JP2011258610A - 光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源装置1は、励起光を出射する励起光光源10と、励起光光源10から出射された励起光を導光する第1の光ファイバ30と、第1の光ファイバ30によって導光された励起光を励起光とは異なる波長を有する波長変換光(例えば蛍光)に変換する変換領域51aを有し、変換領域51aによって励起光から変換された波長変換光の一部を照明対象物2に照明する波長変換ユニット50と、照明対象物2に照明されなかった波長変換光の一部が入射する入射端面72を有し、入射端面72を介して照明対象物2に照明されなかった波長変換光の一部を検出する検出ユニット70とを有している。変換領域51aと入射端面72とは、励起光の進行方向において所望な距離離れている。
【選択図】 図2
Description
一般的に、励起光光源から出射された励起光は、上述したように波長変換部材を照射する。波長変換部材に入射した励起光は、散乱や屈折により進行方向を変化させ、さらに波長変換部材に徐々に吸収されながら波長変換部材の内部を進行する。
このばらつきは、波長変換部材内における波長変換光を発生する成分の材料分布のばらつき、波長変換部材の形状や表面粗さ、波長変換部材を取り巻く領域における屈折率の差、製造上の波長変換部材のばらつき、光ファイバの取り付け位置のズレといった、照明装置の構成部材によって生じる。
このように、励起光の照射強度に対し、光検出器が検出する波長変換光の強度は、照明装置の構成部材によって大きく異なってしまう。
一般に、励起光を波長変換光に変換するために、波長変換部材を効率的に利用するために、励起光が波長変換部材内の全領域に照射される必要がある。このような場合、波長変換部材全域が波長変換領域となる。
図1と図2とを参照して第1の実施形態について説明する。なお以下において、励起光光源10から蛍光体51に進行する励起光の進行方向において、進行方向前側を前方、進行方向後側を後方と称する。
本実施形態において、図2に示すように、検出ユニット70における入射端面72は、第2の光ファイバ71の端面である。つまり第2の光ファイバ71は、波長変換光(例えば蛍光)を検出するために蛍光体51から蛍光が入射する端面である入射端面72を有している。
第1の光ファイバ30と第2の光ファイバ71とには、励起光や蛍光を導光可能なマルチモードファイバが用いられている。マルチモードファイバのコア径はシングルモードファイバのコア径よりも大きいため、励起光と蛍光との利用効率(入射率)がシングルモードファイバよりも向上することとなる。
波長変換ユニット50は、第1の光ファイバ30(出射端面30a)から出射された励起光を吸収して蛍光を発生する変換領域51aを有する波長変換部材である蛍光体51と、蛍光体51の後方に配設されている透明部材53と、蛍光体51が透明部材53よりも前方に配設され、透明部材53が自身の端面55aに配設されるように、蛍光体51と透明部材53とを保持する保持部材55と、第1の光ファイバ30と検出ユニット70における第2の光ファイバ71とを保持し、保持部材55の端面55aに固定される固定部材であるフェルール57とを有している。
また透明部材53が蛍光体51から出射された蛍光を散乱する場合、透明部材53は、蛍光の出射方向(この場合、後方)による強度分布を緩和し、第2の光ファイバ71の入射端面72に入射する蛍光の強度のばらつきを防止し、蛍光の強度を安定する。
また透明部材53が配設されておらず、蛍光体51と保持部材55の内周面55cと野間が空間部となると、蛍光の吸収や散乱がほぼ無くなるため、蛍光の利用効率が高まる。
励起光は、励起光光源10から出射され、集光レンズを介して第1の光ファイバ30の一端側から第1の光ファイバ30に入射し、第1の光ファイバ30によって波長変換ユニット50にまで導光される。
本実施形態では、入射端面72は、光学フィルタを有していない。そのため本実施形態の蛍光体51にて発生した波長変換光である蛍光の一部と、蛍光体51によって反射や散乱された励起光の一部とは、透明部材53の内部において様々な経路を進行する。そして、波長変換光である蛍光の一部と励起光の一部とが混合している混合光は、第2の光ファイバ71の入射端面72から入射し、第2の光ファイバ71によって導光される。
また検出部75は、励起光受光部73aが受光した励起光の光量を基に励起光の強度を検出する励起光検出部75aと、蛍光受光部73bが受光した蛍光の光量を基に蛍光の強度を検出する蛍光検出部75bとを有している。
これにより本変形例では、複数の蛍光材料の強度をモニタすることができる。
この場合、受光部73は異なる波長毎の光をそれぞれ受光し、検出部75は受光部73が受光した異なる波長毎の光の光量を基に波長毎の光の強度をそれぞれ検出すればよい。
本実施形態の波長変換ユニット50において、フェルール57は、第1の光ファイバ30の出射端面30aが蛍光体51に当接するように第1の光ファイバ30を保持した状態で、保持部材55の端面55aに固定されている。そのためフェルール57は、孔57aのみを有している。フェルール57は、蛍光を透過するガラスやジルコニアなどである。
本実施形態の動作は、第1実施形態とほぼ同様である。異なる点についてのみ以下に説明する。
本実施形態の検出ユニット70は、入射端面72を有し、入射端面72から入射した蛍光を受光する受光部73と、受光部73が受光した蛍光の光量を基に蛍光の強度を検出する検出部75とを有している。
本実施形態の動作は、第1,2実施形態とほぼ同様である。異なる点についてのみ以下に説明する。
本実施形態の検出ユニット70は、受光部73と検出部75と反射部材79とを有している。
本実施形態の動作は、第1,2,3実施形態とほぼ同様である。異なる点についてのみ以下に説明する。
本変形例のフェルール57は、蛍光体51から出射された蛍光のみでなく、蛍光体51によって反射や散乱された励起光も透過する。
本実施形態の動作は、第1,2,3,4実施形態とほぼ同様である。異なる点についてのみ以下に説明する。
上述した各実施形態では、第1の光ファイバ30が開口部55fを挿通し、出射端面30aが蛍光体51と当接する際に、第1の光ファイバ30は開口部55fに接着剤によって固定されている。
上述した各実施形態では、保持部材55の内部において、透明部材53は、蛍光体51の後方に配設されている。しかし、透明部材53は、必ずしも配設される必要はない。例えば図10に示す様に、保持部材55の内部において、蛍光体51のみが配設されてもよい。このとき、蛍光体51と、入射端面72とが、開口部55fなどによって所望な距離離れていればよい。
Claims (13)
- 励起光を出射する励起光光源と、
前記励起光光源から出射された前記励起光を導光する第1の光ファイバと、
前記第1の光ファイバによって導光された前記励起光を前記励起光とは異なる波長を有する波長変換光に変換する変換領域を有し、前記変換領域によって前記励起光から変換された前記波長変換光の一部を照明対象物に照明する波長変換ユニットと、
前記照明対象物に照明されなかった前記波長変換光の一部が入射する入射端面を有し、前記入射端面を介して前記照明対象物に照明されなかった前記波長変換光の一部を検出する検出ユニットと、
を具備し、
前記変換領域と前記入射端面とは、前記励起光の進行方向において所望な距離離れていることを特徴とする光源装置。 - 前記照明対象物に照明されなかった前記波長変換光の一部を前記入射端面に向けて透過し、前記変換領域と前記入射端面との間に配設されることで前記変換領域と前記入射端面との間の前記距離を所望に保持する透明部材とさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
- 前記波長変換ユニットは、
前記変換領域を有する波長変換部材と、
前記波長変換部材を前記励起光の前記進行方向前方側に保持し、前記波長変換部材よりも前記励起光の進行方向後方側の端面に配設され、前記第1の光ファイバによって導光された前記励起光を前記変換領域に向けて照射するために、前記励起光が進行する開口部を有する保持部材と、
を有し、
前記波長変換部材は、前記開口部よりも前記励起光の進行方向前方側に配設され、
前記入射端面は、前記開口部に配設されている、または前記開口部よりも励起光の進行方向後方側に配設されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源装置。 - 前記検出ユニットは、
前記入射端面を有し、前記入射端面から入射した前記波長変換光を導光する第2の光ファイバと、
前記第2の光ファイバによって導光された前記波長変換光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記波長変換光の光量を基に前記波長変換光の強度を検出する検出部と、
を有していることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。 - 前記第2の光ファイバは前記第1の光ファイバに沿って配設され、前記入射端面は前記開口部近傍に配設されることを特徴とする請求項4に記載の光源装置。
- 前記第1の光ファイバと前記第2の光ファイバとを保持し、前記保持部材の前記端面に固定される固定部材をさらに具備することを特徴とする請求項5に記載の光源装置。
- 前記第1の光ファイバを保持し、前記第2の光ファイバの前記入射端面が前記保持部材の前記端面に固定される固定部材をさらに具備することを特徴とする請求項5に記載の光源装置。
- 前記検出ユニットは、前記第2の光ファイバと接続し、前記励起光と前記波長変換光とが混合している混合光が前記第2の光ファイバによって導光された際、前記混合光を前記励起光と前記波長変換光とに分離する分離光学素子をさらに有し、
前記受光部は、前記分離光学素子によって分離された前記励起光を受光する励起光受光部と、前記分離光学素子によって分離された前記波長変換光を受光する波長変換光受光部とを有し、
前記検出部は、前記励起光受光部が受光した前記励起光の光量を基に前記励起光の強度を検出する励起光検出部と、前記波長変換光受光部が受光した前記波長変換光の光量を基に前記波長変換光の強度を検出する波長変換光検出部とを有することを特徴とする請求項5に記載の光源装置。 - 前記検出ユニットは、前記第2の光ファイバと接続し、少なくとも前記励起光と前記波長変換光とが混合している混合光が前記第2の光ファイバによって導光された際、前記混合光をそれぞれ異なる波長を有する光に分離する分離光学素子をさらに有し、
前記受光部は異なる波長毎の光をそれぞれ受光し、前記検出部は前記受光部が受光した異なる波長毎の光の光量を基に前記異なる波長毎の光の強度をそれぞれ検出することを特徴とする請求項5に記載の光源装置。 - 前記検出ユニットは、
前記入射端面を有し、前記入射端面から入射した波長変換光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記波長変換光の光量を基に前記波長変換光の強度を検出する検出部と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の光源装置。 - 前記入射端面は、前記波長変換ユニットに対向していることを特徴とする請求項10に記載の光源装置。
- 前記検出ユニットは、前記波長変換光を前記入射端面に向けて反射する反射部材をさらに有することを特徴とする請求項10に記載の光源装置。
- 前記励起光と前記波長変換光とが混合している混合光が前記反射部材に照射された際に、前記反射部材は、前記混合光を前記励起光と前記波長変換光とに分離し、分離した際に、前記励起光と前記波長変換光とをそれぞれ異なる方向に反射し、
前記受光部は、前記励起光を受光する励起光受光領域と、前記波長変換光を受光する波長変換光受光領域とを有し、
前記検出部は、前記励起光受光領域が受光した前記励起光の光量を基に前記励起光の強度を検出する励起光検出部と、前記波長変換光受光領域が受光した波長変換光の光量を基に波長変換光の強度を検出する波長変換光検出部とを有していることを特徴とする請求項12に記載の光源装置。
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