JP2012204547A - Illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光変換部材が光源の光軸上から脱落した際に光源から出射した直後のレーザ光の密度を低減する照明装置に関する。 The present invention relates to an illuminating device that reduces the density of laser light immediately after being emitted from a light source when the light conversion member falls off the optical axis of the light source.
近年、励起光源と蛍光体とを組み合わせた小型の照明装置が開発されている。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には、光ファイバから出射される光と異なる波長の光を放出でき、かつ、光出力の高い発光装置及びそれに用いる発光装置が開示されている。
In recent years, small illuminating devices combining an excitation light source and a phosphor have been developed. Such an illuminating device is disclosed in
この発光装置100を図8に示す。この発光装置100は、光ファイバ110を保持する光ファイバ保持部材120(フェルール)と、例えば蛍光体といった光変換部材140と、光ファイバ保持部材120及び光変換部材140が挿入可能な内孔を有するキャップ130とを有している。
The
キャップ130は、内孔の一端に配設された、光変換部材140で変換された光を取り出し可能な開口部132と、開口部132の内側に向って突出した少なくとも一個以上の係止部131とを有している。
光変換部材140がキャップ130の内孔に配置される際、係止部131が少なくとも1本あれば、光変換部材140はキャップ130の内孔に固定され、係止部131によって生じる光の遮蔽は軽減される。
The
When the
なお一般的に、光ファイバに入射し光変換部材を発光させる好適な光源としては、光ファイバと同等の大きさの発光点を有し、平行光に近く、光ファイバに高効率に入射する、例えば半導体レーザ光が用いられる。 In general, as a suitable light source that enters the optical fiber and emits light from the light conversion member, it has a light emitting point of the same size as the optical fiber, is close to parallel light, and enters the optical fiber with high efficiency. For example, semiconductor laser light is used.
上述した特許文献1において、係止部131は、光を遮蔽するため、極力小さいものが良い。しかしながら係止部131が小さいと、光変換部材140がキャップ130から脱落する虞が生じる。
また光変換部材140は発光すると発熱し、発熱によって経時的に各部材同士、例えば光変換部材140と内孔との固着力が低下し、光変換部材140がキャップ130から脱落する虞が生じる。
In
Further, the
このように部材や使用方法によって、光変換部材140がキャップ130から脱落する虞が生じる。光変換部材140が脱落すると、光源から出射した直後の密度を維持した状態のレーザ光が例えば使用者の目を照射する虞が生じ、所望の安全性を保てない虞が生じる。所望の安全性を保てないと、例えばレーザ光が視神経を傷つけてしまうといったように使用者に負担がかかってしまう。このように光源から出射した直後のレーザ光の密度は、必要に応じて、低減する必要がある。
As described above, the
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、光変換部材が脱落しても、出射した直後のレーザ光の密度を低減して、所望の安全性を保つことができる照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these circumstances, and provides an illuminating device that can maintain the desired safety by reducing the density of laser light immediately after emission even if the light conversion member falls off. The purpose is to provide.
本発明は目的を達成するために、励起光を出射する光源と、前記励起光の出射方向に対して前記光源の出射端面の前方且つ前記光源の光軸上に配設され、前記励起光を照射されることで前記励起光の波長を所望に変換して前記励起光とは異なるピーク波長の光を出射する波長変換部材と、前記波長変換部材が前記光軸上から脱落した際に前記出射端面から出射した直後の前記励起光の密度を低減するために、前記波長変換部材が前記光軸上から脱落した際に前方にて隣接している部材と離間することで、前記出射端面から前記波長変換部材に向けて出射される前記励起光の出射角度を拡大する角度拡大部と、を具備することを特徴とする照明装置を提供する。 In order to achieve the object, the present invention is provided with a light source that emits excitation light, and is disposed in front of an emission end face of the light source and on an optical axis of the light source with respect to an emission direction of the excitation light. A wavelength conversion member that emits light having a peak wavelength different from the excitation light by converting the wavelength of the excitation light as desired by irradiation, and the emission when the wavelength conversion member falls off the optical axis In order to reduce the density of the excitation light immediately after being emitted from the end face, the wavelength converting member is separated from the adjacent member in the front when the wavelength converting member is dropped from the optical axis, so that There is provided an illuminating device comprising: an angle expanding unit that expands an emission angle of the excitation light emitted toward the wavelength conversion member.
本発明によれば、光変換部材が脱落しても、出射した直後のレーザ光の密度を低減して、所望の安全性を保つことができる照明装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if a light conversion member falls, the illumination device which can reduce the density of the laser beam immediately after radiate | emitted and can maintain desired safety | security can be provided.
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1Aと図1Bと図1Cと図2と図3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10の光軸11に直交する方向を側方11aとする。なお光軸11は、光源10に含まれる光ファイバ13の光軸でもある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1st Embodiment is described with reference to FIG. 1A, FIG. 1B, FIG. 1C, FIG. 2, and FIG. In the following, in the traveling direction of the excitation light, the front side in the traveling direction is referred to as the front, and the rear side in the traveling direction is referred to as the rear. A direction orthogonal to the
図1Aと図1Bと図1Cとに示すように、照明装置1は、例えば励起光を出射する光源10と、励起光の出射方向に対して光源10の出射端面10aの前方且つ光源10の光軸11上に配設され、励起光を照射されることで励起光の波長を所望に変換して励起光とは異なるピーク波長の光を出射する波長変換部材30とを有している。
As shown in FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C, the illuminating
本実施形態の光源10は、例えば励起光を出射するレーザ12と、レーザ12から出射された励起光を導光する導光部材である光ファイバ13とを有している。また光源10は、レーザ12から出射された励起光を光ファイバ13に集光する図示しないレンズなどの光学素子を有している。
The
レーザ12は、波長変換部材30を励起及び発光させる光、例えば励起光を出射する。レーザ12は、例えば小型で低消費電力、且つ光ファイバ13への励起光の入射効率が高い、LEDまたは半導体レーザなどである。
光源10は、波長変換部材30に向けて励起光を出射する出射端面10aを有している。出射端面10aは、光源10において最も前方に配設されている。本実施形態における出射端面10aは、波長変換部材30側の光ファイバ13の端面13aとなっている。この出射端面10aは、波長変換部材30が光軸11上に配設された際に、波長変換部材30の入射端面30aと隣接する端面である。
The
The
光ファイバ13は、励起光を効率よく導光する特性を有しており、例えばガラスやプラスチックなどである。光ファイバ13は、レーザ12と接続し、レーザ12から出射された励起光が入射する入射端面である一方の端面と、波長変換部材30側に配設され、導光された励起光が出射する上述した出射端面10aである他方の端面13aとを有している。光ファイバ13の端面13a側は、光ファイバ保持部材15(フェルール)によって保持されている。これにより出射端面10a(端面13a)は、周囲を光ファイバ保持部材15によって保持されることとなる。
The
この光ファイバ保持部材15は、出射端面10a(端面13a)が光ファイバ保持部材15の端面15aと略同一平面に配設されるように、出射端面10a側を保持している。光ファイバ保持部材15は、光ファイバ13の端面13a側を保持するために、光ファイバ13が嵌合または接着する孔15bを有している。孔15bは、光ファイバ保持部材15の軸方向において、光ファイバ保持部材15を貫通している。このような光ファイバ保持部材15は、円筒形状を有している。光ファイバ保持部材15は、ジルコニアやガラスや金属などによって形成されている。
The optical
波長変換部材30は、光源10の出射端面10aと隣接するように配設されている。波長変換部材30は、励起光を吸収することで励起光とは異なる波長の光(例えば蛍光)を前方に照明光として出射する図示しない蛍光粒子と、励起光及び蛍光を高効率に透過するモールド部材31とを有している。波長変換部材30は、蛍光粒子をモールド部材31に分散させることが好適である。モールド部材31は、波長変換部材30が光軸11上に配設された際に出射端面10aと後方にて隣接し、励起光及び励起光とは異なるピーク波長の光を透過する。モールド部材31は、出射端面10a、つまり光ファイバ13、詳細には光ファイバ13の図示しないコア部材と略同一の屈折率を有している。
The wavelength conversion member 30 is disposed so as to be adjacent to the emission end face 10 a of the
波長変換部材30は、後述する保持本体部71と保持キャップ73とが接続し、波長変換部材30が光軸11上に配設された際、出射端面10aから出射された励起光が入射する入射端面30aを有している。入射端面30aは、波長変換部材30が光軸11上に配設された際に、励起光の出射方向に対して出射端面10aの前方に配設され、出射端面10aと光ファイバ保持部材15の端面15aとに隣接する。この入射端面30aは、モールド部材31の端面でもある。入射端面30aは、少なくとも出射端面10aよりも大きい大きさを有しており、本実施形態では、光ファイバ保持部材15の端面15aと略同様の大きさを有している。
When the wavelength converting member 30 is connected to a holding
また図1Aと図1Bと図1Cとに示すように、照明装置1は、波長変換部材30が光源10の光軸11上から脱落した際に前方にて隣接している部材である例えば波長変換部材30と離間することで、光源10の出射端面10aから波長変換部材30に向けて出射される励起光の出射角度(放射範囲)を拡大する角度拡大部40を有している。
As shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the
本実施形態の角度拡大部40は、出射端面10aに直接形成されており、具体的には凹凸形状を有する出射端面10aとなっている。このように角度拡大部40は、出射端面10a、つまり光ファイバ13と一体である。角度拡大部40は、波長変換部材30が光源10の光軸11上から脱落した際に光源10(出射端面10a)から出射した直後の励起光の密度を低減する。そのために、角度拡大部40は、波長変換部材30が光源10の光軸11上から脱落し、角度拡大部40が例えば波長変換部材30と離間し、角度拡大部40が離間によって露出し、角度拡大部40の前方に空気しか存在しないときに、励起光を拡散する。つまり角度拡大部40は、出射端面10aから出射される励起光の出射角度を拡大した状態で励起光を出射する。
The
出射端面10aは、平面形状を有していると、角度拡大部40として機能しない。出射端面10aが平面形状を有している場合、出射端面10aが波長変換部材30と離間し露出した際、励起光は、平行光に近い状態で端面から出射される。そして、励起光は、使用者の視神経を傷つけてしまうといったような、使用者に負担をかけてしまう虞が生じる。本実施形態では、これを防止するために、上述したように出射端面10aは凹凸形状を有し、角度拡大部40は凹凸形状を有する出射端面10aとなっている。このとき角度拡大部40は、出射端面10aから出射した際の励起光の密度を、所望の安全レベルにまで低減する。この安全レベルとは、例えば励起光が使用者の目を照射することで使用者の視神経を傷つけてしまうといったような、励起光によって使用者に負担がかかってしまうことを防止できる状態の励起光の密度を示す。
If the
角度拡大部40において、凹凸のピッチと高さとは、励起光を拡散させるために、数十μmからサブミクロンオーダーであることが好適である。凹凸は、例えば出射端面10aに光ファイバ13を溶解する溶液を吹きかけて形成したり、サンドブラスト法によって出射端面10aに直接形成すればよい。
In the
また図1Aと図1Bと図1Cとに示すように、照明装置1は、波長変換部材30と共に光源10の光軸11上から脱落し、波長変換部材30が光源10の光軸11上に配設されている際に角度拡大部40の前方にて隣接するように配設される角度拡大機能打消し部50をさらに有している。角度拡大機能打消し部50は、角度拡大部40の前方にて隣接して配設されている際に、角度拡大機能打消し部50に入射する励起光の入射角度が角度拡大部40に入射する前の入射角度に準ずる(倣う)ように、角度拡大部40の機能を打ち消す。本実施形態の角度拡大機能打消し部50は、上述した波長変換部材30(モールド部材31)を兼ねており、波長変換部材30と一体である。
Further, as shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the
波長変換部材30である角度拡大機能打消し部50は、光源10の光軸11上に配設されている場合、角度拡大部40である出射端面10aと隣接している。この場合、角度拡大機能打消し部50は、励起光を、光ファイバ13によって導光されている状態、つまり平行光に近い状態で角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30に入射させ、波長変換部材30に入射する所望の光量を確保するために、角度拡大部40の機能、つまり出射角度を拡大する機能を打ち消している。
When disposed on the
波長変換部材30である角度拡大機能打消し部50は、上述したモールド部材31となっている。そしてこの場合の角度拡大機能打消し部50は、波長変換部材30に入射する所望の光量を確保するために、つまり光ファイバ13によって導光される励起光を漏らすことなく波長変換部材30に入射させるために、上述したように、出射端面10a、つまり光ファイバ13、詳細には光ファイバ13のコア部材と略同一の屈折率を有している。
The angle expanding
このような角度拡大部40は、光源10の光軸11上に配設されている場合、上述したように凹凸形状の出射端面10a(角度拡大部40)に隣接し、出射端面10a(角度拡大部40)と互いに押圧する。
When such an
波長変換部材30(モールド部材31)である角度拡大機能打消し部50は、図3に示すように、出射端面10aと波長変換部材30との間に隙間17が生じることを防止し、図1Bに示すように出射端面10aと密着するために、出射端面10aによって押圧されることで、出射端面10a(角度拡大部40)の形状に倣って弾性変形可能な例えばシリコン樹脂によって形成されている。または角度拡大機能打消し部50は、押圧されることで出射端面10a(角度拡大部40)の形状に倣って流動可能なゲル状の部材またはゾル状の部材によって形成されてもよい。出射端面10a(角度拡大部40)は凹凸形状を有しているため、角度拡大機能打消し部50は、出射端面10aによって押圧されると、押圧された部分(入射端面30a)のみ出射端面10aに倣って(追従して)凹凸形状に変形する。このとき角度拡大機能打消し部50は、図1Bに示すように光学的にほぼ界面の存在しない状態で、及び、出射端面10aとの間に図3に示すような隙間17が存在しない状態で、出射端面10a(角度拡大部40)と密着する。そのため図3に示すように、励起光が隙間17によって乱反射し、波長変換部材30に入射する励起光の光量が減少し、照明光が暗くなることが防止される。
As shown in FIG. 3, the angle expansion
なお波長変換部材30である角度拡大機能打消し部50は、上述したように光源10の光軸11上から脱落した場合、出射端面10aである角度拡大部40と離間する。
In addition, when the angle expansion
また図2に示すように、照明装置1は、角度拡大部40である出射端面10aと、角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30との相対位置を固定し、さらに出射端面10aと波長変換部材30とを互いに押圧した状態で固定する固定部材70をさらに有している。固定部材70は、角度拡大部40である出射端面10a側の光ファイバ保持部材15を内包するように保持する保持本体部71と、角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30を内包するように保持する保持キャップ73とを有している。保持本体部71は、保持キャップ73と嵌合し、保持キャップ73と一度接続すると外れにくい構造となっている。例えば保持本体部71は例えば凸部と凹部とのどちらか一方を有し、保持キャップ73は凸部と凹部との他方を有している。角度拡大部40と角度拡大機能打消し部50とを互いに押圧した状態で固定するために、一方が他方に押し込まれ互いに嵌合することで、保持本体部71と保持キャップ73とは固定される。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、保持本体部71は、底71aを有する円筒形状を有している。保持本体部71は内部に光ファイバ保持部材15と略同一の大きさの空間部71bを有しており、空間部71bには光ファイバ保持部材15が嵌め込まれる。また底71aには、光ファイバ13が挿通可能に嵌合する開口部71cが形成されている。
As shown in FIG. 2, the holding
図2に示すように、保持キャップ73は、底73aを有する円筒形状を有している。保持キャップ73は内部に波長変換部材30と略同一の大きさの空間部73bを有しており、空間部73bには波長変換部材30が嵌め込まれる。また底73aには、波長変換部材30から出射された蛍光が通過する開口部73cが形成されている。
As shown in FIG. 2, the holding
保持本体部71と保持キャップ73とは、波長変換部材30が光軸11上に配設されるように、互いに嵌合する。
The holding
光軸11方向において、保持本体部71における空間部71bの長さと保持キャップ73における空間部73bの長さとの和は、出射端面10a(角度拡大部40)と波長変換部材30(角度拡大機能打消し部50)とが互いに押圧した状態で相対位置を固定されるように、出射端面10aと波長変換部材30とが接触する前の状態における光ファイバ保持部材15の長さと波長変換部材30の長さとの和よりも短い。
In the direction of the
また図1Cに示すように、保持本体部71の縁と保持キャップ73の縁とには、上述した凸部と凹部とが配設されている。また保持本体部71と保持キャップ73とが衝撃などの外力によって分離する際、角度拡大部40である出射端面10aと角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30とが破損や変形や分解することなく離間し、角度拡大部40である出射端面10a全面が露出するように、保持本体部71は、角度拡大部40である出射端面10aと角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30とが接触している付近で、保持キャップ73と嵌合している。つまり凸部と凹部、言い換えると保持本体部71と保持キャップ73とにおける互いの嵌合位置は、角度拡大部40である出射端面10aと角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30とが接触する位置の側方11aに位置し、近接している。またさらに言い換えると、光軸11に直交する方向において、保持本体部71と保持キャップ73とにおける互いの嵌合位置と、角度拡大部40である出射端面10aと角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30とが接触する位置とは、同一直線上に配設され、近接している。
Further, as shown in FIG. 1C, the above-described convex portions and concave portions are arranged on the edge of the holding
次に本実施形態の動作方法について説明する。
図1Aに示すように、光ファイバ13は、光ファイバ保持部材15の孔15bに嵌合または接着される。このとき、光ファイバ保持部材15は、出射端面10aが光ファイバ保持部材15の端面15aと略同一平面に配設されるように、出射端面10a側を保持している。また図1Aに示すように、光ファイバ保持部材15は保持本体部71の空間部71bに嵌め込まれ、波長変換部材30は保持キャップ73の空間部71bには嵌め込まれる。
Next, the operation method of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1A, the
そして図1Bに示すように、凸部と凹部とが嵌め込まれるように、凸部と凹部との一方は他方に押し込まれ、保持本体部71と保持キャップ73とは固定される。これにより、角度拡大部40である出射端面10aと、角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30との相対位置は、固定される。またこのとき、波長変換部材30は光軸11上に配設され、波長変換部材30の入射端面30aは、出射端面10aを含む光ファイバ保持部材15の端面15aと隣接することとなる。
Then, as shown in FIG. 1B, one of the convex portion and the concave portion is pushed into the other so that the convex portion and the concave portion are fitted, and the holding
なお保持本体部71における空間部71bの長さと保持キャップ73における空間部73bの長さとの和は、出射端面10aと波長変換部材30とが接触する前の状態における光ファイバ保持部材15の長さと波長変換部材30の長さとの和よりも短い。そのため上述したように、保持本体部71と保持キャップ73とが固定され、出射端面10aと波長変換部材30との相対位置が固定された際、出射端面10a(角度拡大部40)と波長変換部材30(角度拡大機能打消し部50)とは互いに押圧した状態で固定される。
The sum of the length of the
このとき、波長変換部材30である角度拡大機能打消し部50は、波長変換部材30を押圧する出射端面10aである角度拡大部40の形状に倣って弾性変形する。つまり角度拡大機能打消し部50は、凹凸形状に変形し、光学的にほぼ界面の存在しない状態で、及び、出射端面10aとの間に隙間17が存在しない状態で、出射端面10a(角度拡大部40)と密着する。
At this time, the angle enlarging
またこのとき、保持本体部71は、角度拡大部40である出射端面10aと角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30とが接触している付近で、保持キャップ73と嵌合する。
Further, at this time, the holding
この状態で、レーザ12は、励起光を出射する。励起光は、光ファイバ13の一方の端面(入射端面)から光ファイバ13に入射し、光ファイバ13によって導光され、出射端面10aから波長変換部材30に向かって出射される。
In this state, the
角度拡大部40である出射端面10aは、凹凸形状を有しているために、励起光の出射角度(放射範囲)を拡大して励起光を出射する。このとき波長変換部材30である角度拡大機能打消し部50は、出射端面10aと密着しており、角度拡大部40の機能、つまり出射角度(放射範囲)を拡大する機能を打ち消す。詳細には、波長変換部材30は、角度拡大機能打消し部50に入射する励起光の入射角度が角度拡大部40に入射する前の入射角度に準ずる(倣う)ように、角度拡大部40の機能を打ち消す。これにより励起光は平行光に近い状態で波長変換部材30に入射し、波長変換部材30に入射する所望の光量が確保される。また角度拡大機能打消し部50は光ファイバ13(出射端面10a)と略同一の屈折率を有しているため、角度拡大部40である出射端面10aから出射された励起光は漏れることなく角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30に入射する。
Since the
そして波長変換部材30は、この状態で、励起光の波長を所望に変換して励起光とは異なるピーク波長の光(例えば蛍光)を照明光として前方に出射する。 In this state, the wavelength conversion member 30 converts the wavelength of the excitation light as desired, and emits light having a peak wavelength different from the excitation light (for example, fluorescence) forward as illumination light.
なお波長変換部材30(角度拡大機能打消し部50)は、出射端面10a(角度拡大部40)によって押圧され、出射端面10a(角度拡大部40)の形状に倣って凹凸形状に弾性変形し、出射端面10a(角度拡大部40)と密着している。そのため図3に示すように、出射端面10aと波長変換部材30との間に隙間17が生じることを防止され、励起光が隙間17によって乱反射し、波長変換部材30に入射する励起光の光量が減少し、照明光が暗くなることが防止される。
The wavelength conversion member 30 (angle expansion function canceling portion 50) is pressed by the
なお上述したように、角度拡大部40である出射端面10aと角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30とが接触している付近で、保持本体部71は保持キャップ73と嵌合している。そのため図1Cに示すように、例えば衝撃などの外力によって、保持本体部71と保持キャップ73とが分離すると、角度拡大部40である出射端面10aと角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30とが破損や変形や分解することなく離間し、さらに角度拡大部40である出射端面10a全面が露出する。このとき波長変換部材30は、光軸11上から脱落する。
As described above, the holding
そして角度拡大部40である出射端面10aは、凹凸形状を有しているために、励起光を平行光に近い状態で出射させず、励起光の出射角度(放射範囲)を拡大して励起光を出射し、励起光を拡散させる。これにより出射端面10aから出射した直後の励起光の密度は、角度拡大部40によって安全レベルにまで低減する。これにより、使用者の視神経を傷つけてしまうといったような、励起光によって使用者に負担がかかってしまうことが防止される。
And since the
このように本実施形態では、波長変換部材30が光軸11上から脱落しても、出射端面10aである角度拡大部40によって、励起光の出射角度(放射範囲)を拡大して励起光を出射できるため、励起光を拡散でき、出射端面10aから出射された直後の励起光の密度を低減することができる。またこれにより、本実施形態では、励起光によって使用者に負担がかかってしまうことを防止でき、所望の安全性を保つことができる。
Thus, in this embodiment, even if the wavelength conversion member 30 falls off from the
また本実施形態を、角度拡大部40を出射端面10aに直接形成することで、出射端面10aから出射された直後の励起光の出射角度(放射範囲)を拡大して励起光を出射できる。これにより本実施形態では、出射端面10aから出射した直後の励起光の密度を低減することができ、より高い安全性を保つことができる。
Further, in the present embodiment, by directly forming the
また本実施形態では、出射端面10aを凹凸形状とすることで、励起光を例えば平行光に近い状態で出射させず、励起光の出射角度を拡大して出射できるために、出射端面10aから出射された直後の励起光の密度を低減することができる。
Further, in the present embodiment, since the
また本実施形態では、波長変換部材30が光軸11上に配設されている際に、角度拡大部40によって拡大された出射角度を、角度拡大機能打消し部50によって、角度拡大機能打消し部50に入射する励起光の入射角度が角度拡大部40に入射する前の入射角度に準ずる(倣う)ように、角度拡大部40の機能を打ち消すことができる。これにより、本実施形態では、励起光を、平行光に近い状態で波長変換部材30に入射させることができ、波長変換部材30に入射する所望の光量を確保できる。
Further, in the present embodiment, when the wavelength conversion member 30 is disposed on the
また本実施形態では、角度拡大機能打消し部50が波長変換部材30を兼ねることで、波長変換部材30が光軸11上から脱落した際に無駄な動作をすることなく角度拡大部40である出射端面10aを露出でき、波長変換部材30が光軸11上に配設されることで素早く波長変換部材30として機能できる。また本実施形態では、角度拡大機能打消し部50が波長変換部材30を兼ねることで、角度拡大機能打消し部50としてのみ機能する部材を削除でき、結果的に部品点数を削減でき、照明装置1をコンパクトにできる。
Moreover, in this embodiment, the angle expansion
また本実施形態では、角度拡大機能打消し部50は角度拡大部40の形状に倣って変形または流動でき、固定部材70によって、角度拡大部40と角度拡大機能打消し部50とを押圧した状態で固定できる。これにより本実施形態では、角度拡大機能打消し部50を角度拡大部40に密着できるために、角度拡大部40である出射端面10aと角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30との間に隙間17が生じることを防止でき、励起光の乱反射を防止でき、波長変換部材30に入射する励起光の光量の減少を防止でき、照明光が暗くなることを防止できる。
In the present embodiment, the angle expansion
また本実施形態では、保持本体部71と保持キャップ73とにおける凸部と凹部との一方を他方に押し込み、凸部と凹部とを嵌合させている。また本実施形態では、保持本体部71における空間部71bの長さと保持キャップ73における空間部73bの長さとの和を、出射端面10aと波長変換部材30とが接触する前の状態における光ファイバ保持部材15の長さと波長変換部材30の長さとの和よりも短くしている。そのため、本実施形態では、角度拡大部40と角度拡大機能打消し部50とを押圧した状態で固定でき、角度拡大部40と角度拡大機能打消し部50との密着性を向上させることができる。
In the present embodiment, one of the convex portion and the concave portion in the holding
また本実施形態では、角度拡大部40と角度拡大機能打消し部50とが接触している付近で、保持本体部71と保持キャップ73とを嵌合させている。これにより本実施形態では、保持本体部71と保持キャップ73とが衝撃などの外力によって分離した際、角度拡大部40である出射端面10aと角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30とは、それぞれが破損や変形や分解することなく離間する。よって本実施形態では、出射端面10aが露出しても、角度拡大部40が破損や変形や分解することは無いために、角度拡大部40が正常に機能し、結果的に上述したように、励起光の出射角度を拡大して出射できる。これにより本実施形態では、出射端面10aから出射された直後の励起光の密度を低減することができる。また本実施形態では、角度拡大部40である出射端面10a全面を確実に露出できるために、角度拡大部40を確実に機能させることができる。
In the present embodiment, the holding
また本実施形態では、角度拡大機能打消し部50の屈折率を光ファイバ13の屈折率と略同一にすることで、光ファイバ13によって導光される励起光を漏らすことなく波長変換部材30に入射でき、光量を確保できる。
Further, in the present embodiment, by making the refractive index of the angle expanding
また本実施形態では、光ファイバ保持部材15によって、光ファイバ13を容易にハンドリングでき、出射端面10aと波長変換部材30とを容易に固定できる。
In the present embodiment, the optical
また本実施形態では、光ファイバ保持部材15と空間部71bとを略同一の大きさにし、光ファイバ保持部材15を空間部71bに嵌め込むことができ、波長変換と空間部71bとを略同一の大きさにし、波長変換を空間部71bに嵌め込むことができる。これにより本実施形態では、照明装置1を簡単に組み立てることができる。
Moreover, in this embodiment, the optical
次に本実施形態の第1の変形例について図4Aを参照して説明する。
例えば端面13aは、平面となっている。また本変形例の角度拡大部40は、光源10の先端部である光ファイバ13の端面13aに接着され、凹凸形状の出射端面10aを有している例えばガラスの光学部材41を有している。この光学部材41の直径は、光ファイバ13のコア径と一致している。
Next, a first modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. 4A.
For example, the
本変形例では、光学部材41によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本変形例では、光ファイバ13を直接加工する必要が無く、加工の不備によって光ファイバ13全体が無駄になることを防止でき、安価にすることができる。
In the present modification, the same effect as that of the first embodiment can be obtained also by the
次に本実施形態の第2の変形例について図4Bを参照して説明する。
本変形例での角度拡大部40は、凹形状を有する出射端面10aとなっている。このとき、出射端面10aは、球面となっている。またこのとき出射端面10aに対向する角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30の入射端面30aは、凹形状の出射端面10aに嵌め込まれる大きさを有するような凸形状を有している。または、角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30は、光軸11方向における出射端面10aの長さ(深さ)よりも長くなるように凸形状を有していても良い。
Next, a second modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. 4B.
The
次に本実施形態の第3の変形例について図4Cを参照して説明する。
角度拡大部40である出射端面10aを含む光ファイバ保持部材15の端面15a全体は、凹形状を有していても良い。このとき、端面15a全体は、球面となっている。またこのとき端面15aに対向する角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30の入射端面30a全体は、凹形状の端面15aに嵌め込まれる大きさを有するような凸形状を有している。または、波長変換部材30の入射端面30aは、光軸11方向における端面の長さ(深さ)よりも長くなるように凸形状を有していても良い。
Next, a third modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. 4C.
The
次に、本発明に係る第2の実施形態について図5Aと図5B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。
図5Aと図5Bとに示すように、照明装置1は、波長変換部材30が光軸11上に配設された際に本実施形態の角度拡大部40である出射端面10aと後方にて隣接するバッファ部材33をさらに有している。
また本実施形態の波長変換部材30は、励起光を吸収することで励起光とは異なる波長の光(例えば蛍光)を前方に照明光として出射する図示しない蛍光粒子と、バッファ部材33と後方にて隣接し、励起光及び蛍光を高効率に透過するモールド部材35とを有している。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. In addition, about the structure same as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same referential mark as 1st Embodiment.
As shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the illuminating
In addition, the wavelength conversion member 30 of the present embodiment absorbs excitation light, emits light having a wavelength different from that of the excitation light (for example, fluorescence) forward as illumination light, and a
波長変換部材30は、バッファ部材33を介して出射端面10aと接続している。波長変換部材30は、蛍光粒子をモールド部材35に分散させることが好適である。モールド部材35は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂やガラスなどである。
The wavelength conversion member 30 is connected to the emission end face 10 a via the
本実施形態の角度拡大機能打消し部50は、バッファ部材33を兼ねている。このバッファ部材33は、励起光を高効率にモールド部材35に向かって透過させる。またバッファ部材33は、第1の実施形態の波長変換部材30(モールド部材31)と同様に、出射端面10aによって押圧されることで、出射端面10a(角度拡大部40)の形状に倣って弾性変形可能な例えばシリコン樹脂によって形成されている。または、バッファ部材33は、第1の実施形態の波長変換部材30と同様に、押圧されることで出射端面10a(角度拡大部40)の形状に倣って流動可能なゲル状の部材またはゾル状の部材によって形成されてもよい。
The angle expansion
バッファ部材33とモールド部材35とは、光ファイバ13によって導光される励起光を漏らすことなく波長変換部材30に入射させるために、出射端面10a、つまり光ファイバ13、詳細には光ファイバ13の図示しないコア部材と略同一の屈折率を有している。
The
モールド部材35の硬度は、特に限定されない。 The hardness of the mold member 35 is not particularly limited.
本実施形態の動作方法は、第1の実施形態の動作方法と略同様であるため、詳細な説明は省略する。
なお本実施形態では、波長変換部材30が光軸11上に配設されている場合、角度拡大機能打消し部50であるバッファ部材33は、バッファ部材33を押圧する出射端面10a(角度拡大部40)の形状に倣って弾性変形する。つまりバッファ部材33は、凹凸形状に変形し、光学的にほぼ界面の存在しない状態で、及び、出射端面10aとの間に隙間17が存在しない状態で、出射端面10a(角度拡大部40)と密着する。そのため出射端面10aとバッファ部材33との間に隙間17が生じることを防止され、励起光が隙間17によって乱反射し、波長変換部材30に入射する励起光の光量が減少し、照明光が暗くなることが防止される。
Since the operation method of this embodiment is substantially the same as the operation method of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, when the wavelength conversion member 30 is disposed on the
また角度拡大機能打消し部50であるバッファ部材33と、モールド部材35とは、光ファイバ13と略同一の屈折率を有しているため、光ファイバ13によって導光される励起光は漏れることなく波長変換部材30に入射する。
Further, since the
そして波長変換部材30は、この状態で、励起光の波長を所望に変換して励起光とは異なるピーク波長の光(例えば蛍光)を照明光として前方に出射する。 In this state, the wavelength conversion member 30 converts the wavelength of the excitation light as desired, and emits light having a peak wavelength different from the excitation light (for example, fluorescence) forward as illumination light.
このように本実施形態では、第1の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、モールド部材35の硬度に制限は無いために、モールド部材35の自由度を向上でき、照明装置1を安価にできる。また本実施形態では、例えばバッファ部材33を柔らかい材料にすることで、モールド部材35に対して、蛍光体を均一に分散する分散性や、透明性や、高耐熱性といったモールド部材35に求められる機能を有する材料を選択することができる。
Thus, in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Moreover, in this embodiment, since there is no restriction | limiting in the hardness of the mold member 35, the freedom degree of the mold member 35 can be improved and the illuminating
次に、本発明に係る第3の実施形態について図6Aと図6Bと図6Cと図6Dと図6Eと図6Fとを参照して説明する。なお、第1,2の実施形態と同一の構成については、第1,2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。
本実施形態の角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30は、図示しない蛍光粒子とモールド部材35とを有している。波長変換部材30(モールド部材35)は、凹凸形状の出射端面10aと嵌合するように、凹凸形状を有している。
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, and 6F. In addition, about the structure same as 1st, 2 embodiment, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same referential mark as 1st, 2nd embodiment.
The wavelength conversion member 30 that is the angle expansion
本実施形態の角度拡大部40である凹凸形状の出射端面10aは、例えば凹凸形状の第1の金型によって成形される。また凹凸形状の波長変換部材30は、第1の金型に対してネガポジ反転した凹凸形状の第2の金型によって成形される。波長変換部材30は、樹脂が光ファイバ13を有する第2の金型に流し込まれ固化されることで、形成される。なお光ファイバ13が凹凸形状の波長変換部材30に直接形成されてもよい。
The uneven | corrugated shaped
図6Cと図6Dと図6Eと図6Fとに示すように、本実施形態の出射端面10aと波長変換部材30とは、嵌合のための位置あわせと、光軸11の軸周り方向における自由度を残すために、出射端面10aの中央10bを中心として形成され、詳細には出射端面10aの中央10bを中心とする同心円状の凹凸を有していることが好適である。
6C, FIG. 6D, FIG. 6E, and FIG. 6F, the
また図6Bと図6Cと図6Dと図6Eと図6Fとに示すように、出射端面10aの径方向において、出射端面10aにおける凹凸の山部10dと溝部10eとの間の各間隔は、同一(均一)である必要は無く、波長変換部材30が光軸11上から脱落し、励起光が出射端面10aから出射される際に、励起光の干渉を防止し、励起光を拡散して出射させるために、ランダム(不均一)であることが好適である。この点は、波長変換部材30における凹凸の山部30dと溝部30eとについても同様である。
Further, as shown in FIGS. 6B, 6C, 6D, 6E, and 6F, in the radial direction of the
また図6Bと図6Cと図6Dとに示すように、光軸11方向において、出射端面10aにおける凹凸の山部10dと溝部10eとにおける各長さは、凸レンズやフレネルレンズのように励起光を集光することを防止するために、ランダム(不均一)であることが好適である。この点は、波長変換部材30における凹凸の山部30dと溝部30eとについても同様である。
Further, as shown in FIGS. 6B, 6C, and 6D, in the direction of the
モールド部材35の硬度は、特に限定されない。 The hardness of the mold member 35 is not particularly limited.
本実施形態の動作方法は、第1,2の実施形態の動作方法と略同様であるため、詳細な説明は省略する。
このように本実施形態では、第1,2の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、出射端面10aの凹凸と波長変換部材30の凹凸とが嵌合するために、角度拡大部40である出射端面10aと、角度拡大機能打消し部50である波長変換部材30との相対位置を直接的により強固に固定できる。
Since the operation method of this embodiment is substantially the same as the operation method of the first and second embodiments, detailed description thereof is omitted.
Thus, in this embodiment, the same effect as the first and second embodiments can be obtained. Moreover, in this embodiment, since the unevenness | corrugation of the
また本実施形態では、出射端面10aの凹凸と波長変換部材30の凹凸とが嵌合するために、光軸11方向における保持本体部71における空間部71bの長さと保持キャップ73における空間部73bの長さについて考慮する必要が無く、固定部材70の設計の自由度を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, since the unevenness of the emission end face 10 a and the unevenness of the wavelength conversion member 30 are fitted, the length of the
また本実施形態では、出射端面10aと波長変換部材30とにおいて、出射端面10aの凹凸と波長変換部材30の凹凸とを同心円状に形成し、凹凸の中心を出射端面10aの中心に位置決めし、凹凸の中心を波長変換部材30の端面の中心に位置決めすることで、光軸11の軸周り方向における自由度を確保した状態で、嵌合と位置決めでき、照明装置1を容易に組み立てることができる。
In the present embodiment, the
また本実施形態では、出射端面10aの径方向において、凹凸の山部10dと溝部10eとの間の各間隔を不均一にすることで、励起光の干渉を防止し、励起光を拡散して出射できる。
Further, in the present embodiment, in the radial direction of the
また本実施形態では、光軸11方向において、出射端面10aにおける凹凸の山部10dと溝部10eとにおける各長さを、ランダムにすることで、励起光が集光することを防止できる。
Moreover, in this embodiment, it can prevent that excitation light condenses by making each length in the uneven |
次に、本発明に係る第4の実施形態について図7Aと図7Bとを参照して説明する。なお、第1,2,3の実施形態と同一の構成については、第1,2,3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。
本実施形態では、出射端面10aは凹凸形状を有し、出射端面10aと対向する波長変換部材30の部分(入射端面30a)は凹凸形状を有している。出射端面10aと波長変換部材30とは、化学接着剤51によって接着されている。化学接着剤51には、その内部に化学接着剤51とほぼ同一の屈折率を有する粒子51aが分散されている。この粒子51aは、出射端面10aと入射端面30aとにおける凹凸のピッチと高さと同様に、数十μmからサブミクロンオーダーの径を有することが好適である。
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. In addition, about the structure same as 1st, 2 and 3 embodiment, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same referential mark as 1st, 2 and 3 embodiment.
In the present embodiment, the
本実施形態における角度拡大部40は、出射端面10aと、粒子51aと、入射端面30aとを有している。言い換えると、出射端面10aと、粒子51aと、入射端面30aとは、角度拡大部40を兼ねている。
また本実施形態における、角度拡大機能打消し部50は、粒子51aを除く化学接着剤51である。
波長変換部材30に含まれるモールド部材35の硬度は、特に限定されない。
The
Moreover, the angle expansion
The hardness of the mold member 35 included in the wavelength conversion member 30 is not particularly limited.
化学接着剤51と粒子51aとは、光ファイバ13によって導光される励起光を散乱させることなく波長変換部材30に入射させるために、出射端面10a、つまり光ファイバ13、詳細には光ファイバ13の図示しないコア部材と略同一の屈折率を有している。
The chemical adhesive 51 and the
本実施形態の動作方法は、第1,2,3の実施形態の動作方法と略同様であるため、詳細な説明は省略する。
なお本実施形態では、波長変換部材30が光軸11上から脱落した際、全ての化学接着剤51が波長変換部材30の入射端面30aに貼りつき、角度拡大部40の一部である出射端面10aを含む光ファイバ保持部材15の端面15aが露出する。または、全ての化学接着剤51が光ファイバ保持部材15の端面15aに貼りつき、角度拡大部40の一部である入射端面30aが露出する。または図7Bに示すように、化学接着剤51の一部が端面15aに貼りつき、化学接着剤51の他部が入射端面30aに貼りついたままとなり、化学接着剤51が分断されて、角度拡大部40の一部である粒子51aが露出する。このとき、粒子51a自体は、分断されない。
Since the operation method of this embodiment is substantially the same as the operation method of the first, second, and third embodiments, detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, when the wavelength conversion member 30 falls off from the
上述したように化学接着剤51が分断された時、複数の粒子51aの一部分が空気中に露出するため、端面に凹凸形状が形成される。そのため、励起光は、出射端面10aによって、出射角度(放射範囲)を拡大して出射され、拡散する。
As described above, when the chemical adhesive 51 is divided, a part of the plurality of
このように本実施形態では、第1,2,3の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、化学接着剤51によって、組み立て時に出射端面10aと波長変換部材30とを隣接させる必要は無く、この状態であっても、光ファイバ13と略同一の屈折率を有する化学接着剤51によって、光ファイバ13によって導光される励起光をさらに漏らすことなく波長変換部材30に入射でき、光量をより確実に確保できる。
Thus, in this embodiment, the same effect as the first, second, and third embodiments can be obtained. In this embodiment, the chemical adhesive 51 does not require the
また本実施形態では、角度拡大機能打消し部50である化学接着剤51によって、角度拡大部40の一部である出射端面10aと波長変換部材30との相対位置を直接的により強固に固定できる。
Further, in the present embodiment, the relative position between the
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment.
1…照明装置、10…光源、10a…出射端面、11…光軸、13…光ファイバ、13a…端面、15…光ファイバ保持部材、15a…端面、30…波長変換部材、30a…入射端面、40…角度拡大部、50…角度拡大機能打消し部、70…固定部材、71…保持本体部、73…保持キャップ。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記励起光の出射方向に対して前記光源の出射端面の前方且つ前記光源の光軸上に配設され、前記励起光を照射されることで前記励起光の波長を所望に変換して前記励起光とは異なるピーク波長の光を出射する波長変換部材と、
前記波長変換部材が前記光軸上から脱落した際に前記出射端面から出射した直後の前記励起光の密度を低減するために、前記波長変換部材が前記光軸上から脱落した際に前方にて隣接している部材と離間することで、前記出射端面から前記波長変換部材に向けて出射される前記励起光の出射角度を拡大する角度拡大部と、
を具備することを特徴とする照明装置。 A light source that emits excitation light;
The excitation light is arranged in front of the emission end face of the light source and on the optical axis of the light source with respect to the emission direction of the excitation light, and the excitation light is converted into a desired wavelength by being irradiated with the excitation light. A wavelength conversion member that emits light having a peak wavelength different from that of light;
In order to reduce the density of the excitation light immediately after being emitted from the emission end face when the wavelength conversion member is dropped from the optical axis, the wavelength conversion member is moved forward when the wavelength conversion member is dropped from the optical axis. An angle expanding unit that expands an emission angle of the excitation light emitted from the emission end face toward the wavelength conversion member by being separated from an adjacent member,
An illumination device comprising:
前記角度拡大機能打消し部は、前記角度拡大部の前方にて隣接して配設されている際に、角度拡大機能打消し部に入射する前記励起光の入射角度が前記角度拡大部に入射する前の入射角度に準ずるように、前記角度拡大部の機能を打ち消すことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の照明装置。 When the wavelength converting member is dropped from the optical axis together with the wavelength converting member, and the wavelength converting member is disposed on the optical axis, the angle enlarging function is disposed so as to be adjacent to the front of the angle expanding portion. Further comprising
When the angle expansion function canceling unit is disposed adjacent to the front of the angle expansion unit, the incident angle of the excitation light incident on the angle expansion function cancellation unit is incident on the angle expansion unit. 5. The illumination device according to claim 3, wherein the function of the angle enlargement unit is canceled so as to conform to an incident angle before being performed.
前記角度拡大機能打消し部は、前記モールド部材を兼ねることを特徴とする請求項5に記載の照明装置。 The wavelength conversion member is a mold that is adjacent to the emission end face behind the wavelength conversion member when the wavelength conversion member is disposed on the optical axis, and transmits the excitation light and light having a peak wavelength different from that of the excitation light. Having a member,
The lighting device according to claim 5, wherein the angle expansion function canceling portion also serves as the mold member.
前記波長変換部材は、前記バッファ部材と後方にて隣接し、前記励起光及び前記励起光とは異なるピーク波長の光を透過するモールド部材を有し、
前記角度拡大機能打消し部は、前記バッファ部材を兼ねることを特徴とする請求項5に記載の照明装置。 When the wavelength conversion member is disposed on the optical axis, further comprising a buffer member adjacent to the emission end face at the rear,
The wavelength conversion member is adjacent to the buffer member at the rear, and has a mold member that transmits light having a peak wavelength different from the excitation light and the excitation light.
The illumination device according to claim 5, wherein the angle expansion function canceling unit also serves as the buffer member.
前記角度拡大部を内包するように保持する保持本体部と、
前記角度拡大機能打消し部を内包するように保持する保持キャップと、
を有し、
前記角度拡大部と前記角度拡大機能打消し部とを互いに押圧した状態で固定するために、前記保持部本体部と前記保持キャップとのどちらか一方が他方に押し込まれ、互いに嵌合していることを特徴とする請求項9に記載の照明装置。 The fixing member is
A holding main body part that holds the angle-enlarged part so as to be included;
A holding cap for holding the angle expanding function canceling part;
Have
In order to fix the angle enlarging part and the angle enlarging function canceling part in a pressed state, either one of the holding part main body part and the holding cap is pushed into the other and is fitted to each other. The lighting device according to claim 9.
前記化学接着剤には、前記化学接着剤と略同一の屈折率を有する粒子が分散されており、
前記波長変換部材は、前記出射端面と対向する入射端面に、凹凸形状または凸形状を有しており、
前記角度拡大部は、前記粒子と、前記出射端面と、前記波長変換部材の前記入射端面とを有していることを特徴とする請求項5に記載の照明装置。 The angle expansion function canceling portion has a chemical adhesive that bonds the emission end face and the wavelength conversion member,
In the chemical adhesive, particles having substantially the same refractive index as the chemical adhesive are dispersed,
The wavelength conversion member has a concavo-convex shape or a convex shape on an incident end surface facing the emission end surface,
The illumination device according to claim 5, wherein the angle expansion unit includes the particles, the emission end surface, and the incident end surface of the wavelength conversion member.
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