(57)【要約】【課題】輝度むらの少ない線状に発光する発光装置の提供。【解決手段】放射装置２００から放射されるレーザー光を第一受光端部１１１、第二受光端部１１２でそれぞれ受光して導光するとともにその一部を導光方向と交差する方向に漏出させる漏出手段を有する第一導光部材１０１と、第一導光部材１０１に沿って配置され、第一導光部材１０１から漏出する光を波長変換する変換部材１０３と、放射装置から放射されるレーザー光を第二受光端部１１２まで導光し、前記漏出手段を有さない第二導光部材１０２と、第二導光部材１０２で導光される光を折り返す折り返し部材１０４とを備える発光装置１００。【選択図】図１
2018018724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を放射する放射装置に接続される発光装置であって、
前記放射装置から放射される光を一端部にある第一受光端部、および、他端部にある第二受光端部でそれぞれ受光し、受光した光を導光するとともにその一部を導光方向と交差する方向に漏出させる漏出手段を有する第一導光部材と、
前記第一導光部材に沿って配置され、前記第一導光部材から漏出する光を波長変換する変換部材と、
前記放射装置から放射される光を第三受光端部で受光して前記第二受光端部まで導光し、前記漏出手段を有さない、前記第一導光部材に沿って配置される第二導光部材と、
前記第一導光部材の前記第二受光端部側に配置され前記第二導光部材で導光される光を折り返す折り返し部材と
を備える発光装置。
【請求項２】
前記折り返し部材は、
前記第二導光部材の湾曲部を保護する
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記折り返し部材は、
前記第二導光部材から放射される光を反射により前記第二受光端部へ折り返す反射部を備える
請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第二導光部材の長さは、前記第一導光部材の長さ以上である
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第一受光端部と前記第三受光端部とが同じ開口端側に配置されるように前記第一導光部材と前記第二導光部材とが挿通される管状の保護部材をさらに備える
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記保護部材は、
前記第一導光部材を収容する第一室と、前記第二導光部材を収容し前記第二導光部材から漏出する光を遮光する第二室とを区画する隔壁部を備える
請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
レーザー光を放射する放射装置と、
前記放射装置から放射される光を一端部にある第一受光端部、および、他端部にある第二受光端部でそれぞれ受光し、受光した光を導光するとともにその一部を導光方向と交差する方向に漏出させる漏出手段を有する第一導光部材と、
前記第一導光部材に沿って配置され、前記第一導光部材から漏出する光を波長変換する変換部材と、
前記放射装置から放射される光を第三受光端部で受光して前記第二受光端部まで導光し、前記漏出手段を有さない、前記第一導光部材に沿って配置される第二導光部材と、
前記第一導光部材の前記第二受光端部側に配置され前記第二導光部材で導光される光を折り返す折り返し部材と
を備える発光装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を光源として線状に発光する発光装置、および、発光装置システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバーなどの導光部材の内部に導光する光の一部を漏出させる漏出手段を備え、漏出してきた光に基づき導光部材の周囲に配置した蛍光体により可視光をライン状に発光させる発光装置が存在している。
【０００３】
たとえば、特許文献１や特許文献２には、前記発光装置の導光部材を一平面内に蛇行状、または、ループ状に配置して面発光させる技術が記載されている。また、前記文献には、導光部材の両端から光を入射させることで、面発光する領域全体として輝度むらを抑制する技術も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７１２１号公報
【特許文献２】特開２００６−３５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、導光部材を用いて線状に発光させる場合において、輝度の均一性を確保する発光装置、および、発光装置システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る発光装置は、レーザー光を放射する放射装置に接続される発光装置であって、前記放射装置から放射される光を一端部にある第一受光端部、および、他端部にある第二受光端部でそれぞれ受光し、受光した光を導光するとともにその一部を導光方向と交差する方向に漏出させる漏出手段を有する第一導光部材と、前記第一導光部材に沿って配置され、前記第一導光部材から漏出する光を波長変換する変換部材と、前記放射装置から放射される光を第三受光端部で受光して前記第二受光端部まで導光し、前記漏出手段を有さない、前記第一導光部材に沿って配置される第二導光部材と、前記第一導光部材の前記第二受光端部側に配置され前記第二導光部材で導光される光を折り返す折り返し部材とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、導光部材を用いた線状の発光において、輝度の均一性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る発光装置の構成を放射装置と共に示す図である。
【図２】レーザー光の導光方向に対し垂直に切断した第一導光部材および変換部材の断面を示す断面図である。
【図３】レーザー光の導光方向に沿って切断した第一導光部材および変換部材の断面を示す断面図である。
【図４】実施の形態２に係る発光装置の構成を放射装置と共に示す図である。
【図５】実施の形態２に係る発光装置を第一導光部材の延在方向と直交する面で切断した状態を示す断面斜視図である。
【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発光装置について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態及び変形例で示される数値、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、以下の実施の形態及び変形例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、その説明が省略される場合がある。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る発光装置の構成を示す図である。
【００１２】
同図に示すように、本実施の形態に係る発光装置１００は、例えば、建屋内や移動体内、または、屋外等において所定の空間を照らしたり、表示灯、ネオンサインなどとして用いられる装置であり、レーザー光を放射する放射装置２００に接続される装置である。本実施の形態の場合、発光装置１００は、第一導光部材１０１と、第二導光部材１０２と、変換部材１０３と、折り返し部材１０４とを備えている。
【００１３】
［放射装置２００］
放射装置２００は、変換部材１０３に照射するレーザー光を発生させる装置である。本実施の形態の場合、放射装置２００は、変換部材１０３によって長波長側の可視光が放射されるように、短波長側の青紫〜青色（４３０〜４９０ｎｍ）のレーザー光を放射するレーザー素子２０１を１以上（本実施の形態では４個）備えている。レーザー素子２０１の種類は特に限定されるものではないが、一例として半導体を用いてレーザー発振させる素子を挙示することができる。放射装置２００の各レーザー素子２０１は、一つの電源装置（図示せず）に直列に接続されており、電源装置を遮断したり、電力の供給径路を切断することにより全てのレーザー素子２０１の発振を一度に停止させることができるものとなっている。放射装置２００が備える複数のレーザー素子２０１は、一つの筐体内に集合した状態で配置されている。また、放射装置２００は、複数のレーザー素子２０１の半数が照射するレーザー光は第一導光部材１０１の第一受光端部１１１に到達し、他の半数が照射するレーザー光は第二導光部材１０２の第三受光端部１２１に到達するような導波径路体２０２を備えている。
【００１４】
なお、放射装置２００は、一つのレーザー素子２０１から放射されるレーザー光を２径路に分割するビームスプリッタを備え、当該ビームスプリッタにより分割されたレーザー光をそれぞれ第一導光部材１０１の第一受光端部１１１、および、第二導光部材１０２の第三受光端部１２１に照射するものでも構わない。
【００１５】
［発光装置の構成］
［第一導光部材１０１］
図２は、レーザー光の導光方向に対し垂直に切断した第一導光部材および変換部材の断面を示す断面図である。
【００１６】
図３は、レーザー光の導光方向に沿って切断した第一導光部材および変換部材の断面を示す断面図である。
【００１７】
第一導光部材１０１は、放射装置２００から放射されるレーザー光を線状の径路に沿って導光することのできる部材であり、一端部には第一受光端部１１１、他端部には第二受光端部を備えている。また、第一導光部材１０１は、受光したレーザー光を導光するとともに導光しているレーザー光の一部を導光方向と交差する方向に漏出させる漏出手段１１３を備えている。
【００１８】
本実施の形態の場合第一導光部材１０１は、フレキシブルな（可撓性を有する）いわゆる光ファイバーであり、コア１１４とクラッド１１５とを備えている。第一導光部材１０１は、クラッド１１５よりもコア１１４の屈折率を高くすることで、全反射によりレーザー光をコア１１４内に止め、高い効率でレーザー光を導光する。コア１１４、および、クラッド１１５は、例えば石英ガラスやアクリル樹脂のようなプラスチック材料など、レーザー光に対して透過率が高い材質で構成されている。
【００１９】
［漏出手段１１３］
漏出手段１１３は、第一導光部材１０１に導光されてコア１１４内を通過するレーザー光の一部を導光方向と交差する方向に漏出させる部材、または、構造である。
【００２０】
本実施の形態の場合、漏出手段１１３は、コア１１４内に分散状態で配置される微小なビーズである。当該ビーズは、レーザー光を散乱させる表面を備えており、漏出手段１１３によって散乱したレーザー光の一部は、導光方向とは異なる方向に進行し、クラッド１１５を通過して第一導光部材１０１の外に漏出する。
【００２１】
なお、漏出手段１１３は、コア１１４内に分散配置されたビーズだけに限定されるものではなく、他の部材や構造であってもかまわない。例えば、漏出手段１１３は、コア１１４内に分散状態で設けられた空隙（気泡）などでもよい。また、漏出手段１１３は、クラッド１１５の一部に設けられたクラッド１１５とは異なる屈折率を備えた部分であって、コア１１４内を通過するレーザー光が全反射しない条件の部分などであってもよい。
【００２２】
［変換部材１０３］
変換部材１０３は、第一導光部材１０１に沿って配置され、第一導光部材１０１から漏出手段１１３によって導光方向と交差する方向に漏出するレーザー光を波長変換する部材である。本実施の形態の場合、変換部材１０３は、第一導光部材１０１から漏出したレーザー光によって励起されて蛍光を発する蛍光体の粒子を分散状態で備えるいわゆるリモートフォスファーである。具体的に、変換部材１０３は、透明な基材の内部に蛍光体の粒子が分散配置されているもの等を例示できる。また、変換部材１０３を構成する基材は、レーザー光および蛍光体が放射する光に対して透明であり、第一導光部材１０１の形状の変化に追随して撓む樹脂などで構成されている。
【００２３】
変換部材１０３は、少なくとも一種類の蛍光体を含むものであればよいが、本実施の形態の場合、変換部材１０３は、複数種類の蛍光体を含んでいる。より具体的には、変換部材１０３は、放射装置２００から受光した短波長のレーザー光を励起光として白色光など任意の色の光りを放射するために、レーザー光よりも長波長の赤・黄、緑などの色を発光する複数種類の蛍光体を適切な割合で含んでいる。このように、短波長のレーザー光により励起した複数種類の蛍光体が放射した異なる波長の光が混ざり合うことにより任意の色の光を放射することができるものとなっている。ここで、「割合」の文言は、対象の少なくとも一つが０である場合も含むものとして用いている。
【００２４】
変換部材１０３を第一導光部材１０１に沿って配置する方法は特に限定されるものではないが、例えば、第一導光部材１０１の周面に蛍光体を含有する液状の基材（樹脂）を塗布することにより変換部材１０３を第一導光部材１０１に取り付けてもよくまた、シート状や円筒状の変換部材１０３を第一導光部材１０１にラミネートなどしてもかまわない。
【００２５】
なお、第一導光部材１０１のクラッド１１５に蛍光体を含有させ、当該蛍光体を変換部材１０３、および、漏出手段１１３として機能させてもかまわない。
【００２６】
なお、蛍光体の濃度、および、複数種類の蛍光体の割合の少なくとも一つを、第一導光部材１０１に沿って段階的、または、連続的に変化させてもよい。
【００２７】
また、変換部材１０３には、レーザー光を蛍光体に効率よく照射するための機能膜、発光した可視光を効率よく放射するための機能膜などを備えていてもかまわない。
【００２８】
さらに、変換部材１０３を擦れや傷から保護する被覆部材１３１を備えても構わない。被覆部材１３１の形成、および、変換部材１０３の周囲への配置方法は特に限定されるものはないが、柔軟性を備えた肉薄の樹脂チューブを変換部材１０３の周囲に密着状態で配置してもよい。また、被覆部材１３１は、変換部材１０３に液状の樹脂を塗布し、それを紫外線や熱などにより硬化させて形成してもよい。
【００２９】
なお、被覆部材１３１にレーザー光を散乱させて、第一導光部材１０１および変換部材１０３から漏出するレーザー光のコヒーレンスを低減させる散乱部材、または、構造を備えてもかまわない。
【００３０】
［第二導光部材１０２］
第二導光部材１０２は、第一導光部材１０１と同様に、放射装置２００から放射されるレーザー光を線状の径路に沿って導光することのできる部材であり、放射装置２００側の端部には、レーザー光を受光する第三受光端部１２１を備え、受光したレーザー光を第一導光部材１０１の第二受光端部１１２に受光させる部材である。また、第二導光部材１０２は、第一導光部材１０１と異なり、漏出手段１１３を積極的に備えるものではない。また、第二導光部材１０２は、第一導光部材１０１に沿って配置されている。ここで、漏出手段１１３を積極的に備えるとは、第一導光部材１０１のように、コア１１４内にビーズを配置するような、人為的に漏出手段１１３を導光部材に形成することである。
【００３１】
本実施の形態の場合第二導光部材１０２は、第一導光部材１０１と同様のコア１１４とクラッド１１５とを備えた光ファイバーである。また、第二導光部材１０２は、第三受光端部１２１と反対側に最小曲げ半径程度に湾曲した湾曲部１２２を備えており、湾曲部１２２を含めると第二導光部材１０２の長さは、第一導光部材１０１よりも長くなっている。
【００３２】
［折り返し部材１０４］
折り返し部材１０４は、第一導光部材１０１の第二受光端部１１２側に配置され第二導光部材１０２で導光されるレーザー光を折り返すための部材である。本実施の形態の場合、折り返し部材１０４は、第二導光部材１０２の第三受光端部１２１と反対側の端部が最小曲げ半径程度で湾曲する湾曲部１２２の湾曲状態を維持し、回部から受ける圧力などから湾曲部１２２を保護する剛性の高い部材である。ここで、第二導光部材１０２の最小曲げ半径とは、第二導光部材１０２を曲げることにより発生する導光ロスが許容範囲に収まることのできる最小の曲げ半径のことであり、一例を示すと、第二導光部材１０２の直径の１０倍程度と考えられている。なお、最小曲げ半径は第二導光部材１０２を構成する部材（コアやクラッドなど）の種類などに依存する。
【００３３】
［効果］
以上説明したように、本実施の形態に係る発光装置１００によれば、第一導光部材１０１と第一導光部材１０１に沿って配置される変換部材１０３とにより、１本の線状に可視光を発光させることができる。ここで、線状とは、直線状ばかりでなく曲線や蛇行、ジグザグなどを含む意味で用いている。また、第一受光端部１１１にレーザー光、および、第二受光端部１１２の両方からレーザー光を受光し、相互に反対に向かって導光するため、第一導光部材１０１の延在方向において可視光の輝度むらを抑制することができる。
【００３４】
また、第二導光部材１０２が第一導光部材１０１に沿って配置されているため、一つの放射装置２００から放射されるレーザー光を発光装置１００の一方側からのみ受光することができる。従って、第一導光部材１０１の両端にそれぞれ放射装置２００を配置する必要がなくなり、発光装置１００の配線の自由度を向上させることが可能となる。さらに、第一導光部材１０１、および、第二導光部材１０２のいずれかの箇所が断線などしてレーザー光が不本意に出射するような場合でも、一台の放射装置２００におけるレーザー光の発振を停止させるだけでレーザー光の照射を止めることができ、人間の目などへの安全性を即座に確保することが可能となる。
【００３５】
また、構造的強度が比較的弱くなる第二導光部材１０２の湾曲部１２２を折り返し部材１０４が保護しているため、発光装置１００全体の構造的強度が向上し、外部から圧力が加えられるような床面上などにも発光装置１００を配線することが可能となる。
【００３６】
（実施の形態２）
続いて、発光装置１００の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
【００３７】
図４は、実施の形態２に係る発光装置の構成を示す図である。
【００３８】
図５は、実施の形態２に係る発光装置を第一導光部材の延在方向と直交する面で切断した状態を示す断面斜視図である。
【００３９】
これらの図に示すように、本実施の形態に係る発光装置１００は、実施の形態１と同様レーザー光を放射する放射装置２００に接続される装置であり、第一導光部材１０１と、第二導光部材１０２と、変換部材１０３と、折り返し部材１０４とを備えている。さらに、発光装置１００は、保護部材１０５を備えている。
【００４０】
［第二導光部材１０２］
本実施の形態の第二導光部材１０２は、湾曲部１２２を備えておらず、第三受光端部１２１と反対側の端部は、折り返し部材１０４に接続されている。また、第二導光部材１０２は、湾曲部１２２を備えていないため、第一導光部材１０１とほぼ同じ長さとなっている。
【００４１】
［変換部材１０３］
変換部材１０３は、実施の形態１とほぼ同様であるが、後述するように変換部材１０３は、第一導光部材１０１と共に保護部材１０５の中に収容され保護されているため、変換部材１０３を覆う被覆部材１３１が不要となる場合がある。
【００４２】
［折り返し部材１０４］
折り返し部材１０４は、第二導光部材１０２から放射される光を反射により第一導光部材１０１の第二受光端部１１２へ折り返す反射部１４１と、レーザー光が通過する空洞部１４２とを備えている。
【００４３】
反射部１４１は、放射装置２００が照射するレーザー光を反射することができるミラーである。本実施の形態の場合、反射部１４１は、第二導光部材１０２から放射されるレーザー光を２回反射させることにより第二受光端部１１２に入射できるよう折り返し部材１０４の内部に２箇所設けられている。また、空洞部１４２は、反射部１４１によって反射するレーザー光と干渉しないようＵ字状に折り返し部材１０４の内部に形成されている。
【００４４】
［保護部材１０５］
保護部材１０５は、第一受光端部１１１と第三受光端部１２１とが同じ開口端側に配置されるように第一導光部材１０１と第二導光部材１０２とが挿通される管状の可撓性を備えた部材である。本実施の形態の場合、保護部材１０５は、第一導光部材１０１を収容する第一室１５４と、第二導光部材１０２を収容し第二導光部材１０２から漏出する光を遮光する第二室１５５とを区画する隔壁部１５１とを備えている。また、保護部材１０５の第一室１５４側の周壁は、変換部材１０３から放射される光を透過することができる透明な透光部１５２となっている。また、保護部材１０５の第二室１５５側の周壁は、第二導光部材１０２から不本意に漏れ出る光を遮光する遮光部１５３となっている。
【００４５】
本実施の形態の場合、隔壁部１５１は、第二導光部材１０２から漏れ出る光を遮光し、変換部材１０３から放射される光を反射する機能を備えており、不透明な白色となっている。
【００４６】
なお、保護部材１０５を構成する材料や製造方法は特に限定されるものではないが、一例として、透光部１５２、遮光部１５３、および、隔壁部１５１を一度に押し出し成形に製造することができる樹脂製の保護部材１０５を挙示することができる。
【００４７】
また、保護部材１０５は、第一導光部材１０１の第二受光端部１１２近傍において折り返し部材１０４と接合してもよい。これにより、第一導光部材１０１や第二導光部材１０２をより強固に保護することが可能となる。
【００４８】
また、透光部１５２に、光を拡散する拡散手段、例えば微粒子を分散配置しても構わない。これにより、第一導光部材１０１が破断することにより不本意に出射されたレーザー光のコヒーレンスを低減することができ、人の目に対する安全性を高めることが可能となる。
【００４９】
［効果］
以上説明したように、本実施の形態２に係る発光装置１００によれば、前記実施の形態１の発光装置１００で実現できる効果に加えて、または、替えて次のような効果を得ることができる。
【００５０】
反射部１４１を有する折り返し部材１０４によれば、第二導光部材１０２の最小曲げ半径等に関係なく第二導光部材１０２から出射されたレーザー光を第一導光部材１０１の第二受光端部１１２折り返すことができるため、第一導光部材１０１に接近した状態で第二導光部材１０２を配置することが可能となる。
【００５１】
第一導光部材１０１、および、第二導光部材１０２を挿通状態で収容する管状の保護部材１０５によれば、外部から加えられる圧力や衝撃から第一導光部材１０１、および、第二導光部材１０２を保護することができ、第一導光部材１０１、および、第二導光部材１０２の少なくとも一方が破断し、不本意な状態でレーザー光が出射したとしても、保護部材１０５により遮蔽し、また、拡散することにより人の目に対する安全性を確保することが可能となる。
【００５２】
また、保護部材１０５を二室に区画する隔壁部１５１に反射機能を付与することで、変換部材１０３で発光する可視光の配向を制御することが可能となり、所望の配向性を備えた発光装置１００とすることができる。
【００５３】
［その他］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００５４】
例えば、変換部材１０３を第一導光部材１０１の周囲に配置するのではなく、保護部材１０５の透光部１５２に配置しても構わない。
【符号の説明】
【００５５】
１００  発光装置
１０１  第一導光部材
１０２  第二導光部材
１０３  変換部材
１０４  折り返し部材
１０５  保護部材
１１１  第一受光端部
１１２  第二受光端部
１１３  漏出手段
１２１  第三受光端部
１５１  隔壁部
１５４  第一室
１５５  第二室
２００  放射装置
【図１】
2018018724.tif 000003
【図２】
2018018724.tif 000004
【図３】
2018018724.tif 000005
【図４】
2018018724.tif 000006
【図５】
2018018724.tif 000007