(57)【要約】【課題】組立時における光源と光ファイバとの位置決めの確実性を高めることができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０は、レーザ光源（半導体レーザ光源）４１と、レーザ光源４１に対する供給電流を制御することにより、レーザ光Ｌ１０（第一光）を発する第一発光モードと、レーザ光Ｌ１０よりも低い発光強度のＬＥＤ光（第二光）を発する第二発光モードとを切り替える制御部４９（切替部）と、レーザ光源４１が発したレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０を導光する光ファイバ３０と、レーザ光源４１と光ファイバ３０との間に配置された絞り部材５２とを備え、絞り部材５２は、第一発光モードでレーザ光源４１から発せられたレーザ光Ｌ１０を透過し、第二発光モードでレーザ光源４１から照射されたＬＥＤ光Ｌ２０のうち、レーザ光Ｌ１０の第一照射範囲（照射範囲）に重畳しない光を遮る開口部５２１を有する。【選択図】図２
2020077556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源に対する供給電流を制御することにより、第一光を発する第一発光モードと、前記第一光よりも低い発光強度の第二光を発する第二発光モードとを切り替える切替部と、
前記半導体レーザ光源が発した前記第一光または前記第二光を導光する光ファイバと、
前記半導体レーザ光源と前記光ファイバとの間に配置された絞り部材とを備え、
前記絞り部材は、前記第一発光モードで前記半導体レーザ光源から発せられた前記第一光を透過し、前記第二発光モードで前記レーザ光源から照射された前記第二光のうち、前記第一光の照射範囲に重畳しない光を遮る開口部を有する
照明装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ光源が発した前記第一光または前記第二光を前記光ファイバに対して集光する集光レンズを備え、
前記絞り部材は、前記半導体レーザ光源と前記集光レンズとの間に配置されている
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光ファイバにより導光された前記第一光または前記第二光を異なる波長帯の照明光に変換する波長変換素子と、
前記照明光の一部であって、前記第一光または前記第二光とは逆方向で前記光ファイバにより導光された戻り光を受光する受光部と、
前記受光部の検出結果に基づいて、前記光ファイバの断線を検出する断線検出部と、を備える
請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記断線検出部は、前記光ファイバの断線を検出した場合には、前記半導体レーザ光源の前記第一発光モードによる発光を禁止する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記開口部は、前記半導体レーザ光源のＦａｓｔ軸方向の長さが、当該半導体レーザ光源のＳｌｏｗ軸方向の長さよりも大きい形状である
請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を光源とする照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を励起光として蛍光体を発光させ、所望の光色に変換して照明する照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような照明装置においては、レーザ光源から出力されたレーザ光が光ファイバ（光ファイバケーブル）を介して灯具（ランプ部）に導光されるようになっている。光ファイバを通過したレーザ光によって灯具内の蛍光体が励起されることで、灯具から所望の光色の照明光が発せられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば製造時或いはメンテナンス後などの照明装置の組立時においては、レーザ光を光ファイバ内に確実に進入させるために、レーザ光源から放出されたレーザ光を光ファイバの入射面に対して正確に位置決めする必要がある。つまり、レーザ光源と光ファイバとの位置決めの確実性を高めることが望まれている。
【０００５】
本発明の課題は、組立時における光源と光ファイバとの位置決めの確実性を高めることができる照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る照明装置は、半導体レーザ光源と、半導体レーザ光源に対する供給電流を制御することにより、第一光を発する第一発光モードと、第一光よりも低い発光強度の第二光を発する第二発光モードとを切り替える切替部と、半導体レーザ光源が発した第一光または第二光を導光する光ファイバと、半導体レーザ光源と光ファイバとの間に配置された絞り部材とを備え、絞り部材は、第一発光モードで半導体レーザ光源から発せられた第一光を透過し、第二発光モードでレーザ光源から照射された第二光のうち、第一光の照射範囲に重畳しない光を遮る開口部を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る照明装置によれば、組立時におけるレーザ光源と光ファイバとの位置決めの確実性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る照明装置の使用態様を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る照明装置の光学的構成を示す模式図である。
【図３】図３は、実施の形態に係るレーザ光源である半導体レーザ素子の発光特性を示すグラフである。
【図４】図４は、実施の形態に係る絞り部材と、レーザ光及びＬＥＤ光との位置関係を示す拡大図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る絞り部材の概略構成を示す平面図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る照明装置の制御構成を示すブロック図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態に係る照明装置でのＬＥＤ光の進行状況を示す説明図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、比較例に係る照明装置でのＬＥＤ光の進行状況を示す説明図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施の形態に係る絞り部材と、ダイクロイックミラーとの間でのＬＥＤ光の発光強度プロファイルを示す実際の測定画像である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、比較例に係るコリメートレンズとダイクロイックミラーとの間でのＬＥＤ光の発光強度プロファイルを示す実際の測定画像である。
【図９】図９は、実施の形態に係るＬＥＤ光の発光強度分布と、比較例に係るＬＥＤ光の発光強度分布とを重ねて示すグラフである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施の形態に係る光ファイバの一端面に対するＬＥＤ光の発光強度プロファイルを示す模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、比較例に係る光ファイバの一端面に対するＬＥＤ光の発光強度プロファイルを示す模式図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施の形態に係る光ファイバの一端面に対するＬＥＤ光の発光強度プロファイルを示す実際の測定画像である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、比較例に係る光ファイバの一端面に対するＬＥＤ光の発光強度プロファイルを示す実際の測定画像である。
【図１２】図１２は、実施の形態に係るＬＥＤ光の発光強度分布と、比較例に係るＬＥＤ光の発光強度分布とを重ねて示すグラフである。
【図１３】図１３は、変形例に係る照明装置の光学的構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明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。
【００１０】
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。
【００１１】
［実施の形態］
以下、実施の形態について説明する。まず、実施の形態に係る照明装置の使用態様について説明する。図１は、実施の形態に係る照明装置の使用態様を示す斜視図である。図１に示すように、照明装置１０は、建築物の一つであるショーウィンドウ３０１に対して設置されている。照明装置１０は、複数の灯具２０と、複数の光ファイバ３０と、光源装置４０とを備えている。
【００１２】
複数の灯具２０は、それぞれショーウィンドウ３０１の天井の異なる箇所に取り付けられており、マネキン３０３を照らすスポットライトとして機能している。ショーウィンドウ３０１の外には、光源装置４０が備えられている。光源装置４０から発せられたレーザ光Ｌ１０（図４参照）は、ショーウィンドウ３０１の外部に配線された光ファイバ３０によって各灯具２０まで伝送されている。
【００１３】
光源装置４０は、青色光を含むレーザ光Ｌ１０を発生させ、光ファイバ３０を用いて複数の灯具２０に対しレーザ光Ｌ１０を供給する装置である。具体的に例えば、光源装置４０は、青色光を含むレーザ光Ｌ１０を放射する半導体レーザ素子からなるレーザ光源４１（図２等参照）を複数備えている。このように、複数のレーザ光源４１を１箇所に配置することで、レーザ光源４１を集中して配置することができ、設置調整やメンテナンスを簡便に実施することが可能となる。
【００１４】
灯具２０は、光ファイバ３０から伝送されたレーザ光Ｌ１０を励起光源として白色光を放射する装置である。
【００１５】
次に、照明装置１０の各部について詳細に説明する。図２は、実施の形態に係る照明装置１０の光学的構成を示す模式図である。なお、図２においては、一組の灯具２０及び光ファイバ３０を図示している。図２では、レーザ光源４１から灯具２０までのレーザ光Ｌ１０の光路Ｌ１を実線で示し、灯具２０からの戻り光の光路Ｌ２を二点鎖線で示している。また、図２では、光源装置４０の内部構造として、一組の灯具２０及び光ファイバ３０に対応するレーザ光源４１と、受光部４２と、これらレーザ光源４１及び受光部４２に対する光学系５０とを図示している。つまり、実際には、レーザ光源４１、受光部４２及び光学系５０は、各組の灯具２０及び光ファイバ３０に対応するように複数セット、光源装置４０に設けられている。各セットのレーザ光源４１、受光部４２及び光学系５０は、基本的に同じ構成であるため、以降では、１セット分のレーザ光源４１、受光部４２及び光学系５０のみについて説明する。また、光源装置４０には、各セットのレーザ光源４１及び受光部４２を統括して制御する制御部４９（図４参照）が設けられている。
【００１６】
まず、光源装置４０側の光学的構成から説明する。光源装置４０には、半導体レーザ素子からなるレーザ光源４１が設けられている。レーザ光源４１は半導体レーザ光源とも言える。図３は、実施の形態に係るレーザ光源４１である半導体レーザ素子の発光特性を示すグラフである。図３に示すように、半導体レーザ素子は、その特性として、レーザ光Ｌ１０を発する第一発光モードと、レーザ光Ｌ１０よりも低い発光強度のＬＥＤ光Ｌ２０（図４参照）のみを発する第二発光モードとが、供給される電流により切り替わるようになっている。レーザ光Ｌ１０は第一光の一例であり、ＬＥＤ光Ｌ２０は第二光の一例である。図３では、半導体レーザ素子に対する供給電流の電流値Ｉ１で第一発光モードと第二発光モードとが切り替わる場合を例示している。つまり、レーザ光源４１は、レーザ光Ｌ１０とＬＥＤ光Ｌ２０とを切り替え自在に発光する。このため、ＬＥＤ光Ｌ２０においても、レーザ光Ｌ１０と同様の光路Ｌ１で進行する。
【００１７】
図２に示すように、光学系５０は、コリメートレンズ５１と、絞り部材５２と、ダイクロイックミラー５３と、第一集光レンズ５４と、第二集光レンズ５６とを備えている。
【００１８】
コリメートレンズ５１は、レーザ光源４１から放出されたレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０を平行光に変換するレンズである。コリメートレンズ５１は、レーザ光源４１における光軸上であって、光出射方向の下流側に配置されている。ここでは、コリメートレンズ５１は、レーザ光源４１と別体である場合を例示しているが、コリメートレンズとレーザ光源とが一体化されていてもよい。
【００１９】
絞り部材５２は、レーザ光源４１から放出され、コリメートレンズ５１を透過した光のうち、レーザ光Ｌ１０を透過するとともに、ＬＥＤ光Ｌ２０の一部を遮光する光学部材である。図４は、実施の形態に係る絞り部材５２と、レーザ光Ｌ１０及びＬＥＤ光Ｌ２０との位置関係を示す拡大図である。図５は、実施の形態に係る絞り部材５２の概略構成を示す平面図である。図４では、絞り部材５２を断面図で示し、レーザ光Ｌ１０を濃いドットハッチングで示し、ＬＥＤ光Ｌ２０を薄いドットハッチングで示している。
【００２０】
図４及び図５に示すように、絞り部材５２は、板状の部材であり、その略中央部に開口部５２１が形成されている。絞り部材５２は、例えば金属板などの遮光部材から形成されている。開口部５２１は、Ｙ軸方向に長尺な矩形状の開口部である。この開口部５２１は、レーザ光源４１から発せられたレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０が通過する経路をなす。レーザ光Ｌ１０は指向性が高いために、発光点から放出される光の配光分布（角度分布）が相対的に小さいが、ＬＥＤ光Ｌ２０は指向性が低く、ランバート配光となる。この両者の配光特性の違いにより、絞り部材５２の開口部５２１で、空間的な強度分布に差が発生する。
【００２１】
ここで、Ｙ軸方向はレーザ光源４１のＦａｓｔ軸に対応し、Ｘ軸方向はレーザ光源４１のＳｌｏｗ軸に対応し、Ｚ軸方向はレーザ光源４１の光軸に対応している。また、平面視（Ｚ軸方向視）におけるレーザ光源４１の中心は、開口部５２１の中心と略一致している。「略一致」は、完全なる一致だけでなく、数％程度の誤差も含むものとする。開口部５２１は、Ｆａｓｔ軸方向の長さが、Ｓｌｏｗ軸方向の長さよりも小さい形状となっている。レーザ光源４１をなす半導体レーザ素子では、光軸方向視における発光パターンＰがＳｌｏｗ軸方向よりもＦａｓｔ軸方向の方に広がりやすいという特性がある。Ｆａｓｔ軸方向の長さが、Ｓｌｏｗ軸方向の長さよりも小さい形状の開口部５２１であれば、前記特性を有した半導体レーザ素子からの光を効率よく通過させることができる。
【００２２】
図４に示すように、ＬＥＤ光Ｌ２０の照射範囲（第二照射範囲）の中央にはレーザ光Ｌ１０の照射範囲（第一照射範囲）が含まれている。つまり、第二照射範囲には、第一照射範囲に重複する部分と、重複しない部分とが存在する。開口部５２１は、レーザ光Ｌ１０がコリメートレンズ５１でコリメートされた後の照射範囲（第一照射範囲）に対して概ね一致する大きさに形成されている。このため、レーザ光Ｌ１０は概ね開口部５２１を通過するとともに、ＬＥＤ光Ｌ２０における第一照射範囲に重複した光も概ね開口部５２１を通過する。一方、ＬＥＤ光Ｌ２０における第一照射範囲に重複しない光は、絞り部材５２によって遮られる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、開口部５２１が矩形状である場合を例示したが、開口部５２１の形状はこれに限定されない。開口部５２１のその他の形状としては、例えば楕円形状、長円形状、矩形以外の多角形状などが挙げられる。また、絞り部材５２は、光の散乱を抑制すべく、光吸収性を有した素材から形成されていてもよい。
【００２４】
ダイクロイックミラー５３は、絞り部材５２を通過した光を反射するとともに、戻り光を透過させる第一ダイクロイックミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー５３は、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の青色波長帯域の光を反射し、４７０ｎｍよりも大きい波長帯の光を透過するようになっている。ダイクロイックミラー５３は、レーザ光源４１における光軸上であって、絞り部材５２の下流側に配置されている。絞り部材５２を透過したレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０は、ダイクロイックミラー５３によって反射されることで、第一集光レンズ５４に向けて照射される。また、戻り光は、ダイクロイックミラー５３を透過し、受光部４２に向けて照射される。つまり、ダイクロイックミラー５３よりも灯具２０側においては、レーザ光またはＬＥＤ光の光路Ｌ１と、戻り光の光路Ｌ２とが共通化されており、ダイクロイックミラー５３の反対側では分岐されている。
【００２５】
第一集光レンズ５４は、ダイクロイックミラー５３で反射された光を集光し、光ファイバ３０の一端面に対して入射させるレンズである。第一集光レンズ５４は、ダイクロイックミラー５３と、光ファイバ３０の一端面との間に配置されている。また、第一集光レンズ５４は、光ファイバ３０の一端面から放出された戻り光をコリメートさせる機能も有している。
【００２６】
第二集光レンズ５６は、ダイクロイックミラー５３を透過した戻り光を集光し、受光部４２に対して入射させるレンズである。第二集光レンズ５６は、戻り光の光路Ｌ２上であって、ダイクロイックミラー５３と受光部４２との間に配置されている。
【００２７】
受光部４２は、戻り光を受光し、電気信号に変換する受光素子である。受光部４２は、受光した戻り光を光電変換することで、当該戻り光の受光量（すなわち、強度）に応じた電気信号を生成する。生成された電気信号は、制御部４９に出力される。受光部４２は、例えば、フォトダイオードであるが、これに限定されない。例えば、受光部４２は、フォトトランジスタ、または、イメージセンサでもよい。
【００２８】
次に、灯具２０の光学的構成について説明する。図２では、灯具２０の内部構造として、波長変換素子２１と、光学部材２２とを図示している。
【００２９】
波長変換素子２１は、光ファイバ３０の他端面から出射したレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０を、異なる波長帯の照明光に変換する素子である。具体的には、波長変換素子２１は、光ファイバ３０の他端面と、光学部材２２との間に配置されており、光ファイバ３０の他端面に対向配置されている。波長変換素子２１は、基板２１１と蛍光部２１２とを備えている。基板２１１は、蛍光部２１２を保持する板体である。基板２１１は、例えばガラス、サファイアなどの透光性材料から形成されている。この基板２１１における光学部材２２側の主面に蛍光部２１２が積層されている。
【００３０】
蛍光部２１２は、光ファイバ３０の他端面から出射したレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０によって励起されて蛍光を発する複数の蛍光体の粒子を分散状態で備えており、レーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０の照射により蛍光体が蛍光を発する。具体的に、蛍光部２１２は、透明な樹脂やガラスからなる基材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの、または、蛍光体の粒子を固めたもの等を例示できる。本実施の形態の場合、蛍光部２１２は白色光を放射するものである。つまり、蛍光部２１２は、レーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０をより長い波長帯の照明光に変換する。例えば、蛍光部２１２は、レーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０の照射によって赤色を発光する第一蛍光体、緑色を発光する第二蛍光体の２種類の蛍光体が適切な割合で含まれている。第一蛍光体から発せられた赤色光と、第二蛍光体から発せられた緑色光と、レーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０がなす青色光とが混色することで白色の照明光が蛍光部２１２から発せられる。
【００３１】
蛍光体の種類及び特性は特に限定されるものではないが、比較的高い出力のレーザ光Ｌ１０が励起光となるため、熱耐性が高く、輝度飽和が発生しないものが望ましい。例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体が採用される。また、蛍光体を分散状態で保持する基材の種類は特に限定されるものではないが、透明性が高ければ、白色光の放射効率も高くなるのでよい。また、比較的高い出力のレーザ光Ｌ１０が入射するため、耐熱性の高いものがよい。
【００３２】
波長変換素子２１で発せられた照明光のうち、大部分は光学部材２２に向けて放射されるが、一部は戻り光として光ファイバ３０の他端面から当該光ファイバ３０に進入する。この戻り光は、図２に示す光路Ｌ２を通ることで受光部４２に到達する。
【００３３】
光学部材２２は、波長変換素子２１で発せられた照明光の配光を制御するための光学部材である。光学部材２２としては、例えば、照明光を拡散する拡散部材、照明光を集光する集光部材などが挙げられる。拡散部材としては、乳白色の透光性部材、拡散レンズなどが挙げられる。集光部材としては、集光レンズなどが挙げられる。また、光学部材２２は、灯具２０内に進入する外光を除去する外光カットフィルタの機能を有していてもよい。この場合、光ファイバ３０内に外光が進入しにくくなり、戻り光に外光が含まれることを抑制することができる。外光としては、太陽光、照明装置１０以外の照明装置から照射される照明光などが挙げられる。灯具２０の設置場所の状況に応じて、その設置場所での外光に適した外光カットフィルタを採用すればよい。また、外光カットフィルタは、光学部材２２と別体であってもよい。
【００３４】
次に、照明装置１０の制御構成について説明する。図６は、実施の形態に係る照明装置１０の制御構成を示すブロック図である。図６に示すように、照明装置１０は、各セットのレーザ光源４１及び受光部４２のそれぞれと電気的に接続された制御部４９を備えている。制御部４９は、駆動回路及びマイクロコントローラで構成されている。具体的には、制御部４９は、受光部４２から入力される、戻り光を起因とした電気信号に基づいてレーザ光源４１を制御する。制御部４９は、制御プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。
【００３５】
制御部４９は、図示しない外部電源に接続されており、各レーザ光源４１に対する供給電流を制御することで、各レーザ光源４１の点灯を制御する。例えば、制御部４９は、レーザ光源４１に対する供給電流を制御することにより、レーザ光Ｌ１０を発する第一発光モードと、レーザ光Ｌ１０よりも低い発光強度のＬＥＤ光Ｌ２０のみを発する第二発光モードとを切り替える切替部の一例である。また、制御部４９は、受光部４２の検出結果に基づいて、光ファイバ３０の断線を検出する断線検出部の一例である。具体的には、制御部４９は、セット毎に光ファイバ３０の断線を判断する。
【００３６】
例えば、光ファイバ３０が断線していない正常時では、レーザ光源４１が点灯されると、レーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０が光ファイバ３０を通過するとともに、戻り光も光ファイバ３０を通過するため、受光部４２は戻り光を起因とした電気信号を制御部４９に出力する。つまり、制御部４９は、受光部４２から電気信号を受信した場合には、当該受光部４２と同セットの光ファイバ３０が正常であると判断する。この判断に基づいて、制御部４９は、当該受光部４２と同セットのレーザ光源４１の発光を許可する。
【００３７】
一方、光ファイバ３０が断線している異常時では、レーザ光源４１が点灯されると、レーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０が光ファイバ３０を通過できないため、戻り光も発生せず、受光部４２は制御部４９に電気信号を出力しない。つまり、制御部４９は、受光部４２から電気信号を受信しない場合には、当該受光部４２と同セットの光ファイバ３０が断線していると判断する。この判断に基づいて、制御部４９は、当該受光部４２と同セットのレーザ光源４１の発光を禁止する。禁止後においては、制御部４９はレーザ光源４１を点灯させない。ここで、制御部４９は、レーザ光源４１の第一モードによる発光のみを禁止し、第一モードによる発光は許容してもよい。
【００３８】
なお、異常時においては、光源装置４０内の僅かな散乱光や迷光を起因として受光部４２が電気信号を制御部４９に出力する場合も想定される。このため、制御部４９は、正常時の電気信号よりも大幅に小さい電気信号が受光部４２から入力された場合にも、光ファイバ３０が断線していると判断してもよい。
【００３９】
このように、光ファイバ３０の断線が判断されると、レーザ光源４１の発光が禁止されるが、その判断の際には一時的にレーザ光源４１は点灯される。ところで、照明装置１０の設置時、あるいはメンテナンス時においては、光ファイバ３０の切断箇所を作業者が視認している可能性もある。この状態で、断線の判断のためにレーザ光源４１からレーザ光Ｌ１０が一時的にも発せられてしまうと、断線箇所からレーザ光Ｌ１０が放出されてしまい、作業者が危険に晒されるおそれがある。これを防止すべく、電源投入時においては、制御部４９は、レーザ光源４１に対する供給電流を制御することで、レーザ光源４１を第二発光モードで発光させる。つまり、電源投入時には、レーザ光源４１から発せられたＬＥＤ光Ｌ２０で光ファイバ３０の断線検出が行われることになり、作業者がレーザ光Ｌ１０に晒されることを防止している。また、制御部４９は、光ファイバ３０の断線が検出されなかった場合には、所定時間経過後に第二発光モードから第一発光モードに切り替える。
【００４０】
なお、正常時に第一発光モードでレーザ光源４１がレーザ光Ｌ１０を発している状態であっても光ファイバ３０が断線してしまう場合も想定されるが、この場合には、制御部４９は、当該レーザ光Ｌ１０に基づいて光ファイバ３０の断線を判断する。つまり、この場合には、制御部４９は、第一発光モードのままで断線の判断を行う。
【００４１】
ここで、ＬＥＤ光Ｌ２０は、レーザ光Ｌ１０よりも発光強度が小さいために、ノイズの影響を受けやすい。ノイズの影響を抑えて、ＬＥＤ光であっても断線の検出精度を高めるために、本実施の形態では、絞り部材５２を設けている。以下、絞り部材５２によりノイズ低減効果について説明する。
【００４２】
図７Ａは、実施の形態に係る照明装置１０でのＬＥＤ光Ｌ２０の進行状況を示す説明図である。図７Ｂは、比較例に係る照明装置でのＬＥＤ光Ｌ２１の進行状況を示す説明図である。比較例に係る照明装置では、実施の形態に係る照明装置１０から絞り部材５２を除いた点が異なり、その他の構成は実施の形態に係る照明装置１０と同様である。
【００４３】
図７Ｂに示すように、ＬＥＤ光Ｌ２１は、大部分がダイクロイックミラー５３で反射されて、光ファイバ３０に向けて進行する。しかし、ＬＥＤ光Ｌ２１のうち、ダイクロイックミラー５３から外れた光は、ダイクロイックミラー５３を通過するため、光源装置４０内で散乱する光Ｌ２２となり得る。当該光Ｌ２２は、光源装置４０内で散乱し、受光部４２に進入する可能性がある。また、ＬＥＤ光Ｌ２１のうち、ダイクロイックミラー５３の端面にあたった光は、当該端面によって反射されてしまい、第二集光レンズ５６を介して受光部４２に進入する光Ｌ２３となり得る。このように光Ｌ２２、Ｌ２３が受光部４２に対するノイズ光となり、受光部４２の検出結果に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００４４】
一方、図７Ａに示すように、実施の形態に係る照明装置１０では、ＬＥＤ光Ｌ２０のうち、第一照射範囲に重複しない光は、絞り部材５２によって遮られる。これにより、ＬＥＤ光Ｌ２０のうち、絞り部材５２の開口部５２１を通過した光は、その全てがダイクロイックミラー５３の主面で反射されて、光ファイバ３０に向けて進行する。つまり、比較例で例示した光Ｌ２２、Ｌ２３は、実施の形態に係る照明装置１０では発生しない。このため、受光部４２に進入するノイズ光を抑制することができ、結果的に断線の検出精度が高められる。
【００４５】
図８Ａは、実施の形態に係る絞り部材５２と、ダイクロイックミラー５３との間でのＬＥＤ光Ｌ２０の発光強度プロファイルを示す実際の測定画像である。図８Ｂは、比較例に係るコリメートレンズ５１とダイクロイックミラー５３との間でのＬＥＤ光Ｌ２１の発光強度プロファイルを示す実際の測定画像である。図８Ａに示すＬＥＤ光Ｌ２０の発光強度プロファイルと、図８Ｂに示すＬＥＤ光Ｌ２１の発光強度プロファイルとは、例えば図２における第一検出地点Ｓ１で検出されている。また、図８Ａ及び図８Ｂでは、発光強度の強弱は濃淡で表されている。具体的には、濃淡が濃くなるほど発光強度が小さく、淡くなるほど発光強度が大きい。また、図８Ａ及び図８Ｂでは、画像におけるＸ軸方向の中心を通過するＹ軸方向に平行な線（第一中心線Ｃ１）上での発光強度分布を線Ｌ２ｙ、Ｌ３ｙで示しており、画像におけるＹ軸方向の中心を通過するＸ軸方向に平行な線（第二中心線Ｃ２）上での発光強度分布を線Ｌ２ｘ、Ｌ３ｘで示している。ここでは、第一中心線Ｃ１上に、画像内で最も発光強度が高い点があるものとし、第二中心線Ｃ２上でも画像内で最も発光強度が高い点があるものとする。
【００４６】
図８Ａ及び図８Ｂからも分かるように、絞り部材５２によって実施の形態に係るＬＥＤ光Ｌ２０は、比較例に係るＬＥＤ光Ｌ２１よりも絞られていることが分かる。特に、ＬＥＤ光Ｌ２０の絞りは、Ｘ軸方向に顕著である。
【００４７】
図９は、実施の形態に係るＬＥＤ光Ｌ２０の発光強度分布と、比較例に係るＬＥＤ光Ｌ２１の発光強度分布Ｌ３ｘとを重ねて示すグラフである。図９に示すように発光強度分布Ｌ２ｘ、Ｌ３ｘを比較すると、実施の形態に係るＬＥＤ光Ｌ２０では、第一照射範囲外の光がカットされていることが分かる。このように、実際の照明装置１０であっても、第一照射範囲外の光が絞り部材５２によってカットされていることが実証されている。
【００４８】
次に、照明装置１０の組み立て工程について説明する。照明装置１０では、光ファイバ３０の一端面に対してレーザ光Ｌ１０を確実に照射する必要があるため、光ファイバ３０の一端面と、レーザ光Ｌ１０の光路Ｌ１とを正確に位置決めすることが望まれる。しかしながら、発光強度の強いレーザ光Ｌ１０を照射した状態で光ファイバ３０の一端面との位置決めを行うと、レーザ光源４１と光ファイバ３０の位置関係がずれていた場合、位置決め作業時に当該一端面のエッジなどにレーザ光Ｌ１０があたってしまい、光ファイバ３０が損傷してしまうおそれがある。また、位置決め時には、光ファイバ３０の一端面を目視あるいは画像認識により、レーザ光Ｌ１０の照射位置を確認しながら行う場合もある。その場合にもレーザ光Ｌ１０が光ファイバ３０の一端面で散乱して、人体もしくはカメラに影響を及ぼすおそれもある。このため、発光強度の弱いＬＥＤ光Ｌ２０を用いて、光ファイバ３０の一端面との位置決めを行うことが検討される。
【００４９】
図１０Ａは、実施の形態に係る光ファイバ３０の一端面に対するＬＥＤ光Ｌ２０の発光強度プロファイルを示す模式図である。図１０Ｂは、比較例に係る光ファイバ３０の一端面に対するＬＥＤ光Ｌ２１の発光強度プロファイルを示す模式図である。なお、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいては、発光強度の強弱は濃淡で表されている。具体的には、濃淡が濃くなるほど発光強度が大きく、淡くなるほど発光強度が小さい。つまり、図８Ａ及び図８Ｂで示した関係性とは逆である。また、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、光ファイバ３０の一端面におけるコア外径を実線Ｌ３０で示している。光ファイバ３０の入射端面位置は、レーザ光源４１の発光点と略共役の関係となるように調整されているため、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す発光強度プロファイルは、レーザ光源４１の発光点の発光強度プロファイルを反映した形状となる。そのため、発光強度が大きいレーザ光源４１の発光点では、発光強度プロファイルがＳｌｏｗ軸方向であるＸ軸方向に伸びた形状となっている。
【００５０】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、実施の形態に係るＬＥＤ光Ｌ２０と、比較例に係るＬＥＤ光Ｌ２１とでは、いずれも第二照射範囲内のうち、レーザ光Ｌ１０に重畳する第一照射範囲が最も発光強度が高くなっている。しかし、図１０Ｂに示すように比較例に係るＬＥＤ光Ｌ２１では、絞り部材５２による絞りがないために、第一照射範囲とその他の領域との発光強度差が大きくなく、第一照射範囲の外形がぼんやりとしてしまう。このため、目視あるいは画像認識上でも第一照射範囲を正確に検出することが困難となり、位置決め作業の確実性を低下させる要因となる。一方、図１０Ａに示すように実施の形態に係るＬＥＤ光Ｌ２０では、絞り部材５２によって絞られるために、第一照射範囲とその他の領域との境界において発光強度を急峻に変化させることができる。これにより、第一照射範囲の外形が、比較例と比べても明確となる。このため、目視あるいは画像認識上でも第一照射範囲を正確に検出することができ、位置決め作業の確実性を高めることができる。
【００５１】
図１１Ａは、実施の形態に係る光ファイバ３０の一端面に対するＬＥＤ光Ｌ２０の発光強度プロファイルを示す実際の測定画像である。図１１Ｂは、比較例に係る光ファイバ３０の一端面に対するＬＥＤ光Ｌ２１の発光強度プロファイルを示す実際の測定画像である。図１１Ａに示すＬＥＤ光Ｌ２０の発光強度プロファイルと、図１１Ｂに示すＬＥＤ光Ｌ２１の発光強度プロファイルとは、例えば図２における第二検出地点Ｓ２（光ファイバ３０の入射端面）で検出されている。また、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、発光強度の強弱は濃淡で表されている。具体的には、濃淡が濃くなるほど発光強度が小さく、淡くなるほど発光強度が大きい。また、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、第一中心線Ｃ１上での発光強度分布を線Ｌ４ｙ、Ｌ５ｙで示しており、第二中心線Ｃ２上での発光強度分布を線Ｌ４ｘ、Ｌ５ｘで示している。ここでは、第一中心線Ｃ１上に、画像内で最も発光強度が高い点があるものとし、第二中心線Ｃ２に平行な仮想線Ｃ３上に画像内で最も発光強度が高い点があるものとする。
【００５２】
図１１Ａ及び図１１Ｂからも分かるように、絞り部材５２によって実施の形態に係るＬＥＤ光Ｌ２０は、比較例に係るＬＥＤ光Ｌ２１よりも絞られていることが分かる。この場合においても、ＬＥＤ光Ｌ２０の絞りは、Ｘ軸方向に顕著である。
【００５３】
図１２は、実施の形態に係るＬＥＤ光Ｌ２０の発光強度分布Ｌ６ｘと、比較例に係るＬＥＤ光Ｌ２１の発光強度分布Ｌ７ｘとを重ねて示すグラフである。なお、ＬＥＤ光Ｌ２０の発光強度分布Ｌ６ｘは、仮想線Ｃ３上での発光強度分布を示し、ＬＥＤ光Ｌ２１の発光強度分布Ｌ７ｘは、仮想線Ｃ３上での発光強度分布を示している。図１２に示すように、発光強度分布Ｌ６ｘ、Ｌ７ｘを比較すると、実施の形態に係るＬＥＤ光Ｌ２０では、第一照射範囲外の光がカットされていることが分かる。これにより第一照射範囲とその他の領域との境界において発光強度を急峻に変化させることができる。このように、実際の照明装置１０であっても、第一照射範囲外の光が絞り部材５２によってカットされていることが実証されている。
【００５４】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る照明装置１０は、レーザ光源４１と、レーザ光源４１に対する供給電流を制御することにより、レーザ光Ｌ１０（第一光）を発する第一発光モードと、レーザ光Ｌ１０よりも低い発光強度のＬＥＤ光（第二光）を発する第二発光モードとを切り替える制御部４９（切替部）と、レーザ光源４１が発したレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０を導光する光ファイバ３０と、レーザ光源４１と光ファイバ３０との間に配置された絞り部材５２とを備え、絞り部材５２は、第一発光モードでレーザ光源４１から発せられたレーザ光Ｌ１０を透過し、第二発光モードでレーザ光源４１から照射されたＬＥＤ光Ｌ２０のうち、レーザ光Ｌ１０の第一照射範囲（照射範囲）に重畳しない光を遮る開口部５２１を有する。
【００５５】
これによれば、絞り部材５２の開口部５２１が、レーザ光Ｌ１０を透過し、ＬＥＤ光Ｌ２０のうち、レーザ光Ｌ１０の第一照射範囲に重畳しない光を遮るために、ＬＥＤ光Ｌ２０における第一照射範囲外の光が絞り部材５２によってカットされる。これにより、ＬＥＤ光Ｌ２０における第一照射範囲とその他の領域との境界において発光強度を急峻に変化させることができる。これにより、第一照射範囲の外形を明確化することができ、目視あるいは画像認識上でも第一照射範囲を正確に検出することができる。したがって、位置決め作業の確実性を高めることができる。
【００５６】
また、照明装置１０は、レーザ光源４１が発したレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０を光ファイバ３０に対して集光する第一集光レンズ５４（集光レンズ）を備え、絞り部材５２は、レーザ光源４１と第一集光レンズ５４との間に配置されている。
【００５７】
これによれば、絞り部材５２がレーザ光源４１と第一集光レンズ５４との間に配置されているので、第一集光レンズ５４で集光される前にＬＥＤ光Ｌ２０を絞り部材５２で絞ることができる。集光後であると第一照射範囲外の光も面積が小さくなるためにカットしにくいが、集光前であれば第一照射範囲外の光は面積が大きいままなので、絞り部材５２でカットしやすい。これにより、ＬＥＤ光Ｌ２０における第一照射範囲外の光を絞り部材５２で確実にカットすることができる。
【００５８】
また、照明装置１０は、光ファイバ３０により導光されたレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０を異なる波長帯の照明光に変換する波長変換素子２１と、照明光の一部であって、レーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０とは逆方向で光ファイバ３０により導光された戻り光を受光する受光部４２と、受光部４２の検出結果に基づいて、光ファイバ３０の断線を検出する制御部４９（断線検出部）と、を備えている。
【００５９】
これによれば、制御部４９が受光部４２の検出結果に基づいて光ファイバ３０の断線を検出するので、戻り光を起因として光ファイバ３０の断線を検出することができる。特に、絞り部材５２によって、受光部４２に進入しうるノイズ光をＬＥＤ光Ｌ２０からカットしているので、断線の検出精度を高めることができる。ここで、従来の断線検出の例としては、ファイバケーブルの中に、光ファイバと一緒に電線を沿わせて収納することで、その電線の断線により、光ファイバの断線を検出する方式がある。しかしながら、光ファイバ断線時に電線も確実に断線するといえないため、検出精度に課題がある。一方で、本実施の形態に係る方式では、光ファイバ３０が断線すると確実に戻り光が伝送しなくなるため、断線検出精度を高くすることができる。
【００６０】
また、従来の他の断線検出の例として、受光部を光源装置側ではなく、灯具の中に組み込む方式がある。しかし、灯具に通電を要するため、例えば過酷な環境で使用される灯具において信頼性が低下しやすい課題がある。本実施の形態に係る方式では、灯具２０に通電を要せずに光ファイバ３０の断線を検出できるため、高信頼性の灯具２０を実現することができる。
【００６１】
また、制御部４９は、光ファイバ３０の断線を検出した場合には、レーザ光源４１の第一モードによる発光を禁止する。
【００６２】
これによれば、光ファイバ３０の断線を検出した場合には、制御部４９がレーザ光源４１の第一モードによる発光を禁止するので、断線した箇所からレーザ光が漏れ出ることを防止できる。したがって、安全性の高い照明装置１０を提供することができる。また、開口部５２１は、レーザ光源４１のＦａｓｔ軸方向の長さがが、当該レーザ光源４１のＳｌｏｗ軸方向の長さよりも大きい形状である。
【００６３】
これによれば、開口部５２１の形状は、Ｆａｓｔ軸方向の長さが、Ｓｌｏｗ軸方向の長さよりも小さい形状である。このため、光軸方向視における発光パターンＰがＳｌｏｗ軸方向よりもＦａｓｔ軸方向の方に広がりやすいという特性を有した半導体レーザ素子からの光を開口部５２１で効率よく通過させることができる。
【００６４】
［変形例］
次に、本実施の形態に係る変形例について説明する。図１３は、変形例に係る照明装置１０Ｂの光学的構成を示す模式図である。なお、以降の説明において、上記実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００６５】
図１３に示すように、変形例に係る照明装置１０Ｂは、一つの光ファイバ３０に対して複数のレーザ光源４１ｂ、４１ｃからの光が入射される点で、上記実施の形態に係る照明装置１０とは異なる。具体的には、照明装置１０Ｂには、一つの光ファイバ３０に対して２つのレーザ光源４１ｂ、４１ｃが設けられている。照明装置１０Ｂの光学系５０ｂは、各レーザ光源４１ｂ、４１ｃのそれぞれに対応するように、コリメートレンズ５１ｂ、５１ｃと、ダイクロイックミラー５３ｂ、５３ｃとを備えている。また、光学系５０ｂには、絞り部材５２ｂが設けられている。絞り部材５２ｂは、２つのコリメートレンズ５１ｂ、５１ｃと、２つのダイクロイックミラー５３ｂ、５３ｃとの間に配置されている。絞り部材５２ｂは、レーザ光源４１ｂ、４１ｃのそれぞれに対応する開口部５２１ｂ、５２１ｃを個別に有している。開口部５２１ｂでは、レーザ光源４１ｂが発したレーザ光Ｌ１０が通過するとともに、レーザ光源４１ｂが発したＬＥＤ光Ｌ２０における第一照射範囲に重複した光も通過する。また、開口部５２１ｃでは、レーザ光源４１ｃが発したレーザ光Ｌ１０が通過するとともに、レーザ光源４１ｃが発したＬＥＤ光Ｌ２０における第一照射範囲に重複した光も通過する。一方、レーザ光源４１ｂ、４１ｃが発したＬＥＤ光Ｌ２０における第一照射範囲に重複しない光は、絞り部材５２ｂによって遮られる。つまり、各レーザ光源４１ｂ、４１ｃのノイズ光は絞り部材５２ｂによって抑制されることになる。
【００６６】
レーザ光源４１ｂから発せられたレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０は、コリメートレンズ５１ｂ、開口部５２１ｂ及びダイクロイックミラー５３ｂで構成される光路Ｌ１１を通過して、第一集光レンズ５４により、光ファイバ３０の一端面に入射する。一方、レーザ光源４１ｃから発せられたレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０は、コリメートレンズ５１ｃ、開口部５２１ｃ及びダイクロイックミラー５３ｃで構成される光路Ｌ１２を通過して、第一集光レンズ５４により、光ファイバ３０の一端面に入射する。また、各レーザ光源４１ｂ、４１ｃから発せられたレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０は、第一集光レンズ５４で集光されることで、同一光路Ｌ１３で光ファイバ３０内を進行する。光路Ｌ１３を進行したレーザ光Ｌ１０またはＬＥＤ光Ｌ２０は、波長変換素子２１で照明光に変換されて、灯具２０の外部へ放出される。また、照明光の一部は戻り光として、光路Ｌ２を通過して受光部４２に到達する。
【００６７】
ところで、複数のレーザ光源４１ｂ、４１ｃからのレーザ光Ｌ１０を集光して一つの光ファイバ３０に導入する場合には、各レーザ光源４２ｂ、４２ｃからのレーザ光Ｌ１０の光軸間隔を狭くするために、ダイクロイックミラー５３ｂ、５３ｃを極力近づけて配置することが望まれている。この観点から小型のダイクロイックミラー５３ｂ、５３ｃを採用することも想定されるが、こうした場合、小型のダイクロイックミラー５３ｂ、５３ｃであると、それらの端部がＬＥＤ光Ｌ２０の第二照射範囲内に配置されやすくなって、ノイズ光も発生しやすい。しかしながら、上述したように、各レーザ光源４１ｂ、４１ｃに対応する開口部５２１ｂ、５２１ｃを有した絞り部材５２ｂが設けられていれば、ＬＥＤ光Ｌ２０における第二照射範囲の光がカットされる。このため、ダイクロイックミラー５３ｂ、５３ｃの各端部がＬＥＤ光Ｌ２０の第二照射範囲内に配置されにくくなる。したがって、ノイズ光の発生も抑制することができる。
【００６８】
このように、複数のレーザ光源４２ｂ、４２ｃを集光して一つの光ファイバ３０に導入する場合には、各レーザ光源４１ｂ、４１ｃに対応する開口部５２１ｂ、５２１ｃを有した絞り部材５２ｂを採用することが好適である。
【００６９】
なお、ここでは、一つの絞り部材５２ｂが２つの開口部５２１ｂ、５２１ｃを備えている場合を例示したが、一つの開口部を備えた絞り部材を、各レーザ光源に対応するように複数設置してもよい。
【００７０】
［その他］
以上、本発明に係る照明装置について、上記実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
【００７１】
上記実施の形態に係る照明装置１０では、一つの光ファイバ３０で、レーザ光及びＬＥＤ光と、戻り光とが導光される場合を例示した。しかしながら、レーザ光及びＬＥＤ光用の第一光ファイバと、戻り光用の第二光ファイバとが照明装置に備わっていてもよい。この場合、第一光ファイバと第二光ファイバとが一つの伝送ケーブルとして一体化されていればよい。これにより、伝送ケーブルの断線（第一光ファイバ及び第二光ファイバの一方の断線）を検出することが可能である。また、第一光ファイバと第二光ファイバによって、レーザ光及びＬＥＤ光の光路と、戻り光の光路とを分割することができる。このため、ダイクロイックミラー５３を用いなくともよくなり、部品点数を削減することができる。
【００７２】
また、灯具２０内において波長変換素子２１と光ファイバ３０の他端面との間に、戻り光を集光させるための光学部材を配置してもよい。これにより、光ファイバ３０に入射する戻り光の発光強度を高めることができる。戻り光を集光させるための光学部材としては、例えば集光レンズ、ライトパイプなどが挙げられる。
【００７３】
また、上記実施の形態では照明装置１０がショーウィンドウ３０１内を照明する場合を例示した。しかしながら、照明装置１０の灯具２０には、電気的な構成部材が備えられていないため、灯具２０を水中に配置して水中照明として用いることも可能である。
【００７４】
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や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各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発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１０、１０Ｂ  照明装置
２１  波長変換素子
３０  光ファイバ
４０  光源装置
４１、４１ｂ、４１ｃ  レーザ光源（半導体レーザ光源）
４２  受光部
４９  制御部（切替部、断線検出部）
５２、５２ｂ  絞り部材
５４  第一集光レンズ（集光レンズ）
５２１、５２１ｂ、５２１ｃ  開口部
Ｌ１０  レーザ光
Ｌ２０、Ｌ２１  ＬＥＤ光
【図１】
2020077556.tif 000003
【図２】
2020077556.tif 000004
【図３】
2020077556.tif 000005
【図４】
2020077556.tif 000006
【図５】
2020077556.tif 000007
【図６】
2020077556.tif 000008
【図７Ａ】
2020077556.tif 000009
【図７Ｂ】
2020077556.tif 000010
【図８Ａ】
2020077556.tif 000011
【図８Ｂ】
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【図９】
2020077556.tif 000013
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2020077556.tif 000015
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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