JP7249550B2 - lighting equipment - Google Patents

lighting equipment Download PDF

Info

Publication number
JP7249550B2
JP7249550B2 JP2019064331A JP2019064331A JP7249550B2 JP 7249550 B2 JP7249550 B2 JP 7249550B2 JP 2019064331 A JP2019064331 A JP 2019064331A JP 2019064331 A JP2019064331 A JP 2019064331A JP 7249550 B2 JP7249550 B2 JP 7249550B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
kaleidoscope
laser light
optical fiber
light
conversion element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019064331A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020166967A (en
Inventor
宜幸 高平
信一 北岡
悠大 芝田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2019064331A priority Critical patent/JP7249550B2/en
Publication of JP2020166967A publication Critical patent/JP2020166967A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7249550B2 publication Critical patent/JP7249550B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本開示は、レーザ光を用いた照明装置に関する。 The present disclosure relates to a lighting device using laser light.

例えば特許文献1には、照明装置の一例として開示されている、レーザ光源から出射されたレーザ光を導光させる光ファイバと、光ファイバを導光したレーザ光の波長を変換する波長変換部材とを備える発光装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an example of an illumination device, which includes an optical fiber that guides laser light emitted from a laser light source, and a wavelength conversion member that converts the wavelength of the laser light guided through the optical fiber. is disclosed.

国際公開第2017/043122号WO2017/043122

しかしながら、上記の従来技術の光ファイバでは、コア断面形状が円形の場合出射する光を均一にすることは困難である。これは、光ファイバを通過する際にレーザ光が十分にミキシングされていないことが原因であると考えられるが、ミキシングするために光ファイバの断面形状を加工するには、製造コストが高騰化するため、照明用では使用し難くなる。 However, in the above-described conventional optical fiber, it is difficult to make the emitted light uniform when the cross-sectional shape of the core is circular. This is probably because the laser light is not sufficiently mixed when passing through the optical fiber, but processing the cross-sectional shape of the optical fiber for mixing increases the manufacturing cost. Therefore, it is difficult to use for lighting.

そこで、製造コストの高騰化を抑制するとともに、色度を安定化させることができる照明装置を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a lighting device capable of stabilizing chromaticity while suppressing an increase in manufacturing cost.

上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を導光する光ファイバと、前記光ファイバに導光された前記レーザ光を伝送する伝送路を有し、前記伝送路を内包するカレイドスコープと、前記伝送路から出射された前記レーザ光によって波長変換光を発する波長変換素子とを備え、前記カレイドスコープは、前記光ファイバと前記波長変換素子との間に配置され、前記レーザ光が伝送する方向と直交する平面で前記伝送路を切断した場合の前記伝送路の断面は、多角形状であり、前記カレイドスコープは、前記光ファイバに導光された前記レーザ光が入射する前記カレイドスコープの一端の開口と、前記光ファイバに導光された前記レーザ光が出射する前記カレイドスコープの他端の開口とを有し、前記波長変換素子は、前記カレイドスコープの他端の開口を覆うように配置されているTo achieve the above object, an illumination device according to an aspect of the present disclosure includes a laser light source that emits laser light, an optical fiber that guides the laser light, and the laser light that is guided to the optical fiber. A kaleidoscope that includes a transmission line for transmission, and a wavelength conversion element that emits wavelength-converted light by the laser light emitted from the transmission line, wherein the kaleidoscope is connected to the optical fiber. When the transmission line is arranged between the wavelength conversion element and is cut along a plane orthogonal to the direction in which the laser light is transmitted, the cross section of the transmission line is polygonal, and the kaleidoscope is configured to An opening at one end of the kaleidoscope into which the laser beam guided to the optical fiber is incident, and an opening at the other end of the kaleidoscope from which the laser beam guided to the optical fiber is emitted, A wavelength conversion element is arranged to cover the opening at the other end of the kaleidoscope .

本開示に係る照明装置は、製造コストの高騰化を抑制するとともに、色度を安定化させることができる。 The lighting device according to the present disclosure can suppress an increase in manufacturing cost and stabilize chromaticity.

図1は、実施の形態に係る照明装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a lighting device according to an embodiment. 図2は、実施の形態に係る照明装置において、励起光源を例示した模式図であり、図1のII-II線における灯具等を例示した断面図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an excitation light source in the lighting device according to the embodiment, and is a cross-sectional view illustrating the lighting fixture and the like taken along line II-II in FIG. 図3Aは、実施の形態に係る照明装置の光ファイバ、フェルール、拡散板、カレイドスコープ、及び、波長変換素子等を例示する部分拡大断面図である。3A is a partially enlarged cross-sectional view illustrating an optical fiber, a ferrule, a diffusion plate, a kaleidoscope, a wavelength conversion element, etc. of the illumination device according to the embodiment; FIG. 図3Bは、その他変形例に係る照明装置の光ファイバ、フェルール、カレイドスコープ、及び、波長変換素子等を例示する部分拡大断面図である。FIG. 3B is a partially enlarged cross-sectional view illustrating an optical fiber, a ferrule, a kaleidoscope, a wavelength conversion element, etc. of an illumination device according to another modification. 図3Cは、その他変形例に係る照明装置の光ファイバ、カレイドスコープ、及び、波長変換素子等を例示する部分拡大断面図である。FIG. 3C is a partially enlarged cross-sectional view illustrating an optical fiber, a kaleidoscope, a wavelength conversion element, etc. of an illumination device according to another modification. 図3Dは、その他変形例に係る照明装置の光ファイバ、カレイドスコープ、及び、波長変換素子等を例示する部分拡大断面図である。FIG. 3D is a partially enlarged cross-sectional view illustrating an optical fiber, a kaleidoscope, a wavelength conversion element, etc. of an illumination device according to another modification. 図3Eは、その他変形例に係る照明装置の複数の光ファイバ、カレイドスコープ、及び、波長変換素子等を例示する部分拡大断面図である。FIG. 3E is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a plurality of optical fibers, a kaleidoscope, a wavelength conversion element, etc. of an illumination device according to another modification. 図3Fは、その他変形例に係る照明装置の複数の光ファイバから出射されたレーザ光の各々の輝度分布を示す図と、複数の光ファイバから出射されたレーザ光がカレイドスコープを伝送した後の輝度分布を示す図である。FIG. 3F is a diagram showing the luminance distribution of each of the laser beams emitted from the plurality of optical fibers of the illumination device according to another modification, and FIG. It is a figure which shows luminance distribution. 図4は、実施の形態に係る照明装置が出射した光の色度座標上の光色を示す図と、比較例に係る照明装置が出射した光の色度座標上の光色を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the light color on the chromaticity coordinates of the light emitted from the lighting device according to the embodiment, and a diagram showing the light color on the chromaticity coordinates of the light emitted from the lighting device according to the comparative example. be. 図5Aは、実施の形態に係る照明装置の波長変換素子から出射される光の輝度分布を例示する図である。5A is a diagram illustrating a luminance distribution of light emitted from a wavelength conversion element of the lighting device according to the embodiment; FIG. 図5Bは、実施の形態に係る照明装置の波長変換素子から出射される光の輝度分布を例示する、図5Aとは別の図である。FIG. 5B is a diagram different from FIG. 5A exemplifying the luminance distribution of light emitted from the wavelength conversion element of the lighting device according to the embodiment. 図6は、実施の形態に係る照明装置のカレイドスコープの長さと、色度変化量との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the length of the kaleidoscope of the lighting device according to the embodiment and the amount of chromaticity change. 図7は、実施の形態に係る照明装置のカレイドスコープから出射した光が照射面に照射されたときの放射輝度分布を例示する図と、カレイドスコープの断面の形状と光の均斉度との関係を例示する図である。7A and 7B are diagrams illustrating a radiance distribution when light emitted from the kaleidoscope of the lighting device according to the embodiment is irradiated onto an irradiation surface, and a relationship between the cross-sectional shape of the kaleidoscope and the uniformity of light; It is a figure which illustrates. 図8Aは、比較例に係る照明装置の波長変換素子から出射される光の輝度分布を例示する図である。FIG. 8A is a diagram illustrating a luminance distribution of light emitted from a wavelength conversion element of an illumination device according to a comparative example; 図8Bは、比較例に係る照明装置の波長変換素子から出射される光の輝度分布を例示する、図8Aとは別の図である。FIG. 8B is a diagram different from FIG. 8A exemplifying the luminance distribution of light emitted from the wavelength conversion element of the lighting device according to the comparative example. 図9Aは、図8Aの輝度分布を例示するために用いられた比較例に係るレーザ光源を例示した模式図である。FIG. 9A is a schematic diagram illustrating a laser light source according to a comparative example used to illustrate the luminance distribution of FIG. 8A. 図9Bは、図8Bの輝度分布を例示するために用いられた比較例に係るレーザ光源を例示した模式図である。FIG. 9B is a schematic diagram illustrating a laser light source according to a comparative example used to illustrate the luminance distribution of FIG. 8B.

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。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の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、並びに、ステップ、ステップの順序等は、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、本開示の最上位概念を示す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。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below is a specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present disclosure. do not have. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in independent claims representing the highest concept of the present disclosure will be described as optional constituent elements.

各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されてはいない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not necessarily match in each drawing. Moreover, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected to the substantially same structure, and the overlapping description is abbreviate|omitted or simplified.

また、以下の実施の形態において、略平行等の表現を用いている。例えば、略直交は、完全に直交であることを意味するだけでなく、実質的に直交である、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、略直交は、本開示による効果を奏し得る範囲において直交という意味である。他の「略」を用いた表現についても同様である。 Moreover, in the following embodiments, expressions such as substantially parallel are used. For example, "substantially orthogonal" means not only completely orthogonal, but also substantially orthogonal, that is, including an error of, for example, several percent. Also, substantially orthogonal means orthogonal within the range where the effects of the present disclosure can be achieved. The same applies to expressions using other "abbreviations".

以下の実施の形態に係る照明装置について説明する。 A lighting device according to the following embodiments will be described.

(実施の形態)
[構成]
[照明装置1]
図1は、実施の形態に係る照明装置1の斜視図である。図2は、実施の形態に係る照明装置1において、励起光源3を例示した模式図であり、図1のII-II線における灯具5等を例示した断面図である。
(Embodiment)
[composition]
[Lighting device 1]
FIG. 1 is a perspective view of a lighting device 1 according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the excitation light source 3 in the illumination device 1 according to the embodiment, and is a cross-sectional view illustrating the lamp fixture 5 and the like taken along line II-II in FIG.

図1及び図2に示すように、照明装置1は、レーザ光を用いた反射型の照明装置であり、励起光源3と、複数の光ファイバ11と、フェルール12と、拡散板20と、カレイドスコープ30と、灯具5とを備える。照明装置1は、例えば、ダウンライト、スポットライト等に用いられる。ここで、レーザ光を用いた反射型の照明装置1とは、レーザ光が、蛍光部40の後面(カレイドスコープ30側の面)に照射され、波長を変換された波長変換光(蛍光)が、蛍光部40の前面から送出される装置である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the illumination device 1 is a reflective illumination device using laser light, and includes an excitation light source 3, a plurality of optical fibers 11, a ferrule 12, a diffusion plate 20, and a kaleidoscope. A scope 30 and a lamp 5 are provided. The illumination device 1 is used, for example, as a downlight, a spotlight, or the like. Here, the reflective illumination device 1 using laser light is such that the rear surface of the fluorescent unit 40 (the surface on the kaleidoscope 30 side) is irradiated with the laser light, and wavelength-converted light (fluorescence) whose wavelength is converted is emitted. , is a device delivered from the front of the fluorescent unit 40 .

[励起光源3]
励起光源3は、1以上のレーザ素子を備え、レーザ光を出射する装置である。本実施の形態では、励起光源3は、2以上のレーザ素子を備える。励起光源3は、例えば図2に示すように、収容体81と、レーザ光源83と、複数のプリズム85と、複数のレンズ87と、フェルール88と、ヒートシンク89と、駆動回路91とを有する。
[Excitation light source 3]
The excitation light source 3 is a device that includes one or more laser elements and emits laser light. In this embodiment, the excitation light source 3 includes two or more laser elements. The excitation light source 3 has, for example, a container 81, a laser light source 83, a plurality of prisms 85, a plurality of lenses 87, a ferrule 88, a heat sink 89, and a drive circuit 91, as shown in FIG.

<収容体81>
収容体81は、図1に示す励起光源3の筐体部分である。収容体81は、図2に示すように、複数のレーザ光源83と、プリズム85と、レンズ87と、フェルール88と、ヒートシンク89と、駆動回路91とを収容している。
<Container 81>
The container 81 is a housing portion of the excitation light source 3 shown in FIG. The container 81 contains a plurality of laser light sources 83, a prism 85, a lens 87, a ferrule 88, a heat sink 89, and a drive circuit 91, as shown in FIG.

<レーザ光源83>
複数のレーザ光源83それぞれは、半導体発光素子レンズが含まれており、略コリメートされたレーザ光を出射する。複数のレーザ光源83は、基板に実装されており、基板を介してヒートシンク89に熱的に接続されている。図2に示す例では、複数のレーザ光源83のうち一部のレーザ光源83を一組としている。一組のレーザ光源83は、プリズム85にレーザ光を入射することで、光ファイバ11の一端面である入射面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83を用いているが、1つのレーザ光源83を用いるだけでもよい。本実施の形態では、レーザ光源83が出射するレーザ光は、紫色から青色までの波長帯域のうちの所定の波長の光である。
<Laser light source 83>
Each of the plurality of laser light sources 83 includes a semiconductor light emitting element lens and emits substantially collimated laser light. A plurality of laser light sources 83 are mounted on a substrate and thermally connected to a heat sink 89 via the substrate. In the example shown in FIG. 2, some of the plurality of laser light sources 83 are grouped together. A set of laser light sources 83 causes the laser light to be incident on the incident surface, which is one end surface of the optical fiber 11 , by inputting the laser light into the prism 85 . Although a plurality of laser light sources 83 are used in this embodiment, only one laser light source 83 may be used. In the present embodiment, the laser light emitted by the laser light source 83 is light of a predetermined wavelength in the wavelength band from violet to blue.

また、本実施の形態では、一組のレーザ光源83を用いているが、複数組のレーザ光源83を用いてもよい。この場合、プリズム85、レンズ87、及び、フェルール88は、一組のレーザ光源83と一対一で対応する数だけ設けられる。 Moreover, although one set of laser light sources 83 is used in this embodiment, a plurality of sets of laser light sources 83 may be used. In this case, the number of prisms 85 , lenses 87 and ferrules 88 corresponding to one set of laser light sources 83 is provided.

レーザ光源83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、レーザ光源83は、出射する光が蛍光部40の波長変換素子41を励起できるのであれば、他の波長の半導体レーザ又はLED(Light Emitting Diode)であってもよい。 The laser light source 83 is composed of a semiconductor laser, for example, an InGaN laser diode. A semiconductor laser or an LED (Light Emitting Diode) with a wavelength of .

なお、レーザ光源83が出射するレーザ光の出力は、駆動回路91によって制御される。また、レーザ光源83に、蛍光部40の波長変換素子41を励起しない波長帯域のレーザ光を出射するレーザがはいっていてもよい。 The power of the laser light emitted by the laser light source 83 is controlled by the drive circuit 91 . Also, the laser light source 83 may include a laser that emits laser light in a wavelength band that does not excite the wavelength conversion element 41 of the fluorescent portion 40 .

<プリズム85>
プリズム85は、透光性の板状の部材である。プリズム85は、一組のレーザ光源83から出射されたレーザ光をレンズ87に入射させる。
<Prism 85>
The prism 85 is a translucent plate-like member. The prism 85 causes the laser light emitted from the pair of laser light sources 83 to enter the lens 87 .

プリズム85は、レーザ光源83が出射するレーザ光の光軸と直交するように配置、つまり一組のレーザ光源83と対向するように配置されている。 The prism 85 is arranged so as to be perpendicular to the optical axis of the laser light emitted by the laser light source 83 , that is, arranged so as to face the pair of laser light sources 83 .

このように、プリズム85は、一組のレーザ光源83が出射するレーザ光をレンズ87に導くライトガイドの機能を有する。なお、本構成は、2組のミラーで置き換える事も可能である。 Thus, the prism 85 has the function of a light guide that guides the laser beams emitted by the set of laser light sources 83 to the lens 87 . It should be noted that this configuration can also be replaced with two pairs of mirrors.

<レンズ87>
レンズ87は、プリズム85と一対一で対向するように配置されている。レンズ87は、プリズム85から出射されたレーザ光を集光して、光ファイバ11の一端面に入射させる。なお、図2に示す例では、レンズ87は、凸レンズであるが、レーザ光を集光して、光ファイバ11の一端面に入射させる事ができる光学デバイスであれば良く、例えば凹面鏡であってもよい。
<Lens 87>
The lenses 87 are arranged so as to face the prisms 85 on a one-to-one basis. The lens 87 converges the laser light emitted from the prism 85 and causes it to enter one end surface of the optical fiber 11 . Although the lens 87 is a convex lens in the example shown in FIG. 2, it may be an optical device capable of condensing laser light and making it incident on one end surface of the optical fiber 11. For example, it may be a concave mirror. good too.

<フェルール88>
フェルール88は、収容体81に固定され、対応する光ファイバ11の一端を保持している。つまり、フェルール88は、レンズ87から出射されたレーザ光を光ファイバ11に入射させるように、光ファイバ11の一端を保持している。
<Ferrule 88>
The ferrule 88 is fixed to the container 81 and holds one end of the corresponding optical fiber 11 . That is, the ferrule 88 holds one end of the optical fiber 11 so that the laser light emitted from the lens 87 is incident on the optical fiber 11 .

<ヒートシンク89>
ヒートシンク89は、複数のレーザ光源83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89は、レーザ光源83を実装した基板を固定している。
<Heat sink 89>
The heat sink 89 is a heat dissipation member for dissipating heat generated in the plurality of laser light sources 83, and has a plurality of fins. Also, the heat sink 89 fixes the substrate on which the laser light source 83 is mounted.

<駆動回路91>
駆動回路91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83に供給する。また、駆動回路91は、各々のレーザ光源83が所定のレーザ光を発するように、各々のレーザ光源83の出力を駆動制御する。
<Drive circuit 91>
The drive circuit 91 is electrically connected to a power system via a power line or the like, and supplies power to each laser light source 83 . Further, the drive circuit 91 drives and controls the output of each laser light source 83 so that each laser light source 83 emits a predetermined laser beam.

駆動回路91は、各々のレーザ光源83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91は、パルス信号に基づいて、レーザ光源83を駆動する発振器等で構成されていてもよい。 The drive circuit 91 may have a function of adjusting the laser light emitted by each laser light source 83 . Further, the drive circuit 91 may be composed of an oscillator or the like that drives the laser light source 83 based on the pulse signal.

次に、光ファイバ11、カレイドスコープ30等の構成について、図3Aを用いて説明する。図3Aは、実施の形態に係る照明装置1の光ファイバ11、フェルール12、拡散板20、カレイドスコープ30、及び、蛍光部40等を例示する部分拡大断面図である。 Next, the configuration of the optical fiber 11, the kaleidoscope 30, etc. will be described with reference to FIG. 3A. FIG. 3A is a partially enlarged cross-sectional view illustrating the optical fiber 11, ferrule 12, diffusion plate 20, kaleidoscope 30, fluorescent section 40, etc. of the illumination device 1 according to the embodiment.

[光ファイバ11]
図2及び図3Aに示すように、光ファイバ11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構成される伝送体であり、例えば、石英ガラス、プラスチック等の材料で構成されている。光ファイバ11は、レーザ光源83が出射するレーザ光を伝送させる。本実施の形態では、光ファイバ11は、2以上あり、2以上のレーザ光源83のうち対応するレーザ素子が出射するレーザ光を伝送させる。図2に示す例では、光ファイバ11は、4つからなる。光ファイバ11の一端には、励起光源3の発するレーザ光が入射され、光ファイバ11の他端から励起光源3の発したレーザ光が他端から出射される。
[Optical fiber 11]
As shown in FIGS. 2 and 3A, the optical fiber 11 is, for example, a transmission body composed of a double structure in which a core with a high refractive index is wrapped by a cladding layer with a lower refractive index than the core. It is made of a material such as plastic. The optical fiber 11 transmits laser light emitted from the laser light source 83 . In this embodiment, there are two or more optical fibers 11, and the laser beams emitted from the corresponding laser elements of the two or more laser light sources 83 are transmitted. In the example shown in FIG. 2, the optical fibers 11 consist of four. A laser beam emitted by the excitation light source 3 is incident on one end of the optical fiber 11 , and a laser beam emitted by the excitation light source 3 is emitted from the other end of the optical fiber 11 .

なお、光ファイバ11の一端は、レーザ光が伝送する光路の上流であり、他端はレーザ光が伝送する光路の下流であるとする。 It is assumed that one end of the optical fiber 11 is upstream of the optical path along which the laser light is transmitted, and the other end is downstream of the optical path along which the laser light is transmitted.

図3Aに示すように、光ファイバ11は、導光されたレーザ光が出射する出射面11aを有する。出射面11aは、光ファイバ11の他端である。出射面11aは、フェルール12を介して拡散板20と対向している。出射面11aは略鏡面つまり略平坦な面である。出射面11aの粗面は、例えば研磨により形成してもよく、光ファイバ11をクリーブすることで形成してもよい。なお、出射面11aには、粗面が形成されていてもよい。また、端面での光ロスを低減するための構造が形成されていてもよい。光ロスを低減するための構造として、例えば、誘電体膜によるARコート及びインプリント加工等があげられる。なお、誘電体膜は、レーザ耐性の観点より、無機膜である事が好ましい。 As shown in FIG. 3A, the optical fiber 11 has an emission surface 11a from which guided laser light is emitted. The exit surface 11 a is the other end of the optical fiber 11 . The exit surface 11 a faces the diffusion plate 20 with the ferrule 12 interposed therebetween. The exit surface 11a is a substantially mirror surface, that is, a substantially flat surface. The rough surface of the output surface 11 a may be formed by polishing, for example, or by cleaving the optical fiber 11 . A rough surface may be formed on the output surface 11a. Also, a structure may be formed to reduce light loss at the end face. Structures for reducing light loss include, for example, AR coating with a dielectric film and imprint processing. Note that the dielectric film is preferably an inorganic film from the viewpoint of laser resistance.

[フェルール12]
フェルール12は、光ファイバ11の他端を保持している。具体的には、フェルール12は、光ファイバ11の出射面11aから出射されたレーザ光を、拡散板20を介してカレイドスコープ30に入射させるように、光ファイバ11の他端を保持している。ここでいう、フェルール12の光軸は、主たる光の出射方向と一致する直線であり、中心軸Oとおおよそ一致している。
[Ferrule 12]
A ferrule 12 holds the other end of the optical fiber 11 . Specifically, the ferrule 12 holds the other end of the optical fiber 11 so that the laser light emitted from the emission surface 11a of the optical fiber 11 is incident on the kaleidoscope 30 via the diffusion plate 20. . Here, the optical axis of the ferrule 12 is a straight line that coincides with the main light emitting direction, and roughly coincides with the central axis O.

[拡散板20]
拡散板20は、中心軸O上、かつ、光ファイバ11とカレイドスコープ30との間に配置され、光ファイバ11によって導光されたレーザ光を拡散及び透過させる板状の光学部材である。拡散板20は、レーザ光が入射する入射面と、入射面と反対側の面であり、拡散及び透過したレーザ光を出射する出射面とを有する。
[Diffusion plate 20]
The diffusing plate 20 is a plate-like optical member arranged on the central axis O and between the optical fiber 11 and the kaleidoscope 30 to diffuse and transmit the laser light guided by the optical fiber 11 . The diffuser plate 20 has an incident surface on which the laser light is incident and an output surface opposite to the incident surface from which the diffused and transmitted laser light is emitted.

拡散板20の入射面は、光ファイバ11の先端に設けられるフェルール12と対向し、かつ、フェルール12の光軸と略直交する。拡散板20の出射面は、カレイドスコープ30と対向し、かつ、フェルール12の光軸と略直交する。 The incident surface of the diffuser plate 20 faces the ferrule 12 provided at the tip of the optical fiber 11 and is substantially perpendicular to the optical axis of the ferrule 12 . The exit surface of the diffuser plate 20 faces the kaleidoscope 30 and is substantially perpendicular to the optical axis of the ferrule 12 .

また、拡散板20とカレイドスコープ30との間の距離Dは、拡散板20を拡散及び透過したレーザ光がカレイドスコープ30に入射する入射面積Eの平方根以下である。より具体的には、拡散板20の出射面とカレイドスコープ30の一端の開口32との距離は、拡散板20を拡散及び透過したレーザ光がカレイドスコープ30に入射する一端の開口32の面積の平方根以下である。入射面積Eは、一端の開口32の開口面積であり、伝送路31の断面積である。 Further, the distance D between the diffuser plate 20 and the kaleidoscope 30 is equal to or less than the square root of the incident area E where the laser light diffused and transmitted through the diffuser plate 20 enters the kaleidoscope 30 . More specifically, the distance between the exit surface of the diffusion plate 20 and the opening 32 at one end of the kaleidoscope 30 is the area of the opening 32 at the one end where the laser light diffused and transmitted through the diffusion plate 20 enters the kaleidoscope 30. less than or equal to the square root. The incident area E is the opening area of the opening 32 at one end and the cross-sectional area of the transmission line 31 .

また、拡散板20は、出射面を入射面よりも粗面にすることで、透過するレーザ光を拡散している。なお、出射面を入射面よりも粗面にしてもよく、出射面及び入射面の両方を粗面にしてもよい。 Further, the diffuser plate 20 diffuses the transmitted laser light by making the exit surface rougher than the entrance surface. The exit surface may be rougher than the entrance surface, or both the exit surface and the entrance surface may be roughened.

拡散板20は、レーザ耐性の観点から、無機材料、特に無機ガラスが好ましい。但し、アクリル、ポリカーボネート等の透光性樹脂材料等の使用を否定するものではない。拡散板20は、レーザ耐性の観点から、ガラス表面に拡散加工を施すことによって拡散性を有するように構成されている。例えば、シボ加工又はレーザ加工等の表面処理を施すことによって透明パネルの表面に微小凹凸(シボ、マイクロプリズム等)を形成したり、透明パネルの表面にドットパターンを印刷やエッチングしたりすることによって、光拡散性を有するように構成してもよい。なお、光ロスを低減する目的で、拡散板20の入射面及び出射面にARコートを施すことが好ましい。なお、ARコートは、レーザ耐性の観点より、無機膜であることが好ましい。又、透過率の観点より、多層膜であることが好ましいが、安価である単層膜としてもよい。 From the viewpoint of laser resistance, the diffusion plate 20 is preferably made of an inorganic material, particularly inorganic glass. However, this does not deny the use of translucent resin materials such as acrylic and polycarbonate. From the viewpoint of laser resistance, the diffuser plate 20 is configured to have diffusibility by subjecting the glass surface to diffusion processing. For example, by applying a surface treatment such as texturing or laser processing to form fine irregularities (texturing, microprisms, etc.) on the surface of the transparent panel, or by printing or etching a dot pattern on the surface of the transparent panel. , may be configured to have light diffusing properties. For the purpose of reducing light loss, it is preferable to apply AR coating to the entrance surface and the exit surface of the diffuser plate 20 . Note that the AR coating is preferably an inorganic film from the viewpoint of laser resistance. From the viewpoint of transmittance, a multilayer film is preferable, but an inexpensive single-layer film may be used.

拡散板20は、光拡散材(光散乱材)がガラス内部に分散された乳白色の拡散板であってもよい。このような拡散板20は、例えば、気泡をガラス内部に分散させることによって作製することができるが、後方散乱による光ロスを生じやすくなるため、光拡散材(例えば気泡)のサイズを適切に設計する必要がある。 The diffuser plate 20 may be a milky-white diffuser plate in which a light diffusing material (light scattering material) is dispersed inside the glass. Such a diffuser plate 20 can be produced, for example, by dispersing air bubbles inside the glass. There is a need to.

また、拡散板20は、透明パネルの表面(内面又は外面)に光拡散材等を含む乳白色の光拡散膜を形成することによって構成されていてもよいが、レーザ耐性を考慮し、材料を選択する必要がある。 The diffusion plate 20 may be configured by forming a milky-white light diffusion film containing a light diffusion material or the like on the surface (inner surface or outer surface) of the transparent panel. There is a need to.

[カレイドスコープ30]
本実施の形態のカレイドスコープ30は、レーザ波長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。断面が4角形の場合、ガラス板4枚を張り合わせて製造する。
[Kaleidoscope 30]
The kaleidoscope 30 of the present embodiment is a light pipe made of glass, the inner surface of which is coated with a dielectric multilayer film so as to reflect the laser wavelength with high efficiency. If the cross section is square, it is manufactured by laminating four sheets of glass.

レーザ波長を高効率で反射するようなコートがされた面が内側にある、金属で形成されたライトパイプでもよい。例えば、折り曲げ加工して製造可能である。後述するガラスロッドタイプに対しライトパイプタイプは、側面を直接保持する事ができ、扱いが容易である。また、カレイドスコープ30は、多角形形状をコアとした大口径ガラスファイバ、キャプラリ形状のものでもよい。 It may be a light pipe made of metal with an inner surface coated to reflect the laser wavelength with high efficiency. For example, it can be manufactured by bending. In contrast to the later-described glass rod type, the light pipe type can directly hold the side surface and is easy to handle. Also, the kaleidoscope 30 may be a large-diameter glass fiber having a polygonal core, or a capillary shape.

また、ガラス等の透光性の部材で構成されるガラスロッドであってもよい。なお、カレイドスコープ30がガラスロッドの場合は、伝送路31とカレイドスコープの外形は略一致する。 Alternatively, it may be a glass rod made of a translucent member such as glass. When the kaleidoscope 30 is a glass rod, the outer shape of the transmission line 31 and the kaleidoscope substantially match.

カレイドスコープ30の中心軸は、上述の中心軸Oと略一致し、かつ、フェルール12の光軸と略一致する。カレイドスコープ30の中心軸Oは、カレイドスコープ30の一端における開口32の開口面と直交し、かつ開口面の中心を通過する直線である。 The central axis of the kaleidoscope 30 substantially coincides with the central axis O described above and substantially coincides with the optical axis of the ferrule 12 . The central axis O of the kaleidoscope 30 is a straight line perpendicular to the aperture plane of the aperture 32 at one end of the kaleidoscope 30 and passing through the center of the aperture plane.

また、カレイドスコープ30は、光ファイバ11に導光されたレーザ光を伝送する伝送路31を有する。カレイドスコープ30は、伝送路31を通過したレーザ光を出射する。カレイドスコープ30では、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の、伝送路31の断面が多角形状である。カレイドスコープ30の伝送路31が多角形状であれば、導光するレーザ光がカレイドスコープ30の内部で、幾度も反射を繰り返しながら導光するため、内部を導光するレーザ光は、ミキシングされ易くなる。このように、カレイドスコープ30は、光ファイバ11を導光したレーザ光をミキシングしながら伝送させる。つまり、カレイドスコープ30に1以上の光ファイバ11を導光したレーザ光が入射しても、カレイドスコープ30は、光ファイバ11により導光された各々のレーザ光をミキシングし、ミキシングしたレーザ光を出射する。 The kaleidoscope 30 also has a transmission line 31 that transmits the laser light guided to the optical fiber 11 . The kaleidoscope 30 emits laser light that has passed through the transmission line 31 . In the kaleidoscope 30, the cross section of the transmission line 31 is polygonal when the transmission line is cut along a plane perpendicular to the direction in which the laser light is transmitted. If the transmission line 31 of the kaleidoscope 30 has a polygonal shape, the guided laser light is guided inside the kaleidoscope 30 while being repeatedly reflected, so the laser light guided inside is easily mixed. Become. Thus, the kaleidoscope 30 mixes and transmits the laser light guided through the optical fiber 11 . In other words, even if laser beams guided through one or more optical fibers 11 enter the kaleidoscope 30, the kaleidoscope 30 mixes the laser beams guided by the optical fibers 11 and outputs the mixed laser beams. emit.

ここで、伝送路31の断面が多角形状とは、正多角形を含むだけでなく、実質的に多角形状と見なせるものを含む。つまり、多角形を形成する複数の面の一部又は全ての面が平面だけでなく、湾曲していてもよく、波面状になっていてもよい。なお、伝送路31の断面には、少なくとも直線の一辺を有していてもよく、残りの辺が円弧状であってもよい。 Here, the polygonal cross-section of the transmission line 31 includes not only a regular polygon but also a substantially polygonal shape. In other words, some or all of the faces forming the polygon may be not only flat but also curved or wavy. The cross section of the transmission line 31 may have at least one straight side, and the remaining sides may be arcuate.

本実施の形態のカレイドスコープ30の構成について説明する。 The configuration of the kaleidoscope 30 of this embodiment will be described.

カレイドスコープ30は、鏡面で囲まれたレーザ光が通過する伝送路31を有する。また、カレイドスコープ30には、一端の開口32と、他端の開口33とが形成されている。カレイドスコープ30は、板バネなどで灯具5に固定される。 The kaleidoscope 30 has a transmission line 31 surrounded by mirror surfaces and through which laser light passes. Also, the kaleidoscope 30 is formed with an opening 32 at one end and an opening 33 at the other end. The kaleidoscope 30 is fixed to the lamp 5 with a plate spring or the like.

伝送路31は、一端の開口32から他端の開口33までのカレイドスコープ30における空間であり、レーザ光が通過する。つまり、伝送路31では、一端の開口32から他端の開口33にかけてレーザ光が通過する。また、伝送路31の径(一端の開口32及び他端の開口33の径)は、蛍光部40の径よりも小さく、光ファイバ11のコア径よりも大きい。 A transmission line 31 is a space in the kaleidoscope 30 from an opening 32 at one end to an opening 33 at the other end, through which laser light passes. That is, in the transmission line 31, the laser light passes from the opening 32 at one end to the opening 33 at the other end. Also, the diameter of the transmission line 31 (the diameter of the opening 32 at one end and the diameter of the opening 33 at the other end) is smaller than the diameter of the fluorescent portion 40 and larger than the core diameter of the optical fiber 11 .

一端の開口32及び他端の開口33は、カレイドスコープ30の一端及び他端に形成された開口である。一端の開口32は、光ファイバ11を導光したレーザ光が入射する入射面となる。また、また、他端の開口33は、光ファイバ11を導光したレーザ光が出射する出射面となる。 The one end opening 32 and the other end opening 33 are openings formed at one end and the other end of the kaleidoscope 30 . An opening 32 at one end serves as an incident surface on which laser light guided through the optical fiber 11 is incident. Also, the opening 33 at the other end serves as an emission surface from which the laser light guided through the optical fiber 11 is emitted.

図2に示すように板バネなどで灯具5に固定される。 As shown in FIG. 2, it is fixed to the lamp 5 by a plate spring or the like.

図3Aに示すように、また、カレイドスコープ30は、光ファイバ11と蛍光部40の波長変換素子41との間の光路上に配置されている。具体的には、カレイドスコープ30は、一端(一端の開口32)が光ファイバ11の出射面11aと対向するように配置されており、かつ、他端(他端の開口33)が蛍光部40と対向するように配置されている。 As shown in FIG. 3A, the kaleidoscope 30 is also arranged on the optical path between the optical fiber 11 and the wavelength conversion element 41 of the fluorescent section 40 . Specifically, the kaleidoscope 30 is arranged so that one end (opening 32 at one end) faces the output surface 11a of the optical fiber 11, and the other end (opening 33 at the other end) is the fluorescent portion 40. are arranged to face the

また、カレイドスコープ30は、1以上の光ファイバ11を伝送したレーザ光を1つに纏めて出射する。図2に示すように、カレイドスコープ30は、光ファイバ11により伝送された4つのレーザ光源83のレーザ光を1つに纏めて出射するが、3組以下又は5組以上のレーザ光源83のレーザ光を1つに纏めて出射してもよい。 Also, the kaleidoscope 30 collectively emits laser beams transmitted through one or more optical fibers 11 . As shown in FIG. 2, the kaleidoscope 30 collectively emits the laser beams of the four laser light sources 83 transmitted by the optical fiber 11. The light may be collected into one and emitted.

また、カレイドスコープ30は、灯具5に対して着脱自在である。カレイドスコープ30は、例えば、バネ等の固定部材によって灯具5に固定される。 Also, the kaleidoscope 30 is detachable from the lamp 5 . The kaleidoscope 30 is fixed to the lamp 5 by a fixing member such as a spring.

[灯具5]
灯具5は、光ファイバ11を介して伝送された励起光源3からのレーザ光の波長を変換し、照明光として出射するために用いられる。灯具5は、例えば、ステンレス製のファイバカップリング、ガラス製のレンズ、アルミ製のホルダー、及び、アルミ製の外郭で構成される。
[Light fixture 5]
The lamp 5 is used to convert the wavelength of the laser light from the excitation light source 3 transmitted through the optical fiber 11 and emit it as illumination light. The lamp 5 is composed of, for example, a fiber coupling made of stainless steel, a lens made of glass, a holder made of aluminum, and an outer shell made of aluminum.

本実施の形態では、灯具5は、蛍光部40と、蛍光体での発熱を放熱するためのヒートシンク151と、外装部153と、レンズ158と、反射部材157とを有する。 In this embodiment, the lamp 5 has a fluorescent portion 40 , a heat sink 151 for dissipating heat generated by the fluorescent material, an exterior portion 153 , a lens 158 and a reflecting member 157 .

<蛍光部40>
蛍光部40は、カレイドスコープ30にミキシングされたレーザ光を蛍光に変換する波長変換体である。蛍光部40は、平板状のプレートである。本実施の形態では、蛍光部40は、例えば、サファイア基板42上に蛍光体層(波長変換素子41)等が形成された構造体である。サファイア基板42は、ヒートシンク151に接触した状態で、ヒートシンク151に固定される。
<Fluorescent part 40>
The fluorescent part 40 is a wavelength converter that converts the laser light mixed in the kaleidoscope 30 into fluorescent light. The fluorescent part 40 is a flat plate. In the present embodiment, the phosphor section 40 is a structure in which a phosphor layer (wavelength conversion element 41) and the like are formed on a sapphire substrate 42, for example. The sapphire substrate 42 is fixed to the heat sink 151 while being in contact with the heat sink 151 .

波長変換素子41は、一方の面に入射されたレーザ光を波長変換して他方の面から出射する。より具体的には、波長変換素子41は、カレイドスコープ30を伝送したレーザ光が一方(カレイドスコープ30側)の面に入射される。本実施の形態では、波長変換素子41の一方の面に入射される光の強度分布は、均斉化されており、レーザ光の照射面で略均一である。波長変換素子41の一方の面に入射されたレーザ光を波長変換して、他方(反射部材157側)の面から出射される。 The wavelength conversion element 41 wavelength-converts the laser light incident on one surface and emits it from the other surface. More specifically, the laser light transmitted through the kaleidoscope 30 is incident on one surface (on the kaleidoscope 30 side) of the wavelength conversion element 41 . In this embodiment, the intensity distribution of the light incident on one surface of the wavelength conversion element 41 is made uniform, and is substantially uniform on the laser beam irradiation surface. The laser light incident on one surface of the wavelength conversion element 41 is wavelength-converted and emitted from the other surface (reflecting member 157 side).

波長変換素子41は、例えば平板状に形成される。波長変換素子41は、レーザ光によって波長変換光を発する蛍光体を含み、当該蛍光体を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、分散されて保持されている。波長変換素子41は、例えばYAG(Yttrium Aluminum Garnet)系蛍光体、カズン系蛍光体、エスカズン系蛍光体あるいはBAM(Ba、Mg、Al)系蛍光体等であり、レーザ光の種類に応じて適宜選択することができる。なお、バインダは、セラミック、シリコーン樹脂に限定されるものではなく、透明ガラス等のその他の透明材料を用いてもよい。 The wavelength conversion element 41 is formed in a plate shape, for example. The wavelength conversion element 41 contains a phosphor that emits wavelength-converted light by laser light, and the phosphor is dispersed and held in a binder that is a transparent material made of ceramic such as glass or silicone resin. The wavelength conversion element 41 is, for example, a YAG (Yttrium Aluminum Garnet)-based phosphor, a cousin-based phosphor, an escasun-based phosphor, a BAM (Ba, Mg, Al)-based phosphor, or the like. can be selected. The binder is not limited to ceramic and silicone resin, and other transparent materials such as transparent glass may be used.

図2及び図3Aに示す例では、波長変換素子41は、カレイドスコープ30から出射されたレーザ光が入射し、入射されたレーザ光を波長変換し、波長変換した波長変換光を発すると共に白色照明の場合は、一部のレーザ光が拡散透過される。なお、特定色の照明用には、レーザ光が拡散透過しない構成でもよい。より具体的には、波長変換素子41は、カレイドスコープ30側にある一方の面に入射された光の一部を波長変換する機能を有する。本実施の形態では、波長変換素子41は、カレイドスコープ30にある一方の面にレーザ光が入射され、入射されたレーザ光を波長変換した波長変換光と、波長変換されなかったレーザ光(波長変換されずに波長変換素子41を通過したレーザ光)とを他方の面から出射する。波長変換光及びレーザ光を纏めて、単に光と言うことがある。 In the example shown in FIGS. 2 and 3A, the wavelength conversion element 41 receives laser light emitted from the kaleidoscope 30, converts the wavelength of the incident laser light, emits the wavelength-converted wavelength-converted light, and emits white illumination. In the case of , part of the laser light is diffusely transmitted. For illumination of a specific color, a configuration in which the laser light is not diffusely transmitted may be used. More specifically, the wavelength conversion element 41 has a function of wavelength-converting part of the light incident on one surface on the kaleidoscope 30 side. In the present embodiment, the wavelength conversion element 41 receives laser light incident on one surface of the kaleidoscope 30, converts the wavelength of the incident laser light, converts the wavelength of the incident laser light, and converts the wavelength of the laser light (wavelength laser light that has passed through the wavelength conversion element 41 without being converted) is emitted from the other surface. Wavelength-converted light and laser light may be collectively referred to simply as light.

なお、波長変換に伴う損失は熱に変わる。波長変換素子41は温度が高くなると波長変換効率が下がる温度消光特性を有するため、波長変換素子41の放熱は非常に重要である。サファイア基板42は、ヒートシンク151で支持されている。より具体的には、サファイア基板42は、ヒートシンク151の中心軸と交差する位置でヒートシンク151の他端面に固定され、ヒートシンク151と熱的に接続されている。つまり、サファイア42は、波長変換素子41に生じる熱を、サファイア基板42を解して放熱し易くするために、サファイア基板42の一方面をヒートシンク151の他端面に接触されている。ここで、ヒートシンク151の中心軸とは、図2に示すように、例えば灯具5のように長尺な場合、長手方向において、灯具5の中心を通過する軸であり、中心軸Oと一致する。 Note that the loss associated with wavelength conversion turns into heat. Since the wavelength conversion element 41 has a temperature quenching characteristic in which the wavelength conversion efficiency decreases as the temperature increases, the heat dissipation of the wavelength conversion element 41 is very important. A sapphire substrate 42 is supported by a heat sink 151 . More specifically, the sapphire substrate 42 is fixed to the other end surface of the heat sink 151 at a position that intersects the central axis of the heat sink 151 and is thermally connected to the heat sink 151 . In other words, one surface of the sapphire substrate 42 is brought into contact with the other end surface of the heat sink 151 in order to facilitate the dissipation of heat generated in the wavelength conversion element 41 through the sapphire substrate 42 . Here, as shown in FIG. 2, the central axis of the heat sink 151 is an axis that passes through the center of the lamp 5 in the longitudinal direction when the lamp 5 is elongated, for example, and coincides with the central axis O. .

本実施例では基板として、熱伝導率の高いサファイア基板42を用いているが、ガラス等の透明基板の使用を排除するものではない。また、サファイア基板42には、光の効率を高めるために、カレイドスコープ30側にレーザを高効率で透過させるためのAR膜が、レンズ158側にはレーザを高効率で透過させ、波長変換光を光反射させる第クロックミラーが形成する事が好ましい。 Although the sapphire substrate 42 having high thermal conductivity is used as the substrate in this embodiment, the use of a transparent substrate such as glass is not excluded. Further, the sapphire substrate 42 is provided with an AR film for transmitting the laser with high efficiency toward the kaleidoscope 30 side in order to increase the efficiency of light, and the lens 158 side is provided with an AR film for transmitting the laser with high efficiency and transmitting the wavelength-converted light. is preferably formed by a first clock mirror that reflects the light.

図3Aに示すように、また、波長変換素子41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。 As shown in FIG. 3A, the wavelength conversion element 41 may be, for example, a red phosphor, a green phosphor, a blue phosphor, or the like. Converted light may be emitted. In this case, these wavelength-converted lights of red light, green light, and blue light may be mixed to produce white light.

本実施の形態では、波長変換素子41は、例えば、励起光源3からの青色のレーザ光の一部を吸収して緑色~黄色の波長変換光と、波長変換素子41により吸収されず出射された青色のレーザ光とが合わさり、疑似的な白色の波長変換光を出射する。なお、波長変換素子41は、励起光源3が青色のレーザ光を出射する場合、青色のレーザ光の一部を吸収して、緑色~黄色に波長変換する複数種類の蛍光体を含んでいてもよい。なお、サファイア基板42は熱伝導性を高めるために厚い事が好ましいが、波長変換素子での入射レーザ光の均一性を高めるために、カレイドスコープの有効径よりは薄い事が好ましい。 In the present embodiment, the wavelength conversion element 41 absorbs a part of the blue laser light from the excitation light source 3, for example, and converts the green to yellow wavelength-converted light and the light emitted without being absorbed by the wavelength conversion element 41. Combined with the blue laser light, a pseudo-white wavelength-converted light is emitted. When the excitation light source 3 emits blue laser light, the wavelength conversion element 41 may include multiple types of phosphors that absorb part of the blue laser light and convert the wavelength from green to yellow. good. The sapphire substrate 42 is preferably thick in order to improve thermal conductivity, but is preferably thinner than the effective diameter of the kaleidoscope in order to improve uniformity of incident laser light in the wavelength conversion element.

<ヒートシンク151>
図2に示すように、ヒートシンク151は、カレイドスコープ30及び波長変換素子41に生じた熱を放熱するための放熱部材である。ヒートシンク151は、中心軸Oと交差する位置に配置される蛍光部40を保持している。
<Heat sink 151>
As shown in FIG. 2 , the heat sink 151 is a heat dissipation member for dissipating heat generated in the kaleidoscope 30 and the wavelength conversion element 41 . The heat sink 151 holds the fluorescent part 40 arranged at a position intersecting the central axis O. As shown in FIG.

ヒートシンク151は、複数のフィンと、挿入部151aとを有する。 The heat sink 151 has a plurality of fins and an insertion portion 151a.

挿入部151aは、カレイドスコープ30を保持する。挿入部151aは、カレイドスコープ30が挿入された状態で、カレイドスコープ30を保持する保持部である。また、挿入部151aは、カレイドスコープ30を所定の姿勢で固定する。また、挿入部151aは、一点鎖線で示すヒートシンク151の中心軸Oと重なる(一致する)位置に形成されている。 The insertion portion 151 a holds the kaleidoscope 30 . The insertion portion 151a is a holding portion that holds the kaleidoscope 30 while the kaleidoscope 30 is inserted. Also, the insertion portion 151a fixes the kaleidoscope 30 in a predetermined posture. Further, the insertion portion 151a is formed at a position that overlaps (coincides with) the central axis O of the heat sink 151 indicated by the dashed line.

<外装部153>
外装部153は、ヒートシンク151と接続され、光路の下流側に配置されている。具体的には、外装部153は、波長変換素子41よりも光路の下流側に配置されている。また、外装部153は、光路の前後で開く開口を有する無底の筒体である。
<Exterior part 153>
The exterior part 153 is connected to the heat sink 151 and arranged on the downstream side of the optical path. Specifically, the exterior part 153 is arranged downstream of the wavelength conversion element 41 in the optical path. Moreover, the exterior part 153 is a bottomless cylindrical body having an opening that opens before and after the optical path.

<反射部材157>
反射部材157は、波長変換素子41から出射された波長変換光をおおよそレンズ158に向けて反射する。反射部材157は、波長変換素子41からレンズ158に向けて大径化したお椀状の部材である。反射部材157は、波長変換素子41の周囲を囲むように、レンズ158と対向した状態で、ヒートシンク151の他端面に固定されている。
<Reflection member 157>
The reflecting member 157 reflects the wavelength-converted light emitted from the wavelength conversion element 41 approximately toward the lens 158 . The reflecting member 157 is a bowl-shaped member whose diameter increases from the wavelength conversion element 41 toward the lens 158 . The reflecting member 157 is fixed to the other end surface of the heat sink 151 so as to surround the wavelength conversion element 41 and face the lens 158 .

<レンズ158>
レンズ158は、例えばフレネルレンズである。レンズ158は、外装部153の開口を塞ぐように外装部153に固定されている。具体的には、レンズ158は、波長変換素子41と対向する姿勢で外装部153に固定され、波長変換素子41から出射された波長変換光が入射される。そして、レンズ158は、所定の照明を行うように波長変換光を配光制御して出射する。
<Lens 158>
Lens 158 is, for example, a Fresnel lens. The lens 158 is fixed to the exterior part 153 so as to close the opening of the exterior part 153 . Specifically, the lens 158 is fixed to the exterior portion 153 in a posture facing the wavelength conversion element 41, and the wavelength-converted light emitted from the wavelength conversion element 41 is incident thereon. Then, the lens 158 controls the distribution of the wavelength-converted light so as to perform predetermined illumination, and emits the light.

[実験結果]
以下、実施の形態に係る照明装置1の実験結果について説明する。
[Experimental result]
Experimental results of the lighting device 1 according to the embodiment will be described below.

本実験では、レーザ光の波長を455nmとし、光ファイバ11のコア径が400μmであるものを用いた。また、カレイドスコープ30としてライトパイプを用いた。また、カレイドスコープ30の一端の開口32及び他端の開口33の内径を2×2mmの正方形であり、カレイドスコープ30の内面の反射率が99%であり、長さが8mmであるカレイドスコープ30を用いた。拡散板20は、厚みが0.7mmであり、4×4mmの正方形であるものを用いた。 In this experiment, the wavelength of the laser light was 455 nm, and the optical fiber 11 with a core diameter of 400 μm was used. A light pipe was used as the kaleidoscope 30 . The kaleidoscope 30 has an inner diameter of 2×2 mm square of the opening 32 at one end and the opening 33 at the other end of the kaleidoscope 30, the reflectance of the inner surface of the kaleidoscope 30 is 99%, and the length is 8 mm. was used. The diffusion plate 20 used has a thickness of 0.7 mm and a square of 4×4 mm.

図4は、実施の形態に係る照明装置1が出射した光の色度座標(Cx、Cy)上の光色を示す図と、比較例に係る照明装置1が出射した光の色度座標上の光色を示す図である。 4A and 4B show the light color on the chromaticity coordinates (Cx, Cy) of the light emitted from the lighting device 1 according to the embodiment, and FIG. is a diagram showing the light color of .

図4に示すように、本実施の形態の照明装置1が出射した光は、色度座標のCxが約0.436、Cyが約0.402付近の色度である。図4では、本実施の形態の色度変化量は、0.0005である。このため、本実施の形態の照明装置1が出射した光の光色は、略均一である。 As shown in FIG. 4, the light emitted from the illumination device 1 of the present embodiment has chromaticity coordinates in which Cx is about 0.436 and Cy is about 0.402. In FIG. 4, the chromaticity change amount of this embodiment is 0.0005. Therefore, the color of the light emitted by the illumination device 1 of the present embodiment is substantially uniform.

図5Aは、実施の形態に係る照明装置1の波長変換素子41から出射される光の輝度分布を例示する図である。図5Aは、図4の色度座標上における点A1での輝度分布を例示する。図5Bは、実施の形態に係る照明装置1の波長変換素子41から出射される光の輝度分布を例示し、図5Aとは別の図である。図5Bでは、図4の色度座標上における点A2での輝度分布を例示する。波長変換素子41から出射される光は、レーザ光と波長変換光とを含む光である。図5A及び図5Bでは、横軸は、波長変換素子41から出射される光の幅を示しており、中心軸Oの位置を0(mm)としている。中心軸Oの位置0(mm)は、波長変換素子41から出射される光の光軸と略一致する。また、縦軸は、輝度分布を示している。 FIG. 5A is a diagram illustrating the luminance distribution of light emitted from the wavelength conversion element 41 of the illumination device 1 according to the embodiment. FIG. 5A illustrates the luminance distribution at point A1 on the chromaticity coordinates of FIG. FIG. 5B illustrates the luminance distribution of light emitted from the wavelength conversion element 41 of the illumination device 1 according to the embodiment, and is a diagram different from FIG. 5A. FIG. 5B illustrates the luminance distribution at point A2 on the chromaticity coordinates of FIG. The light emitted from the wavelength conversion element 41 is light containing laser light and wavelength-converted light. 5A and 5B, the horizontal axis indicates the width of light emitted from the wavelength conversion element 41, and the position of the central axis O is 0 (mm). The position 0 (mm) of the central axis O substantially coincides with the optical axis of the light emitted from the wavelength conversion element 41 . Also, the vertical axis indicates the luminance distribution.

図5A及び図5Bに示すように、波長変換素子41から出射される光の輝度分布は、方形状をなしており、ピーク部分が平滑化(略均一化)されている。このような、レーザ光はトップハット型のレーザ光である。つまり、本実施の形態の照明装置1が対象物である照射面に照射された光は、均斉度が高い。均斉度とは、対象物である照射面に照射された光の最小放射輝度と最大放射輝度との比率であり、明るさの変動(均一性)を示す指標である。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the luminance distribution of the light emitted from the wavelength conversion element 41 has a rectangular shape, and the peak portion is smoothed (substantially uniformed). Such laser light is a top-hat type laser light. In other words, the illumination device 1 according to the present embodiment irradiates the illumination surface, which is the object, with a high degree of uniformity. The degree of uniformity is the ratio of the minimum radiance to the maximum radiance of the light irradiated onto the irradiation surface, which is the object, and is an index indicating the variation (uniformity) of brightness.

図6は、実施の形態に係る照明装置1のカレイドスコープ30の長さつまり伝送路31の長さと、色度変化量との関係を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the length of the kaleidoscope 30 of the illumination device 1 according to the embodiment, that is, the length of the transmission line 31, and the amount of chromaticity change.

図6に示すように、照明装置1に拡散度の小さい第1拡散板を用いた場合を黒塗りの三角で示す。さらに、照明装置1に第1拡散板よりも拡散度の大きい第2拡散板を用いた場合を黒塗りの菱形で示す。 As shown in FIG. 6, black triangles indicate the case where the lighting device 1 uses the first diffusion plate having a small diffusion degree. Further, the black rhombus indicates the case where the illumination device 1 uses a second diffuser plate having a higher degree of diffusion than the first diffuser plate.

図6によれば、第1拡散板及び第2拡散板を用いたいずれの場合でも、カレイドスコープ30の長さが長くなるほど、色度変化量が減少する傾向にある。つまり、カレイドスコープ30の長さが長くなるほど、光ファイバ11の出射面11aから出射されたレーザ光がカレイドスコープ30の内部を伝送する際に、よりミキシングされ易くなる。このため、カレイドスコープ30は、色度変化量が減少したレーザ光、つまり光の色斑が抑制された混色性の高いレーザ光を出射することができる。また、第1拡散板よりも第2拡散板の方が拡散度は大きいため、ライトパイプの長さが短くても、第1拡散板よりも色度変化量が小さい。 According to FIG. 6, in both cases of using the first diffusion plate and the second diffusion plate, the longer the kaleidoscope 30 becomes, the more the amount of chromaticity change tends to decrease. That is, the longer the kaleidoscope 30 is, the easier it is for the laser light emitted from the emission surface 11a of the optical fiber 11 to be mixed when transmitted inside the kaleidoscope 30 . Therefore, the kaleidoscope 30 can emit laser light with a reduced amount of chromaticity change, that is, laser light with high color-mixing property in which color spots of light are suppressed. Also, since the second diffusion plate has a higher degree of diffusion than the first diffusion plate, even if the length of the light pipe is short, the amount of chromaticity change is smaller than that of the first diffusion plate.

図7は、実施の形態に係る照明装置1のカレイドスコープ30から出射した光の放射輝度を例示する図と、カレイドスコープ30の断面の形状と光の均斉度との関係を例示する図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating the radiance of light emitted from the kaleidoscope 30 of the illumination device 1 according to the embodiment, and a diagram illustrating the relationship between the cross-sectional shape of the kaleidoscope 30 and the uniformity of light. .

図7の(a)は、カレイドスコープ30の断面の形状を変えた場合に、カレイドスコープ30から出射面におけるレーザ光の放射輝度分布を例示している。また、図7の(a)では、カレイドスコープ30の中心軸Oがフェルール12の光軸からズレている場合に、カレイドスコープ30から出射したレーザ光が照射面に照射されたときの照射面の放射輝度分布を例示している。さらに、図7の(a)では、カレイドスコープ30の中心軸Oとフェルール12の光軸とが略一致する場合に、カレイドスコープ30から出射したレーザ光が照射面に照射されたときの照射面の放射輝度分布を例示している。 (a) of FIG. 7 illustrates the radiance distribution of laser light on the exit surface of the kaleidoscope 30 when the cross-sectional shape of the kaleidoscope 30 is changed. In FIG. 7A, when the central axis O of the kaleidoscope 30 is deviated from the optical axis of the ferrule 12, the laser beam emitted from the kaleidoscope 30 is applied to the irradiated surface. 3 illustrates a radiance distribution; Further, in FIG. 7A, when the central axis O of the kaleidoscope 30 and the optical axis of the ferrule 12 are substantially aligned, the laser beam emitted from the kaleidoscope 30 is applied to the irradiated surface. radiance distribution.

また、図7の(b)は、カレイドスコープ30の断面形状と照明装置1のカレイドスコープ30出射面での均斉度との関係を例示する図である。図7の(b)では、カレイドスコープ30の中心軸Oがフェルール12の光軸からズレている場合、及び、カレイドスコープ30の中心軸Oとフェルール12の光軸とが略一致する場合を例示している。 FIG. 7B is a diagram illustrating the relationship between the cross-sectional shape of the kaleidoscope 30 and the uniformity of the illumination device 1 on the output surface of the kaleidoscope 30 . FIG. 7B illustrates a case where the central axis O of the kaleidoscope 30 is deviated from the optical axis of the ferrule 12 and a case where the central axis O of the kaleidoscope 30 and the optical axis of the ferrule 12 substantially match. are doing.

図7の(a)に示すように、カレイドスコープ30の中心軸Oがフェルール12の光軸からズレている場合では、カレイドスコープ30の断面形状である多角形の角数が増加するにつれて、放射輝度に斑が生じていることが判る。また、カレイドスコープ30の中心軸Oがフェルール12の光軸と略一致する場合でも、カレイドスコープ30の断面形状である多角形の角数が増加するにつれて、放射輝度に斑が生じていることが判る。 As shown in FIG. 7A, when the central axis O of the kaleidoscope 30 is deviated from the optical axis of the ferrule 12, the radiation becomes It can be seen that there are spots in the luminance. Even when the central axis O of the kaleidoscope 30 substantially coincides with the optical axis of the ferrule 12, the radiance becomes uneven as the number of corners of the polygon that is the cross-sectional shape of the kaleidoscope 30 increases. I understand.

また、図7の(b)に示すように、カレイドスコープ30の中心軸Oがフェルール12の光軸からズレている場合では、カレイドスコープ30の断面形状である多角形の角数が増加するにつれて、光の均斉度が低下している。また、カレイドスコープ30の中心軸Oがフェルール12の光軸と略一致する場合でも、カレイドスコープ30の断面形状である多角形の角数が増加するにつれて、光の均斉度が低下している。 7B, when the central axis O of the kaleidoscope 30 is deviated from the optical axis of the ferrule 12, as the number of corners of the polygon that is the cross-sectional shape of the kaleidoscope 30 increases, , the uniformity of the light is degraded. Further, even when the central axis O of the kaleidoscope 30 substantially coincides with the optical axis of the ferrule 12, the degree of light uniformity decreases as the number of polygonal corners of the cross-sectional shape of the kaleidoscope 30 increases.

つまり、カレイドスコープ30の断面形状が円形に近づくにつれて、光の放射輝度分布に斑が生じ均斉度が低下する、つまり、カレイドスコープ30のミキシング能力が低下することが判った。このため、カレイドスコープ30の断面形状の角数が少ないことが好ましく、特に、三角形、四角形、及び、五角形等であることが好ましい。 In other words, it was found that as the cross-sectional shape of the kaleidoscope 30 approaches a circular shape, spots occur in the radiance distribution of light and the degree of uniformity decreases, that is, the mixing ability of the kaleidoscope 30 decreases. For this reason, it is preferable that the cross-sectional shape of the kaleidoscope 30 has a small number of corners, and in particular, triangles, quadrilaterals, pentagons, and the like are preferable.

これは、伝送路31の角数が増加すると、多角形の一辺あたりの長さが短くなるため、レーザ光が伝送路31の中心軸Oに集まり易くなる。一方、三角形、四角形等は、多角形の一辺あたりの長さが長いため、レーザ光が伝送路31の中心軸Oに集まり難くなる。 This is because as the number of corners of the transmission line 31 increases, the length of each side of the polygon becomes shorter, so that the laser light tends to converge on the central axis O of the transmission line 31 . On the other hand, since the length of one side of a polygon such as a triangle or a square is long, it is difficult for the laser light to converge on the central axis O of the transmission line 31 .

[比較例]
図8Aは、比較例に係る照明装置の波長変換素子から出射される光の輝度分布を例示する図である。また、図8Aは、図4の色度座標上に点B1での輝度分布を例示する。図8Bは、比較例に係る照明装置の波長変換素子から出射される光の輝度分布を例示する、図8Aとは別の図である。図9Aは、図8Aの輝度分布を例示するために用いられた比較例に係るレーザ光源を例示した模式図である。図9Bは、図8Bの輝度分布を例示するために用いられた比較例に係るレーザ光源を例示した模式図である。
[Comparative example]
FIG. 8A is a diagram illustrating a luminance distribution of light emitted from a wavelength conversion element of an illumination device according to a comparative example; Also, FIG. 8A illustrates the luminance distribution at point B1 on the chromaticity coordinates of FIG. FIG. 8B is a diagram different from FIG. 8A exemplifying the luminance distribution of light emitted from the wavelength conversion element of the lighting device according to the comparative example. FIG. 9A is a schematic diagram illustrating a laser light source according to a comparative example used to illustrate the luminance distribution of FIG. 8A. FIG. 9B is a schematic diagram illustrating a laser light source according to a comparative example used to illustrate the luminance distribution of FIG. 8B.

図8Bは、図8Aに対して光ファイバ11への入射のセットアップが異なる。レーザ83、プリズム85、レンズ87、フェルール88(ファイバ入射端面)の相対位置が、図9Bの実線で示すように(二点鎖線は図9Aの位置と同様である)、光軸方向と垂直方向にずれている。なお、図9Aのレーザ光源におけるレーザ83、プリズム85、レンズ87、フェルール88(ファイバ入射端面)の相対位置は図2と同様である。 FIG. 8B differs from FIG. 8A in the setup of the injection into the optical fiber 11 . The relative positions of the laser 83, the prism 85, the lens 87, and the ferrule 88 (fiber incident end face) are shown by solid lines in FIG. deviated from The relative positions of the laser 83, prism 85, lens 87, and ferrule 88 (fiber incident end face) in the laser light source of FIG. 9A are the same as those of FIG.

ファイバ入射側のアライメントによってファイバ出射側の輝度分布が変化してしまう事が課題である。入射側の組み付け精度等により、色度が変化してしまう。本発明では、円形コアファイバとカレイドスコープを用いる事により、安価に、器具間での色度を安定化させる事が可能となる。 The problem is that the luminance distribution on the fiber output side changes depending on the alignment on the fiber input side. The chromaticity will change depending on the assembly accuracy on the incident side and the like. In the present invention, by using a circular core fiber and a kaleidoscope, it is possible to stabilize chromaticity between instruments at low cost.

また、図8Bは、図4の色度座標上に点B2での輝度分布を例示する。 Also, FIG. 8B illustrates the luminance distribution at point B2 on the chromaticity coordinates of FIG.

比較例に係る照明装置は、図3Aのような伝送路31の断面が多角形のカレイドスコープ30を有しておらず、このカレイドスコープ30の代わりに、円柱状の透光性のロッドを使用している照明装置である。この照明装置の波長変換素子から出射される光は、レーザ光と波長変換光とを含む光である。図8A及び図8Bでは、横軸は、波長変換素子から出射される光の幅を示しており、中心軸Oの位置を0(mm)としている。中心軸Oの位置0(mm)は、光軸と略一致する。また、縦軸は、輝度分布を示している。 The illumination device according to the comparative example does not have the kaleidoscope 30 in which the transmission line 31 has a polygonal cross section as shown in FIG. It is a lighting device that is The light emitted from the wavelength conversion element of this illumination device is light containing laser light and wavelength-converted light. 8A and 8B, the horizontal axis indicates the width of light emitted from the wavelength conversion element, and the position of the central axis O is 0 (mm). A position 0 (mm) of the central axis O substantially coincides with the optical axis. Also, the vertical axis indicates the luminance distribution.

図8A及び図8Bに示すように、波長変換素子から出射される光の輝度分布は、放物線状をなしており、出射された光に斑があり、出射された光の輝度分布が均一化されていない。つまり、比較例の照明装置が対象物である照射面に照射された光は、均斉度が低い。 As shown in FIGS. 8A and 8B, the luminance distribution of the light emitted from the wavelength conversion element has a parabolic shape, the emitted light has spots, and the luminance distribution of the emitted light is uniform. not In other words, the illumination device of the comparative example irradiates the illumination surface, which is the object, with a low degree of uniformity.

また、図4で示すように、比較例の照明装置が出射した光は、色度座標のCxが約0.425~約0.428、Cyが約0.398~約0.399付近の色度である。図4では、色度変化量は、0.0045である。このため、比較例の照明装置が出射した光の光色は、均一でない。つまり、比較例の照明装置が出射した光は、本実施の形態の照明装置1が出射した光よりも、色度変化量が高く、かつ、均斉度が低い、つまり光に色斑があり、かつ、光の輝度分布に斑がある。このため、比較例の照明装置では、均一化された光を出射することができていない。 In addition, as shown in FIG. 4, the light emitted from the lighting device of the comparative example has a chromaticity coordinate Cx of about 0.425 to about 0.428 and Cy of about 0.398 to about 0.399. degree. In FIG. 4, the chromaticity variation is 0.0045. Therefore, the color of the light emitted by the lighting device of the comparative example is not uniform. That is, the light emitted from the lighting device of the comparative example has a higher chromaticity change amount and a lower degree of uniformity than the light emitted from the lighting device 1 of the present embodiment. In addition, the luminance distribution of light has spots. For this reason, the illumination device of the comparative example cannot emit uniform light.

[作用効果]
次に、本実施の形態における照明装置1の作用効果について説明する。
[Effect]
Next, the effects of the illumination device 1 according to this embodiment will be described.

上述したように、本実施の形態の照明装置1は、レーザ光を出射するレーザ光源83と、レーザ光を導光する光ファイバ11と、光ファイバ11に導光されたレーザ光を伝送する伝送路31を有し、伝送路31を内包するカレイドスコープ30と、伝送路31から出射されたレーザ光によって波長変換光を発する波長変換素子41とを備える。また、カレイドスコープ30は、光ファイバ11と波長変換素子41との間に配置される。そして、レーザ光が伝送する方向と直交する平面で伝送路31を切断した場合の伝送路31の断面は、多角形状である。 As described above, the illumination device 1 of the present embodiment includes the laser light source 83 that emits laser light, the optical fiber 11 that guides the laser light, and the transmission device that transmits the laser light guided by the optical fiber 11 . A kaleidoscope 30 having a transmission line 31 and including the transmission line 31 , and a wavelength conversion element 41 for emitting wavelength-converted light by laser light emitted from the transmission line 31 . Also, the kaleidoscope 30 is arranged between the optical fiber 11 and the wavelength conversion element 41 . When the transmission line 31 is cut along a plane perpendicular to the direction in which the laser light is transmitted, the cross section of the transmission line 31 has a polygonal shape.

これによれば、カレイドスコープ30が光ファイバ11を導光したレーザ光をミキシングすることで、ミキシングしたレーザ光を波長変換素子41に入射させることができる。また、このカレイドスコープ30の断面が多角形状であるため、カレイドスコープ30内を伝送する光をミキシングすることができる。 According to this, the kaleidoscope 30 mixes the laser light guided through the optical fiber 11 , so that the mixed laser light can be made incident on the wavelength conversion element 41 . In addition, since the kaleidoscope 30 has a polygonal cross section, the light transmitted through the kaleidoscope 30 can be mixed.

また、断面形状が円形の光ファイバ11を、多角形の断面形状にするなどの加工を行う必要もないこのため、照明装置1の製造コストが高騰化し難い。 Moreover, since there is no need to process the optical fiber 11 having a circular cross-sectional shape to have a polygonal cross-sectional shape, the manufacturing cost of the illumination device 1 is unlikely to increase.

したがって、光ファイバ11を用いたレーザ光源83と波長変換素子41による波長変換光とを分離した照明装置1において、製造コストの高騰化を抑制するとともに、色度を安定化させることができる。つまり、この照明装置1では、出射する光の均一性を向上させることができる。 Therefore, in the illumination device 1 in which the laser light source 83 using the optical fiber 11 and the wavelength-converted light by the wavelength conversion element 41 are separated, it is possible to suppress an increase in manufacturing cost and stabilize chromaticity. In other words, the illumination device 1 can improve the uniformity of the emitted light.

また、本実施の形態の照明装置1は、さらに、光ファイバ11とカレイドスコープ30との間に配置され、光ファイバ11によって導光されたレーザ光を拡散及び透過させる拡散板20を備える。そして、カレイドスコープ30には、拡散板20を拡散及び透過したレーザ光が入射する。 The lighting device 1 of the present embodiment further includes a diffusion plate 20 arranged between the optical fiber 11 and the kaleidoscope 30 for diffusing and transmitting the laser light guided by the optical fiber 11 . Then, the laser light diffused and transmitted through the diffusion plate 20 is incident on the kaleidoscope 30 .

これによれば、拡散板20は、光ファイバ11に導光されたレーザ光を拡散及び透過させることができる。このため、拡散板20は、拡散及び透過させたレーザ光をカレイドスコープ30に入射させることができる。つまり、カレイドスコープ30は、よりミキシングした光を出射することができる。その結果、照明装置1は、出射する光をより均一にすることができる。 According to this, the diffusion plate 20 can diffuse and transmit the laser light guided to the optical fiber 11 . Therefore, the diffuser plate 20 can make the diffused and transmitted laser light incident on the kaleidoscope 30 . That is, the kaleidoscope 30 can emit more mixed light. As a result, the illumination device 1 can emit more uniform light.

また、本実施の形態の照明装置1は、拡散板20とカレイドスコープ30との間の距離は、拡散板20を拡散及び透過したレーザ光がカレイドスコープ30に入射する入射面積の平方根以下である。 Further, in the illumination device 1 of the present embodiment, the distance between the diffusion plate 20 and the kaleidoscope 30 is equal to or less than the square root of the incident area of the laser light diffused and transmitted through the diffusion plate 20 and incident on the kaleidoscope 30. .

これによれば、拡散板20がレーザ光を拡散及び透過するため、波長変換素子41からより均一化された光を出射することができる。 According to this, the diffusion plate 20 diffuses and transmits the laser light, so that the wavelength conversion element 41 can emit more uniform light.

また、本実施の形態の照明装置1において、カレイドスコープ30は、ライトパイプである。 Moreover, in the illumination device 1 of the present embodiment, the kaleidoscope 30 is a light pipe.

例えば、カレイドスコープ30として柱状の透光性部材(例えば透光性のロッド)を用いた場合、光ファイバ11に対して透光性部材を支持部材等の何らかの手段で支持する必要が生じる。支持部材で透光性部材を支持すると、支持部材と透光性部材との接触面では、屈折率が異なってしまい、予定していた透光性部材のミキシング能力に差異が生じることがある。このため、所望のミキシング能力を得るために、透光性部材の設計、透光性部材を支持する支持部材の設計が困難になる。 For example, if a columnar transparent member (for example, a transparent rod) is used as the kaleidoscope 30, it is necessary to support the transparent member with respect to the optical fiber 11 by some means such as a support member. If the light-transmitting member is supported by the supporting member, the contact surface between the supporting member and the light-transmitting member will have different refractive indices, which may cause a difference in the intended mixing ability of the light-transmitting member. Therefore, it becomes difficult to design the translucent member and the support member for supporting the translucent member in order to obtain the desired mixing ability.

また、本実施の形態の照明装置1において、伝送路31の断面は、十角形よりも角数の少ない多角形状である。 In addition, in the illumination device 1 of the present embodiment, the cross section of the transmission line 31 is polygonal with fewer angles than the decagon.

これによれば、照明装置1は、出射する光をより確実に均一化することができる。 According to this, the illumination device 1 can make the emitted light more uniform.

(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。
(Other modifications, etc.)
As described above, the present disclosure has been described based on the embodiments, but the present disclosure is not limited to the above embodiments.

例えば、上記実施の形態に係る照明装置1は、拡散板20を用いているが、図3Bに示すように、拡散板20を備えていなくてもよい。図3Bは、その他変形例に係る照明装置1の光ファイバ11、フェルール12、カレイドスコープ30、及び、波長変換素子41等を例示する部分拡大断面図である。図3Bに示すように、拡散板20を用いなくても、照明装置1は、出射する光の輝度分布を均一にすることができる。このため、拡散板20は、照明装置1を小型化する必要が無い場合は必須の構成要件ではない。また、図6で示すように、照明装置1に拡散板20を用いていない場合(つまり、光ファイバ11とカレイドスコープ30との間に拡散板20を配置していない場合)を黒丸で示す。図6によれば、カレイドスコープ30の長さが長くなるほど、色度変化量が減少する傾向にある。つまり、カレイドスコープ30の長さが長くなるほど、照明装置1は大型化するものの光ファイバ11の出射面11aから出射されたレーザ光がカレイドスコープ30の内部を導光する際に、よりミキシングされ易くなる。このため、カレイドスコープ30は、色度変化量が減少したレーザ光、つまり光の色斑が抑制された混色性の高いレーザ光を出射することができる。 For example, the illumination device 1 according to the above embodiment uses the diffuser plate 20, but the diffuser plate 20 may not be provided as shown in FIG. 3B. FIG. 3B is a partially enlarged cross-sectional view illustrating the optical fiber 11, the ferrule 12, the kaleidoscope 30, the wavelength conversion element 41, etc. of the illumination device 1 according to another modification. As shown in FIG. 3B, the illumination device 1 can make the luminance distribution of emitted light uniform without using the diffuser plate 20 . For this reason, the diffusion plate 20 is not an essential component when the illumination device 1 does not need to be downsized. Further, as shown in FIG. 6, black circles indicate the case where the diffuser plate 20 is not used in the illumination device 1 (that is, the case where the diffuser plate 20 is not arranged between the optical fiber 11 and the kaleidoscope 30). According to FIG. 6, the longer the kaleidoscope 30, the more the chromaticity variation tends to decrease. In other words, as the length of the kaleidoscope 30 increases, the illumination device 1 becomes larger, but the laser light emitted from the emission surface 11a of the optical fiber 11 is more likely to be mixed when guided inside the kaleidoscope 30. Become. Therefore, the kaleidoscope 30 can emit laser light with a reduced amount of chromaticity change, that is, laser light with high color-mixing property in which color spots of light are suppressed.

また、上記実施の形態に係る照明装置1において、図3Cに示すように、光ファイバ11の端部にフェルール12を設けずに、光ファイバ11の端部がカレイドスコープ30にレーザ光を入射させるように保持部材99に保持されてもよい。図3Cは、その他変形例に係る照明装置1の光ファイバ11、カレイドスコープ30、及び、波長変換素子41等を例示する部分拡大断面図である。図3Cに示すように、光ファイバ11の端部における被覆を除去して光ファイバ11のクラッドを露出させ、露出したクラッドをカレイドスコープ30の一端の開口32に挿入する。カレイドスコープ30がライトパイプである場合、カレイドスコープ30は、無底の筒状である。このように、本実施の形態の照明装置1において、光ファイバ11は、導光されたレーザ光を出射する出射面11aを有する。そして、出射面11a側の端部は、カレイドスコープ30の伝送路31内に位置するよう保持されている。図7に示すように、カレイドスコープ30を用いる本実施の形態では、レーザ光の入射位置に因らずカレイドスコープ30の開口面33での均斉度を上げる事ができるため、光ファイバ11の出射面11aとカレイドスコープ30の位置関係もルーズにする事が可能となり、低コスト化可能となる。これによれば、光ファイバ11の端部にフェルール12を設けずに、光ファイバ11をカレイドスコープ30に保持することができる。このため、照明装置1の部品点数を減らすことができ、端面の鏡面にするための研磨工程や、クリーブにおいても、端面を粗面状態で適応させる事が可能となり、低コスト化する事が可能となる。なお、上記実施の形態に係る照明装置1において、図3Dに示すように、光ファイバ11の端部にフェルール12を設けて、光ファイバ11の端部が保持部材99に保持されてもよい。フェルール12は、カレイドスコープ30の伝送路31内に配置されていなくてもよい。図3Dは、その他変形例に係る照明装置1の光ファイバ11、カレイドスコープ30、及び、波長変換素子41等を例示する部分拡大断面図である。図3C及び図3Dで用いられる光ファイバ11は、バンドルファイバであってもよい。また、バンドルファイバ等、複数の光ファイバ11を用いた場合、そのままでの輝度分布が複数の光ファイバ11から出射されてしまう。図3Eに示すように複数の光ファイバ11aの出射面11aから出射されたレーザ光を、カレイドスコープ30を用いる事により、図3Fで示すように略トップハット化にすることができ、器具間による色度変化を改善することができる。なお、バンドルファイバではなく、入射側に複数の光ファイバが存在し、ファイバコンバイナを介して、出射側を単一ファイバとした構成においても同様の問題が発生するため、光ファイバを導光した後に、カレイドスコープ30を設置する構成も有効である。 Further, in the illumination device 1 according to the above-described embodiment, as shown in FIG. 3C, the end of the optical fiber 11 allows the laser beam to enter the kaleidoscope 30 without providing the ferrule 12 at the end of the optical fiber 11. It may be held by the holding member 99 as follows. FIG. 3C is a partially enlarged cross-sectional view illustrating the optical fiber 11, the kaleidoscope 30, the wavelength conversion element 41, and the like of the illumination device 1 according to another modification. As shown in FIG. 3C, the coating at the end of optical fiber 11 is removed to expose the cladding of optical fiber 11 and the exposed cladding is inserted into opening 32 at one end of kaleidoscope 30 . When the kaleidoscope 30 is a light pipe, the kaleidoscope 30 has a bottomless cylindrical shape. As described above, in the illumination device 1 of the present embodiment, the optical fiber 11 has the emission surface 11a from which the guided laser beam is emitted. The end on the output surface 11 a side is held so as to be positioned within the transmission line 31 of the kaleidoscope 30 . As shown in FIG. 7, in this embodiment using the kaleidoscope 30, the degree of uniformity at the aperture surface 33 of the kaleidoscope 30 can be increased regardless of the incident position of the laser light. The positional relationship between the surface 11a and the kaleidoscope 30 can be loose, and the cost can be reduced. According to this, the optical fiber 11 can be held in the kaleidoscope 30 without providing the ferrule 12 at the end of the optical fiber 11 . Therefore, it is possible to reduce the number of parts of the illumination device 1, and it is possible to adapt the end face to a rough state in the polishing process and the cleave for making the end face a mirror surface, and it is possible to reduce the cost. becomes. In addition, in the illumination device 1 according to the above-described embodiment, the end of the optical fiber 11 may be held by the holding member 99 by providing the ferrule 12 at the end of the optical fiber 11 as shown in FIG. 3D. The ferrule 12 does not have to be placed inside the transmission line 31 of the kaleidoscope 30 . FIG. 3D is a partially enlarged cross-sectional view illustrating the optical fiber 11, the kaleidoscope 30, the wavelength conversion element 41, and the like of the illumination device 1 according to another modification. The optical fibers 11 used in FIGS. 3C and 3D may be bundle fibers. In addition, when a plurality of optical fibers 11 such as bundle fibers are used, the luminance distribution as it is is emitted from the plurality of optical fibers 11 . By using a kaleidoscope 30, the laser light emitted from the emission surfaces 11a of the plurality of optical fibers 11a as shown in FIG. Chromaticity change can be improved. In addition, the same problem occurs in a configuration in which multiple optical fibers are present on the incident side instead of a bundle fiber, and a single fiber is used on the output side via a fiber combiner. , a configuration in which the kaleidoscope 30 is installed is also effective.

また、本実施の形態の照明装置1において、光ファイバ11は、導光されたレーザ光を出射する出射面11aを有する。そして、出射面11aには、レーザ光を拡散及び透過させる粗面が形成される。 Moreover, in the illumination device 1 of the present embodiment, the optical fiber 11 has an emission surface 11a for emitting guided laser light. A rough surface for diffusing and transmitting the laser light is formed on the emission surface 11a.

これによれば、出射面11aは、光ファイバ11に導光されたレーザ光を拡散及び透過させることができる。このため、出射面11aは、拡散及び透過させたレーザ光をカレイドスコープ30に入射させることができる。つまり、カレイドスコープ30は、よりミキシングした光を出射することができる。その結果、照明装置1は、出射する光をより均一化することができる。端面を荒らすことにより、拡散板を設置するのと同様の効果を得る事ができ、小型器具化が可能となる。 According to this, the emission surface 11 a can diffuse and transmit the laser light guided to the optical fiber 11 . Therefore, the emission surface 11 a can allow the diffused and transmitted laser light to enter the kaleidoscope 30 . That is, the kaleidoscope 30 can emit more mixed light. As a result, the illumination device 1 can make the emitted light more uniform. By roughening the end face, it is possible to obtain the same effect as installing a diffusion plate, and it is possible to reduce the size of the device.

また、上記実施の形態に係る照明装置1において、出射面11a側の端部は、伝送路32内(カレイドスコープ30の内部)に配置されている。このため、光ファイバ11に対するカレイドスコープ30の位置決めを容易にすることができる。これにより、波長変換素子41上のニアーフィールドパターン(NFP)の再現性を向上させることができる。 In addition, in the illumination device 1 according to the above-described embodiment, the end on the side of the exit surface 11a is arranged inside the transmission path 32 (inside the kaleidoscope 30). Therefore, positioning of the kaleidoscope 30 with respect to the optical fiber 11 can be facilitated. Thereby, the reproducibility of the near-field pattern (NFP) on the wavelength conversion element 41 can be improved.

また、上記実施の形態に係る照明装置1では、カレイドスコープ30から出射されるレーザ光の均斉度を増加(均一度を向上)させるために、カレイドスコープ30における伝送路31の断面の角数を減らすように設計を行う設計方法によって設計されたカレイドスコープ30を用いてもよい。なお、光ファイバ11がカレイドスコープ30の一端の開口32を塞ぐ部品を追加すれば、塵、埃等の侵入を抑制することができる。 Further, in the illumination device 1 according to the above-described embodiment, in order to increase the uniformity (improve the uniformity) of the laser light emitted from the kaleidoscope 30, the number of angles of the cross section of the transmission line 31 in the kaleidoscope 30 is set to A kaleidoscope 30 designed by a design method that designs for reduction may be used. In addition, if the optical fiber 11 adds a component that closes the opening 32 at one end of the kaleidoscope 30, it is possible to prevent dust from entering.

また、上記実施の形態に係る照明装置において、光コネクタが灯具に対して着脱自在であるが、着脱の手段は上述には限定されず、公知の手段を用いてもよい。 In addition, in the lighting device according to the above embodiment, the optical connector is detachable from the lamp, but the means of attachment and detachment is not limited to the above, and known means may be used.

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。 In addition, a form obtained by applying various modifications that a person skilled in the art can think of to the embodiment, and a form realized by arbitrarily combining the constituent elements and functions in the embodiment within the scope of the present disclosure. Included in disclosure.

1 照明装置
11 光ファイバ
11a 出射面
20 拡散板
30 カレイドスコープ
31 伝送路
41 波長変換素子
83 レーザ光源
1 lighting device 11 optical fiber 11a emission surface 20 diffusion plate 30 kaleidoscope 31 transmission line 41 wavelength conversion element 83 laser light source

Claims (7)

レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を導光する光ファイバと、
前記光ファイバに導光された前記レーザ光を伝送する伝送路を有し、前記伝送路を内包したカレイドスコープと、
前記伝送路から出射された前記レーザ光によって波長変換光を発する波長変換素子とを備え、
前記カレイドスコープは、前記光ファイバと前記波長変換素子との間に配置され、
前記レーザ光が伝送する方向と直交する平面で前記伝送路を切断した場合の前記伝送路の断面は、多角形状であり、
前記カレイドスコープは、前記光ファイバに導光された前記レーザ光が入射する前記カレイドスコープの一端の開口と、前記光ファイバに導光された前記レーザ光が出射する前記カレイドスコープの他端の開口とを有し、
前記波長変換素子は、前記カレイドスコープの他端の開口を覆うように配置されている
照明装置。
a laser light source that emits laser light;
an optical fiber that guides the laser light;
a kaleidoscope having a transmission line for transmitting the laser light guided to the optical fiber and including the transmission line;
a wavelength conversion element that emits wavelength-converted light by the laser light emitted from the transmission line,
The kaleidoscope is arranged between the optical fiber and the wavelength conversion element,
a cross section of the transmission line when the transmission line is cut along a plane perpendicular to the direction in which the laser light is transmitted, and is polygonal;
The kaleidoscope has an opening at one end of the kaleidoscope into which the laser light guided by the optical fiber is incident, and an opening at the other end of the kaleidoscope from which the laser light guided by the optical fiber is emitted. and
The wavelength conversion element is arranged to cover the opening at the other end of the kaleidoscope.
lighting device.
さらに、前記光ファイバと前記カレイドスコープとの間に配置され、前記光ファイバによって導光された前記レーザ光を拡散及び透過させる拡散板を備え、
前記カレイドスコープには、前記拡散板を拡散及び透過した前記レーザ光が入射する
請求項1に記載の照明装置。
further comprising a diffusion plate disposed between the optical fiber and the kaleidoscope for diffusing and transmitting the laser light guided by the optical fiber;
The illumination device according to claim 1, wherein the laser beam diffused and transmitted through the diffuser plate is incident on the kaleidoscope.
前記拡散板と前記カレイドスコープとの間の距離は、前記拡散板を拡散及び透過した前記レーザ光が前記カレイドスコープに入射する入射面積の平方根以下である
請求項2に記載の照明装置。
The lighting device according to claim 2, wherein the distance between the diffuser plate and the kaleidoscope is equal to or less than the square root of the incident area of the laser beam diffused and transmitted through the diffuser plate and incident on the kaleidoscope.
前記カレイドスコープは、ライトパイプである
請求項1~3のいずれか1項に記載の照明装置。
The illumination device according to any one of claims 1 to 3, wherein the kaleidoscope is a light pipe.
前記光ファイバは、導光された前記レーザ光を出射する出射面を有し、
前記出射面には、前記レーザ光を拡散及び透過させる粗面が形成されている
請求項1~4のいずれか1項に記載の照明装置。
The optical fiber has an emission surface for emitting the guided laser light,
The illumination device according to any one of claims 1 to 4, wherein a rough surface that diffuses and transmits the laser light is formed on the emission surface.
前記出射面側の端部は、前記伝送路内に配置されている
請求項5に記載の照明装置。
The lighting device according to claim 5, wherein the end on the exit surface side is arranged in the transmission line.
前記伝送路の断面は、十角形よりも角数の少ない多角形状である
請求項1~6のいずれか1項に記載の照明装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the cross section of the transmission line is a polygonal shape with fewer angles than a decagonal shape.
JP2019064331A 2019-03-28 2019-03-28 lighting equipment Active JP7249550B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019064331A JP7249550B2 (en) 2019-03-28 2019-03-28 lighting equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019064331A JP7249550B2 (en) 2019-03-28 2019-03-28 lighting equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020166967A JP2020166967A (en) 2020-10-08
JP7249550B2 true JP7249550B2 (en) 2023-03-31

Family

ID=72714527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019064331A Active JP7249550B2 (en) 2019-03-28 2019-03-28 lighting equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7249550B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005300823A (en) 2004-04-09 2005-10-27 Nec Viewtechnology Ltd Optical unit, illumination apparatus and projection type display apparatus
JP2013092752A (en) 2011-10-06 2013-05-16 Panasonic Corp Light source device and image display apparatus
US20160054646A1 (en) 2014-08-21 2016-02-25 Coretronic Corporation Projector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005300823A (en) 2004-04-09 2005-10-27 Nec Viewtechnology Ltd Optical unit, illumination apparatus and projection type display apparatus
JP2013092752A (en) 2011-10-06 2013-05-16 Panasonic Corp Light source device and image display apparatus
US20160054646A1 (en) 2014-08-21 2016-02-25 Coretronic Corporation Projector

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020166967A (en) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10203446B2 (en) Light guide illumination device with light divergence modifier
JP5097548B2 (en) Lighting system
KR102057538B1 (en) Light emitting device, vehicle light fitting and vehicle
US20120212931A1 (en) Light emitting device
JP6890287B2 (en) lighting equipment
US9528684B2 (en) Light converter emitting illumination light and light source apparatus using the light converter
JP5109498B2 (en) Light emitting device
JP7249550B2 (en) lighting equipment
US20210148547A1 (en) Illumination device
JP6344961B2 (en) Semiconductor light emitting device
WO2013081069A1 (en) Solid state illumination device
JP7117492B2 (en) lighting equipment
JP6300080B2 (en) Light emitting device and vehicle lamp
JP2021083698A (en) Light emitting device and connection method
CN215492063U (en) Light source device
JP2021086744A (en) Light emitting device
US11022277B2 (en) Wavelength converter and lighting apparatus
CN215259326U (en) Lighting device
US11480317B2 (en) Light source device with sensor for detecting anomaly in wavelength converting member
CN110778926B (en) Lighting device
CN212229342U (en) Reflective laser lighting structure
WO2019193760A1 (en) Light source device
CN110906272A (en) Light source device and car light

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190415

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221021

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230214

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230308

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7249550

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151