(57)【要約】【課題】蛍光発生への励起光の利用効率が高く、また照明への蛍光の利用効率が高い照明装置を提供する。【解決手段】光源装置は、励起光を発する励起光源１と、励起光を吸収して蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光体５０と、蛍光体５０の出射端面５０ｂに設けられた出射側光学部材７０と、蛍光体５０の側面に設けられた反射体８０とを有している。反射体８０は、励起光および蛍光を反射する光学的特性を有している。出射側光学部材７０は、励起光を反射し蛍光を透過する光学的特性を有している。【選択図】      図１
2010160948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を発する励起光源と、
前記励起光を吸収して蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光体と、
前記蛍光体の出射端面に設けられた、前記励起光を反射し前記蛍光を透過する出射側光学部材と、
前記蛍光体の側面に設けられた、前記励起光および前記蛍光を反射する反射体とを備えている、光源装置。
【請求項２】
請求項１の光源装置において、前記蛍光体の入射端面に設けられた入射側光学部材をさらに備えており、前記入射側光学部材は、前記励起光を透過する透過部と、前記励起光および前記蛍光を反射する反射部とを有している、光源装置。
【請求項３】
請求項２の光源装置において、前記励起光源から発せられる前記励起光を導光する光ファイバをさらに備えており、前記入射側光学部材は貫通孔を有し、前記貫通孔が前記透過部を構成しており、前記光ファイバは前記入射側光学部材の前記貫通孔に挿入されている、光源装置。
【請求項４】
請求項３の光源装置において、前記蛍光体は、前記入射側光学部材の前記貫通孔に整列した穴を有し、前記光ファイバは前記貫通孔と前記穴とに挿入されており、前記光ファイバの出射端側の端部は、前記光ファイバの側面に光散乱部を備えており、前記光散乱部は、前記蛍光体の前記穴の中に位置している、光源装置。
【請求項５】
請求項２の光源装置において、前記励起光源から発せられる前記励起光を導光する光ファイバをさらに備えており、前記入射側光学部材は、前記励起光の透過を許す透過領域を部分的に有し、前記透過領域が前記透過部を構成しており、前記光ファイバは前記透過部に整列して配置されている、光源装置。
【請求項６】
請求項１の光源装置において、前記蛍光物質は前記蛍光体に部分的に添加されており、前記蛍光物質の添加領域は、前記蛍光体の前記入射端面から前記蛍光体の前記出射端面まで延びている、光源装置。
【請求項７】
請求項６の光源装置において、前記蛍光体は、その入射端面からその出射端面まで延びている高屈折率領域と、この高屈折率領域を取り囲んでその入射端面からその出射端面まで延びている低屈折率領域とを有し、前記蛍光物質は前記高屈折率領域に添加されている、光源装置。
【請求項８】
請求項１の光源装置において、前記反射体は、前記励起光を回折または散乱させるパターンを有している、光源装置。
【請求項９】
励起光を発する励起光源と、
前記励起光を吸収して蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光体であって、前記励起光が入射する入射端面と、前記蛍光が出射する出射端面とを有する蛍光体と、
前記蛍光体の側面に設けられた、前記励起光および前記蛍光を反射する反射体と、
前記蛍光体の前記出射端面に設けられた、前記蛍光を透過する出射側光学部材と、
前記出射側光学部材を間に挟んで前記蛍光体の反対側に設けられた、前記励起光をカットするカットフィルタとを備えている、光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用や医療用の内視鏡との組み合わせに好適な光源装置として、蛍光を利用した光源装置が知られている。たとえば特開２００３−１９１１２号公報は、そのような光源装置を備えた内視鏡装置を開示している。この内視鏡装置を図１０に示す。
【０００３】
内視鏡挿入部１００は先端部に照明光学系を備えている。照明光学系１０３はライトガイド１０１を介して照明ユニット１１０と接続されている。照明ユニット１１０は、紫外光を射出する３つのＬＥＤ光源１１１，１１２，１１３と、ＬＥＤ光源１１１，１１２，１１３から射出される紫外光の照射に対して赤色光（Ｒ光），緑色光（Ｇ光），青色光（Ｂ光）をそれぞれ発する蛍光ファイバ１１４，１１５，１１６と、蛍光ファイバ１１４，１１５，１１６から発せられたＲ光，Ｇ光，Ｂ光の反射および透過を制御するダイクロイックミラー１１７，１１８，１１９，１２０を備えている。
【０００４】
ダイクロイックミラー１１７は、蛍光ファイバ１１４から発せられたＲ光の波長域の光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー１１８は、蛍光ファイバ１１４から発せられたＲ光の波長域の光を透過し、蛍光ファイバ１１５から発せられたＧ光の波長域の光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー１１９は、蛍光ファイバ１１５から発せられたＧ光および蛍光ファイバ１１５を進行したＲ光の波長域の光を透過し、蛍光ファイバ１１６から発せられたＢ光の波長域の光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー１２０は、蛍光ファイバ１１６を進行したＲ光，Ｇ光，Ｂ光の波長域の光を透過し、紫外光（励起光）の波長域の光を反射する特性を有する。
【０００５】
ダイクロイックミラー１２０を透過したＲ光，Ｇ光，Ｂ光の波長域の光は、ライトガイド１０１によって照明光学系１０３に導光され、照明光学系１０３から射出される。
【特許文献１】特開２００３−１９１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ダイクロイックミラー１１７，１１８，１１９は、それぞれ、その後段に配置されている蛍光ファイバ１１４，１１５，１１６から発せられた蛍光を反射するが、蛍光ファイバ１１４，１１５，１１６で散乱または反射された励起光は反射しない。また、蛍光ファイバ１１４，１１５，１１６から発せられた蛍光は、出射端側に進行する部分だけしか照明に利用されない。さらに、蛍光ファイバ１１４，１１５，１１６の側面方向に進行する蛍光や励起光は、側面から放射されて利用されない。このため、蛍光発生への励起光の利用効率が低く、また照明への蛍光の利用効率が低い。
【０００７】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、蛍光発生への励起光の利用効率が高く、また照明への蛍光の利用効率が高い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】
【０００８】
本発明による光源装置は、励起光を発する励起光源と、前記励起光を吸収して蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光体と、前記蛍光体の出射端面に設けられた前記励起光を反射し前記蛍光を透過する出射側光学部材と、前記蛍光体の側面に設けられた前記励起光および前記蛍光を反射する反射体とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蛍光発生への励起光の利用効率が高く、また照明への蛍光の利用効率が高い照明装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態による光源装置を図１に示す。
【００１２】
＜構成＞
この実施の形態の光源装置は、励起光を発する励起光源１と、励起光源１から発せられる励起光を集光する光学集光系２とを有している。励起光源１は、たとえば、半導体レーザ、スーパールミネセントダイオード、発光ダイオードなどで構成される。光学集光系２は、たとえば、正のパワーを有するレンズ、たとえば、凸レンズなどで構成される。励起光源１と光学集光系２は、円筒形状の固定保護部９０の内部に収容され、互いに同軸に配置されている。
【００１３】
光源装置はまた、励起光を吸収して蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光体５０を有している。蛍光体５０は、シリコン樹脂やエポキシ樹脂などの励起光に対して透明な樹脂に蛍光物質を添加した材料から作られている。蛍光体５０は円柱形状をしており、円筒形状の固定保護部９０に対して同軸に配置されている。本明細書では、蛍光体５０の互いに平行な２つの端面のうち、励起光源１の側に位置する端面を入射端面５０ａと呼び、その反対側の端面を出射端面５０ｂと呼ぶものとする。また、蛍光体５０の表面のうち、入射端面５０ａと出射端面５０ｂを除いた部分を側面５０ｃと呼ぶものとする。さらには、より一般的に、励起光源１の側を入射端側と呼び、その反対側を出射端側と呼ぶものとする。
【００１４】
光源装置はさらに、蛍光体５０の入射端面５０ａに設けられた入射側光学部材６０と、蛍光体５０の出射端面５０ｂに設けられた出射側光学部材７０と、蛍光体５０の側面に設けられた反射体８０とを有している。蛍光体５０と入射側光学部材６０と出射側光学部材７０と反射体８０は、一体的に円筒形状の固定保護部９０の内部に収容されている。
【００１５】
反射体８０は、励起光および蛍光を反射する光学的特性を有している。反射体８０は円筒形状をしており、円筒の内面に反射膜を備えている。この反射膜は、励起光および蛍光に対して高い反射率を有する。一例では、反射膜は、金属膜で構成されてよい。別の例では、反射膜は、金属膜と誘電体膜との積層膜で構成されてよい。円筒形状の反射体８０は、円柱形状の蛍光体５０の外径よりもわずかに大きい内径を有しており、円筒形状の反射体８０の中に円柱形状の蛍光体５０が挿入されている。
【００１６】
入射側光学部材６０は、励起光を透過する透過部６０ａと、励起光および蛍光を反射する反射部６０ｂとを有している。入射側光学部材６０は、励起光に対して透明な円板状のガラス板６２と、ガラス板６２の一方の平面に形成された中央に開口６４ａを有する反射膜６４とで構成されている。この構造の入射側光学部材６０では、反射膜６４が反射部６０ｂを構成し、反射膜６４の開口６４ａが透過部６０ａを構成する。反射膜６４は、励起光および蛍光に対して高い反射率を有する。一例では、反射膜６４は、金属膜で構成されてよい。別の例では、反射膜６４は、金属膜と誘電体膜との積層膜で構成されてよい。このような入射側光学部材６０は、たとえば、半導体プロセスを用いて作成され得る。
【００１７】
出射側光学部材７０は、励起光を反射し蛍光を透過する光学的特性を有している。出射側光学部材７０は、たとえば、誘電体層の積層膜で構成される。
【００１８】
＜作用＞
励起光源１を出射した励起光は、光学集光系２によって集光され、入射側光学部材６０の透過部６０ａすなわち反射膜６４の開口６４ａを通って蛍光体５０に入射する。蛍光体５０に入射した励起光の一部は蛍光物質に吸収される。励起光を吸収した蛍光物質は蛍光を発する。蛍光物質から発せられる蛍光は、励起光の波長とは異なる波長、より詳しくは、励起光の波長よりも長い波長を有している。換言すれば、励起光が波長変換される。蛍光をあらゆる方向にほぼ均等に進行する。蛍光の一部は反射体８０に向かって進行し、別の一部は入射側光学部材６０に向かって進行し、また別の一部は出射側光学部材７０に向かって進行する。反射体８０に入射した蛍光は、反射体８０によって反射されて再び蛍光体５０の内部を進行する。入射側光学部材６０の反射部６０ｂすなわち反射膜６４に入射した蛍光も、反射膜６４によって反射されて再び蛍光体５０の内部を進行する。また、出射側光学部材７０に入射した蛍光は、出射側光学部材７０を透過して出射側光学部材７０から出射する。したがって、蛍光は、出射側光学部材７０に入射するまで、反射体８０や反射膜６４によって繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続ける。
【００１９】
蛍光体５０に入射した励起光の別の一部は蛍光物質や樹脂によって反射や散乱される。反射や散乱された励起光の一部は出射側光学部材７０に向かって進行し、別の一部は反射体８０に向かって進行し、また別の一部は入射側光学部材６０に向かって進行する。出射側光学部材７０に入射した励起光は出射側光学部材７０によって反射される。反射体８０に入射した励起光は反射体８０によって反射される。入射側光学部材６０の反射部６０ｂすなわち反射膜６４に入射した励起光は反射膜６４によって反射される。出射側光学部材７０や反射体８０や反射膜６４によって反射された励起光は再び蛍光体５０の内部を進行し、蛍光物質に吸収されたり、蛍光物質や樹脂によって反射や散乱されたりする。したがって、励起光は、出射側光学部材７０や反射体８０や反射膜６４によって繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続ける。
【００２０】
＜効果＞
この実施の形態の光源装置では、励起光が繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続けるため、蛍光発生への励起光の利用効率が向上する。また、蛍光は、出射側光学部材７０に入射するまで、繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続けるので、蛍光が効率的に出射側光学部材７０に導かれ、照明への蛍光の利用効率が向上する。
【００２１】
＜変形例＞
この実施の形態では、蛍光体５０の入射端面５０ａに入射側光学部材６０が設けられているが、この入射側光学部材６０が無い構成にすることも可能である。
【００２２】
すなわち、蛍光体５０に入射した励起光は、上述したように、蛍光体５０内の蛍光物質や樹脂によって反射や散乱されて、さまざまな方向に進行する。しかし、励起光は蛍光体５０に、入射端面５０ａから出射端面５０ｂに向かって入射するため、反射により入射端面５０ａに向かって進行する励起光の光量は、散乱により側面５０ｃに向かって進行する励起光の光量や出射端面５０ｂに向かって進行する励起光の光量と比較して相当に少ない。このため、入射側光学部材６０が無くても、相当な励起光の利用効率の向上が得られる。
【００２３】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態による光源装置を図２に示す。図２において、図１に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００２４】
＜構成＞
この実施の形態の光源装置は、励起光を発する励起光源１と、励起光源１から発せられる励起光を集光する光学集光系２と、励起光を導光する光ファイバコード４と、光ファイバコード４を出射する励起光を波長変換する波長変換部５とを有している。光ファイバコード４の入射端側の端部にはファイバコネクタ３が設けられており、ファイバコネクタ３によって光ファイバコード４が光学集光系２と光学的に結合されている。光ファイバコード４の出射端側の端部は波長変換部５と連結されている。
【００２５】
波長変換部５は、蛍光体５０と入射側光学部材６０と出射側光学部材７０と反射体８０と固定保護部９２とを有している。蛍光体５０と入射側光学部材６０と出射側光学部材７０と反射体８０は、第１の実施の形態で説明したものと実質的に同一である。蛍光体５０と入射側光学部材６０と出射側光学部材７０と反射体８０は、一体的に円筒形状の固定保護部９２の内部に収容されている。円柱形状の蛍光体５０は、円筒形状の固定保護部９２に対して同軸に配置されている。
【００２６】
光ファイバコード４の出射端側の端部は円筒形状の固定保護部９２に挿入されて固定されている。光ファイバコード４は、光ファイバ４２と、光ファイバ４２を保護する外皮４８とを有している。光ファイバ４２は、コアとクラッドからなる単線の光ファイバである。光ファイバ４２の出射端側の端面４２ａは入射側光学部材６０に接している。光ファイバ４２は、入射側光学部材６０の透過部６０ａすなわち反射膜６４の開口６４ａに整列して配置されている。光ファイバ４２は１００〜３００μｍ程度の径を有し、開口６４ａの径は光ファイバ４２の径とほぼ等しく設計されている。
【００２７】
＜作用＞
励起光源１を出射した励起光は、光学集光系２によって集光されてファイバコネクタ３に入射し、光ファイバ４２によって波長変換部５に導光される。波長変換部５に導光された励起光は、光ファイバ４２の出射側の端面４２ａを出射し、入射側光学部材６０の透過部６０ａすなわち反射膜６４の開口６４ａを通って蛍光体５０に入射する。励起光が蛍光体５０に入射した後の振る舞いは第１の実施の形態と同様である。
【００２８】
すなわち、蛍光体５０に入射した励起光の一部は蛍光物質に吸収される。励起光を吸収した蛍光物質は蛍光を発する。蛍光物質から発せられた蛍光は、出射側光学部材７０に入射するまで、反射体８０や反射膜６４によって繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続ける。
【００２９】
また、蛍光体５０に入射した励起光の別の一部は蛍光物質や樹脂によって反射や散乱される。反射や散乱された励起光は、出射側光学部材７０や反射体８０や反射膜６４によって繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続ける。
【００３０】
＜効果＞
第１の実施の形態と同様に、この実施の形態の光源装置においても、励起光が繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続けるため、蛍光発生への励起光の利用効率が向上する。また、蛍光は、出射側光学部材７０に入射するまで、繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続けるので、蛍光が効率的に出射側光学部材７０に導かれ、照明への蛍光の利用効率が向上する。
【００３１】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態による光源装置の波長変換部を図３に示す。図３において、図２に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００３２】
この実施の形態の光源装置の構成は、第２の実施の形態の光源装置とほぼ同じである。以下では、第２の実施の形態との相違個所に重点を置いて説明する。
【００３３】
＜構成＞
この実施の形態の光源装置では、蛍光体５０は、入射端面５０ａから出射端面５０ｂまで延びている高屈折率領域５２と、この高屈折率領域５２を取り囲んで入射端面５０ａから出射端面５０ｂまで延びている低屈折率領域５４とを有している。つまり、蛍光体５０は、高屈折率領域５２と低屈折率領域５４とからなる二重構造となっている。蛍光物質は高屈折率領域５２に添加されているが、低屈折率領域５４には添加されていない。言い換えれば、蛍光物質は蛍光体５０に部分的に添加されており、蛍光物質の添加領域は、入射端面５０ａから出射端面５０ｂまで延びている。高屈折率領域５２は１００〜３００μｍ程度の径を有し、これは光ファイバ４２の径にほぼ等しい。高屈折率領域５２は入射側光学部材６０の透過部６０ａすなわち反射膜６４の開口６４ａに整列して配置されている。したがって、光ファイバ４２は、入射側光学部材６０の透過部６０ａを介して、高屈折率領域５２と整列している。
【００３４】
＜作用＞
この実施の形態の光源装置では、光ファイバ４２の出射側の端面４２ａを出射した蛍光は、入射側光学部材６０の透過部６０ａすなわち反射膜６４の開口６４ａを通って蛍光体５０の高屈折率領域５２に入射する。蛍光体５０は、高屈折率領域５２の外側に低屈折率領域５４が配置された二重構造となっているので、高屈折率領域５２に入射した励起光は主に、高屈折率領域５２と低屈折率領域５４の界面で反射されながら、高屈折率領域５２内を進行する。つまり、励起光の多くは、高屈折率領域５２内に閉じ込められる。
【００３５】
高屈折率領域５２内を進行する励起光の一部は蛍光物質に吸収され、励起光を吸収した蛍光物質は蛍光を発する。蛍光は、出射側光学部材７０に入射するまで、高屈折率領域５２と低屈折率領域５４の界面や反射体８０や反射膜６４によって繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続ける。
【００３６】
高屈折率領域５２内を進行する励起光の別の一部は、高屈折率領域５２内の蛍光物質や樹脂によって反射や散乱されて高屈折率領域５２を出射して低屈折率領域５４に入射し、また別の一部は、高屈折率領域５２内を進行し続ける。高屈折率領域５２内を進行し続ける励起光は、いずれ出射側光学部材７０によって反射される。また、低屈折率領域５４に入射した励起光は、反射体８０や反射膜６４や出射側光学部材７０によって反射される。反射された励起光の一部は、再び高屈折率領域５２に入射して高屈折率領域５２内に閉じ込められる。したがって、励起光は、高屈折率領域５２と低屈折率領域５４の界面や出射側光学部材７０や反射体８０や反射膜６４によって繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続ける。しかも、高屈折率領域５２内に閉じ込められる傾向が強い。
【００３７】
＜効果＞
この実施の形態の光源装置では、励起光が繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続けるため、しかも蛍光物質が添加された高屈折率領域５２に閉じ込められる傾向が強いため、蛍光発生への励起光の利用効率が向上する。また、蛍光は、出射側光学部材７０に入射するまで、繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続けるので、蛍光が効率的に出射側光学部材７０に導かれ、照明への蛍光の利用効率が向上する。
【００３８】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態による光源装置を図４に示す。図４において、図３に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００３９】
この実施の形態の光源装置の構成は、第３の実施の形態の光源装置とほぼ同じである。以下では、第３の実施の形態との相違個所に重点を置いて説明する。
【００４０】
＜構成＞
この実施の形態の光源装置では、入射側光学部材６０は、中央に貫通孔６６ａを有する反射体６６で構成されている。この構造の入射側光学部材６０では、反射体６６が反射部６０ｂを構成し、貫通孔６６ａが透過部６０ａを構成する。反射体６６は、励起光および蛍光に対して高い反射率を有する。反射体６６は、たとえば金属ブロックで構成されてよい。貫通孔６６ａの径は、光ファイバ４２の径にほぼ等しく、１００〜３００μｍ程度である。光ファイバ４２は、反射体６６の貫通孔６６ａに挿入されており、出射端側の端面４２ａが蛍光体５０の高屈折率領域５２に接している。光ファイバ４２は高屈折率領域５２と整列している。
【００４１】
＜作用＞
この実施の形態の光源装置では、光ファイバ４２の出射側の端面４２ａを出射した蛍光は、直接、蛍光体５０の高屈折率領域５２に入射する。励起光が蛍光体５０に入射した後の振る舞いは第３の実施の形態と同様である。
【００４２】
＜効果＞
この実施の形態の光源装置では、光ファイバ４２の出射端側の端面４２ａが蛍光体５０の高屈折率領域５２に接しているため、励起光が効率良く高屈折率領域５２に入射する。また、第３の実施の形態と同様に、励起光が繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続けるため、しかも蛍光物質が添加された高屈折率領域５２に閉じ込められる傾向が強いため、蛍光発生への励起光の利用効率が向上する。さらに、蛍光は、出射側光学部材７０に入射するまで、繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続けるので、蛍光が効率的に出射側光学部材７０に導かれ、照明への蛍光の利用効率が向上する。
【００４３】
［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態による光源装置の波長変換部を図５に示す。図５において、図４に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００４４】
＜構成＞
この実施の形態の光源装置では、蛍光体５０と入射側光学部材６０と出射側光学部材７０と反射体８０と光ファイバコード４の構成は、第４の実施の形態と同じである。すなわち、入射側光学部材６０は、中央に貫通孔６６ａを有する反射体６６で構成されており、光ファイバ４２は、反射体６６の貫通孔６６ａに挿入され、高屈折率領域５２と整列しており、出射端側の端面４２ａが蛍光体５０の高屈折率領域５２に接している。
【００４５】
蛍光体５０と入射側光学部材６０と出射側光学部材７０と反射体８０は、割りスリーブ２０の内部に収容されて、連結アダプタ３１に収容されている。連結アダプタ３１は、現存する２つのＦＣコネクタを連結するＦＣアダプタの中央部分を５〜１０ｍｍ長くして空洞部分を設けた形状をしている。この空洞部分に、蛍光体５０と入射側光学部材６０と出射側光学部材７０と反射体８０とが割りスリーブ２０と共に配置されている。連結アダプタ３１の入射端側には、光ファイバコード４が固定されたコネクタ３２が連結され、また連結アダプタ３１の出射端側には、ライトガイド３０が固定されたコネクタ３３が連結されている。
【００４６】
＜作用＞
この実施の形態では、連結アダプタ３１およびこれに収容された蛍光体５０と入射側光学部材６０と出射側光学部材７０と反射体８０が波長変換部を構成している。この波長変換部は、コネクタ３２を連結することにより光ファイバコード４と光学的に結合され、コネクタ３３を連結することによりライトガイド３０と光学的に結合される。蛍光体５０の交換は、コネクタ３２，３３を連結アダプタ３１から外し、別の連結アダプタに連結することによって行なわれる。
【００４７】
この実施の形態の波長変換部における励起光と蛍光の挙動は第三の実施の形態と同じである。
【００４８】
＜効果＞
蛍光体５０の交換を容易に行なえる。
【００４９】
［第６の実施の形態］
本発明の第６の実施の形態による光源装置の波長変換部を図６に示す。図６において、図４に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５０】
＜構成＞
この実施の形態の光源装置の波長変換部の構成は、第４の実施の形態の光源装置の波長変換部とほとんど同じであり、唯一、反射体の構成が相違している。
【００５１】
この実施の形態の光源装置の波長変換部では、蛍光体５０と入射側光学部材６０と出射側光学部材７０と光ファイバコード４の構成は、第４の実施の形態と同じである。すなわち、入射側光学部材６０は、中央に貫通孔６６ａを有する反射体６６で構成されており、光ファイバ４２は、反射体６６の貫通孔６６ａに挿入され、高屈折率領域５２と整列しており、出射端側の端面４２ａが蛍光体５０の高屈折率領域５２に接している。
【００５２】
この実施の形態による波長変換部は、第４の実施の形態の反射体８０に代えて、別の反射体８２を有している。反射体８２は、励起光および蛍光に対して高い反射率を有し、励起光および蛍光を反射して蛍光体５０内に戻す。反射体８２は、たとえば、金属膜または金属膜と誘電体層の積層膜で構成される。さらに、反射体８２は、その表面の一部に励起光を回折する回折パターンを有している。この回折パターンは、励起光を好適な角度で反射し、蛍光を散乱させるように設計されている。ここで好適な角度とは、反射された励起光が高屈折率領域５２内に再び閉じ込められるような角度である。この場合、出射側光学部材７０に向かって進行する光とは逆の方向の成分も発生するが、入射側光学部材である反射体６６で反射されるため再び蛍光体５０内に戻される。
【００５３】
＜作用＞
光ファイバコード４から蛍光体４０に入射する励起光は波長が一定である。反射体８２に入射した励起光は、反射体８２に設けられた回折パターンによる回折効果によって好適な角度で反射され、高屈折率領域５２内に再び閉じ込められる。また、反射体８２に入射した蛍光は散乱され、散乱された蛍光の一部は出射側光学部材７０に向かって進行する。
【００５４】
＜効果＞
第４の実施の形態と比較して、反射体８２によって励起光の反射角度が制御される励起光が高屈折率領域５２に効率良く戻るため、励起光の利用効率がさらに向上するとともに、反射体８２によって蛍光が散乱されるため、蛍光の利用効率がさらに向上する。
【００５５】
［第７の実施の形態］
本発明の第７の実施の形態による光源装置を図７に示す。図７において、図２に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５６】
この実施の形態の光源装置の構成は、第２の実施の形態の光源装置とほぼ同じである。以下では、第２の実施の形態との相違個所に重点を置いて説明する。
【００５７】
＜構成＞
励起光源１から射出される励起光が４００ｎｍ以下の波長の光であると、ある種の蛍光物質を良好に励起することが可能となる。しかし、このような波長領域の光は、人間の視感度は小さく、照明光としての効果は小さい。一方で、人体に対する影響がある可能性があるため、出射端から出射させることは望ましくない。
【００５８】
このため、出射側光学部材７０の後段に励起光を吸収する（透過しない）励起光カットフィルタ７２が設けられている。この励起光カットフィルタ７２は、蛍光は透過し励起光は吸収するフィルタである。
【００５９】
＜作用効果＞
出射側光学部材７０の後段に励起光カットフィルタが設けられているため、この実施の形態の光源装置は使用上安全な照明光を出射する。
【００６０】
［第８の実施の形態］
＜構成＞
本発明の第８の実施の形態による光源装置を図８に示す。図８において、図２に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００６１】
この実施の形態の光源装置では、入射側光学部材６０は、中央に貫通孔６６ａを有する反射体６６で構成されている。この構造の入射側光学部材６０では、反射体６６が反射部６０ｂを構成し、貫通孔６６ａが透過部６０ａを構成する。反射体６６は、励起光および蛍光に対して高い反射率を有する。反射体６６は、たとえば金属ブロックで構成されてよい。貫通孔６６ａの径は、光ファイバ４２の径にほぼ等しく、１００〜３００μｍ程度である。蛍光体５０は、反射体６６の貫通孔６６ａに整列した穴５６を有している。穴５６の径も、光ファイバ４２の径にほぼ等しく、１００〜３００μｍ程度である。光ファイバ４２は、コア４４と、コア４４を取り囲むクラッド４６とで構成されている。クラッド４６の屈折率はコア４４の屈折率よりも低い。光ファイバ４２は、反射体６６の貫通孔６６ａと蛍光体５０の穴５６に挿入されている。光ファイバ４２の出射端側の端部は、光ファイバ４２の側面に光散乱部４７を備えている。光散乱部４７は、たとえば、クラッド４６の側面に形成された凹凸構造で構成される。このような凹凸構造は、たとえば、機械的加工やエッチングなどによって形成される。光散乱部４７は、蛍光体５０の穴５６の中に位置している。
【００６２】
＜作用＞
通常の光ファイバから射出される励起光のビーム広がりは、コア４４とクラッド４６との相対的な屈折率の差で決まり、一般に、中心のピーク値に対して強度が半分になる角度は±６０度前後である。このようなビーム広がりの励起光が蛍光体５０に入射した場合、励起光は主に入射方向に進行する。
【００６３】
これに対して、この実施の形態では、光ファイバ４２の出射端側の端部が光散乱部４７を備えている。このため、光ファイバ４２から射出される励起光のビーム広がりが非常に大きい。さらに、光ファイバ４２の光散乱部４７は蛍光体５０の穴５６の中に配置されている。その結果、光散乱部４７によって散乱された励起光が蛍光体５０内の蛍光物質に広範囲にわたって照射される。
【００６４】
＜効果＞
励起光が光散乱部４７によって散乱されて蛍光体５０に広範囲にわたって照射されるため、たとえば第２の実施の形態と比較して、励起光の利用効率がさらに向上される。
【００６５】
［第９の実施の形態］
本発明の第９の実施の形態による光源装置の波長変換部を図９に示す。図９において、図２に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００６６】
＜構成＞
この実施の形態では、蛍光体５０は、反射体８０と入射側反射体６６を一体化した空洞共振部材８６の凹部８６ａに収容されている。
【００６７】
凹部８６ａの内側表面には金属膜が設けられており、励起光と蛍光の波長範囲に対して高い反射率を有している。空洞共振部材８６は固定保護部９２に収容され、蛍光体５０は固定保護部９２に対して同軸に配置されている。
【００６８】
光ファイバコード４の出射端側の端部は固定保護部９２に挿入され固定されており、光ファイバ４２は空洞共振部材８６の貫通孔８６ｂに挿入され、出射端側の端面４２ａは蛍光体５０に接している。
【００６９】
蛍光体５０を収容した空洞共振部材８６の出射端側には出射側光学部材７０が配置されている。出射側光学部材７０は固定保護部９２に挿入され固定されている。
【００７０】
＜作用＞
光ファイバ４２を出射した励起光は蛍光体５０に入射し、その一部は蛍光物質に吸収され、励起光を吸収した蛍光物質は蛍光を発する。蛍光物質から発せられた蛍光は、出射側光学部材７０に入射するまで、空洞共振部材８６によって繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続ける。
【００７１】
また、蛍光体５０に入射した励起光の別の一部は蛍光物質や樹脂によって反射や散乱される。反射や散乱された励起光は、空洞共振部材８６や出射側光学部材７０によって繰り返し反射されて蛍光体５０の内部を進行し続ける。
【００７２】
蛍光体５０が空洞共振部材８６で取り囲まれているため、空洞共振部材８６に入射した励起光と蛍光は蛍光体５０内で反射を繰り返し、出射側光学部材７０から出射される。
【００７３】
＜効果＞
空洞共振部材８６に入射した励起光と蛍光が蛍光体５０内で反射を繰り返した後に出射側光学部材７０から出射されるので、励起光と蛍光の利用効率がさらに向上する。
【００７４】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光源装置を示している。
【図２】本発明の第２の実施の形態による光源装置を示している。
【図３】本発明の第３の実施の形態による光源装置の波長変換部を示している。
【図４】本発明の第４の実施の形態による光源装置を示している。
【図５】本発明の第５の実施の形態による光源装置の波長変換部を示している。
【図６】本発明の第６の実施の形態による光源装置の波長変換部を示している。
【図７】本発明の第７の実施の形態による光源装置を示している。
【図８】本発明の第８の実施の形態による光源装置を示している。
【図９】本発明の第９の実施の形態による光源装置の波長変換部を示している。
【図１０】蛍光を利用した従来の光源装置を備えた内視鏡装置を示している。
【符号の説明】
【００７６】
１…画像データ処理部、２…光学集光系、３…ファイバコネクタ、４…光ファイバコード、５…波長変換部、２０…割りスリーブ、３０…ライトガイド、３１…連結アダプタ、３２…コネクタ、３３…コネクタ、４０…蛍光体、４２…光ファイバ、４２ａ…端面、４４…コア、４６…クラッド、４７…光散乱部、４８…外皮、５０…蛍光体、５０ａ…入射端面、５０ｂ…出射端面、５０ｃ…側面、５２…高屈折率領域、５４…低屈折率領域、５６…穴、６０…入射側光学部材、６０ａ…透過部、６０ｂ…反射部、６２…ガラス板、６４…反射膜、６４ａ…開口、６６…反射体、６６ａ…貫通孔、７０…出射側光学部材、７２…励起光カットフィルタ、８０…反射体、８２…反射体、８６…空洞共振部材、８６ａ…凹部、８６ｂ…貫通孔、９０…固定保護部、９２…固定保護部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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