光源装置
【課題】 波長変換部材の部分的な温度上昇を防止し、所望な光学特性を有する光源装置を提供すること。
【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、励起光が入射する入射端面２０ａと励起光が出射する出射端面２０ｂとを有し、入射端面２０ａから出射端面２０ｂに励起光を導光する光ファイバ２０と、出射端面２０ｂが当接し、出射端面２０ｂから出射した励起光を、所望な波長を有する波長変換光に変換する波長変換ユニット４０とを有している。波長変換ユニット４０は、光軸２０ｃ上に配設され、出射端面２０ｂから出射された励起光が全体に照射され、励起光に対して反射を行う光学素子４１と、光学素子４１によって反射が行われた励起光の光路上に配設され、励起光が全体に照射され、励起光を波長変換光に変換する波長変換部材４３と、波長変換部材４３によって変換された波長変換光を外部に向かって出射する出射開口部４５とを有している。
【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、励起光が入射する入射端面２０ａと励起光が出射する出射端面２０ｂとを有し、入射端面２０ａから出射端面２０ｂに励起光を導光する光ファイバ２０と、出射端面２０ｂが当接し、出射端面２０ｂから出射した励起光を、所望な波長を有する波長変換光に変換する波長変換ユニット４０とを有している。波長変換ユニット４０は、光軸２０ｃ上に配設され、出射端面２０ｂから出射された励起光が全体に照射され、励起光に対して反射を行う光学素子４１と、光学素子４１によって反射が行われた励起光の光路上に配設され、励起光が全体に照射され、励起光を波長変換光に変換する波長変換部材４３と、波長変換部材４３によって変換された波長変換光を外部に向かって出射する出射開口部４５とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光を対象物に照明する光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源と光ファイバとが組み合わさっている細い構造物の先端から光を出射する照明装置が提案されている。このような照明装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１において、励起光源はライトガイドの一端と接続し、ライトガイドの他端は波長変換部材上の一部と当接している。励起光源は励起光を出射し、ライトガイドはこの励起光を波長変換部材上の一部にまで導光する。そして波長変換部材は、この励起光を吸収し、吸収した励起光の波長を変換して、照明光を出射する。
【０００３】
なお上述したようにライトガイドの他端は、波長変換部材上の一部と当接している。そのため、ライトガイドによって導光された励起光が波長変換部材を照射する照射領域は、波長変換部材上の一部に集中する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２０６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
波長変換部材は、励起光を吸収し、吸収した励起光の波長を変換して、照明光を出射することで、発熱する。上述したように照射領域は波長変換部材上の一部に集中しているため、発熱もこの一部に集中する。これにより波長変換に伴う発熱が部分的となり、結果的に波長変換部材の一部の温度が上昇し、波長変換部材の一部は高温になる。
【０００６】
一般に波長変換部材が部分的にであっても高温になると、波長変換部材の波長変換効率は低下したり、波長変換光のスペクトルが変化する。この結果、照明装置から出射される照明光の輝度（光量）が低下し、照明光の色が変化してしまい、所望な光学特性を得られない虞が生じる。
【０００７】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、波長変換部材の部分的な温度上昇を防止し、所望な光学特性を有する光源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】
【０００８】
本発明は目的を達成するために、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が入射するファイバ入射端面と、前記励起光が出射するファイバ出射端面とを有し、前記ファイバ入射端面から前記ファイバ出射端面に前記励起光を導光する光ファイバと、前記ファイバ出射端面から出射した前記励起光を、所望な波長を有する波長変換光に変換する波長変換ユニットと、を具備し、前記波長変換ユニットは、前記光ファイバの光軸上に配設され、前記ファイバ出射端面から出射された前記励起光が全体に照射され、前記励起光に対して反射と散乱と回折とのいずれかを行う光学素子と、前記光学素子によって反射と散乱と回折とのいずれかが行われた前記励起光の光路上に配設され、反射と散乱と回折とのいずれかが行われた際に、前記励起光が全体に照射され、照射された前記励起光を前記波長変換光に変換する波長変換部材と、前記波長変換部材によって変換された前記波長変換光を前記波長変換ユニットの外部に向かって出射する出射開口部と、を有していることを特徴とする光源装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、波長変換部材の部分的な温度上昇を防止し、所望な光学特性を有する光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の外観図である。
【図２】図２は、波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図３】図３は、波長変換ユニットの正面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の第１の変形例における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図７】図７は、第３の実施形態の変形例における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図９】図９は、第５の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、第５の実施形態の変形例における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、第６の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、光ファイバ側から見た際の回折型の光学素子の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１乃至図３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、光ファイバ２０の光軸２０ｃは、光ファイバ２０の中心軸である。また図３において、図示の簡略化のために、透明保持板４７の図示を省略している。
【００１２】
図１に示すように、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集光するレンズ１１と、レンズ１１によって集光された励起光が入射する入射端面２０ａと励起光が出射する出射端面２０ｂとを有し、入射端面２０ａから出射端面２０ｂに励起光を導光する光ファイバ２０と、光ファイバ２０の出射端面２０ｂが当接し、出射端面２０ｂから出射した励起光を、所望な波長を有する波長変換光に変換する波長変換ユニット４０とを有している。
【００１３】
励起光光源１０は、波長が例えば４００ｎｍ付近の青紫色のレーザ光を出射する半導体レーザである。このレーザ光が励起光である。
【００１４】
光ファイバ２０には、開口数ＮＡが略０．２２、コア径が５０μｍのマルチモードファイバが用いられている。図２に示すように、光ファイバ２０は、フェルール２１によって保持されている。このフェルール２１は、出射端面２０ｂが後述する光学素子４１に対向するように、後述する保持部材４９に固定されている。
【００１５】
図２に示すように、波長変換ユニット４０は、光学素子４１と、波長変換部材４３と、出射開口部４５とを有している。
光学素子４１は、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設され、出射端面２０ｂから出射された励起光が全体に照射され、励起光に対して反射と散乱と回折とのいずれかを行う。波長変換部材４３は、光学素子４１によって反射と散乱と回折とのいずれかが行われた励起光の光路上に配設され、反射と散乱と回折とのいずれかが行われた際に、励起光が全体に照射され、励起光を波長変換光に変換する。出射開口部４５は、波長変換部材４３によって変換された波長変換光を波長変換ユニット４０の外部に向かって出射する。
【００１６】
また波長変換ユニット４０は、光学素子４１を保持し、波長変換部材４３によって変換された波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に向かって出射するために透過する透明保持板４７と、波長変換部材４３と透明保持板４７と出射開口部４５とを保持する保持部材４９とを有している。
【００１７】
本実施形態の光学素子４１は、励起光を例えば正反射する鏡面である。つまり本実施形態の光学素子４１は、励起光を反射する反射型の光学素子である。また光学素子４１は、励起光と共に、波長変換部材４３によって変換された波長変換光も反射する。このような光学素子４１は、図２に示すように、励起光と波長変換光とを反射する反射面４１ｂを有している。反射面４１ｂは、出射端面２０ｂ側の光学素子４１の全面を示す。この場合、反射面４１ｂは、出射端面２０ｂに対向している。
【００１８】
図２に示すように、光学素子４１は、励起光の出射方向において、出射端面２０ｂに対向するように出射端面２０ｂの前方に配設されている。詳細には、光学素子４１の中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。光学素子４１は、出射端面２０ｂ側の透明保持板４７の端面４７ａに直接配設されている。
【００１９】
なお光学素子４１（反射面４１ｂ）は、出射端面２０ｂよりも大きい。また光学素子４１は、例えば平板である。光学素子４１は、例えば円形形状を有している。
【００２０】
図２に示すように、波長変換部材４３は、波長変換部材４３が励起光を照射された際に励起光が入射する入射端面４３ａと、波長変換光を出射する出射端面４３ｂとを有している。本実施形態において、入射端面４３ａには、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射され、光学素子４１によって反射された励起光が入射する。入射端面４３ａと出射端面４３ｂとは、同一面であり、保持部材４９の内周面４９ｈ全面配設されており、後述する貫通孔４９ａに接している。入射端面４３ａと出射端面４３ｂとは、波長変換部材４３の表面全体である。このような波長変換部材４３は、光学素子４１によって励起光を波長変換部材４３の一部に照射されるのではなく、励起光を波長変換部材４３の表面の略全域に照射される。また波長変換部材４３は、波長変換光を波長変換部材４３の一部から出射するのではなく、波長変換光を波長変換部材４３の表面の略全域から出射する。この場合、入射端面４３ａは、励起光を照射される照射領域となる。
【００２１】
波長変換部材４３は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射され、光学素子４１によって反射された励起光を入射端面４３ａから吸収し、吸収した励起光を、例えば励起光の波長よりも長い波長を有する波長変換光に変換し、出射端面４３ｂから波長変換光を出射する。
【００２２】
このような波長変換光は、例えば蛍光である。波長変換部材４３は、励起光を波長変換光に変換する際、発熱する。
【００２３】
本実施形態では、波長変換部材４３は、一般的な粉末蛍光体と樹脂とが混合し硬化したものである。
粉末蛍光体は、例えばＣｅ賦活のシリケート系蛍光体である。Ｃｅ賦活のシリケート系蛍光体は、略４００ｎｍ周辺の励起光を吸収し、この励起光を、略５７０ｎｍにピークを有する蛍光に変換する。
樹脂は、励起光と蛍光とを透過する性質を有していればよい。なお例えば耐光性の高いシリコーン樹脂が用いられると、光が照射されることによる樹脂の劣化等が軽減される。
【００２４】
このような構成を有する波長変換部材４３は、励起光を、上述したように波長変換光である蛍光に変換する。この蛍光は、波長変換ユニット４０の外部に出射されることで、図示しない対象物を照明する照明光となる。
【００２５】
波長変換部材４３の厚みと、樹脂に対する粉末蛍光体の濃度とは、光学素子４１によって反射された励起光が波長変換部材４３の内部で充分吸収されるように、所望に設定されている。
【００２６】
図２に示すように、透明保持板４７は、光学素子４１の中心軸４１ａが光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設され、さらに光学素子４１が波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されるように、光学素子４１を保持している。
【００２７】
透明保持板４７の直径は、保持部材４９の直径と略同一であり、後述する貫通孔４９ａの大きい孔４９ｆよりも大きい。透明保持板４７は、孔４９ｆの前方にて孔４９ｆに隣接するように、保持部材４９によって保持されている。
【００２８】
透明保持板４７の中心軸４７ｂは、光学素子４１の中心軸４１ａと同様に、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。透明保持板４７は、例えば円形形状を有している。
【００２９】
図２に示すように、保持部材４９は、円錐台形形状の貫通孔４９ａを有している。貫通孔４９ａの中心軸４９ｂは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。貫通孔４９ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに沿って貫通している。
【００３０】
この貫通孔４９ａの第１の貫通面である小さい孔４９ｅには、出射端面２０ｂが光学素子４１に対向するように、出射端面２０ｂが配設されている。なお出射端面２０ｂは、出射端面２０ｂが光学素子４１に対向できれば、孔４９ｅから離れていてもよく、つまり孔４９ｅ近傍に配設されていてもよい。孔４９ｅは、励起光が波長変換ユニット４０（保持部材４９）の内部に入射する波長変換ユニット４０の入射開口部となる。孔４９ｅの中心は、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【００３１】
貫通孔４９ａの第２の貫通面である大きい孔４９ｆの直径は、透明保持板４７の直径よりも小さい。孔４９ｆの中心は、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。孔４９ｆは、波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に向けて出射する出射開口部４５となる。
【００３２】
孔４９ｆの前方における保持部材４９には、孔４９ｆに隣接するように透明保持板４７が配設されている。保持部材４９は、光学素子４１を、透明保持板４７を介して間接的に保持することとなる。詳細には、保持部材４９は、光学素子４１の中心軸４１ａが光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設され、光学素子４１が波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されるように、透明保持板４７を介して光学素子４１を保持している。
【００３３】
また保持部材４９（貫通孔４９ａ）の内周面４９ｈ全面には、波長変換部材４３が配設されている。
【００３４】
このように保持部材４９は、透明保持板４７を介して光学素子４１を孔４９ｆに保持し、波長変換部材４３を内周面４９ｈ全面にて保持している。そのため波長変換部材４３は、光学素子４１と所望な距離離れている。
【００３５】
なお出射開口部４５は、波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に出射する波長変換ユニット４０の出射開口部でもある。出射開口部４５は、透明保持板４７よりも小さい。出射開口部４５は、出射端面２０ｂから最も離れた位置に配設されている。
【００３６】
この出射開口部４５において、図２と図３とに示すように、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５の領域が、波長変換部材４３によって変換された波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に向かって出射するために透過する透過領域５１となる。言い換えると、出射開口部４５は、透過領域５１を、出射開口部４５（孔４９ｆ）から光学素子４１が配設されている領域を除いた領域に有している。このように、透過領域５１は、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５の領域、詳細には、出射開口部４５の内部且つ光学素子４１の外部の領域であることを示す。なお本実施形態における透過領域５１は、波長変換光が通過する通過領域となっている。
【００３７】
保持部材４９は、熱伝導率の高い部材、例えば真鍮やアルミニウムを加工または成形したものである。これにより保持部材４９は、波長変換部材４３が上述したように発熱した際、波長変換部材４３から伝わった熱を外部に向けて放熱する。
【００３８】
上述したように貫通孔４９ａの中心軸４９ｂは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。このように、光ファイバ２０の光軸２０ｃと、貫通孔４９ａの中心軸４９ｂと、光学素子４１の中心軸４１ａと、透明保持板４７の中心軸４７ｂとは、同一直線上に配設されている。
【００３９】
なお貫通孔４９ａは、球の一部を有する形状を有していてもよい。
【００４０】
ここで、光ファイバ２０の開口数をＮＡ、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから光学素子４１までの距離をＤ１、貫通孔４９ａ内部の屈折率をｎとする。このとき、光学素子４１の半径Ｒｒは、以下に示す式（１）によって算出される。
Ｒｒ＝Ｄ１×ｔａｎ（φ） ・・・ 式（１）
なお角度（φ）は、出射端面２０ｂから出射された励起光の広がり角度であり、以下に示す式（２）によって算出できる。
φ＝ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎ） ・・・ 式（２）
本実施形態では、式（１），（２）によって、光学素子４１の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行した際に、光学素子４１の反射面４１ｂ上に形成される。
【００４１】
このような構成とすることで、出射端面２０ｂから出射されたほとんど全ての励起光は、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００４２】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
図１に示すように、励起光光源１０が点灯すると、励起光が出射される。励起光光源１０から出射された励起光は、レンズ１１により光ファイバ２０の入射端面２０ａに集光され、入射端面２０ａから光ファイバ２０に入射し、光ファイバ２０によって光ファイバ２０の出射端面２０ｂにまで導光される。
【００４３】
図２に示すように、出射端面２０ｂまで導光された励起光は、出射端面２０ｂから出射され、波長変換ユニット４０の入射開口部である孔４９ｅから波長変換ユニット４０に入射する。
【００４４】
波長変換ユニット４０に入射した励起光は、貫通孔４９ａの内部を、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角で広がりながら光学素子４１に向かって進行し、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００４５】
このとき光学素子４１を照射する励起光は、光学素子４１の反射面４１ｂ上にビームスポットを形成する。なお、式（１），（２）を基にした距離Ｄ１と半径Ｒｒとによって、ビームスポットの外径は、光学素子４１の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光の大部分は、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００４６】
光学素子４１を照射した励起光は、光学素子４１によって正反射され、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら貫通孔４９ａの内周面４９ｈに配設されている波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。つまり励起光が波長変換部材４３を照射する照射領域（入射端面４３ａ）は、波長変換部材４３上の一部に集中するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域となる。
【００４７】
すなわち、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光は、光学素子４１を経由して、波長変換部材４３の表面の略全域（入射端面４３ａ）を間接的に照射する。このとき光学素子４１と波長変換部材４３とは、所望な距離離れている。そのため励起光は、漏れることなく光学素子４１によって波長変換部材４３に向けて反射し、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。
【００４８】
以上をまとめると、励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射され、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行し、光学素子４１によって反射される。反射された励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３の一部分のみを、つまり波長変換部材４３を部分的に照射するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。
【００４９】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【００５０】
波長変換部材４３に入射した励起光の多くは、波長変換部材４３の入射端面４３ａ近傍で吸収される。このとき励起光の吸収される量は、波長変換部材４３の内部を進行する励起光の距離に応じて、指数関数的に減少する。
【００５１】
波長変換光は、波長変換部材４３の、励起光が吸収された部分で発生する。そのため大部分の波長変換光は、波長変換部材４３の、励起光が入射した入射端面４３ａ近傍の領域で発生する。
【００５２】
波長変換光は、波長変換部材４３の表面の略全域（出射端面４３ｂ）から、励起光の入射方向に影響されることなく様々な方向に出射される。このとき波長変換光の一部は、貫通孔４９ａの内部を進行する。また、波長変換光の他部は、波長変換部材４３の内部を進行し、散乱等により外部に放出され、または波長変換部材４３に再吸収されて、それより長波長の２次的な波長変換光となる。
【００５３】
貫通孔４９ａの内部を進行する波長変換光の一部は、光学素子４１の反射面４１ｂに向かって進行し、反射面４１ｂによって反射され、波長変換部材４３を照射する。そしてこの波長変換光は、波長変換部材４３によって反射または散乱され、または波長変換部材４３によって再吸収されてそれより長波長の２次的な波長変換光に波長変換される。
【００５４】
なお波長変換部材４３は、上述したように励起光を波長変換光に変換する際、発熱する。しかしながら本実施形態では、励起光は、波長変換部材４３の一部分のみを、つまり波長変換部材４３を部分的に照射するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。言い換えると、励起光が波長変換部材４３を照射する照射領域（入射端面４３ａ）は、波長変換部材４３上の一部に集中するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域となる。そのため、波長変換に伴う発熱は部分的とならず、発熱がこの一部に集中することはなく、波長変換部材４３の部分的な温度の上昇が防止され（波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇が防止され）、波長変換部材の一部が高温となることを防止される。
【００５５】
これにより波長変換部材４３の波長変換効率の低下と、波長変換光のスペクトルの変化とが防止される。そして、光源装置１から出射される照明光の輝度（光量）の低下と、照明光の色の変化とが防止され、所望な光学特性が得られる。
【００５６】
また波長変換部材４３は、入射端面４３ａ近傍で波長変換光を発生する。一般的に、波長変換光は波長変換部材４３の内部を進行すると、波長変換光の一部は散乱や再吸収に伴い熱に変化する。本実施形態では、入射端面４３ａと出射端面４３ｂとは同一面であるため、波長変換光が波長変換部材４３の内部を進行する距離は短い。これにより励起光は波長変換部材４３の内部で散乱や再吸収されにくく、散乱や再吸収に伴う発熱は防止される。
【００５７】
また波長変換部材４３は、光学素子４１とは所望な距離離れている。そのため励起光は、波長変換部材４３の一部分のみを、つまり波長変換部材４３を部分的に照射するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。これにより上述したように、波長変換部材４３全体としての温度の上昇が防止される。
【００５８】
また保持部材４９は熱伝導率の高い部材であるため、保持部材４９は、波長変換部材４３が上述したように発熱した際、波長変換部材４３から伝わった熱を外部に向けて放熱する。これにより波長変換部材４３全体としての温度の上昇は防止される。
【００５９】
このような工程が繰返され、波長変換光の一部は、直接または様々な工程を経て透過領域５１を通過し、透明保持板４７を透過し、波長変換ユニット４０から出射され、照明光として対象物を照明する。
【００６０】
このように本実施形態では、光学素子４１を光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設し、光学素子４１によって反射される励起光の光路上に波長変換部材４３を配設している。さらに本実施形態では、励起光を光学素子４１の表面の略全域に照射し、励起光が光学素子４１によって反射された際に、励起光を波長変換部材４３の表面の略全域に照射している。つまり本実施形態では、励起光を、波長変換部材４３の一部分のみ、つまり波長変換部材４３を部分的に照射するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域に照射している。言い換えると本実施形態では、波長変換部材４３における励起光の照射領域（入射端面４３ａ）を波長変換部材４３上の一部に集中させるのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域に形成している。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止でき、波長変換部材４３全体としての温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、所望な光学特性を有することができる。
【００６１】
例えば、ライトガイドなどの光ファイバ２０の出射端面２０ｂが波長変換部材４３と当接している場合に比べて、本実施形態では、照射領域である入射端面４３ａが広くなる。言い換えると、本実施形態では、波長変換部材４３の入射端面４３ａにおける、単位面積あたりの励起光の照射光量、つまり励起光の密度は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂが波長変換部材４３と当接している場合よりも、小さくなる。
【００６２】
一般に、波長変換部材４３において、励起光の密度が上昇すると、波長変換に伴う発熱量が増大し、波長変換部材４３の波長変換効率は低下したり、波長変換光のスペクトルが変化する。この結果、光源装置１から出射される照明光の輝度（光量）が低下し、照明光の色が変化してしまい、所望な光学特性を得られない虞が生じる。
【００６３】
しかしながら本実施形態では、上述したような構成によって、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止でき、波長変換部材４３全体としての温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、所望な光学特性を有することができる。
【００６４】
また本実施形態では、同じ強度の励起光を、同じ組成で同じ構造の波長変換部材４３に照射した場合、波長変換部材４３から発生する熱の総量は、同じであるとする。このとき本実施形態では、励起光を波長変換部材４３の表面の略全域（入射端面４３ａ）に照射するため、波長変換に伴う熱も波長変換部材４３の表面の略全域（入射端面４３ａ）で発生することとなる。すなわち本実施形態では、波長変換部材４３の一部分のみが発熱することを防止でき、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の一部分における波長変換効率の低下と、一部の波長変換光のスペクトルの変化とが防止される。そして本実施形態では、光源装置１から出射される照明光の輝度（光量）の低下と、照明光の色の変化とを防止でき、所望な光学特性を得ることができる。
【００６５】
また本実施形態では、保持部材４９を熱伝導率の高い部材で形成している。このため本実施形態では、波長変換部材４３で発生した熱を、保持部材４９に伝えて外部に放出でき、波長変換部材４３の温度の上昇を防止できる。
【００６６】
また本実施形態では、波長変換部材４３において、入射端面４３ａ近傍で多くの波長変換光が発生する。また本実施形態では、波長変換光は波長変換部材４３の内部を進行すると、波長変換光の一部は散乱や再吸収に伴い熱に変化する。本実施形態では、入射端面４３ａと出射端面４３ｂとは同一面であるため、波長変換光が波長変換部材４３の内部を進行する距離を短くでき、波長変換部材４３の内部における励起光の散乱や再吸収を防止でき、散乱や再吸収に伴う発熱を防止できる。
【００６７】
また本実施形態では、入射端面４３ａと出射端面４３ｂとを同一面とすることで、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率を向上させることができる。
【００６８】
また本実施形態では、光学素子４１と波長変換部材４３とを所望な距離離すことで、励起光を漏らすことなく光学素子４１によって波長変換部材４３に向けて確実に反射でき、励起光を、波長変換部材４３の表面の略全域に照射できる。つまり本実施形態では、光学素子４１と波長変換部材４３とを所望な距離離すことで、励起光をより広げ易く、励起光を広い範囲に渡って波長変換部材４３に照射できる。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の入射端面４３ａにおける、単位面積あたりの励起光の照射光量、つまり励起光の密度を小さくでき、所望な光学特性を有することができる。
【００６９】
また本実施形態では、励起光を波長変換部材４３の表面の略全域に照射するため、波長変換部材４３の波長変換効率の低下等が発生する。しかしながら本実施形態では、励起光を波長変換部材４３の一部分に照射する時と比べて、励起光の密度の上限が同じ場合、より多くの励起光を波長変換部材４３に照射でき、より高出力の光源装置１を提供できる。
【００７０】
また本実施形態では、光学素子４１を出射開口部４５と同一平面に配設し、出射開口部４５を出射端面２０ｂから最も離れた位置に配設することで、波長変換部材に対して励起光と波長変換光とをより広い範囲に反射できる。これにより本実施形態では、上述したように、波長変換部材４３の入射端面４３ａにおける、単位面積あたりの励起光の照射光量、つまり励起光の密度を小さくできる。結果的に、本実施形態では、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止でき、波長変換部材４３全体としての温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、所望な光学特性を有することができる。
【００７１】
また本実施形態では、反射面４１ｂを出射端面２０ｂに対向し、光学素子４１の中心軸４１ａを光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設することで、励起光を漏らすことなく光学素子４１に照射できる。
【００７２】
また本実施形態では、式（１），（２）によって光学素子４１の半径Ｒｒを算出することで、光ファイバ２０から出射された励起光を、効率良く光学素子４１全体に照射できる。また本実施形態では、光学素子４１を不必要に大きくすることが防止でき、波長変換ユニット４０を小型にもできる。
【００７３】
また本実施形態では、光ファイバ２０をマルチモードファイバとすることで、光ファイバ２０に励起光を効率的に入射させることができる。
【００７４】
次に、第１の実施形態の変形例について図４を参照して説明する。
本変形例の光ファイバ２０の先端部２０ｄ（出射端面２０ｂ側の端部）は孔４９ｅを挿通し、出射端面２０ｂは保持部材４９（貫通孔４９ａ）の内部に配設されている。そのため、本変形例の距離Ｄ１は、第１の実施形態よりも短い。また距離Ｄ１は、光学素子４１が配設される出射開口部４５上において、波長変換部材４３から光学素子４１までの距離Ｄ２よりも短い。本変形例の距離Ｄ１が第１の実施形態の距離Ｄ１よりも短くなるため、式（１）によって、本変形例の半径Ｒｒは第１の実施形態の半径Ｒｒよりも短くなる。つまり本変形例の光学素子４１は第１の実施形態の光学素子４１よりも小さくなり、本変形例の透過領域５１は第１の実施形態の透過領域５１よりも大きくなる。
【００７５】
なお先端部２０ｄは孔４９ｅを挿通しているため、波長変換部材４３は光ファイバ２０を囲むように配設されている。
【００７６】
このように本変形例では、出射端面２０ｂを貫通孔４９ａの内部に配設することで、距離Ｄ１を第１の実施形態よりも短くでき、光学素子４１を小さくできる。この結果、本変形例では、第１の実施形態よりも透過領域５１を大きくでき、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、さらにより多くの波長変換光を対象物に照明できる。
【００７７】
次に、本発明に係る第２の実施形態について図５を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の保持部材４９と波長変換部材４３とは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して直交する方向に配設されている例えば円形形状の平板、つまり円板である。保持部材４９と波長変換部材４３とは、同じ大きさを有している。保持部材４９と波長変換部材４３とは、励起光が通過する開口部４９ｊ，４３ｄを有している。この開口部４９ｊ，４３ｄは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されており、出射端面２０ｂと同じ大きさ、または出射端面２０ｂよりも大きい。保持部材４９の一方の端面４９ｋには、出射端面２０ｂが開口部４９ｊに配設されるように、フェルール２１が配設されている。また保持部材４９の他方の端面４９ｌは、励起光の進行方向において端面４９ｋよりも前方側の端面である。この端面４９ｌの開口部４９ｊを除いた領域には、波長変換部材４３が配設されている。つまり開口部４９ｊと開口部４３ｄとが隙間を設けることなく連通するように、端面４９ｌには波長変換部材４３が配設されている。
【００７８】
このように、保持部材４９は、励起光が通過し、光ファイバ２０の出射端面２０ｂが配設される開口部４９ｊを光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に有している。また保持部材４９は、励起光の進行方向前方側における端面４９ｌの開口部４９ｊを除いた領域にて波長変換部材４３を保持している。
【００７９】
また波長変換部材４３には、円柱形状の透過部材５５が配設されている。透過部材５５の直径は、波長変換部材４３の直径と略同一である。透過部材５５は、例えば、ガラスや光学用樹脂等であり、励起光と波長変換光とを透過させる。そのため、本実施形態の出射開口部４５は、透過部材５５の表面（上面５５ａと側面５５ｂ）全体となる。
【００８０】
また透過部材５５には、円板形状の反射型の光学素子４１が配設されている。このとき光学素子４１の反射面４１ｂの中心である中心軸４１ａが光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設され、反射面４１ｂが出射端面２０ｂに対向し、反射面４１ｂが波長変換部材４３に対向する。光学素子４１は、例えば上面５５ａに当接するように、透過部材５５に配設されている。このように光学素子４１と波長変換部材４３との間には、第１の実施形態のように空間（貫通孔４９ａの内部）ではなく、透過部材５５が配設されている。そして光学素子４１は、透過部材５５によって波長変換部材４３と所望な距離離れている。言い換えると、透過部材５５は、光学素子４１と波長変換部材４３との間に配設されることで光学素子４１と波長変換部材４３との間の距離を所望に保持している。なお光学素子４１の直径は、透過部材５５の直径よりも小さい。
【００８１】
また透過部材５５は、透過領域５１を有している。本実施形態における透過領域５１は、透過部材５５の上面５５ａと側面５５ｂとから光学素子４１が配設されていない透過部材５５の領域である。この透過領域５１は、波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に出射する波長変換ユニット４０の出射開口部４５でもある。
【００８２】
つまり本実施形態の出射開口部４５は、透過領域５１を、光学素子４１を除く透過部材５５の表面（上面５５ａと側面５５ｂ）に有している。このように、透過領域５１は、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５（透過部材５５）の領域、詳細には、出射開口部４５の内部且つ光学素子４１の外部の領域であることを示す。
【００８３】
なお光学素子４１は、透過部材５５に配設されているために、波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されていることとなる。
【００８４】
光学素子４１の中心軸４１ａと、透過部材５５の中心軸５５ｃと、波長変換部材４３の中心と、保持部材４９の中心と、開口部４３ｄ，４９ｊの中心とは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【００８５】
また、光学素子４１の反射面４１ｂと、透過部材５５の上面５５ａと下面５５ｄと、入射端面４３ａと出射端面４３ｂとを有する波長変換部材４３と、保持部材４９の一方の端面４９ｋと他方の端面４９ｌとは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して直交する平面上に形成されている。
【００８６】
このような構成とすることで、光ファイバ２０から出射された励起光のビームスポットの形状は、光学素子４１の反射面４１ｂ上でも、波長変換部材４３でも略円形となる。
【００８７】
ここで、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから光学素子４１までの距離をＤ１、光学素子４１から波長変換部材４３までの距離をＤ３、光ファイバ２０の開口数をＮＡ、透過部材５５の屈折率をｎｔとする。このとき光学素子４１の半径Ｒｒ、波長変換部材４３半径Ｒｗは、以下の式（３），（４）によって算出される。
【００８８】
Ｒｒ＝Ｄ１×ｔａｎ（φ） ・・・ 式（３）
Ｒｗ＝（Ｄ１＋Ｄ３）×ｔａｎ（φ） ・・・ 式（４）
なお角度（φ）は、出射端面２０ｂから出射された励起光の広がり角度であり以下に示す式（５）によって算出できる。
φ＝ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎｔ） ・・・ 式（５）
本実施形態では、式（３），（５）によって、光学素子４１の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡと透過部材５５の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向けて進行した際に、光学素子４１の反射面４１ｂ上に形成される。
【００８９】
このような構成とすることで、出射端面２０ｂから出射されたほとんど全ての励起光は、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００９０】
また本実施形態では、式（４），（５）によって、波長変換部材４３の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光学素子４１によって反射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡと透過部材５５の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら波長変換部材４３に向けて進行した際に、波長変換部材４３上に形成される。
【００９１】
このような構成とすることで、光ファイバ２０から出射されたほとんど全ての励起光は、光学素子４１によって反射されて、透過部材５５を透過して波長変換部材４３を照射する。また、波長変換部材４３と、波長変換部材４３に形成される励起光のビームスポットとが略等しくなるように構成されているため、波長変換部材４３のほぼ全面が、波長変換光の取り出し面、つまり波長変換光の出射端面４３ｂとして形成される。
【００９２】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【００９３】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射すると、開口部４９ｊ，４３ｄを通過し、透過部材５５に入射する。
【００９４】
透過部材５５に入射した励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡと、透過部材５５の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって透過部材５５を透過し、光学素子４１を照射する。
【００９５】
このとき光学素子４１を照射する励起光は、光学素子４１の反射面４１ｂ上にビームスポットを形成する。なお、式（３），（５）を基にした距離Ｄ１と半径Ｒｒとによって、ビームスポットの外径は、光学素子４１の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光の大部分は、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００９６】
光学素子４１を照射した励起光は、光学素子４１の反射面４１ｂによって反射され、透過部材５５を再び透過する。
【００９７】
このとき励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡと、透過部材５５の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら波長変換部材４３に向かって透過部材５５を透過し、波長変換部材４３を照射する。
【００９８】
このとき波長変換部材４３を照射する励起光は、波長変換部材４３にビームスポットを形成する。なお、式（４），（５）を基にした距離Ｄ１，Ｄ３と半径Ｒｗとによって、ビームスポットの外径は、波長変換部材４３の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光学素子４１（反射面４１ｂ）から反射された励起光の大部分は、波長変換部材４３を照射する。
【００９９】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【０１００】
そして第１の実施形態と同様に、波長変換光の一部は散乱や再吸収に伴い熱に変化し、波長変換光の他部は、波長変換部材４３の内部を進行し、散乱等により外部に放出され、または波長変換部材４３に再吸収されて、それより長波長の２次的な波長変換光となる。
【０１０１】
このような工程が繰返され、波長変換光の一部は、直接または様々な工程を経て透過領域５１を透過し、波長変換ユニット４０から出射され、照明光として対象物を照明する。
【０１０２】
このように本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに波長変換ユニット４０の構造を簡素にすることができ、波長変換ユニット４０を容易に作成できる。
【０１０３】
また本実施形態では、透過部材５５によって光学素子４１と波長変換部材４３とを確実に所望な距離離すことができ、励起光を漏らすことなく光学素子４１によって波長変換部材４３に向けて確実に反射することができ、励起光を、波長変換部材４３の表面の略全域に照射できる。つまり本実施形態では、光学素子４１と波長変換部材４３とを所望な距離離すことで、励起光をより広げ易く、励起光を広い範囲に渡って波長変換部材４３に照射できる。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の入射端面４３ａにおける、単位面積あたりの励起光の照射光量、つまり励起光の密度を小さくでき、所望な光学特性を有することができる。
【０１０４】
さらに本実施形態では、透過部材５５によって、透過領域５１を、第１の実施形態よりも容易に大きくできるために、第１の実施形態と同様の効果に加えて、より多くの波長変換光を波長変換ユニット４０の外部に出射でき、より高出力の光源装置１を提供できる。
【０１０５】
次に、本発明に係る第３の実施形態について図６を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の反射型の光学素子４１は円錐形状を有しており、反射面４１ｂは円錐の円錐面に形成されている。円錐の頂点４１ｄは、貫通孔４９ａの内部に配設されている。頂点４１ｄと光学素子４１の底面４１ｅの中心４１ｆ、つまり光学素子４１の中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。光学素子４１の底面４１ｅは、波長変換ユニット４０の出射開口部４５に配設され、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して直交している。
【０１０６】
反射面４１ｂは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂに向かって突起し、光ファイバ２０の光軸２０ｃを回転軸として回転対称に配設されている。なお反射面４１ｂは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して傾斜しており、傾斜面となっている。
【０１０７】
反射面４１ｂの傾斜角度は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光を反射面４１ｂが正反射した際に、励起光が波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を照射するような角度となっている。
また反射面４１ｂの傾斜角度は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光を反射面４１ｂが正反射した際に、励起光を波長変換ユニット４０の出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しないような角度となっている。
【０１０８】
ここで、光ファイバ２０の開口数をＮＡ、光ファイバ２０の出射端面２０ｂと光学素子４１との間の空間（貫通孔４９ａの内部）の屈折率をｎｔ（ここではｎｔ＝１）、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから反射面４１ｂに向かって出射された励起光の出射方向と光ファイバ２０の光軸２０ｃとの間の最大角を角度φ、光学素子４１の反射面４１ｂと光ファイバ２０の光軸２０ｃとの間の傾斜角度をαとする。
つまり、底面４１ｅと反射面４１ｂの当接点を当接点４１ｇとすると、角度φは、出射端面２０ｂと当接点４１ｇとを結ぶ直線と、光軸２０ｃとの間の角度である。
【０１０９】
このとき角度φと傾斜角度αとは、以下に示す式（６），（７）によって算出される。
φ＝ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎｔ） ・・・ 式（６）
α≧π／４＋φ／２ ・・・ 式（７）
このように角度φで出射された励起光が光学素子４１の反射面４１ｂによって反射され波長変換部材４３を照射する際に光学素子４１の反射面４１ｂによって反射される励起光の進行方向において、角度φで出射された励起光の進行方向（出射端面２０ｂと当接点４１ｇとを結ぶ直線）と反射面４１ｂによって反射された励起光の進行方向との間に形成される角度をβとすると、角度βは、π／２より大きい。
【０１１０】
本実施形態では、出射端面２０ｂから出射された励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡと屈折率ｎｔ（ここではｎｔ＝１）に応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向けて進行する。このとき角度φで出射された励起光は、反射面４１ｂにて正反射され、式（６），（７）によって、底面４１ｅを含む平面よりも出射端面２０ｂ側に向かって進行する。すなわち、励起光は、出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を照射し、出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しないように進行する。
【０１１１】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１１２】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから角度φで出射すると、光ファイバ２０の開口数ＮＡと、光ファイバ２０の出射端面２０ｂと光学素子４１と間の空間の屈折率ｎｔ（ここではｎｔ＝１）とに応じた広がり角度で広がりながら、貫通孔４９ａの内部を進行する。
【０１１３】
このとき、励起光は、光学素子４１の反射面４１ｂによって正反射され、式（６），（７）によって、光学素子４１の底面４１ｅを含む平面よりも光ファイバ２０出射端面２０ｂ側に向かって進行する。すなわち励起光は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しない。そして励起光は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を照射する。
【０１１４】
このように励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射され、光学素子４１によって反射され、貫通孔４９ａの内部において、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を照射し、波長変換ユニット４０の出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しない。
【０１１５】
この後の動作は、第１の実施形態と略同様であるため、ここでは省略する。
【０１１６】
このように本実施形態では、反射面４１ｂを出射端面２０ｂに向かって突起させ、反射面４１ｂを光ファイバ２０の光軸２０ｃを回転軸として回転対称に配設し、反射面４１ｂを光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して傾斜させている。また本実施形態では、反射面４１ｂを円錐面に形成している。これにより本実施形態では、励起光を、孔４９ｅ近傍の波長変換部材４３のみだけでなく、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３にも照射できる。よって本実施形態では、第１の実施形態よりも、波長変換に伴う発熱をより広い範囲に分散できる。また本実施形態では、第１の実施形態と比較して、波長変換部材４３の部分的な発熱をより軽減できる。
【０１１７】
また本実施形態では、励起光を波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍に照射できるため、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍で発生した波長変換光を、光学素子４１等によって遮られることなく、波長変換ユニット４０の外部に出射できる。これにより本実施形態では、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率を向上させることができる。
【０１１８】
また第１の実施形態では、光学素子４１が円形形状であるため、光ファイバ２０の光軸２０ｃに沿って出射された励起光は、光学素子４１で正反射され、光ファイバ２０の出射端面２０ｂに向かって戻る。これにより励起光が波長変換部材４３に照明されず、励起光が波長変換光に変換されない虞が生じる。これにより、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率が低下する虞が生じる。
しかしながら本実施形態では、光学素子４１は円錐形状であり、円錐の頂点４１ｄを光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設している。これにより本実施形態では、頂点４１ｄに向かって励起光を出射することで、励起光を波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３に反射できる。よって本実施形態では、第１の実施形態と比較して光ファイバ２０出射端面２０ｂに向かって戻る励起光の戻り光量を少なくでき、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率を向上させることができる。
【０１１９】
また本実施形態では、式（６），（７）によって、励起光が出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射することを防止できる。
【０１２０】
なお本実施形態では、光学素子４１を円錐形状としたがこれに限らない。例えば、図７に示すように、光学素子４１は球面の一部を切断した形状を有していてもよい。この場合、反射面４１ｂは、球面の曲面となる。これにより本実施形態では、励起光を多くの波長変換部材４３に照射することができ、部分的な発熱をより軽減できる。
【０１２１】
ここで、光学素子４１の球体の切断面を底面４１ｅとし、底面４１ｅと反射面４１ｂとが当接する当接点４１ｊとする。当接点４１ｊと、反射面４１ｂの一部とを結んだ直線４１ｍと、光ファイバ２０の光軸２０ｃとの間に形成される角度を、傾斜角度αとする。傾斜角度αは、励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡと、光ファイバ２０の出射端面２０ｂと光学素子４１と間の空間の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら貫通孔４９ａの内部を進行して、当接点４１ｊで反射された際に、光ファイバ２０の光軸２０ｃと直交する方向に進行するように、設定されている。これにより励起光は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しない。よって本実施形態では、励起光が出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射することを防止できる。
【０１２２】
次に、本発明に係る第４の実施形態について図８を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態では、第１の実施形態の反射型の光学素子４１の代わりに、所望な波長を反射し、これとは異なる所望な波長を透過する波長選択性反射膜（以下、反射膜５９）が配設されている。
【０１２３】
反射膜５９は、例えば、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光を反射し、波長変換部材４３によって波長変換された波長変換光を透過する光学素子である。反射膜５９は、平坦である。反射膜５９は、複数の薄膜が積層することで形成されている。これら薄膜は、屈折率がそれぞれ異なり、所望な厚みをそれぞれ有している。このような薄膜は、例えばコーティングされた誘電体多層膜である。反射膜５９において、励起光であるレーザ光を反射し、波長変換部材４３から出射される波長変換光を透過するように、誘電体層の周期と屈折率とは所望に調整されている。
【０１２４】
反射膜５９は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５の全面に配設されるように、透明保持板４７によって保持されている。つまり反射膜５９は、貫通孔４９ａの大きい孔４９ｆ全体に配設されていることとなり円形状を有することとなる。このような反射膜５９は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂに対向する。反射膜５９の中心５９ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１２５】
反射膜５９は、波長変換光を透過するため、透過領域５１を有することとなる。この場合、透過領域５１は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５であり、反射膜５９全面となる。
【０１２６】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１２７】
励起光は、波長変換ユニット４０に入射すると、貫通孔４９ａの内部を、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら進行し、反射膜５９を照射し、反射膜５９によって反射される。
【０１２８】
反射膜５９によって反射された励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら貫通孔４９ａの内周面４９ｈに配設されている波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３を照射する。
【０１２９】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【０１３０】
波長変換光は、波長変換部材４３の表面の略全域（出射端面２０ｂ）から、励起光の入射方向に影響されることなく様々な方向に出射される。このとき波長変換光の一部は、貫通孔４９ａの内部を進行する。また、波長変換光の他部は、波長変換部材４３の内部を進行し、散乱等により外部に放出され、または波長変換部材４３に再吸収されて、それより長波長の２次的な波長変換光となる。
【０１３１】
貫通孔４９ａの内部を進行する波長変換光の一部は、反射膜５９に向かって進行し、反射膜５９によって反射されることなく、反射膜５９（透過領域５１）を透過し、波長変換ユニット４０から出射され、照明光として対象物を照明する。
【０１３２】
なお波長変換部材４３によって波長変換されず、波長変換部材４３によって反射または散乱した励起光は、貫通孔４９ａの内部を反射膜５９に向かって進行し、再び反射膜５９を照射する。反射膜５９は、この励起光を再び波長変換部材４３に向けて反射する。
【０１３３】
つまり波長変換部材４３によって波長変換された波長変換光のみが照明光として波長変換ユニット４０から出射され、波長変換部材４３によって波長変換されずに波長変換部材４３によって反射または散乱した励起光は、反射膜５９によって波長変換部材４３に向かって反射する。
【０１３４】
このように本実施形態では、第１の実施形態の基本構成を維持したままで、出射開口部４５全面に反射膜５９を配設することで、波長変換ユニット４０の出射開口部４５全面から波長変換光を出射できる。これにより本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果に加え、波長変換光を遮光することなく出射でき、より明るいといった、所望な光学特性を有する光源装置１を提供できる。
【０１３５】
また本実施形態では、反射膜５９を出射開口部４５全面に配設するために、反射膜５９と光ファイバ２０の光軸２０ｃ（中心軸）との軸合わせなどを不要にでき、容易に波長変換ユニット４０を作成できる。
【０１３６】
次に、本発明に係る第５の実施形態について図９を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態では、第１の実施形態の反射型の光学素子４１の代わりに、散乱型の光学素子４１が配設されている。光学素子４１は、励起光と波長変換光とを散乱する散乱面４１ｐを有している。散乱面４１ｐは、出射端面２０ｂ側の光学素子４１の全面を示す。散乱面４１ｐは、出射端面２０ｂに対向している。
【０１３７】
光学素子４１（散乱面４１ｐ）は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射した励起光と、波長変換部材４３から出射された波長変換光とを、ランダムな方向、つまり所望な方向に散乱する。光学素子４１は、所望な反射率を有する粉末が塗布された平板や、微小で様々な形状の凹凸が形成された所望の屈折率を有する部材である。もちろんこれらに限定することはなく、光学素子４１は、励起光と波長変換光とを散乱できればよい。
【０１３８】
光学素子４１は、第１の実施形態と同様に、波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されるように、透明保持板４７によって保持されている。光学素子４１は、例えば円形形状を有している。光学素子４１の中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１３９】
本実施形態では、上述した式（１），（２）によって、光学素子４１の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行した際に、光学素子４１の散乱面４１ｐ上に形成される。
【０１４０】
また本実施形態の保持部材４９は凹形状を有しており、保持部材４９の凹部５０の内周面５０ｆは半球形状を有している。保持部材４９の中心軸４９ｂは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１４１】
凹部５０の上端側の開口部５０ａ側は、透明保持板４７側に配設されている。開口部５０ａは、波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に出射する波長変換ユニット４０の出射開口部４５となる。なお光学素子４１は、上述したように波長変換光も散乱する。そのため本実施形態では、出射開口部４５は、透過領域５１を、出射開口部４５から光学素子４１が配設されている領域を除いた領域に有している。このように、透過領域５１は、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５の領域、詳細には、出射開口部４５の内部且つ光学素子４１の外部の領域であることを示す。
【０１４２】
また凹部５０の底面５０ｂは、出射端面２０ｂ側に配設されている。底面５０ｂは、底点において、出射端面２０ｂを出射した励起光が通過する開口部５０ｃを有している。
【０１４３】
このように凹部５０は、開口部５０ａ，５０ｃを有しているため、球の一部を有する形状の貫通孔である。なお凹部５０は、第１の実施形態のように底面５０ｂから開口部５０ａに向かって拡径する円錐台形状であってもよい。
【０１４４】
保持部材４９の球面形状の凹部５０の内周面５０ｆには、波長変換部材４３が配設されている。なお波長変換部材４３は、開口部５０ｃを除く内周面５０ｆに配設されている。
【０１４５】
なお保持部材４９は、底面５０ｂから開口部５０ｃに向かって拡径する円錐台形形状を有していてもよい。
【０１４６】
凹部５０の中心軸５０ｄと、光学素子４１の中心軸４１ａとは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１４７】
光ファイバ２０の出射端面２０ｂは、光学素子４１に対向するように凹部５０の内部または開口部５０ｃの近傍に配設されている。
【０１４８】
本実施形態の動作について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１４９】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射すると、保持部材４９の開口部５０ｃを通過し、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら凹部５０の内部を光学素子４１に向けて進行し、光学素子４１（散乱面４１ｐ）を照射する。
【０１５０】
このとき光学素子４１を照射する励起光は、光学素子４１の散乱面４１ｐ上にビームスポットを形成する。なお、式（１），（２）を基にした距離Ｄ１と半径Ｒｒとによって、ビームスポットの外径は、光学素子４１の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光の大部分は、光学素子４１（散乱面４１ｐ）を照射する。
【０１５１】
光学素子４１を照射した励起光は、光学素子４１の散乱面４１ｐによって散乱し、凹部５０の内周面５０ｆ全体に広がるように波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。
【０１５２】
一般的な散乱面４１ｐは、励起光の強度分布（光量、照射強度）が励起光を正反射する方向（開口部５０ｃ側）に向かって強く、さらにこの方向の周辺（例えば光軸２０ｃに対して直交する方向）に向かって徐々に弱くなるように、励起光を散乱する。
そのため本実施形態では、励起光の強度分布は、開口部５０ｃの近傍にて強く、周辺（例えば出射開口部４５の縁）に向けて徐々に弱くなる。しかし、このような場合であっても、散乱された励起光は、結果的に、凹部５０の内周面５０ｆに配設された波長変換部材４３の略全面を照射する。
【０１５３】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【０１５４】
この後の動作は、第１の実施形態と略同様であるため、ここでは省略する。
【０１５５】
このように本実施形態では、散乱型の光学素子４１によって、励起光を散乱させても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５６】
また本実施形態では、凹部５０の内周面５０ｆ全体に波長変換部材４３を配設し、励起光を散乱させることで、波長変換部材４３に対して励起光をより広い領域に励起光を照射できる。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止でき、波長変換部材４３全体としての温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、所望な光学特性を有することができる。
【０１５７】
すなわち、本実施形態では、波長変換部材４３に励起光をより均一に照射することができ、波長変換部材４３の部分的な励起光の密度の増加を小さくできる。これにより本実施形態では、励起光を波長変換部材４３の一部分に照射する時と比べて、励起光の密度の上限が同じ場合、より多くの励起光を波長変換部材４３に照射でき、より高出力の光源装置１を提供できる。
【０１５８】
また本実施形態では、光学素子４１（散乱）によって透過領域５１近傍の波長変換部材４３にも励起光を照射しており、励起光を反射させる場合よりも、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率を向上させることができる。
【０１５９】
次に、第５の実施形態の変形例について図１０を参照して説明する。
本変形例の散乱型の光学素子４１は、取付部材６１を介して透明保持板４７の端面４７ａに間接的に配設されている。
【０１６０】
取付部材６１は、例えばガラスなどであり、波長変換光を透過する。取付部材６１は、凹部５０の内周面５０ｆに向かって立設するように、端面４７ａに配設されている。取付部材６１は、例えば円柱形状を有している。
【０１６１】
また本変形例の散乱型の光学素子４１は、取付部材６１によって、出射開口部４５よりも光ファイバ２０の出射端面２０ｂ側の波長変換ユニット４０の内部に配設され、つまり凹部５０の内部に配設されている。そのため光学素子４１は、第５の実施形態よりも光ファイバ２０の出射端面２０ｂに近接している。
【０１６２】
光学素子４１は円錐形状を有しており、円錐の頂点４１ｄは凹部５０の内部に配設されている。光学素子４１は、円錐の頂点４１ｄと光学素子４１の底面４１ｅの中心とを通る中心軸４１ａを有している。この中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１６３】
散乱面４１ｐは、円錐の円錐面に形成されており、光ファイバ２０の出射端面２０ｂに向かって突起し、光ファイバ２０の光軸２０ｃを回転軸として回転対称に配設されている。なお散乱面４１ｐは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して傾斜しており、つまり傾斜面となっている。
【０１６４】
また頂点４１ｄから光学素子４１の底面４１ｅ側の縁４１ｒを結んだ傾斜面における直線４１ｓにおいて、この直線４１ｓの延長線は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５の縁４５ａに当接する。傾斜面は、このような傾きを有している。
【０１６５】
このような構成の光学素子４１は、励起光を正反射する方向に強く散乱することに好適となっている。また光学素子４１の散乱面４１ｐは、傾斜面となっているため、平板の場合と比較して、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍に励起光を照射しやすい。
【０１６６】
光学素子４１の底面４１ｅの径は、取付部材６１の径と略同一である。散乱面４１ｐの径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行した際に、光学素子４１の散乱面４１ｐ上に形成される。
【０１６７】
本変形例における出射開口部４５全体は、光学素子４１が凹部５０の内部に配設され、取付部材６１が波長変換光を透過するために、透過領域５１となっている。
【０１６８】
本変形例の動作について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１６９】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射すると、開口部５０ｃを通過し、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら凹部５０の内部を光学素子４１に向けて進行し、光学素子４１（散乱面４１ｐ）を照射する。
【０１７０】
このとき光学素子４１を照射する励起光は、光学素子４１の散乱面４１ｐ上にビームスポットを形成する。なお、ビームスポットの外径は、光学素子４１の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光の大部分は、光学素子４１（散乱面４１ｐ）を照射する。
【０１７１】
光学素子４１を照射した励起光は、光学素子４１の散乱面４１ｐによって散乱し、凹部５０の内周面５０ｆ全体に広がるように波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。
【０１７２】
なお本変形例では、光学素子４１は、励起光を正反射する方向に強く散乱することに好適となっており、また波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍に励起光を照射しやすい。
また、本変形例では、光学素子４１は波長変換ユニット４０の内部（凹部５０の内部）に配設されており、直線４１ｓの延長線は波長変換ユニット４０の出射開口部４５の縁４５ａに当接する。
そのため散乱面４１ｐで散乱された励起光は、波長変換ユニット４０の外部に直接漏出しない。そして励起光は、凹部５０の内周面５０ｆ全体に広がるように進行し、波長変換部材４３の略全面を照射する。
【０１７３】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【０１７４】
この後の動作は、第１の実施形態と略同様であるため、ここでは省略する。
【０１７５】
なお保持部材４９の凹部５０の内部において、光学素子４１のみが波長変換光を透過しない。このため、波長変換光は、凹部５０の内部や取付部材６１などを経由して、波長変換ユニット４０の外部に出射され、照明光として利用される。
【０１７６】
このように本変形例では、第１，５の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本変形例では、取付部材６１によって光学素子４１を凹部５０の内部に配設することで、波長変換ユニット４０の出射開口部４５である開口部５０ａ全てを透過領域５１とすることができる。これにより本実施形態では、波長変換光が出射開口部４５において遮蔽物によって遮蔽されることはなく、より多くの波長変換光を波長変換ユニット４０の外部に出射させることができる。
【０１７７】
なお本変形例の光学素子４１の形状は、円錐形状に限定される必要はなく、円板形状であってもよい。また本変形例では、円錐形状や円板形状の反射型の光学素子４１をもちいても、同様の効果をえることができる。
【０１７８】
なお本変形例は、第１，３，４の実施形態にも組み込むことができる。
【０１７９】
次に、本発明に係る第６の実施形態について図１１と図１２とを参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
第１の実施形態の反射型の光学素子４１の代わりに、回折型の光学素子４１が配設されている。光学素子４１は、励起光と波長変換光とを散乱する回折面４１ｕを有している。回折面４１ｕは、出射端面２０ｂ側の光学素子４１の全面を示す。回折面４１ｕは、出射端面２０ｂに対向している。
【０１８０】
光学素子４１は、第１の実施形態と同様に、波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されるように、透明保持板４７によって保持されている。光学素子４１は、例えば円形形状を有している。光学素子４１の中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１８１】
本実施形態では、上述した式（１），（２）によって、光学素子４１の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行した際に、光学素子４１の回折面４１ｕ上に形成される。
【０１８２】
図１２に示すように、光学素子４１（回折面４１ｕ）は、励起光を反射（回折）する反射領域４１ｖと、励起光が波長変換ユニット４０の外部に漏れ出すことを防止するために、励起光を吸収する非反射領域４１ｗとを有している。
【０１８３】
図１２に示すように、光学素子４１の中心領域４１ｘは、励起光は出射方向に直進して進行する成分が最も強いため、またこの励起光を波長変換部材４３に向けて照射するために、例えば円形形状の反射領域４１ｖとすることが望ましい。
【０１８４】
この場合、円形形状の反射領域４１ｖの外周側には、中空形状の非反射領域４１ｗが配設されている。言い換えると、非反射領域４１ｗの中空部には、円形形状の反射領域４１ｖが配設されている。また中空形状の非反射領域４１ｗの外周側には、中空形状の反射領域４１ｖが配設されている。言い換えると、中空形状の反射領域４１ｖの中空部には、非反射領域４１ｗが配設されている。
【０１８５】
このような反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとは、光学素子４１の径方向に互いに密着しながら交互に配設されている。またこのとき各反射領域４１ｖと各非反射領域４１ｗとは、同心円状に配設されている。このような各反射領域４１ｖと各非反射領域４１ｗとの配設位置は、励起光の波長の周期に対応している。このように、各反射領域４１ｖと各非反射領域４１ｗとは、回折格子を形成している。これにより光学素子４１は、回折作用による±１次の回折光が正反射方向より広がった方向に進行するように、励起光を反射する。なおこの回折光は、反射領域４１ｖによって反射された励起光である。
【０１８６】
なお光学素子４１の中心領域４１ｘにおける反射領域４１ｖの直径Ｄ４と、反射領域４１ｖの径方向における中空形状の反射領域４１ｖの外径と内径との間の距離Ｄ５と、非反射領域４１ｗの径方向における中空形状の非反射領域４１ｗの外径と内径との間の距離Ｄ６とは、略同一である。
【０１８７】
なお図１２においては、便宜上、反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとが光学素子４１の径方向に交互に配設されている。しかし反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとの配設位置は励起光の波長の周期に対応しているため、実際は、縞模様がこまかく、多数の反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとが光学素子４１の径方向に交互に配設されている。反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとの数は、所望である。
【０１８８】
光学素子４１の回折面４１ｕにおいて、回折角は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射した励起光が正反射方向より広い角度に広がるために、励起光の波長の周期に対応している。
【０１８９】
なお本実施形態では、出射開口部４５は、透過領域５１を、出射開口部４５から光学素子４１が配設されている領域を除いた領域に有している。このように、透過領域５１は、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５の領域、詳細には、出射開口部４５の内部且つ光学素子４１の外部の領域であることを示す。
【０１９０】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１９１】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射すると、保持部材４９の開口部５０ｃを通過し、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら凹部５０の内部を光学素子４１に向けて進行し、光学素子４１（回折面４１ｕ）を照射する。
【０１９２】
本実施形態における光学素子４１は、回折作用による±１次の回折光が正反射方向より広がった方向に進行するように、励起光を反射する。このため、光学素子４１に入射した励起光は、回折作用により、正反射した場合と比較して、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３も照射する。
【０１９３】
光学素子４１によって回折された励起光のうち、±１次の回折光は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を帯状に照射する。
【０１９４】
また非反射領域４１ｗは、励起光を吸収する。そのため、光学素子４１に入射した励起光において、非反射領域４１ｗを照射した励起光は、非反射領域４１ｗにて吸収され、光学素子４１の外部に漏れ出すことはない。
【０１９５】
この後の動作は、第１の実施形態と略同様であるため、ここでは省略する。
【０１９６】
このように本実施形態では、回折型の光学素子４１によって、励起光を回折させても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９７】
また本実施形態では、回折型の光学素子４１を配設することで、より多くの励起光を、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍に照射できる。これにより本実施形態では、第１の実施形態と比較して、励起光を広い範囲に渡って波長変換部材４３に照射できる。よって本実施形態では、波長変換部材４３における励起光の吸収範囲を広げることができ、発熱範囲を分散でき、波長変換部材４３における熱の影響を低減できる。
【０１９８】
なお、本実施形態では、光学素子４１は、強度変調型の回折格子であるが、これに限定する必要はなく、位相変調型の回折格子や、その他一般的に用いられる反射型の回折格子であってもよい。
【０１９９】
また、本実施形態では、非反射領域４１ｗは励起光を吸収するが、これに限定する必要はない。例えば、光源装置１は励起光の一部を照明光として利用する場合、非反射領域４１ｗは励起光を透過する。これにより本実施形態では、励起光を効率的に利用できる。
【０２００】
また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【０２０１】
１…光源装置、１０…励起光光源、１１…レンズ、２０…光ファイバ、２０ａ…入射端面、２０ｂ…出射端面、２０ｃ…光軸、２１…フェルール、４０…波長変換ユニット、４１…光学素子、４１ａ…中心軸、４１ｂ…反射面、４１ｐ…散乱面、４１ｕ…回折面、４３…波長変換部材、４３ａ…入射端面、４３ｂ…出射端面、４５…出射開口部、４７…透明保持板、４９…保持部材、４９ａ…貫通孔、４９ｂ…中心軸、４９ｅ，４９ｆ…孔、５１…透過領域、５５…透過部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光を対象物に照明する光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源と光ファイバとが組み合わさっている細い構造物の先端から光を出射する照明装置が提案されている。このような照明装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１において、励起光源はライトガイドの一端と接続し、ライトガイドの他端は波長変換部材上の一部と当接している。励起光源は励起光を出射し、ライトガイドはこの励起光を波長変換部材上の一部にまで導光する。そして波長変換部材は、この励起光を吸収し、吸収した励起光の波長を変換して、照明光を出射する。
【０００３】
なお上述したようにライトガイドの他端は、波長変換部材上の一部と当接している。そのため、ライトガイドによって導光された励起光が波長変換部材を照射する照射領域は、波長変換部材上の一部に集中する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２０６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
波長変換部材は、励起光を吸収し、吸収した励起光の波長を変換して、照明光を出射することで、発熱する。上述したように照射領域は波長変換部材上の一部に集中しているため、発熱もこの一部に集中する。これにより波長変換に伴う発熱が部分的となり、結果的に波長変換部材の一部の温度が上昇し、波長変換部材の一部は高温になる。
【０００６】
一般に波長変換部材が部分的にであっても高温になると、波長変換部材の波長変換効率は低下したり、波長変換光のスペクトルが変化する。この結果、照明装置から出射される照明光の輝度（光量）が低下し、照明光の色が変化してしまい、所望な光学特性を得られない虞が生じる。
【０００７】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、波長変換部材の部分的な温度上昇を防止し、所望な光学特性を有する光源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】
【０００８】
本発明は目的を達成するために、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が入射するファイバ入射端面と、前記励起光が出射するファイバ出射端面とを有し、前記ファイバ入射端面から前記ファイバ出射端面に前記励起光を導光する光ファイバと、前記ファイバ出射端面から出射した前記励起光を、所望な波長を有する波長変換光に変換する波長変換ユニットと、を具備し、前記波長変換ユニットは、前記光ファイバの光軸上に配設され、前記ファイバ出射端面から出射された前記励起光が全体に照射され、前記励起光に対して反射と散乱と回折とのいずれかを行う光学素子と、前記光学素子によって反射と散乱と回折とのいずれかが行われた前記励起光の光路上に配設され、反射と散乱と回折とのいずれかが行われた際に、前記励起光が全体に照射され、照射された前記励起光を前記波長変換光に変換する波長変換部材と、前記波長変換部材によって変換された前記波長変換光を前記波長変換ユニットの外部に向かって出射する出射開口部と、を有していることを特徴とする光源装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、波長変換部材の部分的な温度上昇を防止し、所望な光学特性を有する光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の外観図である。
【図２】図２は、波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図３】図３は、波長変換ユニットの正面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の第１の変形例における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図７】図７は、第３の実施形態の変形例における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図９】図９は、第５の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、第５の実施形態の変形例における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、第６の実施形態における波長変換ユニットの内部の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、光ファイバ側から見た際の回折型の光学素子の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１乃至図３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、光ファイバ２０の光軸２０ｃは、光ファイバ２０の中心軸である。また図３において、図示の簡略化のために、透明保持板４７の図示を省略している。
【００１２】
図１に示すように、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集光するレンズ１１と、レンズ１１によって集光された励起光が入射する入射端面２０ａと励起光が出射する出射端面２０ｂとを有し、入射端面２０ａから出射端面２０ｂに励起光を導光する光ファイバ２０と、光ファイバ２０の出射端面２０ｂが当接し、出射端面２０ｂから出射した励起光を、所望な波長を有する波長変換光に変換する波長変換ユニット４０とを有している。
【００１３】
励起光光源１０は、波長が例えば４００ｎｍ付近の青紫色のレーザ光を出射する半導体レーザである。このレーザ光が励起光である。
【００１４】
光ファイバ２０には、開口数ＮＡが略０．２２、コア径が５０μｍのマルチモードファイバが用いられている。図２に示すように、光ファイバ２０は、フェルール２１によって保持されている。このフェルール２１は、出射端面２０ｂが後述する光学素子４１に対向するように、後述する保持部材４９に固定されている。
【００１５】
図２に示すように、波長変換ユニット４０は、光学素子４１と、波長変換部材４３と、出射開口部４５とを有している。
光学素子４１は、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設され、出射端面２０ｂから出射された励起光が全体に照射され、励起光に対して反射と散乱と回折とのいずれかを行う。波長変換部材４３は、光学素子４１によって反射と散乱と回折とのいずれかが行われた励起光の光路上に配設され、反射と散乱と回折とのいずれかが行われた際に、励起光が全体に照射され、励起光を波長変換光に変換する。出射開口部４５は、波長変換部材４３によって変換された波長変換光を波長変換ユニット４０の外部に向かって出射する。
【００１６】
また波長変換ユニット４０は、光学素子４１を保持し、波長変換部材４３によって変換された波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に向かって出射するために透過する透明保持板４７と、波長変換部材４３と透明保持板４７と出射開口部４５とを保持する保持部材４９とを有している。
【００１７】
本実施形態の光学素子４１は、励起光を例えば正反射する鏡面である。つまり本実施形態の光学素子４１は、励起光を反射する反射型の光学素子である。また光学素子４１は、励起光と共に、波長変換部材４３によって変換された波長変換光も反射する。このような光学素子４１は、図２に示すように、励起光と波長変換光とを反射する反射面４１ｂを有している。反射面４１ｂは、出射端面２０ｂ側の光学素子４１の全面を示す。この場合、反射面４１ｂは、出射端面２０ｂに対向している。
【００１８】
図２に示すように、光学素子４１は、励起光の出射方向において、出射端面２０ｂに対向するように出射端面２０ｂの前方に配設されている。詳細には、光学素子４１の中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。光学素子４１は、出射端面２０ｂ側の透明保持板４７の端面４７ａに直接配設されている。
【００１９】
なお光学素子４１（反射面４１ｂ）は、出射端面２０ｂよりも大きい。また光学素子４１は、例えば平板である。光学素子４１は、例えば円形形状を有している。
【００２０】
図２に示すように、波長変換部材４３は、波長変換部材４３が励起光を照射された際に励起光が入射する入射端面４３ａと、波長変換光を出射する出射端面４３ｂとを有している。本実施形態において、入射端面４３ａには、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射され、光学素子４１によって反射された励起光が入射する。入射端面４３ａと出射端面４３ｂとは、同一面であり、保持部材４９の内周面４９ｈ全面配設されており、後述する貫通孔４９ａに接している。入射端面４３ａと出射端面４３ｂとは、波長変換部材４３の表面全体である。このような波長変換部材４３は、光学素子４１によって励起光を波長変換部材４３の一部に照射されるのではなく、励起光を波長変換部材４３の表面の略全域に照射される。また波長変換部材４３は、波長変換光を波長変換部材４３の一部から出射するのではなく、波長変換光を波長変換部材４３の表面の略全域から出射する。この場合、入射端面４３ａは、励起光を照射される照射領域となる。
【００２１】
波長変換部材４３は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射され、光学素子４１によって反射された励起光を入射端面４３ａから吸収し、吸収した励起光を、例えば励起光の波長よりも長い波長を有する波長変換光に変換し、出射端面４３ｂから波長変換光を出射する。
【００２２】
このような波長変換光は、例えば蛍光である。波長変換部材４３は、励起光を波長変換光に変換する際、発熱する。
【００２３】
本実施形態では、波長変換部材４３は、一般的な粉末蛍光体と樹脂とが混合し硬化したものである。
粉末蛍光体は、例えばＣｅ賦活のシリケート系蛍光体である。Ｃｅ賦活のシリケート系蛍光体は、略４００ｎｍ周辺の励起光を吸収し、この励起光を、略５７０ｎｍにピークを有する蛍光に変換する。
樹脂は、励起光と蛍光とを透過する性質を有していればよい。なお例えば耐光性の高いシリコーン樹脂が用いられると、光が照射されることによる樹脂の劣化等が軽減される。
【００２４】
このような構成を有する波長変換部材４３は、励起光を、上述したように波長変換光である蛍光に変換する。この蛍光は、波長変換ユニット４０の外部に出射されることで、図示しない対象物を照明する照明光となる。
【００２５】
波長変換部材４３の厚みと、樹脂に対する粉末蛍光体の濃度とは、光学素子４１によって反射された励起光が波長変換部材４３の内部で充分吸収されるように、所望に設定されている。
【００２６】
図２に示すように、透明保持板４７は、光学素子４１の中心軸４１ａが光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設され、さらに光学素子４１が波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されるように、光学素子４１を保持している。
【００２７】
透明保持板４７の直径は、保持部材４９の直径と略同一であり、後述する貫通孔４９ａの大きい孔４９ｆよりも大きい。透明保持板４７は、孔４９ｆの前方にて孔４９ｆに隣接するように、保持部材４９によって保持されている。
【００２８】
透明保持板４７の中心軸４７ｂは、光学素子４１の中心軸４１ａと同様に、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。透明保持板４７は、例えば円形形状を有している。
【００２９】
図２に示すように、保持部材４９は、円錐台形形状の貫通孔４９ａを有している。貫通孔４９ａの中心軸４９ｂは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。貫通孔４９ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに沿って貫通している。
【００３０】
この貫通孔４９ａの第１の貫通面である小さい孔４９ｅには、出射端面２０ｂが光学素子４１に対向するように、出射端面２０ｂが配設されている。なお出射端面２０ｂは、出射端面２０ｂが光学素子４１に対向できれば、孔４９ｅから離れていてもよく、つまり孔４９ｅ近傍に配設されていてもよい。孔４９ｅは、励起光が波長変換ユニット４０（保持部材４９）の内部に入射する波長変換ユニット４０の入射開口部となる。孔４９ｅの中心は、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【００３１】
貫通孔４９ａの第２の貫通面である大きい孔４９ｆの直径は、透明保持板４７の直径よりも小さい。孔４９ｆの中心は、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。孔４９ｆは、波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に向けて出射する出射開口部４５となる。
【００３２】
孔４９ｆの前方における保持部材４９には、孔４９ｆに隣接するように透明保持板４７が配設されている。保持部材４９は、光学素子４１を、透明保持板４７を介して間接的に保持することとなる。詳細には、保持部材４９は、光学素子４１の中心軸４１ａが光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設され、光学素子４１が波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されるように、透明保持板４７を介して光学素子４１を保持している。
【００３３】
また保持部材４９（貫通孔４９ａ）の内周面４９ｈ全面には、波長変換部材４３が配設されている。
【００３４】
このように保持部材４９は、透明保持板４７を介して光学素子４１を孔４９ｆに保持し、波長変換部材４３を内周面４９ｈ全面にて保持している。そのため波長変換部材４３は、光学素子４１と所望な距離離れている。
【００３５】
なお出射開口部４５は、波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に出射する波長変換ユニット４０の出射開口部でもある。出射開口部４５は、透明保持板４７よりも小さい。出射開口部４５は、出射端面２０ｂから最も離れた位置に配設されている。
【００３６】
この出射開口部４５において、図２と図３とに示すように、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５の領域が、波長変換部材４３によって変換された波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に向かって出射するために透過する透過領域５１となる。言い換えると、出射開口部４５は、透過領域５１を、出射開口部４５（孔４９ｆ）から光学素子４１が配設されている領域を除いた領域に有している。このように、透過領域５１は、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５の領域、詳細には、出射開口部４５の内部且つ光学素子４１の外部の領域であることを示す。なお本実施形態における透過領域５１は、波長変換光が通過する通過領域となっている。
【００３７】
保持部材４９は、熱伝導率の高い部材、例えば真鍮やアルミニウムを加工または成形したものである。これにより保持部材４９は、波長変換部材４３が上述したように発熱した際、波長変換部材４３から伝わった熱を外部に向けて放熱する。
【００３８】
上述したように貫通孔４９ａの中心軸４９ｂは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。このように、光ファイバ２０の光軸２０ｃと、貫通孔４９ａの中心軸４９ｂと、光学素子４１の中心軸４１ａと、透明保持板４７の中心軸４７ｂとは、同一直線上に配設されている。
【００３９】
なお貫通孔４９ａは、球の一部を有する形状を有していてもよい。
【００４０】
ここで、光ファイバ２０の開口数をＮＡ、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから光学素子４１までの距離をＤ１、貫通孔４９ａ内部の屈折率をｎとする。このとき、光学素子４１の半径Ｒｒは、以下に示す式（１）によって算出される。
Ｒｒ＝Ｄ１×ｔａｎ（φ） ・・・ 式（１）
なお角度（φ）は、出射端面２０ｂから出射された励起光の広がり角度であり、以下に示す式（２）によって算出できる。
φ＝ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎ） ・・・ 式（２）
本実施形態では、式（１），（２）によって、光学素子４１の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行した際に、光学素子４１の反射面４１ｂ上に形成される。
【００４１】
このような構成とすることで、出射端面２０ｂから出射されたほとんど全ての励起光は、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００４２】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
図１に示すように、励起光光源１０が点灯すると、励起光が出射される。励起光光源１０から出射された励起光は、レンズ１１により光ファイバ２０の入射端面２０ａに集光され、入射端面２０ａから光ファイバ２０に入射し、光ファイバ２０によって光ファイバ２０の出射端面２０ｂにまで導光される。
【００４３】
図２に示すように、出射端面２０ｂまで導光された励起光は、出射端面２０ｂから出射され、波長変換ユニット４０の入射開口部である孔４９ｅから波長変換ユニット４０に入射する。
【００４４】
波長変換ユニット４０に入射した励起光は、貫通孔４９ａの内部を、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角で広がりながら光学素子４１に向かって進行し、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００４５】
このとき光学素子４１を照射する励起光は、光学素子４１の反射面４１ｂ上にビームスポットを形成する。なお、式（１），（２）を基にした距離Ｄ１と半径Ｒｒとによって、ビームスポットの外径は、光学素子４１の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光の大部分は、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００４６】
光学素子４１を照射した励起光は、光学素子４１によって正反射され、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら貫通孔４９ａの内周面４９ｈに配設されている波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。つまり励起光が波長変換部材４３を照射する照射領域（入射端面４３ａ）は、波長変換部材４３上の一部に集中するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域となる。
【００４７】
すなわち、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光は、光学素子４１を経由して、波長変換部材４３の表面の略全域（入射端面４３ａ）を間接的に照射する。このとき光学素子４１と波長変換部材４３とは、所望な距離離れている。そのため励起光は、漏れることなく光学素子４１によって波長変換部材４３に向けて反射し、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。
【００４８】
以上をまとめると、励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射され、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行し、光学素子４１によって反射される。反射された励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３の一部分のみを、つまり波長変換部材４３を部分的に照射するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。
【００４９】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【００５０】
波長変換部材４３に入射した励起光の多くは、波長変換部材４３の入射端面４３ａ近傍で吸収される。このとき励起光の吸収される量は、波長変換部材４３の内部を進行する励起光の距離に応じて、指数関数的に減少する。
【００５１】
波長変換光は、波長変換部材４３の、励起光が吸収された部分で発生する。そのため大部分の波長変換光は、波長変換部材４３の、励起光が入射した入射端面４３ａ近傍の領域で発生する。
【００５２】
波長変換光は、波長変換部材４３の表面の略全域（出射端面４３ｂ）から、励起光の入射方向に影響されることなく様々な方向に出射される。このとき波長変換光の一部は、貫通孔４９ａの内部を進行する。また、波長変換光の他部は、波長変換部材４３の内部を進行し、散乱等により外部に放出され、または波長変換部材４３に再吸収されて、それより長波長の２次的な波長変換光となる。
【００５３】
貫通孔４９ａの内部を進行する波長変換光の一部は、光学素子４１の反射面４１ｂに向かって進行し、反射面４１ｂによって反射され、波長変換部材４３を照射する。そしてこの波長変換光は、波長変換部材４３によって反射または散乱され、または波長変換部材４３によって再吸収されてそれより長波長の２次的な波長変換光に波長変換される。
【００５４】
なお波長変換部材４３は、上述したように励起光を波長変換光に変換する際、発熱する。しかしながら本実施形態では、励起光は、波長変換部材４３の一部分のみを、つまり波長変換部材４３を部分的に照射するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。言い換えると、励起光が波長変換部材４３を照射する照射領域（入射端面４３ａ）は、波長変換部材４３上の一部に集中するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域となる。そのため、波長変換に伴う発熱は部分的とならず、発熱がこの一部に集中することはなく、波長変換部材４３の部分的な温度の上昇が防止され（波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇が防止され）、波長変換部材の一部が高温となることを防止される。
【００５５】
これにより波長変換部材４３の波長変換効率の低下と、波長変換光のスペクトルの変化とが防止される。そして、光源装置１から出射される照明光の輝度（光量）の低下と、照明光の色の変化とが防止され、所望な光学特性が得られる。
【００５６】
また波長変換部材４３は、入射端面４３ａ近傍で波長変換光を発生する。一般的に、波長変換光は波長変換部材４３の内部を進行すると、波長変換光の一部は散乱や再吸収に伴い熱に変化する。本実施形態では、入射端面４３ａと出射端面４３ｂとは同一面であるため、波長変換光が波長変換部材４３の内部を進行する距離は短い。これにより励起光は波長変換部材４３の内部で散乱や再吸収されにくく、散乱や再吸収に伴う発熱は防止される。
【００５７】
また波長変換部材４３は、光学素子４１とは所望な距離離れている。そのため励起光は、波長変換部材４３の一部分のみを、つまり波長変換部材４３を部分的に照射するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。これにより上述したように、波長変換部材４３全体としての温度の上昇が防止される。
【００５８】
また保持部材４９は熱伝導率の高い部材であるため、保持部材４９は、波長変換部材４３が上述したように発熱した際、波長変換部材４３から伝わった熱を外部に向けて放熱する。これにより波長変換部材４３全体としての温度の上昇は防止される。
【００５９】
このような工程が繰返され、波長変換光の一部は、直接または様々な工程を経て透過領域５１を通過し、透明保持板４７を透過し、波長変換ユニット４０から出射され、照明光として対象物を照明する。
【００６０】
このように本実施形態では、光学素子４１を光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設し、光学素子４１によって反射される励起光の光路上に波長変換部材４３を配設している。さらに本実施形態では、励起光を光学素子４１の表面の略全域に照射し、励起光が光学素子４１によって反射された際に、励起光を波長変換部材４３の表面の略全域に照射している。つまり本実施形態では、励起光を、波長変換部材４３の一部分のみ、つまり波長変換部材４３を部分的に照射するのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域に照射している。言い換えると本実施形態では、波長変換部材４３における励起光の照射領域（入射端面４３ａ）を波長変換部材４３上の一部に集中させるのではなく、波長変換部材４３の表面の略全域に形成している。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止でき、波長変換部材４３全体としての温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、所望な光学特性を有することができる。
【００６１】
例えば、ライトガイドなどの光ファイバ２０の出射端面２０ｂが波長変換部材４３と当接している場合に比べて、本実施形態では、照射領域である入射端面４３ａが広くなる。言い換えると、本実施形態では、波長変換部材４３の入射端面４３ａにおける、単位面積あたりの励起光の照射光量、つまり励起光の密度は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂが波長変換部材４３と当接している場合よりも、小さくなる。
【００６２】
一般に、波長変換部材４３において、励起光の密度が上昇すると、波長変換に伴う発熱量が増大し、波長変換部材４３の波長変換効率は低下したり、波長変換光のスペクトルが変化する。この結果、光源装置１から出射される照明光の輝度（光量）が低下し、照明光の色が変化してしまい、所望な光学特性を得られない虞が生じる。
【００６３】
しかしながら本実施形態では、上述したような構成によって、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止でき、波長変換部材４３全体としての温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、所望な光学特性を有することができる。
【００６４】
また本実施形態では、同じ強度の励起光を、同じ組成で同じ構造の波長変換部材４３に照射した場合、波長変換部材４３から発生する熱の総量は、同じであるとする。このとき本実施形態では、励起光を波長変換部材４３の表面の略全域（入射端面４３ａ）に照射するため、波長変換に伴う熱も波長変換部材４３の表面の略全域（入射端面４３ａ）で発生することとなる。すなわち本実施形態では、波長変換部材４３の一部分のみが発熱することを防止でき、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の一部分における波長変換効率の低下と、一部の波長変換光のスペクトルの変化とが防止される。そして本実施形態では、光源装置１から出射される照明光の輝度（光量）の低下と、照明光の色の変化とを防止でき、所望な光学特性を得ることができる。
【００６５】
また本実施形態では、保持部材４９を熱伝導率の高い部材で形成している。このため本実施形態では、波長変換部材４３で発生した熱を、保持部材４９に伝えて外部に放出でき、波長変換部材４３の温度の上昇を防止できる。
【００６６】
また本実施形態では、波長変換部材４３において、入射端面４３ａ近傍で多くの波長変換光が発生する。また本実施形態では、波長変換光は波長変換部材４３の内部を進行すると、波長変換光の一部は散乱や再吸収に伴い熱に変化する。本実施形態では、入射端面４３ａと出射端面４３ｂとは同一面であるため、波長変換光が波長変換部材４３の内部を進行する距離を短くでき、波長変換部材４３の内部における励起光の散乱や再吸収を防止でき、散乱や再吸収に伴う発熱を防止できる。
【００６７】
また本実施形態では、入射端面４３ａと出射端面４３ｂとを同一面とすることで、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率を向上させることができる。
【００６８】
また本実施形態では、光学素子４１と波長変換部材４３とを所望な距離離すことで、励起光を漏らすことなく光学素子４１によって波長変換部材４３に向けて確実に反射でき、励起光を、波長変換部材４３の表面の略全域に照射できる。つまり本実施形態では、光学素子４１と波長変換部材４３とを所望な距離離すことで、励起光をより広げ易く、励起光を広い範囲に渡って波長変換部材４３に照射できる。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の入射端面４３ａにおける、単位面積あたりの励起光の照射光量、つまり励起光の密度を小さくでき、所望な光学特性を有することができる。
【００６９】
また本実施形態では、励起光を波長変換部材４３の表面の略全域に照射するため、波長変換部材４３の波長変換効率の低下等が発生する。しかしながら本実施形態では、励起光を波長変換部材４３の一部分に照射する時と比べて、励起光の密度の上限が同じ場合、より多くの励起光を波長変換部材４３に照射でき、より高出力の光源装置１を提供できる。
【００７０】
また本実施形態では、光学素子４１を出射開口部４５と同一平面に配設し、出射開口部４５を出射端面２０ｂから最も離れた位置に配設することで、波長変換部材に対して励起光と波長変換光とをより広い範囲に反射できる。これにより本実施形態では、上述したように、波長変換部材４３の入射端面４３ａにおける、単位面積あたりの励起光の照射光量、つまり励起光の密度を小さくできる。結果的に、本実施形態では、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止でき、波長変換部材４３全体としての温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、所望な光学特性を有することができる。
【００７１】
また本実施形態では、反射面４１ｂを出射端面２０ｂに対向し、光学素子４１の中心軸４１ａを光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設することで、励起光を漏らすことなく光学素子４１に照射できる。
【００７２】
また本実施形態では、式（１），（２）によって光学素子４１の半径Ｒｒを算出することで、光ファイバ２０から出射された励起光を、効率良く光学素子４１全体に照射できる。また本実施形態では、光学素子４１を不必要に大きくすることが防止でき、波長変換ユニット４０を小型にもできる。
【００７３】
また本実施形態では、光ファイバ２０をマルチモードファイバとすることで、光ファイバ２０に励起光を効率的に入射させることができる。
【００７４】
次に、第１の実施形態の変形例について図４を参照して説明する。
本変形例の光ファイバ２０の先端部２０ｄ（出射端面２０ｂ側の端部）は孔４９ｅを挿通し、出射端面２０ｂは保持部材４９（貫通孔４９ａ）の内部に配設されている。そのため、本変形例の距離Ｄ１は、第１の実施形態よりも短い。また距離Ｄ１は、光学素子４１が配設される出射開口部４５上において、波長変換部材４３から光学素子４１までの距離Ｄ２よりも短い。本変形例の距離Ｄ１が第１の実施形態の距離Ｄ１よりも短くなるため、式（１）によって、本変形例の半径Ｒｒは第１の実施形態の半径Ｒｒよりも短くなる。つまり本変形例の光学素子４１は第１の実施形態の光学素子４１よりも小さくなり、本変形例の透過領域５１は第１の実施形態の透過領域５１よりも大きくなる。
【００７５】
なお先端部２０ｄは孔４９ｅを挿通しているため、波長変換部材４３は光ファイバ２０を囲むように配設されている。
【００７６】
このように本変形例では、出射端面２０ｂを貫通孔４９ａの内部に配設することで、距離Ｄ１を第１の実施形態よりも短くでき、光学素子４１を小さくできる。この結果、本変形例では、第１の実施形態よりも透過領域５１を大きくでき、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、さらにより多くの波長変換光を対象物に照明できる。
【００７７】
次に、本発明に係る第２の実施形態について図５を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の保持部材４９と波長変換部材４３とは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して直交する方向に配設されている例えば円形形状の平板、つまり円板である。保持部材４９と波長変換部材４３とは、同じ大きさを有している。保持部材４９と波長変換部材４３とは、励起光が通過する開口部４９ｊ，４３ｄを有している。この開口部４９ｊ，４３ｄは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されており、出射端面２０ｂと同じ大きさ、または出射端面２０ｂよりも大きい。保持部材４９の一方の端面４９ｋには、出射端面２０ｂが開口部４９ｊに配設されるように、フェルール２１が配設されている。また保持部材４９の他方の端面４９ｌは、励起光の進行方向において端面４９ｋよりも前方側の端面である。この端面４９ｌの開口部４９ｊを除いた領域には、波長変換部材４３が配設されている。つまり開口部４９ｊと開口部４３ｄとが隙間を設けることなく連通するように、端面４９ｌには波長変換部材４３が配設されている。
【００７８】
このように、保持部材４９は、励起光が通過し、光ファイバ２０の出射端面２０ｂが配設される開口部４９ｊを光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に有している。また保持部材４９は、励起光の進行方向前方側における端面４９ｌの開口部４９ｊを除いた領域にて波長変換部材４３を保持している。
【００７９】
また波長変換部材４３には、円柱形状の透過部材５５が配設されている。透過部材５５の直径は、波長変換部材４３の直径と略同一である。透過部材５５は、例えば、ガラスや光学用樹脂等であり、励起光と波長変換光とを透過させる。そのため、本実施形態の出射開口部４５は、透過部材５５の表面（上面５５ａと側面５５ｂ）全体となる。
【００８０】
また透過部材５５には、円板形状の反射型の光学素子４１が配設されている。このとき光学素子４１の反射面４１ｂの中心である中心軸４１ａが光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設され、反射面４１ｂが出射端面２０ｂに対向し、反射面４１ｂが波長変換部材４３に対向する。光学素子４１は、例えば上面５５ａに当接するように、透過部材５５に配設されている。このように光学素子４１と波長変換部材４３との間には、第１の実施形態のように空間（貫通孔４９ａの内部）ではなく、透過部材５５が配設されている。そして光学素子４１は、透過部材５５によって波長変換部材４３と所望な距離離れている。言い換えると、透過部材５５は、光学素子４１と波長変換部材４３との間に配設されることで光学素子４１と波長変換部材４３との間の距離を所望に保持している。なお光学素子４１の直径は、透過部材５５の直径よりも小さい。
【００８１】
また透過部材５５は、透過領域５１を有している。本実施形態における透過領域５１は、透過部材５５の上面５５ａと側面５５ｂとから光学素子４１が配設されていない透過部材５５の領域である。この透過領域５１は、波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に出射する波長変換ユニット４０の出射開口部４５でもある。
【００８２】
つまり本実施形態の出射開口部４５は、透過領域５１を、光学素子４１を除く透過部材５５の表面（上面５５ａと側面５５ｂ）に有している。このように、透過領域５１は、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５（透過部材５５）の領域、詳細には、出射開口部４５の内部且つ光学素子４１の外部の領域であることを示す。
【００８３】
なお光学素子４１は、透過部材５５に配設されているために、波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されていることとなる。
【００８４】
光学素子４１の中心軸４１ａと、透過部材５５の中心軸５５ｃと、波長変換部材４３の中心と、保持部材４９の中心と、開口部４３ｄ，４９ｊの中心とは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【００８５】
また、光学素子４１の反射面４１ｂと、透過部材５５の上面５５ａと下面５５ｄと、入射端面４３ａと出射端面４３ｂとを有する波長変換部材４３と、保持部材４９の一方の端面４９ｋと他方の端面４９ｌとは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して直交する平面上に形成されている。
【００８６】
このような構成とすることで、光ファイバ２０から出射された励起光のビームスポットの形状は、光学素子４１の反射面４１ｂ上でも、波長変換部材４３でも略円形となる。
【００８７】
ここで、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから光学素子４１までの距離をＤ１、光学素子４１から波長変換部材４３までの距離をＤ３、光ファイバ２０の開口数をＮＡ、透過部材５５の屈折率をｎｔとする。このとき光学素子４１の半径Ｒｒ、波長変換部材４３半径Ｒｗは、以下の式（３），（４）によって算出される。
【００８８】
Ｒｒ＝Ｄ１×ｔａｎ（φ） ・・・ 式（３）
Ｒｗ＝（Ｄ１＋Ｄ３）×ｔａｎ（φ） ・・・ 式（４）
なお角度（φ）は、出射端面２０ｂから出射された励起光の広がり角度であり以下に示す式（５）によって算出できる。
φ＝ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎｔ） ・・・ 式（５）
本実施形態では、式（３），（５）によって、光学素子４１の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡと透過部材５５の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向けて進行した際に、光学素子４１の反射面４１ｂ上に形成される。
【００８９】
このような構成とすることで、出射端面２０ｂから出射されたほとんど全ての励起光は、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００９０】
また本実施形態では、式（４），（５）によって、波長変換部材４３の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光学素子４１によって反射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡと透過部材５５の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら波長変換部材４３に向けて進行した際に、波長変換部材４３上に形成される。
【００９１】
このような構成とすることで、光ファイバ２０から出射されたほとんど全ての励起光は、光学素子４１によって反射されて、透過部材５５を透過して波長変換部材４３を照射する。また、波長変換部材４３と、波長変換部材４３に形成される励起光のビームスポットとが略等しくなるように構成されているため、波長変換部材４３のほぼ全面が、波長変換光の取り出し面、つまり波長変換光の出射端面４３ｂとして形成される。
【００９２】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【００９３】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射すると、開口部４９ｊ，４３ｄを通過し、透過部材５５に入射する。
【００９４】
透過部材５５に入射した励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡと、透過部材５５の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって透過部材５５を透過し、光学素子４１を照射する。
【００９５】
このとき光学素子４１を照射する励起光は、光学素子４１の反射面４１ｂ上にビームスポットを形成する。なお、式（３），（５）を基にした距離Ｄ１と半径Ｒｒとによって、ビームスポットの外径は、光学素子４１の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光の大部分は、光学素子４１（反射面４１ｂ）を照射する。
【００９６】
光学素子４１を照射した励起光は、光学素子４１の反射面４１ｂによって反射され、透過部材５５を再び透過する。
【００９７】
このとき励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡと、透過部材５５の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら波長変換部材４３に向かって透過部材５５を透過し、波長変換部材４３を照射する。
【００９８】
このとき波長変換部材４３を照射する励起光は、波長変換部材４３にビームスポットを形成する。なお、式（４），（５）を基にした距離Ｄ１，Ｄ３と半径Ｒｗとによって、ビームスポットの外径は、波長変換部材４３の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光学素子４１（反射面４１ｂ）から反射された励起光の大部分は、波長変換部材４３を照射する。
【００９９】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【０１００】
そして第１の実施形態と同様に、波長変換光の一部は散乱や再吸収に伴い熱に変化し、波長変換光の他部は、波長変換部材４３の内部を進行し、散乱等により外部に放出され、または波長変換部材４３に再吸収されて、それより長波長の２次的な波長変換光となる。
【０１０１】
このような工程が繰返され、波長変換光の一部は、直接または様々な工程を経て透過領域５１を透過し、波長変換ユニット４０から出射され、照明光として対象物を照明する。
【０１０２】
このように本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに波長変換ユニット４０の構造を簡素にすることができ、波長変換ユニット４０を容易に作成できる。
【０１０３】
また本実施形態では、透過部材５５によって光学素子４１と波長変換部材４３とを確実に所望な距離離すことができ、励起光を漏らすことなく光学素子４１によって波長変換部材４３に向けて確実に反射することができ、励起光を、波長変換部材４３の表面の略全域に照射できる。つまり本実施形態では、光学素子４１と波長変換部材４３とを所望な距離離すことで、励起光をより広げ易く、励起光を広い範囲に渡って波長変換部材４３に照射できる。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の入射端面４３ａにおける、単位面積あたりの励起光の照射光量、つまり励起光の密度を小さくでき、所望な光学特性を有することができる。
【０１０４】
さらに本実施形態では、透過部材５５によって、透過領域５１を、第１の実施形態よりも容易に大きくできるために、第１の実施形態と同様の効果に加えて、より多くの波長変換光を波長変換ユニット４０の外部に出射でき、より高出力の光源装置１を提供できる。
【０１０５】
次に、本発明に係る第３の実施形態について図６を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の反射型の光学素子４１は円錐形状を有しており、反射面４１ｂは円錐の円錐面に形成されている。円錐の頂点４１ｄは、貫通孔４９ａの内部に配設されている。頂点４１ｄと光学素子４１の底面４１ｅの中心４１ｆ、つまり光学素子４１の中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。光学素子４１の底面４１ｅは、波長変換ユニット４０の出射開口部４５に配設され、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して直交している。
【０１０６】
反射面４１ｂは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂに向かって突起し、光ファイバ２０の光軸２０ｃを回転軸として回転対称に配設されている。なお反射面４１ｂは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して傾斜しており、傾斜面となっている。
【０１０７】
反射面４１ｂの傾斜角度は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光を反射面４１ｂが正反射した際に、励起光が波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を照射するような角度となっている。
また反射面４１ｂの傾斜角度は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光を反射面４１ｂが正反射した際に、励起光を波長変換ユニット４０の出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しないような角度となっている。
【０１０８】
ここで、光ファイバ２０の開口数をＮＡ、光ファイバ２０の出射端面２０ｂと光学素子４１との間の空間（貫通孔４９ａの内部）の屈折率をｎｔ（ここではｎｔ＝１）、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから反射面４１ｂに向かって出射された励起光の出射方向と光ファイバ２０の光軸２０ｃとの間の最大角を角度φ、光学素子４１の反射面４１ｂと光ファイバ２０の光軸２０ｃとの間の傾斜角度をαとする。
つまり、底面４１ｅと反射面４１ｂの当接点を当接点４１ｇとすると、角度φは、出射端面２０ｂと当接点４１ｇとを結ぶ直線と、光軸２０ｃとの間の角度である。
【０１０９】
このとき角度φと傾斜角度αとは、以下に示す式（６），（７）によって算出される。
φ＝ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎｔ） ・・・ 式（６）
α≧π／４＋φ／２ ・・・ 式（７）
このように角度φで出射された励起光が光学素子４１の反射面４１ｂによって反射され波長変換部材４３を照射する際に光学素子４１の反射面４１ｂによって反射される励起光の進行方向において、角度φで出射された励起光の進行方向（出射端面２０ｂと当接点４１ｇとを結ぶ直線）と反射面４１ｂによって反射された励起光の進行方向との間に形成される角度をβとすると、角度βは、π／２より大きい。
【０１１０】
本実施形態では、出射端面２０ｂから出射された励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡと屈折率ｎｔ（ここではｎｔ＝１）に応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向けて進行する。このとき角度φで出射された励起光は、反射面４１ｂにて正反射され、式（６），（７）によって、底面４１ｅを含む平面よりも出射端面２０ｂ側に向かって進行する。すなわち、励起光は、出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を照射し、出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しないように進行する。
【０１１１】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１１２】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから角度φで出射すると、光ファイバ２０の開口数ＮＡと、光ファイバ２０の出射端面２０ｂと光学素子４１と間の空間の屈折率ｎｔ（ここではｎｔ＝１）とに応じた広がり角度で広がりながら、貫通孔４９ａの内部を進行する。
【０１１３】
このとき、励起光は、光学素子４１の反射面４１ｂによって正反射され、式（６），（７）によって、光学素子４１の底面４１ｅを含む平面よりも光ファイバ２０出射端面２０ｂ側に向かって進行する。すなわち励起光は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しない。そして励起光は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を照射する。
【０１１４】
このように励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射され、光学素子４１によって反射され、貫通孔４９ａの内部において、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を照射し、波長変換ユニット４０の出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しない。
【０１１５】
この後の動作は、第１の実施形態と略同様であるため、ここでは省略する。
【０１１６】
このように本実施形態では、反射面４１ｂを出射端面２０ｂに向かって突起させ、反射面４１ｂを光ファイバ２０の光軸２０ｃを回転軸として回転対称に配設し、反射面４１ｂを光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して傾斜させている。また本実施形態では、反射面４１ｂを円錐面に形成している。これにより本実施形態では、励起光を、孔４９ｅ近傍の波長変換部材４３のみだけでなく、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３にも照射できる。よって本実施形態では、第１の実施形態よりも、波長変換に伴う発熱をより広い範囲に分散できる。また本実施形態では、第１の実施形態と比較して、波長変換部材４３の部分的な発熱をより軽減できる。
【０１１７】
また本実施形態では、励起光を波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍に照射できるため、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍で発生した波長変換光を、光学素子４１等によって遮られることなく、波長変換ユニット４０の外部に出射できる。これにより本実施形態では、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率を向上させることができる。
【０１１８】
また第１の実施形態では、光学素子４１が円形形状であるため、光ファイバ２０の光軸２０ｃに沿って出射された励起光は、光学素子４１で正反射され、光ファイバ２０の出射端面２０ｂに向かって戻る。これにより励起光が波長変換部材４３に照明されず、励起光が波長変換光に変換されない虞が生じる。これにより、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率が低下する虞が生じる。
しかしながら本実施形態では、光学素子４１は円錐形状であり、円錐の頂点４１ｄを光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設している。これにより本実施形態では、頂点４１ｄに向かって励起光を出射することで、励起光を波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３に反射できる。よって本実施形態では、第１の実施形態と比較して光ファイバ２０出射端面２０ｂに向かって戻る励起光の戻り光量を少なくでき、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率を向上させることができる。
【０１１９】
また本実施形態では、式（６），（７）によって、励起光が出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射することを防止できる。
【０１２０】
なお本実施形態では、光学素子４１を円錐形状としたがこれに限らない。例えば、図７に示すように、光学素子４１は球面の一部を切断した形状を有していてもよい。この場合、反射面４１ｂは、球面の曲面となる。これにより本実施形態では、励起光を多くの波長変換部材４３に照射することができ、部分的な発熱をより軽減できる。
【０１２１】
ここで、光学素子４１の球体の切断面を底面４１ｅとし、底面４１ｅと反射面４１ｂとが当接する当接点４１ｊとする。当接点４１ｊと、反射面４１ｂの一部とを結んだ直線４１ｍと、光ファイバ２０の光軸２０ｃとの間に形成される角度を、傾斜角度αとする。傾斜角度αは、励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡと、光ファイバ２０の出射端面２０ｂと光学素子４１と間の空間の屈折率ｎｔとに応じた広がり角度で広がりながら貫通孔４９ａの内部を進行して、当接点４１ｊで反射された際に、光ファイバ２０の光軸２０ｃと直交する方向に進行するように、設定されている。これにより励起光は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射しない。よって本実施形態では、励起光が出射開口部４５から波長変換ユニット４０の外部に出射することを防止できる。
【０１２２】
次に、本発明に係る第４の実施形態について図８を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態では、第１の実施形態の反射型の光学素子４１の代わりに、所望な波長を反射し、これとは異なる所望な波長を透過する波長選択性反射膜（以下、反射膜５９）が配設されている。
【０１２３】
反射膜５９は、例えば、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光を反射し、波長変換部材４３によって波長変換された波長変換光を透過する光学素子である。反射膜５９は、平坦である。反射膜５９は、複数の薄膜が積層することで形成されている。これら薄膜は、屈折率がそれぞれ異なり、所望な厚みをそれぞれ有している。このような薄膜は、例えばコーティングされた誘電体多層膜である。反射膜５９において、励起光であるレーザ光を反射し、波長変換部材４３から出射される波長変換光を透過するように、誘電体層の周期と屈折率とは所望に調整されている。
【０１２４】
反射膜５９は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５の全面に配設されるように、透明保持板４７によって保持されている。つまり反射膜５９は、貫通孔４９ａの大きい孔４９ｆ全体に配設されていることとなり円形状を有することとなる。このような反射膜５９は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂに対向する。反射膜５９の中心５９ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１２５】
反射膜５９は、波長変換光を透過するため、透過領域５１を有することとなる。この場合、透過領域５１は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５であり、反射膜５９全面となる。
【０１２６】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１２７】
励起光は、波長変換ユニット４０に入射すると、貫通孔４９ａの内部を、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら進行し、反射膜５９を照射し、反射膜５９によって反射される。
【０１２８】
反射膜５９によって反射された励起光は、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら貫通孔４９ａの内周面４９ｈに配設されている波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３を照射する。
【０１２９】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【０１３０】
波長変換光は、波長変換部材４３の表面の略全域（出射端面２０ｂ）から、励起光の入射方向に影響されることなく様々な方向に出射される。このとき波長変換光の一部は、貫通孔４９ａの内部を進行する。また、波長変換光の他部は、波長変換部材４３の内部を進行し、散乱等により外部に放出され、または波長変換部材４３に再吸収されて、それより長波長の２次的な波長変換光となる。
【０１３１】
貫通孔４９ａの内部を進行する波長変換光の一部は、反射膜５９に向かって進行し、反射膜５９によって反射されることなく、反射膜５９（透過領域５１）を透過し、波長変換ユニット４０から出射され、照明光として対象物を照明する。
【０１３２】
なお波長変換部材４３によって波長変換されず、波長変換部材４３によって反射または散乱した励起光は、貫通孔４９ａの内部を反射膜５９に向かって進行し、再び反射膜５９を照射する。反射膜５９は、この励起光を再び波長変換部材４３に向けて反射する。
【０１３３】
つまり波長変換部材４３によって波長変換された波長変換光のみが照明光として波長変換ユニット４０から出射され、波長変換部材４３によって波長変換されずに波長変換部材４３によって反射または散乱した励起光は、反射膜５９によって波長変換部材４３に向かって反射する。
【０１３４】
このように本実施形態では、第１の実施形態の基本構成を維持したままで、出射開口部４５全面に反射膜５９を配設することで、波長変換ユニット４０の出射開口部４５全面から波長変換光を出射できる。これにより本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果に加え、波長変換光を遮光することなく出射でき、より明るいといった、所望な光学特性を有する光源装置１を提供できる。
【０１３５】
また本実施形態では、反射膜５９を出射開口部４５全面に配設するために、反射膜５９と光ファイバ２０の光軸２０ｃ（中心軸）との軸合わせなどを不要にでき、容易に波長変換ユニット４０を作成できる。
【０１３６】
次に、本発明に係る第５の実施形態について図９を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態では、第１の実施形態の反射型の光学素子４１の代わりに、散乱型の光学素子４１が配設されている。光学素子４１は、励起光と波長変換光とを散乱する散乱面４１ｐを有している。散乱面４１ｐは、出射端面２０ｂ側の光学素子４１の全面を示す。散乱面４１ｐは、出射端面２０ｂに対向している。
【０１３７】
光学素子４１（散乱面４１ｐ）は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射した励起光と、波長変換部材４３から出射された波長変換光とを、ランダムな方向、つまり所望な方向に散乱する。光学素子４１は、所望な反射率を有する粉末が塗布された平板や、微小で様々な形状の凹凸が形成された所望の屈折率を有する部材である。もちろんこれらに限定することはなく、光学素子４１は、励起光と波長変換光とを散乱できればよい。
【０１３８】
光学素子４１は、第１の実施形態と同様に、波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されるように、透明保持板４７によって保持されている。光学素子４１は、例えば円形形状を有している。光学素子４１の中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１３９】
本実施形態では、上述した式（１），（２）によって、光学素子４１の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行した際に、光学素子４１の散乱面４１ｐ上に形成される。
【０１４０】
また本実施形態の保持部材４９は凹形状を有しており、保持部材４９の凹部５０の内周面５０ｆは半球形状を有している。保持部材４９の中心軸４９ｂは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１４１】
凹部５０の上端側の開口部５０ａ側は、透明保持板４７側に配設されている。開口部５０ａは、波長変換光が波長変換ユニット４０の外部に出射する波長変換ユニット４０の出射開口部４５となる。なお光学素子４１は、上述したように波長変換光も散乱する。そのため本実施形態では、出射開口部４５は、透過領域５１を、出射開口部４５から光学素子４１が配設されている領域を除いた領域に有している。このように、透過領域５１は、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５の領域、詳細には、出射開口部４５の内部且つ光学素子４１の外部の領域であることを示す。
【０１４２】
また凹部５０の底面５０ｂは、出射端面２０ｂ側に配設されている。底面５０ｂは、底点において、出射端面２０ｂを出射した励起光が通過する開口部５０ｃを有している。
【０１４３】
このように凹部５０は、開口部５０ａ，５０ｃを有しているため、球の一部を有する形状の貫通孔である。なお凹部５０は、第１の実施形態のように底面５０ｂから開口部５０ａに向かって拡径する円錐台形状であってもよい。
【０１４４】
保持部材４９の球面形状の凹部５０の内周面５０ｆには、波長変換部材４３が配設されている。なお波長変換部材４３は、開口部５０ｃを除く内周面５０ｆに配設されている。
【０１４５】
なお保持部材４９は、底面５０ｂから開口部５０ｃに向かって拡径する円錐台形形状を有していてもよい。
【０１４６】
凹部５０の中心軸５０ｄと、光学素子４１の中心軸４１ａとは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１４７】
光ファイバ２０の出射端面２０ｂは、光学素子４１に対向するように凹部５０の内部または開口部５０ｃの近傍に配設されている。
【０１４８】
本実施形態の動作について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１４９】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射すると、保持部材４９の開口部５０ｃを通過し、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら凹部５０の内部を光学素子４１に向けて進行し、光学素子４１（散乱面４１ｐ）を照射する。
【０１５０】
このとき光学素子４１を照射する励起光は、光学素子４１の散乱面４１ｐ上にビームスポットを形成する。なお、式（１），（２）を基にした距離Ｄ１と半径Ｒｒとによって、ビームスポットの外径は、光学素子４１の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光の大部分は、光学素子４１（散乱面４１ｐ）を照射する。
【０１５１】
光学素子４１を照射した励起光は、光学素子４１の散乱面４１ｐによって散乱し、凹部５０の内周面５０ｆ全体に広がるように波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。
【０１５２】
一般的な散乱面４１ｐは、励起光の強度分布（光量、照射強度）が励起光を正反射する方向（開口部５０ｃ側）に向かって強く、さらにこの方向の周辺（例えば光軸２０ｃに対して直交する方向）に向かって徐々に弱くなるように、励起光を散乱する。
そのため本実施形態では、励起光の強度分布は、開口部５０ｃの近傍にて強く、周辺（例えば出射開口部４５の縁）に向けて徐々に弱くなる。しかし、このような場合であっても、散乱された励起光は、結果的に、凹部５０の内周面５０ｆに配設された波長変換部材４３の略全面を照射する。
【０１５３】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【０１５４】
この後の動作は、第１の実施形態と略同様であるため、ここでは省略する。
【０１５５】
このように本実施形態では、散乱型の光学素子４１によって、励起光を散乱させても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５６】
また本実施形態では、凹部５０の内周面５０ｆ全体に波長変換部材４３を配設し、励起光を散乱させることで、波長変換部材４３に対して励起光をより広い領域に励起光を照射できる。これにより本実施形態では、波長変換部材４３の一部分のみの温度の上昇を防止でき、波長変換部材４３全体としての温度の上昇を防止できる。これにより本実施形態では、所望な光学特性を有することができる。
【０１５７】
すなわち、本実施形態では、波長変換部材４３に励起光をより均一に照射することができ、波長変換部材４３の部分的な励起光の密度の増加を小さくできる。これにより本実施形態では、励起光を波長変換部材４３の一部分に照射する時と比べて、励起光の密度の上限が同じ場合、より多くの励起光を波長変換部材４３に照射でき、より高出力の光源装置１を提供できる。
【０１５８】
また本実施形態では、光学素子４１（散乱）によって透過領域５１近傍の波長変換部材４３にも励起光を照射しており、励起光を反射させる場合よりも、励起光から波長変換光を取り出す取り出し効率を向上させることができる。
【０１５９】
次に、第５の実施形態の変形例について図１０を参照して説明する。
本変形例の散乱型の光学素子４１は、取付部材６１を介して透明保持板４７の端面４７ａに間接的に配設されている。
【０１６０】
取付部材６１は、例えばガラスなどであり、波長変換光を透過する。取付部材６１は、凹部５０の内周面５０ｆに向かって立設するように、端面４７ａに配設されている。取付部材６１は、例えば円柱形状を有している。
【０１６１】
また本変形例の散乱型の光学素子４１は、取付部材６１によって、出射開口部４５よりも光ファイバ２０の出射端面２０ｂ側の波長変換ユニット４０の内部に配設され、つまり凹部５０の内部に配設されている。そのため光学素子４１は、第５の実施形態よりも光ファイバ２０の出射端面２０ｂに近接している。
【０１６２】
光学素子４１は円錐形状を有しており、円錐の頂点４１ｄは凹部５０の内部に配設されている。光学素子４１は、円錐の頂点４１ｄと光学素子４１の底面４１ｅの中心とを通る中心軸４１ａを有している。この中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１６３】
散乱面４１ｐは、円錐の円錐面に形成されており、光ファイバ２０の出射端面２０ｂに向かって突起し、光ファイバ２０の光軸２０ｃを回転軸として回転対称に配設されている。なお散乱面４１ｐは、光ファイバ２０の光軸２０ｃに対して傾斜しており、つまり傾斜面となっている。
【０１６４】
また頂点４１ｄから光学素子４１の底面４１ｅ側の縁４１ｒを結んだ傾斜面における直線４１ｓにおいて、この直線４１ｓの延長線は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５の縁４５ａに当接する。傾斜面は、このような傾きを有している。
【０１６５】
このような構成の光学素子４１は、励起光を正反射する方向に強く散乱することに好適となっている。また光学素子４１の散乱面４１ｐは、傾斜面となっているため、平板の場合と比較して、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍に励起光を照射しやすい。
【０１６６】
光学素子４１の底面４１ｅの径は、取付部材６１の径と略同一である。散乱面４１ｐの径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行した際に、光学素子４１の散乱面４１ｐ上に形成される。
【０１６７】
本変形例における出射開口部４５全体は、光学素子４１が凹部５０の内部に配設され、取付部材６１が波長変換光を透過するために、透過領域５１となっている。
【０１６８】
本変形例の動作について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１６９】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射すると、開口部５０ｃを通過し、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら凹部５０の内部を光学素子４１に向けて進行し、光学素子４１（散乱面４１ｐ）を照射する。
【０１７０】
このとき光学素子４１を照射する励起光は、光学素子４１の散乱面４１ｐ上にビームスポットを形成する。なお、ビームスポットの外径は、光学素子４１の外径と略等しくなるように形成されている。このため、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光の大部分は、光学素子４１（散乱面４１ｐ）を照射する。
【０１７１】
光学素子４１を照射した励起光は、光学素子４１の散乱面４１ｐによって散乱し、凹部５０の内周面５０ｆ全体に広がるように波長変換部材４３に向かって進行し、波長変換部材４３の表面の略全域を照射する。
【０１７２】
なお本変形例では、光学素子４１は、励起光を正反射する方向に強く散乱することに好適となっており、また波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍に励起光を照射しやすい。
また、本変形例では、光学素子４１は波長変換ユニット４０の内部（凹部５０の内部）に配設されており、直線４１ｓの延長線は波長変換ユニット４０の出射開口部４５の縁４５ａに当接する。
そのため散乱面４１ｐで散乱された励起光は、波長変換ユニット４０の外部に直接漏出しない。そして励起光は、凹部５０の内周面５０ｆ全体に広がるように進行し、波長変換部材４３の略全面を照射する。
【０１７３】
波長変換部材４３を照射した励起光は、入射端面４３ａから波長変換部材４３の内部に入射し、この内部を進行しながら波長変換部材４３によって徐々に吸収され、波長変換光に変換される。
【０１７４】
この後の動作は、第１の実施形態と略同様であるため、ここでは省略する。
【０１７５】
なお保持部材４９の凹部５０の内部において、光学素子４１のみが波長変換光を透過しない。このため、波長変換光は、凹部５０の内部や取付部材６１などを経由して、波長変換ユニット４０の外部に出射され、照明光として利用される。
【０１７６】
このように本変形例では、第１，５の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本変形例では、取付部材６１によって光学素子４１を凹部５０の内部に配設することで、波長変換ユニット４０の出射開口部４５である開口部５０ａ全てを透過領域５１とすることができる。これにより本実施形態では、波長変換光が出射開口部４５において遮蔽物によって遮蔽されることはなく、より多くの波長変換光を波長変換ユニット４０の外部に出射させることができる。
【０１７７】
なお本変形例の光学素子４１の形状は、円錐形状に限定される必要はなく、円板形状であってもよい。また本変形例では、円錐形状や円板形状の反射型の光学素子４１をもちいても、同様の効果をえることができる。
【０１７８】
なお本変形例は、第１，３，４の実施形態にも組み込むことができる。
【０１７９】
次に、本発明に係る第６の実施形態について図１１と図１２とを参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
第１の実施形態の反射型の光学素子４１の代わりに、回折型の光学素子４１が配設されている。光学素子４１は、励起光と波長変換光とを散乱する回折面４１ｕを有している。回折面４１ｕは、出射端面２０ｂ側の光学素子４１の全面を示す。回折面４１ｕは、出射端面２０ｂに対向している。
【０１８０】
光学素子４１は、第１の実施形態と同様に、波長変換ユニット４０の出射開口部４５と同一面に配設されるように、透明保持板４７によって保持されている。光学素子４１は、例えば円形形状を有している。光学素子４１の中心軸４１ａは、光ファイバ２０の光軸２０ｃ上に配設されている。
【０１８１】
本実施形態では、上述した式（１），（２）によって、光学素子４１の外径は、励起光のビームスポット（励起光照射領域）の外径と略等しくなるように形成されている。この励起光のビームスポットは、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射された励起光が光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら光学素子４１に向かって進行した際に、光学素子４１の回折面４１ｕ上に形成される。
【０１８２】
図１２に示すように、光学素子４１（回折面４１ｕ）は、励起光を反射（回折）する反射領域４１ｖと、励起光が波長変換ユニット４０の外部に漏れ出すことを防止するために、励起光を吸収する非反射領域４１ｗとを有している。
【０１８３】
図１２に示すように、光学素子４１の中心領域４１ｘは、励起光は出射方向に直進して進行する成分が最も強いため、またこの励起光を波長変換部材４３に向けて照射するために、例えば円形形状の反射領域４１ｖとすることが望ましい。
【０１８４】
この場合、円形形状の反射領域４１ｖの外周側には、中空形状の非反射領域４１ｗが配設されている。言い換えると、非反射領域４１ｗの中空部には、円形形状の反射領域４１ｖが配設されている。また中空形状の非反射領域４１ｗの外周側には、中空形状の反射領域４１ｖが配設されている。言い換えると、中空形状の反射領域４１ｖの中空部には、非反射領域４１ｗが配設されている。
【０１８５】
このような反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとは、光学素子４１の径方向に互いに密着しながら交互に配設されている。またこのとき各反射領域４１ｖと各非反射領域４１ｗとは、同心円状に配設されている。このような各反射領域４１ｖと各非反射領域４１ｗとの配設位置は、励起光の波長の周期に対応している。このように、各反射領域４１ｖと各非反射領域４１ｗとは、回折格子を形成している。これにより光学素子４１は、回折作用による±１次の回折光が正反射方向より広がった方向に進行するように、励起光を反射する。なおこの回折光は、反射領域４１ｖによって反射された励起光である。
【０１８６】
なお光学素子４１の中心領域４１ｘにおける反射領域４１ｖの直径Ｄ４と、反射領域４１ｖの径方向における中空形状の反射領域４１ｖの外径と内径との間の距離Ｄ５と、非反射領域４１ｗの径方向における中空形状の非反射領域４１ｗの外径と内径との間の距離Ｄ６とは、略同一である。
【０１８７】
なお図１２においては、便宜上、反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとが光学素子４１の径方向に交互に配設されている。しかし反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとの配設位置は励起光の波長の周期に対応しているため、実際は、縞模様がこまかく、多数の反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとが光学素子４１の径方向に交互に配設されている。反射領域４１ｖと非反射領域４１ｗとの数は、所望である。
【０１８８】
光学素子４１の回折面４１ｕにおいて、回折角は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射した励起光が正反射方向より広い角度に広がるために、励起光の波長の周期に対応している。
【０１８９】
なお本実施形態では、出射開口部４５は、透過領域５１を、出射開口部４５から光学素子４１が配設されている領域を除いた領域に有している。このように、透過領域５１は、光学素子４１が配設されていない出射開口部４５の領域、詳細には、出射開口部４５の内部且つ光学素子４１の外部の領域であることを示す。
【０１９０】
次に本実施形態の動作方法について説明する。
励起光が励起光光源１０から出射され波長変換ユニット４０に入射するまでの動作については、第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【０１９１】
励起光は、光ファイバ２０の出射端面２０ｂから出射すると、保持部材４９の開口部５０ｃを通過し、光ファイバ２０の開口数ＮＡに応じた広がり角度で広がりながら凹部５０の内部を光学素子４１に向けて進行し、光学素子４１（回折面４１ｕ）を照射する。
【０１９２】
本実施形態における光学素子４１は、回折作用による±１次の回折光が正反射方向より広がった方向に進行するように、励起光を反射する。このため、光学素子４１に入射した励起光は、回折作用により、正反射した場合と比較して、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３も照射する。
【０１９３】
光学素子４１によって回折された励起光のうち、±１次の回折光は、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍の波長変換部材４３を帯状に照射する。
【０１９４】
また非反射領域４１ｗは、励起光を吸収する。そのため、光学素子４１に入射した励起光において、非反射領域４１ｗを照射した励起光は、非反射領域４１ｗにて吸収され、光学素子４１の外部に漏れ出すことはない。
【０１９５】
この後の動作は、第１の実施形態と略同様であるため、ここでは省略する。
【０１９６】
このように本実施形態では、回折型の光学素子４１によって、励起光を回折させても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９７】
また本実施形態では、回折型の光学素子４１を配設することで、より多くの励起光を、波長変換ユニット４０の出射開口部４５近傍に照射できる。これにより本実施形態では、第１の実施形態と比較して、励起光を広い範囲に渡って波長変換部材４３に照射できる。よって本実施形態では、波長変換部材４３における励起光の吸収範囲を広げることができ、発熱範囲を分散でき、波長変換部材４３における熱の影響を低減できる。
【０１９８】
なお、本実施形態では、光学素子４１は、強度変調型の回折格子であるが、これに限定する必要はなく、位相変調型の回折格子や、その他一般的に用いられる反射型の回折格子であってもよい。
【０１９９】
また、本実施形態では、非反射領域４１ｗは励起光を吸収するが、これに限定する必要はない。例えば、光源装置１は励起光の一部を照明光として利用する場合、非反射領域４１ｗは励起光を透過する。これにより本実施形態では、励起光を効率的に利用できる。
【０２００】
また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【０２０１】
１…光源装置、１０…励起光光源、１１…レンズ、２０…光ファイバ、２０ａ…入射端面、２０ｂ…出射端面、２０ｃ…光軸、２１…フェルール、４０…波長変換ユニット、４１…光学素子、４１ａ…中心軸、４１ｂ…反射面、４１ｐ…散乱面、４１ｕ…回折面、４３…波長変換部材、４３ａ…入射端面、４３ｂ…出射端面、４５…出射開口部、４７…透明保持板、４９…保持部材、４９ａ…貫通孔、４９ｂ…中心軸、４９ｅ，４９ｆ…孔、５１…透過領域、５５…透過部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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が入射するファイバ入射端面と、前記励起光が出射するファイバ出射端面とを有し、前記ファイバ入射端面から前記ファイバ出射端面に前記励起光を導光する光ファイバと、
前記ファイバ出射端面から出射した前記励起光を、所望な波長を有する波長変換光に変換する波長変換ユニットと、
を具備し、
前記波長変換ユニットは、
前記光ファイバの光軸上に配設され、前記ファイバ出射端面から出射された前記励起光が全体に照射され、前記励起光に対して反射と散乱と回折とのいずれかを行う光学素子と、
前記光学素子によって反射と散乱と回折とのいずれかが行われた前記励起光の光路上に配設され、反射と散乱と回折とのいずれかが行われた際に、前記励起光が全体に照射され、照射された前記励起光を前記波長変換光に変換する波長変換部材と、
前記波長変換部材によって変換された前記波長変換光を前記波長変換ユニットの外部に向かって出射する出射開口部と、
を有していることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記波長変換部材は、前記波長変換部材が前記励起光を照射された際に前記励起光が入射する入射端面と、波長変換光を出射し、前記入射端面と同一面である出射端面とを有していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記波長変換部材は、前記光学素子と所望な距離離れていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光学素子は前記励起光を反射する反射面を有する反射型の光学素子であり、前記反射面は前記ファイバ出射端面に対向していることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光学素子は、前記出射開口部と同一面に配設され、
前記出射開口部は、前記波長変換光が前記波長変換ユニットの外部に向かって出射するために透過する透過領域を、前記出射開口部から前記光学素子が配設されている領域を除いた領域に有していることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光学素子は円形形状を有し、前記光学素子の中心は前記光ファイバの光軸上に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記波長変換ユニットは、
前記励起光が通過し、前記ファイバ出射端面が配設される開口部を前記光ファイバの光軸上に有し、前記励起光の進行方向前方側における自身の端面の開口部を除いた領域にて前記波長変換部材を保持し、前記光ファイバの光軸に対して直交する方向に配設される平板状の保持部材と、
前記反射面の中心が前記光ファイバの光軸上に配設されるように、前記反射面が当接し、前記波長変換部材に配設され、前記励起光と前記波長変換光とが透過する透過部材と、
をさらに有し、
前記出射開口部は、前記透過領域を、前記光学素子を除く前記透明部材の表面に有していることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記反射面は、前記ファイバ出射端面に向かって突起し、前記光ファイバの光軸を回転軸として回転対称に配設され、前記光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項９】
前記ファイバ出射端面から前記反射面に向かって出射された前記励起光の出射方向と前記光ファイバの光軸との間の最大角を角度φとし、傾斜している前記反射面と前記光ファイバの光軸との間の傾斜角度αとし、角度φで出射された前記励起光が前記反射面によって反射され前記波長変換部材を照射する際に前記反射面によって反射される前記励起光の進行方向において、前記ファイバ出射端面から前記反射面に向かって出射された前記励起光の出射方向と前記反射面によって反射される前記励起光の進行方向との間に形成される角度βは、π／２より大きいことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記光学素子は円錐形状を有し、前記反射面は円錐の円錐面に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記光学素子は球面の一部を切断した形状を有し、前記反射面は球面の曲面に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、前記ファイバ出射端面から出射された前記励起光を反射し、前記波長変換部材によって波長変換された前記波長変換光を透過し、前記波長変換ユニットの出射開口部に配設されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光学素子は、前記出射開口部の全面に配設され、前記透過領域を有することを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記波長変換ユニットは、
中心軸が前記光ファイバの光軸上に配設されている貫通孔を有し、前記貫通孔の内周面全面にて前記波長変換部材を保持する保持部材をさらに有し、
前記貫通孔は、中心が前記光ファイバの光軸上に配設され、前記励起光が前記波長変換ユニットの内部に入射する前記波長変換ユニットの入射開口部となる前記貫通孔の第１の貫通面と、中心が前記光ファイバの光軸上に配設され前記出射開口部となる貫通孔の第２の貫通面とを有し、
前記ファイバ出射端面は、前記光学素子に対向するように前記貫通孔の内部または前記第１の貫通面に配設されることを特徴とする請求項６，８，１３のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項１５】
前記貫通孔は、前記第１の貫通面から前記第２の貫通面に向かって拡径する円錐台形形状を有していることを特徴とする請求項１４に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記貫通孔は、球の一部の形状を有していることを特徴とする請求項１４に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記光学素子は前記励起光を散乱する散乱面を有する散乱型の光学素子であり、前記散乱面は前記ファイバ出射端面に対向していることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項１８】
前記光学素子は、前記出射開口部と同一面に配設され、
前記出射開口部は、前記波長変換光が前記波長変換ユニットの外部に向かって出射するために透過する透過領域を、前記出射開口部から前記光学素子が配設されている領域を除いた領域に有していることを特徴とする請求項１７に記載の光源装置。
【請求項１９】
前記光学素子は円形形状を有し、前記光学素子の中心は前記光ファイバの光軸上に配設されていることを特徴とする請求項１８に記載の光源装置。
【請求項２０】
前記光学素子は、前記出射開口部よりも前記ファイバ出射端面側の前記波長変換ユニットの内部に配設され、
前記出射開口部は、前記波長変換光が前記波長変換ユニットの外部に向かって出射するために透過する透過領域を有していることを特徴とする請求項４または１７に記載の光源装置。
【請求項２１】
前記散乱面は、前記ファイバ出射端面に向かって突起し、前記光ファイバの光軸を回転軸として回転対称に配設され、前記光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項２０に記載の光源装置。
【請求項２２】
前記波長変換ユニットは、
前記中心軸が前記光ファイバの光軸上に配設され、凹形状を有し、凹部の内周面全面にて前記波長変換部材を保持する保持部材をさらに有し、
前記凹部の開口部側は、前記出射開口部であり、
前記凹部の底面は、前記ファイバ出射端面側に配設され、前記ファイバ出射端面を出射した前記励起光が通過する凹部開口部を有し、
前記ファイバ出射端面は、前記光学素子に対向するように前記凹部の内部または前記凹部開口部の近傍に配設されていることを特徴とする請求項２０に記載の光源装置。
【請求項２３】
前記凹部は、前記底面から前記開口部に向かって拡径する円錐台形形状を有していることを特徴とする請求項２２に記載の光源装置。
【請求項２４】
前記凹部は、球の一部を有する形状を有していることを特徴とする請求項２２に記載の光源装置。
【請求項２５】
前記光学素子は前記励起光を回折する回折面を有する反射型の光学素子であり、前記反射面は前記ファイバ出射端面に対向していることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項２６】
前記光学素子は、前記出射開口部と同一面に配設され、
前記出射開口部は、前記波長変換光が前記波長変換ユニットの外部に向かって出射するために透過する透過領域を、前記出射開口部から前記光学素子が配設されている領域を除いた領域に有していることを特徴とする請求項２５に記載の光源装置。
【請求項２７】
前記光学素子は円形形状を有し、前記光学素子の中心は前記光ファイバの光軸上に配設されていることを特徴とする請求項２６に記載の光源装置。
【請求項２８】
前記波長変換ユニットは、
中心軸が前記光ファイバの光軸上に配設されている貫通孔を有し、前記貫通孔の内周面全面にて前記波長変換部材を保持する保持部材をさらに有し、
前記貫通孔は、中心が前記光ファイバの光軸上に配設され、前記励起光が前記波長変換ユニットの内部に入射する前記波長変換ユニットの入射開口部となる前記貫通孔の第１の貫通面と、中心が前記光ファイバの光軸上に配設され前記出射開口部となる貫通孔の第２の貫通面とを有し、
前記ファイバ出射端面は、前記光学素子に対向するように前記貫通孔の内部または前記第１の貫通面に配設されることを特徴とする請求項２７に記載の光源装置。
【請求項２９】
前記貫通孔は、前記第１の貫通面から前記第２の貫通面に向かって拡径する円錐台形形状を有していることを特徴とする請求項２８に記載の光源装置。
【請求項３０】
前記貫通孔は、球の一部を有する半球形形状を有していることを特徴とする請求項２９に記載の光源装置。
【請求項３１】
前記ファイバ出射端面は、前記保持部材の内部に配設され、
前記ファイバ出射端面から前記光学素子までの距離は、前記波長変換部材から前記光学素子までの距離よりも短いことを特徴とする請求項７，１４，２２，２８のいずれかに記載の光源装置。
【請求項３２】
前記光学素子の外径は、前記光学素子に形成される前記励起光のビームスポットの外径と略等しくなるように形成されている請求項４，１７，２５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１】
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が入射するファイバ入射端面と、前記励起光が出射するファイバ出射端面とを有し、前記ファイバ入射端面から前記ファイバ出射端面に前記励起光を導光する光ファイバと、
前記ファイバ出射端面から出射した前記励起光を、所望な波長を有する波長変換光に変換する波長変換ユニットと、
を具備し、
前記波長変換ユニットは、
前記光ファイバの光軸上に配設され、前記ファイバ出射端面から出射された前記励起光が全体に照射され、前記励起光に対して反射と散乱と回折とのいずれかを行う光学素子と、
前記光学素子によって反射と散乱と回折とのいずれかが行われた前記励起光の光路上に配設され、反射と散乱と回折とのいずれかが行われた際に、前記励起光が全体に照射され、照射された前記励起光を前記波長変換光に変換する波長変換部材と、
前記波長変換部材によって変換された前記波長変換光を前記波長変換ユニットの外部に向かって出射する出射開口部と、
を有していることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記波長変換部材は、前記波長変換部材が前記励起光を照射された際に前記励起光が入射する入射端面と、波長変換光を出射し、前記入射端面と同一面である出射端面とを有していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記波長変換部材は、前記光学素子と所望な距離離れていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光学素子は前記励起光を反射する反射面を有する反射型の光学素子であり、前記反射面は前記ファイバ出射端面に対向していることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光学素子は、前記出射開口部と同一面に配設され、
前記出射開口部は、前記波長変換光が前記波長変換ユニットの外部に向かって出射するために透過する透過領域を、前記出射開口部から前記光学素子が配設されている領域を除いた領域に有していることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光学素子は円形形状を有し、前記光学素子の中心は前記光ファイバの光軸上に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記波長変換ユニットは、
前記励起光が通過し、前記ファイバ出射端面が配設される開口部を前記光ファイバの光軸上に有し、前記励起光の進行方向前方側における自身の端面の開口部を除いた領域にて前記波長変換部材を保持し、前記光ファイバの光軸に対して直交する方向に配設される平板状の保持部材と、
前記反射面の中心が前記光ファイバの光軸上に配設されるように、前記反射面が当接し、前記波長変換部材に配設され、前記励起光と前記波長変換光とが透過する透過部材と、
をさらに有し、
前記出射開口部は、前記透過領域を、前記光学素子を除く前記透明部材の表面に有していることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記反射面は、前記ファイバ出射端面に向かって突起し、前記光ファイバの光軸を回転軸として回転対称に配設され、前記光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項９】
前記ファイバ出射端面から前記反射面に向かって出射された前記励起光の出射方向と前記光ファイバの光軸との間の最大角を角度φとし、傾斜している前記反射面と前記光ファイバの光軸との間の傾斜角度αとし、角度φで出射された前記励起光が前記反射面によって反射され前記波長変換部材を照射する際に前記反射面によって反射される前記励起光の進行方向において、前記ファイバ出射端面から前記反射面に向かって出射された前記励起光の出射方向と前記反射面によって反射される前記励起光の進行方向との間に形成される角度βは、π／２より大きいことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記光学素子は円錐形状を有し、前記反射面は円錐の円錐面に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記光学素子は球面の一部を切断した形状を有し、前記反射面は球面の曲面に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、前記ファイバ出射端面から出射された前記励起光を反射し、前記波長変換部材によって波長変換された前記波長変換光を透過し、前記波長変換ユニットの出射開口部に配設されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光学素子は、前記出射開口部の全面に配設され、前記透過領域を有することを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記波長変換ユニットは、
中心軸が前記光ファイバの光軸上に配設されている貫通孔を有し、前記貫通孔の内周面全面にて前記波長変換部材を保持する保持部材をさらに有し、
前記貫通孔は、中心が前記光ファイバの光軸上に配設され、前記励起光が前記波長変換ユニットの内部に入射する前記波長変換ユニットの入射開口部となる前記貫通孔の第１の貫通面と、中心が前記光ファイバの光軸上に配設され前記出射開口部となる貫通孔の第２の貫通面とを有し、
前記ファイバ出射端面は、前記光学素子に対向するように前記貫通孔の内部または前記第１の貫通面に配設されることを特徴とする請求項６，８，１３のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項１５】
前記貫通孔は、前記第１の貫通面から前記第２の貫通面に向かって拡径する円錐台形形状を有していることを特徴とする請求項１４に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記貫通孔は、球の一部の形状を有していることを特徴とする請求項１４に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記光学素子は前記励起光を散乱する散乱面を有する散乱型の光学素子であり、前記散乱面は前記ファイバ出射端面に対向していることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項１８】
前記光学素子は、前記出射開口部と同一面に配設され、
前記出射開口部は、前記波長変換光が前記波長変換ユニットの外部に向かって出射するために透過する透過領域を、前記出射開口部から前記光学素子が配設されている領域を除いた領域に有していることを特徴とする請求項１７に記載の光源装置。
【請求項１９】
前記光学素子は円形形状を有し、前記光学素子の中心は前記光ファイバの光軸上に配設されていることを特徴とする請求項１８に記載の光源装置。
【請求項２０】
前記光学素子は、前記出射開口部よりも前記ファイバ出射端面側の前記波長変換ユニットの内部に配設され、
前記出射開口部は、前記波長変換光が前記波長変換ユニットの外部に向かって出射するために透過する透過領域を有していることを特徴とする請求項４または１７に記載の光源装置。
【請求項２１】
前記散乱面は、前記ファイバ出射端面に向かって突起し、前記光ファイバの光軸を回転軸として回転対称に配設され、前記光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項２０に記載の光源装置。
【請求項２２】
前記波長変換ユニットは、
前記中心軸が前記光ファイバの光軸上に配設され、凹形状を有し、凹部の内周面全面にて前記波長変換部材を保持する保持部材をさらに有し、
前記凹部の開口部側は、前記出射開口部であり、
前記凹部の底面は、前記ファイバ出射端面側に配設され、前記ファイバ出射端面を出射した前記励起光が通過する凹部開口部を有し、
前記ファイバ出射端面は、前記光学素子に対向するように前記凹部の内部または前記凹部開口部の近傍に配設されていることを特徴とする請求項２０に記載の光源装置。
【請求項２３】
前記凹部は、前記底面から前記開口部に向かって拡径する円錐台形形状を有していることを特徴とする請求項２２に記載の光源装置。
【請求項２４】
前記凹部は、球の一部を有する形状を有していることを特徴とする請求項２２に記載の光源装置。
【請求項２５】
前記光学素子は前記励起光を回折する回折面を有する反射型の光学素子であり、前記反射面は前記ファイバ出射端面に対向していることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項２６】
前記光学素子は、前記出射開口部と同一面に配設され、
前記出射開口部は、前記波長変換光が前記波長変換ユニットの外部に向かって出射するために透過する透過領域を、前記出射開口部から前記光学素子が配設されている領域を除いた領域に有していることを特徴とする請求項２５に記載の光源装置。
【請求項２７】
前記光学素子は円形形状を有し、前記光学素子の中心は前記光ファイバの光軸上に配設されていることを特徴とする請求項２６に記載の光源装置。
【請求項２８】
前記波長変換ユニットは、
中心軸が前記光ファイバの光軸上に配設されている貫通孔を有し、前記貫通孔の内周面全面にて前記波長変換部材を保持する保持部材をさらに有し、
前記貫通孔は、中心が前記光ファイバの光軸上に配設され、前記励起光が前記波長変換ユニットの内部に入射する前記波長変換ユニットの入射開口部となる前記貫通孔の第１の貫通面と、中心が前記光ファイバの光軸上に配設され前記出射開口部となる貫通孔の第２の貫通面とを有し、
前記ファイバ出射端面は、前記光学素子に対向するように前記貫通孔の内部または前記第１の貫通面に配設されることを特徴とする請求項２７に記載の光源装置。
【請求項２９】
前記貫通孔は、前記第１の貫通面から前記第２の貫通面に向かって拡径する円錐台形形状を有していることを特徴とする請求項２８に記載の光源装置。
【請求項３０】
前記貫通孔は、球の一部を有する半球形形状を有していることを特徴とする請求項２９に記載の光源装置。
【請求項３１】
前記ファイバ出射端面は、前記保持部材の内部に配設され、
前記ファイバ出射端面から前記光学素子までの距離は、前記波長変換部材から前記光学素子までの距離よりも短いことを特徴とする請求項７，１４，２２，２８のいずれかに記載の光源装置。
【請求項３２】
前記光学素子の外径は、前記光学素子に形成される前記励起光のビームスポットの外径と略等しくなるように形成されている請求項４，１７，２５のいずれかに記載の光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−７４２４１（Ｐ２０１２−７４２４１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１７９０３（Ｐ２０１０−２１７９０３）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【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２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]