JP2018022781A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光部の放熱性と、導光部への集光性とを向上することができる光学機器を提供する。
【解決手段】光学機器１は、励起光源２と、励起光源２から照射された励起光が透過する第１透光部３と、第１透光部３において、励起光が入射する側とは反対側の面に設けられ、励起光によって蛍光を発する蛍光部４と、蛍光部４を第１透光部３とで挟むように配置され、蛍光部４から出射した光が透過する第２透光部５と、第２透光部５から出射した光が導光する照明伝送用ファイバー１３とを備える。そして、第２透光部５の照明伝送用ファイバー１３側には、蛍光部４から出射した光を照明伝送用ファイバー１３へ集光する微細加工フィルム５２が設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内視鏡等に用いられる光学機器に関する。

従来、半導体レーザ素子（励起光源の一例）と、半導体レーザ素子からのレーザビーム（励起光の一例）を集光する集光レンズ（第１透光部の一例）と、集光レンズによるレーザビームの収束位置に位置する状態に保持された光ファイバ（導光部）とを備えたレーザモジュール（光学機器の一例）が開示されている（例えば特許文献１参照）。

また、蛍光体（蛍光部の一例）を備えた光源システム（光学機器の一例）が開示されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００６−６６８７５号公報 特開２０１２−２０９１９０号公報

しかしながら、特許文献１及び２の光学機器よりも、蛍光部の放熱性と、導光部への集光性とをより高めることで、導光部が集光する光束の密度を高めたいという要望がある。

そこで、本発明は、蛍光部の放熱性と、導光部への集光性とを向上することができる光学機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光学機器は、励起光源と、前記励起光源から照射された励起光が透過する第１透光部と、前記第１透光部において、前記励起光が入射する側とは反対側の面に設けられ、前記励起光によって蛍光を発する蛍光部と、前記蛍光部を前記第１透光部とで挟むように配置され、前記蛍光部から出射した光が透過する第２透光部と、前記第２透光部から出射した光が導光する導光部とを備え、前記第２透光部の前記導光部側には、前記蛍光部から出射した光を前記導光部へ集光する集光構造が設けられる。

本発明によれば、蛍光部の放熱性と、導光部への集光性とを向上することができる。

実施の形態に係る光学機器を示す斜視図である。 実施の形態に係る光学機器を示すブロック図である。 実施の形態に係る光学機器の励起光源、第１透光部及び第２透光部等を示す模式断面図である。 実施の形態に係る光学機器の第２透光部を示す部分拡大模式断面図である。 実施の形態に係る光学機器の第２出斜面から出射した配光分布を示す図である。 実施の形態に係る光学機器の第２出斜面から出射した配光分布を示す図である。 実施の形態の変形例に係る光学機器の第２透光部を示す部分拡大模式断面図である。 実施の形態の変形例に係る光学機器の第２出斜面から出射した配光分布を示す図である。 実施の形態の変形例に係る光学機器の第２出斜面から出射した配光分布を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、「略＊＊」との記載は、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

（実施の形態）
［構成］
まず、本実施の形態に係る光学機器１の構成について図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る光学機器１を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る光学機器１を示すブロック図である。図３は、本実施の形態に係る光学機器１の励起光源２、第１透光部３及び第２透光部５等を示す模式断面図である。

図３では、光学機器１における、励起光源２の光軸方向をＸプラス方向と規定し、Ｘプラス方向と直交する方向をＺプラス方向と規定し、Ｘプラス方向及びＺプラス方向と直交するＹプラス方向と規定し、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向を表示する。そして、図３に示す各方向は、全て図４に示す各方向に対応させて表示する。なお、図３では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、使用態様によって変化するため、これには限定されない。以降の図においても、同様である。

図１に示すように、本実施の形態に係る光学機器１は、内視鏡等に用いられ、レーザ照明ユニット１１と、カメラコントロールユニット１２と、照明伝送用ファイバー１３と、映像伝送路１４と、先端部１５とを有している。

レーザ照明ユニット１１には、照明伝送用ファイバー１３の一方側が接続されている。カメラコントロールユニット１２には、映像伝送路１４の一方側が接続されている。照明伝送用ファイバー１３と映像伝送路１４との他方側（先端）には、先端部１５が設けられている。照明伝送用ファイバー１３、映像伝送路１４及び先端部１５における、体内に挿入する部分が内視鏡と呼ばれている。

図２及び図３に示すように、レーザ照明ユニット１１は、励起光源２と、第１透光部３と、蛍光部４と、第２透光部５と、照明伝送用ファイバー１３（導光部の一例）と、光源制御部６と、電源部７とを有する。励起光源２、第１透光部３、蛍光部４、第２透光部５、光源制御部６、電源部７等は、レーザ照明ユニット１１の筐体に収容されている。

励起光源２は、第１透光部３の所定位置に励起光を照射するように設けられている。励起光とは、蛍光部４の蛍光体を励起させる光であり、蛍光体から蛍光を出射させる。具体的には、励起光源２は、励起光源２の光軸が第１透光部３と略直交するように筐体内に配置されている。励起光源２は、例えば、励起光が、青色の励起光よりも短い紫外から青色までの範囲（波長帯域）の励起光を発する半導体レーザによって構成することができる。励起光源２は、例えば、ＩｎＧａＮ系レーザダイオードやＡｌＩｎＧａＮ系レーザダイオードを用いることもできる。従って、本実施の形態における励起光はレーザ光であってもよい。例えば、青色の励起光は、厳密な意味で青色を意味しているのではなく、通常、青色と見える波長帯域の光を意味している。

なお、励起光源２が発する励起光は、レーザ光に限定されず、蛍光体を励起させるための光であれば、他の形態の光（例えば、ＬＥＤが発する光）であってもよい。

第１透光部３は、透光性のある平板状の部材であり、励起光源２の光軸と略垂直となるように設けられている。第１透光部３は、第１透光基板３１と、ダイクロイックミラー３２とを有する。

第１透光基板３１は、透光性を有する基板であり、例えば、サファイヤ等の部材である。第１透光基板３１の蛍光部４側の面には、ダイクロイックミラー３２が設けられている。

また、第１透光部３は、第１入射面３ａと、第１出射面３ｂとを有する。

第１入射面３ａは第１透光基板３１の励起光源２側の面であり、第１入射面３ａにはＡＲ（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）コート３３が施されている。また、第１出射面３ｂは、第１透光部３における入射側（励起光源２からの励起光の入射側）とは反対側の面（第２透光部５側の面）であり、ダイクロイックミラー３２の蛍光部４側の面である。

蛍光部４は、第１透光部３の第１出射面３ｂで、励起光源２の光軸に貫かれるように、密着した状態で設けられている。蛍光部４は、第１透光部３及びダイクロイックミラー３２を通過した励起光を所定の光に変換する波長変換体であり、励起光が照射されることにより、蛍光を発する蛍光体を含む構成である。蛍光体は、例えばＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ系蛍光体等であり、励起光源２の励起光の種類に応じて適宜選択することができる。また、蛍光体は、例えば、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体等であってもよく、励起光により、赤色光、緑色光、青色光等の蛍光を発してもよい。なお、本実施の形態において、蛍光体は、第１透光部３における第１出射面３ｂの一部に設けられているが、第１出射面３ｂの全面に設けられていてもよい。

なお、蛍光部４は、励起光源２からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に蛍光する複数種の蛍光体を含んでいてもよい。この蛍光部４では、例えば、励起光源５１からの青色レーザ光が出射されると、青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に蛍光した光と、蛍光体により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わさり、疑似的な白色の照明光を得る。

また、蛍光部４は、セラミック、シリコーン樹脂等からなる透明材料であるバインダに、所定の蛍光体の微粒子を分散させることによって構成されている。つまり、バインダは、蛍光部４の蛍光体を結合する媒質である。蛍光部４を構成するバインダは、セラミック、シリコーン樹脂に限定されるものではなく、透明ガラス等のその他の透明材料を用いてもよい。

第２透光部５は、第１透光部３とで蛍光部４を挟むように、蛍光部４の照明伝送用ファイバー１３側に設けられている。第２透光部５は、透光性のある平板状の部材であり、蛍光体４を介して第１透光部３と向かい合うように設けられている。第２透光部５は、第２透光基板５１と、微細加工フィルム５２（集光構造の一例）とを有する。

第２透光基板５１は、透光性を有する基板であり、例えば、サファイヤ等の部材である。第２透光基板５１の蛍光部４側の面には、微細加工フィルム５２が設けられている。

また、第２透光部５は、第２入射面５ａと、第２出射面５ｂとを有する。

第２入射面５ａは、第２透光基板５１の蛍光部４側の面であり、蛍光部４を通過した光が入射し、励起光源２の光軸と略直交するように設けられている。本実施の形態では、光学機器１を光軸方向に見て、第２入射面５ａは、蛍光部４と対応するように重なっている。また、第２透光部５と蛍光部４との間には、両者の隙間を埋めるように、透明体９１が充填されている。つまり、透明体９１が蛍光部４と第２透光部５との隙間を埋めるように設けられているため、第２透光部５と蛍光部４との間に、空気等が存在していない。言い換えれば、第２透光部５は、透明体９１を介して蛍光部４と密着している。また、透明体９１は、例えば、透光性のシリコーン樹脂等である。

第２出射面５ｂは、第２透光部５の照明伝送用ファイバー１３側の面であり、蛍光部４からの光（第２入射面５ａから入射した励起光及び蛍光）が出射し、励起光源２の光軸と略直交するように設けられている。本実施の形態では、光学機器１を光軸方向に見て、第２出射面５ｂは、蛍光部４及び第２入射面５ａと対応するように重なっている。

微細加工フィルム５２は、微細光学構造が形成されたフィルムである。微細加工フィルム５２は、第２透光基板５１を透過してきた光を照明伝送用ファイバー１３へ光を集光する複数の凸部５３が形成されている。複数の凸部５３は、第２透光部５における第２出射面５ｂでマトリクス状に並んでいる。本実施の形態において、凸部５３の各々は、四角錐状（ピラミッド状）をなしている。微細加工フィルム５２は、第２出斜面５ｂに対してＸ軸方向及びＺ軸方向で規定される平面（第２出射面５ｂに略直交する平面）で切断した場合に、略二等辺三角形状をなしている。第２出斜面５ｂが微細加工フィルム５２における照明伝送用ファイバー１３側の面である。本実施の形態では、集光には、コリメートする光も含む。

なお、微細加工フィルム５２は、当該構造が形成されたフィルムであるが、これに限定されず、第２透光部５の第２出射面５ｂに形成された構造でもよい。この場合、微細加工フィルムを設ける必要はない。また、本実施の形態では、微細加工フィルム５２と第２透光基板５１との間にも、透明体９２が設けられていている。透明体９２も、例えば、透光性のシリコーン樹脂などである。

微細加工フィルム５２を断面視した状態において、図４を用いて説明する。

図４は、本実施の形態に係る光学機器１の第２透光部５を示す部分拡大模式断面図である。

図４に示すように、仮想底面Ｖと傾斜面Ｓとがなす各々の角度θは、３０°以上６５°以下である。凸部５３の各々は、第２透光部５側の仮想底面Ｖと、仮想底面Ｖを除く４つの傾斜面Ｓとを有する。つまり、仮想底面Ｖの長さは、凸部５３の幅ｄ（ピッチ）である。

このような微細加工フィルム５２を備えた、光学機器１の配光分布のシミュレーション結果を図５及び図６を用いて説明する。

図５は、本実施の形態に係る光学機器１の第２出斜面５ｂから出射した配光分布を示す図である。図６は、本実施の形態に係る光学機器１の第２出斜面５から出射した配光分布を示す図である。

このシミュレーションでは、第２透光部５にサファイヤを用いている。そして、微細加工フィルム５２を除くサファイヤの厚みは０．５ｍｍ、角度θは４５°、サファイヤの屈折率は１．７７、励起光源２のサイズは２ｍｍφである。また、第１透光部３と第２透光部５との周囲には空気が充満している。

図５では、微細加工フィルム５２を設けていない場合、凸部５３の幅ｄ＝４ｍｍの場合、凸部５３の幅ｄ＝２ｍｍの場合、凸部５３の幅ｄ＝０．５ｍｍの場合、凸部５３の幅ｄ＝０．０５ｍｍの場合について、それぞれの配光分布を示している。０°は、光軸方向（出射方向）を意味している。また、理想的な拡散反射を行う基準として、ランバート分布が行われた場合も示している。

凸部５３の幅ｄ＝２ｍｍ、４ｍｍでは、光軸方向で多少の配光にムラが生じているが、凸部５３の幅ｄが変化しても、配光分布に大きな変化は見られない。つまり、凸部５３の幅ｄは、配光分布に対する影響力は小さいと考え得る。また、凸部５３の幅ｄ＝２ｍｍで生じるムラは、励起光源２のサイズに近づくと指向性が低下することが判った。

次に、凸部５３の幅ｄを０．５ｍｍで固定し、角度θを変更するシミュレーションを行った。光学機器１における他の設定は、同様である。

図６に示すように、微細加工フィルム５２を設けていない場合、角度θ＝１５°の場合、角度θ＝３０°の場合、角度θ＝４５°の場合、角度θ＝６０°の場合、角度θ＝６５°の場合、角度θ＝７５°の場合について、それぞれの配光分布を示している。

角度θ＝１５°から角度が大きくなるに従い配光のムラが減少し、角度θ＝４５°、６０°で略楕円状の配光分布となり、さらに角度が大きくなるに従い、再び配光分布にムラが生じる結果が得られた。この結果から、角度θに依存するように、配光分布に大きな変化が見られた。つまり、角度θが６０°近傍で配光の指向性が最も高くなるピークが存在していると考えられる。角度θの範囲は、以上の結果に基づいて規定した。

図３に示すように、照明伝送用ファイバー１３は、第３入射面１３ａを有し、第２透光部５から出射した光を導光する透光性の光ファイバーである。第３入射面１３ａは、照明伝送用ファイバー１３の一端側の面であり、第２透光部５の第２出射面５ｂから離間した状態で、第２出射面５ｂから出射した光が入射するように設けられている。つまり、第３入射面１３ａは、励起光源２の光軸と略直交するように設けられている。照明伝送用ファイバー１３の他端側が先端部１５に接続されている。

本実施の形態において、光学機器１を光軸方向に見て、第３入射面１３ａは、蛍光部４、第２入射面５ａ及び第２出射面５ｂと対応するように重なっている。つまり、励起光源２、第１透光部３、蛍光部４、第２透光部５及び照明伝送用ファイバー１３は、この並び順で設けられている。なお、蛍光部４、第２入射面５ａ、第２出射面５ｂ及び照明伝送用ファイバー１３の第３入射面１３ａにおいて、本実施の形態では、それぞれが同様の大きさに設定されているが、それぞれの大きさが異なっていてもよく、これらの大きさは適宜変更することができてもよい。

光源制御部６は、励起光源２の発光などの動作を、電源部７を介して制御し、励起光源２等を制御するための回路等から構成されている。光源制御部６は、励起光源２に供給する電流値等を制御するマイクロコンピュータ、プロセッサなど、または専用回路によってこれらの動作を実現する。

電源部７は、励起光源２を発光させるための電力を生成する電源回路によって構成されている。電源部７は、制御線等の電力線によって電力系統と電気的に接続される。

カメラコントロールユニット１２は、先端部１５を制御するユニットである。カメラコントロールユニット１２等は、筐体に収容されている。

先端部１５には、照明伝送用ファイバー１３の他端側及び映像伝送路１４の他端側が接続されている。先端部１５は、対象物を撮像するカメラ１６を有する。カメラ１６は、例えば、ＣＣＤカメラなどである。カメラ１６は、対象物を撮像した画像の信号を、映像伝送路１４を介して、カメラコントロールユニット１２の画像処理部１２ａに伝達する。画像処理部１２ａでは、入力された画像の信号を画像データに変換して適切な画像処理を行い、所望の出力用画像情報を生成する。そして、得られた画像情報は、制御部１２ｂを通じて内視鏡の観察用画像として表示部に表示される。また、必要に応じて、メモリ等からなる記録部１２ｃに記録する。

このような光学機器１では、励起光源２から出射した励起光は、第１透光部３に入射して内部を透光して蛍光部４に入射する。蛍光部４に入射した励起光は、一部の励起光が蛍光体で吸収されて蛍光を発し、一部の励起光は蛍光部４をそのまま透過する。蛍光及び励起光は、第２透光部５内を透光して第２出射面５ｂから出射し、照明伝送用ファイバー１３の第３入射面１３ａに入射する。そして、この光は、照明伝送用ファイバー１３を透光して先端部１５へと導かれ、先端部１５から出射する。

［作用効果］
次に、本実施の形態における光学機器１の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る光学機器１は、励起光源２と、励起光源２から照射された励起光が透過する第１透光部３と、第１透光部３において、励起光が入射する側とは反対側の面に設けられ、励起光によって蛍光を発する蛍光部４と、蛍光部４を第１透光部３とで挟むように配置され、蛍光部４から出射した光が透過する第２透光部５と、第２透光部５から出射した光が導光する照明伝送用ファイバー１３とを備える。そして、第２透光部５の照明伝送用ファイバー１３側には、蛍光部４から出射した光を照明伝送用ファイバー１３へ集光する微細加工フィルム５２が設けられる。

この構成によれば、蛍光部４が第１透光部３だけに接触している場合に比べて、蛍光部４が第１透光部３と第２透光部５とで挟まれるように設けられているため、蛍光部４が放熱され易い。

また、この光学機器１では、第２透光部５を設けていない光学機器に比べれば、第２透光部５の分だけ蛍光体４と照明伝送用ファイバー１３との距離は離れている。しかし、第２透光部５の照明伝送用ファイバー１３側には、微細加工フィルム５２が設けられているため、第２透光部５を透過してきた光が微細加工フィルム５２で集光され、照明伝送用ファイバー１３の第３入射面１３ａに入射し易い。

したがって、この光学機器１では、蛍光部４の放熱性と、照明伝送用ファイバー１３への集光性とを向上することができる。これにより、照明伝送用ファイバー１３を導光する光束の密度を高めることができる。

また、本実施の形態に係る光学機器１において、蛍光部４と第２透光部５との間は、透明体９１で充填される。

この構成によれば、透明体９１が蛍光部４と第２透光部５との隙間を埋めるように設けられ（充填され）ているため、第２透光部５に入射した光が第２透光部５の第２入射面５ａで反射するというフレネルロスを低減することができるとともに、蛍光部４の放熱性を向上させることができる。その結果、第２透光部５における、光の取り出し効率を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る光学機器１において、透明体９１の屈折率は、蛍光部４の蛍光体を結合するバインダの屈折率以上である。

この構成によれば、蛍光部４から出射した光は、透明体９１で光軸方向に向かってさらに屈折するため、光軸方向に向かい易い。このため、第２透光部５から出射する光が発散し難い。その結果、照明伝送用ファイバー１３での光取り出し効率を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る光学機器１において、微細加工フィルム５２は、複数の凸部５３からなる。そして、凸部５３の各々は、四角錐状をなし、第２透光部５における照明伝送用ファイバー１３側の面でマトリクス状に並んでいる。

この構成によれば、第２透光部５を透光してきた蛍光は、微細加工フィルム５２の第２出射面５ｂで屈折し、微細加工フィルム５２で集光され易い（コリメート光を含み易い）。このため、第２出射面５ｂからは、指向性の高い光が出射される。

また、本実施の形態に係る光学機器１において、凸部５３の各々は、第２透光部５側の仮想底面Ｓと、４つの傾斜面Ｓとを有する。そして、仮想底面Ｖと各傾斜面Ｓとがなす角度θは、３０°以上６５°以下である。

この構成によれば、図５及び図６で示されるように、角度θを適切に設定することで、第２透光部５で集光した光を得ることができる。このため、第２出射面５ｂからは、より指向性の高い光が出射される。

また、本実施の形態に係る光学機器１において、凸部５３の各々の幅ｄは、０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

この構成のように、凸部５３の幅ｄでは、角度θとの関係から、微細加工フィルム５２の厚みが大きくなり難いため、第２透光部５の厚みが大きくなり難い。このため、蛍光部４と照明伝送用ファイバー１３との距離に影響を与え難く、この微細加工フィルム５２により、第２出射面５ｂで集光した光が出射される。

特に、凸部５３の幅ｄを変更しても、光の波長に依存しないため、光の波長を調節しなくても、集光した光を得ることができる。

（実施の形態の変形例）
以下、本実施の形態に係る光学機器１について、図７を用いて説明する。

図７は、本実施の形態の変形例に係る光学機器１の第２透光部５を示す部分拡大模式断面図である。

実施の形態では、微細加工フィルム５２の凸部５３が四角錐状であるが、本実施の形態の変形例では、微細加工フィルム５２の凸部５３が略半球状である点で、実施の形態と相違する。

本実施の形態の変形例における他の構成は、実施の形態と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

微細加工フィルム５２の凸部５３は、略球状体の一部をなし、第２透光部５における微細加工フィルムの第２出射面５ｂでマトリクス状に並んでいる。なお、本実施の形態では、凸部５３は、略半球状である。

微細加工フィルム５２の凸部５３は、各々の仮想底面Ｖにおける幅の２分の１である２分の１幅（１／２ピッチ）をｋで表し、凸部５３における励起光源２の光軸方向の高さをｈで表した場合に、式１の条件を満たす

仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋは、つまり、凸部５３の幅である。言い換えれば、仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋは、円形状をなした仮想底面の半径である。仮想底面Ｖの各々における２分の１幅ｋは、０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。励起光源２の光軸方向の高さｈは、０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。また、ｈ／ｋは、アスペクト比を示している。また、凸部５３における励起光源２の光軸方向の高さをｈは、仮想底面Ｖからの高さを表している。

このような微細加工フィルム５２を備えた、光学機器１の配光分布のシミュレーション結果を、図８及び図９を用いて説明する。

図８は、本実施の形態の変形例に係る光学機器１の第２出斜面５ｂから出射した配光分布を示す図である。図９は、本実施の形態の変形例に係る光学機器１の第２出斜面５ｂから出射した配光分布を示す図である。

図８では、微細加工フィルム５２を設けていない場合、仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋ＝２ｍｍの場合、仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋ＝１．５ｍｍの場合、仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋ＝１ｍｍの場合、仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋ＝０．５ｍｍの場合、仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋ＝０．０５ｍｍの場合について、それぞれの配光分布を示している。

仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋ＝０．０５ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍの場合では、略楕円状の配光が行われているが、仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋ＝１．５ｍｍ、２ｍｍの場合では、配光にムラが生じていることが判る。つまり、仮想底面Ｖにおける２分の１幅ｋは、実施の形態の凸部５３に比べれば、配光分布に影響を与え易い性質があると考え得る。

図９では、微細加工フィルム５２を設けていない場合、アスペクト比ｈ／ｋ＝０．３３の場合、アスペクト比ｈ／ｋ＝０．５の場合、アスペクト比ｈ／ｋ＝０．６７の場合、アスペクト比ｈ／ｋ＝１の場合について、それぞれの配光分布を示している。

アスペクト比ｈ／ｋ＝０．５、０．６７、１で略楕円状の配光分布となり、アスペクト比ｈ／ｋ＝０．３３で配光にムラが生じる結果が得られた。つまり、アスペクト比ｈ／ｋが小さくなるに従い配光にムラが生じ、アスペクト比ｈ／ｋが大きくなるに従い、指向性が高まる結果を得た。式１のアスペクト比ｈ／ｋは、以上の結果に基づいて規定した。

［作用効果］
次に、本実施の形態の変形例における光学機器１の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る光学機器１において、微細加工フィルム５２は、複数の凸部５３からなる。そして、凸部５３の各々は、略球状体の一部をなし、第２透光部５における照明伝送用ファイバー１３側の面でマトリクス状に並んでいる。

この構成によれば、第２透光部５を透過してきた光は、微細加工フィルム５２の第２出射面５ｂで屈折し、微細加工フィルム５２で集光され易い。このため、第２出射面５ｂからは、指向性の高い光が出射される。

また、本実施の形態に係る光学機器１において、凸部５３の各々は、第２透光部５側の仮想底面Ｖを有する。また、微細加工フィルム５２は、各々の仮想底面Ｖにおける幅の２分の１である２分の１幅をｋで表し、凸部５３における励起光源２の光軸方向の高さをｈで表した場合に、式２の条件を満たす。

この構成によれば、図８及び図９で示されるように、式２の条件を満たす場合に、第２透光部５で集光した光を得ることができる。このため、第２出射面５ｂからは、より指向性の高い光が出射される。

また、本実施の形態に係る光学機器１において、凸部５３における励起光源２の光軸方向の高さｈは、０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

この構成のように、凸部５３の高さｈでは、微細加工フィルム５２の高さが大きくなり難いため、第２透光部５の厚みが大きくなり難い。このため、蛍光部４と照明伝送用ファイバー１３との距離に影響を与え難く、この微細加工フィルム５２により、第２出射面５ｂで集光した光が出射される。

特に、凸部５３の幅ｄを変更しても、光の波長に依存しないため、光の波長を調節しなくても、集光した光を得ることができる。

また、本実施の形態の変形例における光学機器１の他の作用効果についても、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。

（その他変形例等）
以上、本発明に係る光学機器について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態において、集光構造における凸部は、三角錐状、キューブ状等であってもよく、これらの形状を組み合わせた形状であってもよい。

また、上記実施の形態において、蛍光体は、例えば、種々の粉末蛍光体、セラミック蛍光体、単結晶蛍光体等を用いることができる。

以上、本発明の一つまたは複数の態様について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

１ 光学機器
２ 励起光源
３ 第１透光部
４ 蛍光部
５ 第２透光部
１３ 照明伝送用ファイバー（導光部）
５２ 微細加工フィルム（集光構造）
５３ 凸部
Ｓ 傾斜面
Ｖ 仮想底面

Claims (9)

1. 励起光源と、
   前記励起光源から照射された励起光が透過する第１透光部と、
   前記第１透光部において、前記励起光が入射する側とは反対側の面に設けられ、前記励起光によって蛍光を発する蛍光部と、
   前記蛍光部を前記第１透光部とで挟むように配置され、前記蛍光部から出射した光が透過する第２透光部と、
   前記第２透光部から出射した光が導光する導光部とを備え、
   前記第２透光部の前記導光部側には、前記蛍光部から出射した光を前記導光部へ集光する集光構造が設けられる
   光学機器。
2. 前記蛍光部と前記第２透光部との間は、透明体で充填される
   請求項１記載の光学機器。
3. 前記透明体の屈折率は、前記蛍光部の蛍光体を結合するバインダの屈折率以上である
   請求項２記載の光学機器。
4. 前記集光構造は、複数の凸部からなり、
   前記凸部の各々は、四角錐状をなし、前記第２透光部における前記導光部側の面でマトリクス状に並んでいる
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学機器。
5. 前記凸部の各々は、前記第２透光部側の仮想底面と、４つの傾斜面とを有し、
   前記仮想底面と各前記傾斜面とがなす角度θは、３０°以上６５°以下である
   請求項４記載の光学機器。
6. 前記凸部の各々の幅ｄは、０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下である
   請求項４又は５記載の光学機器。
7. 前記集光構造は、複数の凸部からなり、
   前記凸部の各々は、略球状体の一部をなし、前記第２透光部における前記導光部側の面でマトリクス状に並んでいる
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学機器。
8. 前記凸部の各々は、前記第２透光部側の仮想底面を有し、
   前記集光構造は、各々の前記仮想底面における幅の２分の１である２分の１幅をｋで表し、前記凸部における前記励起光源の光軸方向の高さをｈで表した場合に、式１の条件を満たす
   

   

   請求項７記載の光学機器。
9. 前記凸部における前記励起光源の光軸方向の高さｈは、０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下である
   請求項７又は８記載の光学機器。

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