JP2017188328A - 蛍光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蛍光素子で変換された蛍光と蛍光素子で変換されなかった励起光との合成光を、出射することができる蛍光装置を提供する。【解決手段】 蛍光装置は、励起光を出射する光源と、光源から出射された励起光が入射され、該励起光を反射する反射部を有する光学素子と、反射部で反射された励起光が入射され、該励起光の一部を蛍光に変換して出力する蛍光素子と、蛍光素子から出力された光が入射され、該光の一部が反射部に入射するように、該光を光学素子に向けて出射するレンズと、を備え、反射部は、レンズから出射された光のうち反射部に入射される領域が、当該光の光軸から離れるにつれて大きくなるように、構成される。【選択図】 図４

Description

本発明は、励起光を出射する光源と、励起光の一部を蛍光に変換して出力する蛍光素子とを備える蛍光装置に関する。

従来、蛍光装置として、励起光を出射する光源と、該励起光を反射する光学素子と、該励起光の一部を蛍光に変換して出力する蛍光素子とを備える光源装置が、知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係る光源装置においては、蛍光素子で変換された蛍光は、光学素子を透過する一方、蛍光素子で変換されなかった励起光は、光学素子で反射する。即ち、特許文献１に係る光源装置は、蛍光のみを使用している。

特開２０１４−８９４６２号公報

そこで、課題は、蛍光素子で変換された蛍光と蛍光素子で変換されなかった励起光との合成光を、出射することができる蛍光装置を提供することである。

蛍光装置は、励起光を出射する光源と、前記光源から出射された励起光が入射され、該励起光を反射する反射部を有する光学素子と、前記反射部で反射された励起光が入射され、該励起光の一部を蛍光に変換して出力する蛍光素子と、前記蛍光素子から出力された光が入射され、該光の一部が前記反射部に入射するように、該光を前記光学素子に向けて出射するレンズと、を備え、前記反射部は、前記レンズから出射された光のうち前記反射部に入射される領域が、当該光の光軸から離れるにつれて大きくなるように、構成される。

また、蛍光装置においては、前記反射部は、励起光を反射する一方、蛍光を透過する、という構成でもよい。

また、蛍光装置においては、前記反射部は、前記レンズから出射される光の光軸の方向視において、当該光のうち前記反射部に入射される領域が、当該光軸の位置を中心とする扇形状となるように、構成される、という構成でもよい。

また、蛍光装置においては、前記反射部は、前記レンズから出射される光の光軸の方向視において、当該光のうち前記反射部に入射される領域が、当該光軸の位置を中心とする扇形状を複数に分割し且つ当該光軸を中心にそれぞれを個別に回転移動したような形状となるように、構成される、という構成でもよい。

また、蛍光装置においては、前記レンズは、前記蛍光素子から出力された光が入射され、該光を前記光学素子に向けて平行光にして出射し、前記蛍光装置は、前記光学素子を経由した光が入射され且つ該光を導光体に向けて集束光にして出射する集束光学系を、さらに備える、という構成でもよい。

以上の如く、蛍光装置は、蛍光素子で変換された蛍光と蛍光素子で変換されなかった励起光との合成光を、出射することができる、という優れた効果を奏する。

一実施形態に係る蛍光装置の全体概要正面図であって、一部が断面を示す図である。 同実施形態に係る蛍光装置の要部平面図である。 同実施形態に係る蛍光装置の要部概要正面図であって、レンズから出射される光を説明する図である。 同実施形態に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。 比較例に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。 同比較例に係る蛍光装置の作用を説明する図であって、導光体の入射角及び出射角に対する光強度の分布を示す概念図である。 実施例に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。 同実施例に係る蛍光装置の作用を説明する図であって、導光体の入射角及び出射角に対する光強度の分布を示す概念図である。 他の実施形態に係る蛍光装置の要部概要正面図であって、レンズから出射される光を説明する図である。 同実施形態に係る蛍光装置の作用を説明する図であって、導光体の入射角及び出射角に対する光強度の分布を示す概念図である。 さらに他の実施形態に係る蛍光装置の要部概要正面図であって、レンズから出射される光を説明する図である。 同実施形態に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。 さらに他の実施形態に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。 さらに他の実施形態に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。 さらに他の実施形態に係る蛍光装置の要部平面図である。 同実施形態に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。 さらに他の実施形態に係る蛍光装置の要部平面図である。 同実施形態に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。 さらに他の実施形態に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。 さらに他の実施形態に係る蛍光装置の要部概要平面図であって、光学素子に入射される光を説明する図である。

以下、蛍光装置における一実施形態について、図１〜図８を参酌して説明する。なお、各図（図９〜図２０も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る蛍光装置１は、励起光Ｌ１を出射する光源２と、光源２から出射された励起光Ｌ１が入射され、該励起光Ｌ１を反射する光学素子３と、光学素子３で反射された励起光Ｌ１が入射され、該励起光Ｌ１の一部を蛍光に変換して出力する蛍光素子４とを備えている。また、蛍光装置１は、蛍光素子４から出力された光が入射されるレンズ５と、各構成２〜５を保持する保持体６と、蛍光素子４を支持し、蛍光素子４と保持体６とを連結する支持体７とを備えている。

蛍光装置１は、入射された光を集束光にして出射する集束光学系８と、集束光学系８から出射された光が入射される導光体９と、各構成２〜８を収容する筐体１０とを備えている。なお、筐体１０は、導光体９の端部を着脱可能に接続する接続部１０１を備えており、導光体９の入射端面９１は、導光体９の端部が接続部１０１に接続されることで、各構成（例えば、集束光学系８、レンズ５等）に対して位置決めされる。

なお、光学素子３で反射された励起光Ｌ１は、レンズ５の第２面５２に入射され、レンズ５の第１面５１から出射された後に、蛍光素子４に入射される。また、蛍光素子４から出力された光は、レンズ５の第１面５１に入射され、そして、一部が光学素子３に入射するように、レンズ５の第２面５２から光学素子３に向けて出射される。その後、光学素子３を経由した光は、集束光学系８に入射され、集束光学系８から出射された光は、導光体９の入射端面９１に入射され、そして、導光体９の出射端面９２から出射される。

図１及び図２（図３以降も同様）において、第１方向Ｄ１は、レンズ５の第２面５２から出射された光Ｌ２の光軸Ｘ２と平行な方向である。また、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と直交する方向であり、そして、第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２とそれぞれ直交する方向である。

また、図１及び図２（図３以降も同様。但し、図６、図８、及び図１０は除く。）において、２点鎖線は、光源２から出射された励起光Ｌ１、及びレンズ５の第２面５２から出射された光Ｌ２のそれぞれの外縁（ビーム形状）を示しており、１点鎖線Ｘ１，Ｘ２は、それぞれの光Ｌ１，Ｌ２の光軸を示している。なお、光Ｌ１，Ｌ２の外縁は、例えば、設計上、光強度が光軸Ｘ１，Ｘ２に直交する断面内の最大値に対してｅ^-2（＝0.1353）となる位置である。

光源２は、本実施形態においては、半導体レーザとしている。具体的には、光源２は、発光部２１（エミッタ）を一つ有するＣＡＮタイプ（シングルエミッタタイプ）の半導体レーザとしている。なお、光源２は、複数の発光部２１を有するアレイタイプの半導体レーザでもよく、また、ＬＥＤでもよい。また、本実施形態においては、光源２は、青色光（例えば、波長が４００〜４７０ｎｍの光）を出射している。

蛍光素子４は、励起光Ｌ１を蛍光に変換する蛍光体を有している。本実施形態においては、蛍光体は、ＹＡＧ系の結晶材料で形成されており、光源２から出射された励起光Ｌ１である青色光を、黄緑色の蛍光（例えば、波長が５２５〜５７５ｎｍにピークを持ち、４５０〜８００ｎｍにかけた広い可視域のスペクトルを持った光）に変換する。

そして、蛍光素子４は、入射された励起光Ｌ１の一部を、蛍光体で蛍光に変換している。したがって、蛍光素子４から出力された光は、蛍光素子４で変換された蛍光と、蛍光素子４で変換されなかった未変換光（励起光Ｌ１のままの光）とを含んでいる。本実施形態においては、蛍光素子４から出力された光は、蛍光である黄緑色光と未変換光である青色光とが合成されて、白色光となる。

レンズ５は、蛍光素子４から出力された光が入射され、該光を平行光にして光学素子３に向けて出射する。即ち、レンズ５は、コリメートレンズである。また、本実施形態においては、蛍光素子４から出射された光の光軸は、レンズ５の光軸と一致している。

集束光学系８は、光学素子３を経由した平行な光が入射され、該光を集束光にして導光体９の入射端面９１に向けて出射する。即ち、集束光学系８は、一つの集束レンズである。なお、集束光学系８は、複数のレンズから構成されてもよい。そして、集束光学系８の焦点の位置は、接続部１０１に接続された導光体９の入射端面９１の中心位置である。また、本実施形態においては、光学素子３を経由した光の光軸は、集束光学系８の光軸と一致している。

導光体９の断面は、円形状に形成されている。導光体９は、長尺に形成されている。そして、導光体９は、入射端面９１から入射された光を、側面で反射を繰り返すことで導光体９の光軸方向に伝搬させ、出射端面９２から出射させる。本実施形態においては、導光体９は、可撓性を有する光ファイバである。なお、導光体９は、断面が円形状でなく矩形状でもよく、また、剛性を有する（即ち、可撓性を有さない）ロッドレンズでもよい。

光学素子３は、光源２から出射された励起光Ｌ１を反射する反射部３１を備えている。そして、光学素子３は、平板状に形成されている。また、光学素子３は、矩形状に形成されている。なお、光学素子３は、レンズ５の光軸方向視、即ち、レンズ５から出射される光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視（第１方向Ｄ１視）において、レンズ５の半分と重なるように、配置されている。

図３に示すように、反射部３１は、レンズ５から出射された光Ｌ２に対して、励起光Ｌ２ａを反射する一方、蛍光Ｌ２ｂを透過する。そして、反射部３１は、光学素子３の全面に配置されている。本実施形態においては、光学素子３は、ダイクロイックミラーである。

ところで、図４に示すように、レンズ５から出射された光Ｌ２は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視（第１方向Ｄ１視）で、円形状である。そして、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１が、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなっている。例えば、光軸Ｘ２から遠い位置Ｐ１における当該領域（光軸Ｘ２を中心とした周長）Ｌ２１１は、光軸Ｘ２から近い位置Ｐ２における当該領域Ｌ２１２よりも、大きくなっている。

具体的には、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視（第１方向Ｄ１視）において、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする扇形状となっている。本実施形態においては、当該領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする半円形状となっている。

また、レンズ５は、レンズ５の光軸方向と直交する断面が円形状となるように、形成されている。そして、反射部３１は、レンズ５の光軸方向視において、レンズ５と重なる領域が、レンズ５の光軸の位置を中心とする扇形状となるように、構成されている。

本実施形態に係る蛍光装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る蛍光装置１の作用について、図５〜図８を参酌して説明する。

まず、比較例の蛍光装置として、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１が、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなっていない構成について、図５を参酌して説明する。

図５に示すように、比較例の反射部３１は、レンズ５から出射される光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視（第１方向Ｄ１視）において、レンズ５の一方側（図５の左側）の中央部のみと重なるように、配置されている。これにより、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から遠い領域においては、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて、小さくなっている。なお、図５において（図７、図１２〜図１４、図１６、及び図１８〜図２０も、同様）、レンズ５から出射される光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、斜線で示されている。

そして、レンズ５から出射された光Ｌ２において、反射部３１に入射された光は、蛍光のみ反射部３１を透過し、反射部３１に入射されなかった光は、励起光及び蛍光の合成光である。その後、光学素子３を経由した平行光は、集束光学系８で集束光にされて、中心位置が集束光学系８の焦点である導光体９の入射端面９１に入射される。

これにより、導光体９の入射端面９１に入射される入射角に対する光強度分布においては、図６に示すように、励起光Ｓ１は、ガウシアン状の分布から一部が欠けた分布となり、蛍光Ｓ２は、ガウシアン状の分布となる。そして、励起光及び蛍光の合成光Ｓ３は、ガウシアン状の分布から一部が欠けた分布となる。

なお、図６（図８及び図１０も同様）において、入射角は、第２方向Ｄ２視において、入射端面９１に入射される光が導光体９の光軸（即ち、第１方向Ｄ１）に対して交差する角度である。また、入射角において、正（＋）方向は、当該交差する角度が第３方向Ｄ３の矢印方向側に有することを示し、負（−）方向は、当該交差する角度が第３方向Ｄ３の反矢印方向側に有することを示している。

そして、導光体９の入射端面９１に入射された光は、導光体９の側面で反射を繰り返されることで導光体９の光軸方向に伝搬され、出射端面９２から出射される。このとき、導光体９の内部において、光は、進行する角度を維持されるため、入射端面９１に入射した入射角と等しい出射角で出射端面９２から出射する一方、導光体９の光軸周りに発散する。

これにより、導光体９の出射端面９２から出射される出射角に対する光強度分布においては、励起光Ｓ１は、導光体９の内部を伝搬される際に発散されるものの、ガウシアン状の分布から一部が欠けた分布となる。そして、蛍光Ｓ２は、導光体９の内部を伝搬される際に発散されても、ガウシアン状の分布を維持する。これにより、励起光及び蛍光の合成光Ｓ３は、ガウシアン状の分布から一部が欠けた分布となる。したがって、例えば、導光体９から出射した光が被写体に照射されると、照度ムラ（明るさムラ）が生じる。

また、励起光Ｓ１は、ガウシアン状の分布から一部が欠けた分布であるのに対して、蛍光Ｓ２は、ガウシアン状の分布である。これにより、出射角に対して、励起光と蛍光との割合が、一定ではない。したがって、例えば、導光体９から出射した光が被写体に照射されると、色ムラが生じる。

なお、図６（図８及び図１０も同様）において、出射角は、第２方向Ｄ２視において、出射端面９２から出射される光が導光体９の光軸（即ち、第１方向Ｄ１）に対して交差する角度である。また、出射角において、正（＋）方向は、当該交差する角度が第３方向Ｄ３の矢印方向側に有することを示し、負（−）方向は、当該交差する角度が第３方向Ｄ３の反矢印方向側に有することを示している。

次に、本実施形態の蛍光装置１について説明する。具体的には、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１が、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなっている、構成について、図７及び図８を参酌して説明する。

図７に示すように、本実施形態の反射部３１は、レンズ５から出射される光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視（第１方向Ｄ１視）において、レンズ５の一方側（図７の左側）の全体と重なるように、配置されている。これにより、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて、大きくなっている。

これにより、導光体９の入射端面９１に入射される入射角に対する光強度分布においては、図８に示すように、励起光Ｓ１は、ガウシアン状の分布の正（＋）方向側のみ有する分布となり、蛍光Ｓ２は、ガウシアン状の分布となる。したがって、励起光及び蛍光の合成光Ｓ３は、ガウシアン状の分布から一部が欠けた分布となる。

それに対して、導光体９の出射端面９２から出射される出射角に対する光強度分布においては、励起光Ｓ１は、導光体９の内部を伝搬される際に発散されることで、ガウシアン状の分布となる。そして、蛍光Ｓ２は、導光体９の内部を伝搬される際に発散されても、ガウシアン状の分布を維持するため、励起光及び蛍光の合成光Ｓ３は、ガウシアン状の分布となる。これにより、例えば、導光体９から出射した光が被写体に照射されても、照度ムラ（明るさムラ）が生じることはない。

また、励起光Ｓ１は、ガウシアン状の分布であり、さらに、蛍光Ｓ２も、ガウシアン状の分布である。これにより、何れの出射角に対しても、励起光と蛍光との割合が、一定である。したがって、例えば、導光体９から出射した光が被写体に照射されても、色ムラが生じることはない。

以上より、本実施形態に係る蛍光装置１は、励起光Ｌ１を出射する光源２と、前記光源２から出射された励起光Ｌ１が入射され、該励起光Ｌ１を反射する反射部３１を有する光学素子３と、前記反射部３１で反射された励起光Ｌ１が入射され、該励起光Ｌ１の一部を蛍光に変換して出力する蛍光素子４と、前記蛍光素子４から出力された光が入射され、該光Ｌ２の一部が前記反射部３１に入射するように、該光Ｌ２を前記光学素子３に向けて出射するレンズ５と、を備え、前記反射部３１は、前記レンズ５から出射された光Ｌ２のうち前記反射部３１に入射される領域Ｌ２１が、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなるように、構成される。

斯かる構成によれば、光学素子３の反射部３１で反射された励起光Ｌ１は、蛍光素子４に入射され、蛍光素子４は、該励起光Ｌ１の一部を蛍光に変換して出力する。そして、蛍光素子４から出力された光は、レンズ５に入射され、レンズ５は、光学素子３に向けて出射する。

このとき、レンズ５から出射された光Ｌ２の一部は、光学素子３の反射部３１に入射される一方、当該光Ｌ２の他部は、反射部３１に入射されることなく、進行する。これにより、当該光Ｌ２の他部、即ち、蛍光素子４で変換された蛍光と蛍光素子４で変換されなかった励起光との合成光を、出射することができる。

ところで、レンズ５から出射された光Ｌ２の一部が光学素子３の反射部３１に入射されると、光学素子３の反射部３１は、少なくとも励起光Ｌ２ａを反射する。したがって、光学素子３を経由した光は、反射部３１に入射されなかった光と、反射部３１に入射した光とから成るため、不均一な光強度になり易い。

そこで、レンズ５から出射された光Ｌ２の領域（当該光Ｌ２の光軸Ｘ２を中心とした周長）が、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなることに対して、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１（当該光Ｌ２の光軸Ｘ２を中心とした周長）は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなっている。これにより、レンズ５から出射された光Ｌ２においては、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２からの距離に関わらず、反射部３１に入射される領域Ｌ２１の割合は、一定になる。

そして、例えば、光学素子３を経由した光が、集束されて、導光体９に入射された場合には、導光体９の内部の光は、導光体９に入射した角度で導光体９から出射するように、進行する角度を維持しつつ、発散する。これにより、導光体９から出射された光においては、出射角に対する光強度分布が、部分的に不均一な分布（例えば、ガウシアン状の分布から一部が欠けた分布）になることを抑制できる。

また、本実施形態に係る蛍光装置１においては、前記反射部３１は、励起光Ｌ１，Ｌ２ａを反射する一方、蛍光Ｌ２ｂを透過する、という構成である。

斯かる構成によれば、反射部３１が、励起光Ｌ１，Ｌ２ａを反射する一方、蛍光Ｌ２ｂを透過するため、反射部３１に入射された光Ｌ２のうち、蛍光Ｌ２ｂは、透過されて外部に出射される。これにより、反射部３１に起因する光効率の低下を抑制することができる。

また、例えば、光学素子３を経由した光が、集束されて、導光体９に入射された場合には、導光体９の内部の光は、導光体９に入射した角度で導光体９から出射するように、進行する角度を維持しつつ、発散する。これにより、導光体９から出射された光においては、何れの出射角に対しても、励起光と蛍光との割合が一定になる。したがって、導光体９から出射された光の色が所定の出射角で不均一になることを抑制できる。

また、本実施形態に係る蛍光装置１においては、前記反射部３１は、前記レンズ５から出射される光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光Ｌ２のうち前記反射部３１に入射される領域Ｌ２１が、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする扇形状となるように、構成される、という構成である。

斯かる構成によれば、レンズ５から出射される光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする扇形状となる。これにより、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち、反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて、比例するようにして大きくなる。したがって、レンズ５から出射された光Ｌ２においては、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２からの距離に関わらず、反射部３１に入射される領域Ｌ２１の割合は、一定になる。

そして、例えば、光学素子３を経由した光が、集束されて、導光体９に入射された場合には、導光体９の内部の光は、導光体９に入射した角度で導光体９から出射するように、進行する角度を維持しつつ、発散する。これにより、導光体９から出射された光においては、出射角に対する光強度分布が、部分的に不均一な分布になることをさらに抑制できる。

また、本実施形態に係る蛍光装置１においては、前記レンズ５は、前記蛍光素子４から出力された光が入射され、該光Ｌ２を前記光学素子３に向けて平行光にして出射し、前記蛍光装置１は、前記光学素子３を経由した光が入射され且つ該光を導光体９に向けて集束光にして出射する集束光学系８を、さらに備える、という構成である。

斯かる構成によれば、蛍光素子４から出力された光は、レンズ５に入射され、レンズ５は、該光Ｌ２を光学素子３に向けて平行光にして出射する。このとき、レンズ５から出射された光Ｌ２においては、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２からの距離に関わらず、反射部３１に入射される領域Ｌ２１の割合は、一定になっている。

その後、光学素子３を経由した光は、集束光学系８に入射され、集束光学系８は、該光を、導光体９に向けて、集束光にして出射する。このとき、導光体９の内部の光は、導光体９に入射した角度で導光体９から出射するように、進行する角度を維持しつつ、発散する。したがって、導光体９から出射された光においては、出射角に対する光強度分布が、部分的に不均一な分布になることを抑制できる。

なお、蛍光装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、蛍光装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

上記実施形態に係る蛍光装置１においては、反射部３１は、励起光Ｌ２ａを反射する一方、蛍光Ｌ２ｂを透過する、という構成である。しかしながら、蛍光装置は、斯かる構成に限られない。例えば、図９に示すように、反射部３１は、励起光だけでなく、蛍光も反射する、という構成でもよい。

そして、上記実施形態の反射部３１に対して図９に係る反射部３１を採用した構成によれば、導光体９の入射端面９１に入射される入射角に対する光強度分布においては、図１０に示すように、励起光Ｓ１は、ガウシアン状の分布の正（＋）方向側のみ有する分布となり、蛍光Ｓ２も、ガウシアン状の分布の正（＋）方向側のみ有する分布となる。これにより、励起光及び蛍光の合成光Ｓ３は、ガウシアン状の分布の正（＋）方向側のみ有する分布となる。

それに対して、導光体９の出射端面９２から出射される出射角に対する光強度分布においては、励起光Ｓ１は、導光体９の内部を搬送される際に発散されることで、ガウシアン状の分布となり、蛍光Ｓ２も、導光体９の内部を搬送される際に発散されることで、ガウシアン状の分布となる。これにより、励起光及び蛍光の合成光Ｓ３は、ガウシアン状の分布となる。したがって、例えば、導光体９から出射した光が被写体に照射されても、照度ムラ（明るさムラ）が生じることはない。

そして、励起光Ｓ１は、ガウシアン状の分布であり、さらに、蛍光Ｓ２も、ガウシアン状の分布である。これにより、何れの出射角に対しても、励起光と蛍光との割合が、一定である。したがって、例えば、導光体９から出射した光が被写体に照射されても、色ムラが生じることはない。

また、上記実施形態に係る蛍光装置１においては、反射部３１は、光学素子３の全面に配置されている、という構成である。しかしながら、蛍光装置は、斯かる構成に限られない。例えば、図１１及び図１２に示すように、反射部３１は、光学素子３の一部に配置されている、という構成でもよい。

図１１及び図１２に係る光学素子３は、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち、少なくとも励起光Ｌ２ａを反射する反射部３１と、レンズ５から出射された光Ｌ２を透過する透過部３２とを備えている。そして、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなっている。

また、上記実施形態に係る蛍光装置１においては、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする半円形状（中心角が１８０°の扇形状）である、という構成である。しかしながら、蛍光装置は、斯かる構成に限られない。

例えば、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、図１３に示すように、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする中心角が９０°の扇形状である、という構成でもよく、図１４に示すように、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする中心角が２７０°の扇形状である、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る蛍光装置１においては、反射部３１は、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１が、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする１つの扇形状となるように、構成される、という構成である。しかしながら、蛍光装置は、斯かる構成に限られない。

例えば、図１５〜図１９に示すように、反射部３１は、レンズ５から出射される光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１が、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする扇形状を複数に分割し且つ当該光軸Ｘ２を中心に互いに重ならないようにそれぞれを個別に回転移動したような形状となるように、構成される、という構成でもよい。

まず、図１５及び図１６に係る構成について、説明する。

図１５及び図１６に係る構成においては、レンズ５から出射された光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１（Ｌ２１ａ、Ｌ２１ｂ）は、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする扇形状を、径方向で複数に分割している。具体的には、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする複数（図１５及び図１６においては、２つ）の扇形状となる。

これにより、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１ａ，Ｌ２１ｂは、当該光軸Ｘ２を中心にそれぞれを個別に回転移動すると、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする１つの扇形状になる。したがって、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１（具体的には、２つの領域Ｌ２１ａ，Ｌ２１ｂの合計の領域）は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなっている。

なお、当該扇形状の領域Ｌ２１ａ，Ｌ２１ｂは、複数の光源２（発光部２１）が並列される方向に対応して、並列されている。具体的には、当該領域Ｌ２１ａ，Ｌ２１ｂは、複数の光源２（発光部２１）が並列される方向（図１５及び図１６においては、第２方向Ｄ２）に沿って、並列されている。

次に、図１７〜図１９に係る構成について、説明する。

図１７〜図１９に係る反射部３１においては、レンズ５から出射される光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１（Ｌ２１ａ〜Ｌ２１ｃ）は、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする扇形状を、周方向で複数に分割している。これにより、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１ａ〜Ｌ２１ｃは、当該光軸Ｘ２を中心にそれぞれを個別に回転移動すると、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする１つの扇形状になる。

したがって、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１（具体的には、３つの領域Ｌ２１ａ〜Ｌ２１ｃの合計の領域）は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなっている。なお、光学素子３は、反射部３１と透光部３２とを備えている。

なお、図１７及び図１８に係る構成においては、当該３つの領域Ｌ２１ａ〜Ｌ２１ｃは、複数の発光部２１が並列される方向に対応して、並列されている。具体的には、当該３つの領域Ｌ２１ａ〜Ｌ２１ｃは、複数の発光部２１が並列される方向（図１７及び図１８においては、第２方向Ｄ２）に沿って、並列されている。なお、図１７及び図１８に係る光源２は、複数の発光部２１を有するアレイタイプの半導体レーザとしている。

また、図１５〜図１９に係る構成においては、レンズ５は、レンズ５の光軸方向と直交する断面が円形状となるように、形成されている。そして、反射部３１は、レンズ５の光軸方向視において、レンズ５と重なる領域が、レンズ５の光軸の位置を中心とする扇形状を複数に分割し且つレンズ５の光軸を中心に互いに重ならないようにそれぞれを個別に回転移動したような形状となるように、構成されている。

また、例えば、図２０に示すように、レンズ５から出射される光Ｌ２の光軸Ｘ２の方向視において、当該光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光軸Ｘ２の位置を中心とする完全な扇形ではない（具体的には、中心角を構成する二つの辺が直線ではなく、曲線である扇形状）、という構成でもよい。要するに、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなる、という構成であればよい。

また、上記実施形態に係る蛍光装置１においては、レンズ５は、蛍光素子４から出力された光が直接入射される、という構成である。しかしながら、蛍光装置は、斯かる構成に限られない。例えば、レンズ５は、蛍光素子４から出力された光が他のレンズ等を経由した後に入射される、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る蛍光装置１においては、反射部３１は、レンズ５から出射された光Ｌ２が直接入射される、という構成である。しかしながら、蛍光装置は、斯かる構成に限られない。例えば、反射部３１は、レンズ５から出射された光Ｌ２がミラーで進行方向を変更された後に入射される、という構成でもよい。斯かる構成においては、レンズ５から出射された光Ｌ２のうち反射部３１に入射される領域Ｌ２１は、反射部３１に入射される際の当該光Ｌ２の光軸Ｘ２から離れるにつれて大きくなるように、構成される。

また、上記実施形態に係る蛍光装置１においては、レンズ５は、蛍光素子４から出力された光を、光学素子３に向けて平行光にして出射する、という構成である。しかしながら、蛍光装置は、斯かる構成に限られない。例えば、レンズ５は、蛍光素子４から出力された光を、光学素子３に向けて集束光にして出射し、集束光学系８を備えることなく、導光体９の入射端面９１に入射させる、という構成でもよい。

１…蛍光装置、２…光源、３…光学素子、４…蛍光素子、５…レンズ、６…保持体、７…支持体、８…集束光学系、９…導光体、１０…筐体、２１…発光部、３１…反射部、３２…透過部、５１…第１面、５２…第２面、９１…入射端面、９２…出射端面、１０１…接続部

Claims (5)

1. 励起光を出射する光源と、
   前記光源から出射された励起光が入射され、該励起光を反射する反射部を有する光学素子と、
   前記反射部で反射された励起光が入射され、該励起光の一部を蛍光に変換して出力する蛍光素子と、
   前記蛍光素子から出力された光が入射され、該光の一部が前記反射部に入射するように、該光を前記光学素子に向けて出射するレンズと、を備え、
   前記反射部は、前記レンズから出射された光のうち前記反射部に入射される領域が、当該光の光軸から離れるにつれて大きくなるように、構成される、蛍光装置。
2. 前記反射部は、励起光を反射する一方、蛍光を透過する、請求項１に記載の蛍光装置。
3. 前記反射部は、前記レンズから出射される光の光軸の方向視において、当該光のうち前記反射部に入射される領域が、当該光軸の位置を中心とする扇形状となるように、構成される、請求項１又は２に記載の蛍光装置。
4. 前記反射部は、前記レンズから出射される光の光軸の方向視において、当該光のうち前記反射部に入射される領域が、当該光軸の位置を中心とする扇形状を複数に分割し且つ当該光軸を中心にそれぞれを個別に回転移動したような形状となるように、構成される、請求項１〜３の何れか１項に記載の蛍光装置。
5. 前記レンズは、前記蛍光素子から出力された光が入射され、該光を前記光学素子に向けて平行光にして出射し、
   前記蛍光装置は、前記光学素子を経由した光が入射され且つ該光を導光体に向けて集束光にして出射する集束光学系を、さらに備える、請求項１〜４の何れか１項に記載の蛍光装置。
   

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