JP5155555B2 - 光部品及びそれを用いた発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの端部に取り付け可能な光部品、および、この光部品が用いられる発光装置に関する。

従来、光源からの光を、光ファイバなどのセパレータを介してディスパーサに伝え、光を所望のパターンに分散させたり、光の色を変化させたりするランプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来のランプは、ディスパーサを光ファイバなどのセパレータの先端に単に取り付けているだけであり、光ファイバなどの導光部材の端部に取り付け可能な光部品については、より改善の必要性がある。

また、球レンズと、中心軸部に光ファイバを保持するフェルールとを有し、光ファイバの先端とフェルールの先端部とを均一面となし、球レンズの焦点位置に光ファイバの先端部が位置するように球レンズ及びフェルールを同一軸上で保持するコリメータにおいて、球レンズを保持する第１のスリーブと、フェルールを保持し且つ第１のスリーブと互いに一体的に組合される第２のスリーブとを設けるコリメータが提案されている（例えば、特許文献２及び３参照）。

しかしながら、この球レンズには、蛍光体が含有されておらず、光ファイバから出射される光と異なる波長の光を出すことができず、レンズから所望の色を出すことができない。また、この球レンズはレンズ効果を持たせることを主目的としているため、球レンズの部分がホルダなどの非透光性部材で覆われるのは好ましく、球レンズの抜脱防止のための係止部が設けられていない。そのため、球レンズが抜脱する事態が生じる。

さらに、光ファイバを中心部に固定したフェルールと、球状のレンズと、該光ファイバ端面から該レンズまでの距離を可変できる回転リングと、を有する光ファイバとレンズとの結合方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

しかしながら、球レンズには、蛍光体が含有されておらず、光ファイバから出射される光と異なる波長の光を出すことができず、レンズから所望の色を出すことができない。また、光ファイバと球レンズとの間に空間があることから、光ファイバから出射された光が球レンズで反射され、外部に効率よく出射されない事態が生じる。
特表２００３−５１５８９９号公報 特開昭６３−１４９６１１号公報 特開平４−１３１８１７号公報 特開平４−１９５００５号公報

そこで、本発明は、光ファイバから出射される光と異なる波長の光を放出でき、かつ、光出力の高い発光装置及びそれに用いる光部品を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記課題は、次のようにして解決される。

本発明の光部品は、光ファイバを保持するための光ファイバ保持部材と、光変換部材と、光変換部材及び光ファイバ保持部材を挿入可能な内孔を有し、内孔の一端に光変換部材で変換された光を取り出し可能な開口部が設けられてなり、且つ、開口部に内側に向って突出した少なくとも一個以上の係止部を有するキャップとからなり、キャップ内孔に挿入された光変換部材を、光ファイバ保持部材が係止部に押圧した状態で内孔に固定されてなることを特徴とする。これによりキャップから光変換部材が抜脱するのを容易に防止でき、しかも、キャップ内から光を取り出すことができる。尚、光変換部材がキャップの孔内に配置されているため、係止部が少なくとも１本あれば固定でき、光の遮蔽を軽減することができる。また、光変換部材のみを取り替えることにより異なる色調を有する発光装置を提供することができる。さらに、光ファイバ保持部材から出射される光が一であっても、光変換部材のみを取り替えることにより光ファイバ保持部材から出射される光と異なる複数の光を放出することができる。

前記光変換部材は、ガラス中に蛍光体が混合されていることが好ましい。これにより光変換部材の劣化を防止することができる。また、樹脂に比べて耐熱性に優れた光部品を提供することができる。

ガラスに混合される蛍光体は均一に分散されていることが好ましい。蛍光体は光ファイバから出射された光を吸収し、波長変換を行い、所定の光を放出するが、吸収した光の一部は熱に変換される。そのため、蛍光体に蓄積した熱を拡散することが重要となる。また、蛍光体を均一に分散することにより、出射光の配向色ムラを低減することができる。

前記光変換部材は、前記キャップの内孔に嵌合されていることが好ましい。これにより、キャップ内での光変換部材の移動を低減できる。また、光変換部材で発生する熱をキャップや光ファイバ保持部材に伝達し放熱性を高めることができる。

前記光変換部材は、円柱形状、略円錐台形状ドーム形状及び球形状のいずれかであることが好ましい。その理由は、多角形状に比べ加工が容易であり、また、キャップ内孔に光変換部材を挿入する際に、欠けやクラックが発生し難く、また、キャップからの光変換部材の抜脱を容易に防止できるためである。また、ドーム形状や球形状であれば、さらに、レンズ効果を持たせることができる。

また、光変換部材は、色調の異なる光変換部材を複数個設けることもできる。これにより所定の色調を実現することができる。

前記光変換部材と前記光ファイバ保持部材との間に光反射部材が設けられていることが好ましい。特に、光ファイバの端面を除く部分に設けられていることが望ましい。これにより光取り出し効率の向上を図ることができる。つまり、光変換部材中の蛍光体は入射されてきた光の一部を反射する。このため、蛍光体に吸収されずに反射された光は光ファイバ保持部材側に戻ってくる。この戻り光を光反射部材によって再び光変換部材中に照射することにより、光変換効率を向上させることができる。よって、光ファイバから出射された光を有効に利用することができる。なお、光ファイバを除く、光ファイバ保持部材に近い側の光変換部材の端面部分に直接光反射部材を形成してもよい。

前記光反射部材は、前記光変換部材の形状に嵌合する形状が形成されていることが好ましい。これにより、光ファイバから出射された光を有効に利用することができる。また、光変換部材から発生した熱を光反射部材を伝って、効率よく外部に放熱することができる。

前記キャップの内壁の少なくとも一部には、光反射部材が設けられていることが好ましい。キャップの内壁に光反射部材を設けることにより、キャップへの光吸収を低減することができる。

前記キャップは、前記係止部に、先端に向かって拡開するリフレクタが設けられていることが好ましい。具体的には、前記リフレクタの先端部が、前記キャップの内径と同じ若しくはそれよりも大きいことが好ましい。また、前記係止部の開口部を先端に向かって拡開させ、係止部の開口部の先端を光変換部材の最大径と同じ若しくはそれよりも大きくすることで、発光観測面側から見たとき、光変換部材の表面積を大きくすることができ、集光性が高くなり、光取り出し効率の向上を図ることができる。

前記光部品は、前記光変換部材と前記光ファイバ保持部材との間に、前記光変換部材よりも耐熱性に優れた部材を配置することもできる。光ファイバから出射される光は高出力のため、光変換部材に含有されている蛍光体が劣化する場合がある。そのため、耐熱性に優れた部材を光ファイバの端部に配置して、光拡散効果を高めたり、放熱性を高めたりすることで、光変換部材の劣化を抑制することができる。

本発明の発光装置は、励起光を出射する励起光源と、該励起光源から出射される励起光を伝達する光ファイバと、該光ファイバの先端に設けられる前記光部品と、を有することを特徴とする。これにより光ファイバから出射される光と異なる波長の光を放出でき、かつ、光出力の高い発光装置を提供することができる。

前記励起光源が、半導体レーザであることが好ましい。これにより、光出力の極めて高い発光装置を提供することができる。

また、本発明の光変換材料は、前記本発明の光部品に用いられる光変換部材であって、前記光変換部材が、円柱状、略円錐台形状ドーム形状及び球形状のいずれかの形状に加工されてなることを特徴とする。光変換部材を円柱状、略円錐台形状ドーム形状及び球形状のいずれかの形状に加工することにより、キャップ内孔に挿入する際に、欠けやクラックの発生を防止できる。

また、本発明のキャップは、前記本発明の光部品に用いられるキャップであって、内孔の一端に光変換部材で変換された光を取り出し可能な開口部が設けられてなり、且つ、開口部に内側に向って突出した少なくとも一個以上の係止部を有することを特徴とする。これによりキャップから光変換部材が抜脱するのを容易に防止でき、しかも、キャップ内から光を取り出すことができる。尚、光変換部材がキャップの孔内に配置されているため、係止部が少なくとも１本あれば固定でき、光の遮蔽を軽減することができる。

本発明のキャップは、前記本発明の光部品に用いられるキャップであって、前記キャップが、金属であることを特徴とする。その理由は、金属は、ガラスやセラミックスに比べて熱伝導率が高く、光ファイバから出射された光を別の波長の光に変換する際、光変換材料に蓄積した熱を容易に拡散することできるためである。また、加工が容易で、しかも、機械的強度が高いためである。尚、キャップの材質としては、金属であれば、特に制限はないが、中でも、比較的安価なステンレス、鉄ニッケル合金、コバール合金、アルミニウム合金を用いることが好ましい。

本発明のキャップは、前記係止部に、先端に向かって拡開するリフレクタが設けられていることが好ましい。具体的には、前記リフレクタの先端部が、前記キャップの内径と同じ若しくはそれよりも大きいことが好ましい。また、前記係止部の開口部を先端に向かって拡開させ、係止部の開口部の先端を光変換部材の最大径と同じ若しくはそれよりも大きくすることで、発光観測面側から見たとき、光変換部材の表面積を大きくすることができ、集光性が高くなり、光取り出し効率の向上を図ることができる。

本発明のキャップは、内壁の少なくとも一部に光反射部材が形成されてなることが好ましい。これにより光取り出し効率を向上させることができる。

本発明によれば、光ファイバから出射される光と異なる波長の光を放出でき、かつ、光出力の高い発光装置及びそれに用いる光部品を提供することができる。

以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る光部品について図面を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略側面図である。図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図１（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ａ−Ａ’断面図である。図１（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｂ−Ｂ’断面図である。

第１の実施の形態に係る光部品は、光ファイバ１０と、光ファイバ１０を持つ光ファイバ保持部材２０と、キャップ３０と、光変換部材４０と、を有する。キャップ３０は、光ファイバ保持部材２０及び光変換部材４０を挿入可能な内孔を有し、内孔の一端に光変換部材４０で変換された光を取り出し可能な開口部３２が設けられてなり、且つ、開口部３２に内側に向って突出した４個の係止部３１を具備する。これにより、光の遮蔽による光の取り出し効率の低下を抑えながら、光変換部材４０の抜脱を防止することができる。係止部３１は、光変換部材４０の抜脱を防止するため、開口部３２の内側に突出するようにＬ字形に曲がっていることが好ましく、少なくとも１個以上あればよい。特に、３個以上あれば、光変換部材４０を光ファイバ保持部材２０に確実に固定することができる。尚、開口部３２の内側に突出するようにＬ字形に曲がった係止部３１を用いて光変換部材４０を固定する場合、係止部３１の個数が多くなる程、固定強度を高くすることができるが、光変換部材４０の光を放出する平面に占める係止部３１の割合も大きくなるため、光取り出し効率が低下する。一方、係止部３１の個数が少なくなる程、光変換部材４０の光を放出する平面に占める係止部３１の割合は小さくなるため、光取り出し効率は向上するが、固定強度は低下する。そのため、使用目的に応じて適宜、係止部３１の形状や本数を変更すればよい。光変換部材４０は、キャップ３０内に配置され、光ファイバ保持部材２０と係止部３１に挟まれた状態で内孔に固定されている。

光ファイバ１０の一端は励起光源（図示しない）に接続されており、他端は光変換部材４０を備える光部品が取り付けられている。光ファイバ保持部材２０内には光ファイバ１０が挿通されている。キャップ３０の内孔は、光ファイバ保持部材２０の外径と略同一で嵌合されている。光ファイバ保持部材２０には、キャップ３０を取り外し可能とするため隙間や凹凸、ネジ形状を設けていてもよい。ただし固定強度を高めたい場合、光ファイバ保持部材２０とキャップ３０とをＹＡＧ溶接等により固定してもよい。光変換部材４０の直径は、光ファイバ保持部材２０の外径と略同一の外径を有していることが好ましく、キャップ３０の内孔とも略同一の外径を有していることが好ましい。

光変換部材４０はガラス４１中に蛍光体４２が混合されている。この蛍光体４２はガラス４１中に均一に分散されていることが好ましい。

光変換部材４０は円柱形状であるが物理的な円柱形状である必要はなく、丸みを帯びた角部を有していたり、ゆがんでいたりしていてもよい。光部品を発光観測面側から観測すると、図１（ｂ）に示すように、キャップ３０の係止部３１の開口部３２に光変換部材４０が露出した状態で観測される。

この第１の実施の形態によれば、光変換部材４０は、キャップ３０内に配置し、光変換部材４０が係止部３１に当たるまで光ファイバ保持部材２０を押圧することで簡易に取り付けることができる。よって光変換部材４０の取り替えを光ファイバ１０や光ファイバ保持部材２０とは独立した部材である光変換部材４０に対して行えるため、光変換部材４０が不良である場合、キャップ３０を取り外して光変換部材４０を交換すればよい。よって、光変換部材４０の取り替えを光ファイバ１０及び光ファイバ保持部材２０単位ではなく、キャップ３０単位で行うことができる。したがって、第１の実施の形態によれば、光ファイバ１０を用いた製品の歩留まりを改善することができる。また、円柱形状の光変換部材４０であるため、光出射部のファイバ１０の位置が円柱形状の中心からずれていても、ほぼ同じ厚さであるため大幅な色ズレを生じることがない。また、光変換部材４０は、蛍光体４２が分散混合されており、キャップ３０の内面との摩擦係数が大きいことから光変換部材４０のキャップ３０内での回転を抑制することもできる。

また、ガラス４１中に混合された蛍光体４２は、励起光源からの光を変換する際に熱が発生する。光変換部材４０を有機系の樹脂の接着剤を用いて固定した場合、蛍光体４２の熱により有機系の樹脂は黄変等して劣化する。これにより光取り出し効率が低下する。第１の実施の形態によれば有機系の樹脂を用いずに光変換部材４０を固定できるため、光取り出し効率を高いまま維持することができる。一方、光変換部材４０中の蛍光体４２は、光ファイバ１０から離れた側に多く配置することもできる。光ファイバ１０から出射される光は高密度であるため、わずかでも蛍光体４２を離しておく方が好ましいからである。光変換部材４０と光ファイバ保持部材２０との接触面積を大きくすることにより、放熱性を高めることができる。

なお、光変換部材４０の固定強度を高めたい場合、光変換部材４０と光ファイバ保持部材２０を低融点ガラスを用いて固定してもよい。この場合、光ファイバ保持部材２０または光変換部材４０のどちらかの部材の接触部分（光ファイバ１０の端面部を除く）に、例えば、ペースト状の低融点ガラスを塗布し、光ファイバ保持部材２０と光変換部材４０を接着し加熱することで固定できる。両者の部材の接触部分全面に低融点ガラスを用いて固定することも可能であるが、一部のみに低融点ガラスを用いて固定することも可能である。これは光変換部材４０をキャップ３０で覆うため、光変換部材４０が容易に落脱することがないためである。また、光変換部材４０とキャップ３０についても、これら部材の接触部分に上記と同様にして低融点ガラスを用いて固定してもよい。この場合、キャップ３０と光ファイバ保持部材２０とを接合する前に、キャップ３０に低融点ガラスを用いて光変換部材４０を固定すればよい。

光変換部材４０は、光ファイバ保持部材２０とキャップ３０とで挟み込むことにより固定することができる。上述のように光変換部材４０を光ファイバ保持部材２０若しくはキャップ３０に予め取り付けておいてもよい。

光変換部材４０は、１個のみである必要はなく、複数個用いることもできる。

円柱状の光変換部材４０は、ダイヤモンド−グラインダを用いて円柱加工を行い、余分な部位を切断除去することで得ることができる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る光部品について図面を用いて説明する。図２（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図２（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図２（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｃ−Ｃ’断面図である。図２（ｄ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｄ−Ｄ’断面図である。第１の実施の形態と同様な部材を使用するため、形状がやや異なっていても図番は同一のものを使用する。

第２の実施の形態に係る光部品は、光変換部材４０と光ファイバ保持部材２０との間に光反射部材５０を設けている以外は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、同様な部分については説明を省略する。

光変換部材４０と光ファイバ保持部材２０との間に光反射部材５０を設けることにより、光変換部材４０中の蛍光体４２で反射し、光ファイバ保持部材２０側に戻ってくる光を、光反射部材５０によって、再び光変換部材４０に照射することができ、光変換効率を向上させることができる。また、光変換部材４０から発生した熱を光反射部材５０を伝って、効率よく外部に放熱することができる。さらには、キャップ３０と光ファイバ保持部材２０とをネジ締めにより光部品を製造する場合、光反射部材５０が緩衝材として作用して強固に固定することができることもある。

なお、光反射部材５０は、光ファイバ１０からの光を光変換部材４０に効率よく入射させるため、光ファイバ保持部材２０における光ファイバ１０の端部には設けない方が好ましい。

また、光反射部材５０は、光変換部材４０に符合する形状とすることが好ましいが、凹凸を設けることもできる。また、光反射部材５０は、光ファイバ保持部材２０に取り付けられた状態でキャップ３０内に挿入されてもよいし、光変換部材４０に取り付けられた状態でキャップ３０内に挿入されてもよい。さらには、光ファイバ保持部材２０及び光変換部材４０のいずれにも取り付けられない別部材とし、光変換部材４０と光保持部材２０との間に挿入することによって、キャップ３０内に保持してもよい。また、光変換部材４０と光ファイバ保持部材２０との間に光反射部材５０を設け、低融点ガラスによって固定する場合、例えば、光ファイバ保持部材２０または光変換部材４０のどちらかの部材の接触部分に、上述のように、ペースト状の低融点ガラスを塗布し、もう一方の部材の接触部分に、光反射部材５０を形成し、光ファイバ保持部材２０と光変換部材４０を接着し加熱したり、光ファイバ保持部材２０及び光変換部材４０の光反射部材との接触部分に、ペースト状の低融点ガラスを塗布し、光変換部材４０と光ファイバ保持部材２０との間に光反射部材５０を挟み、加熱すればよい。

また、光変換部材は、キャップの内壁の少なくとも一部に設けてもよい。光変換部材をキャップの内壁の一部に設けることで、光変換部材４０内で分散された光を効率良く反射させ、キャップ外部に光を放出させることができる。

光反射部材５０の材質としては、光ファイバ１０から出射される励起光を効率よく反射できる部材であることが好ましく、例えば、金、銀、アルミニウム、ロジウム、プラチナなどの金属部材及びこれらの合金、或いは、これらから成る膜体、或いは、これらが膜付けされた部材を用いることができる。尚、光反射部材５０の形成方法としては、真空蒸着法、メッキ法等、様々な方法を用いることができる。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る光部品について図面を用いて説明する。図３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図３（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図３（ｃ）は、本発明の第３の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｅ−Ｅ’断面図である。図３（ｄ）は、本発明の第３の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｆ−Ｆ’断面図である。第１の実施の形態と同様な部材を使用するため、形状がやや異なっていても図番は同一のものを使用する。

第３の実施の形態に係る光部品は、光変換部材４０と光ファイバ保持部材２０との間に耐熱性に優れた部材６０を設けている以外は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、同様な部分については説明を省略する。

光ファイバ１０から出射される光出力が高いため、光変換部材４０が熱や光により劣化しやすくなる傾向にあるが、光変換部材４０と光ファイバ保持部材２０との間に光変換部材４０よりも耐熱性に優れた部材６０を配置ことにより、光変換部材４０の熱や光による劣化を低減することができる。

耐熱性に優れた部材６０としては、例えば、ガラス単体や、ガラスに酸化チタン、酸化ケイ素などの光拡散材を含有させたものを使用することができる。光拡散材を含有させることにより、光が拡散し、光変換部材４０への光の入射の偏りを低減することができる。また、光変換部材４０に用いる蛍光体よりも耐熱性に優れた蛍光体を含有したガラスを用いてもよい。

耐熱性に優れた部材６０の形状としては、光変換部材４０と略同一直径の円柱形状とすることもできるが、この大きさや形状に限られるものではなく、光変換部材４０の直径よりも小さいものを用いてもよいし、球形状のものを用いてもよい。

＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態に係る光部品について図面を用いて説明する。図４（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図４（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図４（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｇ−Ｇ’断面図である。図４（ｄ）は、本発明の第４の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｈ−Ｈ’断面図である。

第４の実施の形態に係る光部品は、キャップ１３０の係止部１３１の形状が異なっている以外は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、同様な部分については説明を省略する。

係止部１３１は、キャップ１３０の光出射側（平面側）から視認して十字形状に交差している形状を成している。この交差した部分により光変換部材１４０の抜脱を防止することができる。

光変換部材１４０はガラス４１中に蛍光体４２が含有されている。光変換部材１４０は円柱形状であり、光変換部材１４０の直径は、係止部１３１の内径とほぼ同じで、キャップ１３０内に嵌合されている。光変換部材１４０は、キャップ１３０内に収まっているため、光変換部材４０を外的障害物から保護することができる。

この光部品は、第１の実施の形態と同様、光変換部材１４０を、キャップ３０内に配置し、光変換部材４０が係止部１３１に当たるまで光ファイバ保持部材２０を押圧することで簡易に取り付けることができる。これにより光変換部材１４０のぐらつきがなくなり高い機械的強度を持った光部品を形成することができる。

光変換部材１４０は、交差された係止部１３１の隙間から視認できる。

＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態に係る光部品について図面を用いて説明する。図５（ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図５（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図５（ｃ）は、本発明の第５の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｉ−Ｉ’断面図である。図５（ｄ）は、本発明の第５の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｊ−Ｊ’断面図である。

第５の実施の形態に係る光部品は、円錐台形状の光変換部材２４０とキャップ２３０の形状が異なる以外は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、同様な部分については説明を省略する。

光変換部材２４０は、キャップ２３０からの抜脱を防止するため、底面側が広い円錐台形状を成している。光変換部材２４０の平面側はキャップ２３０から突出しているが、キャップ２３０内に収めることもできる。

キャップ２３０は、光ファイバ保持部材２０及び光変換部材２４０を挿入可能な内孔を有し、内孔の一端に光変換部材２４０で変換された光を取り出し可能な開口部２３２が設けられてなり、且つ、開口部２３２に内側に向って突出した４個の係止部２３１を具備する。係止部２３１は、開口部内側に突出するようにＬ字形の形状を有しており、光変換部材２４０の側面を固定している。係止部２３１は光変換部材２４０の光出射面を覆っていないため、光取り出し効率を向上させることができる。尚、係止部は４個である必要はなく、目的に応じて適宜選択すればよい。

光変換部材２４０の円錐台形の形状としては、図３に示す形状だけでなく、円錐台と円柱状の組合せ形状とすることもできる。略円錐台形状にさらに円柱状部分を設けた形状にすることで、光変換部材２４０とキャップ３０との接触面積を大きくすることにより、係止部２３１と光ファイバ保持部材２０との挟み込みの際の機械的強度を高くすることができる。このような形状を有する光変換部材２４０は、ダイヤモンド−グラインダを用いて円柱加工を行い、続いて、所望の形状が残るように加工されたダイヤ電着ホイールに円柱加工した光変換部材の先端を押しつけ、光変換部材及びダイヤ電着ホイール回転させながら、研削加工により形状を転写し、余分な部位を切断除去することで得ることができる。

＜第６の実施の形態＞
第６の実施の形態に係る光部品について図面を用いて説明する。図６（ａ）は、本発明の第６の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図６（ｂ）は、本発明の第６の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図６（ｃ）は、本発明の第６の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｋ−Ｋ’断面図である。図６（ｄ）は、本発明の第６の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｌ−Ｌ’断面図である。

第６の実施の形態に係る光部品は、ドーム形状の光変換部材３４０とキャップ３３０の形状が異なる以外は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、同様な部分については説明を省略する。

光変換部材３４０は、キャップ３３０からの抜脱を防止するため、底面側が広いドーム形状若しくは半球形形状を成している。光変換部材３４０の平面側はキャップ３３０から突出しているが、キャップ３３０内に収めることもできる。

キャップ３３０は、光ファイバ保持部材２０及び光変換部材３４０を挿入可能な内孔を有し、内孔の一端に光変換部材３４０で変換された光を取り出し可能な開口部３３２が設けられてなり、且つ、開口部３３２に内側に向って突出した４個の係止部３３１を具備する。係止部３３１は、開口部３３２の内側に突出するようにＬ字形の形状を有しており、光変換部材３４０の側面を固定している。係止部３３１は光変換部材３４０の曲面を覆っていないため、光取り出し効率を向上させることができる。また、レンズ効果を持たせることもできる。尚、係止部３３１は４個である必要はなく、目的に応じて適宜選択すればよい。

ドーム形状の光変換部材３４０は、ダイヤモンド−グラインダを用いて円柱加工を行い、続いて、回転するカップ型砥石に光変換部材の先端を押しつけ、所望の形状のアウトラインに沿ってカップ型砥石を動かし、ドーム形状を形成し、余分な部位を切断除去することで得ることができる。

＜第７の実施の形態＞
第７の実施の形態に係る光部品について図面を用いて説明する。図７（ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図７（ｂ）は、本発明の第７の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図７（ｃ）は、本発明の第７の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｍ−Ｍ’断面図である。図７（ｄ）は、本発明の第７の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｎ−Ｎ’断面図である。

第７の実施の形態に係る光部品は、キャップ４３０の形状が異なる以外は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、同様な部分については説明を省略する。

キャップ４３０は、光ファイバ保持部材２０及び光変換部材４４０を挿入可能な内孔を有し、内孔の一端に光変換部材４４０で変換された光を取り出し可能な開口部４３２が設けられてなり、且つ、開口部４３２に内側に向って突出した１個の係止部４３１を具備する。光変換部材４４０の一部はキャップ４３０の内孔に配置されているため、横方向の移動を低減することができる。光変換部材４４０は、キャップ４３０の内孔に嵌合されていることが好ましいが、やや光変換部材４４０の直径を小さくし、キャップの内孔に嵌めやすくすることもできる。光変換部材４４０は、縦方向の抜脱を防止するため、開口部内側に突出するようにＬ字形の形状を有する係止部４３１で固定している。光変換部材４４０は、側面の一部が視認できるように光ファイバ保持部材４２０と係止部４３１とで挟み込まれている。

光変換部材４４０は、円柱形状であるが、円錐台形状、ドーム形状、球形状なども使用することができる。円錐台形状やドーム形状及び球形状の上面で係止することもできるが、上面側よりも裾が拡がっているため側面で係止することもできる。

＜第８の実施の形態＞
第８の実施の形態に係る光部品について図面を用いて説明する。図８（ａ）は、本発明の第８の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図８（ｂ）は、本発明の第８の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。図８（ｃ）は、本発明の第８の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｏ−Ｏ’断面図である。図８（ｄ）は、本発明の第８の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｐ−Ｐ’断面図である。

第８の実施の形態に係る光部品は、キャップ５３０先端部（開口部５３２）に、先端に向かって拡開するリフレクタ部５３３を設けている以外は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、同様な部分については説明を省略する。

キャップ５３０は、光ファイバ保持部材２０及び光変換部材５４０を挿入可能な内孔を有し、内孔の一端に光変換部材５４０で変換された光を取り出し可能な開口部５３２が設けられてなり、且つ、開口部５３２に内側に向って突出した３個の係止部５３１を具備する。また、キャップ５３０先端部（係止部５３１）に、係止部５３１の側面を覆うように、先端に向かって拡開するリフレクタ部５３３を形成されている。これにより光変換部材５４０の側面から出射された光も集光し易くし、配向特性を制御することができる。リフレクタ５３３の先端部は前記キャップ５３０の内径と同じ若しくはそれよりも大きくなるように形成されていることが好ましいが、配向特性に応じて種々の形状にすることもできる。また、係止部５３１は３個である必要はなく、目的に応じて適宜選択すればよい。

＜第１乃至第８の実施の形態について＞
第１乃至第８の実施の形態で使用されている部材について説明する。

光ファイバ保持部材２０の材質としては、高熱伝導率、耐食性、優れた溶接性を有する部材が好ましく、例えばニッケルや、ステンレス材、コバールなどが好ましい。光ファイバ保持部材２０の大きさは特に限定されず、光ファイバ１０や光変換部材４０、１４０、２４０、３４０、４４０、５４０等の径に応じて適宜変更することができる。

キャップ３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０としては、高い熱伝導率を有し、且つ、光ファイバ保持部材２０と熱膨張係数が等しい部材を用いることが好ましく、具体的には金属を用いることが好ましい。より具体的には、ステンレス、鉄ニッケル合金、コバール合金、アルミニウム合金が好ましい。このようにすれば、光ファイバ１０から出射された光を別の波長の光に変換する際、光変換部材に蓄積した熱を拡散することができ、しかも、光ファイバ保持部材とキャップとの熱膨張係数の差に基づいて、光変換部材やキャップなどに不良が発生することを防止することができ、歩留まりを向上させることができる。

光ファイバ保持部材２０とキャップ３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０とは交換可能に接続部分を略同一の嵌合する形状とすることができるほか、光ファイバ保持部材とキャップに雄ネジと雌ネジを設けるネジ式、光ファイバ保持部材とキャップに凹凸を設ける嵌め込み式などを採ることができる。また、固定強度を上げ、高信頼性を得るため、光ファイバ保持部材とキャップとを溶接固定若しくは接着材固定する接合方法もある。溶接固定の場合、例えばＹＡＧレーザ溶接で、光ファイバ保持部材とキャップとの一部を溶かし、溶接固定するものである。接着剤固定の場合、予め、キャップの側面に穴を空けておき、光ファイバ保持部材をキャップの内孔に挿入した後、キャップの側面に設けた穴部に有機または無機の接着材を充填し、光ファイバ保持部材とキャップを固定するものである。

光変換部材４０、１４０、２４０、３４０、４４０、５４０としては、蛍光体４２をガラス４１中に含有させ分散させたものであることが好ましい。このような光変換部材を得るには、ガラス粉末と蛍光体とを混合し、この混合粉末を、例えばプレス成形し、焼成後、所望の形状に加工すればよい。

光変換部材４０、１４０、２４０、３４０、４４０、５４０に使用するガラス４１は、ケイ酸塩ガラスであることが好ましい。特に、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ホウ酸、リン酸、亜鉛酸化物のいずれか１種以上を含有するケイ酸塩ガラスであることが好ましい。これにより光変換部材の耐光性や信頼性が向上し、光変換部材の劣化を防止することができる。

蛍光体４２は、例えば、窒化物系半導体を発光層とする半導体発光ダイオード、レーザダイオードからの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。光変換部材４０は、ガラス粉末と蛍光体粉末とを混合し、この混合粉末を、例えば加熱プレス成形することにより得ることができる。蛍光体４２の他に酸化チタンなどの光拡散剤や、酸化防止剤なども混合しておくこともできる。

尚、光変換部材４０、１４０、２４０、３４０、４４０、５４０内で分散された光を効率良く反射し、キャップ外部に放出させるために、キャップ３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０の内面や、光ファイバ保持部材２０と光変換部材４０との間に、光反射部材５０を設けることができる。光反射部材５０としては、金、銀、アルミニウム、ロジウム、プラチナなどの金属部材及びこれらの合金、或いは、これらから成る膜体、或いは、これらが膜付けされた部材を用いることが好ましい。光反射部材の形成方法としては、真空蒸着法、メッキ法等、様々な方法を用いることができる。

＜発光装置＞
本発明に係る発光装置について説明する。図９は、本発明に係る発光装置を示す概略構成図である。大きさや形状は実際の寸法と異なる。

発光装置は、励起光源２００と光ファイバ１０と光部品とを備える。光部品は光ファイバ１０を持つ光ファイバ保持部材２０と、キャップ３０と、光変換部材４０と、を備える。

励起光源２００は、３６０ｎｍ〜５００ｎｍに発光ピーク波長を有する半導体発光素子を用いることができる。例えば、４０５ｎｍ近傍や４４５ｎｍ近傍に発光ピーク波長を有するレーザダイオード素子を用いる。レーザダイオード素子は、ＧａＮ系の半導体素子である。またＧａＮ系の発光ダイオード素子を用いることもできる。

光ファイバ１０は、例えば、石英の光ファイバ１０を使用するが、プラスチックファイバを用いることもできる。

レーザダイオード素子から射出された励起光は、レンズを透過して射出部に集光される。射出部は光ファイバ１０と接続されており、励起光源２００から射出された励起光は光ファイバ１０を伝って光部品に伝達される。光変換における光変換部材４０、１４０、２４０、３４０、４４０、５４０で波長変換され、励起光源から出射された光と異なる光を外部に放出する。

実施例に係る光部品について説明する。図１及び図３は、本発明の実施例１及び２に係る光部品を示す概略断面図である。図９は、実施例１及び２に係る発光装置を示す概略構成図である。図１０は、実施例１及び２に係る発光装置の測定結果を示す図である。図１１は、比較例１に係る光部品を示す概略断面図である。図１０の横軸は光ファイバから出射される光出力を示し、縦軸は白色の光束を示す。実施例１及び２は第１及び第３の実施の形態とほぼ同一の構成を採るため説明を省略する部分もある。

発光装置は、励起光源２００と光ファイバ１０と光部品とを備える。

実施例１の光部品は、図１に示すように、光ファイバ１０を持つ光ファイバ保持部材２０と、キャップ３０と、光変換部材４０と、を備える。キャップ３０は、光ファイバ保持部材２０及び光変換部材４０を挿入可能な内孔を有し、内孔の一端に光変換部材４０で変換された光を取り出し可能な開口部３２が設けられてなり、且つ、開口部３２に内側に向って突出した４個の係止部３１を具備する。光変換部材４０は、円柱形状を成している。光変換部材４０は、キャップ３０内に配置され、光ファイバ保持部材２０と係止部３１との間に挟み込まれている。

キャップ３０の外径は１．２５ｍｍであり、内径は０．９ｍｍである。また、係止部３１の長さは０．２５ｍｍであり、幅は０．１５ｍｍである。またキャップ内孔の形状に嵌合する光ファイバ保持部材２０の外径も０．９ｍｍである。光変換部材４０は、直径が約０．９ｍｍ、厚さ約０．４５ｍｍに加工した円柱状のものを使用した。

また、実施例２の光部品は、図３に示すように、光ファイバ１０を持つ光ファイバ保持部材２０と、キャップ２３０と、光変換部材２４０と、を備える。キャップ２３０は、光ファイバ保持部材２０及び光変換部材２４０を挿入可能な内孔を有し、内孔の一端に光変換部材２４０で変換された光を取り出し可能な開口部２３２が設けられてなり、且つ、開口部２３２に内側に向って突出した４個の係止部２３１を具備する。光変換部材２４０は、略円錐台形状を成している。光変換部材２４０は、キャップ２３０内に配置され、光ファイバ保持部材２０と係止部２３１との間に挟み込まれている。

キャップ２３０の外径は１．２５ｍｍであり、内径は１ｍｍである。また、係止部２３１の長さは０．２５ｍｍであり、幅は０．１５ｍｍである。またキャップ内孔の形状に嵌合する光ファイバ保持部材２０の外径も１ｍｍである。光変換部材２４０は、底面直径が約１ｍｍ、上面直径が約０．４２ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍに加工した略円錐台形状のものを使用した。

キャップ３０及び光ファイバ保持部材２０は銀メッキ処理されたステンレス材を使用した。

ガラス４１は、６０ＳｉＯ_２−１５ＣａＯ−１５ＢａＯ−５Ａｌ_２Ｏ_３−５Ｂ_２Ｏ_３（ｍｏｌ％）を使用した。

蛍光体４２は、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅと（Ｙ_０．９８Ｇｄ_０．０２）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅの混合物を使用した。

励起光源は、ＧａＮ系レーザダイオード素子を用い、約４４５ｎｍに発光ピークを有するものを使用した。

この発光装置を測定したところ、実施例１に係る発光装置は、比較例１に係る発光装置よりも、３００ｍＷ時において約３６％も光束が向上していた。また、実施例２に係る発光装置は、比較例１に係る発光装置よりも、３００ｍＷ時において約２７％も光束が向上していた。このように、従来の発光装置よりも本発明に係る発光装置の方が、光出力の向上を図ることができる。

なお、比較例１に係る発光装置は、図１１に示すように、光ファイバ６１０と、光ファイバ６１０を持つ光ファイバ保持部材６２０と、光ファイバ保持部材６２０に設けられる固定部材６３０と、光変換部材６４０と、を有する。光ファイバ保持部材６２０は、接合部６２１を用いて固定部材６３０の抜脱を防止している。光変換部材６４０は、低融点ガラス６６０を用いて固定部材６３０に固着させている。低融点ガラス６６０としては、軟化点が６５０℃以下のスズ燐酸系ガラスを用いた。

固定部材６３０の外径は１．２５ｍｍであり、内径は０．７ｍｍであり、嵌合部の内径は０．９ｍｍであり、嵌合部の深さは０．１ｍｍである。また、固定部材６３０の内孔の形状に嵌合する光ファイバ保持部材６２０の外径も０．７ｍｍである。光変換部材６４０は直径０．９ｍｍ、肉厚０．４５ｍｍになるように加工した円柱状のものを使用した。

本発明の発光装置は、発光ダイオード素子やレーザダイオード素子などの発光装置に利用することができる。例えば、本発明に係る発光装置は、医療用内視鏡や工業用内視鏡、照明器具、バックライトなどに利用することができる。

（ａ）本発明の第１の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略側面図である。（ｂ）本発明の第１の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。（ｃ）本発明の第１の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ａ−Ａ’断面図である。（ｄ）本発明の第１の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｂ−Ｂ’断面図である。 （ａ）本発明の第２の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略側面図である。（ｂ）本発明の第２の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。（ｃ）本発明の第２の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｃ−Ｃ’断面図である。（ｄ）本発明の第２の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｄ−Ｄ’断面図である。 （ａ）本発明の第３の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略側面図である。（ｂ）本発明の第３の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。（ｃ）本発明の第３の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｅ−Ｅ’断面図である。（ｄ）本発明の第３の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｆ−Ｆ’断面図である。 （ａ）本発明の第４の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略側面図である。（ｂ）本発明の第４の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。（ｃ）本発明の第４の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｇ−Ｇ’断面図である。（ｄ）本発明の第４の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｈ−Ｈ’断面図である。 （ａ）本発明の第５の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略側面図である。（ｂ）本発明の第５の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。（ｃ）本発明の第５の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｉ−Ｉ’断面図である。（ｄ）本発明の第５の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｊ−Ｊ’断面図である。 （ａ）本発明の第６の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略側面図である。（ｂ）本発明の第６の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。（ｃ）本発明の第６の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｋ−Ｋ’断面図である。（ｄ）本発明の第６の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｌ−Ｌ’断面図である。 （ａ）本発明の第７の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略側面図である。（ｂ）本発明の第７の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。（ｃ）本発明の第７の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｍ−Ｍ’断面図である。（ｄ）本発明の第７の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｎ−Ｎ’断面図である。 （ａ）本発明の第８の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略側面図である。（ｂ）本発明の第８の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略平面図である。（ｃ）本発明の第８の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｏ−Ｏ’断面図である。（ｄ）本発明の第８の実施の形態に係る光部品の構成を示す概略Ｐ−Ｐ’断面図である。 本発明に係る発光装置を示す概略構成図である。 実施例に係る発光装置の測定結果を示す図である。 比較例１に係る光部品を示す概略断面図である。

符号の説明

１０、６１０…光ファイバ
２０、６２０…光ファイバ保持部材
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０…キャップ
３１、１３１、２３１、３３１、４３１、５３１…係止部
３２、１３２、２３２、３３２、４３２、５３２…開口部
４０、１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０…光変換部材
４１…ガラス
４２…蛍光体
５０…光反射部材
６０…耐熱性に優れた部材
２００…励起光源
５３３…リフレクタ部
６２１…接合部
６３０…固定部材
６６０…低融点ガラス

Claims (11)

1. 光ファイバを保持するための光ファイバ保持部材と、
   光変換部材と、
   光変換部材及び光ファイバ保持部材を挿入可能な内孔を有し、内孔の一端に光変換部材で変換された光を取り出し可能な開口部が設けられてなり、且つ、開口部の内側に向って突出するようにＬ字形に曲がった少なくとも３個以上の係止部を有するキャップとからなり、
   キャップ内孔に挿入された光変換部材を、光ファイバ保持部材が係止部に押圧した状態で内孔に固定し、前記光変換部材は、ガラス中に蛍光体が混合されていることを特徴とする光部品。
2. 前記光変換部材は、前記キャップの内孔に嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
3. 前記光変換部材は、円柱形状、略円錐台形状、ドーム形状及び球形状のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
4. 前記光変換部材と前記光ファイバ保持部材との間に光反射部材が設けられていることを特徴する請求項１に記載の光部品。
5. 前記光反射部材は、前記光変換部材の形状に嵌合する形状が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光部品。
6. 前記キャップの内壁の少なくとも一部には、光反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
7. 前記キャップは、前記係止部に、先端に向かって拡開するリフレクタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
8. 前記リフレクタの先端部は、前記キャップの内径と同じ若しくはそれよりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の光部品。
9. 前記光部品は、前記光変換部材と前記光ファイバ保持部材との間に、前記光変換部材よりも耐熱性に優れた部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
10. 励起光を出射する励起光源と、
    該励起光源から出射される励起光を伝達する光ファイバと、
    該光ファイバの先端に設けられる請求項１〜９のいずれか１項に記載の光部品と、
    を有することを特徴とする発光装置。
11. 前記励起光源が、半導体レーザであることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。