照明装置
【課題】波長変換された波長変換光の光量を向上させ、明るい照明を得ること。
【解決手段】波長変換ユニット部３００は、励起光を所望の波長変換光に変換する波長変換部材３０２と、励起光及び波長変換光を透過する機能を有する光透過部３２８と、該光透過部をその内部に保持する機能を有する貫通孔３２０を有する保持部材３０４と、を有し、貫通孔の一端である入射部３２２付近に、光変換部材と離間した光源部２００の励起光射出端２０６が設置され、光変換部材は、保持部材と離間しており、光透過部は、励起光射出端と光変換部材との間隙にその一部が設置され、且つ入射部から保持部材の貫通孔の他端である射出部３２４まで少なくとも一部は連続して構成される、照明装置１００に、更に、光変換部材と保持部材とを熱的に接続する機能を有し、且つ光透過部に設置されている光透過部材３０６よりも高熱伝導率である、熱伝導部材３０８を設ける。
【解決手段】波長変換ユニット部３００は、励起光を所望の波長変換光に変換する波長変換部材３０２と、励起光及び波長変換光を透過する機能を有する光透過部３２８と、該光透過部をその内部に保持する機能を有する貫通孔３２０を有する保持部材３０４と、を有し、貫通孔の一端である入射部３２２付近に、光変換部材と離間した光源部２００の励起光射出端２０６が設置され、光変換部材は、保持部材と離間しており、光透過部は、励起光射出端と光変換部材との間隙にその一部が設置され、且つ入射部から保持部材の貫通孔の他端である射出部３２４まで少なくとも一部は連続して構成される、照明装置１００に、更に、光変換部材と保持部材とを熱的に接続する機能を有し、且つ光透過部に設置されている光透過部材３０６よりも高熱伝導率である、熱伝導部材３０８を設ける。
【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。
【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、例えば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９は、上記特許文献１に開示されている従来の照明装置を示すもので、（Ａ）は波長変換部材周辺の概略構成を示す図、（Ｂ）は該照明装置に用いるスペーサの正面図、（Ｃ）は該スペーサの斜視図である。
【０００４】
上記特許文献１に開示のファイバ光源装置では、小型固体光源（図示せず）にファイバ（光ファイバ）９２０が接続され、そのファイバ９２０の先端に波長変換部材（蛍光体）９４０が設置されている。ファイバ９２０は、保持部材９３０に取り付けられており、ファイバ９２０と波長変換部材９４０との間には、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からファイバ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ことでファイバ９２０側への射出光を波長変換部材９４０側へ戻し、波長変換光の照明光量を上げている。
【０００５】
このような特許文献１に開示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ファイバと、ファイバの少なくとも射出側端部に取り付けられる保持部材と、ファイバ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、保持部材またはファイバと、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、それまで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、可視光を散乱させる特性や自ら発した波長変換した波長変換光を吸収する特性を有する。このように、自らが波長変換した波長変換光の一部を吸収したり本来有効に外部に出力される光を散乱させたりするため、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】
また、ファイバ（光ファイバ）９２０の先端と波長変換部材（蛍光体）９４０の距離が近接しており、且つ波長変換部材９４０やその周囲にある部材に対する材料規定がなされていないため、波長変換部材９４０による波長変換に伴って発生する熱量が波長変換部材９４０の底面周辺に局所集中し、波長変換部材９４０やその周囲にある部材が熱劣化し易く、発光素子の光量をあまり上げられないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、波長変換部材によって波長変換された波長変換光の光量を向上させ、明るい照明が得られる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】
【００１０】
本発明の照明装置の一態様は、
１次光源部と、光変換ユニット部を有する照明装置において、
前記１次光源部は、１次光を射出する１次光射出端を有し、
前記光変換ユニット部は、
前記１次光を所望の２次光に光変換する光変換部材と、
前記１次光及び前記２次光を透過する機能を有する光透過部と、
前記光透過部をその内部に保持する機能を有する貫通孔を有する保持部材と、
を有しており、
前記保持部材の貫通孔の一端である入射部は、その付近に前記１次光射出端が設置され、
前記１次光射出端は前記光変換部材と離間しており、且つ、前記光変換部材は前記保持部材と離間しており、
前記光透過部は、前記１次光射出端と前記光変換部材との間隙にその一部が設置され、且つ前記入射部から前記保持部材の貫通孔の他端である射出部まで少なくとも一部は連続して構成され、
前記照明装置は、前記光変換部材と前記保持部材とを熱的に接続する機能を有し、且つ前記光透過部に設置されている光透過部材よりも高熱伝導率である、熱伝導部材を更に具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、波長変換部材が波長変換する際に同時に発生する熱を熱伝導経路となる熱伝導部材を介して効率良く放熱することができるため、波長変換部材に入射する励起光量を増加させることができるので、波長変換部材によって波長変換された波長変換光の光量を向上させ、明るい照明が得られる照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（Ａ）は、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り、図１（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図１（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図であり、図１（Ｃ）は、光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図２】図２は、熱伝導部材の別の配置例を説明するための模式図である。
【図３】図３（Ａ）は、本発明の第１実施形態の変形例に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図３（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図３（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図であり、図３（Ｃ）は、光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図４】図４（Ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図４（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図４（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図であり、図４（Ｃ）は、光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の第１の変形例に係る照明装置における光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図６】図６（Ａ）は、本発明の第２実施形態の第２の変形例に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図６（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図６（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は、第３実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図７（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図７（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図であり、図７（Ｃ）は、光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図８】図８（Ａ）は、第４実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図８（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図８（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図である。
【図９】図９は、従来の照明装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
（構成）
まず、本発明の第１実施形態に係る照明装置の構成について説明する。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、本発明の第１実施形態に係る照明装置１００は、主に、１次光源部としての光源部２００と波長変換ユニット部３００とに分けられ、光源部２００から射出された１次光である励起光を、波長変換ユニット部３００内にある波長変換部材３０２に照射して、所望の２次光に光変換する構成である。なお、ここでは、１次光を励起光、２次光を波長変換光とし、光変換部材として波長変換部材３０２を用いた例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではないことは勿論である。
【００１５】
以下、各部の詳細な構造を次に説明する。
光源部２００は、半導体レーザ２０２と、導光部材であるファイバ２０４と、を備える。半導体レーザ２０２は、１次光として励起光を射出する。ファイバ２０４は、半導体レーザ２０２と接続されている端面と対向する面を有し、本明細書では、この面を励起光射出端２０６と呼ぶこととする。励起光射出端２０６は、半導体レーザ２０２から導波されてきた励起光を法線方向に射出する機能を有し、該励起光射出端２０６の中心から励起光が射出される軸を光軸Ｏとする。即ち、励起光射出端２０６は、１次光を射出する１次光射出端として機能する。
【００１６】
光源部２００の一部であるファイバ２０４の光軸Ｏ前方には、波長変換ユニット部３００が形成されており、その内部には、保持部材３０４、光透過部材３０６、波長変換部材３０２、熱伝導部材３０８が設置されている。
【００１７】
ファイバ２０４の励起光射出端２０６には、図１（Ｂ）に示すような円柱形状の光透過部材３０６が接着される。この光透過部材３０６が有する２つの円平面の中心を通る中心軸は、上記光軸Ｏと一致している。ここで、該光透過部材３０６が有する面のうち、励起光射出端２０６と接着している円平面を光透過部材入射面３１０、その面と対向する平面を光透過部材射出面３１２とする。
【００１８】
光透過部材射出面３１２と接続しているのは、図１（Ｂ）に示すような円柱形状の波長変換部材３０２である。この波長変換部材３０２が有する２つの円状平面の中心を通る中心軸は、上記光軸Ｏと一致している。ここで、該波長変換部材３０２が有する面のうち、光透過部材射出面３１２と接続している面を波長変換部材入射面３１４、その面と対向する面を波長変換部材射出面３１６とする。また、それら波長変換部材入射面３１４および波長変換部材射出面３１６と接している波長変換部材３０２の側面を波長変換部材側面３１８とする。
【００１９】
また、図１（Ｂ）に示すように、光透過部材射出面３１２の、波長変換部材入射面３１４が接続されている以外の一部には、薄膜状または四角柱状に熱伝導部材３０８が接続されている。熱伝導部材３０８は、波長変換部材３０２の側面である波長変換部材側面３１８の一部と、光透過部材射出面３１２の一部と、後述の保持部材３０４の貫通孔３２０の内壁と接続されている。この熱伝導部材３０８は、光透過部材射出面３１２から波長変換部材入射面３１４を除いた領域のうち、全ての領域を覆わず、一部に設置する。
【００２０】
保持部材３０４は、貫通孔３２０を有しており、該貫通孔３２０の内部にファイバ２０４の励起光射出端２０６、光透過部材３０６、波長変換部材３０２、熱伝導部材３０８を保持するよう、それらを取り囲んでいる。保持部材３０４の外形は、円柱形状をしており、カップ状、別言すると円柱形状の空洞を有した内部構造をしている。貫通孔３２０は、径の小さな孔と大きな径の孔とが連通したものであり、保持部材３０４の内部底面（円状）の中心に径の小さな孔が開いている。この小さな孔の付近に、ファイバ２０４の励起光射出端２０６が設置される。貫通孔３２０の一端である径の小さな孔を入射部３２２、他端である大きな径の開口を射出部３２４とする。
【００２１】
入射部３２２にはファイバ２０４の励起光射出端２０６が設置され、続いて光透過部材３０６、波長変換部材３０２、熱伝導部材３０８が設置されており、射出部３２４には、波長変換部材射出面３１６が略一致して設置されている。
【００２２】
保持部材３０４の貫通孔３２０の中心軸は光軸Ｏと一致している。また、貫通孔３２０の内壁と光透過部材３０６の側面は接着され、また、貫通孔３２０の内壁の一部と熱伝導部材３０８の一部も接着されている。
【００２３】
それぞれの部材の光軸Ｏに垂直な方向の径は、次のような大きさの順である。
ファイバ２０４の励起光射出端２０６（ファイバ２０４の図示しないコア部先端）
＜ 保持部材３０４の入射部３２２
＜ 波長変換部材入射面３１４
≒ 波長変換部材射出面３１６
＜ 光透過部材入射面３１０
≒ 光透過部材射出面３１２
≒ 保持部材３０４の射出部３２４。
【００２４】
保持部材３０４の射出部３２４に対し波長変換部材射出面３１６は径が小さく、波長変換部材側面３１８は保持部材３０４の貫通孔３２０の内壁とは全面接していない。
【００２５】
なお、保持部材３０４の貫通孔３２０内部の何も充填されていない箇所を光透過部空間３２６、光透過部空間３２６と光透過部材３０６を合わせた領域を光透過部３２８と呼ぶこととする。つまり、貫通孔３２０は、光透過部３２８をその内部に保持する機能を有することとなる。光透過部３２８は、１次光である励起光と２次光である波長変換光の両方を透過する機能を有する。ファイバ２０４の励起光射出端２０６は波長変換部材３０２と離間しており、且つ、波長変換部材３０２は保持部材３０４と離間している。そして、光透過部３２８は、励起光射出端２０６と波長変換部材３０２との間隙にその一部が設置され、且つ入射部３２２から射出部３２４まで少なくとも一部は連続して構成されている。
【００２６】
（主な部材の材料）
ここで、主な部材の材料について説明する。
ファイバ２０４の図示していないコア部は無色透明ガラス、光透過部材３０６は無色透明ガラスもしくは無色透明樹脂が望ましい。
【００２７】
波長変換部材３０２は、光の光学的性質であるピーク波長、放射角、スペクトル形状の全てを変換する蛍光体であり、無機粉末蛍光体粒子を無色透明な蛍光体モールド樹脂に均一分散させたものが望ましい。無機粉末蛍光体粒子には、紫外光や、青紫光、青光などの可視光の短波長領域を吸収することで、励起光よりも長波長の可視光を等方的に射出する機能を有する。その時、同時に熱も発生する。
【００２８】
熱伝導部材３０８は、波長変換部材３０２と保持部材３０４とを熱的に接続する機能を有している。この熱伝導部材３０８は、光透過部３２８に設置されている光透過部材３０６よりも高熱伝導率のものであり、例えば銀が望ましい。なぜならば、銀は熱伝導率が金属の中でもかなり高いため、効率的に波長変換部材３０２で発生した熱量を伝達することができる。また、可視光全領域に対し非常に高い反射率を示すため、照射される励起光や波長変換光を高効率に反射し、ロスすることなく、その一部は射出部３２４より有効に照明光として射出されるようにすることができる。その他としては、銅やアルミなどの金属、または、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどの炭素材料、または、それらを含む材料が特に熱伝導率が高く望ましい。
【００２９】
保持部材３０４は、真鍮などの金属が望ましく、また体積は大きいほど望ましい。なぜならば、金属であれば、加工性も良く安価に作製できるほか、一般的に熱伝導率が高く、波長変換部材３０２内部で発生し熱伝導部材３０８を介して伝わってきた熱量を迅速に吸熱することができるからである。また、保持部材３０４の外表面は大きい方が望ましい。なぜならば、波長変換部材３０２から熱伝導部材３０８を介して伝達されてきた熱量を保持部材３０４の外表面を通して外部の空気中等に熱拡散させることができるからである。
【００３０】
（動作と機能）
次に、本実施形態に係る照明装置１００の動作と機能について説明する。
【００３１】
半導体レーザ２０２は、波長変換部材３０２が波長変換を行うのに対し効率の良い波長の光（＝励起光）を射出する機能を有する。その光をファイバ２０４の入射端方向に射出することで高効率にファイバ２０４の図示しないコア部の内部へ入射することができる。
【００３２】
ファイバ２０４に入射した励起光は、ファイバ２０４が持つコア及びクラッドの屈折率差などを利用してコア内を導波し、ファイバ２０４が持つ励起光射出端２０６までほとんど光のロスすることはなく、励起光を伝える。
【００３３】
励起光は、励起光射出端２０６から、励起光射出端２０６の法線方向（＝光軸Ｏ）を最大とした強度分布を持った配光分布で射出される。励起光射出端２０６から光軸前方に射出された励起光は、励起光射出端２０６の光軸前方に設置された光透過部材３０６に入射される。このとき、ファイバ２０４と光透過部材３０６との間には、光を高効率に通過させる機能を有することが必要である。そのために、ファイバ２０４の図示しないコア部と光透過部材３０６とそれらを接着させる部材全てが略同じ屈折率であり、かつ励起光を高効率に透過する特性を有することが望ましい。
【００３４】
ある配光分布を持って光透過部材３０６に入射した励起光は、光透過部材３０６の内部をほとんど吸収されることなく進行し、光透過部材射出面３１２から光軸前方に射出される。このとき励起光は、光透過部材射出面３１２の中心点を最大とした面内分布を持って射出される。この励起光は、光透過部材３０６の光軸前方に配置された波長変換部材３０２に、波長変換部材入射面３１４から入射される。このとき、励起光のほとんど全てが波長変換部材入射面３１４を照射するよう、励起光射出端２０６および波長変換部材３０２の径、光透過部材３０６の厚さを決定する。
【００３５】
具体的には、図１（Ｃ）に示すように、励起光射出端２０６から射出された励起光が波長変換部材入射面３１４を含む平面上に形成するビームスポット３３０が、波長変換部材入射面３１４よりも小さくなるように構成される。ここで、ビームスポット３３０とは、波長変換部材入射面３１４の中で、励起光射出端２０６から射出される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。また、このビームスポット３３０のうち、励起光が波長変換部材３０２を主に照射する領域を主要励起光照射領域３３２、それ以外を準励起光照射領域３３４と定義する。ここで、主要励起光照射領域３３２とは、上記励起光の最大強度に対し１／ｅ以上の光量が照射される円状領域である。様々な光源に接続したファイバ２０４から射出される光は、一般的に光軸Ｏに対し略円対称の配光分布を示すため、１／ｅ以上の光量が照射される領域は、光軸Ｏを含む円状領域となる。
【００３６】
波長変換部材３０２は、その内部に励起光が入射することで、一部は励起光とは波長の異なる光（即ち、波長変換光）に、一部は熱に、その他を透過もしくは散乱させる機能を有する。従って、光軸前方に射出された励起光は、ほとんど全て波長変換部材入射面３１４から波長変換部材３０２内部に入射される。これらの励起光は、そのエネルギーを波長変換光及び熱に変換されながら、散乱透過し、波長変換部材射出面３１６から射出する前にほとんど全ての励起光が変換される。波長変換部材３０２は、そのような励起光透過率を有するよう、厚さと波長変換機能の濃度を決定する。
【００３７】
（波長変換光の動き）
ここで、波長変換光の動きについて説明する。
波長変換部材３０２内部で波長変換された波長変換光は主に、（１）一部は入射部３２２へ到達し、（２）一部は保持部材３０４の内壁へ到達し、（３）一部は波長変換部材３０２の内部、光透過部材３０６、もしくは熱伝導部材３０８に吸収され、（４）一部は射出部３２４へ到達する。
【００３８】
このうち、上記（１）の入射部３２２へ到達した波長変換光は、ファイバ２０４に入射され、ファイバ２０４の図示しないコア部を導波し半導体レーザ２０２内部等でほとんど吸収される。
【００３９】
また、上記（２）の保持部材３０４の内壁へ到達した波長変換光は、保持部材３０４の内壁（内部底面も含む）が有する波長変換光反射機能により一部は反射され、一部は保持部材３０４に吸収される。この反射機能は、保持部材３０４内壁に持たせても良いし、または光透過部材３０６の側面に持たせても良い。この反射機能を反射層と呼ぶこととする。この反射層を反射した波長変換光は、もう一度上記（１）〜（４）の何れかを繰り返す。このとき、光透過部材３０６の径よりも波長変換部材３０２の径が小さいため、励起光射出端２０６側から見て、保持部材３０４の貫通孔３２０内壁と波長変換部材３０２との間に空間（即ち、光透過部空間３２６）がある。従って、反射層により反射した波長変換光は、全て波長変換部材入射面３１４から波長変換部材３０２に再入射するのではなく、光透過部材射出面３１２の光透過部空間３２６と接している箇所より、光透過部空間３２６に入射し、射出部３２４より外部へ射出される上記（４）の波長変換光が一定割合で存在する。この割合は、光透過部材３０６の径（≒貫通孔３２０の内壁径≒射出部３２４の径）と波長変換部材３０２の径の違いが大きければ大きいほど大きい。
【００４０】
上記特許文献１に開示されているように、従来では、励起光射出端と波長変換部材（９４０）が接しているか、近接しており、且つ射出部全体をほぼ全て波長変換部材で覆われている構造が一般的であった。しかしながらそのような構造の場合、波長変換光を射出部から有効に照明光として射出させる際、必ず波長変換部材を通過しなければならない。しかしながら、無機粉末蛍光粒子のような一般的な波長変換部材には、自ら波長変換した波長変換光を吸収したり、散乱したりする特性を有する。そのため、自らが波長変換した波長変換光の一部を吸収してしまったり本来外部に出力される光を散乱させてしまったりするため、なかなか射出部より射出されず、その間に熱に変換されてしまうため、外部に射出される波長変換光の光量が低下してしまう。また、励起光射出端と波長変換部材が接していると、波長変換部材の内部で波長変換される領域がかなり小さくなり、その部分から局所的に発熱が発生する。そのため、励起光射出端付近の波長変換部材の小さな領域のみ高温になり劣化してしまってしまうため、安全を考慮すると低出力しか励起光入力できなかった。
【００４１】
また、熱伝導部材３０８は、光透過部材射出面３１２から波長変換部材入射面３１４を除いた領域のうち全ての領域を覆わず一部に設置することが重要である。なぜならば、反射層から射出部３２４までの間に可視光を吸収したり散乱したりする部材があると、射出部３２４からの照明光の光量が低下してしまう。従って、熱伝導部材３０８は、なるべく面積の小さく作製することが望ましい。
【００４２】
また、上記（３）の波長変換部材３０２の内部、光透過部材３０６、もしくは熱伝導部材３０８に吸収される波長変換光は、それら波長変換部材３０２、光透過部材３０６、及び熱伝導部材３０８が有する波長変換光に対する吸収機能により、それぞれの部材内部で熱に変換される。特に、波長変換部材３０２には、波長変換光も一部吸収する機能を有する材料が多い。従って、上記（３）の波長変換光のうち波長変換部材３０２内部で吸収される光量が一定割合で存在する。波長変換部材３０２内部で発生した波長変換光、もしくは波長変換部材入射面３１４、波長変換部材側面３１８から入射した波長変換光が一定割合で吸収される。
【００４３】
また、上記（４）の射出部３２４へ到達する波長変換光は、射出部３２４を通過して対象物等を照らす照明光として有効に外部に射出される。
【００４４】
（熱の動き）
次に、熱の動きについて説明する。
波長変換部材３０２の内部で変換された熱は、波長変換部材３０２に接している各部材に拡散していく。その拡散ルートは主に、
（１） 波長変換部材３０２→光透過部空間３２６→外部空間
（２） 波長変換部材３０２→光透過部空間３２６→保持部材３０４→外部空間
（３） 波長変換部材３０２→外部空間
（４） 波長変換部材３０２→熱伝導部材３０８→保持部材３０４→外部空間
（５） 波長変換部材３０２→光透過部材３０６→保持部材３０４→外部空間
（６） 波長変換部材３０２→光透過部材３０６→ファイバ２０４→外部空間
の６種類である。
【００４５】
これらのうち優先されるのは、各部材が持つ熱伝導率に依存する。例えば、光透過部空間３２６及び外部空間は、空気で充たされているため熱伝導率が約０．０２Ｗ／ｍＫとかなり低く、他が優先される。また、波長変換部材３０２で発生した熱量に対し、これら全ての順序に関連する部材の各熱伝導率が何れも低い場合、波長変換部材３０２からの熱拡散が効率良く行われず、長い時間、波長変換部材３０２に留まる。本発明は照明装置に関するものであるため、波長変換部材３０２に励起光を照射し続け波長変換光を射出部３２４から射出し続ける。従ってこのような場合、発熱量が増大し、波長変換部材３０２の内部温度が上昇し、高い温度で部材内部が安定する。その温度が３００度などに高温になると、波長変換部材３０２やその周辺部材が熱劣化してしまう。波長変換部材３０２やその周辺部材が熱劣化すると、可視光に対する光吸収機能が増大し発熱がより促進されてしまい、装置の故障に繋がる。従って、安全を考慮すると、弱い励起光しか入射できず、暗い照明装置となる。
【００４６】
波長変換部材３０２は、光学的観点からガラス（１Ｗ／ｍＫ）か樹脂（０．２Ｗ／ｍＫ）が望ましく、熱伝導率としては金属などと比較して大きくない。それらと比較して熱伝導部材３０８として用いた銀は、約４２０Ｗ／ｍＫとかなり大きいため、上記（４）の拡散ルートが他の拡散ルートに優先され熱拡散する。保持部材３０４も金属で作製しまた体積や表面積も大きいため、励起光を入射し続け熱が連続的に発生しても、波長変換部材３０２もしくは熱伝導部材３０８で熱が滞ることなく次々と保持部材３０４やそこから外部へ熱が拡散されていく。
【００４７】
（効果）
以上説明したような構造とすることで、従来よりも大きな光量の射出光を創出する照明装置を提供することができる。すなわち、波長変換部材３０２の側方に光透過部３２８が存在していることから、反射層で反射され光軸前方方向に射出された波長変換光が波長変換部材３０２に入射されずに射出部３２４から射出される光量割合が大幅に増大する。反射層で反射され光軸前方方向に射出された波長変換光が波長変換部材に照射されると、波長変換部材の光吸収機能により吸収されたり、散乱によって射出部方向に向かわなくなるため光量が減少するが、本実施形態に係る照明装置１００では、このような現象を回避しているため、同じ入力励起光光量で、従来より大きい光量の波長変換光の射出光を創出することができる。
【００４８】
また、波長変換部材３０２の内部で発生した熱量を熱伝導部材３０８により効果的に拡散できるため、波長変換部材３０２やその周辺部材が低温で安定する。よって、安全を考慮しても従来よりもより大きな励起光光量を入力することができ、明るい波長変換光の射出光を創出することができる。
【００４９】
また、熱伝導部材３０８は、銀で出来ているため、ほとんど光吸収しない。そのため、光透過部３２８の内部に存在しているが、光吸収し熱を発生することがほとんどなく、効率よく波長変換光の射出光を創出することができる。
【００５０】
なお、光源部２００の光源は、半導体レーザ２０２に限らない。例えばＬＥＤを用いることで、より安価に装置を作製することができる。
【００５１】
また、ファイバ２０４を設置せず、半導体レーザ２０２のレーザ射出端を励起光射出端２０６として、保持部材３０４の入射部３２２付近に直接設置してもよい。
【００５２】
また、保持部材３０４の貫通孔３２０の形状は、テーパのついた円錐形状でも良い。その場合、光透過部は円錐台形状となる。
【００５３】
さらに、波長変換部材３０２は、円柱である必要はない。円錐や円錐台、ドーム形状、四角柱でもよい。
【００５４】
また、光透過部空間３２６は、透明な材料で充填されていても良い。例えば、光透過部３２８全体が光透過部材３０６で満たされていても良い。
【００５５】
さらに、光透過部材３０６に、励起光もしくは波長変換光を散乱させる機能を有していても良い。両光を光吸収せず隣接部材に伝えることが肝要である。
【００５６】
また、熱伝導部材３０８を保持部材３０４もしくは波長変換部材側面３１８と接する際、物理的に接していることが望ましいが、それに限らない。なぜならば、両者が物理的に接していると効果的に熱量伝達がなされるが、両者が接していなくても一般的に５０μｍ以下の短い距離で近接していれば熱的に効率よく伝達するためである。それは、その間隙に反射層や接着層、空気層などが介在していても、その介在層材質に関係なく熱的に効率よく伝達する。すなわち、熱的に接続とは、間隙の材料有無に関わらず物理的に接しているかもしくは５０μｍ以下に近接していることとする。
【００５７】
さらに、熱伝導部材３０８の数も１個に限らない。図２に示すような２個、さらにはそれ以上であって良い。即ち、熱伝導部材３０８は、少なくとも１個あれば良く、その数は、発熱量と、耐熱温度、使用環境上守らなければならない外表面の温度、等に応じて、決定すれば良い。なお、複数設ける場合には、対角に配置したり、等角度に配置することが好ましい。
【００５８】
［変形例］
次に、本実施形態の変形例を説明する。
図３（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、熱伝導部材３０８は、波長変換部材３０２と一体的に構成したもの、つまり波長変換部材３０２を一部、保持部材３０４まで延設して形成しても良い。なぜならば、波長変換部材３０２の一部としても用いられる無機粉末蛍光体は、約１０Ｗ／ｍｋと、樹脂やガラスよりも高い特性を有しているため、この材料を用いて保持部材３０４まで熱拡散させることができるからである。このような構成では、波長変換部材３０２は、保持部材３０４と物理的には離間していないこととなるが、発熱に寄与する波長変換部材３０２の大部分が保持部材３０４と熱的に離間している。
【００５９】
この構成の場合、上記第１実施形態よりも部材点数が減少し、製造プロセスが簡易になることがその他の効果として挙げられる。また、波長変換部材３０２内で吸収されず散乱し反射層で反射した励起光の一部が、熱伝導部材３０８として設置した波長変換部材３０２によって波長変換光に波長変換されるため、励起光の抜けが減少し、効率良く波長変換光を創出できる。
【００６０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
（構成）
本第２実施形態は、上記第１実施形態とは熱伝導部材３０８の設置位置が異なる。即ち、図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第２実施形態に係る照明装置１００では、波長変換部材入射面３１４の光軸中心を含んだ場所から保持部材３０４まで、銀の薄膜でなる熱伝導部材３０８が形成されている。
【００６１】
（効果）
このような構造とすることで、本実施形態に係る照明装置１００は、励起光の入力光を大きくする事ができる。即ち、ファイバ２０４の励起光射出端２０６から射出される励起光は、光軸方向が一番強く射出されており、光軸Ｏから傾いていくにつれ光量が下がっていく傾向が一般的にある。従って、本実施形態のような構造の場合、波長変換部材入射面３１４のうち、励起光が強く照射され、発熱量が大きい場所にまで熱伝導部材３０８が伸びているため、より効率良く、発熱量を保持部材３０４まで熱拡散することができる。
【００６２】
なお、熱伝導部材３０８に直接照射された励起光に関しては、銀で薄膜を形成しているため、ロスによって熱に変換されることはほとんどなく、反射散乱され、一部は再び波長変換部材３０２の別の箇所から入射し波長変換に寄与することができる。
【００６３】
［第１の変形例］
ここで、本第２実施形態の第１の変形例を説明する。
上記第２実施形態に係る照明装置１００では、熱伝導部材３０８は、銀で形成していたが、図５に示すように、いわゆる透明電極用途で使われるような透明導電体で形成しても良い。この透明導電体としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ（酸化スズ）などが知られている。これらは、８〜１００Ｗ／ｍＫと比較的高い熱伝導率を有し、且つ透明である。
【００６４】
このような材料を本実施形態の熱伝導部材３０８として使用することで、熱伝導部材３０８によって励起光の波長変換部材３０２への入射を遮り、波長変換光の光量が減少するということを防げることができる。また、熱伝導部材３０８によって波長変換光を遮り、射出部３２４からの射出を減少させるということも防げることができる。
【００６５】
なお、上記第１実施形態に係る照明装置１００においても、熱伝導部材３０８に、このような透明導電体を用いても良いことは言うまでもない。
【００６６】
［第２の変形例］
次に、本第２実施形態の第２の変形例を説明する。
図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本変形例による照明装置１００では、上記第１の変形例で説明したような透明導電体を用いた熱伝導部材３０８を、光透過部材射出面３１２全体に形成したものである。
【００６７】
熱伝導部材３０８が透明であれば、励起光及び波長変換光に対して吸収や散乱させることがないため、薄膜形成面積を増加させて熱拡散効果を高めることができる。最も熱拡散効果が高いのは、光透過部材射出面３１２全体に透明な熱伝導体を形成することである。この場合、熱伝導部材３０８が透明であるため光透過部材３０６も兼ね、励起光射出端２０６から射出部３２４まで光透過部３２８が連続して形成されている。
【００６８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
（構成）
本第３実施形態は、上記第１実施形態とは熱伝導部材３０８の設置位置が異なる。即ち、図７（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第３実施形態に係る照明装置１００では、熱伝導部材３０８は、光透過部材射出面３１２のうち一部に形成され、それは励起光が波長変換部材３０２を主に照射する領域である主要励起光照射領域３３２の周囲端の一部分から、長方形状に保持部材３０４まで伸びている。なお、上述したように、主要励起光照射領域３３２とは、波長変換部材入射面３１４の中で、励起光射出端２０６から射出される励起光光量のうち、１／ｅ以上の光量が照射される円状領域である。この円の外周のうち一部分から外側に銀を形成し、ある一定幅を持って保持部材３０４まで形成することで、熱伝導部材３０８を配置している。即ち、熱伝導部材３０８は、準励起光照射領域３３４と保持部材３０４とを熱的に接続している。
【００６９】
（効果）
このような構造とすることで、励起光が波長変換部材３０２の主要励起光照射領域３３２に入射することを妨げる部材がないため、効率よく波長変換が行われ、且つ、熱伝導部材３０８が波長変換部材入射面３１４のうち主要励起光照射領域３３２の外周まで延びているため、波長変換部材３０２の光軸付近で主に発生する熱量を効率よく保持部材３０４に熱拡散することができる。
【００７０】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
（構成）
本第４実施形態は、上記第１実施形態とは熱伝導部材３０８及び光透過部材３０６の設置位置及び形状が異なる。即ち、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第４実施形態に係る照明装置１００では、熱伝導部材３０８は、波長変換部材３０２の厚さ方向に関する中央付近の内部から保持部材３０４までを、棒状もしくは線状の銀で形成されている。また、光透過部材３０６は、光透過部空間３２６にも充填される、すなわち、光透過部３２８全体に充填されている。なお、光透過部材３０６の材質に関しては、透明樹脂とする。
【００７１】
（効果）
波長変換部材３０２によって波長変換される箇所は、波長変換部材入射面３１４に近い波長変換部材３０２内部が大部分であり、それから光軸前方に進むに従って指数関数的に変換量が低下する。また、波長変換部材３０２の内部で発生する熱及び波長変換光は、両者とも３６０度等方的に拡散を開始する。しかし、波長変換光に関しては、射出部３２４方向には波長変換部材３０２が設置されているため散乱され易く、入射部３２２方向には透明な光透過部材３０６が有るため、光軸後方に優先的に射出される。一方、熱に関しては、入射部３２２方向に熱伝導率の低い光透過部材３０６が有る一方、光軸前方には光透過部材３０６より熱伝導率が高い波長変換部材３０２が設置されているため、光軸前方に優先的に拡散される。
【００７２】
よって、本実施形態のように、波長変換部材３０２内部の波長変換部材３０２の厚さ方向の中央付近から熱拡散させることで、励起光も波長変換光も到達しにくい場所に熱伝導部材３０８が設置されているため、励起光及び波長変換光をほとんど阻害することなく、波長変換部材３０２の内部で発生する熱を効率よく保持部材３０４に伝達することができる。そのため、波長変換部材３０２があまり発熱せず、入力励起光を大きく入力することができ、また、効率よく励起光を波長変換光に変換でき、その波長変換光を射出部３２４より外部に射出することができる。
【００７３】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００７４】
例えば、上述した全ての実施形態において、励起光源である半導体レーザ２０２と波長変換部材３０２とを組み合わせた照明装置１００に関する例を示したが、本発明は、これに限らない。１次光源と、１次光源から放射される１次光の、ピーク波長、放射角、スペクトル形状等の光学的性質の少なくとも一部を変換し、２次光として放射する光変換部材を組み合わせた光源装置であれば、本発明の効果を得ることが可能である。すなわち、光源装置から放射される２次光の安全レベルが、１次光がそのまま放射された場合の安全レベルと比較して向上するような光源装置であれば、どのような光源装置にも適用することができる。例えば、光変換部材として上記３つの光学的性質のうちの放射角のみを変換する拡散部材を用いて、１次光であるレーザ光の放射角を広げ、光源使用者の眼に入射するレーザ光の光密度を減少させて安全性を向上させるような光源装置において、好適である。
【符号の説明】
【００７５】
１００…照明装置、 ２００…光源部、 ２０２…半導体レーザ、 ２０４…ファイバ、 ２０６…励起光射出端、 ３００…波長変換ユニット部、 ３０２…波長変換部材、 ３０４…保持部材、 ３０６…光透過部材、 ３０８…熱伝導部材、 ３１０…光透過部材入射面、 ３１２…光透過部材射出面、 ３１４…波長変換部材入射面、 ３１６…波長変換部材射出面、 ３１８…波長変換部材側面、 ３２０…貫通孔、 ３２２…入射部、 ３２４…射出部、 ３２６…光透過部空間、 ３２８…光透過部、 ３３０…ビームスポット、 ３３２…主要励起光照射領域、 ３３４…準励起光照射領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。
【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、例えば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９は、上記特許文献１に開示されている従来の照明装置を示すもので、（Ａ）は波長変換部材周辺の概略構成を示す図、（Ｂ）は該照明装置に用いるスペーサの正面図、（Ｃ）は該スペーサの斜視図である。
【０００４】
上記特許文献１に開示のファイバ光源装置では、小型固体光源（図示せず）にファイバ（光ファイバ）９２０が接続され、そのファイバ９２０の先端に波長変換部材（蛍光体）９４０が設置されている。ファイバ９２０は、保持部材９３０に取り付けられており、ファイバ９２０と波長変換部材９４０との間には、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からファイバ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ことでファイバ９２０側への射出光を波長変換部材９４０側へ戻し、波長変換光の照明光量を上げている。
【０００５】
このような特許文献１に開示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ファイバと、ファイバの少なくとも射出側端部に取り付けられる保持部材と、ファイバ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、保持部材またはファイバと、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、それまで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、可視光を散乱させる特性や自ら発した波長変換した波長変換光を吸収する特性を有する。このように、自らが波長変換した波長変換光の一部を吸収したり本来有効に外部に出力される光を散乱させたりするため、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】
また、ファイバ（光ファイバ）９２０の先端と波長変換部材（蛍光体）９４０の距離が近接しており、且つ波長変換部材９４０やその周囲にある部材に対する材料規定がなされていないため、波長変換部材９４０による波長変換に伴って発生する熱量が波長変換部材９４０の底面周辺に局所集中し、波長変換部材９４０やその周囲にある部材が熱劣化し易く、発光素子の光量をあまり上げられないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、波長変換部材によって波長変換された波長変換光の光量を向上させ、明るい照明が得られる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】
【００１０】
本発明の照明装置の一態様は、
１次光源部と、光変換ユニット部を有する照明装置において、
前記１次光源部は、１次光を射出する１次光射出端を有し、
前記光変換ユニット部は、
前記１次光を所望の２次光に光変換する光変換部材と、
前記１次光及び前記２次光を透過する機能を有する光透過部と、
前記光透過部をその内部に保持する機能を有する貫通孔を有する保持部材と、
を有しており、
前記保持部材の貫通孔の一端である入射部は、その付近に前記１次光射出端が設置され、
前記１次光射出端は前記光変換部材と離間しており、且つ、前記光変換部材は前記保持部材と離間しており、
前記光透過部は、前記１次光射出端と前記光変換部材との間隙にその一部が設置され、且つ前記入射部から前記保持部材の貫通孔の他端である射出部まで少なくとも一部は連続して構成され、
前記照明装置は、前記光変換部材と前記保持部材とを熱的に接続する機能を有し、且つ前記光透過部に設置されている光透過部材よりも高熱伝導率である、熱伝導部材を更に具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、波長変換部材が波長変換する際に同時に発生する熱を熱伝導経路となる熱伝導部材を介して効率良く放熱することができるため、波長変換部材に入射する励起光量を増加させることができるので、波長変換部材によって波長変換された波長変換光の光量を向上させ、明るい照明が得られる照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（Ａ）は、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り、図１（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図１（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図であり、図１（Ｃ）は、光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図２】図２は、熱伝導部材の別の配置例を説明するための模式図である。
【図３】図３（Ａ）は、本発明の第１実施形態の変形例に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図３（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図３（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図であり、図３（Ｃ）は、光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図４】図４（Ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図４（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図４（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図であり、図４（Ｃ）は、光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の第１の変形例に係る照明装置における光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図６】図６（Ａ）は、本発明の第２実施形態の第２の変形例に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図６（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図６（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は、第３実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図７（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図７（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図であり、図７（Ｃ）は、光透過部材と波長変換部材底面と励起光照射エリアと熱伝導部材との位置関係を説明するための模式図である。
【図８】図８（Ａ）は、第４実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図であり、図８（Ｂ）は、一部の部材の図示を省略した図８（Ａ）の波長変換ユニットの一部を拡大して示す斜視図である。
【図９】図９は、従来の照明装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
（構成）
まず、本発明の第１実施形態に係る照明装置の構成について説明する。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、本発明の第１実施形態に係る照明装置１００は、主に、１次光源部としての光源部２００と波長変換ユニット部３００とに分けられ、光源部２００から射出された１次光である励起光を、波長変換ユニット部３００内にある波長変換部材３０２に照射して、所望の２次光に光変換する構成である。なお、ここでは、１次光を励起光、２次光を波長変換光とし、光変換部材として波長変換部材３０２を用いた例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではないことは勿論である。
【００１５】
以下、各部の詳細な構造を次に説明する。
光源部２００は、半導体レーザ２０２と、導光部材であるファイバ２０４と、を備える。半導体レーザ２０２は、１次光として励起光を射出する。ファイバ２０４は、半導体レーザ２０２と接続されている端面と対向する面を有し、本明細書では、この面を励起光射出端２０６と呼ぶこととする。励起光射出端２０６は、半導体レーザ２０２から導波されてきた励起光を法線方向に射出する機能を有し、該励起光射出端２０６の中心から励起光が射出される軸を光軸Ｏとする。即ち、励起光射出端２０６は、１次光を射出する１次光射出端として機能する。
【００１６】
光源部２００の一部であるファイバ２０４の光軸Ｏ前方には、波長変換ユニット部３００が形成されており、その内部には、保持部材３０４、光透過部材３０６、波長変換部材３０２、熱伝導部材３０８が設置されている。
【００１７】
ファイバ２０４の励起光射出端２０６には、図１（Ｂ）に示すような円柱形状の光透過部材３０６が接着される。この光透過部材３０６が有する２つの円平面の中心を通る中心軸は、上記光軸Ｏと一致している。ここで、該光透過部材３０６が有する面のうち、励起光射出端２０６と接着している円平面を光透過部材入射面３１０、その面と対向する平面を光透過部材射出面３１２とする。
【００１８】
光透過部材射出面３１２と接続しているのは、図１（Ｂ）に示すような円柱形状の波長変換部材３０２である。この波長変換部材３０２が有する２つの円状平面の中心を通る中心軸は、上記光軸Ｏと一致している。ここで、該波長変換部材３０２が有する面のうち、光透過部材射出面３１２と接続している面を波長変換部材入射面３１４、その面と対向する面を波長変換部材射出面３１６とする。また、それら波長変換部材入射面３１４および波長変換部材射出面３１６と接している波長変換部材３０２の側面を波長変換部材側面３１８とする。
【００１９】
また、図１（Ｂ）に示すように、光透過部材射出面３１２の、波長変換部材入射面３１４が接続されている以外の一部には、薄膜状または四角柱状に熱伝導部材３０８が接続されている。熱伝導部材３０８は、波長変換部材３０２の側面である波長変換部材側面３１８の一部と、光透過部材射出面３１２の一部と、後述の保持部材３０４の貫通孔３２０の内壁と接続されている。この熱伝導部材３０８は、光透過部材射出面３１２から波長変換部材入射面３１４を除いた領域のうち、全ての領域を覆わず、一部に設置する。
【００２０】
保持部材３０４は、貫通孔３２０を有しており、該貫通孔３２０の内部にファイバ２０４の励起光射出端２０６、光透過部材３０６、波長変換部材３０２、熱伝導部材３０８を保持するよう、それらを取り囲んでいる。保持部材３０４の外形は、円柱形状をしており、カップ状、別言すると円柱形状の空洞を有した内部構造をしている。貫通孔３２０は、径の小さな孔と大きな径の孔とが連通したものであり、保持部材３０４の内部底面（円状）の中心に径の小さな孔が開いている。この小さな孔の付近に、ファイバ２０４の励起光射出端２０６が設置される。貫通孔３２０の一端である径の小さな孔を入射部３２２、他端である大きな径の開口を射出部３２４とする。
【００２１】
入射部３２２にはファイバ２０４の励起光射出端２０６が設置され、続いて光透過部材３０６、波長変換部材３０２、熱伝導部材３０８が設置されており、射出部３２４には、波長変換部材射出面３１６が略一致して設置されている。
【００２２】
保持部材３０４の貫通孔３２０の中心軸は光軸Ｏと一致している。また、貫通孔３２０の内壁と光透過部材３０６の側面は接着され、また、貫通孔３２０の内壁の一部と熱伝導部材３０８の一部も接着されている。
【００２３】
それぞれの部材の光軸Ｏに垂直な方向の径は、次のような大きさの順である。
ファイバ２０４の励起光射出端２０６（ファイバ２０４の図示しないコア部先端）
＜ 保持部材３０４の入射部３２２
＜ 波長変換部材入射面３１４
≒ 波長変換部材射出面３１６
＜ 光透過部材入射面３１０
≒ 光透過部材射出面３１２
≒ 保持部材３０４の射出部３２４。
【００２４】
保持部材３０４の射出部３２４に対し波長変換部材射出面３１６は径が小さく、波長変換部材側面３１８は保持部材３０４の貫通孔３２０の内壁とは全面接していない。
【００２５】
なお、保持部材３０４の貫通孔３２０内部の何も充填されていない箇所を光透過部空間３２６、光透過部空間３２６と光透過部材３０６を合わせた領域を光透過部３２８と呼ぶこととする。つまり、貫通孔３２０は、光透過部３２８をその内部に保持する機能を有することとなる。光透過部３２８は、１次光である励起光と２次光である波長変換光の両方を透過する機能を有する。ファイバ２０４の励起光射出端２０６は波長変換部材３０２と離間しており、且つ、波長変換部材３０２は保持部材３０４と離間している。そして、光透過部３２８は、励起光射出端２０６と波長変換部材３０２との間隙にその一部が設置され、且つ入射部３２２から射出部３２４まで少なくとも一部は連続して構成されている。
【００２６】
（主な部材の材料）
ここで、主な部材の材料について説明する。
ファイバ２０４の図示していないコア部は無色透明ガラス、光透過部材３０６は無色透明ガラスもしくは無色透明樹脂が望ましい。
【００２７】
波長変換部材３０２は、光の光学的性質であるピーク波長、放射角、スペクトル形状の全てを変換する蛍光体であり、無機粉末蛍光体粒子を無色透明な蛍光体モールド樹脂に均一分散させたものが望ましい。無機粉末蛍光体粒子には、紫外光や、青紫光、青光などの可視光の短波長領域を吸収することで、励起光よりも長波長の可視光を等方的に射出する機能を有する。その時、同時に熱も発生する。
【００２８】
熱伝導部材３０８は、波長変換部材３０２と保持部材３０４とを熱的に接続する機能を有している。この熱伝導部材３０８は、光透過部３２８に設置されている光透過部材３０６よりも高熱伝導率のものであり、例えば銀が望ましい。なぜならば、銀は熱伝導率が金属の中でもかなり高いため、効率的に波長変換部材３０２で発生した熱量を伝達することができる。また、可視光全領域に対し非常に高い反射率を示すため、照射される励起光や波長変換光を高効率に反射し、ロスすることなく、その一部は射出部３２４より有効に照明光として射出されるようにすることができる。その他としては、銅やアルミなどの金属、または、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどの炭素材料、または、それらを含む材料が特に熱伝導率が高く望ましい。
【００２９】
保持部材３０４は、真鍮などの金属が望ましく、また体積は大きいほど望ましい。なぜならば、金属であれば、加工性も良く安価に作製できるほか、一般的に熱伝導率が高く、波長変換部材３０２内部で発生し熱伝導部材３０８を介して伝わってきた熱量を迅速に吸熱することができるからである。また、保持部材３０４の外表面は大きい方が望ましい。なぜならば、波長変換部材３０２から熱伝導部材３０８を介して伝達されてきた熱量を保持部材３０４の外表面を通して外部の空気中等に熱拡散させることができるからである。
【００３０】
（動作と機能）
次に、本実施形態に係る照明装置１００の動作と機能について説明する。
【００３１】
半導体レーザ２０２は、波長変換部材３０２が波長変換を行うのに対し効率の良い波長の光（＝励起光）を射出する機能を有する。その光をファイバ２０４の入射端方向に射出することで高効率にファイバ２０４の図示しないコア部の内部へ入射することができる。
【００３２】
ファイバ２０４に入射した励起光は、ファイバ２０４が持つコア及びクラッドの屈折率差などを利用してコア内を導波し、ファイバ２０４が持つ励起光射出端２０６までほとんど光のロスすることはなく、励起光を伝える。
【００３３】
励起光は、励起光射出端２０６から、励起光射出端２０６の法線方向（＝光軸Ｏ）を最大とした強度分布を持った配光分布で射出される。励起光射出端２０６から光軸前方に射出された励起光は、励起光射出端２０６の光軸前方に設置された光透過部材３０６に入射される。このとき、ファイバ２０４と光透過部材３０６との間には、光を高効率に通過させる機能を有することが必要である。そのために、ファイバ２０４の図示しないコア部と光透過部材３０６とそれらを接着させる部材全てが略同じ屈折率であり、かつ励起光を高効率に透過する特性を有することが望ましい。
【００３４】
ある配光分布を持って光透過部材３０６に入射した励起光は、光透過部材３０６の内部をほとんど吸収されることなく進行し、光透過部材射出面３１２から光軸前方に射出される。このとき励起光は、光透過部材射出面３１２の中心点を最大とした面内分布を持って射出される。この励起光は、光透過部材３０６の光軸前方に配置された波長変換部材３０２に、波長変換部材入射面３１４から入射される。このとき、励起光のほとんど全てが波長変換部材入射面３１４を照射するよう、励起光射出端２０６および波長変換部材３０２の径、光透過部材３０６の厚さを決定する。
【００３５】
具体的には、図１（Ｃ）に示すように、励起光射出端２０６から射出された励起光が波長変換部材入射面３１４を含む平面上に形成するビームスポット３３０が、波長変換部材入射面３１４よりも小さくなるように構成される。ここで、ビームスポット３３０とは、波長変換部材入射面３１４の中で、励起光射出端２０６から射出される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。また、このビームスポット３３０のうち、励起光が波長変換部材３０２を主に照射する領域を主要励起光照射領域３３２、それ以外を準励起光照射領域３３４と定義する。ここで、主要励起光照射領域３３２とは、上記励起光の最大強度に対し１／ｅ以上の光量が照射される円状領域である。様々な光源に接続したファイバ２０４から射出される光は、一般的に光軸Ｏに対し略円対称の配光分布を示すため、１／ｅ以上の光量が照射される領域は、光軸Ｏを含む円状領域となる。
【００３６】
波長変換部材３０２は、その内部に励起光が入射することで、一部は励起光とは波長の異なる光（即ち、波長変換光）に、一部は熱に、その他を透過もしくは散乱させる機能を有する。従って、光軸前方に射出された励起光は、ほとんど全て波長変換部材入射面３１４から波長変換部材３０２内部に入射される。これらの励起光は、そのエネルギーを波長変換光及び熱に変換されながら、散乱透過し、波長変換部材射出面３１６から射出する前にほとんど全ての励起光が変換される。波長変換部材３０２は、そのような励起光透過率を有するよう、厚さと波長変換機能の濃度を決定する。
【００３７】
（波長変換光の動き）
ここで、波長変換光の動きについて説明する。
波長変換部材３０２内部で波長変換された波長変換光は主に、（１）一部は入射部３２２へ到達し、（２）一部は保持部材３０４の内壁へ到達し、（３）一部は波長変換部材３０２の内部、光透過部材３０６、もしくは熱伝導部材３０８に吸収され、（４）一部は射出部３２４へ到達する。
【００３８】
このうち、上記（１）の入射部３２２へ到達した波長変換光は、ファイバ２０４に入射され、ファイバ２０４の図示しないコア部を導波し半導体レーザ２０２内部等でほとんど吸収される。
【００３９】
また、上記（２）の保持部材３０４の内壁へ到達した波長変換光は、保持部材３０４の内壁（内部底面も含む）が有する波長変換光反射機能により一部は反射され、一部は保持部材３０４に吸収される。この反射機能は、保持部材３０４内壁に持たせても良いし、または光透過部材３０６の側面に持たせても良い。この反射機能を反射層と呼ぶこととする。この反射層を反射した波長変換光は、もう一度上記（１）〜（４）の何れかを繰り返す。このとき、光透過部材３０６の径よりも波長変換部材３０２の径が小さいため、励起光射出端２０６側から見て、保持部材３０４の貫通孔３２０内壁と波長変換部材３０２との間に空間（即ち、光透過部空間３２６）がある。従って、反射層により反射した波長変換光は、全て波長変換部材入射面３１４から波長変換部材３０２に再入射するのではなく、光透過部材射出面３１２の光透過部空間３２６と接している箇所より、光透過部空間３２６に入射し、射出部３２４より外部へ射出される上記（４）の波長変換光が一定割合で存在する。この割合は、光透過部材３０６の径（≒貫通孔３２０の内壁径≒射出部３２４の径）と波長変換部材３０２の径の違いが大きければ大きいほど大きい。
【００４０】
上記特許文献１に開示されているように、従来では、励起光射出端と波長変換部材（９４０）が接しているか、近接しており、且つ射出部全体をほぼ全て波長変換部材で覆われている構造が一般的であった。しかしながらそのような構造の場合、波長変換光を射出部から有効に照明光として射出させる際、必ず波長変換部材を通過しなければならない。しかしながら、無機粉末蛍光粒子のような一般的な波長変換部材には、自ら波長変換した波長変換光を吸収したり、散乱したりする特性を有する。そのため、自らが波長変換した波長変換光の一部を吸収してしまったり本来外部に出力される光を散乱させてしまったりするため、なかなか射出部より射出されず、その間に熱に変換されてしまうため、外部に射出される波長変換光の光量が低下してしまう。また、励起光射出端と波長変換部材が接していると、波長変換部材の内部で波長変換される領域がかなり小さくなり、その部分から局所的に発熱が発生する。そのため、励起光射出端付近の波長変換部材の小さな領域のみ高温になり劣化してしまってしまうため、安全を考慮すると低出力しか励起光入力できなかった。
【００４１】
また、熱伝導部材３０８は、光透過部材射出面３１２から波長変換部材入射面３１４を除いた領域のうち全ての領域を覆わず一部に設置することが重要である。なぜならば、反射層から射出部３２４までの間に可視光を吸収したり散乱したりする部材があると、射出部３２４からの照明光の光量が低下してしまう。従って、熱伝導部材３０８は、なるべく面積の小さく作製することが望ましい。
【００４２】
また、上記（３）の波長変換部材３０２の内部、光透過部材３０６、もしくは熱伝導部材３０８に吸収される波長変換光は、それら波長変換部材３０２、光透過部材３０６、及び熱伝導部材３０８が有する波長変換光に対する吸収機能により、それぞれの部材内部で熱に変換される。特に、波長変換部材３０２には、波長変換光も一部吸収する機能を有する材料が多い。従って、上記（３）の波長変換光のうち波長変換部材３０２内部で吸収される光量が一定割合で存在する。波長変換部材３０２内部で発生した波長変換光、もしくは波長変換部材入射面３１４、波長変換部材側面３１８から入射した波長変換光が一定割合で吸収される。
【００４３】
また、上記（４）の射出部３２４へ到達する波長変換光は、射出部３２４を通過して対象物等を照らす照明光として有効に外部に射出される。
【００４４】
（熱の動き）
次に、熱の動きについて説明する。
波長変換部材３０２の内部で変換された熱は、波長変換部材３０２に接している各部材に拡散していく。その拡散ルートは主に、
（１） 波長変換部材３０２→光透過部空間３２６→外部空間
（２） 波長変換部材３０２→光透過部空間３２６→保持部材３０４→外部空間
（３） 波長変換部材３０２→外部空間
（４） 波長変換部材３０２→熱伝導部材３０８→保持部材３０４→外部空間
（５） 波長変換部材３０２→光透過部材３０６→保持部材３０４→外部空間
（６） 波長変換部材３０２→光透過部材３０６→ファイバ２０４→外部空間
の６種類である。
【００４５】
これらのうち優先されるのは、各部材が持つ熱伝導率に依存する。例えば、光透過部空間３２６及び外部空間は、空気で充たされているため熱伝導率が約０．０２Ｗ／ｍＫとかなり低く、他が優先される。また、波長変換部材３０２で発生した熱量に対し、これら全ての順序に関連する部材の各熱伝導率が何れも低い場合、波長変換部材３０２からの熱拡散が効率良く行われず、長い時間、波長変換部材３０２に留まる。本発明は照明装置に関するものであるため、波長変換部材３０２に励起光を照射し続け波長変換光を射出部３２４から射出し続ける。従ってこのような場合、発熱量が増大し、波長変換部材３０２の内部温度が上昇し、高い温度で部材内部が安定する。その温度が３００度などに高温になると、波長変換部材３０２やその周辺部材が熱劣化してしまう。波長変換部材３０２やその周辺部材が熱劣化すると、可視光に対する光吸収機能が増大し発熱がより促進されてしまい、装置の故障に繋がる。従って、安全を考慮すると、弱い励起光しか入射できず、暗い照明装置となる。
【００４６】
波長変換部材３０２は、光学的観点からガラス（１Ｗ／ｍＫ）か樹脂（０．２Ｗ／ｍＫ）が望ましく、熱伝導率としては金属などと比較して大きくない。それらと比較して熱伝導部材３０８として用いた銀は、約４２０Ｗ／ｍＫとかなり大きいため、上記（４）の拡散ルートが他の拡散ルートに優先され熱拡散する。保持部材３０４も金属で作製しまた体積や表面積も大きいため、励起光を入射し続け熱が連続的に発生しても、波長変換部材３０２もしくは熱伝導部材３０８で熱が滞ることなく次々と保持部材３０４やそこから外部へ熱が拡散されていく。
【００４７】
（効果）
以上説明したような構造とすることで、従来よりも大きな光量の射出光を創出する照明装置を提供することができる。すなわち、波長変換部材３０２の側方に光透過部３２８が存在していることから、反射層で反射され光軸前方方向に射出された波長変換光が波長変換部材３０２に入射されずに射出部３２４から射出される光量割合が大幅に増大する。反射層で反射され光軸前方方向に射出された波長変換光が波長変換部材に照射されると、波長変換部材の光吸収機能により吸収されたり、散乱によって射出部方向に向かわなくなるため光量が減少するが、本実施形態に係る照明装置１００では、このような現象を回避しているため、同じ入力励起光光量で、従来より大きい光量の波長変換光の射出光を創出することができる。
【００４８】
また、波長変換部材３０２の内部で発生した熱量を熱伝導部材３０８により効果的に拡散できるため、波長変換部材３０２やその周辺部材が低温で安定する。よって、安全を考慮しても従来よりもより大きな励起光光量を入力することができ、明るい波長変換光の射出光を創出することができる。
【００４９】
また、熱伝導部材３０８は、銀で出来ているため、ほとんど光吸収しない。そのため、光透過部３２８の内部に存在しているが、光吸収し熱を発生することがほとんどなく、効率よく波長変換光の射出光を創出することができる。
【００５０】
なお、光源部２００の光源は、半導体レーザ２０２に限らない。例えばＬＥＤを用いることで、より安価に装置を作製することができる。
【００５１】
また、ファイバ２０４を設置せず、半導体レーザ２０２のレーザ射出端を励起光射出端２０６として、保持部材３０４の入射部３２２付近に直接設置してもよい。
【００５２】
また、保持部材３０４の貫通孔３２０の形状は、テーパのついた円錐形状でも良い。その場合、光透過部は円錐台形状となる。
【００５３】
さらに、波長変換部材３０２は、円柱である必要はない。円錐や円錐台、ドーム形状、四角柱でもよい。
【００５４】
また、光透過部空間３２６は、透明な材料で充填されていても良い。例えば、光透過部３２８全体が光透過部材３０６で満たされていても良い。
【００５５】
さらに、光透過部材３０６に、励起光もしくは波長変換光を散乱させる機能を有していても良い。両光を光吸収せず隣接部材に伝えることが肝要である。
【００５６】
また、熱伝導部材３０８を保持部材３０４もしくは波長変換部材側面３１８と接する際、物理的に接していることが望ましいが、それに限らない。なぜならば、両者が物理的に接していると効果的に熱量伝達がなされるが、両者が接していなくても一般的に５０μｍ以下の短い距離で近接していれば熱的に効率よく伝達するためである。それは、その間隙に反射層や接着層、空気層などが介在していても、その介在層材質に関係なく熱的に効率よく伝達する。すなわち、熱的に接続とは、間隙の材料有無に関わらず物理的に接しているかもしくは５０μｍ以下に近接していることとする。
【００５７】
さらに、熱伝導部材３０８の数も１個に限らない。図２に示すような２個、さらにはそれ以上であって良い。即ち、熱伝導部材３０８は、少なくとも１個あれば良く、その数は、発熱量と、耐熱温度、使用環境上守らなければならない外表面の温度、等に応じて、決定すれば良い。なお、複数設ける場合には、対角に配置したり、等角度に配置することが好ましい。
【００５８】
［変形例］
次に、本実施形態の変形例を説明する。
図３（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、熱伝導部材３０８は、波長変換部材３０２と一体的に構成したもの、つまり波長変換部材３０２を一部、保持部材３０４まで延設して形成しても良い。なぜならば、波長変換部材３０２の一部としても用いられる無機粉末蛍光体は、約１０Ｗ／ｍｋと、樹脂やガラスよりも高い特性を有しているため、この材料を用いて保持部材３０４まで熱拡散させることができるからである。このような構成では、波長変換部材３０２は、保持部材３０４と物理的には離間していないこととなるが、発熱に寄与する波長変換部材３０２の大部分が保持部材３０４と熱的に離間している。
【００５９】
この構成の場合、上記第１実施形態よりも部材点数が減少し、製造プロセスが簡易になることがその他の効果として挙げられる。また、波長変換部材３０２内で吸収されず散乱し反射層で反射した励起光の一部が、熱伝導部材３０８として設置した波長変換部材３０２によって波長変換光に波長変換されるため、励起光の抜けが減少し、効率良く波長変換光を創出できる。
【００６０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
（構成）
本第２実施形態は、上記第１実施形態とは熱伝導部材３０８の設置位置が異なる。即ち、図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第２実施形態に係る照明装置１００では、波長変換部材入射面３１４の光軸中心を含んだ場所から保持部材３０４まで、銀の薄膜でなる熱伝導部材３０８が形成されている。
【００６１】
（効果）
このような構造とすることで、本実施形態に係る照明装置１００は、励起光の入力光を大きくする事ができる。即ち、ファイバ２０４の励起光射出端２０６から射出される励起光は、光軸方向が一番強く射出されており、光軸Ｏから傾いていくにつれ光量が下がっていく傾向が一般的にある。従って、本実施形態のような構造の場合、波長変換部材入射面３１４のうち、励起光が強く照射され、発熱量が大きい場所にまで熱伝導部材３０８が伸びているため、より効率良く、発熱量を保持部材３０４まで熱拡散することができる。
【００６２】
なお、熱伝導部材３０８に直接照射された励起光に関しては、銀で薄膜を形成しているため、ロスによって熱に変換されることはほとんどなく、反射散乱され、一部は再び波長変換部材３０２の別の箇所から入射し波長変換に寄与することができる。
【００６３】
［第１の変形例］
ここで、本第２実施形態の第１の変形例を説明する。
上記第２実施形態に係る照明装置１００では、熱伝導部材３０８は、銀で形成していたが、図５に示すように、いわゆる透明電極用途で使われるような透明導電体で形成しても良い。この透明導電体としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ（酸化スズ）などが知られている。これらは、８〜１００Ｗ／ｍＫと比較的高い熱伝導率を有し、且つ透明である。
【００６４】
このような材料を本実施形態の熱伝導部材３０８として使用することで、熱伝導部材３０８によって励起光の波長変換部材３０２への入射を遮り、波長変換光の光量が減少するということを防げることができる。また、熱伝導部材３０８によって波長変換光を遮り、射出部３２４からの射出を減少させるということも防げることができる。
【００６５】
なお、上記第１実施形態に係る照明装置１００においても、熱伝導部材３０８に、このような透明導電体を用いても良いことは言うまでもない。
【００６６】
［第２の変形例］
次に、本第２実施形態の第２の変形例を説明する。
図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本変形例による照明装置１００では、上記第１の変形例で説明したような透明導電体を用いた熱伝導部材３０８を、光透過部材射出面３１２全体に形成したものである。
【００６７】
熱伝導部材３０８が透明であれば、励起光及び波長変換光に対して吸収や散乱させることがないため、薄膜形成面積を増加させて熱拡散効果を高めることができる。最も熱拡散効果が高いのは、光透過部材射出面３１２全体に透明な熱伝導体を形成することである。この場合、熱伝導部材３０８が透明であるため光透過部材３０６も兼ね、励起光射出端２０６から射出部３２４まで光透過部３２８が連続して形成されている。
【００６８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
（構成）
本第３実施形態は、上記第１実施形態とは熱伝導部材３０８の設置位置が異なる。即ち、図７（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第３実施形態に係る照明装置１００では、熱伝導部材３０８は、光透過部材射出面３１２のうち一部に形成され、それは励起光が波長変換部材３０２を主に照射する領域である主要励起光照射領域３３２の周囲端の一部分から、長方形状に保持部材３０４まで伸びている。なお、上述したように、主要励起光照射領域３３２とは、波長変換部材入射面３１４の中で、励起光射出端２０６から射出される励起光光量のうち、１／ｅ以上の光量が照射される円状領域である。この円の外周のうち一部分から外側に銀を形成し、ある一定幅を持って保持部材３０４まで形成することで、熱伝導部材３０８を配置している。即ち、熱伝導部材３０８は、準励起光照射領域３３４と保持部材３０４とを熱的に接続している。
【００６９】
（効果）
このような構造とすることで、励起光が波長変換部材３０２の主要励起光照射領域３３２に入射することを妨げる部材がないため、効率よく波長変換が行われ、且つ、熱伝導部材３０８が波長変換部材入射面３１４のうち主要励起光照射領域３３２の外周まで延びているため、波長変換部材３０２の光軸付近で主に発生する熱量を効率よく保持部材３０４に熱拡散することができる。
【００７０】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
（構成）
本第４実施形態は、上記第１実施形態とは熱伝導部材３０８及び光透過部材３０６の設置位置及び形状が異なる。即ち、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第４実施形態に係る照明装置１００では、熱伝導部材３０８は、波長変換部材３０２の厚さ方向に関する中央付近の内部から保持部材３０４までを、棒状もしくは線状の銀で形成されている。また、光透過部材３０６は、光透過部空間３２６にも充填される、すなわち、光透過部３２８全体に充填されている。なお、光透過部材３０６の材質に関しては、透明樹脂とする。
【００７１】
（効果）
波長変換部材３０２によって波長変換される箇所は、波長変換部材入射面３１４に近い波長変換部材３０２内部が大部分であり、それから光軸前方に進むに従って指数関数的に変換量が低下する。また、波長変換部材３０２の内部で発生する熱及び波長変換光は、両者とも３６０度等方的に拡散を開始する。しかし、波長変換光に関しては、射出部３２４方向には波長変換部材３０２が設置されているため散乱され易く、入射部３２２方向には透明な光透過部材３０６が有るため、光軸後方に優先的に射出される。一方、熱に関しては、入射部３２２方向に熱伝導率の低い光透過部材３０６が有る一方、光軸前方には光透過部材３０６より熱伝導率が高い波長変換部材３０２が設置されているため、光軸前方に優先的に拡散される。
【００７２】
よって、本実施形態のように、波長変換部材３０２内部の波長変換部材３０２の厚さ方向の中央付近から熱拡散させることで、励起光も波長変換光も到達しにくい場所に熱伝導部材３０８が設置されているため、励起光及び波長変換光をほとんど阻害することなく、波長変換部材３０２の内部で発生する熱を効率よく保持部材３０４に伝達することができる。そのため、波長変換部材３０２があまり発熱せず、入力励起光を大きく入力することができ、また、効率よく励起光を波長変換光に変換でき、その波長変換光を射出部３２４より外部に射出することができる。
【００７３】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００７４】
例えば、上述した全ての実施形態において、励起光源である半導体レーザ２０２と波長変換部材３０２とを組み合わせた照明装置１００に関する例を示したが、本発明は、これに限らない。１次光源と、１次光源から放射される１次光の、ピーク波長、放射角、スペクトル形状等の光学的性質の少なくとも一部を変換し、２次光として放射する光変換部材を組み合わせた光源装置であれば、本発明の効果を得ることが可能である。すなわち、光源装置から放射される２次光の安全レベルが、１次光がそのまま放射された場合の安全レベルと比較して向上するような光源装置であれば、どのような光源装置にも適用することができる。例えば、光変換部材として上記３つの光学的性質のうちの放射角のみを変換する拡散部材を用いて、１次光であるレーザ光の放射角を広げ、光源使用者の眼に入射するレーザ光の光密度を減少させて安全性を向上させるような光源装置において、好適である。
【符号の説明】
【００７５】
１００…照明装置、 ２００…光源部、 ２０２…半導体レーザ、 ２０４…ファイバ、 ２０６…励起光射出端、 ３００…波長変換ユニット部、 ３０２…波長変換部材、 ３０４…保持部材、 ３０６…光透過部材、 ３０８…熱伝導部材、 ３１０…光透過部材入射面、 ３１２…光透過部材射出面、 ３１４…波長変換部材入射面、 ３１６…波長変換部材射出面、 ３１８…波長変換部材側面、 ３２０…貫通孔、 ３２２…入射部、 ３２４…射出部、 ３２６…光透過部空間、 ３２８…光透過部、 ３３０…ビームスポット、 ３３２…主要励起光照射領域、 ３３４…準励起光照射領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次光源部と、光変換ユニット部を有する照明装置において、
前記１次光源部は、１次光を射出する１次光射出端を有し、
前記光変換ユニット部は、
前記１次光を所望の２次光に光変換する光変換部材と、
前記１次光及び前記２次光を透過する機能を有する光透過部と、
前記光透過部をその内部に保持する機能を有する貫通孔を有する保持部材と、
を有しており、
前記保持部材の貫通孔の一端である入射部は、その付近に前記１次光射出端が設置され、
前記１次光射出端は前記光変換部材と離間しており、且つ、前記光変換部材は前記保持部材と離間しており、
前記光透過部は、前記１次光射出端と前記光変換部材との間隙にその一部が設置され、且つ前記入射部から前記保持部材の貫通孔の他端である射出部まで少なくとも一部は連続して構成され、
前記照明装置は、前記光変換部材と前記保持部材とを熱的に接続する機能を有し、且つ前記光透過部に設置されている光透過部材よりも高熱伝導率である、熱伝導部材を更に具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光変換部材は、前記１次光射出端と離間し且つ前記１次光射出端と対向した光変換部材入射面と、前記光変換部材入射面と接している光変換部材側面と、を有し、
前記熱伝導部材は、前記光変換部材側面の一部と、前記保持部材と、を熱的に接続し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】
前記熱伝導部材は、前記光変換部材の内部と前記保持部材とを熱的に接続し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４】
前記熱伝導部材は、前記１次光射出端と離間し且つ前記１次光射出端と対向した光変換部材入射面の一部と、前記保持部材と、を熱的に接続し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５】
前記１次光射出端の中心を通り、前記１次光射出端から射出される前記１次光が主に射出される軸を光軸とすると、前記熱伝導部材は、前記光軸と前記光変換部材入射面とが交わる一点を含む前記光変換部材入射面の一部と、前記保持部材と、を熱的に接続していることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記１次光射出端の中心を通り、前記１次光射出端から射出される前記１次光が主に射出される軸を光軸と定義し、且つ、前記光変換部材入射面のうち、前記光軸を通る点を通過する１次光の光量に対し１／ｅ以上の割合の光量が照射される領域を主要１次光照射領域、それ以外の領域を準１次光照射領域と定義すると、前記熱伝導部材は、前記光変換部材のうち、前記準１次光照射領域と、前記保持部材と、を熱的に接続していることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項７】
前記熱伝導部材は、金属、または炭素材料、またはその何れかを含む材料であることを特徴とする請求項２、３、５または６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記熱伝導部材は、前記光変換部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項２、３、５または６に記載の照明装置。
【請求項９】
前記熱伝導部材は、透明導電体であることを特徴とする請求項２、３、５または６に記載の照明装置。
【請求項１】
１次光源部と、光変換ユニット部を有する照明装置において、
前記１次光源部は、１次光を射出する１次光射出端を有し、
前記光変換ユニット部は、
前記１次光を所望の２次光に光変換する光変換部材と、
前記１次光及び前記２次光を透過する機能を有する光透過部と、
前記光透過部をその内部に保持する機能を有する貫通孔を有する保持部材と、
を有しており、
前記保持部材の貫通孔の一端である入射部は、その付近に前記１次光射出端が設置され、
前記１次光射出端は前記光変換部材と離間しており、且つ、前記光変換部材は前記保持部材と離間しており、
前記光透過部は、前記１次光射出端と前記光変換部材との間隙にその一部が設置され、且つ前記入射部から前記保持部材の貫通孔の他端である射出部まで少なくとも一部は連続して構成され、
前記照明装置は、前記光変換部材と前記保持部材とを熱的に接続する機能を有し、且つ前記光透過部に設置されている光透過部材よりも高熱伝導率である、熱伝導部材を更に具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光変換部材は、前記１次光射出端と離間し且つ前記１次光射出端と対向した光変換部材入射面と、前記光変換部材入射面と接している光変換部材側面と、を有し、
前記熱伝導部材は、前記光変換部材側面の一部と、前記保持部材と、を熱的に接続し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】
前記熱伝導部材は、前記光変換部材の内部と前記保持部材とを熱的に接続し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４】
前記熱伝導部材は、前記１次光射出端と離間し且つ前記１次光射出端と対向した光変換部材入射面の一部と、前記保持部材と、を熱的に接続し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５】
前記１次光射出端の中心を通り、前記１次光射出端から射出される前記１次光が主に射出される軸を光軸とすると、前記熱伝導部材は、前記光軸と前記光変換部材入射面とが交わる一点を含む前記光変換部材入射面の一部と、前記保持部材と、を熱的に接続していることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記１次光射出端の中心を通り、前記１次光射出端から射出される前記１次光が主に射出される軸を光軸と定義し、且つ、前記光変換部材入射面のうち、前記光軸を通る点を通過する１次光の光量に対し１／ｅ以上の割合の光量が照射される領域を主要１次光照射領域、それ以外の領域を準１次光照射領域と定義すると、前記熱伝導部材は、前記光変換部材のうち、前記準１次光照射領域と、前記保持部材と、を熱的に接続していることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項７】
前記熱伝導部材は、金属、または炭素材料、またはその何れかを含む材料であることを特徴とする請求項２、３、５または６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記熱伝導部材は、前記光変換部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項２、３、５または６に記載の照明装置。
【請求項９】
前記熱伝導部材は、透明導電体であることを特徴とする請求項２、３、５または６に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８９４１９（Ｐ２０１３−８９４１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８１０４（Ｐ２０１１−２２８１０４）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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