JP2021083698A - 発光装置及び接続方法 - Google Patents

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省吾 茂手木
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Abstract

【課題】輝度ムラ及び色ムラを抑制することができる発光装置等を提供する。【解決手段】発光装置１は、一次光として青色系光を放つ固体発光素子と、一次光を、一次光よりも長波長成分の多い光に変換した波長変換光を含む二次光を出射する波長変換部材３６と、波長変換部材３６が出射した二次光を伝送する第１導光部材５０と、第１導光部材５０に伝送された二次光を伝送する樹脂材料を含む第２導光部材６０とを備える。そして、第１導光部材５０の出射面５２と第２導光部材６０の入射面６１とは、直接的に接続する。そして、第１導光部材５０の出射面５２及び第２導光部材６０の入射面６１のそれぞれの残留応力は、第１導光部材５０の出射面５２と第２導光部材６０の入射面６１とが接続する互いの接続面の中心から離れるにつれて小さくなる。【選択図】図５

Description

本開示は、発光装置及び接続方法に関する。
従来、口金部を取り付けた入射端部にガラス棒が接続されているプラスチック光ファイバーを用いた照明用光源装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−０７５０４６号公報
従来の照明用光源装置では、ガラス棒をプラスチック光ファイバーの入射端部に接続しているが、ガラス棒とプラスチック光ファイバーとの境界面では空気層が介在してしまう。この場合、ガラス棒及びプラスチック光ファイバーを通過した光は、輝度ムラ及び色ムラが発生してしまうという課題がある。
そこで、本開示は、輝度ムラ及び色ムラを抑制することができる発光装置及び接続方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る発光装置は、一次光として青色系光を放つ固体発光素子と、前記一次光を、前記一次光よりも長波長成分の多い光に変換した波長変換光を含む二次光を出射する波長変換部材と、前記波長変換部材が出射した前記二次光を伝送する第１導光部材と、前記第１導光部材に伝送された前記二次光を伝送する樹脂材料を含む第２導光部材とを備え、前記第１導光部材の一端面と前記第２導光部材の他端面とは、直接的に接続し、前記第１導光部材の一端面及び前記第２導光部材の他端面のそれぞれの残留応力は、前記第１導光部材の一端面と前記第２導光部材の他端面とが接続する互いの接続面の中心から離れるにつれて小さくなる。
また、本開示の一態様に係る接続方法は、前記第１導光部材と前記第２導光部材とを接続する接続方法であって、前記第１導光部材の一端面は、平面又は凸状の曲面であり、前記第２導光部材の他端面は、平面又は凸状の曲面であり、前記第１導光部材と前記第２導光部材とを光学的に接続する際に、前記第１導光部材の一端面と前記第２導光部材の他端面とが接触して押圧されることで、前記第２導光部材の他端面が変形する。
なお、この包括的又は具体的な態様は、システム、方法又は集積回路等の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示の発光装置及び接続方法は、輝度ムラ及び色ムラを抑制することができる。
図１は、実施の形態に係る発光装置を有する内視鏡用照明システムを示す斜視図である。 図２は、実施の形態に係る発光装置を示すブロック図である。 図３は、実施の形態に係る発光装置、第１導光部材、コネクタ、第２導光部材を示す模式図である。 図４は、実施の形態に係る第１導光部材、コネクタ及び第２導光部材を示す部分拡大断面図である。 図５は、第２導光部材を第１導光部材に接続する接続前及び接続後の様子を示す模式図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
また、以下の実施の形態において、略平面等の表現を用いている。例えば、略平面状は、完全に平面状であることを意味するだけでなく、実質的に平面状である、すなわち、例えば数％程度の誤差を含むことも意味する。また、略平面状は、本開示による効果を奏し得る範囲において平面状という意味である。他の「略」を用いた表現についても同様である。
以下、本開示の実施の形態に係る発光装置及び接続方法について説明する。
（実施の形態）
＜構成：発光装置１＞
図１は、実施の形態に係る発光装置１を有する内視鏡用照明システム１００を示す斜視図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る発光装置１は、レーザ光を用いた反射型の照明装置であり、例えば内視鏡等に用いられる内視鏡用照明システム１００に搭載される。なお、発光装置１は、例えば、ダウンライト、スポットライト等に用いられてもよい。内視鏡用照明システム１００は、発光装置１と、カメラコントロールユニット１１０とを有する。
発光装置１が出射するレーザ光は、例えば青色系光である。発光装置１は、青色系光であるレーザ光と、レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色の波長変換光とを合わせて、疑似的な白色の二次光を出射する。
図２は、実施の形態に係る発光装置１を示すブロック図である。図３は、実施の形態に係る発光装置１、第１導光部材５０、コネクタ７０ａ、７０ｂ、第２導光部材６０を示す模式図である。
図２及び図３に示すように、発光装置１は、励起光源３と、第１導光部材５０と、第２導光部材６０と、コネクタ７０ａ、７０ｂとを備える。
［励起光源３］
励起光源３は、レーザ光を出射する装置である。励起光源３は、収容体３１と、１以上のレーザ光源３２と、プリズム３３と、集光レンズ３４と、第１ガラスロッド３５と、波長変換部材３６と、第２ガラスロッド３７と、ヒートシンク３８と、駆動回路３９とを有する。
収容体３１は、励起光源３の筐体部分である。収容体３１は、レーザ光源３２、プリズム３３、集光レンズ３４、第１ガラスロッド３５、ヒートシンク３８及び駆動回路３９を収容する。また、収容体３１は、第１ガラスロッド３５及び第２ガラスロッド３７のそれぞれと光学的に接続可能に波長変換部材３６を保持する。
レーザ光源３２は、一次光としてレーザ光を放つ固体発光素子であり、略コリメートされたレーザ光を出射する。レーザ光源３２は、基板に実装されており、基板を介してヒートシンク３８に熱的に接続される。本実施の形態では、励起光源３は、複数のレーザ光源３２を用い、複数のレーザ光源３２を一組としている。一組のレーザ光源３２は、それぞれが出射したレーザ光をプリズム３３及び第１ガラスロッド３５を介して、波長変換部材３６にレーザ光を入射させる。
なお、本実施の形態では、複数のレーザ光源３２（例えば、４つ又は８つのレーザ光源３２）を用いているが、１つのレーザ光源３２を用いるだけでもよい。本実施の形態では、レーザ光源３２が出射するレーザ光は、紫色から青色までの青色系の波長帯域のうちの所定の波長の光である。
本実施の形態では、レーザ光源３２が出射するレーザ光は、断面形状が約１×４ｍｍの楕円である。また、レーザ光のエネルギー分布は、ガウス分布に従う。
また、本実施の形態では、一組のレーザ光源３２を用いているが、複数組のレーザ光源３２を用いてもよい。この場合、プリズム３３及び集光レンズ３４は、一組のレーザ光源３２と一対一で対応するように設けられてもよい。
レーザ光源３２は、半導体レーザによって構成されており、例えばＩｎＧａＮ系レーザダイオードで構成されているが、出射する光が波長変換部材３６を励起できるのであれば、他の波長（青色系の波長帯域以外）の半導体レーザ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。
また、レーザ光源３２が出射するレーザ光の出力は、駆動回路３９によって制御される。つまり、レーザ光源３２は、駆動回路３９によって制御されることで、所望のレーザ光を出射する。
プリズム３３は、一組のレーザ光源３２が出射するレーザ光を集光レンズ３４に導くことで集光レンズ３４に集光させることができるように収容体３１に配置される。つまり、プリズム３３は、レーザ光源３２から出射されたレーザ光を、集光レンズ３４に入射させるように集光する。プリズム３３は、例えば、ロンボイドプリズム、偏光ミラー等である。
集光レンズ３４は、プリズム３３と対向するように収容体３１に配置される。集光レンズ３４は、プリズム３３から出射された複数のレーザ光をさらに集光して、第１ガラスロッド３５に入射させる。なお、集光レンズ３４は、球面レンズ又は非球面レンズであるが、レーザ光を集光して、第１ガラスロッド３５に入射させる事ができる光学デバイスであればよく、これらに限定されない。
第１ガラスロッド３５は、集光レンズ３４と対向するように収容体３１に配置される。第１ガラスロッド３５は、集光レンズ３４で集光されて出射されたレーザ光を高効率で反射するよう誘電体多層膜が内面にコートされた、ガラスを基材とするライトパイプである。なお、第１ガラスロッド３５は、レーザ光を高効率で反射するような金属コートされた面が内側にある、ライトパイプでもよい。
第１ガラスロッド３５は、集光レンズ３４で集光されて出射されたレーザ光を伝送する伝送路を構成する。第１ガラスロッド３５は、レーザ光を内部で幾度も反射を繰り返しながら導光させることで、レーザ光をミキシングさせてガウス分布を均一化する。つまり、第１ガラスロッド３５は、ピーク部分が平滑化（略均一化）された、トップハット型のレーザ光を出射させる。第１ガラスロッド３５は、ミキシングしたレーザ光を出射し、波長変換部材３６に入射させる。
第１ガラスロッド３５は、レーザ光が伝送する方向と直交する平面で伝送路を切断した場合、伝送路の断面が多角形状であり、本実施の形態では伝送路の断面が方形状である。
波長変換部材３６は、第１ガラスロッド３５にミキシングされたレーザ光を波長変換光（蛍光）に変換する蛍光体（波長変換素子）を有する。つまり、波長変換部材３６は、第１ガラスロッド３５側の面に入射されたレーザ光を波長変換し、反対側（第２ガラスロッド３７側）の面から、波長変換した波長変換光を含む二次光を出射する。具体的には、波長変換部材３６は、一次光としてのレーザ光と、一次光としてのレーザ光を、一次光よりも長波長成分の多い光に変換した波長変換光とを含む二次光を出射し、第２ガラスロッド３７に入射させる。
また、波長変換部材３６には、トップハット型のレーザ光が入射する。このため、波長変換部材３６は、波長変換部材３６の一部だけが強く光る輝度ムラを抑制した二次光を出射する。
波長変換部材３６は、ガラス等のセラミック、シリコーン樹脂等からなる透明材料であるバインダに、蛍光体が分散される。蛍光体は、例えばＺｎＯ等の多色蛍光、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体、又は、ＢＡＭ（Ｂａｒｉｕｍ、Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ、Ａｌｕｍｉｎｕｍ）系蛍光体等であり、レーザ光の種類に応じて適宜選択される。なお、バインダは、セラミック、シリコーン樹脂等に限定されず、透明ガラス等のその他の透明材料を用いてもよい。
また、蛍光体は、例えば、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体等であってもよく、レーザ光により、赤色光、緑色光、青色光等の波長変換光を発してもよい。この場合、これらの赤色光、緑色光、青色光の波長変換光を混ぜて白色光としてもよい。本実施の形態では、蛍光体は、例えば、疑似的な白色の二次光を出射する。
また、波長変換部材３６は、例えば、サファイア基板上に蛍光体層等が形成された平板状の構造体である。波長変換部材３６は、収容体３１に接触した状態で、収容体３１に固定される。つまり、波長変換部材３６は、収容体３１をヒートシンク３８として機能させることで、蛍光体に生じる熱を放熱させる。
第２ガラスロッド３７は、収容体３１に固定され、波長変換部材３６と第１導光部材５０とを光学的に接続する。第２ガラスロッド３７は、波長変換部材３６と対向するように配置される。第２ガラスロッド３７は、波長変換部材３６から出射された二次光を高効率で反射するよう誘電体多層膜が内面にコートされた、ガラスを基材とするライトパイプである。なお、第２ガラスロッド３７は、二次光を高効率で反射するような金属コートされた面が内側にある、ライトパイプでもよい。
なお、第２ガラスロッド３７は、第１ガラスロッド３５と同様の構成であってもよいが、白色光の伝送効率を高める反射膜が内側に用いられていてもよい。
第２ガラスロッド３７は、波長変換部材３６で波長変換されて出射された波長変換光を含む二次光を伝送する伝送路を構成する。第２ガラスロッド３７は、内部でレーザ光を幾度も反射させながら導光させる。第２ガラスロッド３７は、導光する二次光をミキシングすることで、ガウス分布を均一化した二次光を出射する。つまり、第２ガラスロッド３７は、ピーク部分が平滑化した、トップハット型の二次光を出射する。第２ガラスロッド３７は、ミキシングした二次光を出射し、第１導光部材５０に入射させる。
第２ガラスロッド３７は、二次光が伝送する方向と直交する平面で伝送路を切断した場合、伝送路の断面が多角形状である。本実施の形態では、第２ガラスロッド３７は、伝送路の断面が方形状である。
ヒートシンク３８は、レーザ光源３２に生じた熱を放熱するための放熱部材であり、複数のフィンを有する。また、ヒートシンク３８は、レーザ光源３２を実装した基板を固定する。
駆動回路３９は、電力線等によって電力系統と電気的に接続され、電力を各々のレーザ光源３２に供給する。また、駆動回路３９は、レーザ光源３２が所定のレーザ光を発するように、レーザ光源３２の出力を駆動制御する。
駆動回路３９は、レーザ光源３２が発するレーザ光を調光する機能を有してもよい。また、駆動回路３９は、パルス信号に基づいて、レーザ光源３２を駆動する発振器等で構成されていてもよい。
［第１導光部材５０］
第１導光部材５０は、波長変換部材３６が出射した二次光を伝送させる光ファイバーケーブルである。第１導光部材５０は、例えば高屈折率のコアを、コアより低屈折率のクラッド層が包んだ二重構造であり、クラッド層を覆う被覆で構成される。なお、発光装置１が複数組のレーザ光源３２を有する場合、第１導光部材５０も複数設けられてもよい。
第１導光部材５０は、例えば、耐熱性の高い材料である、ガラス、耐熱性に優れた樹脂等の材料で構成される。このため、第１導光部材５０には、第２ガラスロッド３７から出射されたレーザ光が入射することが可能である。
本実施の形態では、第１導光部材５０は、約２５〜５０μｍの多成分ガラスの繊維が束ねられて、接着剤で固められることで構成されるバンドルファイバーである。また、本実施の形態では、第１導光部材５０の径は約０．１〜０．４ｍｍであり、第１導光部材５０の開口数は０．８〜０．９である。
第１導光部材５０は、第２ガラスロッド３７側とは反対側の他端側がコネクタ７０ａに着脱自在に固定される。また、第１導光部材５０は、第２ガラスロッド３７側の一端側が第２ガラスロッド３７と光学的に接続されて固定され、波長変換部材３６が出射した二次光が入射する。
なお、第１導光部材５０は、コネクタ７０ａ、７０ｂを介さずに第２導光部材６０に対して直接的に連結されてもよく、この場合、第２導光部材６０と着脱自在に固定されてもよい。
具体的には、第１導光部材５０は、二次光が入射する入射面５１と、入射面５１から入射して導光した二次光が出射する出射面５２とを有する。
入射面５１は、略平面状であり、第１導光部材５０の一端面である。入射面５１は、第２ガラスロッド３７と対向するように配置される。入射面５１の中心軸が第２ガラスロッド３７の伝送路の中心軸と略一致するように、第１導光部材５０が配置される。また、出射面５２は、略平面状であり、第１導光部材５０の他端面である。出射面５２は、コネクタ７０ａ、７０ｂを介して第２導光部材６０と対向するように配置される。
具体的には、第１導光部材５０の出射面５２は、第２導光部材６０の入射面６１と直接的に接続されて、密着している。第１導光部材５０の出射面５２及び第２導光部材６０の入射面６１のそれぞれの残留応力は、第１導光部材５０の出射面５２と第２導光部材６０の入射面６１とが接続する互いの接続面の中心から離れるにつれて小さくなる。また、第１導光部材５０の出射面５２は、第２導光部材６０の入射面６１と連結されて光学的に接続される。第１導光部材５０の出射面５２は、第１導光部材の一端面の一例である。また、第２導光部材６０の入射面６１は、第２導光部材６０の他端面の一例である。
ここで、接続面は、出射面５２と入射面６１とが密着する面であり、出射面５２と入射面６１とが光学的に接続される面である。本実施の形態では、出射面５２の面積よりも入射面６１の面積の方が大きいため、入射面６１の接続面は、出射面５２と重なる部分を意味する。
図４は、実施の形態に係る第１導光部材５０、コネクタ７０ａ、７０ｂ及び第２導光部材６０を示す部分拡大断面図である。
図４に示すように、第１導光部材５０は、その他端側にコネクタ７０ａと機械的に接続される接続端子１５０を有する。接続端子１５０は、コネクタ７０ａ、７０ｂを介して第２導光部材６０の接続端子１６０と接続する。接続端子１５０は、フェルール１５１と、ハウジング１５４と、フランジ部１５２と、スプリング１５３とを有する。
フェルール１５１は、例えば、ジルコニア、ニッケル等により形成され、第１導光部材５０を所定の姿勢で保持する位置合わせ部品である。フェルール１５１は、第２ガラスロッド３７（励起光源３）側とは反対側の第１導光部材５０の端部が挿入される挿通孔を有する。挿通孔に挿入される第１導光部材５０の端部は、コネクタ７０ａ側の端部である。また、接続端子１５０がコネクタ７０ａに接続される際に、フェルール１５１は、コネクタ７０ａに差し込まれ、第２導光部材６０と対向かつ第２導光部材６０のフェルール１６１と密着して保持される。フェルール１５１は、第１導光部材５０の出射面５２と第２導光部材６０の入射面６１とが対向かつ密着するように、第１導光部材５０の端部を保持する。
ハウジング１５４は、フェルール１５１を保持し、接続端子１５０の外郭を形成する円筒状である。ハウジング１５４は、フランジ部１５２、スプリング１５３等を収容する。ハウジング１５４は、コネクタ７０ａに係合されて固定される。本実施の形態では、ハウジング１５４には雌ネジ部が形成され、コネクタ７０ａの被接続部７１ａに雄ネジ部が形成されることで、ハウジング１５４がコネクタ７０ａの被接続部７１ａに螺合されて連結される。
フランジ部１５２は、フェルール１５１の一端部に接続された状態で、ハウジング１５４に保持される。また、フランジ部１５２は、スプリング１５３に接続されることで、スプリング１５３からの応力を受けてフェルール１５１を当該応力方向に付勢する。
スプリング１５３は、フランジ部１５２とハウジング１５４との間に配置される。スプリング１５３は、接続端子１５０がコネクタ７０ａの被接続部７１ａに接続された場合、フランジ部１５２を介してフェルール１５１を第２導光部材６０の接続端子１６０側に付勢する。スプリング１５３は、ハウジング１５４を被接続部７１ａに連結する際に、ハウジング１５４に押されることで、フランジ部１５２に応力を付与して、フェルール１５１をフェルール１６１側に押し付ける。
なお、第１導光部材５０とコネクタ７０ａとの連結は、上記内容に限定されない。第１導光部材５０の他端側は、ネジ等の固定部材によって単に固定されていてもよい。
［第２導光部材６０］
第２導光部材６０は、波長変換部材３６が出射した二次光を伝送させる光ファイバーケーブルである。第２導光部材６０は、例えば高屈折率のコアを、コアより低屈折率のクラッド層が包んだ二重構造であり、クラッド層を覆う被覆で構成される。なお、発光装置１が複数組のレーザ光源３２を有する場合、第２導光部材６０も複数設けられてもよい。
第２導光部材６０は、第１導光部材５０と異なる材料で構成される。本実施の形態では、第２導光部材６０は、第１導光部材５０よりも柔らかい材料で構成される。第２導光部材６０は、例えば、透光性の樹脂材料を含む。本実施の形態では、第２導光部材６０の径は、０．４〜３ｍｍであり、第２導光部材６０の開口数は、０．５〜０．７である。
図５は、実施の形態に係る第１導光部材５０及び第２導光部材６０の関係を示す模式図である。
図５に示すように、第２導光部材６０における二次光の伝送路の径Ａ２は、第１導光部材５０における二次光の伝送路の径Ａ１よりも大きい。つまり、第２導光部材６０の平均径は、第１導光部材５０の平均径よりも大きい。このため、後述する第２導光部材６０の入射面６１は、第１導光部材５０の出射面５２よりも大きい。
第１導光部材５０の出射面５２の面積が、第２導光部材６０の入射面６１の面積より小さくても、第１導光部材５０の開口数は、第２導光部材６０の開口数よりも大きい。このため、第１導光部材５０と第２導光部材６０とを光学的に接続する際に、第２導光部材６０の入射面６１の径Ａ２の方が第１導光部材５０の出射面５２の径Ａ１よりも大きくすることで、第１導光部材５０と第２導光部材６０とを光学的に接続する際の光伝送効率の低下を抑制する。なお、図示は省略するが、第１導光部材５０と第２導光部材６０との径が略同一であってもよい。つまり、第１導光部材５０の出射面５２の面積が、第２導光部材６０の入射面６１の面積と略同一であってもよい。
図４に示すように、第２導光部材６０は、第１導光部材５０側の一端側がコネクタ７０ｂに着脱自在に固定される。第２導光部材６０は、コネクタ７０ｂ、７０ａを介して第１導光部材５０と光学的に接続され、波長変換部材３６が出射した二次光であり、第１導光部材５０等を導光した二次光が入射する。
具体的には、第２導光部材６０は、二次光が入射する入射面６１と、入射面６１から入射して導光した二次光が出射する出射面６２とを有する。
入射面６１は、略平面状であり、第２導光部材６０の一端面である。入射面６１は、第２ガラスロッド３７と対向するように配置される。入射面６１の中心が第２ガラスロッド３７の伝送路の中心軸に含まれるように、第２導光部材６０が配置されることが好ましい。また、出射面６２は、略平面状であり、第２導光部材６０の他端面である。出射面６２は、コネクタ７０ｂ、７０ａを介して第１導光部材５０と対向するように配置される。
また、図５に示すように、第２導光部材６０は、伝送した二次光を配光制御して出射するための、配光制御構造６０ａを有する。
配光制御構造６０ａは、第２導光部材６０の他端面に設けられる。本実施の形態では、配光制御構造６０ａは、第２導光部材６０の他端面に一体的に設けられ、第２導光部材６０の出射面６２を構成する。本実施の形態では、配光制御構造６０ａは、半球状の凸部である。
配光制御構造６０ａから出射される二次光の放射角は、カメラ１１６の画角に応じて規定される。つまり、配光制御構造６０ａの開口数は、カメラ１１６の画角に応じて規定される。配光制御構造６０ａから出射される二次光の放射角は、カメラ１１６の画角と同等であることが好ましい。
配光制御構造６０ａは、例えば、第２導光部材６０の他端面を溶融させることで所望の曲率を有する曲面を形成したり、第２導光部材６０の他端面を研磨することで所望の曲率を有する曲面を形成したりすることで得られる。本実施の形態の曲率は、例えば、約２０ｍｍである。
なお、配光制御構造６０ａは、第２導光部材６０と一体的に構成されるが、第２導光部材６０と別部材であってもよい。つまり、配光制御構造６０ａは、凸レンズ、凹レンズ等であってもよい。この場合、配光制御構造６０ａは、第２導光部材６０の他端面と対向し、第２導光部材６０の他端面から出射した二次光を配光制御する姿勢で図１の先端部１１５に保持される。
また、第２導光部材６０は、その他端側にコネクタ７０ｂの被接続部７１ｂと機械的に接続される接続端子１６０を有する。接続端子１６０は、フェルール１６１と、ハウジング１６４と、フランジ部１６２と、スプリング１６３とを有する。第２導光部材６０の接続端子１６０は、第１導光部材５０の接続端子１５０が有するフェルール１５１、ハウジング１５４、フランジ部１５２及びスプリング１５３と同様の構成であるため、フェルール１６１、ハウジング１６４、フランジ部１６２及びスプリング１６３の説明を省略する。
［コネクタ７０ａ、７０ｂ］
コネクタ７０ａ、７０ｂは、互いに径及び材料が異なる第１導光部材５０及び第２導光部材６０の開口数の差を変換するために、第１導光部材５０の伝送路と第２導光部材６０の伝送路とを光学的に接続する光学接続体である。具体的には、コネクタ７０ａは、第１導光部材５０の接続端子１５０と機械的に接続され、コネクタ７０ｂは、第２導光部材６０の接続端子１６０と機械的に接続される。また、コネクタ７０ａ、７０ｂは、互いにネジ等によって重なり合わさるように固定されるため、第１導光部材５０の接続端子１５０（第１導光部材５０の出射面５２側である他端部）と第２導光部材６０の接続端子１６０（第２導光部材６０の出射面６２側である一端部）とを光学的に接続する。
コネクタ７０ａ、７０ｂは、被接続部７１ａ、７１ｂと、スリーブ７３とを有する。コネクタ７０ａ、７０ｂの構成は同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
コネクタ７０ａの被接続部７１ａは、第１導光部材５０の接続端子１５０と機械的に接続され、コネクタ７０ｂの被接続部７１ｂは、第２導光部材６０の接続端子１６０と機械的に接続される。それぞれの被接続部７１ａ、７１ｂは、第１導光部材５０の出射面５２及び第２導光部材６０の入射面６１と対向する姿勢で保持する。
スリーブ７３は、無底の円筒状をなしている。スリーブ７３は、内部にフェルール１５１、１６１が挿通され、フェルール１５１を差し込むためのコネクタ７０ａの挿通孔からフェルール１６１を差し込むためのコネクタ７０ｂの挿通孔に跨って配置され、フェルール１５１、１６１の外周面に配置される。つまり、スリーブ７３は、フェルール１５１、１６１を案内している。具体的には、スリーブ７３は、中心方向に圧縮力を発生させて、フェルール１５１、１６１同士の軸合わせを行う。
本実施の形態のスリーブ７３は、割れスリーブであり、長手方向に切り欠かれる。本実施の形態のスリーブ７３は、リン青銅、ジルコニア等で構成される。
本実施の形態では、第１導光部材５０がガラスであり、第２導光部材６０が樹脂材料であるため、第１導光部材５０の開口数（第１導光部材５０から出射する光の放射角）は、第２導光部材６０の開口数（第２導光部材６０から出射する光の放射角）よりも大きいという特性がある。
［カメラコントロールユニット１１０］
カメラコントロールユニット１１０は、先端部１１５に設けられるカメラ１１６で撮像した画像を処理するユニットである。カメラコントロールユニット１１０は、例えば画像処理部１１１、制御部１１２、記憶部１１３等を有する。
先端部１１５には、図示を省略するが、第２導光部材６０の他端側及び映像伝送ケーブル１１７の他端側が接続されている。先端部１１５には、対象物を撮像するカメラ１１６が内蔵される。
カメラ１１６は、例えば、ＣＣＤカメラ等である。カメラ１１６は、対象物を撮像した画像信号を、映像伝送ケーブル１１７を介して、カメラコントロールユニット１１０の画像処理部１１１に伝達する。画像処理部１１１では、入力された画像信号を画像データに変換して適切な画像処理を行い、所望の出力用の画像情報を生成する。そして、得られた画像情報は、制御部１１２を通じて内視鏡の観察用画像として図示しない表示部に表示される。また、必要に応じて、制御部１１２が画像情報をメモリ等からなる記憶部１１３に記憶する。
＜接続方法＞
ここでは、第１導光部材５０と第２導光部材６０とを接続する接続方法について、図５を用いて説明する。図５は、第２導光部材６０を第１導光部材５０に接続する様子も示す模式図である。
まず、図５に示す接続前の状態として、第１導光部材５０の出射面５２が平面又は凸状の曲面である第１導光部材５０を用意し、第２導光部材６０の入射面６１が平面又は凸状の曲面である第２導光部材６０を用意する。本実施の形態では、出射面５２が平面であり、入射面６１が凸状の曲面である場合について説明する。本実施の形態では、凸状の曲面は、所定の曲率を有する半球面である。本実施の形態の所定の曲率は、例えば、約２０ｍｍである。
また、出射面５２及び入射面６１のそれぞれの表面を研磨しておく。つまり、本実施の形態では、出射面５２を平面研磨し、入射面６１を曲率研磨しておく。これにより、出射面５２と入射面６１との間の空気界面の発生を抑制する。
第１導光部材５０の接続端子１５０をコネクタ７０ａの被接続部７１ａに接続する。その後、第２導光部材６０の接続端子１６０を、実線の矢印の接続方向にコネクタ７０ｂの被接続部７１ｂに挿入して接続する。このとき、ハウジング１６４の雌ネジ部が被接続部７１ｂの雄ネジ部と螺合することで、ハウジング１６４がスプリング１６３を挿入方向に押し付ける。スプリング１６３は、フランジ部１５２を介してフェルール１６１を、接続端子１５０のフェルール１５１に押し付ける。
具体的には、第２導光部材６０の入射面６１は、第１導光部材５０の出射面５２に当接した後に、第１導光部材５０の出射面５２に押し付けられる。第２導光部材６０は、樹脂材料で構成され、第１導光部材５０はガラスであるため、第１導光部材５０よりも柔らかい。このため、第２導光部材６０の凸状の入射面６１は、第１導光部材５０の出射面５２に押し潰されて、第１導光部材５０の出射面５２に沿った形状となる。つまり、第２導光部材６０の入射面６１は、第１導光部材５０の出射面５２の形状に応じて変形する。第２導光部材６０の入射面６１は、第１導光部材５０の出射面５２との間の空気界面を消失させるように、第１導光部材５０の出射面５２と密着する。
具体的には、第２導光部材６０の入射面６１の中心から潰れながら、空気を第２導光部材６０の径方向に押し出すため、入射面６１と出射面５２との間に空気界面が存在し難い。
このとき、出射面５２の中心軸と入射面６１の中心軸とが略一致するように、出射面５２と入射面６１とが密着する。また、第２導光部材６０の入射面６１の一部が潰れるため、第１導光部材５０の出射面５２の中心に係る残留応力が最も高くなる。また、第２導光部材６０の入射面６１の中心軸から離れるにつれて、入射面６１の潰れ量が小さくなるため、出射面５２の中心に係る残留応力が次第に小さくなる。
なお、出射面５２が平面又は凸状の曲面であり、入射面６１が平面又は凸状の曲面である場合では、同様に入射面６１と出射面５２との間の空気界面が消失する。
＜動作＞
このような発光装置１では、励起光源３から出射した二次光は、第１導光部材５０に入射して内部を導光して第１導光部材５０の出射面５２から出射し、第２導光部材６０の入射面６１に入射する。そして、二次光は、第２導光部材６０に入射して内部を導光して先端部１１５に配置される第２導光部材６０の出射面６２へと導かれ、第２導光部材６０の出射面６２から出射する。こうして、対象物に二次光が照射されることで、対象物を照明することができる。このため、二次光が照射された対象物をカメラ１１６が撮像することで、対象物の状態を認識することができるようになる。
＜作用効果＞
次に、本実施の形態における発光装置１及び接続方法の作用効果について説明する。
上述したように、本実施の形態に係る発光装置１は、一次光として青色系光を放つ固体発光素子と、一次光を、一次光よりも長波長成分の多い光に変換した波長変換光を含む二次光を出射する波長変換部材３６と、波長変換部材３６が出射した二次光を伝送する第１導光部材５０と、第１導光部材５０に伝送された二次光を伝送する樹脂材料を含む第２導光部材６０とを備える。そして、第１導光部材５０の出射面５２と第２導光部材６０の入射面６１とは、直接的に接続する。そして、第１導光部材５０の出射面５２及び第２導光部材６０の入射面６１のそれぞれの残留応力は、第１導光部材５０の出射面５２と第２導光部材６０の入射面６１とが接続する互いの接続面の中心から離れるにつれて小さくなる。
これによれば、第１導光部材５０の出射面５２と第２導光部材６０の入射面６１との間における残留応力は、互いの接続面の中心で最も大きくなる。つまり、出射面５２と入射面６１とが接続される場合、出射面５２と入射面６１との互いの接続面の中心で空気を径方向に押し出すため、入射面６１と出射面５２との間に空気界面が存在し難くなる。このため、第１導光部材５０の出射面５２を導光した二次光を、そのままの状態で第２導光部材６０の入射面６１に入射させることができる。
したがって、この発光装置１では、輝度ムラ及び色ムラを抑制することができる。
特に、発光装置１を内視鏡に用いる場合、第２導光部材６０は、人体等に挿入されるため、感染症を予防するために使い捨てが望まれる。このため、人体等に挿入される部分の第１導光部材５０だけを第２導光部材６０から取り外して破棄することができる。このため、第２導光部材６０の製造コストの高騰化を抑制することができる。
また、本実施の形態に係る接続方法は、第１導光部材５０と第２導光部材６０とを接続する接続方法であって、第１導光部材５０の出射面５２は、平面又は凸状の曲面であり、第２導光部材６０の入射面６１は、平面又は凸状の曲面であり、第１導光部材５０と第２導光部材６０とを光学的に接続する際に、第１導光部材５０の出射面５２と第２導光部材６０の入射面６１とが接触して押圧されることで、第２導光部材６０の入射面６１が変形する。
この接続方法においても上述と同様の作用効果を奏する。
また、本実施の形態に係る発光装置１において、第１導光部材５０は、出射面５２側に接続端子１５０を有する。そして、第２導光部材６０は、入射面６１側に設けられ、第１導光部材５０の接続端子１５０と着脱可能に連結されることで、第１導光部材５０と光学的に接続される接続端子１６０を有する。
これによれば、第１導光部材５０と第２導光部材６０とを容易に接続することができ、使用した第２導光部材６０を第１導光部材５０から取り外すこともできる。このため、発光装置１は、使い勝手がよい。
また、本実施の形態に係る発光装置１において、第２導光部材６０における二次光の伝送路の径は、第１導光部材５０における二次光の伝送路の径よりも大きい。
これによれば、第１導光部材５０を導光した二次光を、効率的に第２導光部材６０に入射させることができる。このため、第１導光部材５０と第２導光部材６０との光学的な接続部分であるコネクタ７０における光伝送効率の低下を抑制することができる。
また、本実施の形態に係る発光装置１において、第２導光部材６０は、伝送した二次光を配光制御して出射するための、配光制御構造６０ａを有する。
これによれば、例えば、配光制御構造６０ａの近傍にカメラ１１６を配置する場合、カメラ１１６の画角に合うように配光制御構造６０ａを用意すれば、第２導光部材６０から出射する二次光をカメラ１１６の画角に合わせることができる。このため、カメラ１１６の視野が悪化してしまうことを抑制することができる。
また、本実施の形態に係る発光装置１において、配光制御構造６０ａは、半球状である。
これによれば、配光制御構造６０ａの曲率を変更するだけで、第２導光部材６０は、カメラ１１６の画角に応じて配光制御した光を出射することができる。
（その他変形例等）
以上、本開示について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態に係る発光装置において、励起光源は、プリズム、集光レンズ、第１ガラスロッド、波長変換部材及び第２ガラスロッドを有していなくてもよく、プリズム、集光レンズ、第１ガラスロッド、波長変換部材及び第２ガラスロッドを筐体に収容していなくてもよい。プリズム、集光レンズ、第１ガラスロッド、波長変換部材及び第２ガラスロッドは、励起光源の必須の構成要件ではない。
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
１ 発光装置
３２ レーザ光源（固体発光素子）
３６ 波長変換部材
５０ 第１導光部材
５１、６１ 入射面
５２、６２ 出射面
６０ 第２導光部材
６０ａ 配光制御構造
１５０、１６０ 接続端子

Claims (6)

  1. 一次光として青色系光を放つ固体発光素子と、
    前記一次光を、前記一次光よりも長波長成分の多い光に変換した波長変換光を含む二次光を出射する波長変換部材と、
    前記波長変換部材が出射した前記二次光を伝送する第１導光部材と、
    前記第１導光部材に伝送された前記二次光を伝送する樹脂材料を含む第２導光部材とを備え、
    前記第１導光部材の一端面と前記第２導光部材の他端面とは、直接的に接続し、
    前記第１導光部材の一端面及び前記第２導光部材の他端面のそれぞれの残留応力は、前記第１導光部材の一端面と前記第２導光部材の他端面とが接続する互いの接続面の中心から離れるにつれて小さくなる
    発光装置。
  2. 前記第１導光部材は、一端面側に接続端子を有し、
    前記第２導光部材は、
    他端面側に設けられ、
    前記第１導光部材の前記接続端子と着脱可能に連結されることで、前記第１導光部材と光学的に接続される接続端子を有する
    請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第２導光部材における前記二次光の伝送路の径は、前記第１導光部材における前記二次光の伝送路の径よりも大きい
    請求項１又は２に記載の発光装置。
  4. 前記第２導光部材は、伝送した前記二次光を配光制御して出射するための、配光制御構造を有する
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記配光制御構造は、半球状である
    請求項４に記載の発光装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記第１導光部材と前記第２導光部材とを接続する接続方法であって、
    前記第１導光部材の一端面は、平面又は凸状の曲面であり、
    前記第２導光部材の他端面は、平面又は凸状の曲面であり、
    前記第１導光部材と前記第２導光部材とを光学的に接続する際に、前記第１導光部材の一端面と前記第２導光部材の他端面とが接触して押圧されることで、前記第２導光部材の他端面が変形する
    接続方法。
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