つ入射端面７２に入射する蛍光の強度のばらつきをより解消でき、この強度をより平均化及びより安定化することができる。

また本実施形態では、孔５７ｂを不要とできるために、フェルール５７の加工を簡素にすることができる。

また本実施形態では、開口部５５ｆには第１の光ファイバ３０のみを挿通できればよいため、第１実施形態と比較して開口部５５ｆを小さくすることができる。そのため結果的に、本実施形態では、光源装置１の外部に漏れ出る蛍光の量を小さくすることができる。

本実施形態では、第１の実施形態の変形例における構成を組み合わせることもできる。この場合、開口部５５ｆに塗布されている接着剤と、フェルール５７とは、励起光を透過する性質を有している。

次に、本発明に係る第３の実施形態について図５と図６とを参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の検出ユニット７０は、入射端面７２を有し、入射端面７２から入射した蛍光を受光する受光部７３と、受光部７３が受光した蛍光の光量を基に蛍光の強度を検出する検出部７５とを有している。

本実施形態では、受光部７３の受光面（受光領域）が、入射端面７２となる。受光部７３は、フェルール５７の後方側の端面５７ｃに図示しない部材によって固定されており、入射端面７２の少なくとも一部が例えば端面５７ｃに当接している。入射端面７２は、蛍光体５１（変換領域５１ａ）に対向している。なお入射端面７２は、フェルール５７と当接していればよい。

なお本実施形態のフェルール５７は、蛍光を透過するガラスやジルコニアなどである。

次に、本実施形態の動作について説明する。
本実施形態の動作は、第１，２実施形態とほぼ同様である。異なる点についてのみ以下に説明する。

蛍光体５１から出射された蛍光の一部は、透明部材５３と開口部５５ｆ（接着剤）とを透過し、保持部材５５の外部に出射され、さらにフェルール５７を透過して受光部７３の入射端面７２に入射する。

本実施形態では、第１，２実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施形態では、蛍光が受光部７３によって直接受光されるために、より多くの蛍光を無駄なく検出することができる。また本実施形態では、入射端面７２を、第２の光ファイバ７１の入射端面７２と比べ、容易に大きくすることができ、例えば第２の実施形態と比較して、より多くの蛍光を検出することができ、第１の光ファイバ３０と第２の光ファイバ７１との断線の発生を高精度に検出することができる。また本実施形態では、受光部７３の入射端面７２を第２の光ファイバ７１の入射端面７２よりも大きくすることで、受光部７３の取り付け位置における蛍光の漏れ量や蛍光の強度のばらつきを、より小さくすることできる。

また本実施形態では、第２の光ファイバ７１を不要とできるために、孔５７ｂの加工を不要にでき、安価且つ簡素な構成にすることができる。

次に、本発明に係る第４の実施形態について図７を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の検出ユニット７０は、受光部７３と検出部７５と反射部材７９とを有している。

本実施形態では、受光部７３の受光面（受光領域）が、入射端面７２となる。受光部７３は、フェルール５７の後方に配設されており、例えばフェルール５７の後方側の端面５７ｃに図示しない部材によって固定されている。入射端面７２は、第１の光ファイバ３０の中心軸を含む面と略平行に配置されている。

反射部材７９は、入射端面７２の例えば上方に配設されている。反射部材７９は、開口部５５ｆから出射し、フェルール５７を通過した蛍光５を、入射端面７２に向けて反射するように、図示しない部材によって受光部７３に固定されている。

反射部材７９は、蛍光体５１で発生し、透明部材５３と、フェルール５７とを透過した蛍光５を反射するミラーや金属薄板や樹脂等に金属箔をコートした部材などである。

なお、図７では図示の簡略化のため、蛍光５は直線的に進むように示されているが、実際には、フェルール５７の内部、反射部材７９の界面での反射、散乱、屈折などの影響を受けるため、蛍光は、複雑な経路を進行する。

なお本実施形態のフェルール５７は、蛍光を透過するガラスやジルコニアなどである。

次に、本実施形態の動作について説明する。
本実施形態の動作は、第１，２，３実施形態とほぼ同様である。異なる点についてのみ以下に説明する。

蛍光体５１から出射された蛍光の一部は、透明部材５３と開口部５５ｆ（接着剤）とを透過し、さらにフェルール５７を透過して、保持部材５５の外部に出射される。このうち反射部材７９に向かって進行した蛍光５は、反射部材７９によって反射され、受光部７３の入射端面７２に入射する。

本実施形態では、第３の実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに第３の実施形態に比べて受光部７３を薄くすることができる。これにより本実施形態では、波長変換ユニット５０と検出ユニット７０とを細径にすることができる。また本実施形態では、反射部材７９によって、蛍光５を集光できるために、蛍光５の利用効率を高めることができ、蛍光５の強度の検出するための感度を向上することができる。

なお反射部材７９は、平板形状を有することが好適である。なお反射部材７９は、凹面形状等を有し、蛍光を反射し、反射した蛍光を入射端面７２に集光する機能を有していてもよい。これにより本実施形態では、蛍光を効率的に入射端面７２に入射させることができる。

なお反射部材７９は、蛍光を正反射しなくてもよい。反射部材７９は、例えば散乱板などであってもよい。本実施形態では、散乱板が用いられることで、入射端面７２に対する反射部材７９の取り付け位置や取り付け角度が変化しても、入射端面７２に入射する蛍光の光量のばらつきを小さくすることができる。これにより本実施形態では、反射部材７９の取り付けを容易に調整することができる。

次に、第４の実施形態の変形例について図８を参照して説明する。
本変形例のフェルール５７は、蛍光体５１から出射された蛍光のみでなく、蛍光体５１によって反射や散乱された励起光も透過する。

本実施形態の反射部材７９は、例えばグレーティング（格子）である。反射部材７９は、励起光４と蛍光５とが混合している混合光６が反射部材７９を照射した際に、混合光６を励起光４と蛍光５とに分離し、分離した際に、励起光４と蛍光５とをそれぞれ異なる方向に反射する反射型の分離光学素子である。

なお受光部７３は、励起光４を受光する励起光受光領域７３１ａと、波長変換光である蛍光５を受光する波長変換光受光領域である蛍光受光領域７３１ｂとを有している。励起光受光領域７３１ａと蛍光受光領域７３１ｂとは、入射端面７２となる。励起光４の反射方向上に励起光受光領域７３１ａが配設され、蛍光５の反射方向上に蛍光受光領域７３１ｂが配設されている。

また検出部７５は、励起光受光領域が７３１ａ受光した励起光４の光量を基に励起光４の強度を検出する励起光検出部７５ａと、蛍光受光領域７３１ｂが受光した蛍光５の光量を基に蛍光５の強度を検出する蛍光検出部７５ｂとを有している。

反射部材７９は図８の紙面に垂直な方向に形成されている。反射部材７９のピッチは、励起光４の波長と、蛍光５の波長と、反射部材７９の配置と、受光部７３の配置と、受光部７３における励起光受光領域７３１ａと蛍光受光領域７３１ｂとの位置関係とを考慮して設定される。また反射部材７９において、励起光４の反射角度と、蛍光５の反射角度とは、反射部材７９の回折作用によって異なっている。

次に、本実施形態の動作について説明する。
本実施形態の動作は、第１，２，３，４実施形態とほぼ同様である。異なる点についてのみ以下に説明する。

蛍光体５１から出射された蛍光５の一部と、蛍光体５１によって反射や散乱された励起光４の一部とからなる混合光６は、透明部材５３と開口部５５ｆ（接着剤）とを透過し、保持部材５５の外部に出射され、さらにフェルール５７を透過する。このうち反射部材７９に向かって進行した混合光６は、反射部材７９に照射され、反射部材７９によって励起光４と蛍光５とに分離される。励起光４は反射部材７９によって励起光受光領域７３１ａに向かって反射され、蛍光５は反射部材７９によって蛍光受光領域７３１ｂに向かって反射される。そして、励起光検出部７５１ａは励起光受光領域７３１ａが受光した励起光４の光量を基に励起光４の強度を検出し、蛍光検出部７５１ｂは蛍光受光領域７３１ｂが受光した蛍光５の光量を基に蛍光５の強度を検出する。

このように本変形例では、第４の実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに励起光４と蛍光５とを分離して検出することができる。これにより本変形例では、第１の実施形態の変形例と同様に、励起光４の光量と、そのときに発生している蛍光５の光量とを検出することができる。言い換えると本変形例では、蛍光体５１の波長変換効率をリアルタイムに検出することができる。

また本変形例では、例えば、励起光光源１０が停止している際、励起光４と蛍光５とは共に検出されない。また本変形例では、波長変換ユニット５０の蛍光体５１の機能が劣化等により低下した場合は、蛍光検出部７５１ｂが検出する蛍光５の強度（光量）が、劣化がない場合のそれと比較して小さくなる。このように本変形例では、蛍光体５１の劣化前と劣化後とにおける蛍光５の強度（光量）とによって、光源装置１の状態や異常等を推定することもできる。なお本変形例では、蛍光体５１の劣化前と劣化後とにおける励起光４の強度（光量）によっても、光源装置１の状態や異常等を推定することもできる。

次に、本発明に係る第５の実施形態について図９を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
上述した各実施形態では、第１の光ファイバ３０が開口部５５ｆを挿通し、出射端面３０ａが蛍光体５１と当接する際に、第１の光ファイバ３０は開口部５５ｆに接着剤によって固定されている。

しかし第１の光ファイバ３０は、必ずしも固定されている必要はない。例えば図９に示すように、第１の光ファイバ３０は第２の光ファイバ７１とともにフェルール５７に固定され、出射端面３０ａが保持部材５５の外部に配置されてもよい。この場合でも、保持部材５５は、第１の光ファイバ３０の出射端面３０ａから出射された励起光が入射し、励起光を変換領域５１ａに向けて照射するために励起光が進行する開口部５５ｆを有している。

第１の光ファイバ３０の出射端面３０ａは開口部５５ｆに面当接するように配置され、検出ユニット７０は開口部５５ｆから出射された蛍光のみ、または蛍光と励起光とを検出するように配設される。

なお、開口部５５ｆの内部は、空間であってもよいし、透明部材５３が充填されていてもよいし、蛍光と励起光とを透過させる接着剤やマッチングオイル等の別の部材が充填されていてもよい。

これにより本実施形態では、第１，２，３，４の実施形態の効果に加え、励起光が照射される領域が局所的ではなく蛍光体５１全面に広がり、蛍光体５１全体が蛍光を発光することとなる。この結果本実施形態では、検出ユニット７０は、強度が平均化且つ安定化された蛍光をさらに検出することができる。また、この場合、第１の光ファイバ３０と保持部材５５とを容易に接合することができる。

次に、本発明に係る第６の実施形態について図１０を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
上述した各実施形態では、保持部材５５の内部において、透明部材５３は、蛍光体５１の後方に配設されている。しかし、透明部材５３は、必ずしも配設される必要はない。例えば図１０に示す様に、保持部材５５の内部において、蛍光体５１のみが配設されてもよい。このとき、蛍光体５１と、入射端面７２とが、開口部５５ｆなどによって所望な距離離れていればよい。

また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

１…光源装置、２…照明対象物、１０…励起光光源、３０…第１の光ファイバ、３０ａ…出射端面、５０…波長変換ユニット、５１…蛍光体、５１ａ…変換領域、５３…透明部材、５３ａ…孔、５３ｂ…端面、５５…保持部材、５５ａ…端面、５５ｂ…開口、５５ｃ…内周面、５５ｆ…開口部、５７…フェルール、５７ａ，５７ｂ…孔、５７ｃ…端面、７０…検出ユニット、７１…第２の光ファイバ、７２…入射端面、７３…受光部、７５…検出部。

Claims (13)

1. 励起光を出射する励起光光源と、
   前記励起光光源から出射された前記励起光を導光する第１の光ファイバと、
   前記第１の光ファイバによって導光された前記励起光を前記励起光とは異なる波長を有する波長変換光に変換する変換領域を有し、前記変換領域によって前記励起光から変換された前記波長変換光の一部を照明対象物に照明する波長変換ユニットと、
   前記照明対象物に照明されなかった前記波長変換光の一部が入射する入射端面を有し、前記入射端面を介して前記照明対象物に照明されなかった前記波長変換光の一部を検出する検出ユニットと、
   を具備し、
   前記変換領域と前記入射端面とは、前記励起光の進行方向において所望な距離離れていることを特徴とする光源装置。
2. 前記照明対象物に照明されなかった前記波長変換光の一部を前記入射端面に向けて透過し、前記変換領域と前記入射端面との間に配設されることで前記変換領域と前記入射端面との間の前記距離を所望に保持する透明部材とさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記波長変換ユニットは、
   前記変換領域を有する波長変換部材と、
   前記波長変換部材を前記励起光の前記進行方向前方側に保持し、前記波長変換部材よりも前記励起光の進行方向後方側の端面に配設され、前記第１の光ファイバによって導光された前記励起光を前記変換領域に向けて照射するために、前記励起光が進行する開口部を有する保持部材と、
   を有し、
   前記波長変換部材は、前記開口部よりも前記励起光の進行方向前方側に配設され、
   前記入射端面は、前記開口部に配設されている、または前記開口部よりも励起光の進行方向後方側に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
4. 前記検出ユニットは、
   前記入射端面を有し、前記入射端面から入射した前記波長変換光を導光する第２の光ファイバと、
   前記第２の光ファイバによって導光された前記波長変換光を受光する受光部と、
   前記受光部が受光した前記波長変換光の光量を基に前記波長変換光の強度を検出する検出部と、
   を有していることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記第２の光ファイバは前記第１の光ファイバに沿って配設され、前記入射端面は前記開口部近傍に配設されることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを保持し、前記保持部材の前記端面に固定される固定部材をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記第１の光ファイバを保持し、前記第２の光ファイバの前記入射端面が前記保持部材の前記端面に固定される固定部材をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
8. 前記検出ユニットは、前記第２の光ファイバと接続し、前記励起光と前記波長変換光とが混合している混合光が前記第２の光ファイバによって導光された際、前記混合光を前記励起光と前記波長変換光とに分離する分離光学素子をさらに有し、
   前記受光部は、前記分離光学素子によって分離された前記励起光を受光する励起光受光部と、前記分離光学素子によって分離された前記波長変換光を受光する波長変換光受光部とを有し、
   前記検出部は、前記励起光受光部が受光した前記励起光の光量を基に前記励起光の強度を検出する励起光検出部と、前記波長変換光受光部が受光した前記波長変換光の光量を基に前記波長変換光の強度を検出する波長変換光検出部とを有することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
9. 前記検出ユニットは、前記第２の光ファイバと接続し、少なくとも前記励起光と前記波長変換光とが混合している混合光が前記第２の光ファイバによって導光された際、前記混合光をそれぞれ異なる波長を有する光に分離する分離光学素子をさらに有し、
   前記受光部は異なる波長毎の光をそれぞれ受光し、前記検出部は前記受光部が受光した異なる波長毎の光の光量を基に前記異なる波長毎の光の強度をそれぞれ検出することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
10. 前記検出ユニットは、
    前記入射端面を有し、前記入射端面から入射した波長変換光を受光する受光部と、
    前記受光部が受光した前記波長変換光の光量を基に前記波長変換光の強度を検出する検出部と、
    を有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
11. 前記入射端面は、前記波長変換ユニットに対向していることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
12. 前記検出ユニットは、前記波長変換光を前記入射端面に向けて反射する反射部材をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
13. 前記励起光と前記波長変換光とが混合している混合光が前記反射部材に照射された際に、前記反射部材は、前記混合光を前記励起光と前記波長変換光とに分離し、分離した際に、前記励起光と前記波長変換光とをそれぞれ異なる方向に反射し、
    前記受光部は、前記励起光を受光する励起光受光領域と、前記波長変換光を受光する波長変換光受光領域とを有し、
    前記検出部は、前記励起光受光領域が受光した前記励起光の光量を基に前記励起光の強度を検出する励起光検出部と、前記波長変換光受光領域が受光した波長変換光の光量を基に波長変換光の強度を検出する波長変換光検出部とを有していることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。

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