JP6596582B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関する。

小型固体光源から出射された励起光を光ファイバで導光し、光ファイバの先端に配置される波長変換部材により励起光を波長変換して例えば所望の照射パターンまた色を有する照明光を出射する照明装置が提案されている。

例えば、特許文献１は、励起光を出射する光源と、光源から出射された励起光を導光する導光部材と、励起光を受光して、受光した励起光の少なくとも一部を吸収して励起光の波長とは異なる波長を有する光（波長変換光）を照明光として出射する波長変換部材とを具備する発光装置を開示している。

特開２００８−２７０２２９号公報

特許文献１の波長変換部材において、複数の波長変換層が互いに対して積層されており、波長変換層それぞれが励起光を波長変換して波長変換光を出射し、複数の波長変換光が照明光として利用される。したがって、良好な色（演色性）を有する照明光が実現される。

しかしながら、複数の波長変換層のうちの第１波長変換層が波長変換する際に、変換損失によって熱が第１波長変換層から発生する。この熱は、複数の波長変換層の積層構造によって、第１波長変換層から複数の波長変換層のうちの第２波長変換層に伝達される。したがって、波長変換部材は、波長変換層それぞれの発熱量を合算した総発熱量による温度上昇のもとで、波長変換する。

波長変換部材として開示される蛍光体は、一般的に、蛍光体の温度上昇に伴い波長変換効率が低下するという温度消光特性を有する。波長変換部材は、波長変換層単体の発熱量による温度上昇分から、さらに高い温度へ上昇したもとで、発光する。したがって、温度消光特性によって波長変換効率が低下し、照明光の明るさが低下してしまう。

例えば、発光装置が明るい照明光を必要とする内視鏡に搭載され、このとき波長変換部材が内視鏡挿入部の先端部に配置されるとする。波長変換層によって、挿入部では局所的に温度が高く上昇してしまう。すると、温度消光特性によって波長変換効率が低下し、照明光の明るさが低下し、内視鏡が必要とする要件を満たさなくなってしまうことが考えられる。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、熱の集中を抑制して明るい照明光を実現可能な照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は１次光の光学特性を変換して照明光を出射する光変換ユニットを有する照明装置であり、前記光変換ユニットは、前記１次光の一部を吸収し、吸収した前記１次光の前記光学特性を変換し、前記光学特性を変換する際に熱を発生する第１光変換部材及び第２光変換部材と、前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との少なくとも一方の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する熱伝達抑制部材と、前記第１光変換部材と前記第２光変換部材とを内部に保持し、前記熱伝達抑制部材の前記熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するホルダと、を具備し、前記第１光変換部材は、前記第２光変換部材とは離れて配置され、前記熱伝達抑制部材は、前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との間の少なくとも一部に配置された透明部材であり、前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との一方から前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との他方への前記熱の伝達を抑制する。前記第１光変換部材と前記第２光変換部材は、前記ホルダに熱的に接続されている。前記ホルダの前記熱伝導率は、前記第１光変換部材の前記熱伝導率と前記第２光変換部材の前記熱伝導率とよりも高い。前記第１光変換部材の発熱量は、前記第２光変換部材の発熱量よりも多い。

本発明によれば、熱の集中を抑制して明るい照明光を実現可能な照明装置を提供することができる。

図１は、第１の実施形態の照明装置を有する内視鏡システムの概略図である。 図２は、第１の実施形態の照明装置の光変換ユニットを模式的に示す図である。 図３は、第１の実施形態の照明装置における第１，２光変換部材の励起スペクトル及び発光スペクトルを示す図である。 図４は、第１，２光変換部材における温度と発光強度維持率との関係を示す図である。 図５は、光変換ユニットにおけるホルダ内部の１次光と第１変換光と第２変換光とを模式的に示す図である。 図６は、光変換ユニットから出射される照明光（第１変換光及び第２変換光）の配光特性の一例を示す図である。 図７は、ホルダ内部において伝達される熱の一例を示す図である。 図８は、第１の実施形態の変形例１における光変換ユニットを模式的に示す図である。 図９は、第１の実施形態の変形例２における光変換ユニットを模式的に示す図である。 図１０は、第１の実施形態の変形例３における光変換ユニットを模式的に示す図である。 図１１は、第１の実施形態の変形例４における光変換ユニットを模式的に示す図である。 図１２は、第１の実施形態の変形例５における光変換ユニットを模式的に示す図である。 図１３は、第２の実施形態の照明装置の光変換ユニットにおけるホルダ内部の１次光と第１変換光と第２変換光とを模式的に示す図である。 図１４は、第２の実施形態の変形例１におけるホルダ内部の１次光と第１変換光とを模式的に示す図である。 図１５は、第２の実施形態の変形例２における光変換ユニットを模式的に示す図である。 図１６は、第３の実施形態の照明装置の光変換ユニットを模式的に示す図である。 図１７は、第４の実施形態の照明装置を有する内視鏡システムの概略図である。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の照明装置１０を有する内視鏡システム１の概略図である。内視鏡システム１は、被観察体Ｓに照明光を照射する照明装置１０と、例えば照明光の照明光量を設定するユーザーインターフェースである入力部３０とを有する。内視鏡システム１は、被観察体Ｓからの反射光により被観察体Ｓの画像を取得する画像取得装置５０と、被観察体Ｓの画像を表示する画像表示部７０とを有する。本実施形態の照明装置１０は、内視鏡システム１に用いられる内視鏡用照明装置であるが、これに限定される必要はなく、内視鏡以外の機器に用いられる照明装置であってもよい。

また、内視鏡システム１は、内視鏡２と、本体部４０と、内視鏡２と本体部４０とを着脱可能に接続する接続部６０とを有する。内視鏡２は、例えばその先端が管腔に挿入される挿入部２０と、挿入部２０の基端部に連設される把持部２１と、把持部２１から延出されるユニバーサルコード２３とを有する。接続部６０は、ユニバーサルコード２３の端部と本体部４０とを着脱可能に接続する。照明装置１０と画像取得装置５０とは、内視鏡２から接続部６０、本体部４０にまたがって配置される。入力部３０は、本体部４０に配置される。画像表示部７０は、挿入部２０と本体部４０と接続部６０とは別体である。

照明装置１０は、１次光を出射する１次光源１１と、１次光源１１を制御する光源制御回路１２と、１次光源１１から出射された１次光を導光する光ファイバ１３と、光ファイバ１３によって導光された１次光の光学特性を変換し、変換した光を照明光として出射する光変換ユニット１００とを有する。光変換ユニット１００は、照明光を光変換ユニット１００から前方の照射領域に放射し、照明光を被観察体Ｓに照射する。

入力部３０は、照明装置１０の電源動作（ＯＮ／ＯＦＦ）、照明装置１０から出射される照明光の光量を設定するユーザーインターフェースを有する。入力部３０は、内視鏡システム１の制御に関する指示を各構成に入力してもよい。入力部３０には、不図示のキーボード、マウスなどの入力装置からユーザによる指示が入力される。

画像取得装置５０は、撮像部５１と、画像処理回路５２とを有する。撮像部５１は、例えばＣＣＤイメージャである撮像素子を含み、挿入部２０の内部で挿入部２０の先端に配置される。撮像部５１は、照明装置１０から出射される照明光が被観察体Ｓで反射してその反射光から得られる光学像を電気信号に変換する。画像処理回路５２は、撮像部５１に電気的に接続されており、本体部４０に配置される。画像処理回路５２は、撮像部５１から出力された電気信号に基づいて被観察体Ｓの画像信号を生成する。

画像表示部７０は、画像取得装置５０の画像処理回路５２に接続される。画像表示部７０は、液晶ディスプレイ等の一般的な表示装置であり、画像処理回路５２で生成された画像信号に基づいて被観察体Ｓの画像を表示する。

照明装置１０の詳細な構成について説明する。
照明装置１０は、上述したように、１次光源１１と、光源制御回路１２と、光ファイバ１３と、光変換ユニット１００とを有する。１次光源１１と光源制御回路１２とは、本体部４０に配置される。光ファイバ１３は、内視鏡２から接続部６０を介して本体部４０にまたがって配置される。光変換ユニット１００は、挿入部２０の内部で挿入部２０の先端に配置される。

１次光源１１は、１次光源１１から出射された１次光を光変換ユニット１００に導光する光ファイバ１３を介して光変換ユニット１００に光学的に接続される。１次光源１１は、例えば発光波長のピークが４４５ｎｍである青色レーザー光を出射するレーザーダイオード（以下、青色ＬＤ１４と称する）と、青色ＬＤ１４を駆動するための光源駆動部１５とを有する。青色ＬＤ１４は、１次光である第１レーザー光を出射する第１レーザー光源である。本実施形態における１次光は、発光波長のピークが４４５ｎｍである青色レーザー光と定義する。

光源制御回路１２は、１次光源１１に接続される。光源制御回路１２には、入力部３０と画像取得装置５０（画像処理回路５２）とが接続される。光源制御回路１２には、入力部３０から出力された照明光に対する光量制御情報、または画像取得装置５０から出力された調光制御情報が入力される。光源制御回路１２は、これらの制御情報に基づいて、青色ＬＤ１４を所定の駆動電流、駆動間隔で駆動させるための制御信号を光源駆動部１５に送信する。光源駆動部１５は、制御信号を基に青色ＬＤ１４を駆動する。

光ファイバ１３は、１次光源１１から出射される１次光を光変換ユニット１００まで導光する導光部材である。光ファイバ１３の入射端は、１次光源１１に接続される。光ファイバ１３の出射端（以下、光ファイバ出射端１６と称する）は、光変換ユニット１００に接続される。本実施形態における光ファイバ１３は、例えば、コア径５０μｍ、開口数ＦＮＡ＝０．２のマルチモード光ファイバである。光ファイバ１３は、コア１３ａ（図２参照）と、コア１３ａを覆うクラッド１３ｂ（図２参照）と、クラッド１３ｂを覆うジャケット（図示せず）とを有する。ジャケットが剥かれてクラッド１３ｂの外周面が露出している状態の光ファイバ１３の光ファイバ出射端１６側が後述する第１ホルダ１６０の中空部１６１に挿入される。１次光をコア１３ａに閉じ込めるため、コア１３ａの屈折率はクラッド１３ｂの屈折率よりも高い。ジャケットは、例えば、引っ張り耐性及び曲げ耐性といった光ファイバ１３の機械的な強度を向上するため、ナイロン、アクリル、ポリイミド、ETFEといった樹脂を用いる。

光変換ユニット１００は、光ファイバ出射端１６側に配置される。光変換ユニット１００は、光ファイバ出射端１６から出射される１次光を受光する。そして、光変換ユニット１００は、受光した１次光の一部を、１次光とは異なる光学特性（例えば波長特性）を有する第１，２変換光に変換し、第１，２変換光を照明光として出射する。したがって、光変換ユニット１００は、第１の光成分（第１変換光）と第２の光成分（第２変換光）との２つの光成分からなる光を照明光として出射する。光変換ユニット１００から出射される第１，２変換光の配光特性は、入射する１次光の光量により変動せず、一定である。

図２は、光変換ユニット１００を模式的に示す図である。光変換ユニット１００は、第１光変換部材１１０と、第２光変換部材１２０と、第１熱伝達抑制部材１３０と、第１透明部材１４０と、第２透明部材１５０と、第１ホルダ１６０と、反射部材１７０とを有する。

ここで、光ファイバ出射端１６から出射される１次光の中心軸を光軸Ｃと称する。第１光変換部材１１０と、第２光変換部材１２０と、第１熱伝達抑制部材１３０と、第１透明部材１４０と、第２透明部材１５０と、第１ホルダ１６０と、反射部材１７０とは、光軸Ｃを中心に、回転対称に配置される。

第１，２光変換部材１１０，１２０は、１次光の一部を吸収し、吸収した１次光の光学特性を変換する。そして、第１，２光変換部材１１０，１２０は、１次光の光学特性とは異なる光学特性を有する第１，２変換光を出射する。例えば、第１光変換部材１１０は、１次光の一部を吸収し、１次光を１次光とは異なる波長域を有する第１変換光に変換する。第２光変換部材１２０は、１次光の他の一部を吸収し、１次光を１次光とは異なる波長域を有する第２変換光に変換する。したがって、第１，２光変換部材１１０，１２０は、１次光を１次光とは異なる波長域を有する第１，２変換光である第１，２波長変換光に波長変換する波長変換部材である。なお詳細については後述するが、第１変換光の波長域は、第２変換光の波長域とは異なる。本実施形態では、第１，２変換光が、光変換ユニット１００から前方の照射領域に放射され、被観察体Ｓに照射される照明光として利用される。詳細については後述するが、第１，２光変換部材１１０，１２０は、光学特性を変換する際に、変換損失に応じて所定の熱を発生する。

第１，２光変換部材１１０，１２０は、以下に示す光学的性質と熱的性質とを有する。
図３に示すように、本実施形態における第１光変換部材１１０は、１次光源１１（青色ＬＤ１４）から出射された１次光（青色レーザー光）の一部を吸収して、吸収した１次光を第１変換光（第１波長変換光，黄色蛍光）に波長変換する。第１波長変換光は、１次光よりも長波長側（黄色域）の５５０ｎｍに発光波長のピークを有する蛍光であり、半値幅１３０ｎｍの広帯域スペクトル特性を有する。具体的には、第１光変換部材１１０は、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（以下、ＹＡＧと称する）の組成で示される図示しない蛍光体を有する。第１光変換部材１１０は、多結晶化されたＹＡＧセラミックスである。ＹＡＧセラミックスは、透過する励起光をほとんど拡散させない性質を有し、また、約１２Ｗ／ｍＫという高い熱伝導率を有する。なお、第１光変換部材１１０には、ＹＡＧセラミックス以外にもＹＡＧ単結晶、ＬＡＧ：Ｃｅ、ＴＡＧ：Ｃｅ等のセラミックスといった蛍光体が用いられてもよい。

図３に示すように、本実施形態における第２光変換部材１２０は、１次光源１１（青色ＬＤ１４）から出射された１次光（青色レーザー光）の他の一部を吸収して、吸収した１次光を第２変換光（第２波長変換光，緑色蛍光）に波長変換する。第２波長変換光は、１次光よりも長波長側（緑色域）の５４０ｎｍに発光波長のピークを有する蛍光であり、半値幅６５ｎｍの広帯域スペクトル特性を有する。第２光変換部材１２０は、図示しない粉末蛍光体と、粉末蛍光体を封止する封止部材を含む図示しないガラス封止緑色蛍光体とを有する。具体的には、粉末蛍光体は、Ｅｕ賦活の酸窒化物系蛍光体を用いる。封止部材は、例えばガラスなどの無機材料である透明樹脂等である。第２光変換部材１２０は、第１変換光の少なくとも一部を透過させる光学的な特性を有する。

第１，２光変換部材１１０，１２０は、吸収した１次光の光量を第１，２波長変換光の光量へ変換する内部量子効率（変換効率）として、所定の効率特性を有する。具体的には、第１光変換部材１１０（ＹＡＧ）と第２光変換部材１２０（Ｅｕ賦活の酸窒化物系蛍光体）とは、略８０％の内部量子効率を有する。したがって、第１，２光変換部材１１０，１２０が波長変換する際、第１，２光変換部材１１０，１２０が吸収した１次光の光量に対して、略８０％分の光量が波長変換され、略２０％分の光量が損失となる。この損失となる光量は熱に変換されてしまい、第１，２光変換部材１１０，１２０は発熱してしまう。このように、第１，２光変換部材１１０，１２０が波長変換する際に、内部量子効率に応じた変換損失が発生し、変換損失に応じた熱が第１，２光変換部材１１０，１２０から発生してしまう。

波長変換部材である第１，２光変換部材１１０，１２０は、後述する発光点ｐ１，ｐ２の発熱に伴う温度上昇によって内部量子効率（変換効率（発光強度維持率））が低下する温度消光特性を有する。具体的には、図４に示すように、室温２５℃という状況下に配置された第１，２光変換部材１１０，１２０の発光点ｐ１，ｐ２の発光強度維持率を１００％と定義する。発光点ｐ１が１５０℃のときでは発光強度維持率は略８０％となり、発光点ｐ１が３００℃のときでは発光強度維持率は略５０％となる。また、発光点ｐ２が１５０℃のときでは発光強度維持率は略９０％となり、発光点ｐ２が３００℃のときでは発光強度維持率は略７５％となる。

したがって、第１，２光変換部材１１０，１２０は、高い内部量子効率を有し且つ変換損失によって発生する熱量が少ない部材、または発熱による温度上昇に伴い内部量子効率の低下が起こりにくい（温度消光が少ない）部材であることが好ましい。

本実施形態の内部量子効率において、内部量子効率の割合が変換損失の割合よりも５０％以上高いことが好ましい。この場合、例えば、第１，２光変換部材１１０，１２０は、ＹＡＧ（黄色蛍光）とＥｕ賦活の酸窒化物系蛍光体（緑色蛍光）と以外にも、ＴＡＧ（黄色蛍光）、シリケート（緑色〜オレンジ色）、α‐サイアロン（黄色蛍光）、β‐サイアロン（緑色蛍光）、ＬｕＡＧ（緑色蛍光）、ＣＡＳＮ（赤色蛍光）等の無機蛍光材料を利用できる。

なお後述する第１，２光変換部材１１０，１２０と第１ホルダ１６０との接触領域を増やす方法によって、第１，２光変換部材１１０，１２０から発生する熱は、効率よく第１ホルダ１６０に伝達される。したがって、２０％程度の内部量子効率を有する第１，２光変換部材１１０，１２０が用いられてもよい。

本実施形態の温度消光特性において、例えば、第１，２光変換部材１１０，１２０は、発光点ｐ１，ｐ２が１５０℃付近且つ発光強度維持率が略５０％以上の部材であることが好ましい。この場合、第１，２光変換部材１１０，１２０は、α‐サイアロン（黄色蛍光）、β‐サイアロン（緑色蛍光）、ＣＡＳＮ（赤色蛍光）等の酸窒化物系、窒化物系の蛍光体、ＹＡＧ等の酸化物系の蛍光体を利用できる。

また本実施形態では、黄色蛍光を出射する第１光変換部材１１０と緑色蛍光を出射する第２光変換部材１２０との組み合わせに限定される必要はない。例えば被観察体Ｓを観察する用途に応じて、例えば、緑色蛍光と赤色蛍光といった他の色の蛍光を出射する第１，２光変換部材１１０，１２０が互いに組み合わせられてもよい。また例えば、第１光変換部材１１０が緑色といった第１蛍光を出射し、第２光変換部材１２０が第１蛍光を吸収して赤色といった第２蛍光を出射する、２次吸収構造が配置されてもよい。

第１光変換部材１１０（ＹＡＧ）の熱伝導率は例えば１２Ｗ／ｍ・Ｋであり、第２光変換部材１２０（ガラス封止緑色蛍光体）の熱伝導率は例えば１Ｗ／ｍ・Ｋであり、このように第１光変換部材の熱伝導率は第２光変換部材の熱伝導率よりも高くなっている。また第１，２光変換部材１１０，１２０の熱伝導率は、第１熱伝達抑制部材１３０の熱伝導率よりも高い。

第１，２光変換部材１１０，１２０は、第１，２光変換部材１１０，１２０自体の発熱量に対して劣化しない特性を有する材料であることが好ましい。例えば、第１，２光変換部材１１０，１２０は、ＹＡＧとガラス封止緑色蛍光体とに加えて、単結晶蛍光体、セラミック封止蛍光体といった、高い耐熱性を有する無機材料を利用することが好ましい。

例えば、蛍光体自身の耐熱性と第１ホルダ１６０への放熱性とを重視して、緑色蛍光体である第２光変換部材１２０は、例えばＬｕＡＧ単結晶であってもよい。ＬｕＡＧ単結晶の熱伝導率は、例えば、１２Ｗ／ｍ・Ｋである。

本実施形態では、第１，２光変換部材１１０，１２０の１次光の吸収率と内部量子効率とを考慮して、第１光変換部材１１０が第２光変換部材１２０よりも１次光を多く吸収し、第１光変換部材１１０が第２光変換部材１２０よりも多くの光量を波長変換するように、第１，２光変換部材１１０，１２０の厚さと第２光変換部材１２０における封止部材に対する粉末蛍光体の濃度とが調整される。したがって、光変換によって生じる第１光変換部材１１０の発熱量は、光変換によって生じる第２光変換部材１２０の発熱量よりも多い。

第１，２光変換部材１１０，１２０は、柱形状、例えば円柱形状を有する。第２光変換部材１２０の直径は第１光変換部材１１０の直径よりも大きい。

例えば、第１光変換部材１１０の直径は１．０ｍｍであり、第１光変換部材１１０の厚さは０．２５ｍｍである。図２に示すように、第１光変換部材１１０は、光ファイバ出射端１６から出射される１次光が入射する円形の入射面１１１と、入射面１１１と対向する円形の出射面１１２と、入射面１１１と出射面１１２との間の外周面である側面１１３とを有する。入射面１１１における１次光の照射領域は、入射面１１１よりも小さい。

例えば、第２光変換部材１２０の直径は１．５ｍｍであり、第２光変換部材１２０の厚さは０．２５ｍｍである。図２に示すように、第２光変換部材１２０は、第１光変換部材１１０の出射面１１２から離れて配置されている円形の入射面１２１と、入射面１２１と対向する円形の出射面１２２と、入射面１２１と出射面１２２との間の外周面である側面１２３とを有する。

光軸Ｃ方向において、第１光変換部材１１０は、第２光変換部材１２０とは離れて配置される。第１光変換部材１１０の中心軸は、第２光変換部材１２０の中心軸と同一直線上に配置される。

図２に示すように、第１熱伝達抑制部材１３０は、第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間の少なくとも一部に配置される。例えば、第１熱伝達抑制部材１３０は、光軸Ｃ方向において、入射面１１１が配置される平面上と、入射面１２１が配置される平面上との間に配置される。なお第１熱伝達抑制部材１３０は、光軸Ｃ方向において、出射面１１２が配置される平面上と、入射面１２１が配置される平面上との間に配置されればよい。このように第１熱伝達抑制部材１３０は、光軸Ｃ方向において、第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間に介在し、第１光変換部材１１０の一部（出射面１１２）と第２光変換部材１２０の一部（入射面１２１）とに接触している。そして、第１熱伝達抑制部材１３０は、第１光変換部材１１０（出射面１１２と側面１１３）と第２光変換部材１２０（入射面１２１）とに熱的に接続される。第１熱伝達抑制部材１３０は、第１光変換部材１１０の側面１１３の側方にも配置され、側面１１３に接触している。
第１熱伝達抑制部材１３０は、第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との一方から第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との他方への熱の伝達を抑制する。第１熱伝達抑制部材１３０が第１，２光変換部材１１０，１２０間の断熱作用を高めることを重視して、第１熱伝達抑制部材１３０は、第１，２光変換部材１１０，１２０との少なくとも一方の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する。例えば、第１熱伝達抑制部材１３０の熱伝導率は、第１，２光変換部材１１０，１２０の熱伝導率（１２Ｗ／ｍ・Ｋ，１Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも低いとする。この場合、例えば、第１熱伝達抑制部材１３０は、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋである透明のシリコーン樹脂を有する。

また第１熱伝達抑制部材１３０は、１次光（青色レーザ光）と第１，２変換光との少なくとも一部を透過させる光学的な特性を有する。

第１熱伝達抑制部材１３０の熱伝導率が第１光変換部材１１０の熱伝導率（１２Ｗ／ｍ・Ｋ）のみよりも低い場合、第１熱伝達抑制部材１３０は、第１熱伝達抑制部材１３０自身の耐熱性を向上させるために、シリコーン樹脂の代わりに、透過率が高いガラスを有してもよい。このガラスの熱伝導率は、例えば、１Ｗ／ｍ・Ｋである。

第１熱伝達抑制部材１３０は、１次光と第１，２波長変換光とが通過する空気が充填され、第１，２光変換部材１１０，１２０の間に形成される間隙部を有してもよい。この空気によって形成される第１熱伝達抑制部材１３０の熱伝導率は、例えば、０．０３Ｗ／ｍ・Ｋである。

光軸Ｃ上における第１熱伝達抑制部材１３０の厚さは、光軸Ｃ上における第１，２光変換部材１１０，１２０それぞれの厚さ（０．２５ｍｍ，０．２５ｍｍ）よりも薄い。言い換えると出射面１１２が配置される平面上と入射面１２１が配置される平面上との間における第１熱伝達抑制部材１３０の厚さは、第１，２光変換部材１１０，１２０それぞれの厚さよりも薄い。光軸Ｃ上において、第１熱伝達抑制部材１３０の厚さは、例えば０.１ｍｍである。

ここで、本実施形態における第１，２光変換部材１１０，１２０と第１熱伝達抑制部材１３０との熱特性である熱抵抗値について、以下に説明する。

熱抵抗値とは部材における熱の伝わり難さを表す数値であり、熱抵抗値の数値が大きいほど熱が伝わり難いことを示す。

ここで、熱抵抗値をＨＲ、光軸Ｃ上における部材の厚さをＴ、熱伝導率をＣとしたとき、以下の式（１）が成り立つ。

ＨＲ＝Ｔ／Ｃ・・・式（１）
ＨＲ：［（ｍ^２・Ｋ）／Ｗ）］、Ｔ：［ｍ］、Ｃ：［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］である。

本実施形態における光軸Ｃ上の第１，２光変換部材１１０，１２０及び第１熱伝達抑制部材１３０それぞれの熱抵抗値ＨＲ１，ＨＲ２，ＨＲ３は、以下のとおりである。

ＨＲ１＝０．２５×１０^−３［ｍ］／１２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＝２．１×１０^−５［（ｍ^２・Ｋ）／Ｗ）］
ＨＲ２＝０．２５×１０^−３［ｍ］／１［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＝２．５×１０^−４［（ｍ^２・Ｋ）／Ｗ）］
ＨＲ３＝０．１×１０^−３［ｍ］／０．２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＝５．０×１０^−４［（ｍ^２・Ｋ）／Ｗ）］
光軸Ｃ上における第１熱伝達抑制部材１３０の厚さＴ３は第１，２光変換部材１１０，１２０の厚さＴ１，Ｔ２よりも薄いが、光軸Ｃ上における第１熱伝達抑制部材１３０の熱伝導率Ｃ３は第１，２光変換部材１１０，１２０の熱伝導率Ｃ１，Ｃ２に対して差がある。このため、光軸Ｃ上における熱抵抗値ＨＲ３は、光軸Ｃ上における熱抵抗値ＨＲ１，ＨＲ２よりも大きい。

熱抵抗値ＨＲ３が熱抵抗値ＨＲ１，ＨＲ２よりも大きくなるように、熱抵抗値ＨＲ３は、熱伝導率Ｃ３と厚さＴ３との組み合わせを考慮して設定される。熱抵抗値ＨＲ３は、熱抵抗値ＨＲ１，ＨＲ２それぞれよりも２倍以上であることが好ましい。これにより、第１，２光変換部材１１０，１２０の一方から発生した熱が第１，２光変換部材１１０，１２０の他方に伝達されることを、第１熱伝達抑制部材１３０は効果的に抑制することができる。

例えば、第１，２透明部材１４０，１５０は、高い透過率を有するガラスまたはシリコーン樹脂（熱伝導率：０．２Ｗ／ｍ・Ｋ）等を有する。第１，２透明部材１４０，１５０は、１次光（青色レーザ光）と第１，２変換光との少なくとも一部を透過させる性質を有する。第１，２透明部材１４０，１５０の代わりに、間隙部等の透明領域が配置されてもよい。

図２に示すように、第１透明部材１４０は、円錐台形状を有する。第１透明部材１４０は、光ファイバ出射端１６から出射される１次光が入射する小さい円形の入射面１４１と、入射面１４１と対向する大きい円形の出射面１４２と、入射面１４１と出射面１４２との間の外周面である側面１４３とを有する。入射面１４１は、光ファイバ出射端１６と同一の大きさであるか、光ファイバ出射端１６よりも大きい。入射面１４１は、光ファイバ出射端１６に光学的に接続される。出射面１４２は、入射面１１１と接触している。側面１４３全体は、第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に接触している。

図２に示すように、第２透明部材１５０は、略円錐台形状を有する。第２透明部材１５０は、第２光変換部材１２０が配置される凹状の接触面１５１と、接触面１５１と対向する大きい円形の出射面１５２と、接触面１５１と出射面１５２との間の外周面である側面１５３とを有する。接触面１５１において、第２透明部材１５０は第２光変換部材の出射面１２２と側面１２３とに接触している。側面１５３全体は、第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に接触している。

例えば、第１ホルダ１６０は、第１，２光変換部材１１０，１２０の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する金属製の真鍮を有する。このような第１ホルダ１６０の熱伝導率は、１２０Ｗ／ｍ・Ｋであり、例えば第１光変換部材１１０（ＹＡＧ）の熱伝導率（１２Ｗ／ｍ・Ｋ）と第２光変換部材１２０（ガラス封止緑色蛍光体）の熱伝導率（１Ｗ／ｍ・Ｋ）とよりも高い。第１ホルダ１６０には透過率といった光学的な制約がないため、第１ホルダ１６０の選定に対する自由度は高い。例えば、第１ホルダ１６０は、アルミまたは銅などの金属、窒化アルミといった金属化合物といった、高い熱伝導率を有する部材であればよい。なお第１ホルダ１６０は、第１熱伝達抑制部材１３０の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有していればよい。第１ホルダ１６０の体積は第１，２光変換部材１１０，１２０それぞれの体積よりも大きく、第１ホルダ１６０の表面積は第１，２光変換部材１１０，１２０それぞれの表面積よりも広い。

第１ホルダ１６０は、光ファイバ出射端１６と、第１光変換部材１１０と、第２光変換部材１２０と、第１熱伝達抑制部材１３０と、第１透明部材１４０と、第２透明部材１５０とを内部に保持する。第１ホルダ１６０は、例えば円柱形状を有する。また、第１ホルダ１６０は、光ファイバ出射端１６が配置される円柱形状の中空部１６１と、光ファイバ出射端１６から１次光の出射方向（軸方向）に沿って拡径している円錐台形状の中空部１６２とを有する。中空部１６１、１６２は、光軸Ｃを中心として軸方向に連続して延びており、第１ホルダ１６０の内部を貫通している。

中空部１６２は、第１透明部材１４０の入射面１４１側が配置される開口部であり、１次光が入射するホルダ入射部１６３と、第２透明部材１５０の出射面１５２側が配置される開口部であり、照明光を出射するホルダ出射部１６４とを含む。中空部１６２は、ホルダ入射部１６３からホルダ出射部１６４まで貫通している貫通孔部であり、ホルダ入射部１６３からホルダ出射部１６４にかけて拡径しているテーパー形状を有する。言い換えれば、中空部１６２を形成している内周面がテーパー面１６５をなしている。ホルダ入射部１６３には、光ファイバ出射端１６から１次光が入射する。ホルダ出射部１６４は、第１，２変換光を照明光として出射する。

中空部１６２内には、光軸Ｃ上において、光ファイバ出射端１６側から順に、第１透明部材１４０、第１光変換部材１１０、第１熱伝達抑制部材１３０、第２光変換部材１２０、第２透明部材１５０が配置され、保持されている。第２透明部材１５０の出射面１５２とホルダ出射部１６４の端面とは、略同一平面上に配置される。第２光変換部材１２０の出射面１２２は、ホルダ出射部１６４の端面よりも内側に存在する。

第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との少なくとも一部は、ホルダ入射部１６３に入射する１次光の中心軸である光軸Ｃ上に配置される。第１光変換部材１１０は、ホルダ入射部１６３と第２光変換部材１２０との間に配置される。第１熱伝達抑制部材１３０の少なくとも一部は、第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間且つ光軸Ｃを含む領域に配置される。第１熱伝達抑制部材１３０の側面１３３全体は、テーパー面１６５と接触して、テーパー面１６５に熱的に接続される。第１熱伝達抑制部材１３０は、テーパー面１６５に対して、入射面１１１の縁部から入射面１２１の縁部にかけて接触する。

第１ホルダ１６０の中心軸は、光ファイバ出射端１６から出射される１次光の光軸Ｃと同軸である。第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０と第１熱伝達抑制部材１３０と第１透明部材１４０と第２透明部材１５０とは、中空部１６２において、第１ホルダ１６０の中心軸に対して対称（回転対称）となるように配置される。本実施形態では、入射面１１１の縁部及び入射面１２１の縁部のみが全周にわたってテーパー面１６５と反射部材１７０とに接触しており、第１光変換部材１１０の側面１１３と第２光変換部材１２０の側面１２３とはテーパー面１６５とは離れて配置される。このように、第１，２光変換部材１１０，１２０の一部は、第１ホルダ１６０と反射部材１７０とに熱的に接続される。

第１ホルダ１６０のテーパー角は、円錐台の内周面であるテーパー面１６５と第１ホルダ１６０の中心軸とで形成される傾斜角度で定義する。無指向性の第１，２変換光を光変換ユニット１００から効率良く取り出すために、テーパー角は１０°〜６０°付近にあることが好ましい。具体的には、本実施形態における光変換ユニット１００（第１ホルダ１６０）は、テーパー角２５°、入射径０．４ｍｍ、出射径２．６ｍｍである。

第１ホルダ１６０のテーパー面１６５には、反射部材１７０が形成される。反射部材１７０は、高い反射率と高い熱伝導率とを有することが好ましい。本実施形態における反射部材１７０は、テーパー面１６５に銀またはアルミニウムなどの金属を薄くめっきした金属反射膜（反射ミラー）である。例えば、銀の熱伝導率は４２０Ｗ／ｍ・Ｋであり、アルミニウムの熱伝導率は２４０Ｗ／ｍ・Ｋである。反射部材１７０は、１次光と第１変換光と第２変換光とが反射部材１７０に入射したときに、これらを正反射又は拡散反射する。反射部材１７０は、ホルダ出射部１６４から出射される第１，２変換光それぞれの配光角が互いに対して等しくなるように、反射によって第１，２変換光それぞれの配光を変化させる。

光ファイバ出射端１６から出射される１次光は、光軸Ｃ上で最も強く照射される。第１光変換部材１１０に１次光が最も強く照射される位置は、１次光が照射される第１光変換部材１１０の入射面１１１と光軸Ｃとの交点の位置であり、これは１次光の一部が吸収されて波長変換された第１変換光の強度が最も強くなる位置でもある。この交点が第１光変換部材１１０の実質的な発光点ｐ１と定義される。同様に、第２光変換部材１２０に１次光が最も強く照射される位置は、１次光が照射される第２光変換部材１２０の入射面１２１と光軸Ｃとの交点の位置であり、第２変換光の強度が最も強くなる位置でもある。したがって、この交点が第２光変換部材１２０の実質的な発光点ｐ２と定義される。

（１次光入射時の照明光の動作）
図５，６を参照して、光変換ユニット１００で照明光が生成される動作について説明する。１次光は、光ファイバ１３により導光され、光ファイバ出射端１６から光変換ユニット１００に出射される。光ファイバ出射端１６から出射される１次光の配光は狭く、配光半値角は約１５°である。なお１次光の強度は、光軸Ｃ上において最も高い。

図５に示すように、光変換ユニット１００に出射された１次光は、第１透明部材１４０を透過して第１光変換部材１１０（ＹＡＧ）の入射面１１１に入射する。入射した１次光の一部は第１光変換部材１１０に吸収され、他の一部は第１光変換部材１１０を透過する。吸収された１次光は、第１変換光（黄色蛍光）に波長変換されて、第１光変換部材１１０の実質的な発光点ｐ１を含む領域から発生して等方的に出射される。

図５に示すように、第１光変換部材１１０から側方と前方との少なくとも１つに出射された第１変換光の一部は、第１熱伝達抑制部材１３０と第２光変換部材１２０と第２透明部材１５０とを透過し、第１ホルダ１６０のテーパー面１６５を照射する。この第１変換光はテーパー面１６５の反射部材１７０によって反射され、第１変換光の進行方向は変わる。そして、この第１変換光は、第１光変換部材１１０に再入射することなく、第２透明部材１５０の出射面１５２（ホルダ出射部１６４）から前方に出射される。図示はしないが、前方に出射された第１変換光の一部は、反射部材１７０に進行せず、直接出射面１５２（ホルダ出射部１６４）から前方に出射される。つまり、第１変換光の進行方向が反射部材１７０によって変わることなく、第１変換光の一部は出射される。また、第１光変換部材１１０の実質的な発光点ｐ１から後方（光ファイバ出射端１６側）へ出射された第１変換光の一部は、テーパー面１６５の反射部材１７０に進行する。図示はしないが、この第１変換光は反射部材１７０によって反射されて、第１変換光の進行方向は前方に変わる。そして、この第１変換光は、第１光変換部材１１０と第１熱伝達抑制部材１３０と第２光変換部材１２０と第２透明部材１５０とを透過し、出射面１５２（ホルダ出射部１６４）から前方に出射される。

なお、第１変換光は、反射部材１７０により配光変換され、周囲よりも前方へ進行する成分が増す。これにより、図６に示すように、等方的な配光よりも狭角化された配光が実現する。このとき、第１変換光の配光半値角は、１００°以下、例えば、７２°である。

一方、第１光変換部材１１０で吸収されなかった１次光は、図５に示すように、第１光変換部材１１０と第１熱伝達抑制部材１３０とを透過して第２光変換部材１２０の入射面１２１に照射される。照射された１次光は、第２光変換部材１２０に含まれる緑色の粉末蛍光体に吸収される。吸収された第１次光は、第２変換光（緑色蛍光）に波長変換されて、第２光変換部材１２０の実質的な発光点ｐ２を含む領域から発生して等方的に出射される。

図５に示すように、第２光変換部材１２０から側方と前方との少なくとも１つに出射された第２変換光の一部は、第２透明部材１５０を透過し、第１ホルダ１６０のテーパー面１６５を照射する。第２変換光はテーパー面１６５の反射部材１７０によって反射され、第２変換光の進行方向は変わる。そして、この第２変換光は、第１，２光変換部材１１０，１２０に再入射することなく、出射面１５２（ホルダ出射部１６４）から前方に出射される。前方に出射された第２変換光の一部は、反射部材１７０に進行せず、直接出射面１５２（ホルダ出射部１６４）から前方に出射される。つまり、第２変換光の進行方向が反射部材１７０によって変わることなく、第２変換光の一部は出射される。また、図示はしないが、第２変換光の一部は、第２光変換部材１２０の実質的な発光点ｐ２から後方（光ファイバ出射端１６側）へ出射され、テーパー面１６５の反射部材１７０に進行する。この第２変換光は反射部材１７０によって反射されて、第２変換光の進行方向は前方に変わる。そして、この第２変換光は、第１光変換部材１１０と第１熱伝達抑制部材１３０と第２光変換部材１２０と第２透明部材１５０とを透過し、出射面１５２（ホルダ出射部１６４）から前方に出射される。

発光点ｐ２は、発光点ｐ１に比べて、入射面１１１と入射面１２１との間の距離だけ、言い換えると、第１光変換部材１１０の厚さと、光軸Ｃ上における第１熱伝達抑制部材１３０の厚さとの和だけ、出射面１５２（ホルダ出射部１６４）側に配置されている。しかしながら発光点ｐ１，ｐ２は、入射面１４１（ホルダ入射部１６３）から第１ホルダ１６０の長さの２／３以下の位置に配置される。したがって、第２変換光は第１変換光と同様に反射部材１７０によって配光変換され、等方的な配光よりも狭角化された配光が実現され、第２変換光の配光角は第１変換光の配光角と略同一となる。このとき、第１，２変換光それぞれの配光半値角が１００°以下の状態で、第１，２変換光それぞれは出射される。

光軸Ｃ上において、第１熱伝達抑制部材１３０は、第１，２光変換部材１１０，１２０よりも薄い。したがって発光点ｐ２は発光点ｐ１に近くに配置されることが可能となり、第２変換光の配光特性は第１変換光の配光特性に近づくことが可能となる。このとき、図６に示すように、第２変換光の配光半値角は、１００°以下、例えば、７６°である。そして配光が狭い第１，２変換光が照明光としてホルダ出射部１６４から出射される。

次に、図７を参照して光変換ユニット１００から発生する熱と、熱の伝達とを説明する。ここでは、熱の発生が最も多い個所である発光点ｐ１，ｐ２に着目し、発光点ｐ１，ｐ２から発生する熱の伝達を説明する。

第１，２光変換部材１１０，１２０が吸収した１次光を第１，２変換光に変換する際、変換の損失によって、第１，２光変換部材１１０，１２０は熱を発生する。発熱量は、第１，２光変換部材１１０，１２０に入射する１次光の光量に比例する。

ここで、第１，２光変換部材１１０，１２０から発生した熱の経路と、各経路における熱の伝達量とについて説明する。なお各経路において伝達される熱量は、第１，２光変換部材１１０，１２０周辺に配置される部材の熱伝導率に依存する。

第１光変換部材１１０周辺に配置される部材は、例えば、第１光変換部材１１０に熱的に接続される第１熱伝達抑制部材１３０と第１透明部材１４０と第１ホルダ１６０と反射部材１７０とを示す。第１熱伝達抑制部材１３０と第１透明部材１４０とは、低い熱伝導率（０．２Ｗ／ｍ・Ｋ）を有するシリコーン樹脂を有する。第１ホルダ１６０は高い熱伝導率（１２０Ｗ／ｍ・Ｋ）を有する真鍮を有し、反射部材１７０は高い熱伝導率（４２０Ｗ／ｍ・Ｋ）を有する銀を有する。

ここで、第１光変換部材１１０から発生した熱は、主に３つ経路を通り伝達される。これら経路を第１，２，３経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と称する。
第１経路Ｒ１では、熱は、第１光変換部材１１０から第１熱伝達抑制部材１３０を介して第２光変換部材１２０に伝達される。
第２経路Ｒ２では、熱は、第１光変換部材１１０から反射部材１７０を介して第１ホルダ１６０に伝達され、第１ホルダ１６０から外部に放出される。
第３経路Ｒ３では、熱は、第１光変換部材１１０から第１透明部材１４０を介して光ファイバ１３に伝達され、光ファイバ１３から外部に放出される。
例えば、各経路における熱の伝達量は、第１光変換部材１１０周辺に配置される部材それぞれの熱伝導率を考慮すると、第２経路Ｒ２、第１経路Ｒ１、第３経路Ｒ３の順で、低くなる。つまり第１経路Ｒ１における熱の第１伝達量は、第２経路Ｒ２における熱の第２伝達量よりも少ない。

このため第１光変換部材１１０から発生した熱は、第１経路Ｒ１と第３経路Ｒ３とよりも優先して第２経路Ｒ２に伝達され熱拡散する。したがって、第２経路Ｒ２を伝達する熱量は、第１，３経路を伝達する熱量よりも多くなる。なお例えば第１熱伝達抑制部材１３０の熱伝導率は、第１透明部材１４０の熱伝導率と同じであるとする。また、光軸Ｃ上における第１熱伝達抑制部材１３０の厚さ（０.１ｍｍ）は、光軸Ｃ上における第１透明部材１４０の厚さよりも薄い。したがって、第１経路Ｒ１を伝達する熱量は、第３経路Ｒ３を伝達する熱量よりも多くなる。

また、第２光変換部材１２０周辺に配置される部材は、例えば、第２光変換部材１２０に熱的に接続される第１熱伝達抑制部材１３０と第２透明部材１５０と第１ホルダ１６０と反射部材１７０と示す。第１熱伝達抑制部材１３０と第２透明部材１５０とは、低い熱伝導率（０．２Ｗ／ｍ・Ｋ）を有するシリコーン樹脂を有する。第１ホルダ１６０は高い熱伝導率（１２０Ｗ／ｍ・Ｋ）を有する真鍮を有し、反射部材１７０は高い熱伝導率（４２０Ｗ／ｍ・Ｋ）を有する銀を有する。

ここで、第２光変換部材１２０から発生した熱は、主に３つ経路を通り伝達される。これら経路を第４，５，６経路Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と称する。
第４経路Ｒ４では、熱は、第２光変換部材１２０から第１熱伝達抑制部材１３０を介して第１光変換部材１１０に伝達される。
第５経路Ｒ５では、熱は、第２光変換部材１２０から反射部材１７０を介して第１ホルダ１６０に伝達され、第１ホルダ１６０から外部に放出される。
第６経路Ｒ６では、熱は、第２光変換部材１２０から第２透明部材１５０に伝達され、第２透明部材１５０から外部に放出される。
例えば、各経路における熱の伝達量は、第１光変換部材１１０周辺に配置される部材それぞれの熱伝導率を考慮すると、第５経路Ｒ５、第４経路Ｒ４、第６経路Ｒ６の順で、低くなる。

このため第２光変換部材１２０から発生した熱は、第４経路Ｒ４と第６経路Ｒ６とよりも優先して第５経路Ｒ５に伝達され熱拡散する。したがって、第５経路Ｒ５を伝達する熱量は、第４，６経路を伝達する熱量よりも多くなる。なお例えば第１熱伝達抑制部材１３０の熱伝導率は、第２透明部材１５０の熱伝導率と同じであるとする。また、光軸Ｃ上における第１熱伝達抑制部材１３０の厚さ（０.１ｍｍ）は、光軸Ｃ上における第２透明部材１５０の厚さよりも薄い。したがって、第４経路Ｒ４を伝達する熱量は、第６経路Ｒ６を伝達する熱量よりも多くなる。

第１ホルダ１６０は真鍮であり、第１ホルダ１６０の体積と表面積とは、第１，２光変換部材１１０，１２０のそれよりも大きい。したがって、熱が第１，２光変換部材１１０，１２０から連続して発生した際、熱は、第１，２光変換部材１１０，１２０から第１ホルダ１６０に速やかに伝達され、結果として第１，２光変換部材１１０，１２０に留まりにくい。そして熱は、第１ホルダ１６０から迅速に外部に放出される。

本実施形態では、第１熱伝達抑制部材１３０が光軸Ｃ方向において第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間に配置され、第１熱伝達抑制部材１３０の熱伝導率は第１，２光変換部材１１０，１２０の熱伝導率それぞれよりも低い。したがって光変換時に第１，２光変換部材１１０，１２０から発生する熱が第１，２光変換部材１１０，１２０に集中することを抑制でき、第１，２光変換部材１１０，１２０の温度上昇に伴う変換効率の低下を抑制でき、明るい照明光を実現できる。

第１，２光変換部材１１０，１２０の一部は第１ホルダ１６０と反射部材１７０とに熱的に接続されており、第１ホルダ１６０と反射部材１７０との熱伝導率それぞれは第１，２光変換部材１１０，１２０の熱伝導率それぞれよりも高い。したがって光変換時に第１，２光変換部材１１０，１２０から発生する熱を、第１，２光変換部材１１０，１２０から第１ホルダ１６０と反射部材１７０とに効率的且つ優先的に伝達できる。つまり第１，２光変換部材１１０，１２０から発生する熱を分散できる。そして、多くの１次光が第１，２光変換部材１１０，１２０に入射しても、熱の大部分が第１，２光変換部材１１０，１２０から放出されるため、第１，２光変換部材１１０，１２０は多くの熱を発生せず、明るい照明光を提供できる。

１次光が最初に入射する第１光変換部材１１０の発熱量は第２光変換部材１２０の発熱量よりも多いが、第１光変換部材１１０の熱伝導率は第２光変換部材１２０の熱伝導率よりも高い。したがって、光変換ユニット１００にて発生する局所的な熱は第１光変換部材１１０から優先的に放出され、熱による第１光変換部材１１０の変換効率の低下を抑制できる。また第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との温度差を少なくでき、熱に対して明るさが安定した照明光を提供できる。

例えば、第１，２光変換部材１１０，１２０の内部量子効率は５０％以上であり、第１，２光変換部材１１０，１２０の発光点ｐ１，ｐ２が１５０℃のときでは発光強度維持率は略５０％以上となる。したがって光変換ユニット１００により多くの１次光を入射でき、明るい照明光を提供できる。

例えば、第１，２光変換部材１１０，１２０は、樹脂の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、且つ高い耐熱性を有する無機材料を用いる。これにより、多くの１次光が高温下の光変換ユニット１００に入射しても、熱が高い熱伝導率によって外部に放出されるため、明るさが安定した照明光を提供できる。

１次光が透過する第１熱伝達抑制部材１３０は第１，２光変換部材１１０，１２０の間に配置されるが、光軸Ｃ上において第１熱伝達抑制部材１３０は第１，２光変換部材１１０，１２０よりも薄い。したがって、発光点ｐ２は発光点ｐ１に近づくことができ、第２変換光の配光角を第１変換光の配光角と略同一にできる。

第１，２光変換部材１１０，１２０は、ホルダ入射部１６３からホルダ出射部１６４にかけて拡径しているテーパー形状を有する第１ホルダ１６０の内部に配置される。したがって、照明光としての第１，２変換光の配光を狭角にでき、光軸Ｃ方向においてホルダ出射部１６４から離れている被観察体Ｓに対して明るい照明光を照射できる。

なお本実施形態では、黄色蛍光を出射する第１光変換部材１１０と緑色蛍光を出射する第２光変換部材１２０とを有する構造の他に、第１光変換部材１１０が緑色といった第１蛍光を出射し、第２光変換部材１２０が第１蛍光を吸収して赤色といった第２蛍光を出射する、２次吸収構造を有する構造を用いてもよい。２次吸収構造は、第１光変換部材１１０が第２光変換部材１２０から離れて配置される非接触構造でもある。ここで、第１光変換部材１１０が第２光変換部材１２０に接触している構造を、接触構造と称する。非接触構造では、接触構造に比べて、第２光変換部材１２０は第１光変換部材１１０から離れて配置される。したがって第２光変換部材１２０が吸収する緑色の第１蛍光の吸収量を少なくでき、多くの緑色の第１蛍光を照明光として利用できる。

なお１次光源１１は、青色ＬＤ１４に限らず、ＬＥＤを用いてもよい。これにより、１次光源１１を安価に作製できる。

第１ホルダ１６０の中空部１６２は、テーパー形状ではなく、円柱形状または放物形状を有してもよい。これにより、中空部１６２を容易に加工でき、安価に第１ホルダ１６０を作製できる。

第１，２光変換部材１１０，１２０は、円柱形状ではなく、角柱形状を有してもよい。この場合、角柱に配置される入射面１１１，１２１の角部のみが第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に接触していればよい。第１，２光変換部材１１０，１２０の材質によっては、ダイシング等により、円柱よりも角柱を容易に加工できる。

図示はしないが、光ファイバ１３が省略され、１次光源１１の出射端部が光変換ユニット１００の入射面１４１に直接光学的に接続されてもよいし、複数のレンズを有する空間光学系が１次光源１１の出射端部と光変換ユニット１００の入射面１４１との間に配置されてもよい。

第１，２光変換部材１１０，１２０それぞれは第１ホルダ１６０と物理的に接触していることが好ましいが、これに限定されない。第１光変換部材１１０から第１ホルダ１６０へ熱が伝達されれば、第１光変換部材１１０は、第１ホルダ１６０と物理的に接触していなくても、第１ホルダ１６０に近接していてもよい。この場合、第１光変換部材１１０と第１ホルダ１６０との間に、例えば反射部材１７０、図示しない接着層、図示しない空気層などが介在する。第１光変換部材１１０から発生した熱は、第１光変換部材１１０から反射部材１７０、接着層、空気層等を介して第１ホルダ１６０に伝達可能である。第１光変換部材１１０と第１ホルダ１６０とについて説明したが、第２光変換部材１２０と第１ホルダ１６０とについても、同様である。

本実施形態では、第１光変換部材１１０における入射面１１１の縁部は第１ホルダ１６０のテーパー面１６５と接触し、熱が第１光変換部材１１０から第１ホルダ１６０に伝達される。熱が伝達されれば、縁部はテーパー面１６５から離れてもよい。このとき、縁部とテーパー面１６５との間の距離は、第１光変換部材１１０（出射面１１２）と第２光変換部材１２０（入射面１２１）との間の距離よりも短いことが好ましい。これにより、第１光変換部材１１０から第１ホルダ１６０に伝達される熱量を、第１光変換部材１１０から第２光変換部材１２０に伝達される熱量よりも多くできる。第１光変換部材１１０と第１ホルダ１６０とについて説明したが、第２光変換部材１２０と第１ホルダ１６０とについても、同様である。

第１ホルダ１６０は、第１ホルダ１６０の外周面に配置され、熱を外部に放出する図示しないフィン部を有してもよい。これにより第１ホルダ１６０は、放熱効率を向上できる。

なお、熱伝達抑制部材の熱伝導率は、１２Ｗ／ｍ・Ｋ未満であればよい。第１ホルダ１６０の熱伝導率は、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であればよい。

［変形例］
以下に、本実施形態の変形例１乃至５を説明する。各変形例では、主に、本実施形態と異なることのみ記載する。

図８に示す変形例１において、第１光変換部材１１０は例えば円錐台形状を有し、第１光変換部材１１０の側面１１３全体が第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に熱的に接続される。したがって、第１光変換部材１１０が第１ホルダ１６０に熱的に接続される第１領域は、第２光変換部材１２０が第１ホルダ１６０に熱的に接続される第２領域よりも広くなる。第１領域は第１光変換部材１１０の側面１１３全体であり、第２領域は第２光変換部材１２０における入射面１２１の縁部全周である。本変形例では、第１光変換部材１１０の発熱量は、第２光変換部材１２０の発熱量よりも多い。

第１光変換部材１１０から発生した熱の一部は、第１光変換部材１１０の側面１１３全体から第１ホルダ１６０に伝達される。

本変形例において、第１光変換部材１１０と第１ホルダ１６０との接触面積が第１実施形態よりも増える。したがって、第１光変換部材１１０から第１ホルダ１６０に伝達される熱量を増やすことができ、発熱量が多い第１光変換部材１１０の放熱性を向上できる。

また本変形例では、第１熱伝達抑制部材１３０は円錐台形状を有し、第１熱伝達抑制部材１３０の側面１３３全体は第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に熱的に接続される。第１光変換部材１１０の出射面１１２は第１熱伝達抑制部材１３０の第１面１３１に積層し、第１熱伝達抑制部材１３０の第２面１３２は入射面１２１に積層する。第１面１３１は、第２面１３２よりも小さい。第１面１３１，第２面１３２は、例えば円形である。第１面１３１には例えば１次光と第１変換光とが入射し、第２面１３２は例えば１次光と第１変換光とを出射する。第１面１３１は第２変換光を出射し、第２面１３２には第２変換光が入射してもよい。

なお、本変形例では、第２光変換部材１２０も例えば円錐台形状を有し、第２光変換部材１２０の側面１２３全体が第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に熱的に接続されてもよい。この場合、第２光変換部材１２０から第１ホルダ１６０に伝達される熱量を増やすことができ、第２光変換部材１２０の放熱性も向上できる。

図９に示す変形例２において、光変換ユニット１００は、光軸Ｃ方向において第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間に配置され、光軸Ｃを中心に回転対称に配置される第３透明部材１８０をさらに有する。光軸Ｃ上において、光ファイバ出射端１６側から順に、第１透明部材１４０、第１光変換部材１１０、第３透明部材１８０、第１熱伝達抑制部材１３０、第２光変換部材１２０、第２透明部材１５０が配置される。第１熱伝達抑制部材１３０と第３透明部材１８０とは円錐台形状を有し、第１熱伝達抑制部材１３０の側面１３３全体と第３透明部材１８０の側面１８３全体とは第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に熱的に接続される。第１光変換部材１１０の出射面１１２は第３透明部材１８０の第１面１８１に積層し、第３透明部材１８０の第２面１８２は第１熱伝達抑制部材１３０の第１面１３１に積層し、第１熱伝達抑制部材１３０の第２面１３２は入射面１２１に積層する。第３透明部材１８０は、例えば、ガラスを有する。第３透明部材１８０の熱伝導率は、１Ｗ／ｍ・Ｋである。第３透明部材１８０は、１次光と第１，２変換光とを透過させる透過部材である。ここで、光軸Ｃ上において、第１熱伝達抑制部材１３０の厚さは、０．０５ｍｍである。第１面１８１は、第２面１８２よりも小さい。第１面１８１，第２面１８２は、例えば円形である。第１面１８１には例えば１次光と第１変換光とが入射し、第２面１８２は例えば１次光と第１変換光とを出射する。第１面１８１は第２変換光を出射し、第２面１８２には第２変換光が入射してもよい。

本変形例における光軸Ｃ上の熱抵抗値ＨＲ１，ＨＲ２，ＨＲ３は、以下のとおりである。

ＨＲ１＝０．２５×１０^−３［ｍ］／１２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＝２．１×１０^−５［（ｍ^２・Ｋ）／Ｗ）］
ＨＲ２＝０．２５×１０^−３［ｍ］／１［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＝２．５×１０^−４［（ｍ^２・Ｋ）／Ｗ）］
ＨＲ３＝０．０５×１０^−３［ｍ］／０．２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＝２．５×１０^−４［（ｍ^２・Ｋ）／Ｗ）］
このように、光軸Ｃ上における熱抵抗値ＨＲ３は、光軸Ｃ上における熱抵抗値ＨＲ１よりも大きく、光軸Ｃ上における熱抵抗値ＨＲ２と同じである。

本変形例では、一方の第２光変換部材１２０側のみに、第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との少なくとも一方の熱抵抗値ＨＲ１，ＨＲ２よりも大きい熱抵抗値ＨＲ３を有する第１熱伝達抑制部材１３０が配置されればよい。これにより、例えば、第１熱伝達抑制部材１３０によって、第１光変換部材１１０から第２光変換部材１２０への熱の伝達を抑制できる。

図１０に示す変形例３において、光軸Ｃ方向における第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間において、第１熱伝達抑制部材１３０と第３透明部材１８０とが配置される。第１熱伝達抑制部材１３０は、発光点ｐ１と発光点ｐ２と結ぶ光軸Ｃ上に配置され、第３透明部材１８０は第１熱伝達抑制部材１３０の周囲に配置される。第３透明部材１８０は、第１熱伝達抑制部材１３０が配置される例えば円柱形状の中空部を有する円錐台形状を有する。第１熱伝達抑制部材１３０は、例えば円柱形状を有する。第１熱伝達抑制部材１３０は柱形状を有していればよい。中空部の形状は、第１熱伝達抑制部材１３０が配置されれば、特に限定されない。第１熱伝達抑制部材１３０の外周の側面１３３は、第３透明部材１８０の内周面に熱的に接続される。第３透明部材１８０の側面１８３全体が第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に接触される。本変形例の第１熱伝達抑制部材１３０の直径は、第１実施形態の第１熱伝達抑制部材１３０の最小直径よりも小さい。光軸Ｃに直交する光変換ユニット１００の幅方向において、第３透明部材１８０が第１熱伝達抑制部材１３０と第１ホルダ１６０との間に配置されるため、第１熱伝達抑制部材１３０は第１ホルダ１６０と物理的に接触していない。

第１熱伝達抑制部材１３０は、例えば、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋである透明の樹脂を有する。第３透明部材１８０は、例えば、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋであるガラスを有する。

本変形例では、第１熱伝達抑制部材１３０は、発光点ｐ１と発光点ｐ２と結ぶ光軸Ｃ上に配置される。したがって、テーパー面１６５側において伝達される熱よりも光軸Ｃ上において第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間にて伝達される熱を優先して抑制できる。

図１１に示す変形例４において、光変換ユニット１００は、光軸Ｃを中心に回転対称に配置される熱伝達部材１９０をさらに有する。例えば、熱伝達部材１９０は、光軸Ｃ方向において第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間に配置される。また熱伝達部材１９０は、発熱量が多い第１光変換部材１１０に熱的に接続され、発熱量が少ない第２光変換部材１２０から離れて配置され、第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に熱的に接続される。熱伝達部材１９０の側面１９３はテーパー面であり、側面１９３全体がテーパー面１６５に熱的に接続される。なお熱伝達部材１９０は、円柱形状の第１光変換部材１１０の側面１１３と第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５との間に配置されてもよい。熱伝達部材１９０が第１光変換部材１１０と第１ホルダ１６０とに熱的に接続されていれば、熱伝達部材１９０の形状は特に限定されない。

熱伝達部材１９０は、第１光変換部材１１０の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する。このような高熱伝導部材は、例えば、グラファイトシート、または酸化亜鉛を有する。グラファイトシートにおいて、面方向の熱伝導率は、厚さ方向の熱伝導率よりも高い。このため、第１光変換部材１１０から熱伝達部材１９０に伝達された熱は、厚さ方向よりも平面方向に伝達される、つまり熱伝達部材１９０から第１ホルダ１６０に伝達される。面方向の熱伝導率は、例えば、７００Ｗ／ｍ・Ｋである。酸化亜鉛は、透明電極として用いられる。酸化亜鉛の熱伝導率は、例えば、２５Ｗ／ｍ・Ｋである。

グラファイトシートのように、熱伝達部材１９０が着色されている場合、例えば、熱伝達部材１９０は、第１ホルダ１６０に入射する１次光の中心軸である光軸Ｃを除いた領域に配置される。このため熱伝達部材１９０は、例えば、ドーナッツ形状を有する。透明電極として用いられる酸化亜鉛のように、熱伝達部材１９０が透明である場合、熱伝達部材１９０は、光軸Ｃ上にも配置されてよい。

熱伝達部材１９０が側面１１３とテーパー面１６５との間に配置される場合、熱伝達部材１９０は、着色されて非透明であってもよいし、透明でもよい。

第１光変換部材１１０から発生した熱は、第２経路Ｒ２に加えて、熱伝達部材１９０を介して第１ホルダ１６０に伝達され、第１ホルダ１６０から外部に放出される。

本変形例は、熱伝達部材１９０によって第１光変換部材１１０から第１ホルダ１６０に伝達される熱量を増やすことができ、発熱量が多い第１光変換部材１１０の放熱性を向上できる。

図１２に示す変形例５において、第２透明部材１５０の代わりに、熱伝達部材１９０が配置される。熱伝達部材１９０は、略円錐台形状を有する。熱伝達部材１９０は、１次光が照射される第２光変換部材１２０の入射面１２１側よりも光変換ユニット１００の出射部側であるホルダ出射部１６４側に配置される。熱伝達部材１９０は、第２光変換部材１２０が配置される凹状の接触面１９１と、接触面１９１と対向する大きい円形の出射面１９２と、接触面１９１と出射面１９２との間の外周面である側面１９３とを有する。熱伝達部材１９０の接触面１９１は、第２光変換部材の出射面１２２と側面１２３とに熱的に接続される。側面１９３全体は、第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に熱的に接続される。

本変形例の熱伝達部材１９０は、１次光と第１，２変換光とを透過させる透過部材である。熱伝達部材１９０は、第２光変換部材１２０のガラス封止緑色蛍光体の熱伝導率（１Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも高い熱伝導率（１２Ｗ／ｍ・Ｋ）を有する透明なセラミックスである。このセラミックスは、例えば、ＣｅがドープされていないＹＡＧセラミックスである。

第２光変換部材１２０が樹脂封止緑色蛍光体（熱伝導率：０．２Ｗ／ｍ・Ｋ）である場合、熱伝達部材１９０は透明ガラス（熱伝導率：１Ｗ／ｍ・Ｋ）を使用することができる。なお本変形例では、第１光変換部材１１０の熱伝導率は、第２光変換部材１２０の熱伝導率よりも高い。

熱伝達部材１９０は、第２光変換部材１２０に対して第１光変換部材１１０とは反対側及び第２光変換部材１２０の側方に配置され、第１ホルダ１６０に熱的に接続される。したがって第２光変換部材１２０から発生した熱は、第５経路Ｒ５である第２光変換部材１２０から反射部材１７０を介して第１ホルダ１６０に伝達されるだけではなく、第２光変換部材１２０から熱伝達部材１９０を介しても第１ホルダ１６０に伝達され、第１ホルダ１６０から外部に放出される。
本変形例では、熱伝達部材１９０の配置位置によって、熱を第２光変換部材１２０から逃げやすくできる。また熱伝達部材１９０によって、熱を第２光変換部材１２０から第１ホルダ１６０に容易に伝達でき、第２光変換部材１２０の放熱性を向上できる。また本変形例では、熱伝達部材１９０によって、第２光変換部材１２０から第１光変換部材１１０に伝達される熱量を低減できる。

［第２実施形態］
図１３を参照して、第２実施形態について説明する。本実施形態の第１光変換部材１１０は、第１実施形態と同様に、波長変換部材である。したがって、第１変換光は、黄色蛍光といった第１波長変換光である。本実施形態の第２光変換部材１２０は、受光した１次光の波長を変換せず、１次光とは異なる配光角の光を出射する配光角変換部材である。例えば、第２光変換部材１２０は、例えば、１次光を、１次光の広がり角度を広げた１次拡散光に変換する拡散部材である。第２光変換部材１２０が１次光の配光角を変換する際、変換損失が発生し、第２光変換部材１２０は、１次光の一部を吸収し、熱を発生する。

第２光変換部材１２０は、図示しない封止部材と、封止部材の内部に分散された状態で封止部材に封止され、封止部材の屈折率よりも低い屈折率を有する図示しない拡散粒子とを有する。封止部材は、例えば屈折率が１．４のシリコーン樹脂を有する。拡散粒子は、例えば、屈折率が１．７６、消衰係数が０．１未満のアルミナを有する。拡散粒子は、１次光を吸収する物質を有する。拡散粒子は、特定の屈折率ｎと消衰係数ｋとをあわせた複素屈折率Ｎといった光学的な性質を有する。

拡散粒子の屈折率は、１．４１以上であることが好ましい。また拡散粒子の屈折率と封止部材の屈折率との差が０．２以上で、且つ拡散粒子の屈折率が１．６１以上であることがより好ましく、これにより多くの１次光が拡散される。消衰係数が小さいほど、拡散粒子に吸収される１次光量は少なくなる。したがって、拡散粒子は、消衰係数が０．１以下の材料であることが好ましい。

拡散粒子の材料は、例えば、金属または無機酸化物といった無機材料である。金属は、例えばアルミニウム、チタン、亜鉛などである。無機材料は、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウムといった、反射型拡散粒子または透過型拡散粒子などである。拡散粒子は、１種類のみの材料によって構成される必要はなく、複数種類の材料によって構成されでもよい。

第２光変換部材１２０に入射した１次光の広がり角度の増加角度は、主に、拡散粒子の粒径と、封止部材に対する拡散粒子の濃度と、拡散粒子と封止部材との屈折率と、第２光変換部材１２０の厚さとを基に決定される。

１次拡散光の配光角がホルダ出射部１６４から出射される第１変換光の配光角度と略等しくなるように、上記した粒径、濃度、屈折率、厚さなどが設定される。

第２光変換部材１２０は、第１変換光に対しても配光角を変換（拡散）する。

本実施形態では、第１変換光は、第２光変換部材１２０を透過して、照明光としてホルダ出射部１６４から出射される。なお第１変換光が第２光変換部材１２０を透過する際、第１変換光の配光角は、第２光変換部材１２０によって広がるが、第２光変換部材１２０よりも前方に配置される反射部材１７０によって狭角となる。したがって、第１変換光の配光特性は、図６に示される配光特性に近づく。

第２光変換部材１２０は、第１光変換部材１１０によって吸収されず第１光変換部材１１０を透過した１次光を照射される。１次光は、第２光変換部材１２０によって１次拡散光に変換される。図示しないが、１次拡散光の一部は、第２光変換部材１２０の入射面１２１から第１熱伝達抑制部材１３０を透過して第１光変換部材１１０に向かって進行する。この１次拡散光は、第１光変換部材１１０によって波長変換され、第１変換光（照明光）としてホルダ出射部１６４から出射される。１次拡散光の他の一部は、第２光変換部材１２０の出射面１２２と側面１２３との少なくとも１つから出射される。この１次拡散光の一部は、反射部材１７０に進行せず、第２透明部材１５０を透過して直接出射面１５２（ホルダ出射部１６４）から前方に出射される。また、１次拡散光の他の一部は反射部材１７０によって反射され、１次拡散光の進行方向は変わる。そして、１次拡散光は、第１，２光変換部材１１０，１２０に再入射することなく、第２透明部材１５０を透過してホルダ出射部１６４から前方に出射される。１次拡散光の配光角は、上記した粒径、濃度、屈折率、厚さなどによって、狭角となる。したがって１次拡散光の配光特性は、図６に示す第１変換光の配光特性に近づく。

第２光変換部材１２０が１次光の配光角を変換する際、変換損失が発生し、第２光変換部材１２０は、１次光の一部を吸収し、熱を発生する。この熱の伝達は、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、互いに異なる光変換特性を有する第１，２光変換部材１１０，１２０が配置されても、第１熱伝達抑制部材１３０によって、光変換時に第１，２光変換部材１１０，１２０から発生する熱が第１，２光変換部材１１０，１２０に集中することを抑制できる。また、第１，２光変換部材１１０，１２０の温度上昇に伴う変換効率の低下を抑制でき、１次拡散光の配光が第１変換光の配光に揃った明るい照明光を実現できる。

第２光変換部材１２０は、ホルダ入射部１６３からホルダ出射部１６４にかけて拡径しているテーパー形状を有する第１ホルダ１６０の内部に配置される。したがって、１次拡散光の配光を狭角にでき、第２光変換部材１２０による配光角変換量を所定以内に抑制でき、言い換えると、拡散粒子の濃度を低減でき、第２光変換部材１２０の変換損失による発熱を低減できる。

［変形例］
以下に、本実施形態の変形例１乃至２を説明する。各変形例では、主に、本実施形態と異なることのみ記載する。なお図１４では、図示の明瞭化のために、第２光変換部材１２０によって波長変換された第２変換光（第２波長変換光）の図示を省略する。

図１４に示す変形例１では、第１光変換部材１１０は第２実施形態の第２光変換部材１２０と同様に配光角変換部材（拡散部材）であり、第２光変換部材１２０は第１実施形態と同様に波長変換部材である。

したがって第１光変換部材１１０は、例えば、１次光を、１次光の広がり角度を広げた１次拡散光に変換する拡散部材である。第１光変換部材１１０が１次光の配光特性を変換する際、変換損失が発生し、第１光変換部材１１０は、１次光の一部を吸収し、熱を発生する。図示しない封止部材と拡散粒子といった第１光変換部材１１０の構成は、第２実施形態の第２光変換部材１２０の構成と略同様であるため、ここでは説明を省略する。

本変形例では、１次光は、最初に第１光変換部材１１０を照射し、第１光変換部材１１０によって１次拡散光に変換される。１次拡散光は、第１熱伝達抑制部材１３０と第２光変換部材１２０とを透過する。そして、１次拡散光の一部は反射部材１７０によって反射され、１次拡散光の進行方向は変わる。そして、１次拡散光は、第１，２光変換部材１１０，１２０と第１熱伝達抑制部材１３０とに再入射することなく、第２透明部材を透過してホルダ出射部１６４から前方に出射される。また１次拡散光の別の一部は、反射部材１７０に進行せず、第２透明部材を透過して直接出射面１５２（ホルダ出射部１６４）から前方に出射される。つまり、１次拡散光の進行方向が反射部材１７０によって変わることなく、１次拡散光は出射される。また図示はしないが、第２光変換部材１２０を照射した１次拡散光のさらに別の一部は、第２光変換部材１２０によって波長変換され、第２透明部材１５０を透過して第２変換光（照明光）としてホルダ出射部１６４から出射される。

本変形例では、１次拡散光が第２光変換部材１２０を照射する際、入射面１２１における照射領域１２４を拡散によって広げることができる。したがって、光変換ユニット１００に入射する１次光の光量に対する第２光変換部材１２０における局所的な発熱を緩和でき、第２光変換部材１２０の変換効率の低下を抑制できる。

図１５に示す変形例２では、光変換ユニット１００は、第２熱伝達抑制部材２２０と第３光変換部材２３０とをさらに有する。第２熱伝達抑制部材２２０と第３光変換部材２３０とは、光軸Ｃを中心に回転対称に配置される。光ファイバ出射端１６側から順に、第１透明部材１４０、第１光変換部材１１０、第１熱伝達抑制部材１３０、第２光変換部材１２０、第２熱伝達抑制部材２２０、第３光変換部材２３０、第２透明部材１５０が配置される。第２熱伝達抑制部材２２０は円錐台形状を有し、第３光変換部材２３０は円柱形状を有する。第３光変換部材２３０は、円錐台形状を有してもよい。第２熱伝達抑制部材２２０の側面２２３全体と第３光変換部材２３０の入射面２３１の縁部全周とは第１ホルダ１６０の内周面であるテーパー面１６５に熱的に接続される。第２光変換部材１２０の出射面１２２は第２熱伝達抑制部材２２０の第１面２２１に積層し、第２熱伝達抑制部材２２０の第２面２２２は第３光変換部材２３０の入射面２３１に積層する。凹状の接触面１５１には第３光変換部材２３０が配置されており、第３光変換部材２３０の出射面２３２と側面２３３とは接触面１５１に接触している。第１面２２１は、第２面２２２よりも小さい。第１面２２１，第２面２２２は、例えば円形である。第２面２２１には例えば１次光と第１，２変換光とが入射し、第２面２２２は例えば１次光と第１，２変換光とを出射する。第１面２２１は第３光変換部材２３０が光学特性を変換した光を出射し、第２面２２２には第３光変換部材２３０が光学特性を変換した光が入射してもよい。円形の入射面２３１は、円形の出射面２３２と同じ大きさである。入射面２３１には例えば１次光と第１，２変換光とが入射し、出射面２３２は例えば第１，２変換光と第３光変換部材２３０が光学特性を変換した光とを出射する。

第３光変換部材２３０は、例えば、波長変換部材であってもよいし、配光角変換部材であってもよい。

第２熱伝達抑制部材２２０は、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋである透明のシリコーン樹脂を有する。第２熱伝達抑制部材２２０の熱抵抗値は、第１熱伝達抑制部材１３０の熱抵抗値ＨＲ３と略同一である。なお第１，２，３光変換部材１１０，１２０，２３０それぞれの発熱量の大小関係から、第１，２熱伝達抑制部材１３０，２２０の熱伝導率は互いに異なってもよいし、第１，２熱伝達抑制部材１３０，２２０の熱抵抗値は互いに異なってもよいし、
例えば第１光変換部材１１０の発熱量が第２光変換部材１２０の発熱量よりも多く、第２光変換部材１２０の発熱量が第３光変換部材２３０の発熱量よりも多いとする。第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間に配置される第１熱伝達抑制部材１３０の熱抵抗値ＨＲ３が第２光変換部材１２０と第３光変換部材２３０との間に配置される第２熱伝達抑制部材２２０の熱抵抗値よりも大きくなるように、第１，２熱伝達抑制部材１３０，２２０それぞれの熱伝導率と厚さとが設定されてもよい。したがって、第１熱伝達抑制部材１３０によって、最も発熱する第１光変換部材１１０から第２，３光変換部材１２０，２３０への熱の伝達を抑制できる。

本変形例では、第１，２熱伝達抑制部材１３０，２２０によって、第１，２，３光変換部材１１０，１２０，２３０それぞれから他の光変換部材に伝達される熱量を低減でき、熱を第１ホルダ１６０に容易に伝達できる。したがって、光変換時に第１，２，３光変換部材１１０，１２０，２３０から発生する熱が第１，２，３光変換部材１１０，１２０，２３０に集中することを抑制でき、第１，２，３光変換部材１１０，１２０，２３０の温度上昇に伴う変換効率の低下を抑制でき、明るい照明光を提供できる。

なお例えば１つの熱伝達抑制部材が第１，２，３光変換部材１１０，１２０，２３０における３層のいずれか間に配置されていてもよい。これにより、一方の光変換部材から他の光変換部材に伝達される熱量を低減できる。

［第３実施形態］
図１６を参照して、第３実施形態について説明する。本実施形態では、光変換ユニット１００は、第１ホルダ１６０とは別体で、第１ホルダ１６０を覆う筒状の第２ホルダ２４０を有する。第２ホルダ２４０は、第１ホルダ１６０が第２ホルダ２４０に挿入されることによって、第１ホルダ１６０を覆う。このとき、第２ホルダ２４０は、第１ホルダ１６０に熱的に接続される。第２ホルダ２４０は、第１ホルダ１６０と同様に真鍮であってもよい。なお後述する拡散部材である第２光変換部材１２０の発熱量は第１光変換部材１１０の発熱量よりも少ないため、第２ホルダ２４０は真鍮ほど熱伝導率が高い部材でなくてもよい。

角柱形状（例えば円柱形状）の第１光変換部材１１０は、入射面１１１の縁部が全周にわたってテーパー面１６５と接触した状態で、ホルダ出射部１６４近傍に配置される。例えば、出射面１１２はホルダ出射部１６４と同一平面上に配置される。したがって、第２透明部材１５０が省略され、第１透明部材１４０が中空部１６２に充填される。第１光変換部材１１０は、第１実施形態にて説明したように、例えば蛍光体といった波長変換部材である。

第２光変換部材１２０は、第２ホルダ２４０の端部に配置される。第２光変換部材１２０は、第２実施形態にて説明したように、例えば拡散部材といった配光角変換部材である。拡散部材の拡散条件において、１次拡散光は広配光となるように、粒径、濃度、屈折率、厚さなどが設定される。

第２ホルダ２４０が第１ホルダ１６０を覆った状態において、第１熱伝達抑制部材１３０が第１光変換部材１１０と第２光変換部材１２０との間に形成される。本実施形態の第１熱伝達抑制部材１３０は、シリコーン樹脂の熱伝導率（０．２Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも低い熱伝導率を有する空気層を利用する。

第１光変換部材１１０はホルダ出射部１６４近傍に配置されているため、ホルダ出射部１６４から出射される第１変換光の配光は広配光となる。この第１変換光は、第２光変換部材１２０によってさらに拡散される。

第１光変換部材１１０に吸収されず第２光変換部材１２０を照射する１次光は、拡散部材の粒径、濃度、屈折率、厚さなどによって、広配光の１次拡散光に変換される。

第１光変換部材１１０から発生した熱の大部分は、主に第１ホルダ１６０に伝達され、第１ホルダ１６０から第２ホルダ２４０を介して外部に放出される。

第２光変換部材１２０から発生した熱の大部分は、主に第２ホルダ２４０に伝達され、第２ホルダ２４０から外部に放出される。

第１熱伝達抑制部材１３０は、空気層を利用する。したがって、第１熱伝達抑制部材１３０によって、第１，２光変換部材１１０，１２０の間において伝達される熱量を低減できる。

第１，２光変換部材１１０，１２０それぞれは、互いに別体の第１ホルダ１６０と第２ホルダ２４０とに保持される。第１，２光変換部材１１０，１２０それぞれの発熱量を基に、第１ホルダ１６０と第２ホルダ２４０との材料を適宜選択できる。これにより、材料の組み合わせによって、放熱効率を向上できる。

第１，２光変換部材１１０，１２０がホルダ出射部１６４側に配置される。したがって、広配光の第１変換光と広配光の１次拡散光とを提供でき、第１変換光の配光特性と１次拡散光の配光特性と互いに対して等しくできる。

［第４の実施形態］
図１７を参照して、第４実施形態について説明する。本実施形態では、２つの１次光源が配置される。説明の便宜上、１次光源１１，１１ａと称する。１次光源１１は、第１実施形態における１次光源１１と同一である。１次光源１１ａは、発光波長のピークが４０５ｎｍである青紫色レーザー光を出射するレーザーダイオード（以下、青紫色ＬＤ１４ａと称する）と、青紫色ＬＤ１４ａを駆動するための光源駆動部１５ａとをさらに有する。青紫色ＬＤ１４ａは、１次光である第２レーザー光を出射する第２レーザー光源である。本実施形態における１次光を、発光波長のピークが４４５ｎｍである青色レーザー光と発光波長のピークが４０５ｎｍである青紫色レーザー光ととして定義する。

光源制御回路１２は、青色ＬＤ１４と青紫色ＬＤ１４ａとを所定の駆動電流、駆動間隔で駆動させるための制御信号を光源駆動部１５，１５ａに送信する。光源制御回路１２の制御によって、青色ＬＤ１４と青紫色ＬＤ１４ａとは切り替わって駆動する、または青色ＬＤ１４と青紫色ＬＤ１４ａとは同時に駆動する。

照明装置１０は、青色ＬＤ１４から出射された青色レーザー光と、青紫色ＬＤ１４ａから出射された青紫色レーザー光とを合波し、合波した光を光ファイバ１３に入射させる光カプラ１８をさらに有する。光カプラ１８は、例えば、光分波器を有する。

本実施形態では、２本の光ファイバ１３が配置され、光ファイバ１３の入射端それぞれは光カプラ１８に接続されており、光ファイバ出射端１６それぞれは互いに対して独立している光変換ユニット１００に接続される。光カプラ１８から出射された１次光は、光ファイバ１３それぞれに入射し、光ファイバ１３それぞれによって光変換ユニット１００それぞれに導光される。そして光変換ユニット１００それぞれは、照明光を出射する。光ファイバ１３同士は、互いに対して別体である。光変換ユニット１００同士は、互いに対して別体である。

ＹＡＧである第１光変換部材１１０は、青紫色レーザー光に対してほとんど励起せず黄色の蛍光をほとんど生成しない。しかしながら、第１光変換部材１１０は、青紫色レーザー光の少なくとも一部を吸収して熱を発生する。

ガラス封止緑色蛍光体である第２光変換部材１２０は、青紫色レーザー光に対して青色レーザー光と同様に励起して所定の変換効率で緑色の蛍光を生成し、変換損失分だけ熱を発生する。第２光変換部材１２０は、緑色蛍光体と拡散粒子とが混合された状態で封止しているガラスを有してもよい。

本実施形態では、青色ＬＤ１４のみが駆動した際における照明装置１０の動作は、第１の実施形態で説明した動作と同じであるため、説明を省略する。なお上述したように第２光変換部材１２０がガラスを有する場合、第１，２変換光と青色レーザー拡散光である１次拡散光とのそれぞれの配光角は、互いに等しくなる。

青紫色ＬＤ１４ａのみが駆動した際、青紫色レーザー光の大部分は、ＹＡＧである第１光変換部材に吸収されない。なお青紫色レーザー光の一部は、ガラス封止緑色蛍光体である第２光変換部材１２０に吸収され緑色の蛍光に波長変換される。青紫色ＬＤ１４ａによる第２変換光の配光特性は、青色ＬＤ１４による第２変換光の配光特性と略等しい。なお上述したように第２光変換部材１２０がガラスを有する場合、第２変換光と青紫色レーザー拡散光である１次拡散光とのそれぞれの配光角は、互いに等しくなる。

青色ＬＤ１４と青紫色ＬＤ１４ａとが同時に駆動した際、青色レーザー光により波長変換された第１，２変換光と、青紫色レーザー光により波長変換された第２変換光とは、青色ＬＤ１４と青紫色ＬＤ１４ａとの駆動比率に応じた所定の割合で、照明光として出射される。第１，２光変換部材１１０，１２０に吸収されない青色レーザー光と青紫色レーザー光も照明光として出射される。

なお青色ＬＤ１４と青紫色ＬＤ１４ａとの駆動比率が変更された際、青色レーザー光と青紫色レーザー光との比率が変更され、照明光は色調整される。

本実施形態では、青色ＬＤ１４のみが駆動した際における熱の伝達は、第１の実施形態で説明した熱の伝達と同じであるため、説明を省略する。

青紫色ＬＤ１４ａのみが駆動した際、ＹＡＧである第１光変換部材１１０は、青色レーザー光の大部分を吸収せず、青色レーザー光の一部を吸収して熱を発生する。またガラス封止緑色蛍光体である第２光変換部材１２０は、青色レーザー光を所定の波長変換損失に応じて熱を発生する。

なお上述したように第２光変換部材１２０がガラスを有し、青色ＬＤ１４または青紫色ＬＤ１４ａのみが駆動した際、第２光変換部材では、緑色蛍光体の波長変換損失とアルミナである拡散粒子による配光角変換損失とによって熱を発生する。

青紫色ＬＤ１４ａのみが駆動した際、第２光変換部材１２０の発熱量は第１光変換部材１１０の発熱量よりも多くなる。また第１実施形態と同様に、第１光変換部材１１０から第２光変換部材１２０への熱の伝達は第１熱伝達抑制部材１３０によって抑制され、熱は第１ホルダ１６０に優先して伝達される。このため、第１，２光変換部材１１０，１２０の一方の熱が第１，２光変換部材１１０，１２０の他方に伝達することを、第１熱伝達抑制部材１３０は効果的に抑制することができ、波長変換効率の低下を低減できる。

青色ＬＤ１４と青紫色ＬＤ１４ａとが駆動した際、２種類の１次光によって第１，２光変換部材１１０，１２０から発生した熱が第１，２光変換部材１１０，１２０の間を移動することを、第１熱伝達抑制部材１３０によって抑制され、第１ホルダ１６０に優先して伝達される。

本実施形態では、青紫色ＬＤ１４ａが追加されるため、２種類の１次光を切り替えて出射でき、照明光の色を切り替えることができる。これにより、被観察体Ｓの観察モードに応じた照明光を提供できる。

青紫色レーザー光が利用される場合であっても、第１，２光変換部材１１０，１２０から発生する熱が第１，２光変換部材１１０，１２０に集中することを抑制でき、温度上昇に対して変換効率の低下を低減でき、明るい照明光を提供できる。

青色レーザー光と青紫色レーザー光とが同時に利用される場合であっても、第１，２光変換部材１１０，１２０から発生する熱が第１，２光変換部材１１０，１２０に集中することを抑制でき、温度上昇に対して変換効率の低下を低減でき、明るい照明光を提供できる。また青色レーザー光と青紫色レーザー光との比率が調整されることによって、照明光の色を調整できる照明装置１０を提供できる。

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能である。

Claims (23)

1. １次光の光学特性を変換して照明光を出射する光変換ユニットを有する照明装置であって、
   前記光変換ユニットは、
   前記１次光の一部を吸収し、吸収した前記１次光の前記光学特性を変換し、前記光学特性を変換する際に熱を発生する第１光変換部材及び第２光変換部材と、
   前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との少なくとも一方の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する熱伝達抑制部材と、
   前記第１光変換部材と前記第２光変換部材とを内部に保持し、前記熱伝達抑制部材の前記熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するホルダと、
   を具備し、
   前記第１光変換部材は、前記第２光変換部材とは離れて配置され、
   前記熱伝達抑制部材は、前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との間の少なくとも一部に配置された透明部材であり、前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との一方から前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との他方への前記熱の伝達を抑制し、
   前記第１光変換部材と前記第２光変換部材は、前記ホルダに熱的に接続されており、
   前記ホルダの前記熱伝導率は、前記第１光変換部材の前記熱伝導率と前記第２光変換部材の前記熱伝導率とよりも高く、
   前記第１光変換部材の発熱量は、前記第２光変換部材の発熱量よりも多い、照明装置。
2. 前記第１光変換部材から発生する前記熱の伝達において、前記第１光変換部材から前記熱伝達抑制部材を介して前記第２光変換部材に伝達される前記熱の第１伝達量は、前記第１光変換部材から前記ホルダに伝達される前記熱の第２伝達量よりも少ない請求項１に記載の照明装置。
3. 前記ホルダは、
   前記１次光が入射するホルダ入射部と、
   前記照明光を出射するホルダ出射部と、
   を有し、
   前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との少なくとも一部は、前記ホルダ入射部に入射する前記１次光の中心軸である光軸上に配置され、
   前記第１光変換部材は、前記ホルダ入射部と前記第２光変換部材との間に配置され、
   前記熱伝達抑制部材の少なくとも一部は、前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との間且つ前記光軸を含む領域に配置される請求項２に記載の照明装置。
4. 前記熱伝達抑制部材は、前記第１光変換部材の側方にさらに配置される請求項３に記載の照明装置。
5. 前記第１光変換部材は、吸収した前記１次光の前記光学特性を変換して、前記１次光の前記光学特性とは異なる光学特性を有する第１変換光を出射する請求項３に記載の照明装置。
6. 前記熱伝達抑制部材の前記熱伝導率は、前記第１光変換部材の前記熱伝導率よりも低い請求項５に記載の照明装置。
7. 前記熱伝達抑制部材の前記熱伝導率は、１２Ｗ／ｍ・Ｋ未満である請求項６に記載の照明装置。
8. 前記熱伝達抑制部材は、樹脂またはガラスを有する請求項７に記載の照明装置。
9. 前記光軸上における前記熱伝達抑制部材の熱抵抗値は、前記光軸上における前記第１光変換部材と前記第２光変換部材のそれぞれの熱抵抗値よりも大きい、または前記光軸上における前記第１光変換部材の熱抵抗値よりも大きい請求項３に記載の照明装置。
10. 前記第１光変換部材と前記第２光変換部材は、吸収した前記１次光の前記光学特性を変換して、前記１次光の前記光学特性とは異なる光学特性を有する第１変換光と第２変換光を出射し、
    前記ホルダは、
    前記ホルダ入射部から前記ホルダ出射部まで前記ホルダを貫通している貫通孔部と、
    前記貫通孔部の内周面に配置され、前記第１変換光と前記第２変換光とを反射する反射部材と、
    を有し、
    前記反射部材は、前記ホルダ出射部から出射される前記第１変換光と前記第２変換光それぞれの配光角が互いに対して等しくなるように、反射によって前記第１変換光と前記第２変換光それぞれの配光を変化させる請求項３に記載の照明装置。
11. 前記光軸上における前記熱伝達抑制部材の厚さは、前記光軸上における前記第１光変換部材と前記第２光変換部材それぞれの厚さよりも薄い請求項１０に記載の照明装置。
12. 前記１次光が照射される前記第１光変換部材の第１入射面と前記光軸との交点を前記第１光変換部材の実質的な第１発光点とし、前記１次光が照射される前記第２光変換部材の第２入射面と前記光軸との交点を前記第２光変換部材の実質的な第２発光点としたときに、
    前記第１発光点と前記第２発光点とは、前記ホルダ入射部から前記ホルダの長さの２／３以下の位置に配置されており、
    前記第１変換光と前記第２変換光それぞれの配光半値角は１００°以下の状態で、前記第１変換光と前記第２変換光それぞれは出射される請求項１０に記載の照明装置。
13. 前記ホルダの体積は、前記第１光変換部材と前記第２光変換部材それぞれの体積よりも大きく、
    前記ホルダの表面積は、前記第１光変換部材と前記第２光変換部材それぞれの表面積よりも広い請求項２に記載の照明装置。
14. 前記第１光変換部材の前記熱伝導率は、前記第２光変換部材の前記熱伝導率よりも高い請求項２に記載の照明装置。
15. 前記第１光変換部材が前記ホルダに熱的に接続される第１領域は、前記第２光変換部材が前記ホルダに熱的に接続される第２領域よりも広い請求項１４に記載の照明装置。
16. 前記光変換ユニットは、前記第１光変換部材の前記熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝達部材をさらに具備し、
    前記熱伝達部材は、前記第１光変換部材と前記ホルダとに熱的に接続される請求項１４に記載の照明装置。
17. 前記光変換ユニットは、前記第２光変換部材の前記熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝達部材をさらに具備し、
    前記熱伝達部材は、前記１次光が照射される前記第２光変換部材の第２入射面よりも前記光変換ユニットの出射部側に配置され、前記第２光変換部材と前記ホルダとに熱的に接続される請求項１４に記載の照明装置。
18. 前記ホルダの前記熱伝導率は、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１３に記載の照明装置。
19. 前記第１光変換部材と前記第２光変換部材との少なくとも１つは、前記１次光を前記１次光とは異なる波長域を有する波長変換光に波長変換する波長変換部材であり、
    前記波長変換部材は、発熱に伴う温度上昇によって、波長変換効率が低下する特性を有する請求項１に記載の照明装置。
20. 前記第１光変換部材と前記第２光変換部材とのいずれか１つは、前記１次光とは異なる配光角の光を出射する配光角変換部材である請求項１に記載の照明装置。
21. 前記第１光変換部材と前記第２光変換部材とは、無機材料で形成される請求項２０に記載の照明装置。
22. 前記１次光を出射する１次光源をさらに具備し、
    前記１次光源は、前記１次光である第１レーザー光を出射する第１レーザー光源を有し、
    前記１次光源は、前記１次光源から出射された前記１次光を前記光変換ユニットに導光する光ファイバを介して前記光変換ユニットに光学的に接続される請求項１に記載の照明装置。
23. 前記１次光源は、前記第１レーザー光とは波長が異なる前記１次光である第２レーザー光を出射する第２レーザー光源をさらに有し、
    照明装置は、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを合波し、合波した光を前記光ファイバに入射させる光カプラを有する請求項２２に記載の照明装置。

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