(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源と、
前記励起光源から射出された励起光を導光する導光部材と、
前記導光部材により導光された前記励起光を所望の波長変換光に波長変換する波長変換ユニットと、
を有する照明装置において、
前記波長変換ユニットは、少なくともホルダと自己吸収性を有する波長変換部材とにより構成されており、
前記ホルダは、貫通孔を有しており、
前記貫通孔の一方の開口は、前記導光部材の前記励起光射出端と接続されたホルダ入射開口であり、前記貫通孔の他方の開口は、前記波長変換光を射出するホルダ射出開口であり、
前記貫通孔内面は前記導光部材の中心軸に対して所定角度をなし前記ホルダ射出開口まで開いたテーパー形状の反射部を形成しており、
前記波長変換部材は、前記導光部材の励起光射出端に面した第１面と、前記第１面と対向する第２面とを有しており、
前記第１面は前記導光部材の励起光射出端とは離間しており、前記第２面は前記ホルダ射出開口付近に配置されており、
前記第２面の面積は前記ホルダ射出開口の面積よりも小さく、
前記ホルダ射出開口のうち、前記第２面で占められている領域を第１領域とし、それ以外の領域を第２領域としたとき、前記反射部で少なくとも一回反射した波長変換光の一部を前記波長変換部材に再入射することなく前記第２領域から射出させるための、前記導光部材の励起光射出端から前記第２領域まで連続した波長変換光伝播領域を有し、
前記波長変換部材を通過し、前記第１領域より出射された波長変換光と、前記反射部で反射し、前記第２領域より出射された波長変換光の両方の光を照明光とすることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記ホルダの貫通孔内面と前記波長変換部材は、互いに離間して配置されており、両者の間には前記波長変換光伝播領域が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記波長変換光伝播領域は、前記波長変換光および励起光を透過する光透過部材が充填されて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光透過部材は、ガラスまたは樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記ホルダの貫通孔内面と、前記光透過部材との間の領域の少なくとも一部に、前記光透過部材の屈折率よりも小さい屈折率を有する間隙層が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項６】
前記間隙層は、空間であり、前記ホルダの貫通孔内面と前記光透過部材とは、一部離間していることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記波長変換部材は、前記第１面を前記光透過部材と接して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項８】
前記波長変換部材は、その側面を前記光透過部材により取り囲まれていることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記波長変換部材は、前記第２面を前記光透過部材により取り囲まれていることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記波長変換光伝播領域の、前記ホルダ射出開口に面する領域の少なくとも一部に、前記励起光を遮光する遮光フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記遮光フィルタは、前記励起光を反射し、前記波長変換光を透過する波長選択反射膜であることを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記波長変換部材は、前記第１面が略円形である円柱形状であり、前記波長変換部材の第１面の大きさは、前記光ファイバから射出された励起光が、前記波長変換部材の第１面を含む平面上に形成するビームスポットより大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記導光部材は開口数Ｆｎａを有する光ファイバであり、前記波長変換光伝播領域は屈折率ｎｒを有する樹脂で充填されており、前記光ファイバの射出端と前記波長変換部材の第１面との、前記光ファイバの中心軸上の距離がＤであるときに、前記波長変換部材の円形の第１面の半径Ｒｐは、以下の式（１）を満足することを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
Ｒｐ≧Ｄ・ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（Ｆｎａ／ｎｒ））  ・・・（１）
【請求項１４】
前記ホルダの貫通孔の内面は、ホルダ入射開口からホルダ射出開口に向かって広がる円錐台形状のテーパー面であり、前記テーパー面の、前記光ファイバの中心軸方向とテーパー面とのなすテーパー角φは、以下の式（２）を満足することを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
φ＞ｔａｎ-1（Ｒｐ／Ｄ）  ・・・（２）
【請求項１５】
前記波長変換部材は、保持部材により前記ホルダに固定されており、前記波長変換光伝播領域の一部は空間であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記保持部材は、前記波長変換光を透過する透明板であることを特徴とする請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記保持部材は一部に開口を有しており、前記波長変換光伝播領域は前記ホルダのホルダ入射端からホルダ射出端まで連続した空間であることを特徴とする請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１８】
励起光源と、
前記励起光源から射出された励起光を導光する導光部材と、
前記導光部材により導光された前記励起光を所望の波長変換光に波長変換する波長変換ユニットと、
を有する照明装置において、
前記波長変換ユニットは、少なくともホルダと自己吸収性を有する波長変換部材とにより構成されており、
前記ホルダは、貫通孔を有しており、
前記貫通孔の一方の開口は、前記励起光を入射させるホルダ入射開口であり、前記貫通孔の他方の開口は、前記波長変換光を射出するホルダ射出開口であり、
前記貫通孔内面の少なくとも一部は反射部を有しており、
前記波長変換部材は、前記導光部材の励起光射出端に面した第１面と、前記第１面と対向する第２面とを有しており、
前記第１面は前記導光部材の励起光射出端とは離間しており、前記第２面は前記ホルダ射出開口付近に配置されており、
前記第２面の面積は前記ホルダ射出開口の面積よりも小さく、
前記ホルダ射出開口のうち、前記第２面で占められている領域を第１領域とし、それ以外の領域を第２領域としたとき、前記反射部で少なくとも一回反射した波長変換光の一部を前記波長変換部材に再入射することなく前記第２領域から射出させるための、前記導光部材の励起光射出端から前記第２領域まで連続した波長変換光伝播領域を有し、
前記反射部は、前記波長変換光が前記波長変換部材に再入射することなく前記第２領域から射出するように前記導光部材の前記励起光射出端から前記ホルダ出射開口まで所定角度をなしたテーパー形状であり、
前記波長変換部材を通過し、前記第１領域より出射された波長変換光と、前記反射部で反射し、前記第２領域より出射された波長変換光の両方の光を照明光とすることを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
前記ホルダの貫通孔内面と前記波長変換部材は、互いに離間して配置されており、両者の間には前記波長変換光伝播領域が設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の照明装置。
【請求項２０】
前記波長変換光伝播領域は、前記波長変換光および励起光を透過する光透過部材が充填されて構成されていることを特徴とする請求項１８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、照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、小型固体光源と光ファイバとを組み合わせたファイバ光源が開発されている。このファイバ光源は細い構造物の先端から光を照射する照明装置として用いられる。
【０００３】
このような照明装置として、たとえば、特許文献１では固体光源を用いたファイバ光源装置（発光装置）が提案されている（図１７）。図１７（ａ）は、従来の照明装置の波長変換部材周辺の概略構成を示す図、（ｂ）は（ａ）の照明装置に用いるスペーサの構成を示す正面図、（ｃ）は（ａ）の照明装置に用いるスペーサの構成を示す斜視図である。
【０００４】
特許文献１のファイバ光源装置では、小型固体光源に導光部材（光ファイバ）９２０が接続され、その導光部材９２０の先端に波長変換部材（蛍光体）９４０が設置されている。導光部材９２０は保持部材９３０に取り付けられており、導光部材９２０と波長変換部材９４０との間に、スペーサ９５０が設置されている。このスペーサ９５０は貫通孔９５０ｃを有し、表面には金属薄膜９５０ａが形成されている。このファイバ光源装置では、波長変換部材９４０から導光部材９２０側に射出された後方射出光を、スペーサ９５０の貫通孔９５０ｃの内面に設けた金属薄膜９５０ａからなる反射部により反射させる事で導光部材９２０側への射出光を波長変換部材９４０側へもどし、波長変換光の照明光量を上げている。
【０００５】
特許文献１のファイバ光源装置は、発光素子と、発光素子からの光を導く導光部材と、導光部材の少なくとも射出側端部に取り付けられる保持部材と、導光部材の射出側に設けられ、発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光に変換する波長変換部材、とを有し、保持部材または導光部材と、波長変換部材と、の間に、波長変換部材からの後方射出光を反射するスペーサが取り付けられた構成を備え、この構成により、波長変換部材で反射や発生した光が保持部材の端面に入射することにより生じる光の損失を低減できるため、光出力を向上させることができる。したがって、従来は有効に使われなかった後方射出光を、光出力すべき方向に反射する手段を設けることで、明るさを向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のファイバ光源装置では、スペーサ９５０の射出側開口の全面を波長変換部材９４０で覆うように構成されている。このため、スペーサ９５０の貫通孔９５０ｃの内面である反射部で反射された後方射出光は、波長変換部材９４０を通過して外部に出力される。しかし、波長変換部材９４０は一般に自己吸収性を有するため、自らが波長変換した波長変換光の一部を吸収してしまい、これにより、外部に射出される波長変換光の光量が低下してしまう。したがって、上述のファイバ光源装置の構成では、波長変換部材９４０からの波長変換光が十分利用できず、期待されたほど光取り出し効率が向上されないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、波長変換部材によって波長変換された波長変換光の光取り出し効率を向上させた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る照明装置は、励起光源と、励起光源から射出された励起光を導光する導光部材と、導光部材により導光された励起光を所望の波長変換光に波長変換する波長変換ユニットと、を有する照明装置において、波長変換ユニットは、少なくともホルダと自己吸収性を有する波長変換部材とにより構成されており、ホルダは、貫通孔を有しており、貫通孔の一方の開口は、導光部材の励起光射出端と接続されたホルダ入射開口であり、貫通孔の他方の開口は、波長変換光を射出するホルダ射出開口であり、貫通孔内面は導光部材の中心軸に対して所定角度をなしホルダ射出開口まで開いたテーパー形状の反射部を形成しており、波長変換部材は、導光部材の励起光射出端に面した第１面と、第１面と対向する第２面とを有しており、第１面は導光部材の励起光射出端とは離間しており、第２面はホルダ射出開口付近に配置されており、第２面の面積はホルダ射出開口の面積よりも小さく、ホルダ射出開口のうち、第２面で占められている領域を第１領域とし、それ以外の領域を第２領域としたとき、反射部で少なくとも一回反射した波長変換光の一部を波長変換部材に再入射することなく第２領域から射出させるための、導光部材の励起光射出端から第２領域まで連続した波長変換光伝播領域を有し、波長変換部材を通過し、第１領域より出射された波長変換光と、反射部で反射し、第２領域より出射された波長変換光の両方の光を照明光とすることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る照明装置において、ホルダの貫通孔内面と波長変換部材は、互いに離間して配置されており、両者の間には波長変換光伝播領域が設けられていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る照明装置において、波長変換光伝播領域は、波長変換光および励起光を透過する光透過部材が充填されて構成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る照明装置において、光透過部材は、ガラスまたは樹脂であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る照明装置において、ホルダの貫通孔内面と、光透過部材との間の領域の少なくとも一部に、光透過部材の屈折率よりも小さい屈折率を有する間隙層が設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る照明装置において、間隙層は、空間であり、ホルダの貫通孔内面と光透過部材とは、一部離間していることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る照明装置において、波長変換部材は、第１面を光透過部材と接して配置されていることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る照明装置において、波長変換部材は、その側面を光透過部材により取り囲まれていることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る照明装置において、波長変換部材は、第２面を光透過部材により取り囲まれていることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る照明装置において、波長変換光伝播領域の、ホルダ射出開口に面する領域の少なくとも一部に、励起光を遮光する遮光フィルタが設けられていることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る照明装置において、遮光フィルタは、励起光を反射し、波長変換光を透過する波長選択反射膜であることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る照明装置において、波長変換部材は、第１面が略円形である円柱形状であり、波長変換部材の第１面の大きさは、光ファイバから射出された励起光が、波長変換部材の第１面を含む平面上に形成するビームスポットより大きいことが好ましい。
【００２２】
本発明に係る照明装置において、導光部材は開口数Ｆｎａを有する光ファイバであり、波長変換光伝播領域は屈折率ｎｒを有する樹脂で充填されており、光ファイバの射出端と波長変換部材の第１面との、光ファイバの中心軸上の距離がＤであるときに、波長変換部材の円形の第１面の半径Ｒｐは、以下の式（１）を満足することが好ましい。
Ｒｐ≧Ｄ・ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（Ｆｎａ／ｎｒ））  ・・・（１）
【００２３】
本発明に係る照明装置において、ホルダの貫通孔の内面は、ホルダ入射開口からホルダ射出開口に向かって広がる円錐台形状のテーパー面であり、テーパー面の、光ファイバの中心軸方向とテーパー面とのなすテーパー角φは、以下の式（２）を満足することが好ましい。
φ＞ｔａｎ-1（Ｒｐ／Ｄ）  ・・・（２）
【００２４】
本発明に係る照明装置において、波長変換部材は、保持部材によりホルダに固定されており、波長変換光伝播領域の一部は空間であることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る照明装置において、保持部材は、波長変換光を透過する透明板であることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る照明装置において、保持部材は一部に開口を有しており、波長変換光伝播領域はホルダのホルダ入射端からホルダ射出端まで連続した空間であることが好ましい。
また、本発明の別の側面に係る照明装置は、励起光源と、励起光源から射出された励起光を導光する導光部材と、導光部材により導光された励起光を所望の波長変換光に波長変換する波長変換ユニットと、を有する照明装置において、波長変換ユニットは、少なくともホルダと自己吸収性を有する波長変換部材とにより構成されており、ホルダは、貫通孔を有しており、貫通孔の一方の開口は、励起光を入射させるホルダ入射開口であり、貫通孔の他方の開口は、波長変換光を射出するホルダ射出開口であり、貫通孔内面の少なくとも一部は反射部を有しており、波長変換部材は、導光部材の励起光射出端に面した第１面と、第１面と対向する第２面とを有しており、第１面は導光部材の励起光射出端とは離間しており、第２面はホルダ射出開口付近に配置されており、第２面の面積はホルダ射出開口の面積よりも小さく、ホルダ射出開口のうち、第２面で占められている領域を第１領域とし、それ以外の領域を第２領域としたとき、反射部で少なくとも一回反射した波長変換光の一部を波長変換部材に再入射することなく第２領域から射出させるための、導光部材の励起光射出端から第２領域まで連続した波長変換光伝播領域を有し、反射部は、波長変換光が波長変換部材に再入射することなく第２領域から射出するように導光部材の励起光射出端からホルダ出射開口まで所定角度をなしたテーパー形状であり、波長変換部材を通過し、第１領域より出射された波長変換光と、反射部で反射し、第２領域より出射された波長変換光の両方の光を照明光とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る照明装置は、波長変換部材によって波長変換された波長変換光の光取り出し効率を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す斜視図である。
【図３】図１の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図４】図１の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図であって、各部材のパラメータを示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る波長変換ユニットの構成を示す正面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の第１変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態の第２変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図１２】（ａ）は本発明の第５実施形態の第３変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図、（ｂ）は（ａ）の励起光遮光膜周辺の構成を拡大して示す図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の第４変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態の第１変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態の第２変形例に係る波長変換ユニットの構成を示す正面図である。
【図１７】（ａ）は従来の照明装置の波長変換部材周辺の概略構成を示す図、（ｂ）は（ａ）の照明装置に用いるスペーサの構成を示す正面図、（ｃ）は（ａ）の照明装置に用いるスペーサの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明に係る照明装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る照明装置について、図１から図４を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図である。図２は、図１の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す斜視図である。図３は、図１の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。なお、図１及び図２では一部の部材の図示を省略している。また、図２では、説明のために導光部材１２０とホルダ１４０のホルダ入射開口１４１を離間させて表示している。
【００３０】
図１に示すように、第１実施形態に係る照明装置は、主に光源部１１０、導光部としての導光部材１２０、及び波長変換ユニット１３０に分けられ、光源部１１０から射出された励起光を導光部材１２０へ導光し、波長変換ユニット１３０内にある波長変換部材１５０を照射する構成である。各部の詳細な構造を次に説明する。
【００３１】
光源部１１０は、半導体レーザ光源１１１（励起光源）と、集光レンズ１１２と、導光部材１２０の入射端１２１と、を備える。半導体レーザ光源１１１、集光レンズ１１２、及び導光部材１２０の入射端１２１は、半導体レーザ光源１１１から射出される励起光Ｌ１を集光レンズ１１２で集光し、効率よく導光部材１２０に入射させる位置にそれぞれ固定されている（図１参照）。
【００３２】
導光部材１２０には、例えば、コア径５０μｍ、開口数ＦＮＡ＝０．２を有するマルチモード光ファイバを用いる。
【００３３】
波長変換ユニット１３０は、導光部材１２０の射出端１２２、波長変換部材１５０と、光透過部材１３３（波長変換部材１５０を保持する保持部材としても機能する）と、ホルダ１４０と、フェルール１３１と、を備え、導光部材１２０により導光された励起光Ｌ１を所望の波長変換光Ｌ２に波長変換する。
なお、本発明の波長変換ユニットは、少なくともホルダと波長変換部材を備えていればよいが、第１実施形態では、射出端１２２、波長変換部材１５０と、光透過部材１３３と、ホルダ１４０と、フェルール１３１と、を備える例を示している。
【００３４】
ホルダ１４０は、励起光Ｌ１を入射するホルダ入射開口１４１から、外部へ照明光（波長変換光Ｌ２）を射出するホルダ射出開口１４２まで、連続する貫通孔を内部に有している。ホルダ１４０の貫通孔は、ホルダ入射開口１４１からホルダ射出開口１４２に向かって、連続的に広がるテーパー形状を有しており、貫通孔内面であるテーパー面に、反射部１４３が形成されている。
なお、本発明の反射部は、ホルダの貫通孔内面の全面ではなく、一部のみに形成する構成でもよいが、第１実施形態は、ホルダ１４０の貫通孔内面の全面に反射部１４３を形成した例である。
【００３５】
波長変換部材１５０は円柱形状を有しており、導光部材１２０の励起光射出端１２２に面した第１面１５１と、第１面１５１と対向する第２面１５２と、第１面１５１及び第２面１５２に挟まれた側面１５３を有している。また、第１面１５１は、励起光射出端１２２から離間している。
【００３６】
図３に示すように、ホルダ１４０の貫通孔内部、すなわち反射部１４３の内側には、光透過部材１３３と、波長変換部材１５０と、が配置されている。
【００３７】
光透過部材１３３は、波長変換部材１５０の側面１５３と第１面１５１とを取り囲むように、ホルダ１４０の貫通孔内部に充填されている。別言すれば、光透過部材１３３は、ホルダ入射開口１４１を上面、ホルダ射出開口１４２を底面とする、円錐台形状を有している。また、光透過部材１３３は、励起光Ｌ１と、波長変換部材１５０から射出される波長変換光Ｌ２の両方を透過する性質を有している。
【００３８】
円柱状の波長変換部材１５０の第２面１５２は、ホルダ射出開口１４２よりも面積が小さく、かつ、ホルダ射出開口１４２とほぼ同心で配置されている。このように配置することで、波長変換部材１５０はホルダ１４０貫通孔内面と接しないようになっており、つまり、第２面１５２は、その全周にわたって反射部１４３の端部であるとホルダ射出開口１４２と離間して配置されている。また第２面１５２はホルダ射出開口１４２の開口面の一部を形成している。ここで、波長変換部材１５０の厚さは、励起光Ｌ１を十分波長変換光Ｌ２に変換するように設定される。
【００３９】
光透過部材１３３は、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面１５２で占められている領域を第１領域Ａ１１（図３）とし、それ以外の領域を第２領域Ａ１２（図３）としたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ１２から射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ１２まで連続した波長変換光伝播領域Ａ１０を形成している。
【００４０】
導光部材１２０の射出端１２２側は、外周をフェルール１３１により保持されており、射出端１２２は、ホルダ１４０のホルダ入射開口１４１に励起光Ｌ１が入射するように接続されている。より具体的には、導光部材１２０の射出端１２２は、ホルダ１４０のホルダ入射開口１４１の中央付近、すなわち、光透過部材１３３の円錐台の上面の中央付近に接続されている。
【００４１】
導光部材１２０の射出端１２２と波長変換部材１５０との相対位置は、導光部材１２０の射出端１２２より射出される励起光Ｌ１が略全て波長変換部材１５０の第１面１５１上に照射されるように設定する。このとき、導光部材１２０から射出された励起光Ｌ１が、波長変換部材１５０の第１面１５１を含む平面上に形成するビームスポットは、波長変換部材１５０の第１面１５１よりも小さくなるように構成している。ここで、ビームスポットとは、励起光の最大強度に対し、１／ｅ２より大きな光強度を有する領域と定義し、ｅは自然体数の底としてのネイピア数である。
【００４２】
ここで、各部材の形状及び材質の好ましい例について説明する。
ホルダ１４０の貫通孔内面（反射部１４３）のテーパー角は導光部材１２０の中心軸１２０ｃに対し１１ｄｅｇが好ましい。波長変換部材１５０は０．１７ｍｍの半径と、０．５ｍｍの厚さを有する円柱形状がよい。なお、導光部材１２０には、先のマルチモード光ファイバを用いている。
【００４３】
光透過部材１３３は、ガラス又は樹脂で構成することが好ましい。例えば、励起光Ｌ１及び波長変換光Ｌ２を透過するシリコーン樹脂材料（屈折率１．４）を用いると、耐光性と加工性を両立できる。これに対して、光透過部材１３３にガラスを用いると、光透過損失、耐光性、及び耐熱性を向上することができる。波長変換部材１５０は、平均粒径８μｍの粉末蛍光体を１０ｗｔ％の濃度でシリコーン樹脂に分散し、樹脂をキュアして固ためたものが例として挙げられる。
【００４４】
［動作］
次に光源部１１０からの励起光Ｌ１の挙動について説明する。
まず、半導体レーザ光源１１１から射出された励起光Ｌ１は、集光レンズ１１２を通して、入射端１２１から導光部材１２０に高効率に入射する。
【００４５】
導光部材１２０に入射した励起光Ｌ１は導光部材１２０の内部を導光し、導光部材１２０の射出端１２２から光透過部材１３３に向かって射出される。このとき、導光部材１２０が有する開口数（ＮＡ）と光透過部材１３３の屈折率に応じた広がり角で射出される。
【００４６】
励起光Ｌ１は、光透過部材１３３を透過して波長変換部材１５０の第１面１５１に照射される。このとき、波長変換部材１５０の第１面１５１の大きさは、励起光が波長変換部材１５０の第１面１５１を含む平面上に形成するビームスポットより大きくなるように構成されているため、励起光Ｌ１は、その大部分が波長変換部材１５０に照射される。この結果、波長変換部材１５０を経由せず直接外部に射出される励起光はほとんどない。
【００４７】
励起光Ｌ１は、波長変換部材１５０に照射され、励起光Ｌ１と異なる波長の波長変換光Ｌ２に変換される。波長変換光Ｌ２は、励起光Ｌ１の入射方向に依らず、あらゆる方向に射出される。一部はホルダ射出開口１４２から外部の照射対象物１６０に照射され、また、別の一部は波長変換部材１５０の側面１５３又は第１面１５１から、光透過部材１３３に向かって射出する。
【００４８】
光透過部材１３３に向かって射出された波長変換光Ｌ２は、ホルダ１４０の貫通孔内面である反射部１４３によって反射される。反射部１４３は、照明光射出側すなわち照射対象物１６０側に開いたテーパー面となっているため、反射部１４３で反射された波長変換光Ｌ２は、もとの進行方向と比べ、照明光射出側に向かって進行する成分が増加する。
【００４９】
詳細には、反射部１４３で反射された波長変換光Ｌ２は、その一部は再び反射部１４３に向かい、また別の一部は波長変換部材１５０に向かい、残りの一部は光透光部材１３３を経由して、ホルダ射出開口１４２から外部の照射対象物１６０に照射される。
【００５０】
反射部１４３で一度反射され、再び反射部１４３に向かって射出した波長変換光Ｌ２は、一部は、再び上述の工程を繰り返してさらに反射部１４３に向かい、別の一部は、波長変換部材１５０に向かい、残りの一部は、ホルダ射出開口１４２から外部に射出される。反射部１４３や波長変換部材１５０に向かった波長変換光Ｌ２は、以降、上述の過程を繰り返す。
【００５１】
［各部材のパラメータの関係について］
次に、図４を参照して、各部材のパラメータの関係について述べる。図４は、図１の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図であって、各部材のパラメータを示す図である。
【００５２】
導光部材１２０の射出端１２２から射出した励起光Ｌ１のほぼ全てを、波長変換部材１５０の第１面１５１に照射するように構成するために、各部材を以下のように構成する。
【００５３】
導光部材１２０の開口数をＦｎａとすると、導光部材１２０を導光してきた励起光Ｌ１は、導光部材１２０の射出端１２２から、開口数Ｆｎａと光透過部材１３３の屈折率ｎｒに応じて広がって光透過部材１３３内に射出される。この広がり角をθ０とすると、θ０は、以下の式（３）で求めることができる。
θ０＝ｓｉｎ−１（Ｆｎａ／ｎｒ）  ・・・（３）
【００５４】
ここで、導光部材１２０として開口数Ｆｎａ＝０．２の光ファイバ、光透過部材１３３として屈折率ｎｒ＝１．４のシリコーン樹脂を用いると、広がり角θ０は８ｄｅｇ程度となる。
【００５５】
また、波長変換部材１５０は、その中心が導光部材１２０の中心軸と一致し、該中心軸に略垂直な第１面１５１を有する円柱形状である。すなわち導光部材１２０と同心に配置された円柱である。導光部材１２０の射出端１２２と波長変換部材１５０の第１面１５１との、導光部材１２０の中心軸上の距離Ｄを１．０ｍｍとすると、波長変換部材１５０の第１面１５１を含む平面上に形成される励起光のビームスポットは、導光部材１２０の中心軸１２０ｃを中心とする略円形であり、その半径をＲｂｅａｍとすると、半径Ｒｂｅａｍは以下の式（４）で求めることが出来る。
Ｒｂｅａｍ＝Ｄ×ｔａｎ（θ０）  ・・・（４）
この式（４）の上述の数値を適用すると、照射半径Ｒｂｅａｍ＝０．１４ｍｍとなる。
【００５６】
なお、一般的には導光部材１２０に光ファイバを用いるが、そのコア径（光射出直径）は、数ミクロンから数百μｍ程度である。ここで、導光部材１２０のコア径が、式（２）で計算される半径Ｒｂｅａｍに対し、無視出来ない場合、このときの励起光照射領域の半径をＲｂｅａｍ２とすると、Ｒｂｅａｍ２は式（５）を用いて求めることが望ましい。第１実施形態では、コアの直径Ｒｆ＝５０μｍのファイバを用いる。
Ｒｂｅａｍ２＝Ｒｆ／２＋Ｄ×ｔａｎ（θ０）＝Ｒｆ／２＋Ｒｂｅａｍ  ・・・（５）
この式（５）に上述の数値を適用すると、Ｒｂｅａｍ２＝０．１７ｍｍとなる。
【００５７】
以上の通り、導光部材１２０のコア径は無視出来ないため、式（５）を用いて議論を進める。
導光部材１２０の射出端１２２から距離Ｄを有する平面上での励起光Ｌ１のビームスポットは、半径Ｒｂｅａｍ２＝０．１７ｍｍを有する円形となる。そこで、波長変換部材の第１面１５１が、半径０．１７ｍｍと略等しいか、それより大きければ、導光部材１２０から射出された励起光Ｌ１の略全てが波長変換部材１５０の第１面１５１に照射されることとなる。
【００５８】
なお、一般的には、以下の式（１）及び式（１’）の関係を満足すれば、波長変換部材１５０の第１面１５１を、導光部材１２０から射出された励起光Ｌ１のビームスポットより大きくすることができる。すなわち、波長変換部材１５０の第１面１５１の半径をＲｐとしたときに、以下の関係を満足するように構成すれば良い。
Ｒｐ≧Ｒｂｅａｍ＝Ｄ×ｔａｎ（ｓｉｎ−１（Ｆｎａ／ｎｒ））  ・・・（１）
Ｒｐ≧Ｒｂｅａｍ２＝Ｒｆ／２＋Ｄ×ｔａｎ（ｓｉｎ−１（Ｆｎａ／ｎｒ））  ・・・  （１’）
ここで、式（１）は光ファイバのコア径が無視できる場合であり、式（１’）は無視出来ない場合である。
【００５９】
また、波長変換部材１５０の第１面１５１の大きさが、波長変換部材１５０の第１面１５１を含む平面に照射するビームスポットよりも小さい場合、励起光Ｌ１が光透過部材１３３、ホルダ射出開口１４２を経由して、波長変換部材１５０を経由することなく外部へ射出されてしまう。励起光Ｌ１に対する波長変換光Ｌ２の割合、つまり励起光Ｌ１の利用効率を考慮すれば、変換されない励起光Ｌ１が増加することとなる。このため、式（１）または式（１’）の関係とすること、すなわち、励起光Ｌ１の略全てが波長変換部材１５０の第１面１５１に照射されるように構成することが望ましい。
【００６０】
次に、ホルダ１４０の貫通孔内面のテーパー角について説明する。
波長変換部材１５０の第１面１５１の半径がＲｐのとき、波長変換部材１５０の第１面１５１のエッジと導光部材１２０の射出端１２２を結ぶ直線が、導光部材１２０の中心軸となす角ψは、以下の式（６）により求められる。第１実施形態では、波長変換部材１５０と、ホルダ１４０の内面である反射部１４３とは離間しているため、テーパー角φは、式（６）により求められる角ψより大きい必要がある。したがって、式（２）の関係を満足するように、テーパー角φを設定すれば、波長変換光伝播領域を有するように構成することが可能となる。
ψ＝ｔａｎ−１（Ｒｐ／Ｄ）  ・・・（６）
φ＞ψ＝ｔａｎ−１（Ｒｐ／Ｄ）  ・・・（２）
【００６１】
なお、第１実施形態では、導光部材１２０として、ＮＡ＝０．２の光ファイバを用いたが、本発明はこのＮＡに限定されない。ＮＡがこれより大きければ、励起光源である半導体レーザ１から射出される励起光Ｌ１を、効率良く波長変換ユニット１３０に導光することが可能となる。一方、あまりＮＡの大きな導光部材１２０を用いると、導光部材の射出端１２２から射出される励起光Ｌ１の広がり角が大きくなってしまうため、波長変換部材１５０のサイズを大きくする必要があり、また、ホルダ１４０の内面のテーパー角φも大きくしなければならなくなる。
【００６２】
励起光源に半導体レーザ１を用いることで、それほど大きなＮＡの導光部材１２０を用いなくても十分に励起光Ｌ１を入射、導光することが出来るため、波長変換ユニット１３０のサイズを小さくすることが望ましい用途の場合、導光部材１２０のＮＡは大きすぎないほうがよい。具体的には、ＮＡが０．５以上となると、光透過部材１３３の屈折率が１．５の場合の励起光Ｌ１の射出角θ０が、２０ｄｅｇ以上となる。
【００６３】
なお、これまでの説明では、励起光Ｌ１のビームスポットを、導光部材１２０である光ファイバの開口数Ｆｎａを用いて求めたが、導光部材１２０の射出端１２２の状態や、導光する光の入射端１２１での入射角、光ファイバの曲がり等により、励起光の射出角が、ＮＡで求められる射出角θ０より大きな広がりを有する場合がある。このような場合、導光部材から射出される励起光のピーク強度に対し、１／ｅ２以上の強度を有する領域を励起光照射領域と定義して、各部材のパラメータを設定してもよい。
【００６４】
［作用・効果］
上述のように、波長変換部材１５０の側面１５３および第１面１５１から射出した波長変換光の一部は、波長変換部材１５０に再入射することなく、波長変換光伝播領域を通ってホルダ射出開口１４２から外部に射出される。この光は波長変換部材１５０の自己吸収による光量低下が少ないため、波長変換光の取出し効率の高い光源を実現することが可能となる。特に、励起光が直接照射される第１面１５１からは他の面に比べて高い割合で波長変換光が射出される。第１面１５１から射出された波長変換光Ｌ２の一部は、波長変換部材１５０より光源部１１０側に配されている波長変換光伝播領域に射出し、そこから反射部１４３と波長変換伝播領域を経由してホルダ射出開口１４２まで波長変換部材１５０に入射することなく外部の照射対象物１６０に照射される。
【００６５】
以上のように構成することで、励起光Ｌ１の利用効率が高く、かつ、波長変換光Ｌ２の取出し効率の高い照明装置を提供することが可能となる。
【００６６】
したがって、波長変換部材１５０から射出された波長変換光Ｌ２の一部を、波長変換部材１５０に再入射させずに照明光射出エリアから射出させることができる。また、波長変換部材１５０から射出した波長変換光Ｌ２のうち、半導体レーザ光源１１１側に射出した後方射出光が、再び波長変換部材１５０に入射することなく外部に射出するための、励起光入射端から照明光射出端まで連続する波長変換光伝播領域を設けている。これにより、波長変換部材１５０から半導体レーザ光源１１１側に射出した後方射出光の一部は、波長変換光伝播領域を通って外部に射出するため、自己吸収による損失を軽減できる。よって、波長変換光Ｌ２の光取り出し効率を向上させた照明装置を提供することが可能となる。
【００６７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の照明装置について、図５を用いて説明する。図５は、第２実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、共通の部分についてはその説明を省略する。第２実施形態では、波長変換部材２５０と光透過部材２３３（波長変換部材２５０を保持する保持部材としても機能する）が、波長変換部材２５０の第１面２５１でのみで接している点が第１実施形態とは異なっている。その他の構成は第１実施形態に係る照明装置と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００６８】
光透過部材２３３は、円錐台形状を有し、照明光射出側の面２３３ａが波長変換部材２５０の第１面２５１のみと接している。また、波長変換部材２５０の第２面２５２と側面２５３は、光透過部材２３３とは接しておらず、外部に露出している。ここで、波長変換部材２５０は第１実施形態の波長変換部材１５０と同様の形状を備えている。
【００６９】
ここで、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面２５２で占められている領域を第１領域Ａ２１とし、光透過部材２３３の射出側の面２３３ａのうちで波長変換部材２５０以外の領域を第２領域Ａ２２としたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ２２から射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ２２まで連続した波長変換光伝播領域Ａ２０が形成されている。
【００７０】
［作用・効果］
第１実施形態の照明装置では、図３に示す様に、波長変換部材１５０はその第１面１５１と側面１５３が光透過部材１３３に埋め込まれるように構成されているため、光透過部材１３３にあらかじめ凹部を設けておき、そこに波長変換部材１５０を挿入するか、または、波長変換部材１５０をあらかじめ空間に取り付けて配置しておき、ホルダ貫通孔内の開いた空間に樹脂等を流しいれて硬化させるなどの製造過程が必要であった。これに対して、第２実施形態の照明装置では、光透過部材２３３は単純な円錐台のままですむため、比較的容易に製造でき、この円錐台の照明光射出側の面に波長変換部材１５０を取り付ければ良いため、第１実施形態の照明装置と比較して、容易に作成できる。
以上のように構成することで、波長変換光の取出し効率の高い照明装置を比較的容易に提供することが可能となる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００７１】
（第３実施形態）
【００７２】
次に、本発明の第３実施形態の照明装置について、図６を用いて説明する。図６は、第３実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。第３実施形態では、第１、第２実施形態と異なる点についてのみ説明し、共通の部分についてはその説明を省略する。第３実施形態では、波長変換部材３５０が、光透過部材３３３（波長変換部材３５０を保持する保持部材としても機能する）内に完全に埋没している点が第１、第２実施形態とは異なっている。その他の構成は第１実施形態に係る照明装置と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００７３】
光透過部材３３３は、円錐台形状を有し、内部に波長変換部材３５０を含んでいる。波長変換部材３５０は、第１実施形態の波長変換部材１５０と同様の形状を備え、光透過部材３３３内に完全に埋没している。すなわち、波長変換部材３５０は、第１面３５１、第２面３５２、及び側面３５３のいずれの面も光透過部材３３３内にあり、外部に露出していない。
【００７４】
ここで、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面３５２に対向する領域を第１領域Ａ３１とし、それ以外の領域を第２領域Ａ３２としたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ３２から射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ３２まで連続した波長変換光伝播領域Ａ３０が形成されている。
【００７５】
［作用・効果］
第１実施形態の照明装置では、図３に示す様に、波長変換部材１５０の第２面１５２が外部に露出しており、また、第２実施形態では、波長変換部材２５０の第２面２５２と側面２５３が外部に露出している。これに対して、第３実施形態の照明装置では、波長変換部材３５０が光透過部材３３３の内部に完全に埋没しているため、波長変換部材３５０が脱離する可能性を小さくすることができる。
【００７６】
さらに、光透過部材３３３に、比較的熱伝導率の高い部材、たとえばガラス等を用いることで、波長変換部材３５０からの発熱をホルダ１４０へ逃がしやすくなっている。
以上のように構成することで、波長変換光の取出し効率の高く、波長変換部の脱離の可能性の小さい照明装置を提供することが可能となる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００７７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態の照明装置について、図７を用いて説明する。図７は、第４実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。以下、第１から第３実施形態と異なる点についてのみ説明し、共通の部分についてはその説明を省略する。第４実施形態では、光透過部材４３３（波長変換部材１５０を保持する保持部材として機能する）とホルダ４４０の貫通孔内面に形成された反射部４４３との間に、上述の光透過部材より屈折率の小さい間隙層４７０が設けられている点が第１から第３実施形態とは異なっている。その他の構成は第１実施形態に係る照明装置と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００７８】
［構成］
光透過部材４３３は、基本的な形状は第１実施形態の光透過部材１３３と同様であるが、ホルダ貫通孔内面に形成された反射部４４３と光透過部材４３３との間に、光透過部材４３３より屈折率の小さい間隙層４７０を設けるため、その分だけ小さく構成されている。間隙層４７０は、空間であり、光透過部材４３３は、ホルダ入射開口４４１近傍と、ホルダ射出開口４４２近傍とで、図示しない樹脂等でホルダ１４０に固定されている。
【００７９】
ここで、ホルダ射出開口４４２のうち、第２面１５２で占められている領域を第１領域Ａ４１とし、それ以外の領域を第２領域Ａ４２としたとき、反射部４４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ４２から射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ４２まで連続した波長変換光伝播領域Ａ４０が形成されている。
【００８０】
［動作］
波長変換部材１５０の側面１５３および第１面１５１から射出した波長変換光Ｌ２は、光透過部材４３３を経由して、波長変換部材１５０と、空間である間隙層４７０との界面に向かって進行する。光透過部材４３３は、例えば屈折率ｎｒ＝１．４のシリコーン樹脂であり、空間である間隙層４７０の屈折率ｎａｉｒを１．０とすると、この界面では、入射角αが下式（７）よりもとめられた４５．５ｄｅｇより大きい角度のときに全反射する。また、それより小さい角度のときは、この界面で屈折して間隙層に射出するが、ホルダ１４０の貫通孔内面に設けられた反射部１４３で反射され、再び光透過部材４３３の内部に侵入する。
ｓｉｎα＝ｎａｉｒ／ｎｒ＝１／１．４  ・・・（７）
【００８１】
［作用・効果］
第１から第３実施形態の照明装置では、ホルダ貫通孔内面は反射部１４３としていた。反射部１４３は、例えば、銀やアルミニウム等により構成されるため、反射率は９８％程度が上限となり、現実的には９５％程度の値である。これに対し、第４実施形態の照明装置では、光透過部材４３３と間隙層４７０の界面が、入射角αが４５．５ｄｅｇより大きい角度のときに全反射するように構成されているため、特に反射回数の多い成分に対しては波長変換光Ｌ２に対する反射率が向上し、結果として、第１から第３実施形態と比較して、光取出し効率を向上することが可能となる。
以上のように構成することで、波長変換光の取出し効率の高く、波長変換部の脱離の可能性の小さい照明装置を提供することが可能となる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００８２】
（第４実施形態の変形例）
第４実施形態の照明装置では間隙層４７０を空間としたが、本変形例では、間隙層４７０に屈折率の低い樹脂層を設けた点が第４実施形態とは異なっている。
この樹脂層としては、例えば、屈折率１．３のシリコーン樹脂を用いることが可能である。
このように構成することで、ホルダ４４０に対し、光透過部材４３３をより強固に固定することが可能となり、波長変換部材１５０も含めた光透過部材４３３が脱離しにくい照明装置を提供することが可能となる。
【００８３】
なお、第４実施形態及び第４実施形態の変形例では、第１実施形態に示したような、波長変換部材１５０の側面１５３と第１面１５１とが光透過部材１３３に取り囲まれている例を示したが、これに限らず、第２実施形態の照明装置のように、波長変換部材１５０の第１面１５１のみが光透過部材４３３に接している構造でも良いし、また、第３実施形態の照明装置のように、波長変換部材１５０の第２面１５２、側面１５３、及び第１面１５１の全てが光透過部材４３３に取り囲まれている構成であっても、その効果を享受することが可能である。
【００８４】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態の照明装置について、図８、図９を用いて説明する。図８は、第５実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。図９は、第５実施形態に係る波長変換ユニットの構成を示す正面図である。以下、第１から第４実施形態と異なる点についてのみ説明し、共通の部分についてはその説明を省略する。第５実施形態では、ホルダ射出開口１４２に、励起光Ｌ１を遮光し外部に射出させない励起光遮光膜５７０（遮光フィルタ）を設けた点が第１から第４実施形態とは異なっている。その他の構成は第１実施形態に係る照明装置と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００８５】
［構成］
励起光遮光膜５７０は、ホルダ１４０のホルダ射出開口１４２の、波長変換部材１５０の第２面１５２を除く領域に設けられている。従って、この励起光遮光膜５７０を照明光射出側から見ると、図９に示すような、ドーナツ形状をしている。この結果、導光部材１２０から射出した励起光Ｌ１は、光透過部材１３３に入射し、その後、波長変換部材１５０に照射されるが、波長変換部材１５０に照射されずにホルダ射出開口１４２に直接向かう場合には励起光遮光膜５７０に照射される。
【００８６】
励起光遮光膜５７０は、励起光Ｌ１を反射し、波長変換光Ｌ２を透過する波長選択フィルタ（波長選択反射膜）が好ましく、例えば、屈折率の異なる透明な部材を積層した、いわゆる誘電体多層膜により形成する。第５実施形態の照明装置では、導光部材１２０から直接励起光遮光膜５７０に励起光Ｌ１が照射されたときに、その反射強度が最大になるように構成されている。誘電体多層膜による波長選択フィルタは、屈折率の異なる誘電体を周期的に積層して構成される。この積層周期により反射波長が異なるため、光線の入射方向により反射率の高い波長が異なってくる。逆に、ある波長の光に対する反射率は、誘電体多層膜への入射角によって変化する。第５実施形態では、図９に示す、ドーナツ形状の外径と内径の中間を通る中心円５７１（図９の破線部分）に、励起光が直接照射されたときに、その反射強度が最大となるように、誘電体多層膜の周期が設定されている。
【００８７】
ここで、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面１５２で占められている領域を第１領域Ａ５１とし、それ以外の領域（励起光遮光膜５７０が形成された領域）を第２領域Ａ５２としたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ５２から射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ５２まで連続した波長変換光伝播領域Ａ５０が形成されている。
【００８８】
［動作］
導光部材１２０の曲がり方により、または、導光部材１２０とホルダ１４０の接続部が接続誤差等によりずれた場合に、波長変換部材１５０の第１面１５１の直径と励起光Ｌ１のビームスポット径とが近い場合には、導光部材１２０から射出される励起光が、直接ホルダ射出開口４４２の方向に向かう可能性がある。このような場合、第５実施形態では、ホルダ射出開口１４２上に励起光遮光膜５７０が設けられているため、励起光Ｌ１は、波長変換部材１５０に入射せずに直接外部に漏れ出すことがない。
【００８９】
さらに、第５実施形態では、励起光遮光膜５７０は、励起光Ｌ１を反射し、波長変換光Ｌ２を透過するフィルタであるため、この励起光遮光膜５７０に照射された励起光は内部に向かって反射され、反射部１４３を経由して、一部は波長変換部材１５０に照射されて波長変換光Ｌ２となる。従って、励起光Ｌ１が外部に直接漏れるのを防ぐだけでなく、励起光Ｌ１を再利用可能としている。
【００９０】
［作用、効果］
このように構成することで、励起光が外部に直接漏れることなく、また、漏れ出そうとする励起光を再利用することも可能となるため、より、効率の良い照明装置を提供することが可能となる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００９１】
（第５実施形態の第１変形例）
図１０は、第５実施形態の第１変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。図１０に示すように、第１変形例では、ホルダ射出開口１４２の全面に、励起光Ｌ１を反射し、波長変換光Ｌ２を透過させる励起光遮光膜５７２（保持部材）が形成されている。すなわち、波長変換部材１５０の第２面１５２部分にも励起光遮光膜５７２が形成されている。
【００９２】
ここで、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面１５２で占められている領域を第１領域Ａ５１ａとし、それ以外の領域を第２領域Ａ５２ａとしたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ５２ａから射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ５２ａまで連続した波長変換光伝播領域Ａ５０ａが形成されている。
【００９３】
このように構成することで、波長変換部材１５０で波長変換光Ｌ２に変換されずに、透過して外部に射出する励起光Ｌ１も、再び波長変換部材１５０側に反射して、戻すことが可能となるため、励起光Ｌ１が外部に射出される量は十分に小さくなり、かつ、励起光Ｌ１の利用効率をさらに向上することができる。また、励起光遮光膜５７２をホルダ射出開口１４２の全面に形成するため、励起光遮光膜５７２のパターニング処理が不要となり、これにより成膜が容易になる。以上より、第１変形例によれば、第５実施形態のメリットに加え、射出光に励起光がより混入しにくく、作り易い照明装置を実現することが可能になる。
【００９４】
（第５実施形態の第２変形例）
図１１は、第５実施形態の第２変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。図１１に示す様に、第２変形例では、励起光遮光膜５７３が平面に形成されているのではなく、傾斜面に形成されている。この傾斜面の傾斜角は、ドーナツ状の励起光遮光膜５７３の内径と外径の中間の径を有する円上に照射される励起光Ｌ１と、傾斜面と、が略直行するように設定されている。
【００９５】
ここで、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面１５２で占められている領域を第１領域Ａ５１ｂとし、それ以外の領域を第２領域Ａ５２ｂとしたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ５２ｂから射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ５２ｂまで連続した波長変換光伝播領域Ａ５０ｂが形成されている。
【００９６】
このように構成することで、第１変形例と比較して、ドーナツ状の誘電体多層膜からなる励起光遮光膜に入射する励起光Ｌ１が拡散光であっても、良好な反射率とすることが可能となる。
【００９７】
なお、第５実施形態の第１変形例と同様に、波長変換部材の波長変換光射出面（第２面１５２）にも、励起光遮光膜を設けても構わない。
【００９８】
以上のように構成することで、第１変形例と比較して、より励起光が外部に射出しにくい波長変換ユニットを実現することが可能となる。
【００９９】
（第５実施形態の第３変形例）
次に第５実施形態の第３変形例について図１２を参照しながら説明する。図１２（ａ）は、第５実施形態の第３変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図、（ｂ）は、（ａ）の励起光遮光膜周辺の構成（ＸIII）を拡大して示す図である。第３変形例では、励起光遮光膜５７４を構成する誘電体多層膜の周期が、ドーナツ形状の内側と外側とで異なっている点が、第１変形例とは異なっている。
【０１００】
すなわち、導光部材１２０の射出端１２２から射出した励起光Ｌ１は、拡散光なので、ドーナツ形状の誘電体多層膜の内側近傍では、誘電体多層膜の入射面を基準とした励起光Ｌ１の入射角度は、比較的深い角度で照射されるのに対し、外側近傍では、それより浅い角度で照射されることになる。一般に、同じ周期を有する誘電体多層膜に対し、深い角度で入射した光は、誘電体多層膜の周期をより短く、逆に浅い角度で入射した光はより長い周期として感じられる。励起光Ｌ１は第１実施形態と同じレーザ光であるため、波長の線幅は１ｎｍ以下と狭い。従って、この波長に合わせ、入射角に応じて誘電体多層膜の周期を調整することで、励起光の照射角度によらず、誘電体多層膜の全面で高い反射率を有する励起光遮光膜５７０を実現できる。具体的には、図１２（ｂ）に示す様にドーナツの内側近傍の多層膜の周期が、外側近傍の多層膜の周期よりも長くなるように構成すればよい。
【０１０１】
ここで、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面１５２で占められている領域を第１領域Ａ５１ｃとし、それ以外の領域を第２領域Ａ５２ｃとしたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ５２ｃから射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ５２ｃまで連続した波長変換光伝播領域Ａ５０ｃが形成されている。
【０１０２】
以上のように構成することで、第５実施形態の第２変形例と同様に、より励起光が外部に射出しにくい波長変換ユニットを実現することが可能となり、かつ、第２変形例のように、光学フィルタを傾斜させることなく作製できる、照明装置を実現することが可能となる。
【０１０３】
（第５実施形態の第４変形例）
次に第５実施形態の第４変形例について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、第５実施形態の第４変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。第５実施形態の第４変形例では、励起光遮光膜５７５が、導光部材１２０の励起光の射出端１２２を中心とした仮想球面５８０の一部分に沿って配置されている点が第５実施形態の第１から第４変形例とは異なっている。
【０１０４】
ここで、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面１５２で占められている領域を第１領域Ａ５１ｄとし、それ以外の領域を第２領域Ａ５２ｄとしたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ５２ｄから射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ５２ｄまで連続した波長変換光伝播領域Ａ５０ｄが形成されている。
【０１０５】
このように構成することで、導光部材１２０から射出した励起光Ｌ１は、その射出方向によらず励起光遮光膜５７５に略垂直に照射されるため、励起光遮光膜５７５に直接照射される励起光Ｌ１全てに対して高い反射率を有することができる。
したがって、第１、第２、第３変形例と比較して、さらに励起光が外部に射出し難い構成を提案することが可能となる。
【０１０６】
上記第５実施形態について、以下のようにまとめることができる。
第５実施形態の照明装置は、励起光源と、励起光源から射出された励起光を導光する導光部材と、導光部材により導光された励起光を、所望の波長変換光に波長変換する波長変換ユニットと、を有する照明装置において、波長変換ユニットは、波長変換部材と、波長変換光を透過する波長変換光伝播領域と、ホルダとにより構成されており、ホルダは、少なくともひとつの貫通孔を有しており、貫通孔の一方の開口は、導光部材の前記励起光射出端と光学的に接続されたホルダ入射開口であり、貫通孔の他方の開口は、波長変換光を射出するホルダ射出開口であり、導光部材の励起光射出端は、ホルダ入射開口近傍に配置されており、波長変光伝播領域は、ホルダ入射開口からホルダ射出開口まで連続しており、波長変換光伝播領域の、ホルダ射出開口に面している領域に、励起光を遮光する励起光遮光膜が設けられていることを特徴としている。
【０１０７】
第５実施形態の照明装置において、励起光遮光膜は、励起光を反射し、波長変換光を透過する特性を有することが好ましい。
【０１０８】
第５実施形態の照明装置において、波長変換部材は導光部材の中心軸と中心が同軸に配置された円板形状であり、その円板の上面は、ホルダ射出開口に面しており、波長変換光伝播領域の、ホルダ射出開口に面している領域は、波長変換部材のホルダ射出開口に面している円板の上面を取り囲むドーナツ形状の領域であることが好ましい。
【０１０９】
第５実施形態の照明装置において、励起光遮光膜は、互いに屈折率の異なる誘電体膜を積層して構成した誘電体多層膜であり、各誘電体の膜厚は、導光部材射出端から励起光遮光膜に直接照射される励起光に対する反射率が大きくなるように設定されていることが好ましい。
【０１１０】
第５実施形態の照明装置において、励起光遮光膜は、ドーナツ形状の内径と外径の中心線近傍で、最も高い反射率を有するように構成されていることが好ましい。
【０１１１】
第５実施形態の照明装置において、励起光遮光膜は、導光部材の射出端からドーナツ形状の内径と外径の中心線近傍と結んだ直線に対し、略直交していることが好ましい。
【０１１２】
第５実施形態の照明装置において、励起光遮光膜は、導光部材の射出端を中心とした球面の一部分に沿って配置されていることが好ましい。
【０１１３】
第５実施形態の照明装置において、励起光遮光膜は、導光部材から射出される励起光の入射角度に応じて厚さが異なっていることが好ましい。
【０１１４】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態の照明装置について、図１４を用いて説明する。図１４は、第６実施形態に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。以下、第１から第５実施形態と異なる点についてのみ説明し、共通の部分についてはその説明を省略する。第６実施形態の照明装置では、波長変換光伝播領域の少なくとも一部が空間６３３で構成されている点が第１から第４実施形態とは異なっている。その他の構成は第１実施形態に係る照明装置と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【０１１５】
［構成］
第６実施形態の照明装置では、ホルダ１４０の貫通孔は空間６３３となっており、ホルダ射出開口１４２に透明板６７０（保持部材）が取り付けられている。波長変換部材１５０は、透明板６７０のホルダ１４０側に取り付けられている。透明板６７０は、導光部材１２０側の第１面６７１が波長変換部材１５０の第２面１５２と接触するように配置されている。また、透明板６７０は、第２面６７２を外側にして、ホルダ射出開口１４２の全面を覆うように取り付けられている。
【０１１６】
ここで、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面１５２で占められている領域を第１領域Ａ６１とし、それ以外の領域を第２領域Ａ６２としたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ６２から射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ６２まで連続した波長変換光伝播領域Ａ６０が形成されている。
【０１１７】
［動作］
導光部材１２０から射出された励起光Ｌ１は、空間６３３に射出される。このとき、励起光は、空間６３３の屈折率と、導光部材１２０である光ファイバの開口数Ｆｎａに応じて広がりながら波長変換部材１５０に向かって進行する。励起光Ｌ１は波長変換部材１５０の第１面１５１に照射され、一部が波長変換光Ｌ２となり、励起光Ｌ１の入射方向に関係なく、あらゆる方向に射出される。射出した波長変換光Ｌ２のうち、反射部１４３に照射された光は、ここで反射され、その一部は空間６３３、透明板６７０を経由して外部へと射出される。
【０１１８】
［作用・効果］
第６実施形態の照明装置では、第１から第５実施形態の光透過部材が、空間６３３と透明板６７０とで構成されている。空間６３３は、励起光Ｌ１や波長変換光Ｌ２をほとんど吸収しないため、第１から第５実施形態と比較して、これらの光を効率良く利用することが可能となる。また、吸収が少ないため、光透過部材による発熱も小さくすることが可能となる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【０１１９】
（第６実施形態の第１変形例）
図１５は、第６実施形態の第１変形例に係る照明装置の波長変換ユニット及び導光部材を拡大して示す断面図である。第６実施形態では、波長変換部材１５０を、透明板６７０のホルダ１４０側に配置したが、図１５に示す様に、透明板６７０を挟んで、ホルダ１４０の反対側に配置しても、同様の効果を得ることができる。このとき、波長変換部材１５０は、透明板６７０の第２面６７２上に第１面１５１が接触するように配置されている。
また、透明板６７０に、第５実施形態で述べた励起光遮光膜を設けることも可能である。
【０１２０】
ここで、ホルダ射出開口１４２のうち、第２面１５２に対向する領域を第１領域Ａ６１ａとし、それ以外の領域を第２領域Ａ６２ａとしたとき、反射部１４３で少なくとも一回反射した波長変換光Ｌ２を第２領域Ａ６２ａから射出させるための、導光部材１２０の励起光射出端１２２から第２領域Ａ６２ａまで連続した波長変換光伝播領域Ａ６０ａが形成されている。
【０１２１】
（第６実施形態の第２変形例）
図１６は、第６実施形態の第２変形例に係る波長変換ユニットの構成を示す正面図である。第２変形例では、図１６に示すように、上述の透明板６７０の代わりに、波長変換部材１５０を固定する３つの固定部材６８１、６８２、６８３（保持部材）を用いている。固定部材６８１、６８２、６８３は、透明板６７０と異なり、開口６９１、６９２、６９３を有している。
【０１２２】
図１６に示す様に、波長変換部材１５０は、３つの固定部材６８１、６８２、６８３により、ホルダ１４０に固定されており、それぞれの間の領域は、開口６９１、６９２、６９３となっている。
第２変形例のように構成することで、波長変換光Ｌ２の一部は、空間のみを経由して外部に射出されるため、この部分での吸収がなくなり、これによって波長変換光Ｌ２を効率的に取り出すことが可能な照明装置を実現することが可能となる。
【０１２３】
なお、固定部材６８１、６８２、６８３は、波長変換部材１５０を保持可能なものならどのような部材を用いることも可能である。たとえば、波長変換光Ｌ２に対し、透明な部材を用いることで、波長変換光Ｌ２の利用効率をさらに向上することが可能となる。また、波長変換光Ｌ２を反射する反射部（図示せず）を固定部材６８１、６８２、６８３の表面に形成することで、固定部材６８１、６８２、６８３に照射された波長変換光Ｌ２が反射され、この反射光の一部が、さらに反射部１４３により外部に照射されるように構成できる。
【０１２４】
以上、述べてきた実施形態及び変形例は、その一例に過ぎず、その主旨を逸脱しない範囲で様々な変形を施すことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
以上のように、本発明に係る照明装置は、波長変換光の光取り出し効率が高い照明装置に有用である。
【符号の説明】
【０１２６】
１１０    光源部
１１１    半導体レーザ光源（励起光源）
１１２    集光レンズ
１２０    導光部材（導光部）
１２０ｃ  中心軸
１２１    導光部材入射端
１２２    導光部材射出端
１３０    波長変換ユニット
１３１    フェルール
１３３    光透過部材
１４０    ホルダ
１４１    ホルダ入射開口
１４２    ホルダ射出開口
１４３    反射部
１５０    波長変換部材
１５１    波長変換部材第１面
１５２    波長変換部材第２面
１５３    波長変換部材側面
１６０    照射対象物
２３３    光透過部材
２５０    波長変換部材
２５１    波長変換部材第１面
２５２    波長変換部材第２面
２５３    波長変換部材側面
３３３    光透過部材
３５０    波長変換部材
３５１    波長変換部材第１面
３５２    波長変換部材第２面
３５３    波長変換部材側面
４３３    光透過部材
４４０    ホルダ
４４１    ホルダ入射開口
４４２    ホルダ射出開口
４４３    反射部
４７０    間隙層
５７０    励起光遮光膜
５７１    中心円
５７２、５７３、５７４、５７５    励起光遮光膜
５８０    仮想球面
６３３    空間
６７０    透明板
６７１    透明板第１面
６７２    透明板第２面
６８１、６８２、６８３    固定部材
６９１、６９２、６９３    開口
Ａ１０、Ａ２０、Ａ３０、Ａ４０  波長変換光伝搬領域
Ａ１１、Ａ２１、Ａ３１、Ａ４１  第１領域
Ａ１２、Ａ２２、Ａ３２、Ａ４２  第２領域
Ａ５０、Ａ５０ａ、Ａ５０ｂ、Ａ５０ｃ、Ａ５０ｄ  波長変換光伝搬領域
Ａ５１、Ａ５１ａ、Ａ５１ｂ、Ａ５１ｃ、Ａ５１ｄ  第１領域
Ａ５２、Ａ５２ａ、Ａ５２ｂ、Ａ５２ｃ、Ａ５２ｄ  第２領域
Ａ６０、Ａ６０ａ  波長変換光伝搬領域
Ａ６１、Ａ６１ａ  第１領域
Ａ６２、Ａ６２ａ  第１領域
Ｌ１    励起光
Ｌ２    波長変換光
【図１】
0005478232.tif 000002
【図２】
0005478232.tif 000003
【図３】
0005478232.tif 000004
【図４】
0005478232.tif 000005
【図５】
0005478232.tif 000006
【図６】
0005478232.tif 000007
【図７】
0005478232.tif 000008
【図８】
0005478232.tif 000009
【図９】
0005478232.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0005478232.tif 000012
【図１２】
0005478232.tif 000013
【図１３】
0005478232.tif 000014
【図１４】
0005478232.tif 000015
【図１５】
0005478232.tif 000016
【図１６】
0005478232.tif 000017
【図１７】
0005478232.tif 000018