JP2014154313A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な混色及び色むらの低減と共に、所定の明るさ且つ広範な配光を実現した照明装置を提供することができる。
【解決手段】照明装置を次のように構成する。すなわち、互いに波長の異なる光源光を発する複数の光源10-1,10-2と、前記複数の光源10-1,10-2から発された各々の光源光の中心波長に対する吸収率が異なり、且つ、特定波長の入射光により励起され、当該入射光を波長変換した波長変換光を発光する波長変換部材23と、前記光源光の配光と、前記波長変換光の配光と、を整合して射出する配光整合部である拡散部材24とを、照明装置に具備させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源を具備する照明装置に関する。

従来より、小型固体光源と光ファイバとを組み合わせたファイバ光源が提案されている。このようなファイバ光源は、細径の構造物（例えば細径の管状部材）の先端から光を照射する照明装置として用いられている。
具体的には、例えば特許文献１には、励起光を射出する光源と、前記励起光のうち少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を射出する波長変換部材と、を具備する発光装置が開示されている。

図１４は、特許文献１に開示されている発光装置の構成図である。同図に示すように、特許文献１の発光装置は、光源１１０と、導光部材１２０と、波長変換部材１３０と、波長変換部材１４０と、を具備する。光源１１０から射出された励起光１０１は、レンズ１０２を透過して射出部に集光される。集光された励起光１０１は、導光部材１２０を通して、波長変換部材１４０の蛍光体に照射されて波長が変換される。

図１５は、特許文献１に開示されている発光装置が具備する波長変換部材１３０の構造を示す図である。波長変換部材１４０には、少なくとも光源から射出された励起光の導入方向に交差する断面において複数の層（第１の層１４０Ａ、第２の層１４０Ｂ、及び第３の層１４０Ｃ）が配置されている。これら複数の層のうち少なくとも２つの層は、励起光に対する耐性が異なる材料で形成されている。ここで、各層は、透光性材料に蛍光体、拡散剤、及びフィラーから成る群から選択した少なくとも１種を混合した混合物で形成されている。フィラーは、照射された光を反射／散乱させる為のものである。フィラーにより、混色が良好になると共に色むらが低減される。

特開２００８−２１９７３号公報

ところで、特許文献１に開示されている技術では、良好な混色や色むらの低減が実現するものの、実用上、照明光としては暗くなってしまう。すなわち、波長変換部材１４０の各層で色むら低減や混色を達成する程度に励起光を反射／散乱させると、多くの光が後方反射されて導光部材に再入射してしまう。つまり、照明光として寄与しない後方光が生じてしまう。さらには、照明装置を内視鏡において光源として用いる場合には、良好な混色及び色むらの低減と共に、広範な配光も実現する必要がある。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであって、良好な混色及び色むらの低減を実現すると共に、所定の明るさを維持し且つ広範な配光を実現した照明装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による照明装置は、
互いに波長の異なる光源光を発する複数の光源と、
前記複数の光源から発された各々の光源光の中心波長に対する吸収率が異なり、且つ、特定波長の入射光により励起され、当該入射光を波長変換した波長変換光を発光する波長変換部と、
前記光源光の配光と、前記波長変換光の配光と、を整合して射出する配光整合部と、
を具備することを特徴とする。

本発明によれば、良好な混色及び色むらの低減を実現すると共に、所定の明るさを維持し且つ広範な配光を実現した照明装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置の構成例を示す図である。 図２は、黄色変換光Ｌ２と青色透過光Ｌ１との配光整合の概念を示す図である。 図３は、第１変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図４は、第２変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図５は、第３変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図６は、第３変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図７は、第４変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図８は、第５変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図９は、第６変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図１０は、第７変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図１１は、第７変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図１２は、第７変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図１３は、第８変形例に係る照明装置の先端ユニットの一構成例を示す図である。 図１４は、特許文献１に開示されている従来の発光装置の構成図である。 図１５は、特許文献１に開示されている従来の発光装置が具備する波長変換部材の構造を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置の構成例を示す図である。図１に示すように、本一実施形態に係る照明装置は、光源部１と、先端ユニット２と、を具備する。
前記光源部１は、第１光源１０−１と、第２光源１０−２と、第１導光部材１１−１と、第２導光部材１１−２と、光カプラ１３と、第３導光部材１１−３と、集光レンズ（不図示）と、を有する。

前記第１光源１０−１は、第１光源光を発光する光源であり、その光射出端は第１導光部材１１−１を介して光カプラ１３と光学的に接続されている。第１光源１０−１が第１光源光を発光すると、先端ユニット２から照射対象物９０側へ白色光が射出され、照射対象物９０が照明される。

具体的には、小さな入射口を有する導光部材にも高効率に光を入射させることができるように、第１光源１０−１としては例えばＬＥＤ光源やレーザ光源等を用いることが好ましい。
前記第２光源１０−２は、第２光源光を発光する光源であり、その光射出端は、第２導光部材１１−２を介して光カプラ１３と光学的に接続されている。第２光源１０−２が第２光源光を発光すると、当該第２光源光は先端ユニット２において拡散されて照射対象物９０側へ射出され、照射対象物９０が照明される。

具体的には、第２光源１０−２としては、第１光源１０−１と同様に例えばＬＥＤ光源やレーザ光源等を用いることが好ましい。
前記第１導光部材１１−１は、一方端が集光レンズ（不図示）を介して第１光源１０−１と光学的に接続され、且つ、他方端が光カプラ１３と光学的に接続されており、第１光源１０−１による第１光源光を光カプラ１３へ導く。具体的には、第１導光部材１１−１としては、例えばコア径５０μｍで開口数ＦＮＡ＝０．２を有するマルチモード光ファイバ等を用いればよい。

前記第２導光部材１１−２は、一方端が集光レンズ（不図示）を介して第２光源１０−２と光学的に接続され、且つ、他方端が光カプラ１３と光学的に接続されており、第２光源１０−２による第２光源光を光カプラ１３へ導く。具体的には、第２導光部材１１−２としては、第１導光部材１１−１と同様、例えばコア径５０μｍで開口数ＦＮＡ＝０．２を有するマルチモード光ファイバ等を用いればよい。

前記光カプラ１３は、例えば誘電体ミラーやファイバを用いた光カプラまたはフォトリソグラフィー法等により作製される光導波路であり、２つの導光部材（本例では第１導光部材１１−１及び第２導光部材１１−２）からの射出光を混合して高効率に１つの導光部材（第３導光部材１１−３）に入射させる。

前記第３導光部材１１−３は、光カプラ１３から射出された光を導光して先端ユニット２の光源光入射部２８に入射させる。具体的には、第３導光部材１１−３としては、第１導光部材１１−１や第２導光部材１１−２と同様、例えばコア径５０μｍで開口数ＦＮＡ＝０．２を有するマルチモード光ファイバ等を用いればよい。

ところで、前記先端ユニット２は、ホルダ２０と、透明部材２１と、波長変換部材２３と、拡散部材２４と、反射部２５と、光源光入射部２８と、照明光射出部２９と、を有する。
ここで、説明の便宜上、軸と方向とを次のように定義する。すなわち、第３導光部材１１−３の光源光射出端中心からホルダ２０の貫通孔内に入射し且つ進行する光源光が、最大の強度で先端ユニットを進行する軸を、“光軸”と称する。そして、この光軸に沿って光源光が進行する方向を“前方”と定義し、その逆方向を“後方”と定義する。また、前記光軸に対して垂直な方向を“側方”と定義する。

前記ホルダ２０は、当該先端ユニット２の各構成部材を収容するホルダであり、前記光軸を中心軸とするテーパ形状の貫通孔が形成されている。この貫通孔の内壁全面には光を反射する反射部２５が設けられている。この貫通孔のうち後方側の開口部は光源光入射部２８であり、前方側の間口部は照明光射出部２９である。

具体的には、ホルダ２０の材料としては、透明部材２１や波長変換部材２３等を位置ずれなく保持し且つ波長変換部材２３の波長変換によって生じる熱を効率良く放熱させる為に、たとえば金属等を用いることが好ましい。

前記透明部材２１は、ホルダ２０の貫通孔のうち光源光入射部２８側に設けられた可視光を高効率に透過する部材である。透明部材２１の材料としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、及び無機ガラス等を挙げることができる。

前記波長変換部材２３は、貫通孔内壁に側方形状が一致した円錐台形状を呈しており、反射部２５に対して接着されている。波長変換部材２３は、入射した青色光により励起されて第１波長変換光として黄色変換光Ｌ２を発光する機能を有している。これら青色光と黄色光とは補色関係であることから、それらの混合光は白色光となる。

すなわち、波長変換部材２３に照射された青色光の一部は黄色光に変換され（黄色変換光Ｌ２が生成され）、波長変換部材２３から３６０°等方的に射出される。波長変換部材２３の側方及び後方には、この黄色変換光Ｌ２を反射する反射部２５が貫通孔内壁表面全域に設置されている。これにより、黄色変換光Ｌ２は前方に反射されるようになる。

他方、波長変換部材２３によって黄色光に変換されなかった青色光は、波長変換部材２３によって励起されずに波長変換部材２３を透過し、第１光源透過光（青色透過光Ｌ１）が波長変換部材から前方に射出される。
上述したように、波長変換部材２３からは、黄色変換光Ｌ２と青色透過光Ｌ１とが前方に射出する。

前記波長変換部材２３の具体的な材料としては、例えば第１光源１０−１によって青色光が照射されると黄色く蛍光する材料として、例えばＣｅ（セリウム）賦活ガーネット結晶構造を有する酸化物蛍光体（ＹＡＧ、ＴＡＧ）等を挙げることができる。これらの材料は、４３０ｎｍ乃至４７０ｎｍの光を吸収して黄色蛍光を発光可能な材料である。従って、これらを材料とする波長変換部材２３は、４５０ｎｍ付近の第１光源光（青色光）では励起されるが、４１５ｎｍ付近の第２光源光（紫色光）では励起されない。

なお、これらのような蛍光体材料は一般的に数μｍから数十μｍの粒子状の形態を有しているため、樹脂等の透明な材料に分散させたり、蛍光体材料そのものを焼結させてセラミック化して設置することが好ましい。これらの材料は一般的に高屈折率であるため、透明な材料との屈折率差を持たせることで、光拡散機能を発現させることができる。ただし、本例のように、青色光の一部については当該波長変換部材２３を透過させることで照明光の一部として用いる構成を採る場合には、濃度をあまり濃くしたり厚さを厚くしたりしない方が好ましい。従って、この場合には、光拡散機能は多少限定的になる。

前記拡散部材２４は、略円柱形状を呈しており、ホルダ２０の貫通孔のうち波長変換部材２３より前方かつ光軸近傍のみの領域に設けられている。このように構成することにより、青色透過光Ｌ１の大部分が選択的に配光拡大される。ここで、配光拡大度は、拡散部材２４の形状及び屈折率、粒子濃度等に依存する。

具体的には、拡散部材２４としては、例えばアルミナ粒子やＳｉＯ２粒子等の透明で高屈折率の粒子を用いることが好ましい。詳細には、粒径は数μｍが望ましく、このような粒子を拡散部材２４として用いることで、散乱特性に波長依存性の少ないミー散乱を発現させ易く、第１光源光及び第２光源光の拡散を効率よく一致させることができる。なお、拡散部材２４の分散濃度や厚さは任意に設定できる為、波長変換部材２３から射出した２種類の光の配光が一致するよう設計される。

また、拡散部材２４の径としては、第３導光部材１１−３から射出される光源光の配光に応じて設計するのが好ましい。これは、波長変換部材２３で拡散されずに透過した光源光を拡散させるべきである為、第３導光部材１１−３からの光源光の大部分が含まれる配光角で、拡散部材２４の底面（後方側の面）に形成されるビームスポット径と、拡散部材２４の径とを略一致させることが好ましい。

なお、拡散部材２４の径を、前記ビームスポット径以下の径としてもよい。拡散部材２４の径を前記ビームスポット径以下の径にした場合、光軸と略平行に進行した光源光のみを当該拡散部材２４で拡散させて照明光射出部２９から射出させるため、光源光でも傾きを持った光を過度に拡散させることがなくなり、明るい照明光とすることができる。

ここで、ビームスポットとは、ホルダ２０の光源光入射部２８から先端ユニット２に入射して様々なルートを通って光軸前方に進行していく光源光のうち、波長変換部材２３の前方側の面を含む平面を通る光源光であって、光軸上と当該平面との交点（光量が最大の点）における光量に対して１／e^２の割合以上の光量で透過するエリアを指している。

なお、拡散部材２４の側面と、ホルダ２０の貫通孔の内壁面との間には、上述した透明部材２１と同様の透明部材を設けてもよいし、何も設けなくとも良い。
ところで、波長変換部材２３から射出した２種類の光は、一方が波長変換光であって他方は光源光である為、配光が著しく異なる。青色透過光Ｌ１は、配光が狭い為、照明光として適さない。また、青色透過光Ｌ１は、黄色変換光Ｌ２と配光が異なる為、理想的には全領域が白色となるべき照明光に色むらが存在してしまい、照明光として望ましくない。

このような問題を鑑みて、本一実施形態に係る照明装置では、拡散部材２４を、ホルダ２０の貫通孔のうち波長変換部材２３より前方かつ光軸近傍のみの領域に設け、青色透過光Ｌ１の大部分が選択的に配光拡大されるように構成している。
前記反射部２５は、ホルダ２０の貫通孔の内壁全面に設けられた（テーパ形状を呈するように設けられた）、光を反射する部材である。具体的には、反射部２５としては、紫色光、青色光、及び黄色光等の全てを高効率に反射する材料、例えば銀やアルミニウム等を用いることが好ましい。このように構成することで、第１光源光、第２光源光、及び第１波長変換光（黄色変換光Ｌ２）が、反射部２５によって反射される。

ところで、反射部２５を光軸に垂直に1層設けた場合、黄色変換光Ｌ２は、配光が青色透過光Ｌ１に比べてかなり広いまま、光軸に対する傾き角が変化せず前方に反射される。

しかしながら、本一実施形態に係る照明装置のように、テーパ形状を呈するように反射部を形成することで、波長変換部材２３から後方に射出された黄色変換光Ｌ２が有効に前方に反射され、かつ、その配光が縮小される。ここで、配光縮小度は、波長変換部材２３のテーパ角やテーパ形状、またはテーパ反射面に対する波長変換部材の、光軸方向に対する位置関係などに依存する。

さらに、上述したように拡散部材２４が波長変換部材２３の前方における一部のみに形成されている為、黄色変換光Ｌ２の大部分が拡散部材２４に照射されることなく、その周囲の空間（または透明部材が設けられていれば当該透明部材）から前方に射出される。上述の構成により、黄色変換光Ｌ２と青色透過光Ｌ１との配光が整合されて成る混合光（“配光整合”された混合光）が、照明光射出部２９より前方に照射され、どの照明角度に対しても同じ色調の白色光が実現する。図２は、黄色変換光Ｌ２と青色透過光Ｌ１との配光整合の概念を示す図である。

なお、反射部２５を形成する部位はホルダ２０の貫通孔側に限られず、例えば透明部材２１や波長変換部材２３の側方側に形成しても良い。
ここで、前記“配光整合”とは、互いに広がりの異なる複数の光について、それらの配光を近づけることを意味している。この配光整合においては、それら複数の光が混合された光において実効的な色ムラが発生しないレベルまで配光を近付けることが好ましい。

以下、本一実施形態に係る照明装置による一連の作用について詳細に説明する。
第1光源１０−１が点灯されると、第1光源光である青色光（波長４５０ｎｍ付近の光）が当該第１光源１０−１から射出され、集光レンズ（不図示）を介して第１導光部材１１−１に高効率に入射される。その後、青色光は、細径長尺の第１導光部材１１−１内部を高効率で導光されて光カプラ１３に入射される。

そして、第1導光部材１１−１及び第２導光部材１１−２から光カプラ１３に入射した光は、当該光カプラ１３によって高効率に混合されて第３導光部材１１−３に入射される。青色光は光カプラを経由して第３導光部材１１−３に入射して導光され、第３導光部材１１−３の光射出端から先端ユニットの光源光入射部２８に射出される。

この第３導光部材１１−３から先端ユニットの光源光入射部２８に入射した青色光は、平行光に近い配光で透明部材２１に入射され、続いて波長変換部材２３にほぼ全光量が入射される。この波長変換部材２３に入射した青色光の一部は黄色変換光Ｌ２に変換され、当該波長変換部材２３から３６０°等方的に射出される。この黄色変換光Ｌ２は、波長変換部材２３の側方及び後方に設置されている反射部２５によって前方に反射される。

他方、波長変換部材２３によって励起されなかった青色光は、当該波長変換部材２３を透過し、青色透過光Ｌ１が波長変換部材から前方に射出される。すなわち、黄色変換光Ｌ２と青色透過光Ｌ１とが、波長変換部材２３から前方に射出する。

ここで、波長変換部材から射出された波長変換光（黄色変換光Ｌ２）と光源光（青色透過光Ｌ１）とは配光が著しく異なる光であるが、上述した拡散部材２４に係る構成によって、青色透過光Ｌ１の大部分が選択的に配光拡大され、かつ、波長変換部材２３から等方的に射出された黄色変換光Ｌ２は反射部２５に係る構成によって前方に反射される共に配光が縮小されて照明光射出部２９から射出され、配光が整合された青色透過光Ｌ１と黄色変換光Ｌ２との混合光が、どの照明角度に対しても同じ色調の白色光として照明光射出部２９から前方に照射される。

一方、第２光源１０−２を点灯すると、第２光源光である紫色光（波長４１５ｎｍ付近）が第２導光部材１１−２に射出され、第１光源１０−１と同様の光路で波長変換部材２３に入射される。ここで、光路とは、光源光が先端ユニット２内で主に進行して拡散部材２４に直接照射されるまでに通過する空間であり、図１において符号Ｖが付されている空間である。

上述したように第２光源光である紫色光は波長変換部材２３によって励起されない為、ほぼ全ての紫色光が波長変換されずに当該波長変換部材２３を透過して拡散部材２４に入射する。
ここで、拡散部材２４によって、青色光に対する拡散度合いと、紫色光に対する拡散度合いとが略一致され、青色透過光Ｌ１及び紫色透過光の配光が、黄色変換光Ｌ２の配光と略一致される。

そして、第１光源１０−１を点灯させたときの第１光源光（青色光）と黄色変換光Ｌ２との混合光（白色光）と、第２光源１０−２を点灯させたときの第２光源光（紫色光）とが、互いに配光が一致される。
すなわち、均一な切替可能な２種類の照明光（白色照明光及び紫色照明光）が同じ配光となり、両照明光を用いた観察における観察可能エリア、及び、観察画面内明るさ分布やコントラストが、両観察モードにおいて一致する。

以上説明したように、本一実施形態によれば、良好な混色及び色むらの低減を実現すると共に、所定の明るさを維持し且つ広範な配光を実現した照明装置を提供することができる。具体的には、本一実施形態に係る照明装置は、例えば下記の効果を奏する。
配光拡大部としての拡散部材２４は、光源光の光路上に配置されている為、複数種類の光源光を選択的に拡散させることができ、所定の明るさを維持したまま、白色照明時の白色構成色（青色光および黄色光）それぞれの配光を互いに一致させて白色照明光の色むらが低減される。また、白色観察時の白色光の配光と、特殊光照明時の特殊光の配光とが互いに一致する為、両光を用いた観察モードにおける両者の観察可能エリアが一致し、観察画面内の明るさ分布やコントラストも一致する。

拡散部材２４が光軸周辺のみに設置されている為、当該拡散部材２４は、光源光の中で光軸周辺を透過する、光軸にほぼ平行な光を選択的に拡散させるので、もともと配光角の広い波長変換光を必要以上に拡散させず、過度な拡散による光のロス（前方に向かっていた光が側方や後方に拡散されることにより、反射部２５、透明部材２１、第３導光部材１１−３等により吸収されてしまうこと）が最小限に抑えられる。

拡散部材２４が波長変換部材２３の前方に設置されているため、光源光入射部２８との距離が離れており、後方に散乱された光が第３導光部材１１−３に入射してロスしてしまうことを防止でき、このことが所定の明るさを維持することに寄与する。
拡散部材２４が光源光の描くビームスポットと同径以下の小径で設置されているため、光軸周辺を主に透過する光源光を選択的に拡散させることで、光源光のみを選択的に配光拡大でき、もともと配光角の広い波長変換光を必要以上に拡散させず、過度な拡散による光のロスを最低限に抑えることができる。

上述した光カプラによって、波長変換部材２３や拡散部材２４に照射する光源光の射出点が一致される為、照明配光の一致に加え、照明位置に関しても一致が図られ、色むらの低減や良好な混色の実現が更に促進される。
第１光源１０−１及び第２光源１０−２を何れもレーザ光源として構成することができる為、明るい光源光を効率良く先端ユニット２まで導光させることができる（所定の明るさを実現した照明装置を提供することができる）。このようにレーザ光によって効率よく先端ユニットまでエネルギーを伝達し、先端ユニット２による処理で照明光を得る（光を拡散させる）構成は、良好な効率と省消費電力の実現に寄与する。

テーパ形状に形成された反射部２５が、先端ユニット２の波長変換部材２３の側方及び後方で、かつ、２つの光源光の光路外に設置されている。これにより、波長変換部材２３の後方に、光軸に垂直な反射部を形成した場合と比較して、波長変換部材２３から後方に射出された光が、配光角を狭められつつ前方に反射される。従って、広い配光を有する波長変換光Ｌ２を、狭い配光の光源光Ｌ１の配光に近づけることができ、さらに照明光射出部２９に存在する空気との屈折率界面を透過する割合が増え、より多くの光を照明光として利用できる。つまり、より明るい照明装置が実現する。

拡散部材２４として光吸収率が低く高屈折率の粒子を用い、かつ、当該拡散部材２４は任意に濃度や厚さを設定することが可能に構成されている為、照明光をロスすることなく高効率に配光を拡大させることができる。また、白色光における色むらが低減され、かつ、複数の観察モードにおける観察エリア、明るさ、コントラストが一致する。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で変形／応用が可能なことは勿論である。以下、上述した一実施形態の変形例について説明する。
《第１変形例》
以下、一実施形態の第１変形例に係る照明装置について説明する。なお、説明の重複を避ける為、一実施形態との相違点を説明する。

図３は、本第１変形例に係る照明装置の先端ユニット２の一構成例を示す図である。本第１変形例では、ホルダ２０におけるテーパ形状の貫通孔を、円錐形状ではなく、ドーム形状（例えば放物面形状）として形成する。詳細には、ホルダ２０における貫通孔を、黄色変換光Ｌ２を光軸に平行な平行光に近い配光にするような放物面形状に形成することが好ましい。

このように構成することで、光源光も平行光に近い光とすることができる為、第３導光部材１１−３の射出部径が小さい場合、光軸と波長変換部材２３の後方側の面とが交差する一点付近に集中して光が照射される。このように構成することで、波長変換部材２３から後方に射出される黄色変換光Ｌ２が当該一点からの点光源になり、反射光を再び平行光に近い配光に近付けることが容易となる。

本第１変形例は、波長変換部材２３より前方に等方的に射出された黄色変換光Ｌ２と、ホルダ２０の放物面形状の貫通孔の内壁前面に形成された反射部２５により反射された黄色変換光Ｌ２との混合光の配光が、平行光に近い青色透過光Ｌ１が拡散部材２４によって拡散された拡散光の配光に類似している場合に特に有効である。

以上説明したように、本第１変形例によれば、上述の一実施形態に係る照明装置と同様の効果を奏する上に、反射光を再び平行光に近い配光に近付けることが容易な照明装置を提供することができる。
《第２変形例》
以下、一実施形態の第２変形例に係る照明装置について説明する。なお、説明の重複を避ける為、一実施形態との相違点を説明する。

図４は、本第２変形例に係る照明装置の先端ユニット２の一構成例を示す図である。本第２変形例では、拡散部材２４をホルダ２０内部に設けるのでなく、ホルダ２０とは別体でホルダ２０の前方側に設ける。
より詳細には、例えば長手方向中央近傍に拡散部材２４を備えた略円柱状ガラス３１をホルダ２０に対するカバーガラスとして設置する。

以上説明したように、本第２変形例によれば、上述の一実施形態に係る照明装置と同様の効果を奏する上に、ホルダ２０とは別体として拡散部材２４を作製することができ、歩留まり軽減を期待することができる照明装置を提供することができる。
《第３変形例》
以下、一実施形態の第３変形例に係る照明装置について説明する。なお、説明の重複を避ける為、一実施形態との相違点を説明する。

図５は、本第３変形例に係る照明装置の先端ユニット２の一構成例を示す図である。本第３変形例では、拡散部材２４を設ける代わりに（散乱粒子を設ける代わりに）、波長変換部材２３を照明光射出部２９まで設け、当該照明光射出部２９の空気界面に係る部位に、微小凹凸形状を形成した拡散部位２４−１を設ける。この拡散部位２４−１に入射した光は、拡散されて射出される。詳細には、照明光射出部２９のうち例えば光源光が照射される部位のみに、当該光源光を拡散射出させるような微小凹凸形状を形成しても良い。

なお、図５に示すように微小凹凸形状を形成する代わりに、図６に示すように当該照明光射出部２９の空気界面に係る部位にレンズ形状の拡散部位２４−２を形成しても良い。図６は、本第３変形例に係る照明装置の先端ユニット２の一構成例を示す図である。

以上説明したように、本第３変形例によれば、上述の一実施形態に係る照明装置と同様の効果を奏する上に、拡散粒子を備える拡散部材を設ける構造よりも、屈折率界面に垂直に照射する光量をより少なくすることができ、結果としてより多くの光を効率的に前方に射出させることができる証明装置を提供することができる。
《第４変形例》
以下、一実施形態の第４変形例に係る照明装置について説明する。なお、説明の重複を避ける為、一実施形態との相違点を説明する。図７は、本第４変形例に係る照明装置の先端ユニット２の一構成例を示す図である。

本第４変形例では、拡散部材２４を設ける代わりに（散乱粒子を設ける代わりに）、波長変換部材２３を照明光射出部２９まで設け、且つ、後述する“選択的に光源光を拡散させる手段”を設ける。
すなわち、図７に示すように、例えば長手方向中央近傍に、拡散部材２４を備えた略円柱状ガラス３１を、ホルダ２０に対するカバーガラスとして（ホルダ２０とは別体で）ホルダ２０の前方側に設ける。

さらに、この略円柱状ガラス３１のうち波長変換部材２３の前方における光軸近傍のみに、可視光を反射する反射部４１を形成する。
以上説明したように、本第４変形例によれば、上述の一実施形態に係る照明装置と同様の効果を奏する上に、光源光のみが選択的に後方側に反射され、波長変換部材２３によって黄色変換光Ｌ２が拡散されて（配光角が拡大されて）前方側から射出される照明装置を提供することができる。
《第５変形例》
以下、一実施形態の第５変形例に係る照明装置について説明する。なお、説明の重複を避ける為、一実施形態との相違点を説明する。

図８は、本第５変形例に係る照明装置の先端ユニット２の一構成例を示す図である。
本第５変形例においては、拡散粒子の径、屈折率、及び分散樹脂の屈折率等を調整し、光源光である紫色光や青色光のみが優先的選択的に拡散されるように、拡散部材２４−３を設ける。

具体的には、例えばμmオーダーからサブミクロンオーダーまで小さい拡散粒子を利用して拡散部材２４−３を構成する場合、当該拡散部材２４−３による拡散ではレイリー散乱原理に基づく散乱が優先される為、散乱度に波長依存性が生じる。このことを利用し、拡散粒子の径、屈折率、及び分散樹脂の屈折率を調整し、光源光である紫色光や青色光のみを優先的選択的に拡散されるように、拡散部材２４−３を構成する。

なお、このように拡散部材２４−３を構成する場合、拡散部材２４−３を設ける位置を、光源光が照射される位置に限定する必要がない。従って、図８に示すように、照明光射出部２９全域に亘って（波長変換部材２３の前方側全面に亘って）、拡散部材２４−３を設けることができる。

以上説明したように、本第５変形例によれば、上述の一実施形態に係る照明装置と同様の効果を奏する上に、拡散部材２４−３の拡散度波長依存性によって光源光のみが優先的選択的に配光拡大され且つ黄色波長変換光はあまり配光拡大されない明るい照明光を実現した照明装置を提供することができる。
《第６変形例》
以下、一実施形態の第６変形例に係る照明装置について説明する。なお、説明の重複を避ける為、一実施形態との相違点を説明する。

図９は、本第６変形例に係る照明装置の先端ユニット２の一構成例を示す図である。本第６変形例では、濃度勾配を導入した（拡散度に勾配を備えさせた）複数の拡散部材２４−４，２４−５を設けることで、２種の光源光を均一な配光射出とする。
例えば、光源光である紫色光のビームスポット径が、光源光である青色光のビームスポット径よりも狭い場合、狭いビームスポットで照射された紫色光についてはより大きい拡散度で拡散されるべきである。

従って、本第６変形例では、紫色光のビームスポット径上または当該ビームスポット径よりも小さいエリアには、紫色光が効率良く配光拡大がなされる濃度（紫色光に適した配光拡大度）の拡散部材２４−４を設置する。
同様に、青色光のビームスポット径に対応するエリアには、拡散部材２４−４よりも配光拡大度の小さい拡散部材２４−５を設置する。換言すれば、紫色光のビームスポット径上の拡散部材２４−４よりも、青色光のビームスポット径上の拡散部材２４−５の方が、拡散粒子の分散濃度が低くなるように、拡散部材２４−４，２４−５を設置する。

以上説明したように、本第７変形例によれば、上述の一実施形態に係る照明装置と同様の効果を奏する上に、拡散部材に照射される複数の光源光のビームスポット径がそれぞれ互いに異なる場合（例えば、第３導光部材１１−３のＮＡに波長依存性がある場合、透明部材及び拡散部材の屈折率に波長依存性がある場合、拡散部材の拡散度に波長依存性がある場合等）であっても、それら複数種の光源光を均一な配光射出とすることができる照明装置を提供することができる。
《第７変形例》
以下、一実施形態の第７変形例に係る照明装置について説明する。なお、説明の重複を避ける為、一実施形態との相違点を説明する。

図１０，１１，１２は、本第７変形例に係る照明装置の先端ユニット２の一構成例を示す図である。本第７変形例では、上述した第６変形例と同様に、濃度勾配を導入した（拡散度に勾配を備えさせた）拡散部材を設ける。
すなわち、図１０に示す例では、テーパ状に形成した拡散部材２４−６を設けている。図１１に示す例では、ドーム状に形成した拡散部材２４−７を設けている。図１２に示す例では、階段状に形成した拡散部材２４−８を設けている。

図１０乃至図１２に示すように物理的構造によって拡散度調整を行った拡散部材２４−６乃至拡散部材２４−８を設けることで、第６変形例のように互いに異なる拡散度を有する複数種類の拡散部材を用いることなく、比較的簡易に所望の拡散度分布を面内で実現することが可能となる。

以上説明したように、本第７変形例によれば、第６変形例に係る照明装置と同様の効果を奏する照明装置を提供することができる。
《第８変形例》
以下、一実施形態の第８変形例に係る照明装置について説明する。なお、説明の重複を避ける為、第６変形例との相違点を説明する。

図１３は、本第８変形例に係る照明装置の先端ユニット２の一構成例を示す図である。本第８変形例では、波長変換部材を複数設ける。すなわち、例えば同図に示すように第１波長変換部材２３−１及び第２波長変換部材２３−２を設置する。
前記第１波長変換部材２３−１は、第１光源１０−１の光を効率良く吸収することで第１波長変換光を射出する。第２波長変換部材２３−２は、第２光源１０−２からの光を効率良く吸収することで第２波長変換光を射出する。第２波長変換部材２３−２は、第1光源１０−１の光をほとんど吸収発光しない。

このように構成することによって、第１光源１０−１を発光させると、第１光源透過光と、第１波長変換光と、が照明光射出部２９より射出される。第２光源１０−２を発光させると、第２光源透過光と、第２波長変換光と、第１波長変換部材２３−１の材料種によっては第２光源光の励起による第１波長変換光が同様に射出される。

ここで、第１光源透過光、第１波長変換光、第２光源透過光、第２波長変換光、及び第２光源光の励起による第１波長変換光の全ての配光が略同一であることが好ましい。
従って、本第８変形例では、上述した構成によって第１光源透過光及び第２光源透過光のうち配光の狭い方の光を選択的に配光拡大させ、且つ、配光の広い方の透過光についても直進光をある程度拡散させる。よって、上述した第６変形例と同様、濃度勾配を導入した（拡散度に勾配を備えさせた）拡散部材２４−４，２４−５によって配光を整合する。

以上説明したように、本第８変形例によれば、上述の第５変形例に係る照明装置と同様の効果を奏する上に、第１光源１０−１の発光によって照明光射出部２９より均一な白色が照明され、更に第２光源１０−２の発光によって２色の照明光による特殊光観察が可能となる照明装置を提供することができる。

さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

１…光源部、 ２…先端ユニット、 １０−１…第１光源、 １０−２…第２光源、 １１−１…第１導光部材、 １１−２…第２導光部材、 １１−３…第３導光部材、 １３…光カプラ、 ２０…ホルダ、 ２１…透明部材、 ２３…波長変換部材、 ２４，２４−３，２４−４，２４−５，２４−６，２４−７，２４−８…拡散部材、 ２４−１，２４−２…拡散部位、 ２５…反射部、 ２８…光源光入射部、 ２９…照明光射出部、 ３１…略円柱状ガラス、 ４０…波長変換部材、 ９０…照射対象物。

Claims (15)

1. 互いに波長の異なる光源光を発する複数の光源と、
   前記複数の光源から発された各々の光源光の中心波長に対する吸収率が異なり、且つ、特定波長の入射光により励起され、当該入射光を波長変換した波長変換光を発光する波長変換部と、
   前記光源光の配光と、前記波長変換光の配光と、を整合して射出する配光整合部と、
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 前記配光整合部は、前記光源光のうち少なくとも光軸周辺を通過する光を選択的に拡散させて配光を拡大させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記複数の光源は、ＬＥＤもしくはレーザ光源を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記複数の光源から発された光源光を合波して共通の導波路に入射させる光源光合波部を含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記共通の導波路の射出端から射出される光源光が最も強い強度で射出される方向を前方と定義し、その逆方向を後方と定義した場合、
   前記配光整合部は、前記波長変換部の前方に設置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記配光整合部は、
   前記光軸に垂直な面へ投影した場合に円形状を呈し、且つ、前記共通の導波路の射出端から射出された光源光によって前記配光整合部に照射されるビームスポット径と同径以下の径である
   ことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
7. 前記配光整合部は、屈折率の互いに異なる材料群が混在して成る内部拡散部材から成る
   ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 前記配光整合部は、前記光軸方向について高低差を有するドーム形状、階段状形状、またはテーパ形状を呈する
   ことを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 前記配光整合部は、前記光軸上の濃度が最も高く、且つ、前記光軸に垂直な方向に略同心円状に濃度が漸次低下していく濃度分布で設けられている
   ことを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
10. 前記配光整合部は、当該照明装置の照明光射出端における空気界面上に形成された凹部及び／または凸部である
    ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
11. 前記共通の導波路の射出端から射出される光源光が最も強い強度で射出される方向を前方と定義し、その逆方向を後方と定義した場合、
    前記配光整合部は、前記波長変換部の前方に設置され、且つ、前記光源光を正反射または散乱反射する反射部を含む
    ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
12. 前記配光整合部による前記拡散の度合いである光拡散度は、入射光の波長に依存性を有しており、
    前記配光整合部は、前記光源光及び前記波長変換光のうち配光が狭い方の光を選択的に強く拡散させる
    ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
13. 前記複数の光源は、２個の光源であり、
    前記波長変換部は、互いに異なる波長変換を行う２種類の波長変換部材から成り、
    前記２種類の波長変換部材のうち少なくとも一方の波長変換部材は、前記２個の光源のうち何れか一方の光源が発した光源光を波長変換しない
    ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
14. 前記光軸に沿って光が進行する方向を前方と定義し、その逆方向を後方と定義し、前記光軸に対して垂直な方向を側方と定義した場合に、
    前記光源光の光路外であって、且つ、前記波長変換部の側方または後方には、前記光軸に対して所定の傾きを有する面状に、光を反射する反射部が設けられており、
    前記反射部は、前記波長変換光の配光を選択的に狭めることで、前記光源光の配光と整合させる
    ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
15. 前記反射部は、パラボラ形状を呈するように設けられている
    ことを特徴とする請求項１４に記載の照明装置。

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