高輝度点光源用の蛍光体ホイール構成
【課題】可動基板上に改良された発光蛍光体構造を有する蛍光体点光源を提供する
【解決手段】蛍光体点光源素子は、基板と、基板上に配置された発光蛍光体粒子を備えることで、動作トラック領域の平坦な動作表面の近くに密集状態の粒子配置を有する円形の動作トラックを提供する。動作トラック領域は、高輝度点光源を提供する点において照射されながら回転される。密集状態の粒子配置は、キャビティ内の蛍光体粒子を回転させてキャビティ周辺の基板上で蛍光体を圧縮することにより、または他の機械的な圧縮方法により達成され得る。密集状態の粒子配置を、キャビティを囲む形成要素に当てて圧縮するか、機械加工することにより、平坦な動作表面を提供することができる。蛍光体粒子に浸透した接着結合剤を硬化させることで、密集状態の粒子配置を固定することができる。
【解決手段】蛍光体点光源素子は、基板と、基板上に配置された発光蛍光体粒子を備えることで、動作トラック領域の平坦な動作表面の近くに密集状態の粒子配置を有する円形の動作トラックを提供する。動作トラック領域は、高輝度点光源を提供する点において照射されながら回転される。密集状態の粒子配置は、キャビティ内の蛍光体粒子を回転させてキャビティ周辺の基板上で蛍光体を圧縮することにより、または他の機械的な圧縮方法により達成され得る。密集状態の粒子配置を、キャビティを囲む形成要素に当てて圧縮するか、機械加工することにより、平坦な動作表面を提供することができる。蛍光体粒子に浸透した接着結合剤を硬化させることで、密集状態の粒子配置を固定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には光源に関し、より詳細にはクロマティックポイントセンサ（chromatic point sensor）などの精密測定計器の使用に好適な高輝度で安定した広帯域および／または多波長の光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度広帯域光源の様々な用途は知られている。例えば、光学的高さセンサにおいて色共焦点技術によりこのような光源を使用することは知られている。米国特許出願公開第２００６／０１０９４８３号に記載されるような光学的高さセンサにおいては、焦点までの軸方向距離が波長に伴って変化するように広帯域光源の焦点を合わせるために、軸方向色収差（軸方向または縦方向色分散とも呼ばれる）を有する光学素子を使用することができる。したがって、１つの波長だけが表面上に正確に焦点を合わせられることになり、焦点素子に対する表面高または位置によって、どの波長が最も良く焦点を合わせられるかが決まる。表面から反射すると、光は、ピンホールまたは光ファイバ端などの小さな検出器開口部上に焦点を再び合わせられる。表面から反射し光学系を介し入射／出射ファイバに戻ると、表面上にうまく焦点を合わせられた波長だけがファイバ上にうまく焦点を合わせられる。他のすべての波長はファイバ上に焦点をうまく合わせられないため、ファイバ内にパワーを効率的にカップリングできない。したがってファイバを通って戻る光に関しては、信号レベルは表面高または表面の位置に対応する波長に対して最大となる。分光計型検出器は表面高を判断するために各波長の信号レベルを測定する。
【０００３】
ある製造業者らは、上述のように動作し、かつ工業環境におけるクロマティック共焦点測距に好適な実用的でコンパクトなシステムをクロマティックポイントセンサ（ＣＰＳ：chromatic point sensor）と呼ぶ。このようなシステムと共に使用されるコンパクトな色分散光学アセンブリ（chromatically dispersive optical assembly）は「光学ペン」と呼ばれる。光学ペンは光ファイバを介しＣＰＳの電装部に接続される。電装部は光学ペンから出射される光を、ファイバを介し送り、戻り光を検知し解析する分光計を提供する。
【０００４】
公知の実施形態では、連続波キセノンアーク灯が、通常、３０ｋＨｚ程度の測定速度を有するＣＰＳの高輝度広帯域（例えば白色）光源として使用される。キセノンアーク灯は、ＣＰＳのスペクトル範囲、したがって高さ測定範囲をカバーする広帯域光放射を提供する。キセノンアーク灯はまた、約３０ｋＨｚの測定速度と約３３μｓ（＝１／３０×１０-3）の読み取り時間で良好なＳ／Ｎ比を得るのに十分なエネルギーを有する高輝度光源である。しかしながら、実際のアプリケーションではキセノンアーク灯は、望ましいとは言えない寿命およびアーク空間的安定性などのいくつかの望ましくない特性を呈する。アーク動作に伴う光源スペクトル放射の変化によるＣＰＳ較正におけるいかなる変動も最小限にするためには、またＣＰＳの休止時間も最小限にするためには、空間的に安定でかつ長寿命の光源が望ましい。さらに、製造される多くの加工物は、異なる反射率特性を有し、したがって異なる輝度で飽和する複数種の異なる材料を含む。したがってＣＰＳ光源は、複数種の異なる材料の測定を可能にするために、ＣＰＳ測定速度（例えば３０ｋＨｚ）以上の速度で輝度変調され得る（例えば、低輝度から高輝度まで）ことが好ましい。このような高速度光変調は公知のキセノンアーク灯では現実的ではない。同様な光源欠陥はまた、分光計などの他の計器アプリケーションに関連しても見出されている。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１０／００９７７７９Ａ１（公報‘７７９号）号は、高輝度光源を開示し、ここで発光蛍光体などは可動部材上で分散され、可動部材は固定された照射スポットおよび放射光出射結合領域を通して連続的に移動される。開示された構成は、多くの点でキセノンの光源より優れており、数ある利点の中でも長い動作寿命を有する、高い変調レートを提供する、光ファイバに光を効率的および経済的に結合するといった利点を有する高輝度光源として特に好ましい。したがって、例えば、このような光源は、先に概説したようなＣＰＳシステムによく適している。ただし、公報‘７７９号では、光源の動作特性が最適化されるように、可動部材に発光蛍光体などを適用するためのカスタマイズされた設計パラメータおよび／または対応する製造方法を開示していない。したがって、公報‘７７９号などに開示された光源の動作特性を強化するために、カスタマイズされた設計パラメータと製造方法は望ましいものとなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される概念のうちの選択されたものを単純化された形式で導入するために提供される。本概要は、権利請求される主題の重要な特徴を特定することを目的としておらず、また権利請求される主題の範囲を判断する際の助けとして使用されることを目的としてもいない。
【０００７】
従来技術の設計パラメータおよび／または製造方法では、公報‘７７９号などに開示された光源に対して完全に最適化された動作特性を提供することができないことが分かっている。特に、１つの光パルスから次の光パルスまでの輝度および／または波長がわずかな変動を表すことがあり、これはいくつかのアプリケーションでは望ましい水準より低い。このようなわずかな変動は、可動基板上の発光蛍光体構造の微小特性に関係する場合がある。本明細書で開示された特定の設計パラメータおよび／または製造方法を使用することにより、可動基板上に改良された発光蛍光体構造を有する蛍光体点光源を提供することができ、この改良された発光蛍光体構造を光源構成で使用すれば、係る変動を実用的な最小値まで経済的に減少させることができる。
【０００８】
様々な実施形態では、蛍光体点光源素子上の動作トラックから蛍光体を放射する高輝度点光源を提供するよう回転される蛍光体点光源素子が提供される。蛍光体点光源素子は、長寿命の光源構成で利用でき、特定の実施形態では、ＣＰＳの代表的な測定レートまたは他の精密計測機器と等しい、またはそれより高い変調レートをサポートする。一実施形態では、蛍光体点光源素子は、基板と、基板によって支持されるとともに中心軸の周りを回転する基板上の円形の動作トラック領域に配置される発光蛍光体とを有し、「ホイール」タイプの構成を形成する。様々な実施形態では、発光蛍光体は蛍光体粒子を含み、動作トラック領域は、発光蛍光体を励起するよう照射されることが可能な動作表面を含み、動作トラック領域内の蛍光体粒子は、動作表面に隣接する位置に固定される密集状態の粒子配置で配置され、および動作表面は密集状態の粒子配置の表面を含むとともに、名目上平坦になるように形成され、ここで、密集状態の粒子配置は、動作トラック領域の近くで蛍光体粒子を互いに押し付けることにより提供されることになる充填配置に実質的に類似している。
【０００９】
動作表面における発光蛍光体の平坦度は、精密計測装置に対する実装において特に有益である。例えば、蛍光体点光源素子がクロマティックポイントセンサシステムの一部として利用される場合、動作表面が平坦であり、蛍光体粒子が回転すると、動作表面に当てて密集状態にされた蛍光体粒子は、動作トラック領域から集光するのに使用される光システムのフィールド深度（ＤＯＦ）内で安定した距離に維持されることが望ましい。特定の例示的な一実施形態では、５０μｍのファイバに光を集めるのに使用される光システムのフィールド深度は、約２０μｍとなり得る。したがって、特定の例示的な一実施形態では、動作表面の平坦度が約２０μｍ以下（いくつかの実施形態では発光蛍光体粒子の粒子サイズ程度となり得る）である場合、光パルス間における光源の安定性（例えば、輝度および／または波長の安定性）が向上する。
【００１０】
他の実施形態では、集光に使用される光システムは、大きなフィールド深度を持つことも、従来のフィールド深度を持たない光ファイバとなることもある。それにも関わらず、一般には、動作表面から光システムへの距離が安定すればするほど、動作トラック領域へのおよび／または動作トラック領域からの光パワーのカップリングはより効率的および安定的になる。光源構成と、設計パラメータと、本明細書で開示された製造方法をカスタマイズすることにより、精密かつ経済的なやり方でそのような安定した距離を提供できる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、動作トラック領域は、蛍光体粒子の間に入り込み、蛍光体粒子を互いに結合し、および基板に結合する結合剤を有し得る。一実施形態では、結合剤は低粘着性の接着結合剤（例えば、ＵＶまたは２液混合型硬化接着剤）を有し得る。この接着結合剤の場合は、蛍光体粉末を密集状態の粒子配置に圧縮しながら、硬化することができる。結合剤の利用により、蛍光体がシフトするのを防止することができ、また、結合剤を利用すれば、製造時に粉末を所定の位置に維持するためのウィンドウまたは他の要素を排除して、光路長を短縮し、質量を低減することができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、動作表面が、密集状態の粒子配置の機械加工された表面を含む。他の実施形態では、動作表面が、密集状態の粒子配置の成形された表面を含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、動作トラック領域が、動作表面と基板との間で定義されている名目厚さ寸法Ｔを有し、動作トラック領域内の蛍光体粒子がそれぞれ最大寸法を有し、動作トラック領域内の平均最大寸法がＤであり、名目厚さ寸法Ｔが少なくともＮ*Ｄであり、Ｎが指定された最小値（例えば、２、４など）を有し、Ｔは指定された最小値（例えば、１００μｍ）を有し、平均最大寸法は指定の最大値（例えば、３５μｍ、５０μｍなど）を有する。いくつかの実施形態では、寸法Ｔは７０μｍ未満に制限され得る。いくつかの実施形態では、これらのパラメータに適合する動作トラック領域は、輝度および／または波長安定性の有利なレベルを提供し得る。
【００１４】
いくつかの実施形態では、寸法Ｆ以下（例えば、５０μｍ、１５０μｍなど）の間隔が取られた理想的な並列平面の間に適合するように、動作平面が平坦である。
【００１５】
いくつかの実施形態では、動作トラック領域が、動作トラック領域に沿って配置された複数の蛍光体サブ領域を有し、蛍光体粒子が、複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含み、隣り合う第１および第２のサブ領域において、第１のサブ領域では１つまたは複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含む第１の組成比が提供され得、第２のサブ領域では１つまたは複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含む第２の組成比が提供され得、第１の組成比と第２の組成比が異なる。いくつかの実施形態では、動作表面が、蛍光体サブ領域の間のポケット分割領域によって遮断され、蛍光体保持サブ領域に対応する動作表面部分を有する。あるいは、いくつかの実施形態では、動作表面が、蛍光体サブ領域の連続体と、蛍光体サブ領域に対応する動作表面部分とを有する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、蛍光体点光源素子は平面を含むウィンドウ要素を更に有し、ここで、動作表面の所望の場所に平面が配置されるように、ウィンドウ要素が、基板に対して一定の関係で配置される。
【００１７】
一実施形態では、蛍光体点光源素子は次の方法で製造される。即ち、蛍光体点光源素子の基板と、円形の動作トラック領域に沿って配置される少なくとも１つのキャビティとを提供することから開始される。キャビティは形成要素と基板によって囲まれ、少なくとも１つの形成壁面を備える。一実施形態では、基板は蛍光体粉末（および使用される場合には結合剤）を受け入れる円形の貯蓄層を有する金属製ディスクを含み得る。形成要素は、透明ガラスウィンドウ、または金属板などを含み得る。蛍光体粒子（および使用される場合には結合剤）は、キャビティに配置される。特定の実施形態では、これには、基板内の１つまたは複数の円形の貯蓄層に蛍光体粒子（および使用される場合には結合剤）を置くことを含み得る。次に、蛍光体粒子（および使用される場合には結合剤）は、動作トラック領域の近くに密集状態の粒子配置を提供するために、キャビティの少なくとも１つの形成壁面に押し付けまたは圧縮される。蛍光体粒子は密集状態の粒子配置で固定され、動作トラック領域内の動作トラックに沿って名目上平坦な動作表面を持つように、密集状態の粒子配置が形成される。一実施形態では、所望の圧縮を達成する技法には、反遠心力が必要であり、この場合、蛍光体粒子を形成壁面に押しつけるステップが、基板、形成要素、および蛍光体粒子を回転させることにより生じる力を利用することを含み、回転により、蛍光体粒子が少なくとも１つの形成壁面に押し付けられ、密集状態の粒子配置を達成するのに十分な力がもたらされる。基板は、所望の密集状態の粒子配置を生じさせるのに十分な速度（例えば、１，０００〜４０，０００ｒｐｍ）で回転する。他の実施形態では機械的な圧縮技法を利用できる。プロセス時に液状結合剤が利用されている場合、液状結合剤を硬化させることができる。このプロセスに続き、形成要素を所定の位置に放置することも（いくつかの実施形態で）、または除去することも（他の実施形態で）でき、これにより、可動部材の質量が減少し、および／または動作トラック領域と動作トラック領域から光を収集するのに使用される光システムとの間の光路の長さが短縮される。いくつかの実施形態では、この光路を短縮することにより、以下に詳細に説明する特定の利点が得られる。いくつかの実施形態では、密集状態の粒子配置の動作平面が名目上平坦になるように密集状態の粒子配置を形成するステップが、動作表面が名目上平坦になるように動作平面を機械加工するステップを含む。あるいは、他の実施形態では、密集状態の粒子配置が名目上平坦な動作平面を有するように密集状態の粒子配置を形成するステップが、密集状態の粒子配置を平坦な形成壁面にあてて成形し、次に蛍光体粒子を密集状態の粒子配置で固定し、結果として対応する成形された表面が名目上平坦な動作表面を提供するステップとを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、動作時に、入射光源（例えば、レーザー）は蛍光体点光源素子の動作トラック領域に位置する照射スポットに高輝度の入射光を提供し、これにより、発光蛍光体は、動作トラック領域の発光出射結合領域に含まれる励起された蛍光体スポットまたはトラックから高輝度の出射光を放射する。いくつかの実施形態では、発光出射結合領域は照射スポットの直近に位置する。同時に、稼動部材アクチュエータの動作の場合、動作トラック領域と発光蛍光体領域は照射スポットに対して連続的に移動し（例えば、照射スポットの場所を通り抜けて回転し）、これにより、発光出射結合領域内での高い光束による消光（適用可能な場合）が回避され、蛍光体の寿命が延び、結果として光源構成の全体の動作寿命が延びる。様々な実施形態で、光学的な消光および／または光退色および／または寿命に関する検討事項は、蛍光体材料と関連付けられ、基本的な蛍光体の発光体および／または関連する添加剤および／または結合剤またはカプセル材料の特性に依存し得ることが把握される。いくつかの実施形態では、光源は、ＣＰＳまたは他の精密測定装置の代表的な測定レートと同じまたはそれ以上のレートで光源を変調することも可能である。
【００１９】
本発明の様々な実施形態は、高輝度光を光ファイバ端に結合するための特にコンパクトで経済的手段を提供するものであることが把握される。このことは、光ファイバの出射端が多くの応用にとってほぼ理想的な（すなわち、非常に小さな寸法を有する）経済的点光源を提供できるという点で、高輝度「理想点源」の恩恵を受ける応用（例えば、ＣＰＳアプリケーション、コリメート光プロジェクタなど）において特に価値がある。さらに、様々な実施形態は、点光源から様々なスペクトルを供給する公知の方法に比較して、改良された多用途性と経済性を備えた様々な波長スペクトルを提供することができる。さらに、本発明は、基板と発光蛍光体を含む動作トラックの運動にもかかわらず非常に安定した輝度出射レベルおよび／または波長を持つ光源を提供する。さらに、様々な実施形態は、点光源から種々のスペクトルを供給する公知の方法に比較して、改良された多用途性と経済性とを備えた種々の波長スペクトルを提供することができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、発光蛍光体は、ＹＡＧ−Ｃｅ＋ベースの蛍光体など１つまたは複数（例えば、混合物）の従来の蛍光体材料、または、フォトルミネッセンス半導体ナノ粒子もしくはナノ結晶、Ｑ粒子蛍光体（一般に量子ドットまたは半導体量子ドットと呼ばれる）、酸化亜鉛ナノロッドその他がある。したがって、本明細書で開示される原理にしたがって構成および使用され得る当該および他の任意の適切な発光材料を参照するために、本明細書では「発光蛍光体」という用語が一般に使用されることを理解されたい。
【００２１】
上述の態様と本発明の付随する利点の多くは、添付図面と併せると、以下の詳細な説明を参照することによりさらに良く、容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に従って形成された蛍光体点光源素子を使用する光源が利用可能な例示的なクロマティックポイントセンサのブロック図である。
【図２】本発明に従って形成された蛍光体点光源素子を含む光源を示す平断面図である。
【図３】ロータリアクチュエータと、図２の蛍光点光源素子の第１の実施形態との分解図である。
【図４Ａ】図３に示した蛍光体点光源素子の基板の正面図、垂直断面図、および背面図である。
【図４Ｂ】図３に示した蛍光体点光源素子の基板の正面図、垂直断面図、および背面図である。
【図４Ｃ】図３に示した蛍光体点光源素子の基板の正面図、垂直断面図、および背面図である。
【図５Ａ】蛍光体が、図３の蛍光体点光源素子に密集状態の粒子配置で配置される方法を示す。
【図５Ｂ】蛍光体が、図３の蛍光体点光源素子に密集状態の粒子配置で配置される方法を示す。
【図６Ａ】蛍光体点光源素子の第２の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図６Ｂ】蛍光体点光源素子の第２の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図７Ａ】蛍光体点光源素子の第３の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図７Ｂ】蛍光体点光源素子の第３の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図８Ａ】蛍光体点光源素子の第４の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図８Ｂ】蛍光体点光源素子の第４の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図９Ａ】蛍光体点光源素子の第５の実施形態において、様々なタイプの蛍光体粒子のポケットを示す水平断面図と垂直断面図である。
【図９Ｂ】蛍光体点光源素子の第５の実施形態において、様々なタイプの蛍光体粒子のポケットを示す水平断面図と垂直断面図である。
【図１０Ａ】蛍光体点光源素子の第６の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１０Ｂ】蛍光体点光源素子の第６の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１０Ｃ】蛍光体点光源素子の第６の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１１Ａ】蛍光体点光源素子の第７の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１１Ｂ】蛍光体点光源素子の第７の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１１Ｃ】蛍光体点光源素子の第７の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１１Ｄ】蛍光体点光源素子の第７の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１２Ａ】蛍光体点光源素子の第８の実施形態の密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図１２Ｂ】蛍光体点光源素子の第８の実施形態の密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図１２Ｃ】蛍光体点光源素子の第８の実施形態の密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図１３】蛍光体点光源素子を形成するための例示的な一般的方法を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】従来技術に従って形成された蛍光体層内の望ましくない粒子配置を示した断面図である。
【図１４Ｂ】従来技術に従って形成された蛍光体層内の望ましくない粒子配置を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の内容を紹介するために、図１に関する以下の説明において、本明細書に開示した様々な例示的な実施形態に係る蛍光体点光源素子を使用した光源がクロマティックポイントセンサ（ＣＰＳ）システムにどのように利用され得るかについて概説する。ＣＰＳシステムは光ファイバ照射に対応する光源の恩恵を受ける高性能で高価な測定システムであるということを、理解する必要がある。ＣＰＳシステムのパフォーマンスおよび価値については、サンプルレートを高めることにより（例えば、短く大量の高輝度照射により）、ならびに輝度レベルおよび照射波長のスペクトルの再現可能性を高めることにより強化することができる。一般的に言えば、これらの要因のいずれかで無視できない改良を実現し得る光源は、ホストＣＰＳシステムのパフォーマンスおよび価値において無視できない改良を実現し得る。したがって、光源に関する小さな改良であったとしても、それは評価に値する。しかしながら、このような改良された光源は他の精密測定計器（例えば分光計）などの他の様々なシステムでも同等にうまく適用され得るということは当業者にとって明らかである。
【００２４】
図１は例示的クロマティックポイントセンサ１００のブロック線図である。図１に示すように、クロマティックポイントセンサ１００は光学ペン１２０と電子部１６０を含む。光学ペン１２０は入力／出力光ファイバサブアセンブリ１０５、筐体１３０および光学系部１５０を含む。入射／出射光ファイバサブアセンブリ１０５は、取り付け用ねじ１１０を使用して筐体１３０の端に取り付けられる取り付け用素子１８０を含む。入射／出射光ファイバサブアセンブリ１０５は、入射／出射光ファイバを包む光ファイバケーブル１１２と光ファイバコネクタ１０８とを介し入射／出射光ファイバ（図示せず）を受容する。入射／出射光ファイバは約５０μｍのコア径を有するマルチモードファイバ（ＭＭＦ）であってよい。入射／出射光ファイバは開口部１９５を介し出射ビームを出力し、反射された測定信号光を開口部１９５を介し受光する。
【００２５】
クロマティック共焦点センサシステムでは公知のように、動作中、開口部１９５を介しファイバ端から放射される光は、光学軸ＯＡに沿った焦点が光の波長に依存して異なる距離に存在するように軸方向色分散（axial chromatic dispersion）を与えるレンズを含む光学系部１５０により焦点を合わせられる。光は加工物表面１９０上に焦点を合わせられる。加工物表面１９０で反射すると、反射光は、限界光線ＬＲ１とＬＲ２により例示されるように光学系部１５０により開口部１９５上に再び焦点を合わせられる。軸方向色分散のために、１つの波長だけが光学ペン１００から表面１９０までの測定距離に一致する結合位置までの距離ＦＤを有することになる。表面１９０で最も良く焦点を合わせられた波長はまた開口部１９５において最も良く焦点を合わせられた反射光の波長となる。開口部１９５は、主に最も良く焦点を合わせられた波長が開口部１９５を通過して光ファイバケーブル１１２の芯に入るように反射光を空間的にフィルタする。光ファイバケーブル１１２は、支配的輝度を有する波長（加工物表面１９０までの測定距離に対応する）を判断するために利用される波長検出器１６２へ反射信号光を送る。
【００２６】
電子部１６０は、光ファイバ結合器１６１、光ファイバ結合器１６１と波長検出器１６２間の光ファイバ１１２Ｂ、光ファイバ結合器１６１と光源１６４間の光ファイバ１１２Ａ、信号処理装置１６６、およびメモリ部１６８を含む。波長検出器１６２は、分散素子（例えば格子）が光ファイバケーブル１１２、光ファイバ結合器１６１および光ファイバ１１２Ｂを介し反射光を受光するとともに分光強度プロフィール結果を検出器アレイ１６３へ送る、分光計配置を含む。
【００２７】
信号処理装置１６６により制御される光源１６４は、光ファイバ１１２Ａに結合され、そして光ファイバ結合器１６１（例えば、２×１光ファイバ結合器）を通って光ファイバケーブル１１２に結合される。上述のように、光は、焦点距離が光の波長とともに変化するように縦色収差を生成する光学ペン１２０を伝播する。ファイバを介し最も効率的に返送される光の波長は表面１９０上に焦点が存在する波長である。検出器アレイ１６３の測定軸に沿った画素アレイ全体に分散された分光強度プロフィールを受信するとともに対応するプロファイルデータを供給するように動作する波長検出器１６２に光の約５０％が向けられるように、反射された波長依存光は次に光ファイバ結合器１６１を再び通過する。表面までの測定距離はメモリ部１６８に格納された距離較正ルックアップテーブルを介し判断される。光源１６４は、蛍光体をベースとした高輝度光源素子（例えば、以下に詳細を説明する蛍光体点光源素子の１つ）を含むことができる。以下にさらに詳細に説明されるように、このような蛍光体点光源素子は小スペースにおいて光ファイバ端に安定した高輝度光を経済的に結合するのに特に好都合である。したがって、このような光源構成はそれ自体が新規であるだけでなく、光ファイバを含む光路を介し光源を加工物まで運ぶＣＰＳシステム、ある種の分光計システムなどのホストシステムの経済性と有用性を特に高めることができる。
【００２８】
図２は、本発明に従って形成された蛍光体点光源素子２０２を含む光源構成１６４’を示す平断面図である。光源構成１６４’は、様々なアプリケーションで使用することができる（例えば、図１に示す光源１６４のように）。したがって、光源１６４’は、信号線２４５を介してホストシステム制御装置１６６’（例えば、ＣＰＳ制御装置／信号処理装置）に結合され、光ファイバ１１２Ａ’（例えば、図１に示す光ファイバ１１２Ａおよび／または１１２）を介してホストシステム光アプリケーション（例えば光学ペン）に光学的に結合され得る。蛍光体点光源素子を利用する光源が、どのように動作するか、そして係るシステムにどのように結合され得るのかに関するいくつかの様態は、公報‘７７９号に詳細に説明されている。
【００２９】
図２に示すように、光源構成１６４’は、ロータリアクチュエータ２０６（例えば、小型の精密回転モータ）を備える可動部材アクチュエータ２０４に取り付けられる蛍光体点光源素子２０２を含む。可動部材アクチュエータ２０４は、必要に応じてリニアアクチュエータ２０８（例えば、小型の精密リニアモータまたはモータおよび主ネジ）に取り付けることも可能である。図示した実施形態では、蛍光体点光源素子２０２は、基板２７０と、動作トラック領域２１０を含む蛍光領域２１０’とを有する。図示した実施形態では、蛍光体点光源素子２０２は軸２０７の周りを回転し、軸２０７は、蛍光体点光源素子２０２の動作トラック領域２１０の表面に対して略垂直に延在している。いくつかの実施形態では、蛍光体点光源素子２０２は、およそ１０〜７５ミリメートルまたはそれ以上の直径を持つことができ、最大で４０，０００ＲＰＭまたはそれ以上の回転数で回転され得る。いくつかの実施形態では、蛍光体点光源素子２０２は、ウィンドウ要素（図示せず）を含み得、図３を参照して以下に概説するウィンドウ要素２１１−１などが挙げられる。
【００３０】
図２に示す実施形態では、光源構成１６４’はまた、少なくとも第１の入射光源２１２と、出射光路光学素子セット２２０と、光源制御装置２６５とを備え、当該光源制御装置２６５は、電源および／または信号線２４０を介してリニアアクチュエータ２０８へ、電源および／または信号線２４１を介してロータリアクチュエータ２０６へ、電源および／または信号線２４２を介して第１の入射光源２１２へ動作可能に結合される。第１の入射光源２１２は、以下に詳細に説明するように、照射スポット２２４で蛍光体点光源素子２０２の動作トラック領域２１０を照射する入射光Ｌ１を提供または生成する。動作トラック領域２１０は、その名称が示すように、入射光Ｌ１によって実際に照射され、出射光Ｌ２を実際に放射するトラックである。様々な実施形態では、動作トラック領域２１０は、より広い発光蛍光体領域（または組成物）２１０’の一部または略全体を含み得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、発光蛍光体領域２１０’は、狭帯域光を生成するのに適したタイプの発光蛍光体などを含み得る。いくつかの実施形態では、発光蛍光体領域２１０’は、広帯域光（例えば、ＣＰＳシステムアプリケーションで有用であると考えられる４００〜７００ｎｍ）を生成するのに適したタイプの発光蛍光体またはそのために混合されるタイプの発光蛍光体などを含み得る。例えば、蛍光体混合物は、青色放射蛍光体、緑色放射蛍光体、および／または赤色放射蛍光体の組み合わせを含んでよい。広域帯光の生成に適したタイプの蛍光体混合物については、米国特許第６，２５５，６７０号、米国特許第６，７６５，２３７号、米国特許第７，０２６，７５５号、米国特許第７，０８８，０３８号に開示されている。これらの特許は、広帯域光を出射する連続波ＵＶ ＬＥＤに密に接触または隣接面で接触する蛍光体混合物について記載している。その代わりまたは追加として、広帯域光を生成するのに適したタイプの蛍光体混合物は、米国特許第６，０６６，８６１号、米国特許第６，４１７，０１９号、および米国特許第６，６４１，４４８号に開示される。これらの特許は、連続青色ＬＥＤ光を吸収し広帯域光を出射するＹＡＧ−Ｃｅ+ベースの蛍光体混合物について記載している。その代わりまたは追加として、広帯域光を生成するのに適するタイプの蛍光体混合物は、米国特許第７，２７９，８３２号に開示されるようなサイズが異なる光輝性の半導体ナノ粒子、または米国特許第７，２３５，７９２号に開示されるようなナノ結晶材料、または米国特許第７，０８３，４９０号に開示されるような半導体ナノ結晶を含み得る。これらの特許は、公報‘８３２号、公報‘７９２号、公報‘４９０号として後で参照する。その代わりまたは追加として、広帯域光を生成するのに適するタイプの蛍光体混合物は、高輝特性を示す酸化亜鉛ナノロッドを開示する米国特許出願公開第２００５０２５５６２９号と白色光源におけるナノ材料／蛍光体ヘテロ構造用のナノ材料として酸化亜鉛ナノロッドを開示する米国特許出願公開第２００５０２０８３０２号とに開示されるような酸化亜鉛ナノロッドをベースにしたナノ構造とを含み得る（これらの公報は、公報‘６２９号および公報‘３０２号としてそれぞれ参照する）。
【００３２】
光源１６４’の基本的な動作を簡潔に概説するために、第１の入射光源２１２は、蛍光体点光源２０２の動作トラック領域２１０を照射スポット２２４で照射する入射光Ｌ１を生成するものとする。照射スポット２２４は、放射光出射結合領域２１６に対して固定される。光源制御装置２６５は、照射スポット２２４にわたる動作トラック領域２１０の少なくとも１つの速度（例えば、様々な実施形態およびアプリケーションでは、２．５ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、またはさらに５０ｍ／ｓ以上）を実現するようにロータリアクチュエータ２０６を動作させることで、消光を少なくし、動作トラック領域２１０に沿って、公報‘７７９号に記載されているような光退色を最小限に抑える。照射スポット２２４に近接して配置される動作トラック領域２１０の発光蛍光体は、放射光出射結合領域２１６に光を放射する。特に、動作トラック領域２１０のアクティブな発光部は、第１の波長（または波長範囲）を有する入射光Ｌ１を吸収し、第１の波長とは異なる第２の波長範囲を有する出射光Ｌ２を放射する。いくつかの実施形態では、放射光出射結合領域は、出射光ファイバの端部へ実際に結合される放射光（例えば、ファイバ端２１４に結合される出射光Ｌ２）を生成する領域として定義され得る。放射光が、ホストシステムなどに含まれる未定義の素子に出射される様々な他の実施形態では、放射光出射結合領域は、照射スポット２２４を取り囲む励起蛍光体スポットと同一の広がりを持つように定義されてもよい。どんな場合でも、放射光出射結合領域２１６内の出射光Ｌ２は、出射光路光学素子セット２２０（例えば、ファイバ端２１４と光ファイバ１１２Ａ’とを含む）へ入射され、ホストシステムへの照射として提供され得る。
【００３３】
図２に示す実施形態では、入射光源２１２は、公報‘７７９号に概説されているような高輝度短パルスを提供するように制御可能な光発生器２１８（例えば、ＫＨｚまたはＭＨｚのレートでパルス化可能な５００ｍＷまたは１Ｗバイオレットダイオードレーザーなどのレーザー光源）と、強く収束される照射スポット２２４を実現することが可能な、入射レンズ２１９Ａと２１９Ｂを備える入射光路光学素子セット２１９（これにより、結果として得られる局所的な出射光Ｌ２をファイバ端２１４に効率的に結合させることができる）とを含む。例えば、一部の実施形態では、動作トラック領域２１０の表面を、ほぼ入射光路光学素子セット２１９の焦点面ＦＰに位置させることができ、結果として得られる照射スポット２２４の直径は５〜１０μｍ程度となり得、または、他の実施形態では、照射スポット２２４の直径は１００〜１５０μｍ程度となり得る。いくつかの実施形態では、発光動作トラック領域２１０は、照射スポット２２４より広く照射スポット２２４を囲む（例えば、励起スポットの直径が１５０μｍ）励起蛍光体スポットから光を放射し得る。
【００３４】
図２に示す実施形態では、出射光路光学素子セット２２０は、ファイバ端２１４を備える光ファイバ１１２Ａ’と、レンズ２２２Ａおよびレンズ２２２Ｂを備える集光光学系２２２とを含む。しかしながら、公報‘７７９に開示されるようないくつかの実施形態では、集光光学系２２２は省略することができ、出射光Ｌ２を直接受光するために、ファイバ端２１４を発光動作トラック領域２１０と放射光出射結合領域２１６とにごく接近させて取り付けることが可能である（いくつかの実施形態では、この距離は１００〜３００μｍ以内）。出射光路光学素子セット２２０が集光光学系２２２を備える場合、焦点面ＦＰは、入射光路光学素子セット２１９の当該素子の焦点面ＦＰとなる場合、または集光光学系２２２の焦点面ＦＰとなる場合、またはその両方となる場合がある。図１１Ｂを参照して以下に詳細に説明されるように、焦点面ＦＰに隣接していない、蛍光体粒子の表面上の点において、集光光学系２２２の受光角に対応する角度範囲内で放射される光の一部は、出射光路光学素子セット２２０の限界光線ＬＲ１およびＬＲ２から外れるため、出射光路光学素子セット２２０を介して入射および／または伝達されない。したがって、蛍光体粒子上の点から、焦点を合わせられた出射光路光学素子セット２２０を介して、実際に出射される光の割合は、焦点面ＦＰから当該点までの距離に依存する。したがって、（例えば、図１１Ｂに示すような従来技術の方法で製造されるような）動作トラック領域２１０の「平坦でない」蛍光体表面については、図２に示すような、焦点を合わせられた出射光路光学素子セット２２０を使用する光源内を移動するとき、出射輝度が大きく変動する一因となる。さらに、焦点面ＦＰでも焦点が合わせられる入射光路光学素子セット２１９を光源が備える場合、動作トラック領域２１０での結果として得られる照射スポット２２４内のサイズと平均輝度は、焦点面ＦＰと動作トラック領域２１０内の蛍光体表面との距離に応じて変化する。これは、（例えば、従来技術の方法で製造されるような）「平坦でない」蛍光体表面での出射輝度変動の一因ともなり得る。
【００３５】
したがって、本明細書で開示される様々な実施形態によれば、密集状態の蛍光体粒子の配置４９６における平坦な動作表面ＯＳは、動作トラック領域２１０内で実現される。このような密集状態の粒子の平坦な動作表面の場合は、当該表面を、連続する励起蛍光体粒子と入射および／または出射光路の焦点平面ＦＰとの間の距離の変化を大きくすることなしに、照射スポット２２４を介して回転させることができる。したがって、公知の方法で製造される蛍光体素子とは対照的に、動作トラック領域２１０内に平坦な動作表面ＯＳを有する蛍光体点光源素子２０２は、本明細書で開示および請求されるように、図２に示すような光源で使用される場合に、より安定した出射輝度を提供することができ、さらに、（定義された焦点面を持たない、簡単な「光ファイバのみによる」入射および出射光路で構成されたものであっても）公報‘７７９号に開示される光源実施形態のような移動形の蛍光体点光源素子を使用し得る他の光源実施形態における出射安定性を高めることもできる。
【００３６】
図２に示す様々なオプション機能に関して、いくつかの実施形態では、第２の入射光源２１２’を含めることで、光源１６４’によって提供可能な光輝度を強めることができる。第２の入射光源２１２’は、第１の光源２１２と同様に構成および制御することができる。他の実施形態では、必要に応じて、類似の入射光源を追加してもよい。先述のとおり、いくつかの実施形態ではリニアアクチュエータ２０８もオプションである。可動部材アクチュエータ２０４がリニアアクチュエータ２０８を備える場合、ロータリアクチュエータ２０６は蛍光体点光源素子２０２を回転させるように構成および制御されるが、リニアアクチュエータ２０８は照射スポット２２４に対して蛍光体点光源素子２０２を（例えば、１つのトラックで効率の低下あるいは破損が生じた場合に、発光蛍光体領域２１０’にフレッシュな動作トラック領域２１０を提供するように半径方向内側に）直線的に移動させるように構成および制御される。より一般的には、リニアアクチュエータ２０８とロータリアクチュエータ２０６を組み合わせて使用することにより、照射スポット２２４は、動作トラック領域２１０および／または発光蛍光体領域２１０’の外側エッジと内側エッジとの間で、概ね円軌道および／またはらせん軌道に沿って、発光蛍光体領域２１０’の動作トラック領域２１０を横切ることができる。以下に詳細に説明するように、蛍光体領域２１０’における使用可能な動作トラック領域２１０の幅は、動作トラック領域２１０及び蛍光体領域２１０’を形成するのに使用されるプロセスによってある程度決定され得る。いくつかの実施形態では、リニアアクチュエータ２０８を省略し、単一の動作トラック領域２１０を蛍光体領域２１０’に沿って使用することができる。どんな場合でも、照射スポット２２４に対する動作トラック領域２１０の相対運動により、動作トラック領域２１０は、高輝度の光を持続的に生成することができ、これにより、公報‘７７９号に概説するように長寿命にわたって高輝度ストローブサイクル（例えば、５０μ秒、３３μ秒、またはこれ以下の露光時間で）がサポートされる。
【００３７】
図３はロータリアクチュエータ２０６と、図２に示した一般的な蛍光点光源素子２０２の代わりに使用可能な蛍光体点光源素子２０２−１の第１の実施形態との分解図である。図３に示すように、蛍光体点光源素子２０２−１は、基板４７０と、動作トラック領域２１０−１を備える蛍光体領域２１０’−１と、透明ウィンドウ要素２１１−１とを含む。ウィンドウ要素２１１−１の全体の平坦度が、以下に概説する様々な実施形態における必要性と一致するように維持され得る場合、ウィンドウ要素２１１−１は、いくつかの実施形態では現実的な軽さおよび薄さとするのが好ましい（いくつかの実施形態ではおよそ５００μｍ以下の厚さを有する）。いくつかの実施形態では、ウィンドウ要素２１１−１は、蛍光体領域２１０’−１を保護および／または支持するものとなり得る。ただし、他の実施形態では、入射および／または出射光ファイバ端を動作トラック領域２１０−１に近接して配置できるように（例えば、公報‘７７９号に開示される光源実施形態に説明されるように）、ウィンドウ要素２１１−１を省略するのが有利である。より一般的に、蛍光体領域２１０’が本来接着結合剤などによって支持される実施形態では、本明細書のかかる実施形態に示すウィンドウ要素はいずれも省略可能であることを理解されたい。
【００３８】
基板４７０は、製造プレートショルダー４７８Ａ、蛍光体トラック支持ショルダー４１０、および取り付け用穴４７９Ａ、ならびに図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｂを参照して以下に説明する他のフィーチャーを含んでよい。図３ではまた、取り付け用ハブ４７９を示す。この取り付け用ハブ４７９は、蛍光体点電極素子２０２−１をロータリアクチュエータ２０６に取り付けるために、取り付け用穴４７９Ａおよび／または基板４７０の隣接ショルダーと係合する。しかし、他の実施形態では、基板４７０は、ロータリアクチュエータ２０６に基板４７０を直接取り付け可能にするフィーチャーを備えてもよい。図３において蛍光体領域２１０’−１と動作トラック領域２１０−１は独立した素子のように見えるが、これらの素子は、以下に詳細に説明するように製造することができ、様々な実施形態では基板４７０から距離をおいて位置するための機械的強度または機械的完全性を持たない場合があることを理解されたい。いくつかの実施形態では、蛍光体領域２１０’−１および動作トラック領域２１０−１は、以下に詳細に説明するように、蛍光体トラック支持ショルダー４１０によって形成および支持され得る。組み立ておよび／または製造の後、蛍光体領域２１０’−１は、蛍光体トラック支持ショルダー４１０に当接し、および／またはこれに結合され得る、さらに、動作トラック領域２１０−１は、透明ウィンドウ要素２１１−１に当接し得る。この透明ウィンドウ要素２１１−１は、製造プレートショルダー４７８Ａに当接し、これによって支持され得る。前述のように、組み立てられた蛍光体点光源素子２０２−１は、回転軸２０７の周りを回転する。蛍光体点光源素子２０２−１を構成する素子およびこの製造については、図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｂを参照しながら以下に詳細に説明する。
【００３９】
図４Ａ〜図４Ｃは、図３に示した基板４７０の正面図、垂直断面図、および背面図である。図４Ａと図４Ｂによく示したように、基板４７０は、製造プレートショルダー４７８Ａ、４７８Ｂ（以下に詳細に説明するように製造プレートなどの形成要素を配置するための平面を区画し得る）、および／またはウィンドウ要素（例えば、図３に示したウィンドウ要素２１１−１）、および貯蔵層領域４７１を備える。より具体的には、貯蔵層領域４７１内においては、製造プレートショルダー４７８Ａ、４７８Ｂの平面から窪んだ部分に円形の溝および／またはショルダーが設けられ、接着結合剤貯蔵層４７２と、蛍光体貯蔵層４７４と、蛍光体トラック支持ショルダー４１０とが含まれる（図５Ａと図５Ｂについて以下に詳細に説明する）。一部のアプリケーションでは高速で回転される場合があるため、基板の軽さおよびバランスが現実的である場合が有利である。したがって、図５Ａと図５Ｂを参照して以下に概説するように、基板４７０の全体的な平坦度が、特に製造プレートショルダーの領域４７８Ａおよび４７８Ｂと蛍光体トラック支持ショルダー４１０において製造時および製造後に維持される場合、いくつかの実施形態では基板４７０の背部の材料は（ＲＥＬＩＥＦ領域において）可能な限り除去され得る。
【００４０】
図５Ａと図５Ｂは、図４Ａ〜図４Ｃに示す基板４７０の貯蔵層領域４７１（結合剤貯蔵層４７２と、蛍光体貯蔵層４７４と、蛍光体トラック支持ショルダー４１０を有する）を示す断面図であり、動作トラック領域２１０−１を形成して図３に示す蛍光体点光源素子２０２−１を提供できるようにする方法を示す。以下に詳細に説明するように、図５Ａでは、動作トラック領域２１０−１の製造準備における蛍光体４９４および接着結合剤４９２のそれぞれの貯蔵層への配置と、製造プレートＦＢＡなどの形成要素の配置について示し、一方、図５Ｂでは、動作トラック領域２１０−１に平坦で密集した蛍光体粒子の配置を形成する技法が適用された後での製造結果を示す。
【００４１】
図５Ａに示すように、製造の１ステップとして、接着結合剤４９２を接着結合剤貯蔵層４７２に配置することができ、蛍光体４９４は蛍光体貯蔵層４７４に配置する。蛍光体４９４は、任意の適切な発光材料の個々の蛍光体粒子４９５（例えば、真の蛍光体またはナノ粒子など）を含むことができ、いくつかの実施形態では、蛍光体粒子４９５が、（例えば、サイズ指定されたメッシュなどを介して粒子をフィルタリングすることにより提供される）制御される最大寸法を有する場合が有利ではあるが、個々の蛍光体粒子４９５は様々なサイズを有し得る。一般に、接着結合剤貯蔵層４７２と蛍光体貯蔵層４７４は、任意の便宜的なサイズと形状を有し得る。しかし、いくつかの実施形態では、それぞれが、保持する材料の所望の製造量に略対応する量を有することが望ましい。
【００４２】
製造における別のステップとして、製造プレートＦＡＢの平滑表面ＦＡＢＳＵＲＦを、平坦な製造プレートショルダー４７８Ａに対して（および製造プレートショルダー４７８Ｂが基板４７０上に含められる場合は製造プレートショルダー４７８Ｂに対しても）位置決めし、製造時に所定の位置にクランプおよび結合することができる。この位置では、表面ＦＡＢＳＵＲＦは名目上平坦であり、接着結合剤４９２、蛍光体４９４、蛍光体トラック支持ショルダー４１０の上に空間が確保される閉キャビティを提供する。図５Ａでこの構成について示したように、蛍光体トラックショルダー４１０に直近のキャビティは厚さ寸法Ｔを有し、この寸法は製造プレートショルダー４７８Ａの表面から蛍光体トラック支持ショルダー４１０が窪む距離に対応する。製造プレートショルダー４７８Ａの側部は外壁４１０Ｗを提供し得る。
【００４３】
製造における別のステップとして、図５Ａに示す素子が、先に概説したように構成される場合、基板４７０はその中心軸（例えば、図３に示す回転軸２０７）を中心に高速で回転させることができる。結果として、接着結合剤４９２と蛍光体４９４は、それぞれ矢印４９２Ａと矢印４９４Ａとで示されるように、蛍光体トラック支持ショルダー４１０の方へ流れる。図示した特定の例示的な実施形態では、接着結合剤貯蔵層４７２と蛍光体貯蔵層４７４は、外周に沿って傾斜面を有するように示されており、この構造は、内容物が蛍光体トラック支持ショルダー４１０の方へ流れるように促す際に有利となり得る。回転（および回転によって生じる反遠心力）は、図５Ｂにほぼ示すように、表面ＦＡＢＳＵＲＦと外壁４１０Ｗ（蛍光体トラック支持ショルダー４１０の近傍にある）に対して蛍光体粒子４９５が密集状態になるまで回転を維持され得る。回転はまた、接着結合剤４９２が蛍光体粒子４９５の間の実質的にすべての空間に浸透し、蛍光体粒子４９５に挟まれて硬化し、蛍光体粒子が互いにおよび蛍光体トラック支持ショルダー４１０および外壁４１０Ｗに対して所定の位置で結合されるまで維持される。
【００４４】
図５Ｂに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−１（厚さ寸法Ｔの動作トラック領域２１０−１を含む）が形成される。ここで、動作トラック領域２１０−１内の蛍光体粒子は、動作表面ＯＳをもたらす密集状態の粒子配置４９６内で配置される。動作表面ＯＳは先に概説した表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合するように、密集状態の粒子配置４９６内の蛍光体粒子４９５に力を加えることで製造されている／製造されるため、動作表面ＯＳは表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合しており／適合し、名目上は平滑である。動作表面ＯＳにおける所望の平坦度および／または滑らかさを実現するのに、表面ＦＡＢＳＵＲＦの平坦さおよび／または滑らさが十分でない場合、または、単により便利なまたは信頼できる製造方法が提供されている場合は、動作トラック領域の近傍で密集状態の粒子配置が達成された後で、動作表面ＯＳを機械加工して（例えば、旋削、研磨、粗研磨など）、所望の平坦度および／または滑らかさを実現することができる。動作表面ＯＳの近くで（例えば、内側で）密集状態の粒子配置が達成された後、動作表面ＯＳは表面として機械加工されるため、密集状態の粒子配置は、動作トラック領域の近傍で互いに接触した蛍光体粒子に力を加えることによりもたらされることになる充填配置に実質的に類似している。
【００４５】
いくつかの実施形態では、製造プレートＦＡＢは、図３を参照して先に概説したウィンドウ要素２１１−１と一致し得る。前述した製造ステップが完了すると、図５Ｂに示すオプションのウィンドウ要素２１１−１を提供するために、製造プレートＦＡＢを所定の位置に維持し結合することができる。一つの代替実施形態では、ウィンドウ要素２１１−１を使用する場合は、接着結合剤４９２を省略することができ、デバイスの通常動作時の回転によって提供される摩擦および／または反遠心力により、動作時に所望の密集状態の粒子配置４９６と動作表面ＯＳを維持することができる。他の実施形態では、製造プレートＦＡＢは、透明プレートとすることも不透明プレートとすることもでき、接着結合剤が硬化した後では除去することができる。このような実施形態では、製造プレートＦＡＢの取り外しを簡単にするために、製造プレートＦＡＢ上に初めに接着ボンド抑制剤または離型剤を利用することが望ましいと考えられる。
【００４６】
先に概説したように、および図１１Ａと図１１Ｂを参照して以下にさらに教示されるように、密集状態の粒子配置４９６の平坦な動作表面ＯＳは、照射スポット２２４（図２を参照）で回転することができ、この場合、連続した励起蛍光体粒子４９５と、焦点面ＦＰおよび／または入射および／または出射光路の開口との間に重大な距離変化は発生しない（例えば、いくつかのアプリケーションでは、重大な距離変化は、およそ３０〜５０μｍ程度（またはこれ未満）でさえあり得る）。これにより、図２に示すような光源で、または公報‘７７９号で開示される実施形態で、蛍光体点光源素子が使用される場合は、より安定した出射輝度が提供される。
【００４７】
より小さい蛍光体粒子４９５は、大きな粒子に比べて動作表面ＯＳにより密におよびより均一に充填され、出射輝度の安定性が高まることを理解されたい。いくつかの実施形態では、大きな粒子の周りに密に充填するための小さな粒子が十分に存在する場合、大きな粒子も許容され得る。いくつかの実施形態では、粒子４９５（略円形とは言えない）は、最大寸法Ｄで特徴づけすることができる。所望の粒子密度は、いくつかの実施形態では蛍光体粒子４９５の平均最大寸法Ｄが動作表面で最大でも１００μｍである場合、他の実施形態では当該寸法が最大でも５０μｍである場合、さらに他の実施形態では当該寸法が最大でも３５μｍである場合に得られる。様々な実施形態では、動作トラック領域における光の均一な吸収および放射を確実にするために、動作トラック領域の厚さ寸法Ｔが平均最大寸法Ｄの少なくとも２倍であることが望ましく、平均最大寸法Ｄの少なくとも４倍であることがより望ましいと考えられる。いくつかの実施形態では、寸法Ｔは７０μｍ以下に制限され得る。いくつかの実施形態では、粒子４９５は、動作トラック領域内で粒子４９５が専有する体積のパーセンテージで特徴づけることができる。粒子４９５のサイズに範囲がある場合、粒子４９５の密度は、いくつかの実施形態では動作トラック領域の体積の約７５％、他の実施形態では約８０％、さらに他の実施形態では約８５％となり得る。いくつかの実施形態では、寸法Ｔが少なくとも１００μｍであることが望ましいと考えられ、これにより、粒子４９５および／または接着結合剤４９２は動作トラック領域に容易に流れ得る。しかし、先に概説した特定の寸法および設計関係は例示的なものに過ぎず、これに限定されるものではないことを理解されたい。
【００４８】
いくつかの実施形態では、接着結合剤は、２液混合型硬化接着剤とすることが有利である。他の実施形態では、接着結合剤は、ＵＶもしくは熱硬化結合剤、または他の望ましい材料とすることができる。いくつかの実施形態では、接着結合剤が硬化前に流れるステップ中において、接着結合剤は、１０００センチポアズ未満の粘着性を有するのが有利であると考えられ、または５００センチポアズ未満、もしくは２００センチポアズ未満、もしくは１００センチポアズ以下の粘着性を有するのがさらに有利であると考えられる。しかし、製造中に結合剤によって粒子が動作表面の近くに密集状態の粒子配置を取ることができるように、および結合剤が粒子の周りに十分に流れ込んで粒子を所定の位置に所望の密集状態の粒子配置にて結合するように、結合剤が選択される場合、先に概説した結合剤の特性は例示的なものに過ぎず、これに限定されるものではない。
【００４９】
図６Ａと図６Ｂ、図７Ａと図７Ｂ、図８Ａと図８Ｂ、図９Ａと図９Ｂは、それぞれ図５Ａと図５Ｂに類似している。前の図の素子と同じまたはこれに類似した素子は、同じ参照番号または同じ接尾辞を有する（つまり、番号９ＸＸ、８ＸＸ、７ＸＸ、６ＸＸ、および４ＸＸで、接尾辞ＸＸが一致する）参照番号を参照して示される。同じ接尾辞は、機能的に類似または一致した素子を指定することができ、同様に理解され得る。したがって、図６Ａと図６Ｂ、図７Ａと図７Ｂ、図８Ａと図８Ｂ、図９Ａと図９Ｂの説明では重要な差異のみを示す。
【００５０】
図６Ａと図６Ｂは、蛍光体点光源素子２０２−２の第２の実施形態において密集状態の粒子配置に蛍光体を配置する方法を示す断面図である。図６Ａと図６Ｂの蛍光体点光源素子２０２−２が、前述した蛍光体点光源素子２０２−１と異なる点は、蛍光体貯蔵層６７４から分離された接着結合剤貯蔵層６７２を備えるのでなく、結合された貯蔵層６７１を使用して接着結合剤４９２と蛍光体４９４の両方を保持する点である。あるいは、蛍光体点光源素子２０２−２とその派生的な代替実施形態の製造と特徴とについては、蛍光体点光源素子２０２−１に関する前の説明を使用して同様に理解することができる。
【００５１】
図７Ａと図７Ｂは、蛍光体点光源素子２０２−３の第３の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。図７Ａと図７Ｂの蛍光体点光源素子２０２−３が、前述した蛍光体点光源素子２０２−１と異なる点は、ウィンドウ要素２１１−３がオプションとなっていないこと、および反遠心力を使用して密集粒子配置４９６を作成するのでなく、機械的圧縮構成が利用される点である。図７Ａに示すように、基板７７０は環状溝７７７を備える。環状圧縮素子７２０（例えば、金属製のリング）は、環状溝７７７にぴったりとフィットする。環状圧縮素子７２０の上面は、環状溝７７７の側面と共に、蛍光体貯蔵層７７４を形成する。環状圧縮素子７２０の上面はまた、以下に概説するように、蛍光体トラック支持ショルダー７１０として機能する。
【００５２】
製造の一ステップとして、蛍光体４９４は蛍光体貯蔵層４７４に配置される。製造の別のステップとして、ウィンドウ要素２１１−３（平滑な表面ＦＡＢＳＵＲＦを持つ製造プレートＦＡＢとしての役割も果たす）は、製造時には、表面ＦＡＢＳＵＲＦと一緒に、平坦な製造プレートショルダー７７８Ａと７７８Ｂに対して位置決めされ、その位置にクランプされるか（例えば、図７Ｂに示すクランプリング７９８によって）、接着される。製造の別のステップとして、圧縮力は、圧縮機構７３０によって（例えば、図７Ａと図７Ｂに示す実施形態では、環状溝７７７の底部に穴７９９を通して圧力注入される硬化性の接着剤によって）環状圧縮素子７２０の底部表面に加えられる。この結果、環状圧縮素子７２０によってもたらされる蛍光体トラック支持ショルダー７１０は表面ＦＡＢＳＵＲＦに向けて駆動され、この駆動は、図７Ｂに概略を示したように、表面ＦＡＢＳＵＲＦと、環状溝７７７の側面と、蛍光体トラック支持ショルダー７１０に対して蛍光体粒子４９５が密集した状態に詰め込まれるまで継続される。
【００５３】
図７Ｂは、先に概説した製造ステップの結果として、厚さ寸法Ｔを有する動作トラック領域２１０−３を含む蛍光体領域２１０’−３が形成されることを示している。ここで、動作トラック領域２１０−３内の蛍光体粒子は、動作表面ＯＳを提供する密集状態の粒子配置４９６にて配置される。動作表面ＯＳは、先に概説したように表面ＦＡＢＳＵＲＦと適合するように密集状態の粒子配置４９６の蛍光体粒子４９５に力を加えることにより製造されている／製造されるため、動作表面ＯＳは表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合している／適合し、名目上は平滑である。密集状態の粒子配置４９６は、製造後、所定の位置に蛍光体トラック支持ショルダー７１０を固定することにより維持される。例えば、圧縮機構７３０によってもたらされる力を維持することにより、および／または、環状圧縮要素７２０を所定の位置に接着することにより（図７Ａと図７Ｂに示す実施形態では、製造時に環状溝７７７の底部に穴７９９を通して注入された接着剤を硬化することにより）維持される。
【００５４】
図８Ａと図８Ｂは、蛍光体点光源素子２０２−４の第４の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。図８Ａと図８Ｂの蛍光体点光源素子２０２−４は、蛍光体点光源素子２０２−３に類似しているが、前述した蛍光体点光源素子２０２−１と異なる点は、ウィンドウ要素２１１−４がオプションとなっていないこと、密集粒子配置４９６を作成するために機械的圧縮構成が利用される点である。図８Ａに示すように、基板８７０は環状溝８７７を備えており、この溝は周囲の環状隆起部の頂点の間に位置する。環状隆起部の頂点は、平坦な平面に製造プレートショルダー８７８Ａと８７８Ｂを提供する。環状溝８７７は、以下に概説するように、蛍光体貯蔵層８７４と、蛍光体トラック支持ショルダー８１０として機能する環状溝の床面とを形成する。
【００５５】
製造の一ステップとして、蛍光体４９４は蛍光体貯蔵層８７４を充填するように配置される。製造の別のステップとして、ウィンドウ要素２１１−４（平滑な表面ＦＡＢＳＵＲＦを有する製造プレートＦＡＢとしての役割も果たす）は、充填された蛍光体４９４を圧縮するために矢印ＦＡＢＡによって示されるように（例えば、ウィンドウ要素２１１−４を充填された蛍光体４９４に対して押し付けてねじることにより）押し下げされる。この操作は、ウィンドウ要素２１１−４が表面ＦＡＢＳＵＲＦと共に製造プレートショルダー７７８Ａおよび７７８Ｂに押し当てるように配置され、蛍光体粒子４９５が、表面ＦＡＢＳＵＲＦ、環状溝８７７の側面、および蛍光体トラック支持ショルダー８１０に押し当てられて密集状態となるまで（概略は図８Ｂを参照）継続される。次に、ウィンドウ要素２１１−４はその位置にクランプ（例えば、図８Ｂに示すクランプリング８９８によって）または接着され、密集状態の粒子配置４９６が維持される。蛍光体貯蔵層８７４の外に落ちる残りのまたは余分な蛍光体４９４は、アクセスホール８９９を通して吸引または流し出すことができる。
【００５６】
図８Ｂに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−４（厚さ寸法Ｔの動作トラック領域２１０−４を含む）が形成される。ここで、動作トラック領域２１０−４内の蛍光体粒子は、動作表面ＯＳをもたらす密集状態の粒子配置４９６にて配置される。動作表面ＯＳは先に概説した表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合するように密集状態の粒子配置４９６内の蛍光体粒子４９５に力を加えることで製造されている／製造されるため、動作表面ＯＳは表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合しており／適合し、名目上は平滑である。
【００５７】
図９Ａと図９Ｂは、蛍光体点光源素子２０２−５の第５の実施形態において、様々なタイプの蛍光体粒子のポケット内に密集状態の粒子配置４９６で蛍光体を配置する方法を示す水平断面図と垂直断面図である。図９Ａは基板９７０の角切片のみを示す。図９Ａに示す角切片のフィーチャーは、３６０度にわたって続いており、完全なディスク型蛍光体点光源素子２０２−５を形成することを理解されたい。図９Ａと図９Ｂの蛍光体点光源素子２０２−５は、蛍光体点光源素子２０２−１と類似しているが、前述した蛍光体点光源素子２０２−１と異なる点は、蛍光体貯蔵層が、半径方向に延びるポケット分割領域ＰＤＲによって分離される個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐを備えること、およびこの個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐには、円形の動作トラック領域２１０−５に沿って配置される個々の動作表面部分「ＯＳ−Ｘ」を設けるために製造された様々な組成比の異なるタイプの蛍光体粒子が個別に充填され得ることである。様々な組成比の蛍光体粒子を用いることにより、個々の蛍光体貯蔵ポケットに対応する個々の動作表面部分「ＯＳ−Ｘ」（例えば、ＯＳ−Ｂ）は、隣の動作表面部分（例えば、ＯＳ−Ｃなど）と比較して、異なる波長、または複数の波長および／または波長強度の異なる組み合わせを出射することができる。
【００５８】
蛍光体点光源素子２０２−１と同様に、製造の一ステップとして、接着結合剤（例えば、接着結合剤４９２）を接着結合剤貯蔵層９７２に配置し、第１の組成比「Ａ」の異なるタイプの蛍光体粒子を第１の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐ（または第１の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐセット）に配置し、第２の組成比「Ｂ」の異なるタイプの蛍光体粒子を第２の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐ（または第２の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐセット）に配置し、必要に応じて、所望の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐのすべてに所望の組成比の蛍光体粒子が充填されるまで、追加の組成比についても同様の配置を行うことができる。
【００５９】
製造の別のステップとして、製造時に、製造プレートＦＡＢの平滑な表面ＦＡＢＳＵＲＦは、平坦な製造プレートショルダー９７８Ａとポケット分割領域ＰＤＲに押し当てて配置され、その位置でクランプまたは接着され得る。この位置において、表面ＦＡＢＳＵＲＦは、名目上は平坦であり、接着結合剤（例えば、接着結合剤４９２）の上に空間を含む閉キャビティをもたらすとともに、個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐのそれぞれに配置された蛍光体粒子の上に閉空間をもたらす。図９Ｂに示すように、蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐの底部によって提供される蛍光体トラック支持ショルダー９１０−Ｐに隣接したキャビティの厚さ寸法Ｔは、製造プレートショルダー９７８Ａの表面から蛍光体トラック支持ショルダー９１０−Ｐが窪んでいる距離に対応する。
【００６０】
製造における別のステップとして、様々な素子が先に概説したように構成される場合、基板９７０はその中心軸（例えば、図９Ｂに示す回転軸２０７）を中心に高速で回転させることができる。結果として、接着結合剤と様々な蛍光体組成物は、個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐの外端に向かって流れる。このような回転は、図９Ｂにほぼ示したように、蛍光体粒子が、表面ＦＡＢＳＵＲＦと個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐの壁面とに当たって密集状態となることで密集状態の粒子配置が形成され、接着結合剤が蛍光体粒子の間の実質的にすべて空間に浸透し、蛍光体粒子間に挟まれて硬化し、適所で蛍光体粒子が結合されるまで維持される。
【００６１】
図９Ｂに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−５（動作トラック領域２１０−５を含む）が形成される。ここで、動作トラック領域２１０−５内の蛍光体粒子は、蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐのそれぞれにおいて密集状態の粒子配置４９６にて配置される。これにより、円形の動作トラック領域２１０−５に沿って配置される個々の動作表面部分「ＯＳ−Ｘ」（例えば、ＯＳ−Ａ〜ＯＳ−Ｈまでの動作表面部分の繰り返し）を有する平坦な動作表面ＯＳがもたらされる。動作表面部分ＯＳ−Ｘは先に概説した表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合するように密集状態の粒子配置４９６内の蛍光体粒子４９５に力を加えることで製造されている／製造されるため、動作表面部分ＯＳ−Ｘは表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合しており／適合し、個別にも集合的にも名目上は平滑である。動作表面ＯＳにおける所望の平坦度および／または滑らかさを実現するのに、表面ＦＡＢＳＵＲＦの平坦さおよび／または滑らさが十分でない場合、または、単により便利なまたは信頼できる製造方法が提供されている場合は、動作トラック領域の近傍で密集状態の粒子配置が達成された後で、動作表面ＯＳ（およびポケット分割領域ＰＤＲ）を機械加工して（例えば、旋削、研磨、粗研磨など）、所望の平坦度および／または滑らかさを実現することができる。動作表面ＯＳの近くで（例えば、内側で）密集状態の粒子配置が達成された後、動作表面ＯＳは表面として機械加工されるため、密集状態の粒子配置は、動作トラック領域の近傍で互いに接触した蛍光体粒子に力を加えることによりもたらされることになる充填配置に実質的に類似している。
【００６２】
特定の実施形態では、蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐは、半径方向と垂直である約３００μｍの寸法を有し得る。様々な波長または波長の組み合わせは、適用された照射スポットでのパワーの制御および同期化に応じて、蛍光体点光源素子２０２−５から放射され得ることを理解されたい。例えば、公報‘７７９号では、図７Ａと図７Ｂを参照しながらパワーの制御および同期化に関する適用可能な方法が概説されている。
【００６３】
先に概説した実施形態では複数の例を提供している。これらの例では、蛍光体点光源素子の動作表面は、蛍光体点光源素子の基板との組み合わせで閉キャビティを提供する形成要素として平坦な製造プレートまたはウィンドウ要素を使用することにより、所望の平坦度でまたはそれに近い平坦度で動作表面を成形することにより形成され得る。閉キャビティは、少なくとも１つの形成壁面、即ち、蛍光体粒子を強制的に密集状態の粒子配置にするために蛍光体粒子が押し付けられ得る表面を有する。動作表面は、製造プレートまたはウィンドウ要素の平面に当てて成形され得る。任意選択により結合剤を使用する場合、動作表面を機械加工することにより（例えば、フライス削り、旋削、研磨、粗研磨など）、動作表面の平坦度を高めることができる。対照的に、以下に概説する実施形態で提供される例では、蛍光体点光源素子の動作表面の平坦度は、主に動作表面を機械加工することにより実現される。機械加工の前に、様々な実施形態では、形成要素は、蛍光体点光源素子の基板と組み合わせて開キャビティまたは閉キャビティのいずれかを提供する。前の実施形態の場合と同様に、キャビティは、少なくとも１つの形成壁面、即ち、蛍光体粒子を強制的に密集状態の粒子配置にするために蛍光体粒子が押し付けられ得る表面を有する。密集状態の粒子配置が形成されると、動作表面を提供する密集状態の粒子配置を機械加工（例えば、フライス削り、旋削、研磨、粗研磨など）することにより、動作表面の所望の平坦度が実現される。いくつかの実施形態では、形成要素を基板と一体化することができ、名目上平坦な動作表面を形成する機械削り作業により形成要素を削り取ることが可能である。
【００６４】
図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃは、蛍光体点光源素子２０２−６の第６の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃは、基板１０７０の角切片のみを示す。図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃに示す角切片のフィーチャーは、３６０度にわたって続いており、完全なディスク型蛍光体点光源素子２０２−６を形成することを理解されたい。図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃの蛍光体点光源素子２０２−６は、蛍光体貯蔵層が、半径方向に延びるポケット分割領域ＰＤＲによって分離された個々の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐを備える点において、図９Ａと図９Ｂの蛍光体点光源２０２−５に類似している。個々の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐには、円形の動作トラック領域２１０−６に沿って配置される個々の動作表面部分を設けるために製造された異なる組成比の異なるタイプの蛍光体粒子が個別に充填され得る。ただし、以下に説明するように、個々の蛍光体貯蔵ポケットには蛍光体粒子が充填される。この個々の蛍光体貯蔵ポケットは蛍光体貯蔵ポケット２１０−５の場合とは異なる方法で形成される。
【００６５】
図１０Ａに示すように、接着結合剤および蛍光体粒子を受け入れるキャビティを形成するために基板１０７０を形成要素ＦＥ−６と合わせることが可能である。図１０Ａに示す実施形態では、基板１０７０は、窪んだ矩形貯蔵ポケット１０７４とその外径ＯＤの近くで隣り合う仕切りを含み、形成要素ＦＥ−６は貯蔵ポケット１０７４と一致する窪みを含む。製造の例示的な一方法では、接着結合剤４９２は、第１の組成比「Ａ」の異なるタイプの蛍光体粒子４９５と混合され、結果として生じる混合物は、第１の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐ（または、第１の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐセット）に、さらに必要に応じて追加の組成比に対する蛍光体貯蔵ポケットに対応するキャビティに充填される。この作業はすべての所望のキャビティに所望の組成比の蛍光体粒子が充填されるまで続けられる。一実施形態では、図１０Ｂにおいて破線の輪郭線で示すように、各蛍光体粒子混合物は、対応するキャビティに図示した外径ＯＤのキャビティ開口部を介して充填され、各キャビティ開口部は、シール素子１０９７を使用して密封される。シール素子１０９７（例えば、一実施形態では金属製粘着テープ）は、いくつかの実施形態では形成要素として見なされる場合もあるが、蛍光体粒子を各キャビティ内に保持する。シール素子１０９７は、いくつかの実施形態では（例えば、図１０Ｂについて以下に概説するように、回転時に密集状態の粒子配置を形成するために）、キャビティを閉じて形成壁面を提供する。
【００６６】
図１０Ｂに示すように、様々な素子が先に概説したように構成される場合、形成要素のアセンブリと、混合物と、基板１０７０は、その中心軸を中心に高速で回転され得る。結果として、接着結合剤と様々な蛍光体組成物は、個々の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐに対応するキャビティの外端に向かって流れる。回転により、蛍光体粒子は、シール素子１０９７および他のキャビティ壁面に押し付けられ、密集状態の粒子配置４９６がもたらされる。この回転は、図１０Ｂにほぼ示したように蛍光体粒子が密集状態の粒子配置４９６を形成し、接着結合剤が蛍光体粒子の間に浸透し、硬化して、適所で蛍光体粒子を結合するまで維持され得る。形成要素ＦＥ−６とシール素子１０９７は除去することが可能である。この場合、形成要素ＦＥ−６内の窪みにより、結合剤で基板１０７０に接着され、対応する蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐの上に延びる固定された密集状態の粒子配置４９６は残される。
【００６７】
図１０Ｃに示すように、密集状態の粒子配置４９６の結果として得られる構造は機械切削され、動作トラック領域２１０−６に沿って名目上平坦になるような動作表面ＯＳ（例えば、ＯＳ−Ａ’、ＯＳ−Ｂ’、ＯＳ−Ｃ’、ＯＳ−Ｄ’、およびＯＳ−Ｅ’部分を含む）が得られる。図１０Ｃに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−６が形成され、この領域には動作トラック領域２１０−６が含まれる。こ
こで、動作トラック領域２１０−６内の蛍光体粒子は密集状態の粒子配置４９６にて配置され（例えば、蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐのそれぞれにおいて）、これにより、個々の動作表面部分を含むとともに円形の動作トラック領域２１０−６に沿って配置される平坦な動作表面ＯＳがもたらされる。図１０Ｃに示す実施形態では、動作表面ＯＳは、機械加工されて名目上平坦になった密集状態の粒子配置４９６の表面を有する。動作表面が、機械加工された、密集状態の粒子配置の表面を有する追加の実施形態を以下に説明する。
【００６８】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、および図１１Ｄは、蛍光体点光源素子２０２−７の第７の実施形態の角切片において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、および図１１Ｄの蛍光体点光源素子２０２−７は、図１０Ａ〜図１０Ｃの蛍光体点光源素子２０２−６にいくつかの点で類似しており、図１０と図１１の類似した素子は類似した参照番号で表わしている（例えば、基板１０７０と基板１１７０は類似した要素である）。蛍光体点光源素子２０２−７は、蛍光体点光源素子２０２−６に基づく類推によって大部分を理解することができる。特に、一実施形態では、図１１Ａで表わす素子、アセンブリ、および製造作業は、図１０Ｂによって表わされるものと類似または一致していると理解され得る。接着結合剤を硬化させ、密集状態の粒子配置４９６を所定の場所に結合した後で、硬化の前に使用する形成要素ＦＥ−７と任意のシール素子は除去することが可能である。この場合、形成要素ＦＥ−７内の窪みにより、結合剤で基板１１７０に接着され、対応する蛍光体貯蔵ポケット１１７４Ｐの上に延びる密集状態の粒子配置４９６は残される。蛍光体点光源素子２０２−７は、以下に説明する追加のフィーチャーを提供する製造ステップによって形成される。
【００６９】
図１１Ｂに示すように、様々な素子が先に概説したように構成されている場合は、シール素子１１９７（図１１Ｂに図示していない形成要素とみなすことができる）を適用することができ、異なるタイプの蛍光体粒子４９５’と接着結合剤との追加の混合物は、硬化した密集状態の粒子配置４９６の上およびその中間において、結果として得られた開キャビティ内に堆積され得る。必要ならば、混合物４９５’の上に形成要素ＦＥ−７’を固定して、閉キャビティを形成することができる。
【００７０】
図１１Ｃに示すように、様々な素子が先に概説したように構成されている場合、形成要素のアセンブリ、混合物、および基板１１７０は、中心軸を中心として再度、高速で回転する。この結果、接着結合剤と蛍光混合物４９５’は基板１１７０の外径ＯＤの方へ流れる。回転により、混合物４９５’内の蛍光体粒子は、シール要素１１９７と形成要素ＦＥ−７’に押し当てられる。この回転は、図１１Ｃにほぼ示したように、蛍光体粒子が密集状態の粒子配置を形成し、接着結合剤が蛍光体粒子の間の実質的にすべて空間に浸透し、硬化し、適所で蛍光体粒子を結合するまで維持される。形成要素ＦＥ−７’とシール素子１１９７は除去することが可能である。この場合、結合剤によって密集状態の粒子配置４９６と基板１１７０に接着された固定された密集状態の粒子配置４９６’は残される。
【００７１】
図１１Ｄに示すように、密集状態の粒子配置４９６および４９６’の結果として得られる構造は機械切削され、動作トラック領域２１０−７に沿って名目上平坦になるような動作表面ＯＳ（例えば、ＯＳ−Ａ”、ＯＳ−Ｂ”、ＯＳ−Ｃ”、ＯＳ−Ｄ”、ＯＳ−Ｅ”、ＯＳ−Ｆ”部分を含む）が得られる。図１１Ｄに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−７が形成され、この領域には動作トラック領域２１０−７が含まれる。ここで、動作トラック領域２１０−７内の蛍光体粒子は密集状態の粒子配置４９６（例えば、蛍光体貯蔵ポケット１１７４Ｐのそれぞれにおいて）および４９６’にて配置され、これにより、円形の動作トラック領域２１０−７に沿って配置される個々の動作表面部分を含む平坦な動作表面ＯＳがもたらされる。蛍光体点光源素子２０２−６（動作表面ＯＳが蛍光体貯蔵ポケット１１７４Ｐ間のポケット分割領域ＰＤＲによって遮断される）とは対照的に、蛍光体点光源素子２０２−７の動作表面ＯＳは、蛍光体サブ領域の連続体と、蛍光体サブ領域に対応する動作表面部分とを有する。いくつかの実施形態では、動作表面部分ＯＳ−Ｆ”は、動作表面部分ＯＳ−Ａ”、ＯＳ−Ｂ”、ＯＳ−Ｃ”、ＯＳ−Ｄ”、およびＯＳ−Ｅ”より長手方向に細くなることが望ましいと考えられる。この理由として、蛍光体点光源素子２０２−７が回転するとき、このような動作表面部分ＯＳ−Ｆ”は他のすべての動作表面部分より頻繁に繰り返され、特定の共有蛍光体混合物に対応する波長で輝度をより頻繁に提供し得ることが挙げられる。代替実施形態では、単一の蛍光体混合物４９５’ではなく、異なる蛍光体の混合体を、硬化した密集状態の粒子配置４９６のそれぞれの間のキャビティに充填することができ、図１１Ｂ〜図１１Ｄを参照して説明した形成作業では、図１１Ｄに示す結果として得られた個別の密集状態の粒子配置４９６’内で様々な蛍光体波長が生成される。
【００７２】
前述した実施形態では、回転及び硬化の前に蛍光体混合物用に閉キャビティが提供されていた。開キャビティ製造構成を以下に説明する。
【００７３】
図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１２Ｃは、蛍光体点光源素子２０２−８の第８の実施形態において開キャビティ内に製造されるような密集状態の粒子配置４９６で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。一実施形態では、図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１２Ｃの蛍光体点光源素子２０２−８の断面は、開いている環状貯蔵層またはキャビティの断面とみなすことができ、あるいは、別の実施形態では、円形の動作トラック領域に沿って配置される様々な蛍光体粒子の複数の個別ポケットのうちの１つの断面とみなすことができる。後者の場合、蛍光体点光源素子２０２−８は、次の点で蛍光体点光源素子２０２−５と類似している。即ち、蛍光体貯蔵層は、半径方向に延びるポケット分割領域によって分離される個別の蛍光体貯蔵ポケット（例えば、基板１２７０内のポケット１２７４Ｐ）を含み、蛍光体貯蔵ポケット１２７４Ｐを備える個別の蛍光体貯蔵キャビティには、異なる組成比の蛍光体粒子が充填され、当該個別の蛍光体貯蔵キャビティは、円形の動作トラック領域に沿って配置される個別の動作表面部分を提供するように製造され得る。ただし、本実施形態では個々の蛍光体貯蔵キャビティは開キャビティを含み得る。
【００７４】
図１２Ａに示すように、接着結合剤４９２と蛍光体粒子４９５を含む混合物を受け入れるための１つまたは複数の開キャビティ１２７４を備える貯蔵層を形成するために、基板１２７０は、形成要素ＦＥ−８に合わせることも（２つの素子をクランプまたは接着することにより）、形成要素ＦＥ−８と一体成形する（例えば、機械加工および／または成形された材料またはステレオリソグラフィー技術で形成された一体成形の材料を使用する）こともできる。図１２Ａに示す実施形態では、基板１２７０は、窪んだ矩形貯蔵ポケット１２７４Ｐを含み、形成要素ＦＥ−８は貯蔵ポケット１２７４Ｐと一致する、壁の開口部を含み得る。一実施形態では、図１２Ａと図１２Ｂに示すように、形成要素ＦＥ−８は、製造時に蛍光体混合物が入る形成壁面を含み得る。
【００７５】
製造の例示的な一方法では、接着結合剤４９２と蛍光体粒子４９５の混合物は開キャビティ１２７４Ａに充填され、必要に応じて追加の組成比については追加の個々のキャビティに同様に充填される。
【００７６】
図１２Ｂに示すように、様々な素子が先に概説したように構成される場合、形成要素ＦＥ−８のアセンブリと、混合物と、基板１２７０は、その中心軸（例えば、図１２Ｂに示す回転軸２０７）を中心に高速で回転され得る。結果として、各キャビティ１２７４Ａでは、接着結合剤４９２と蛍光体組成物４９５は、外側の形成壁面ＯＦＷと見なされ得る外壁の方へ流れる。回転により、蛍光体粒子はキャビティ１２７４Ａの壁面に押し付けられ、密集状態の粒子配置４９６がもたらされる。図示した実施形態では、キャビティの半径方向外側の形成壁面ＯＦＷは内側に傾斜が付けられ、回転動作時に蛍光体混合物が壁面を上昇し開キャビティから溢れ出るのを防止する。この回転は、図１２Ｂにほぼ示したように蛍光体粒子が密集状態の粒子配置４９６を形成し、接着結合剤４９２が蛍光体粒子の間に浸透し、硬化して、蛍光体粒子を適所で結合および基板１２７０に結合するまで維持され得る。
【００７７】
図１２Ｃに示すように、結果として生じる密集状態の粒子配置４９６の構造は、少なくとも動作表面ＯＳの近辺で機械加工され、結果として、形成要素ＦＥ−８は除去され、密集状態の粒子配置４９６は機械加工されて、動作トラック領域２１０−８内の動作表面ＯＳに沿って名目上平坦になる。図１２Ｃに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、動作トラック領域２１０−８を含む蛍光体領域２１０’−８が形成される。ここで、動作トラック領域２１０−８内の蛍光体粒子はそれぞれ、密集状態の粒子配置４９６にて配置される（例えば、蛍光体貯蔵ポケット１２７４Ｐのそれぞれにおいて）。これにより、円形の動作トラック領域２１０−８に沿って配置される個々の動作表面部分を有する平坦な動作表面ＯＳがもたらされる。前に示したように、必要に応じて、個々の動作表面部分ではなく、連続した環状蛍光体動作表面ＯＳは、先に概説した方法と類似した方法によって製造され得る。
【００７８】
図１３は、蛍光体点光源素子を形成するための例示的な一般的方法１３００を示すフローチャートである。ブロック１３１０で、基板が提供される。前述したように、特定の例示的な実施では、基板は蛍光体粒子（および使用される場合は結合剤）を受け入れるための１つまたは複数の円形の貯蔵層を備える円形ディスク（例えば、金属製ディスク）を含んでもよく、あるいは基板は環状トラックに沿って配置される個々の蛍光体組成ポケットを含んでもよい。ブロック１３２０では、少なくとも１つのキャビティが提供される。キャビティは、蛍光体点光源素子の円形の動作トラック領域に沿って配置される。キャビティは形成要素と基板によって囲まれ、少なくとも１つの形成壁面を有する。いくつかの実施形態では、形成要素は製造プレートを含むことができる。この製造プレートは、任意の所望の材料（例えば、透明ガラスウィンドウや金属など）で製造された名目上平滑なプレートとすることができる。いくつかの実施形態では、形成要素は蛍光体を充填するための窪みまたは開口部を有することができ、キャビティは動作表面の所望の最終平面の上に延在し得る。
【００７９】
ブロック１３３０では、蛍光体粒子はキャビティ内で位置決めされる。前述したように、特定の実施形態では、基板内の１つまたは複数の貯蔵層に蛍光体粒子（および使用する場合は結合剤）を配置し、次いで、基板に対して一定の関係で形成要素を位置決めすることを含み得る（例えば、先に概説したように基板上の他のフィーチャーに対する所望の場所に配置された製造プレートショルダー）。他の実施形態では、これには形成要素と基板との間にすでに形成されているキャビティ内に蛍光体粒子を配置すること、およびシール要素を使用してキャビティを閉じるまたはシールすることが含まれ得る。他の実施形態では、これには、形成要素と基板によって形成された開キャビティ内に蛍光体粒子を配置することが含まれ得る。
【００８０】
ブロック１３４０では、蛍光体粒子は、キャビティの少なくとも１つの形成壁面に押し付けられ、動作トラック領域の近くに密集状態の粒子配置が提供される。前述したように、所望の圧縮を達成する一技法では、基板、形成要素、および蛍光体粒子を十分な速度（例えば、１０００〜４００００ｒｐｍ）で回転することによって反遠心力を利用して、所望の密集状態の粒子配置を引き起こす必要がある。ここで、回転により、蛍光体粒子は少なくとも１つの形成壁面に押し付けられ、密集状態の粒子配置を達成するのに十分な力がもたらされる。他の実施形態では、機械的圧縮など、他の圧縮技法が利用され得る。
【００８１】
ブロック１３５０で、蛍光体粒子は密集状態の粒子配置で固定される。いくつかの実施形態では、プロセス中に液状結合剤が利用された場合、液状結合剤は回転前に与えられ、回転中および／または回転後に固める（例えば、硬化させる）ことができるようにする。いくつかの実施形態では、形成要素は、蛍光体粒子が密集状態の粒子配置で固定された後で除去される。前述したように、形成要素を除去する必要がある実施形態では、形成要素に結合剤が接着しないように形成要素上に抑制剤を使用することができる。いくつかの実施形態（例えば、液状結合剤が利用されていない）では、形成要素は一般に透明な製造プレートを含み得る。この製造プレートは、密集状態の粒子配置を支持、保護、および／または維持するために所定の位置に残される。
【００８２】
ブロック１３６０では、密集状態の粒子配置は、動作トラック領域の動作トラックに沿って名目上平坦な動作表面を有するように形成される。いくつかの実施形態では、これには、固定された密集状態の粒子配置の動作表面を機械加工して、その動作表面を名目上平坦にすることを含み得る。他の実施形態では、これには、固定された密集状態の粒子配置を平坦な形成壁面に当てて成形することを含み得る。これにより、対応する成形された表面により名目上平坦な動作表面が提供される。他の実施形態では、これには、平坦な形成壁面（例えば、ウィンドウ）に当てて密集状態の粒子配置を永続的に圧縮することを含み得る。これにより、対応する圧縮された表面により名目上平坦な動作表面が提供される。
【００８３】
図１４Ａと図１４Ｂは、米国特許第７，３５４，７８５号の図３Ｃと図３Ｄにも示されるような従来技術に従って形成された蛍光体層内の粒子配置を示した断面図である。図１４Ａは、ウェットポリマー溶媒組成２７で懸濁され、概ね無作為に配置されている蛍光体粒子２６を示す。発光層２５の蛍光体インクは、スクリーン印刷、バーコーティング、または様々なフィルムアプリケータによって１つの層または複数の層に堆積される。絶縁層２０に関する詳細は、本議論とは関連がない。発光層を敷くための技法の例については、公報‘７８９号に以下のように説明されている。インクは、重量にしてＣＲ−Ｓ１０％およびＣＲ−ｕ１．１％と、ＤＭＦ３３．３％と、ＧＧ４３５５．５５％で作成される。これは、フィルムアプリケータ（Braive InstrumentsのBird Applicator）技法によって、約８０〜１１０μｍの湿潤厚さの絶縁層に適用される。適用後、基板をプリンタから取り出して乾燥させる。
【００８４】
図１４Ｂは低温乾燥後の発光層を示す、ここで大部分の溶剤が蒸発しており、量が減った乾燥結合剤２８が残される。初期の低温乾燥後、発光層２５の上面２５ａは起伏のある面として図示されている。低温乾燥後の発光層の起伏の程度は、複数の要因によって決定され、例えば、樹脂に対する蛍光体粒子の量などが挙げられる。
【００８５】
図１４Ｂはまた、図２に示す焦点面ＦＰに対応し得る焦点面ＦＰを示す。これは、図２に示すように、入射光路光学素子セット２１９の素子の焦点面ＦＰ、出射光路２２２の素子の焦点面ＦＰ、またはその両方となり得る。図１４Ｂに概略的に示したように、焦点面ＦＰに近い、蛍光体粒子の表面上の点については（例えば、蛍光体粒子３０の場合のように）、出射光路（例えば、出射光路２２２）の素子の受光角ＡＡ内で放射される光線は、例えば、出射光路の限界光線ＬＲ１とＬＲ２との間の光Ｌ２について図示したように、出射光路に入射される。対照的に、焦点面ＦＰに近くない、蛍光体粒子の表面上の点については（例えば、蛍光体粒子３１の場合のように）、出射光路の素子の同じ受光角ＡＡ内で放射される光のいくつかは、例えば、出射光路の限界光線ＬＲ１とＬＲ２の外側のクロスハッチング領域に示される光ＬＶとして図示したように、出射光路に入射されない。したがって、焦点を合わせた出射光路を介して蛍光体粒子上の点から実際に出射される光の割合は、当該出射光路の焦点面ＦＰと当該点との間の距離に依存する（例えば、光Ｌ２の輝度は光Ｌ２’の輝度と同じでない）。一部の光源は、焦点面ＦＰからのそのような偏差に対して非常に高い感度を示し得ることを理解されたい。例えば、図２に示す光源の例示的な一実施形態では、５０ｕｍのファイバに光を集めるとき出射光路２２０のフィールド深度は約２０ｕｍとなり得る。これは、焦点面ＦＰからの２０ｕｍの粒子偏差が重大な輝度の変化を引き起こし得ることを示唆するものである。いくつかの実施形態では、発光蛍光体粒子の寸法が約２０μｍとなり得ることを理解されたい。したがって、少なくともこのような理由により、図１４Ｂに示すような、従来技術の方法で製造された「起伏のある」蛍光体粒子の場合は、図２に示すような焦点が合わされた出射光路を使用する光源内を移動するとき、重大な出射輝度の変動の一因となり得る。光源の入射光路もまた焦点面ＦＰで焦点が合わされる場合、結果として得られる照射点（例えば、図２に示す照射点２２４）でのそのサイズと平均輝度は、照射される蛍光体表面と焦点面との距離に応じて変化し、このことは、従来技術の方法によって製造される「起伏のある」蛍光体表面での出射輝度の変動の一因ともなり得ることを理解されたい。
【００８６】
図１４Ａと図１４Ｂに示すような公報’７８５号の従来技術の蛍光体製造技法とは対照的に、本明細書で開示および請求される種々実施形態によれば、密集状態の粒子配置４９６の平坦な動作表面ＯＳが達成される。密集状態の粒子の動作表面がこのように平坦ならば、励起された蛍光体粒子の連続と入射および／または出射光路との距離に重大な変化が生じることなく照射スポット２２４を介して、表面を回転することができる。したがって、あらかじめ知られている方法によって製造された蛍光体プレートとは対照的に、本明細書で開示および請求される平坦な動作表面を持つ蛍光体素子は、図２に示すような光源で使用される場合より安定した出射輝度を提供する。
【００８７】
本発明の様々な例示的な実施形態を図示および説明したが、図示および説明したフィーチャーの配置と作業シーケンスにおける多くの変形例は、この開示に基づけば当業者には明らかである。例えば、蛍光体点光源２０２の形状および／または構成は、軸を中心に回転するホイールタイプの構成に限定されるものでなく、軸を中心に回転し得る他の任意の形状および／または入射と出射光の位置に対して直線的に移動され得る任意の他の形状（例えば、往復式蛍光体点光源素子）を挙げることができる。さらに、先に概説した様々な例示的な寸法は、小さな光ファイバ直径、コンパクトな構造、および非常に短いパルス期間から恩恵を受けるシステムに特に適していることを理解されたい。しかし、他のシステムでは、先に概説した寸法以外の寸法を使用することができることを理解されたい。したがって、本明細書における教示による様々な変更は本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく先に概説された様々な特定の実施形態に対しなし得るということが理解される。
【符号の説明】
【００８８】
１１２、１１２Ａ、１１２Ａ’・・・光ファイバ、 １６０・・・電子部分、 １６２・・・波長検出器、 １６３・・・検出器アレイ、 １６４・・・光源、 １６６・・・信号処理装置、 １６６’・・・ホストシステム制御装置、 １６８・・・メモリ部、 ２０２・・・蛍光体点光源素子、 ２０２−１〜８・・・蛍光体点光源素子、 ２０４・・・可動部材アクチュエータ、 ２０６・・・ロータリアクチュエータ、 ２０７・・・軸、 ２０８・・・リニアアクチュエータ、 ２１０・・・動作トラック領域、 ２１２・・・第１の入射光源、 ２１４・・・ファイバ端、 ２１６・・・放射光出射結合領域、 ２１９・・・入射レンズ、 ２２０・・・出射光路光学素子セット、 ２２２・・・集光光学系、 ２２４・・・照射スポット、 ２４０・・・電源および／または信号線、 ２４２、２４５・・・信号線、 ２６５・・・光源制御装置、 ２７０・・・基板、 ２１０’・・・発光蛍光体領域、 ２１０’−１〜８・・・蛍光体領域、 ２１０−１〜８・・・動作トラック領域、 ２１１−１・・・透明ウィンドウ要素、 ２１１−３、４・・・ウィンドウ要素、 ２１２’・・・第２の入射光源、 ２１９Ａ、Ｂ・・・入射レンズ、 ２２２Ａ、Ｂ・・・レンズ、 ４１０・・・蛍光体トラック支持ショルダー、 ４７０・・・基板、 ４７１・・・貯蔵層領域、 ４７２・・・接着結合剤貯蔵層、 ４７４・・・蛍光体貯蔵層、 ４７９・・・取り付け用ハブ、 ４９２・・・接着結合剤、 ４９４・・・蛍光体、 ４９５・・・蛍光体粒子、 ４９６・・・密集状態の粒子配置、 ４１０Ｗ・・・外壁、 ４７８Ａ・・・製造プレートショルダー、 ４７９Ａ・・・取り付け用穴、 ４９２Ａ、４９４Ａ・・・矢印、 ４９５’・・・蛍光体粒子、 ４９６’・・・密集状態の粒子配置、 ６７２・・・接着結合剤貯蔵層、 ６７４・・・蛍光体貯蔵層、 ７１０・・・蛍光体トラック支持ショルダー、 ７２０・・・環状圧縮素子、 ７３０・・・圧縮機構、 ７７０・・・基板、 ７７４・・・蛍光体貯蔵層、 ７７７・・・環状溝、 ７９８・・・クランプリング、 ７９９・・・穴、 ７７８Ａ、７７８Ｂ・・・製造プレートショルダー、 ８１０・・・蛍光体トラック支持ショルダー、 ８７０、９７０、１０７０、１１７０、１２７０・・・基板、 ８９８・・・クランプリング、 ８９９・・・アクセスホール、 ９７４Ｐ、１０７４Ｐ、１１７４Ｐ・・・蛍光体貯蔵ポケット、 １０９７・・・シール素子、 １２７４Ｐ・・・窪んだ矩形貯蔵ポケット、 ８７８Ａ、８７８Ｂ、９７８Ａ・・・製造プレートショルダー、 ９１０−Ｐ・・・蛍光体トラック支持ショルダー、 ＡＡ・・・受光角、 ＦＡＢ・・・製造プレート、 ＦＡＢＡ・・・矢印、 ＦＡＢＳＵＲＦ・・・表面、 ＦＤ・・・測定距離、 ＦＥ−６、７、７’、８・・・形成要素、 ＦＰ・・・焦点面、 Ｌ１・・・入射光、 Ｌ２・・・出射光、 Ｌ２’・・・光、 ＬＲ１、２・・・限界光線、 ＬＶ・・・光、 ＯＤ・・・外径、 ＯＳ・・・動作表面、 ＰＤＲ・・・ポケット分割領域、 Ｔ・・・キャビティの厚さ寸法、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には光源に関し、より詳細にはクロマティックポイントセンサ（chromatic point sensor）などの精密測定計器の使用に好適な高輝度で安定した広帯域および／または多波長の光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度広帯域光源の様々な用途は知られている。例えば、光学的高さセンサにおいて色共焦点技術によりこのような光源を使用することは知られている。米国特許出願公開第２００６／０１０９４８３号に記載されるような光学的高さセンサにおいては、焦点までの軸方向距離が波長に伴って変化するように広帯域光源の焦点を合わせるために、軸方向色収差（軸方向または縦方向色分散とも呼ばれる）を有する光学素子を使用することができる。したがって、１つの波長だけが表面上に正確に焦点を合わせられることになり、焦点素子に対する表面高または位置によって、どの波長が最も良く焦点を合わせられるかが決まる。表面から反射すると、光は、ピンホールまたは光ファイバ端などの小さな検出器開口部上に焦点を再び合わせられる。表面から反射し光学系を介し入射／出射ファイバに戻ると、表面上にうまく焦点を合わせられた波長だけがファイバ上にうまく焦点を合わせられる。他のすべての波長はファイバ上に焦点をうまく合わせられないため、ファイバ内にパワーを効率的にカップリングできない。したがってファイバを通って戻る光に関しては、信号レベルは表面高または表面の位置に対応する波長に対して最大となる。分光計型検出器は表面高を判断するために各波長の信号レベルを測定する。
【０００３】
ある製造業者らは、上述のように動作し、かつ工業環境におけるクロマティック共焦点測距に好適な実用的でコンパクトなシステムをクロマティックポイントセンサ（ＣＰＳ：chromatic point sensor）と呼ぶ。このようなシステムと共に使用されるコンパクトな色分散光学アセンブリ（chromatically dispersive optical assembly）は「光学ペン」と呼ばれる。光学ペンは光ファイバを介しＣＰＳの電装部に接続される。電装部は光学ペンから出射される光を、ファイバを介し送り、戻り光を検知し解析する分光計を提供する。
【０００４】
公知の実施形態では、連続波キセノンアーク灯が、通常、３０ｋＨｚ程度の測定速度を有するＣＰＳの高輝度広帯域（例えば白色）光源として使用される。キセノンアーク灯は、ＣＰＳのスペクトル範囲、したがって高さ測定範囲をカバーする広帯域光放射を提供する。キセノンアーク灯はまた、約３０ｋＨｚの測定速度と約３３μｓ（＝１／３０×１０-3）の読み取り時間で良好なＳ／Ｎ比を得るのに十分なエネルギーを有する高輝度光源である。しかしながら、実際のアプリケーションではキセノンアーク灯は、望ましいとは言えない寿命およびアーク空間的安定性などのいくつかの望ましくない特性を呈する。アーク動作に伴う光源スペクトル放射の変化によるＣＰＳ較正におけるいかなる変動も最小限にするためには、またＣＰＳの休止時間も最小限にするためには、空間的に安定でかつ長寿命の光源が望ましい。さらに、製造される多くの加工物は、異なる反射率特性を有し、したがって異なる輝度で飽和する複数種の異なる材料を含む。したがってＣＰＳ光源は、複数種の異なる材料の測定を可能にするために、ＣＰＳ測定速度（例えば３０ｋＨｚ）以上の速度で輝度変調され得る（例えば、低輝度から高輝度まで）ことが好ましい。このような高速度光変調は公知のキセノンアーク灯では現実的ではない。同様な光源欠陥はまた、分光計などの他の計器アプリケーションに関連しても見出されている。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１０／００９７７７９Ａ１（公報‘７７９号）号は、高輝度光源を開示し、ここで発光蛍光体などは可動部材上で分散され、可動部材は固定された照射スポットおよび放射光出射結合領域を通して連続的に移動される。開示された構成は、多くの点でキセノンの光源より優れており、数ある利点の中でも長い動作寿命を有する、高い変調レートを提供する、光ファイバに光を効率的および経済的に結合するといった利点を有する高輝度光源として特に好ましい。したがって、例えば、このような光源は、先に概説したようなＣＰＳシステムによく適している。ただし、公報‘７７９号では、光源の動作特性が最適化されるように、可動部材に発光蛍光体などを適用するためのカスタマイズされた設計パラメータおよび／または対応する製造方法を開示していない。したがって、公報‘７７９号などに開示された光源の動作特性を強化するために、カスタマイズされた設計パラメータと製造方法は望ましいものとなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される概念のうちの選択されたものを単純化された形式で導入するために提供される。本概要は、権利請求される主題の重要な特徴を特定することを目的としておらず、また権利請求される主題の範囲を判断する際の助けとして使用されることを目的としてもいない。
【０００７】
従来技術の設計パラメータおよび／または製造方法では、公報‘７７９号などに開示された光源に対して完全に最適化された動作特性を提供することができないことが分かっている。特に、１つの光パルスから次の光パルスまでの輝度および／または波長がわずかな変動を表すことがあり、これはいくつかのアプリケーションでは望ましい水準より低い。このようなわずかな変動は、可動基板上の発光蛍光体構造の微小特性に関係する場合がある。本明細書で開示された特定の設計パラメータおよび／または製造方法を使用することにより、可動基板上に改良された発光蛍光体構造を有する蛍光体点光源を提供することができ、この改良された発光蛍光体構造を光源構成で使用すれば、係る変動を実用的な最小値まで経済的に減少させることができる。
【０００８】
様々な実施形態では、蛍光体点光源素子上の動作トラックから蛍光体を放射する高輝度点光源を提供するよう回転される蛍光体点光源素子が提供される。蛍光体点光源素子は、長寿命の光源構成で利用でき、特定の実施形態では、ＣＰＳの代表的な測定レートまたは他の精密計測機器と等しい、またはそれより高い変調レートをサポートする。一実施形態では、蛍光体点光源素子は、基板と、基板によって支持されるとともに中心軸の周りを回転する基板上の円形の動作トラック領域に配置される発光蛍光体とを有し、「ホイール」タイプの構成を形成する。様々な実施形態では、発光蛍光体は蛍光体粒子を含み、動作トラック領域は、発光蛍光体を励起するよう照射されることが可能な動作表面を含み、動作トラック領域内の蛍光体粒子は、動作表面に隣接する位置に固定される密集状態の粒子配置で配置され、および動作表面は密集状態の粒子配置の表面を含むとともに、名目上平坦になるように形成され、ここで、密集状態の粒子配置は、動作トラック領域の近くで蛍光体粒子を互いに押し付けることにより提供されることになる充填配置に実質的に類似している。
【０００９】
動作表面における発光蛍光体の平坦度は、精密計測装置に対する実装において特に有益である。例えば、蛍光体点光源素子がクロマティックポイントセンサシステムの一部として利用される場合、動作表面が平坦であり、蛍光体粒子が回転すると、動作表面に当てて密集状態にされた蛍光体粒子は、動作トラック領域から集光するのに使用される光システムのフィールド深度（ＤＯＦ）内で安定した距離に維持されることが望ましい。特定の例示的な一実施形態では、５０μｍのファイバに光を集めるのに使用される光システムのフィールド深度は、約２０μｍとなり得る。したがって、特定の例示的な一実施形態では、動作表面の平坦度が約２０μｍ以下（いくつかの実施形態では発光蛍光体粒子の粒子サイズ程度となり得る）である場合、光パルス間における光源の安定性（例えば、輝度および／または波長の安定性）が向上する。
【００１０】
他の実施形態では、集光に使用される光システムは、大きなフィールド深度を持つことも、従来のフィールド深度を持たない光ファイバとなることもある。それにも関わらず、一般には、動作表面から光システムへの距離が安定すればするほど、動作トラック領域へのおよび／または動作トラック領域からの光パワーのカップリングはより効率的および安定的になる。光源構成と、設計パラメータと、本明細書で開示された製造方法をカスタマイズすることにより、精密かつ経済的なやり方でそのような安定した距離を提供できる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、動作トラック領域は、蛍光体粒子の間に入り込み、蛍光体粒子を互いに結合し、および基板に結合する結合剤を有し得る。一実施形態では、結合剤は低粘着性の接着結合剤（例えば、ＵＶまたは２液混合型硬化接着剤）を有し得る。この接着結合剤の場合は、蛍光体粉末を密集状態の粒子配置に圧縮しながら、硬化することができる。結合剤の利用により、蛍光体がシフトするのを防止することができ、また、結合剤を利用すれば、製造時に粉末を所定の位置に維持するためのウィンドウまたは他の要素を排除して、光路長を短縮し、質量を低減することができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、動作表面が、密集状態の粒子配置の機械加工された表面を含む。他の実施形態では、動作表面が、密集状態の粒子配置の成形された表面を含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、動作トラック領域が、動作表面と基板との間で定義されている名目厚さ寸法Ｔを有し、動作トラック領域内の蛍光体粒子がそれぞれ最大寸法を有し、動作トラック領域内の平均最大寸法がＤであり、名目厚さ寸法Ｔが少なくともＮ*Ｄであり、Ｎが指定された最小値（例えば、２、４など）を有し、Ｔは指定された最小値（例えば、１００μｍ）を有し、平均最大寸法は指定の最大値（例えば、３５μｍ、５０μｍなど）を有する。いくつかの実施形態では、寸法Ｔは７０μｍ未満に制限され得る。いくつかの実施形態では、これらのパラメータに適合する動作トラック領域は、輝度および／または波長安定性の有利なレベルを提供し得る。
【００１４】
いくつかの実施形態では、寸法Ｆ以下（例えば、５０μｍ、１５０μｍなど）の間隔が取られた理想的な並列平面の間に適合するように、動作平面が平坦である。
【００１５】
いくつかの実施形態では、動作トラック領域が、動作トラック領域に沿って配置された複数の蛍光体サブ領域を有し、蛍光体粒子が、複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含み、隣り合う第１および第２のサブ領域において、第１のサブ領域では１つまたは複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含む第１の組成比が提供され得、第２のサブ領域では１つまたは複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含む第２の組成比が提供され得、第１の組成比と第２の組成比が異なる。いくつかの実施形態では、動作表面が、蛍光体サブ領域の間のポケット分割領域によって遮断され、蛍光体保持サブ領域に対応する動作表面部分を有する。あるいは、いくつかの実施形態では、動作表面が、蛍光体サブ領域の連続体と、蛍光体サブ領域に対応する動作表面部分とを有する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、蛍光体点光源素子は平面を含むウィンドウ要素を更に有し、ここで、動作表面の所望の場所に平面が配置されるように、ウィンドウ要素が、基板に対して一定の関係で配置される。
【００１７】
一実施形態では、蛍光体点光源素子は次の方法で製造される。即ち、蛍光体点光源素子の基板と、円形の動作トラック領域に沿って配置される少なくとも１つのキャビティとを提供することから開始される。キャビティは形成要素と基板によって囲まれ、少なくとも１つの形成壁面を備える。一実施形態では、基板は蛍光体粉末（および使用される場合には結合剤）を受け入れる円形の貯蓄層を有する金属製ディスクを含み得る。形成要素は、透明ガラスウィンドウ、または金属板などを含み得る。蛍光体粒子（および使用される場合には結合剤）は、キャビティに配置される。特定の実施形態では、これには、基板内の１つまたは複数の円形の貯蓄層に蛍光体粒子（および使用される場合には結合剤）を置くことを含み得る。次に、蛍光体粒子（および使用される場合には結合剤）は、動作トラック領域の近くに密集状態の粒子配置を提供するために、キャビティの少なくとも１つの形成壁面に押し付けまたは圧縮される。蛍光体粒子は密集状態の粒子配置で固定され、動作トラック領域内の動作トラックに沿って名目上平坦な動作表面を持つように、密集状態の粒子配置が形成される。一実施形態では、所望の圧縮を達成する技法には、反遠心力が必要であり、この場合、蛍光体粒子を形成壁面に押しつけるステップが、基板、形成要素、および蛍光体粒子を回転させることにより生じる力を利用することを含み、回転により、蛍光体粒子が少なくとも１つの形成壁面に押し付けられ、密集状態の粒子配置を達成するのに十分な力がもたらされる。基板は、所望の密集状態の粒子配置を生じさせるのに十分な速度（例えば、１，０００〜４０，０００ｒｐｍ）で回転する。他の実施形態では機械的な圧縮技法を利用できる。プロセス時に液状結合剤が利用されている場合、液状結合剤を硬化させることができる。このプロセスに続き、形成要素を所定の位置に放置することも（いくつかの実施形態で）、または除去することも（他の実施形態で）でき、これにより、可動部材の質量が減少し、および／または動作トラック領域と動作トラック領域から光を収集するのに使用される光システムとの間の光路の長さが短縮される。いくつかの実施形態では、この光路を短縮することにより、以下に詳細に説明する特定の利点が得られる。いくつかの実施形態では、密集状態の粒子配置の動作平面が名目上平坦になるように密集状態の粒子配置を形成するステップが、動作表面が名目上平坦になるように動作平面を機械加工するステップを含む。あるいは、他の実施形態では、密集状態の粒子配置が名目上平坦な動作平面を有するように密集状態の粒子配置を形成するステップが、密集状態の粒子配置を平坦な形成壁面にあてて成形し、次に蛍光体粒子を密集状態の粒子配置で固定し、結果として対応する成形された表面が名目上平坦な動作表面を提供するステップとを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、動作時に、入射光源（例えば、レーザー）は蛍光体点光源素子の動作トラック領域に位置する照射スポットに高輝度の入射光を提供し、これにより、発光蛍光体は、動作トラック領域の発光出射結合領域に含まれる励起された蛍光体スポットまたはトラックから高輝度の出射光を放射する。いくつかの実施形態では、発光出射結合領域は照射スポットの直近に位置する。同時に、稼動部材アクチュエータの動作の場合、動作トラック領域と発光蛍光体領域は照射スポットに対して連続的に移動し（例えば、照射スポットの場所を通り抜けて回転し）、これにより、発光出射結合領域内での高い光束による消光（適用可能な場合）が回避され、蛍光体の寿命が延び、結果として光源構成の全体の動作寿命が延びる。様々な実施形態で、光学的な消光および／または光退色および／または寿命に関する検討事項は、蛍光体材料と関連付けられ、基本的な蛍光体の発光体および／または関連する添加剤および／または結合剤またはカプセル材料の特性に依存し得ることが把握される。いくつかの実施形態では、光源は、ＣＰＳまたは他の精密測定装置の代表的な測定レートと同じまたはそれ以上のレートで光源を変調することも可能である。
【００１９】
本発明の様々な実施形態は、高輝度光を光ファイバ端に結合するための特にコンパクトで経済的手段を提供するものであることが把握される。このことは、光ファイバの出射端が多くの応用にとってほぼ理想的な（すなわち、非常に小さな寸法を有する）経済的点光源を提供できるという点で、高輝度「理想点源」の恩恵を受ける応用（例えば、ＣＰＳアプリケーション、コリメート光プロジェクタなど）において特に価値がある。さらに、様々な実施形態は、点光源から様々なスペクトルを供給する公知の方法に比較して、改良された多用途性と経済性を備えた様々な波長スペクトルを提供することができる。さらに、本発明は、基板と発光蛍光体を含む動作トラックの運動にもかかわらず非常に安定した輝度出射レベルおよび／または波長を持つ光源を提供する。さらに、様々な実施形態は、点光源から種々のスペクトルを供給する公知の方法に比較して、改良された多用途性と経済性とを備えた種々の波長スペクトルを提供することができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、発光蛍光体は、ＹＡＧ−Ｃｅ＋ベースの蛍光体など１つまたは複数（例えば、混合物）の従来の蛍光体材料、または、フォトルミネッセンス半導体ナノ粒子もしくはナノ結晶、Ｑ粒子蛍光体（一般に量子ドットまたは半導体量子ドットと呼ばれる）、酸化亜鉛ナノロッドその他がある。したがって、本明細書で開示される原理にしたがって構成および使用され得る当該および他の任意の適切な発光材料を参照するために、本明細書では「発光蛍光体」という用語が一般に使用されることを理解されたい。
【００２１】
上述の態様と本発明の付随する利点の多くは、添付図面と併せると、以下の詳細な説明を参照することによりさらに良く、容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に従って形成された蛍光体点光源素子を使用する光源が利用可能な例示的なクロマティックポイントセンサのブロック図である。
【図２】本発明に従って形成された蛍光体点光源素子を含む光源を示す平断面図である。
【図３】ロータリアクチュエータと、図２の蛍光点光源素子の第１の実施形態との分解図である。
【図４Ａ】図３に示した蛍光体点光源素子の基板の正面図、垂直断面図、および背面図である。
【図４Ｂ】図３に示した蛍光体点光源素子の基板の正面図、垂直断面図、および背面図である。
【図４Ｃ】図３に示した蛍光体点光源素子の基板の正面図、垂直断面図、および背面図である。
【図５Ａ】蛍光体が、図３の蛍光体点光源素子に密集状態の粒子配置で配置される方法を示す。
【図５Ｂ】蛍光体が、図３の蛍光体点光源素子に密集状態の粒子配置で配置される方法を示す。
【図６Ａ】蛍光体点光源素子の第２の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図６Ｂ】蛍光体点光源素子の第２の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図７Ａ】蛍光体点光源素子の第３の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図７Ｂ】蛍光体点光源素子の第３の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図８Ａ】蛍光体点光源素子の第４の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図８Ｂ】蛍光体点光源素子の第４の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図９Ａ】蛍光体点光源素子の第５の実施形態において、様々なタイプの蛍光体粒子のポケットを示す水平断面図と垂直断面図である。
【図９Ｂ】蛍光体点光源素子の第５の実施形態において、様々なタイプの蛍光体粒子のポケットを示す水平断面図と垂直断面図である。
【図１０Ａ】蛍光体点光源素子の第６の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１０Ｂ】蛍光体点光源素子の第６の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１０Ｃ】蛍光体点光源素子の第６の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１１Ａ】蛍光体点光源素子の第７の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１１Ｂ】蛍光体点光源素子の第７の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１１Ｃ】蛍光体点光源素子の第７の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１１Ｄ】蛍光体点光源素子の第７の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。
【図１２Ａ】蛍光体点光源素子の第８の実施形態の密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図１２Ｂ】蛍光体点光源素子の第８の実施形態の密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図１２Ｃ】蛍光体点光源素子の第８の実施形態の密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。
【図１３】蛍光体点光源素子を形成するための例示的な一般的方法を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】従来技術に従って形成された蛍光体層内の望ましくない粒子配置を示した断面図である。
【図１４Ｂ】従来技術に従って形成された蛍光体層内の望ましくない粒子配置を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の内容を紹介するために、図１に関する以下の説明において、本明細書に開示した様々な例示的な実施形態に係る蛍光体点光源素子を使用した光源がクロマティックポイントセンサ（ＣＰＳ）システムにどのように利用され得るかについて概説する。ＣＰＳシステムは光ファイバ照射に対応する光源の恩恵を受ける高性能で高価な測定システムであるということを、理解する必要がある。ＣＰＳシステムのパフォーマンスおよび価値については、サンプルレートを高めることにより（例えば、短く大量の高輝度照射により）、ならびに輝度レベルおよび照射波長のスペクトルの再現可能性を高めることにより強化することができる。一般的に言えば、これらの要因のいずれかで無視できない改良を実現し得る光源は、ホストＣＰＳシステムのパフォーマンスおよび価値において無視できない改良を実現し得る。したがって、光源に関する小さな改良であったとしても、それは評価に値する。しかしながら、このような改良された光源は他の精密測定計器（例えば分光計）などの他の様々なシステムでも同等にうまく適用され得るということは当業者にとって明らかである。
【００２４】
図１は例示的クロマティックポイントセンサ１００のブロック線図である。図１に示すように、クロマティックポイントセンサ１００は光学ペン１２０と電子部１６０を含む。光学ペン１２０は入力／出力光ファイバサブアセンブリ１０５、筐体１３０および光学系部１５０を含む。入射／出射光ファイバサブアセンブリ１０５は、取り付け用ねじ１１０を使用して筐体１３０の端に取り付けられる取り付け用素子１８０を含む。入射／出射光ファイバサブアセンブリ１０５は、入射／出射光ファイバを包む光ファイバケーブル１１２と光ファイバコネクタ１０８とを介し入射／出射光ファイバ（図示せず）を受容する。入射／出射光ファイバは約５０μｍのコア径を有するマルチモードファイバ（ＭＭＦ）であってよい。入射／出射光ファイバは開口部１９５を介し出射ビームを出力し、反射された測定信号光を開口部１９５を介し受光する。
【００２５】
クロマティック共焦点センサシステムでは公知のように、動作中、開口部１９５を介しファイバ端から放射される光は、光学軸ＯＡに沿った焦点が光の波長に依存して異なる距離に存在するように軸方向色分散（axial chromatic dispersion）を与えるレンズを含む光学系部１５０により焦点を合わせられる。光は加工物表面１９０上に焦点を合わせられる。加工物表面１９０で反射すると、反射光は、限界光線ＬＲ１とＬＲ２により例示されるように光学系部１５０により開口部１９５上に再び焦点を合わせられる。軸方向色分散のために、１つの波長だけが光学ペン１００から表面１９０までの測定距離に一致する結合位置までの距離ＦＤを有することになる。表面１９０で最も良く焦点を合わせられた波長はまた開口部１９５において最も良く焦点を合わせられた反射光の波長となる。開口部１９５は、主に最も良く焦点を合わせられた波長が開口部１９５を通過して光ファイバケーブル１１２の芯に入るように反射光を空間的にフィルタする。光ファイバケーブル１１２は、支配的輝度を有する波長（加工物表面１９０までの測定距離に対応する）を判断するために利用される波長検出器１６２へ反射信号光を送る。
【００２６】
電子部１６０は、光ファイバ結合器１６１、光ファイバ結合器１６１と波長検出器１６２間の光ファイバ１１２Ｂ、光ファイバ結合器１６１と光源１６４間の光ファイバ１１２Ａ、信号処理装置１６６、およびメモリ部１６８を含む。波長検出器１６２は、分散素子（例えば格子）が光ファイバケーブル１１２、光ファイバ結合器１６１および光ファイバ１１２Ｂを介し反射光を受光するとともに分光強度プロフィール結果を検出器アレイ１６３へ送る、分光計配置を含む。
【００２７】
信号処理装置１６６により制御される光源１６４は、光ファイバ１１２Ａに結合され、そして光ファイバ結合器１６１（例えば、２×１光ファイバ結合器）を通って光ファイバケーブル１１２に結合される。上述のように、光は、焦点距離が光の波長とともに変化するように縦色収差を生成する光学ペン１２０を伝播する。ファイバを介し最も効率的に返送される光の波長は表面１９０上に焦点が存在する波長である。検出器アレイ１６３の測定軸に沿った画素アレイ全体に分散された分光強度プロフィールを受信するとともに対応するプロファイルデータを供給するように動作する波長検出器１６２に光の約５０％が向けられるように、反射された波長依存光は次に光ファイバ結合器１６１を再び通過する。表面までの測定距離はメモリ部１６８に格納された距離較正ルックアップテーブルを介し判断される。光源１６４は、蛍光体をベースとした高輝度光源素子（例えば、以下に詳細を説明する蛍光体点光源素子の１つ）を含むことができる。以下にさらに詳細に説明されるように、このような蛍光体点光源素子は小スペースにおいて光ファイバ端に安定した高輝度光を経済的に結合するのに特に好都合である。したがって、このような光源構成はそれ自体が新規であるだけでなく、光ファイバを含む光路を介し光源を加工物まで運ぶＣＰＳシステム、ある種の分光計システムなどのホストシステムの経済性と有用性を特に高めることができる。
【００２８】
図２は、本発明に従って形成された蛍光体点光源素子２０２を含む光源構成１６４’を示す平断面図である。光源構成１６４’は、様々なアプリケーションで使用することができる（例えば、図１に示す光源１６４のように）。したがって、光源１６４’は、信号線２４５を介してホストシステム制御装置１６６’（例えば、ＣＰＳ制御装置／信号処理装置）に結合され、光ファイバ１１２Ａ’（例えば、図１に示す光ファイバ１１２Ａおよび／または１１２）を介してホストシステム光アプリケーション（例えば光学ペン）に光学的に結合され得る。蛍光体点光源素子を利用する光源が、どのように動作するか、そして係るシステムにどのように結合され得るのかに関するいくつかの様態は、公報‘７７９号に詳細に説明されている。
【００２９】
図２に示すように、光源構成１６４’は、ロータリアクチュエータ２０６（例えば、小型の精密回転モータ）を備える可動部材アクチュエータ２０４に取り付けられる蛍光体点光源素子２０２を含む。可動部材アクチュエータ２０４は、必要に応じてリニアアクチュエータ２０８（例えば、小型の精密リニアモータまたはモータおよび主ネジ）に取り付けることも可能である。図示した実施形態では、蛍光体点光源素子２０２は、基板２７０と、動作トラック領域２１０を含む蛍光領域２１０’とを有する。図示した実施形態では、蛍光体点光源素子２０２は軸２０７の周りを回転し、軸２０７は、蛍光体点光源素子２０２の動作トラック領域２１０の表面に対して略垂直に延在している。いくつかの実施形態では、蛍光体点光源素子２０２は、およそ１０〜７５ミリメートルまたはそれ以上の直径を持つことができ、最大で４０，０００ＲＰＭまたはそれ以上の回転数で回転され得る。いくつかの実施形態では、蛍光体点光源素子２０２は、ウィンドウ要素（図示せず）を含み得、図３を参照して以下に概説するウィンドウ要素２１１−１などが挙げられる。
【００３０】
図２に示す実施形態では、光源構成１６４’はまた、少なくとも第１の入射光源２１２と、出射光路光学素子セット２２０と、光源制御装置２６５とを備え、当該光源制御装置２６５は、電源および／または信号線２４０を介してリニアアクチュエータ２０８へ、電源および／または信号線２４１を介してロータリアクチュエータ２０６へ、電源および／または信号線２４２を介して第１の入射光源２１２へ動作可能に結合される。第１の入射光源２１２は、以下に詳細に説明するように、照射スポット２２４で蛍光体点光源素子２０２の動作トラック領域２１０を照射する入射光Ｌ１を提供または生成する。動作トラック領域２１０は、その名称が示すように、入射光Ｌ１によって実際に照射され、出射光Ｌ２を実際に放射するトラックである。様々な実施形態では、動作トラック領域２１０は、より広い発光蛍光体領域（または組成物）２１０’の一部または略全体を含み得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、発光蛍光体領域２１０’は、狭帯域光を生成するのに適したタイプの発光蛍光体などを含み得る。いくつかの実施形態では、発光蛍光体領域２１０’は、広帯域光（例えば、ＣＰＳシステムアプリケーションで有用であると考えられる４００〜７００ｎｍ）を生成するのに適したタイプの発光蛍光体またはそのために混合されるタイプの発光蛍光体などを含み得る。例えば、蛍光体混合物は、青色放射蛍光体、緑色放射蛍光体、および／または赤色放射蛍光体の組み合わせを含んでよい。広域帯光の生成に適したタイプの蛍光体混合物については、米国特許第６，２５５，６７０号、米国特許第６，７６５，２３７号、米国特許第７，０２６，７５５号、米国特許第７，０８８，０３８号に開示されている。これらの特許は、広帯域光を出射する連続波ＵＶ ＬＥＤに密に接触または隣接面で接触する蛍光体混合物について記載している。その代わりまたは追加として、広帯域光を生成するのに適したタイプの蛍光体混合物は、米国特許第６，０６６，８６１号、米国特許第６，４１７，０１９号、および米国特許第６，６４１，４４８号に開示される。これらの特許は、連続青色ＬＥＤ光を吸収し広帯域光を出射するＹＡＧ−Ｃｅ+ベースの蛍光体混合物について記載している。その代わりまたは追加として、広帯域光を生成するのに適するタイプの蛍光体混合物は、米国特許第７，２７９，８３２号に開示されるようなサイズが異なる光輝性の半導体ナノ粒子、または米国特許第７，２３５，７９２号に開示されるようなナノ結晶材料、または米国特許第７，０８３，４９０号に開示されるような半導体ナノ結晶を含み得る。これらの特許は、公報‘８３２号、公報‘７９２号、公報‘４９０号として後で参照する。その代わりまたは追加として、広帯域光を生成するのに適するタイプの蛍光体混合物は、高輝特性を示す酸化亜鉛ナノロッドを開示する米国特許出願公開第２００５０２５５６２９号と白色光源におけるナノ材料／蛍光体ヘテロ構造用のナノ材料として酸化亜鉛ナノロッドを開示する米国特許出願公開第２００５０２０８３０２号とに開示されるような酸化亜鉛ナノロッドをベースにしたナノ構造とを含み得る（これらの公報は、公報‘６２９号および公報‘３０２号としてそれぞれ参照する）。
【００３２】
光源１６４’の基本的な動作を簡潔に概説するために、第１の入射光源２１２は、蛍光体点光源２０２の動作トラック領域２１０を照射スポット２２４で照射する入射光Ｌ１を生成するものとする。照射スポット２２４は、放射光出射結合領域２１６に対して固定される。光源制御装置２６５は、照射スポット２２４にわたる動作トラック領域２１０の少なくとも１つの速度（例えば、様々な実施形態およびアプリケーションでは、２．５ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、またはさらに５０ｍ／ｓ以上）を実現するようにロータリアクチュエータ２０６を動作させることで、消光を少なくし、動作トラック領域２１０に沿って、公報‘７７９号に記載されているような光退色を最小限に抑える。照射スポット２２４に近接して配置される動作トラック領域２１０の発光蛍光体は、放射光出射結合領域２１６に光を放射する。特に、動作トラック領域２１０のアクティブな発光部は、第１の波長（または波長範囲）を有する入射光Ｌ１を吸収し、第１の波長とは異なる第２の波長範囲を有する出射光Ｌ２を放射する。いくつかの実施形態では、放射光出射結合領域は、出射光ファイバの端部へ実際に結合される放射光（例えば、ファイバ端２１４に結合される出射光Ｌ２）を生成する領域として定義され得る。放射光が、ホストシステムなどに含まれる未定義の素子に出射される様々な他の実施形態では、放射光出射結合領域は、照射スポット２２４を取り囲む励起蛍光体スポットと同一の広がりを持つように定義されてもよい。どんな場合でも、放射光出射結合領域２１６内の出射光Ｌ２は、出射光路光学素子セット２２０（例えば、ファイバ端２１４と光ファイバ１１２Ａ’とを含む）へ入射され、ホストシステムへの照射として提供され得る。
【００３３】
図２に示す実施形態では、入射光源２１２は、公報‘７７９号に概説されているような高輝度短パルスを提供するように制御可能な光発生器２１８（例えば、ＫＨｚまたはＭＨｚのレートでパルス化可能な５００ｍＷまたは１Ｗバイオレットダイオードレーザーなどのレーザー光源）と、強く収束される照射スポット２２４を実現することが可能な、入射レンズ２１９Ａと２１９Ｂを備える入射光路光学素子セット２１９（これにより、結果として得られる局所的な出射光Ｌ２をファイバ端２１４に効率的に結合させることができる）とを含む。例えば、一部の実施形態では、動作トラック領域２１０の表面を、ほぼ入射光路光学素子セット２１９の焦点面ＦＰに位置させることができ、結果として得られる照射スポット２２４の直径は５〜１０μｍ程度となり得、または、他の実施形態では、照射スポット２２４の直径は１００〜１５０μｍ程度となり得る。いくつかの実施形態では、発光動作トラック領域２１０は、照射スポット２２４より広く照射スポット２２４を囲む（例えば、励起スポットの直径が１５０μｍ）励起蛍光体スポットから光を放射し得る。
【００３４】
図２に示す実施形態では、出射光路光学素子セット２２０は、ファイバ端２１４を備える光ファイバ１１２Ａ’と、レンズ２２２Ａおよびレンズ２２２Ｂを備える集光光学系２２２とを含む。しかしながら、公報‘７７９に開示されるようないくつかの実施形態では、集光光学系２２２は省略することができ、出射光Ｌ２を直接受光するために、ファイバ端２１４を発光動作トラック領域２１０と放射光出射結合領域２１６とにごく接近させて取り付けることが可能である（いくつかの実施形態では、この距離は１００〜３００μｍ以内）。出射光路光学素子セット２２０が集光光学系２２２を備える場合、焦点面ＦＰは、入射光路光学素子セット２１９の当該素子の焦点面ＦＰとなる場合、または集光光学系２２２の焦点面ＦＰとなる場合、またはその両方となる場合がある。図１１Ｂを参照して以下に詳細に説明されるように、焦点面ＦＰに隣接していない、蛍光体粒子の表面上の点において、集光光学系２２２の受光角に対応する角度範囲内で放射される光の一部は、出射光路光学素子セット２２０の限界光線ＬＲ１およびＬＲ２から外れるため、出射光路光学素子セット２２０を介して入射および／または伝達されない。したがって、蛍光体粒子上の点から、焦点を合わせられた出射光路光学素子セット２２０を介して、実際に出射される光の割合は、焦点面ＦＰから当該点までの距離に依存する。したがって、（例えば、図１１Ｂに示すような従来技術の方法で製造されるような）動作トラック領域２１０の「平坦でない」蛍光体表面については、図２に示すような、焦点を合わせられた出射光路光学素子セット２２０を使用する光源内を移動するとき、出射輝度が大きく変動する一因となる。さらに、焦点面ＦＰでも焦点が合わせられる入射光路光学素子セット２１９を光源が備える場合、動作トラック領域２１０での結果として得られる照射スポット２２４内のサイズと平均輝度は、焦点面ＦＰと動作トラック領域２１０内の蛍光体表面との距離に応じて変化する。これは、（例えば、従来技術の方法で製造されるような）「平坦でない」蛍光体表面での出射輝度変動の一因ともなり得る。
【００３５】
したがって、本明細書で開示される様々な実施形態によれば、密集状態の蛍光体粒子の配置４９６における平坦な動作表面ＯＳは、動作トラック領域２１０内で実現される。このような密集状態の粒子の平坦な動作表面の場合は、当該表面を、連続する励起蛍光体粒子と入射および／または出射光路の焦点平面ＦＰとの間の距離の変化を大きくすることなしに、照射スポット２２４を介して回転させることができる。したがって、公知の方法で製造される蛍光体素子とは対照的に、動作トラック領域２１０内に平坦な動作表面ＯＳを有する蛍光体点光源素子２０２は、本明細書で開示および請求されるように、図２に示すような光源で使用される場合に、より安定した出射輝度を提供することができ、さらに、（定義された焦点面を持たない、簡単な「光ファイバのみによる」入射および出射光路で構成されたものであっても）公報‘７７９号に開示される光源実施形態のような移動形の蛍光体点光源素子を使用し得る他の光源実施形態における出射安定性を高めることもできる。
【００３６】
図２に示す様々なオプション機能に関して、いくつかの実施形態では、第２の入射光源２１２’を含めることで、光源１６４’によって提供可能な光輝度を強めることができる。第２の入射光源２１２’は、第１の光源２１２と同様に構成および制御することができる。他の実施形態では、必要に応じて、類似の入射光源を追加してもよい。先述のとおり、いくつかの実施形態ではリニアアクチュエータ２０８もオプションである。可動部材アクチュエータ２０４がリニアアクチュエータ２０８を備える場合、ロータリアクチュエータ２０６は蛍光体点光源素子２０２を回転させるように構成および制御されるが、リニアアクチュエータ２０８は照射スポット２２４に対して蛍光体点光源素子２０２を（例えば、１つのトラックで効率の低下あるいは破損が生じた場合に、発光蛍光体領域２１０’にフレッシュな動作トラック領域２１０を提供するように半径方向内側に）直線的に移動させるように構成および制御される。より一般的には、リニアアクチュエータ２０８とロータリアクチュエータ２０６を組み合わせて使用することにより、照射スポット２２４は、動作トラック領域２１０および／または発光蛍光体領域２１０’の外側エッジと内側エッジとの間で、概ね円軌道および／またはらせん軌道に沿って、発光蛍光体領域２１０’の動作トラック領域２１０を横切ることができる。以下に詳細に説明するように、蛍光体領域２１０’における使用可能な動作トラック領域２１０の幅は、動作トラック領域２１０及び蛍光体領域２１０’を形成するのに使用されるプロセスによってある程度決定され得る。いくつかの実施形態では、リニアアクチュエータ２０８を省略し、単一の動作トラック領域２１０を蛍光体領域２１０’に沿って使用することができる。どんな場合でも、照射スポット２２４に対する動作トラック領域２１０の相対運動により、動作トラック領域２１０は、高輝度の光を持続的に生成することができ、これにより、公報‘７７９号に概説するように長寿命にわたって高輝度ストローブサイクル（例えば、５０μ秒、３３μ秒、またはこれ以下の露光時間で）がサポートされる。
【００３７】
図３はロータリアクチュエータ２０６と、図２に示した一般的な蛍光点光源素子２０２の代わりに使用可能な蛍光体点光源素子２０２−１の第１の実施形態との分解図である。図３に示すように、蛍光体点光源素子２０２−１は、基板４７０と、動作トラック領域２１０−１を備える蛍光体領域２１０’−１と、透明ウィンドウ要素２１１−１とを含む。ウィンドウ要素２１１−１の全体の平坦度が、以下に概説する様々な実施形態における必要性と一致するように維持され得る場合、ウィンドウ要素２１１−１は、いくつかの実施形態では現実的な軽さおよび薄さとするのが好ましい（いくつかの実施形態ではおよそ５００μｍ以下の厚さを有する）。いくつかの実施形態では、ウィンドウ要素２１１−１は、蛍光体領域２１０’−１を保護および／または支持するものとなり得る。ただし、他の実施形態では、入射および／または出射光ファイバ端を動作トラック領域２１０−１に近接して配置できるように（例えば、公報‘７７９号に開示される光源実施形態に説明されるように）、ウィンドウ要素２１１−１を省略するのが有利である。より一般的に、蛍光体領域２１０’が本来接着結合剤などによって支持される実施形態では、本明細書のかかる実施形態に示すウィンドウ要素はいずれも省略可能であることを理解されたい。
【００３８】
基板４７０は、製造プレートショルダー４７８Ａ、蛍光体トラック支持ショルダー４１０、および取り付け用穴４７９Ａ、ならびに図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｂを参照して以下に説明する他のフィーチャーを含んでよい。図３ではまた、取り付け用ハブ４７９を示す。この取り付け用ハブ４７９は、蛍光体点電極素子２０２−１をロータリアクチュエータ２０６に取り付けるために、取り付け用穴４７９Ａおよび／または基板４７０の隣接ショルダーと係合する。しかし、他の実施形態では、基板４７０は、ロータリアクチュエータ２０６に基板４７０を直接取り付け可能にするフィーチャーを備えてもよい。図３において蛍光体領域２１０’−１と動作トラック領域２１０−１は独立した素子のように見えるが、これらの素子は、以下に詳細に説明するように製造することができ、様々な実施形態では基板４７０から距離をおいて位置するための機械的強度または機械的完全性を持たない場合があることを理解されたい。いくつかの実施形態では、蛍光体領域２１０’−１および動作トラック領域２１０−１は、以下に詳細に説明するように、蛍光体トラック支持ショルダー４１０によって形成および支持され得る。組み立ておよび／または製造の後、蛍光体領域２１０’−１は、蛍光体トラック支持ショルダー４１０に当接し、および／またはこれに結合され得る、さらに、動作トラック領域２１０−１は、透明ウィンドウ要素２１１−１に当接し得る。この透明ウィンドウ要素２１１−１は、製造プレートショルダー４７８Ａに当接し、これによって支持され得る。前述のように、組み立てられた蛍光体点光源素子２０２−１は、回転軸２０７の周りを回転する。蛍光体点光源素子２０２−１を構成する素子およびこの製造については、図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｂを参照しながら以下に詳細に説明する。
【００３９】
図４Ａ〜図４Ｃは、図３に示した基板４７０の正面図、垂直断面図、および背面図である。図４Ａと図４Ｂによく示したように、基板４７０は、製造プレートショルダー４７８Ａ、４７８Ｂ（以下に詳細に説明するように製造プレートなどの形成要素を配置するための平面を区画し得る）、および／またはウィンドウ要素（例えば、図３に示したウィンドウ要素２１１−１）、および貯蔵層領域４７１を備える。より具体的には、貯蔵層領域４７１内においては、製造プレートショルダー４７８Ａ、４７８Ｂの平面から窪んだ部分に円形の溝および／またはショルダーが設けられ、接着結合剤貯蔵層４７２と、蛍光体貯蔵層４７４と、蛍光体トラック支持ショルダー４１０とが含まれる（図５Ａと図５Ｂについて以下に詳細に説明する）。一部のアプリケーションでは高速で回転される場合があるため、基板の軽さおよびバランスが現実的である場合が有利である。したがって、図５Ａと図５Ｂを参照して以下に概説するように、基板４７０の全体的な平坦度が、特に製造プレートショルダーの領域４７８Ａおよび４７８Ｂと蛍光体トラック支持ショルダー４１０において製造時および製造後に維持される場合、いくつかの実施形態では基板４７０の背部の材料は（ＲＥＬＩＥＦ領域において）可能な限り除去され得る。
【００４０】
図５Ａと図５Ｂは、図４Ａ〜図４Ｃに示す基板４７０の貯蔵層領域４７１（結合剤貯蔵層４７２と、蛍光体貯蔵層４７４と、蛍光体トラック支持ショルダー４１０を有する）を示す断面図であり、動作トラック領域２１０−１を形成して図３に示す蛍光体点光源素子２０２−１を提供できるようにする方法を示す。以下に詳細に説明するように、図５Ａでは、動作トラック領域２１０−１の製造準備における蛍光体４９４および接着結合剤４９２のそれぞれの貯蔵層への配置と、製造プレートＦＢＡなどの形成要素の配置について示し、一方、図５Ｂでは、動作トラック領域２１０−１に平坦で密集した蛍光体粒子の配置を形成する技法が適用された後での製造結果を示す。
【００４１】
図５Ａに示すように、製造の１ステップとして、接着結合剤４９２を接着結合剤貯蔵層４７２に配置することができ、蛍光体４９４は蛍光体貯蔵層４７４に配置する。蛍光体４９４は、任意の適切な発光材料の個々の蛍光体粒子４９５（例えば、真の蛍光体またはナノ粒子など）を含むことができ、いくつかの実施形態では、蛍光体粒子４９５が、（例えば、サイズ指定されたメッシュなどを介して粒子をフィルタリングすることにより提供される）制御される最大寸法を有する場合が有利ではあるが、個々の蛍光体粒子４９５は様々なサイズを有し得る。一般に、接着結合剤貯蔵層４７２と蛍光体貯蔵層４７４は、任意の便宜的なサイズと形状を有し得る。しかし、いくつかの実施形態では、それぞれが、保持する材料の所望の製造量に略対応する量を有することが望ましい。
【００４２】
製造における別のステップとして、製造プレートＦＡＢの平滑表面ＦＡＢＳＵＲＦを、平坦な製造プレートショルダー４７８Ａに対して（および製造プレートショルダー４７８Ｂが基板４７０上に含められる場合は製造プレートショルダー４７８Ｂに対しても）位置決めし、製造時に所定の位置にクランプおよび結合することができる。この位置では、表面ＦＡＢＳＵＲＦは名目上平坦であり、接着結合剤４９２、蛍光体４９４、蛍光体トラック支持ショルダー４１０の上に空間が確保される閉キャビティを提供する。図５Ａでこの構成について示したように、蛍光体トラックショルダー４１０に直近のキャビティは厚さ寸法Ｔを有し、この寸法は製造プレートショルダー４７８Ａの表面から蛍光体トラック支持ショルダー４１０が窪む距離に対応する。製造プレートショルダー４７８Ａの側部は外壁４１０Ｗを提供し得る。
【００４３】
製造における別のステップとして、図５Ａに示す素子が、先に概説したように構成される場合、基板４７０はその中心軸（例えば、図３に示す回転軸２０７）を中心に高速で回転させることができる。結果として、接着結合剤４９２と蛍光体４９４は、それぞれ矢印４９２Ａと矢印４９４Ａとで示されるように、蛍光体トラック支持ショルダー４１０の方へ流れる。図示した特定の例示的な実施形態では、接着結合剤貯蔵層４７２と蛍光体貯蔵層４７４は、外周に沿って傾斜面を有するように示されており、この構造は、内容物が蛍光体トラック支持ショルダー４１０の方へ流れるように促す際に有利となり得る。回転（および回転によって生じる反遠心力）は、図５Ｂにほぼ示すように、表面ＦＡＢＳＵＲＦと外壁４１０Ｗ（蛍光体トラック支持ショルダー４１０の近傍にある）に対して蛍光体粒子４９５が密集状態になるまで回転を維持され得る。回転はまた、接着結合剤４９２が蛍光体粒子４９５の間の実質的にすべての空間に浸透し、蛍光体粒子４９５に挟まれて硬化し、蛍光体粒子が互いにおよび蛍光体トラック支持ショルダー４１０および外壁４１０Ｗに対して所定の位置で結合されるまで維持される。
【００４４】
図５Ｂに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−１（厚さ寸法Ｔの動作トラック領域２１０−１を含む）が形成される。ここで、動作トラック領域２１０−１内の蛍光体粒子は、動作表面ＯＳをもたらす密集状態の粒子配置４９６内で配置される。動作表面ＯＳは先に概説した表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合するように、密集状態の粒子配置４９６内の蛍光体粒子４９５に力を加えることで製造されている／製造されるため、動作表面ＯＳは表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合しており／適合し、名目上は平滑である。動作表面ＯＳにおける所望の平坦度および／または滑らかさを実現するのに、表面ＦＡＢＳＵＲＦの平坦さおよび／または滑らさが十分でない場合、または、単により便利なまたは信頼できる製造方法が提供されている場合は、動作トラック領域の近傍で密集状態の粒子配置が達成された後で、動作表面ＯＳを機械加工して（例えば、旋削、研磨、粗研磨など）、所望の平坦度および／または滑らかさを実現することができる。動作表面ＯＳの近くで（例えば、内側で）密集状態の粒子配置が達成された後、動作表面ＯＳは表面として機械加工されるため、密集状態の粒子配置は、動作トラック領域の近傍で互いに接触した蛍光体粒子に力を加えることによりもたらされることになる充填配置に実質的に類似している。
【００４５】
いくつかの実施形態では、製造プレートＦＡＢは、図３を参照して先に概説したウィンドウ要素２１１−１と一致し得る。前述した製造ステップが完了すると、図５Ｂに示すオプションのウィンドウ要素２１１−１を提供するために、製造プレートＦＡＢを所定の位置に維持し結合することができる。一つの代替実施形態では、ウィンドウ要素２１１−１を使用する場合は、接着結合剤４９２を省略することができ、デバイスの通常動作時の回転によって提供される摩擦および／または反遠心力により、動作時に所望の密集状態の粒子配置４９６と動作表面ＯＳを維持することができる。他の実施形態では、製造プレートＦＡＢは、透明プレートとすることも不透明プレートとすることもでき、接着結合剤が硬化した後では除去することができる。このような実施形態では、製造プレートＦＡＢの取り外しを簡単にするために、製造プレートＦＡＢ上に初めに接着ボンド抑制剤または離型剤を利用することが望ましいと考えられる。
【００４６】
先に概説したように、および図１１Ａと図１１Ｂを参照して以下にさらに教示されるように、密集状態の粒子配置４９６の平坦な動作表面ＯＳは、照射スポット２２４（図２を参照）で回転することができ、この場合、連続した励起蛍光体粒子４９５と、焦点面ＦＰおよび／または入射および／または出射光路の開口との間に重大な距離変化は発生しない（例えば、いくつかのアプリケーションでは、重大な距離変化は、およそ３０〜５０μｍ程度（またはこれ未満）でさえあり得る）。これにより、図２に示すような光源で、または公報‘７７９号で開示される実施形態で、蛍光体点光源素子が使用される場合は、より安定した出射輝度が提供される。
【００４７】
より小さい蛍光体粒子４９５は、大きな粒子に比べて動作表面ＯＳにより密におよびより均一に充填され、出射輝度の安定性が高まることを理解されたい。いくつかの実施形態では、大きな粒子の周りに密に充填するための小さな粒子が十分に存在する場合、大きな粒子も許容され得る。いくつかの実施形態では、粒子４９５（略円形とは言えない）は、最大寸法Ｄで特徴づけすることができる。所望の粒子密度は、いくつかの実施形態では蛍光体粒子４９５の平均最大寸法Ｄが動作表面で最大でも１００μｍである場合、他の実施形態では当該寸法が最大でも５０μｍである場合、さらに他の実施形態では当該寸法が最大でも３５μｍである場合に得られる。様々な実施形態では、動作トラック領域における光の均一な吸収および放射を確実にするために、動作トラック領域の厚さ寸法Ｔが平均最大寸法Ｄの少なくとも２倍であることが望ましく、平均最大寸法Ｄの少なくとも４倍であることがより望ましいと考えられる。いくつかの実施形態では、寸法Ｔは７０μｍ以下に制限され得る。いくつかの実施形態では、粒子４９５は、動作トラック領域内で粒子４９５が専有する体積のパーセンテージで特徴づけることができる。粒子４９５のサイズに範囲がある場合、粒子４９５の密度は、いくつかの実施形態では動作トラック領域の体積の約７５％、他の実施形態では約８０％、さらに他の実施形態では約８５％となり得る。いくつかの実施形態では、寸法Ｔが少なくとも１００μｍであることが望ましいと考えられ、これにより、粒子４９５および／または接着結合剤４９２は動作トラック領域に容易に流れ得る。しかし、先に概説した特定の寸法および設計関係は例示的なものに過ぎず、これに限定されるものではないことを理解されたい。
【００４８】
いくつかの実施形態では、接着結合剤は、２液混合型硬化接着剤とすることが有利である。他の実施形態では、接着結合剤は、ＵＶもしくは熱硬化結合剤、または他の望ましい材料とすることができる。いくつかの実施形態では、接着結合剤が硬化前に流れるステップ中において、接着結合剤は、１０００センチポアズ未満の粘着性を有するのが有利であると考えられ、または５００センチポアズ未満、もしくは２００センチポアズ未満、もしくは１００センチポアズ以下の粘着性を有するのがさらに有利であると考えられる。しかし、製造中に結合剤によって粒子が動作表面の近くに密集状態の粒子配置を取ることができるように、および結合剤が粒子の周りに十分に流れ込んで粒子を所定の位置に所望の密集状態の粒子配置にて結合するように、結合剤が選択される場合、先に概説した結合剤の特性は例示的なものに過ぎず、これに限定されるものではない。
【００４９】
図６Ａと図６Ｂ、図７Ａと図７Ｂ、図８Ａと図８Ｂ、図９Ａと図９Ｂは、それぞれ図５Ａと図５Ｂに類似している。前の図の素子と同じまたはこれに類似した素子は、同じ参照番号または同じ接尾辞を有する（つまり、番号９ＸＸ、８ＸＸ、７ＸＸ、６ＸＸ、および４ＸＸで、接尾辞ＸＸが一致する）参照番号を参照して示される。同じ接尾辞は、機能的に類似または一致した素子を指定することができ、同様に理解され得る。したがって、図６Ａと図６Ｂ、図７Ａと図７Ｂ、図８Ａと図８Ｂ、図９Ａと図９Ｂの説明では重要な差異のみを示す。
【００５０】
図６Ａと図６Ｂは、蛍光体点光源素子２０２−２の第２の実施形態において密集状態の粒子配置に蛍光体を配置する方法を示す断面図である。図６Ａと図６Ｂの蛍光体点光源素子２０２−２が、前述した蛍光体点光源素子２０２−１と異なる点は、蛍光体貯蔵層６７４から分離された接着結合剤貯蔵層６７２を備えるのでなく、結合された貯蔵層６７１を使用して接着結合剤４９２と蛍光体４９４の両方を保持する点である。あるいは、蛍光体点光源素子２０２−２とその派生的な代替実施形態の製造と特徴とについては、蛍光体点光源素子２０２−１に関する前の説明を使用して同様に理解することができる。
【００５１】
図７Ａと図７Ｂは、蛍光体点光源素子２０２−３の第３の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。図７Ａと図７Ｂの蛍光体点光源素子２０２−３が、前述した蛍光体点光源素子２０２−１と異なる点は、ウィンドウ要素２１１−３がオプションとなっていないこと、および反遠心力を使用して密集粒子配置４９６を作成するのでなく、機械的圧縮構成が利用される点である。図７Ａに示すように、基板７７０は環状溝７７７を備える。環状圧縮素子７２０（例えば、金属製のリング）は、環状溝７７７にぴったりとフィットする。環状圧縮素子７２０の上面は、環状溝７７７の側面と共に、蛍光体貯蔵層７７４を形成する。環状圧縮素子７２０の上面はまた、以下に概説するように、蛍光体トラック支持ショルダー７１０として機能する。
【００５２】
製造の一ステップとして、蛍光体４９４は蛍光体貯蔵層４７４に配置される。製造の別のステップとして、ウィンドウ要素２１１−３（平滑な表面ＦＡＢＳＵＲＦを持つ製造プレートＦＡＢとしての役割も果たす）は、製造時には、表面ＦＡＢＳＵＲＦと一緒に、平坦な製造プレートショルダー７７８Ａと７７８Ｂに対して位置決めされ、その位置にクランプされるか（例えば、図７Ｂに示すクランプリング７９８によって）、接着される。製造の別のステップとして、圧縮力は、圧縮機構７３０によって（例えば、図７Ａと図７Ｂに示す実施形態では、環状溝７７７の底部に穴７９９を通して圧力注入される硬化性の接着剤によって）環状圧縮素子７２０の底部表面に加えられる。この結果、環状圧縮素子７２０によってもたらされる蛍光体トラック支持ショルダー７１０は表面ＦＡＢＳＵＲＦに向けて駆動され、この駆動は、図７Ｂに概略を示したように、表面ＦＡＢＳＵＲＦと、環状溝７７７の側面と、蛍光体トラック支持ショルダー７１０に対して蛍光体粒子４９５が密集した状態に詰め込まれるまで継続される。
【００５３】
図７Ｂは、先に概説した製造ステップの結果として、厚さ寸法Ｔを有する動作トラック領域２１０−３を含む蛍光体領域２１０’−３が形成されることを示している。ここで、動作トラック領域２１０−３内の蛍光体粒子は、動作表面ＯＳを提供する密集状態の粒子配置４９６にて配置される。動作表面ＯＳは、先に概説したように表面ＦＡＢＳＵＲＦと適合するように密集状態の粒子配置４９６の蛍光体粒子４９５に力を加えることにより製造されている／製造されるため、動作表面ＯＳは表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合している／適合し、名目上は平滑である。密集状態の粒子配置４９６は、製造後、所定の位置に蛍光体トラック支持ショルダー７１０を固定することにより維持される。例えば、圧縮機構７３０によってもたらされる力を維持することにより、および／または、環状圧縮要素７２０を所定の位置に接着することにより（図７Ａと図７Ｂに示す実施形態では、製造時に環状溝７７７の底部に穴７９９を通して注入された接着剤を硬化することにより）維持される。
【００５４】
図８Ａと図８Ｂは、蛍光体点光源素子２０２−４の第４の実施形態において密集状態の粒子配置で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。図８Ａと図８Ｂの蛍光体点光源素子２０２−４は、蛍光体点光源素子２０２−３に類似しているが、前述した蛍光体点光源素子２０２−１と異なる点は、ウィンドウ要素２１１−４がオプションとなっていないこと、密集粒子配置４９６を作成するために機械的圧縮構成が利用される点である。図８Ａに示すように、基板８７０は環状溝８７７を備えており、この溝は周囲の環状隆起部の頂点の間に位置する。環状隆起部の頂点は、平坦な平面に製造プレートショルダー８７８Ａと８７８Ｂを提供する。環状溝８７７は、以下に概説するように、蛍光体貯蔵層８７４と、蛍光体トラック支持ショルダー８１０として機能する環状溝の床面とを形成する。
【００５５】
製造の一ステップとして、蛍光体４９４は蛍光体貯蔵層８７４を充填するように配置される。製造の別のステップとして、ウィンドウ要素２１１−４（平滑な表面ＦＡＢＳＵＲＦを有する製造プレートＦＡＢとしての役割も果たす）は、充填された蛍光体４９４を圧縮するために矢印ＦＡＢＡによって示されるように（例えば、ウィンドウ要素２１１−４を充填された蛍光体４９４に対して押し付けてねじることにより）押し下げされる。この操作は、ウィンドウ要素２１１−４が表面ＦＡＢＳＵＲＦと共に製造プレートショルダー７７８Ａおよび７７８Ｂに押し当てるように配置され、蛍光体粒子４９５が、表面ＦＡＢＳＵＲＦ、環状溝８７７の側面、および蛍光体トラック支持ショルダー８１０に押し当てられて密集状態となるまで（概略は図８Ｂを参照）継続される。次に、ウィンドウ要素２１１−４はその位置にクランプ（例えば、図８Ｂに示すクランプリング８９８によって）または接着され、密集状態の粒子配置４９６が維持される。蛍光体貯蔵層８７４の外に落ちる残りのまたは余分な蛍光体４９４は、アクセスホール８９９を通して吸引または流し出すことができる。
【００５６】
図８Ｂに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−４（厚さ寸法Ｔの動作トラック領域２１０−４を含む）が形成される。ここで、動作トラック領域２１０−４内の蛍光体粒子は、動作表面ＯＳをもたらす密集状態の粒子配置４９６にて配置される。動作表面ＯＳは先に概説した表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合するように密集状態の粒子配置４９６内の蛍光体粒子４９５に力を加えることで製造されている／製造されるため、動作表面ＯＳは表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合しており／適合し、名目上は平滑である。
【００５７】
図９Ａと図９Ｂは、蛍光体点光源素子２０２−５の第５の実施形態において、様々なタイプの蛍光体粒子のポケット内に密集状態の粒子配置４９６で蛍光体を配置する方法を示す水平断面図と垂直断面図である。図９Ａは基板９７０の角切片のみを示す。図９Ａに示す角切片のフィーチャーは、３６０度にわたって続いており、完全なディスク型蛍光体点光源素子２０２−５を形成することを理解されたい。図９Ａと図９Ｂの蛍光体点光源素子２０２−５は、蛍光体点光源素子２０２−１と類似しているが、前述した蛍光体点光源素子２０２−１と異なる点は、蛍光体貯蔵層が、半径方向に延びるポケット分割領域ＰＤＲによって分離される個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐを備えること、およびこの個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐには、円形の動作トラック領域２１０−５に沿って配置される個々の動作表面部分「ＯＳ−Ｘ」を設けるために製造された様々な組成比の異なるタイプの蛍光体粒子が個別に充填され得ることである。様々な組成比の蛍光体粒子を用いることにより、個々の蛍光体貯蔵ポケットに対応する個々の動作表面部分「ＯＳ−Ｘ」（例えば、ＯＳ−Ｂ）は、隣の動作表面部分（例えば、ＯＳ−Ｃなど）と比較して、異なる波長、または複数の波長および／または波長強度の異なる組み合わせを出射することができる。
【００５８】
蛍光体点光源素子２０２−１と同様に、製造の一ステップとして、接着結合剤（例えば、接着結合剤４９２）を接着結合剤貯蔵層９７２に配置し、第１の組成比「Ａ」の異なるタイプの蛍光体粒子を第１の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐ（または第１の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐセット）に配置し、第２の組成比「Ｂ」の異なるタイプの蛍光体粒子を第２の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐ（または第２の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐセット）に配置し、必要に応じて、所望の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐのすべてに所望の組成比の蛍光体粒子が充填されるまで、追加の組成比についても同様の配置を行うことができる。
【００５９】
製造の別のステップとして、製造時に、製造プレートＦＡＢの平滑な表面ＦＡＢＳＵＲＦは、平坦な製造プレートショルダー９７８Ａとポケット分割領域ＰＤＲに押し当てて配置され、その位置でクランプまたは接着され得る。この位置において、表面ＦＡＢＳＵＲＦは、名目上は平坦であり、接着結合剤（例えば、接着結合剤４９２）の上に空間を含む閉キャビティをもたらすとともに、個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐのそれぞれに配置された蛍光体粒子の上に閉空間をもたらす。図９Ｂに示すように、蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐの底部によって提供される蛍光体トラック支持ショルダー９１０−Ｐに隣接したキャビティの厚さ寸法Ｔは、製造プレートショルダー９７８Ａの表面から蛍光体トラック支持ショルダー９１０−Ｐが窪んでいる距離に対応する。
【００６０】
製造における別のステップとして、様々な素子が先に概説したように構成される場合、基板９７０はその中心軸（例えば、図９Ｂに示す回転軸２０７）を中心に高速で回転させることができる。結果として、接着結合剤と様々な蛍光体組成物は、個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐの外端に向かって流れる。このような回転は、図９Ｂにほぼ示したように、蛍光体粒子が、表面ＦＡＢＳＵＲＦと個々の蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐの壁面とに当たって密集状態となることで密集状態の粒子配置が形成され、接着結合剤が蛍光体粒子の間の実質的にすべて空間に浸透し、蛍光体粒子間に挟まれて硬化し、適所で蛍光体粒子が結合されるまで維持される。
【００６１】
図９Ｂに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−５（動作トラック領域２１０−５を含む）が形成される。ここで、動作トラック領域２１０−５内の蛍光体粒子は、蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐのそれぞれにおいて密集状態の粒子配置４９６にて配置される。これにより、円形の動作トラック領域２１０−５に沿って配置される個々の動作表面部分「ＯＳ−Ｘ」（例えば、ＯＳ−Ａ〜ＯＳ−Ｈまでの動作表面部分の繰り返し）を有する平坦な動作表面ＯＳがもたらされる。動作表面部分ＯＳ−Ｘは先に概説した表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合するように密集状態の粒子配置４９６内の蛍光体粒子４９５に力を加えることで製造されている／製造されるため、動作表面部分ＯＳ−Ｘは表面ＦＡＢＳＵＲＦに適合しており／適合し、個別にも集合的にも名目上は平滑である。動作表面ＯＳにおける所望の平坦度および／または滑らかさを実現するのに、表面ＦＡＢＳＵＲＦの平坦さおよび／または滑らさが十分でない場合、または、単により便利なまたは信頼できる製造方法が提供されている場合は、動作トラック領域の近傍で密集状態の粒子配置が達成された後で、動作表面ＯＳ（およびポケット分割領域ＰＤＲ）を機械加工して（例えば、旋削、研磨、粗研磨など）、所望の平坦度および／または滑らかさを実現することができる。動作表面ＯＳの近くで（例えば、内側で）密集状態の粒子配置が達成された後、動作表面ＯＳは表面として機械加工されるため、密集状態の粒子配置は、動作トラック領域の近傍で互いに接触した蛍光体粒子に力を加えることによりもたらされることになる充填配置に実質的に類似している。
【００６２】
特定の実施形態では、蛍光体貯蔵ポケット９７４Ｐは、半径方向と垂直である約３００μｍの寸法を有し得る。様々な波長または波長の組み合わせは、適用された照射スポットでのパワーの制御および同期化に応じて、蛍光体点光源素子２０２−５から放射され得ることを理解されたい。例えば、公報‘７７９号では、図７Ａと図７Ｂを参照しながらパワーの制御および同期化に関する適用可能な方法が概説されている。
【００６３】
先に概説した実施形態では複数の例を提供している。これらの例では、蛍光体点光源素子の動作表面は、蛍光体点光源素子の基板との組み合わせで閉キャビティを提供する形成要素として平坦な製造プレートまたはウィンドウ要素を使用することにより、所望の平坦度でまたはそれに近い平坦度で動作表面を成形することにより形成され得る。閉キャビティは、少なくとも１つの形成壁面、即ち、蛍光体粒子を強制的に密集状態の粒子配置にするために蛍光体粒子が押し付けられ得る表面を有する。動作表面は、製造プレートまたはウィンドウ要素の平面に当てて成形され得る。任意選択により結合剤を使用する場合、動作表面を機械加工することにより（例えば、フライス削り、旋削、研磨、粗研磨など）、動作表面の平坦度を高めることができる。対照的に、以下に概説する実施形態で提供される例では、蛍光体点光源素子の動作表面の平坦度は、主に動作表面を機械加工することにより実現される。機械加工の前に、様々な実施形態では、形成要素は、蛍光体点光源素子の基板と組み合わせて開キャビティまたは閉キャビティのいずれかを提供する。前の実施形態の場合と同様に、キャビティは、少なくとも１つの形成壁面、即ち、蛍光体粒子を強制的に密集状態の粒子配置にするために蛍光体粒子が押し付けられ得る表面を有する。密集状態の粒子配置が形成されると、動作表面を提供する密集状態の粒子配置を機械加工（例えば、フライス削り、旋削、研磨、粗研磨など）することにより、動作表面の所望の平坦度が実現される。いくつかの実施形態では、形成要素を基板と一体化することができ、名目上平坦な動作表面を形成する機械削り作業により形成要素を削り取ることが可能である。
【００６４】
図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃは、蛍光体点光源素子２０２−６の第６の実施形態において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃは、基板１０７０の角切片のみを示す。図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃに示す角切片のフィーチャーは、３６０度にわたって続いており、完全なディスク型蛍光体点光源素子２０２−６を形成することを理解されたい。図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃの蛍光体点光源素子２０２−６は、蛍光体貯蔵層が、半径方向に延びるポケット分割領域ＰＤＲによって分離された個々の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐを備える点において、図９Ａと図９Ｂの蛍光体点光源２０２−５に類似している。個々の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐには、円形の動作トラック領域２１０−６に沿って配置される個々の動作表面部分を設けるために製造された異なる組成比の異なるタイプの蛍光体粒子が個別に充填され得る。ただし、以下に説明するように、個々の蛍光体貯蔵ポケットには蛍光体粒子が充填される。この個々の蛍光体貯蔵ポケットは蛍光体貯蔵ポケット２１０−５の場合とは異なる方法で形成される。
【００６５】
図１０Ａに示すように、接着結合剤および蛍光体粒子を受け入れるキャビティを形成するために基板１０７０を形成要素ＦＥ−６と合わせることが可能である。図１０Ａに示す実施形態では、基板１０７０は、窪んだ矩形貯蔵ポケット１０７４とその外径ＯＤの近くで隣り合う仕切りを含み、形成要素ＦＥ−６は貯蔵ポケット１０７４と一致する窪みを含む。製造の例示的な一方法では、接着結合剤４９２は、第１の組成比「Ａ」の異なるタイプの蛍光体粒子４９５と混合され、結果として生じる混合物は、第１の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐ（または、第１の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐセット）に、さらに必要に応じて追加の組成比に対する蛍光体貯蔵ポケットに対応するキャビティに充填される。この作業はすべての所望のキャビティに所望の組成比の蛍光体粒子が充填されるまで続けられる。一実施形態では、図１０Ｂにおいて破線の輪郭線で示すように、各蛍光体粒子混合物は、対応するキャビティに図示した外径ＯＤのキャビティ開口部を介して充填され、各キャビティ開口部は、シール素子１０９７を使用して密封される。シール素子１０９７（例えば、一実施形態では金属製粘着テープ）は、いくつかの実施形態では形成要素として見なされる場合もあるが、蛍光体粒子を各キャビティ内に保持する。シール素子１０９７は、いくつかの実施形態では（例えば、図１０Ｂについて以下に概説するように、回転時に密集状態の粒子配置を形成するために）、キャビティを閉じて形成壁面を提供する。
【００６６】
図１０Ｂに示すように、様々な素子が先に概説したように構成される場合、形成要素のアセンブリと、混合物と、基板１０７０は、その中心軸を中心に高速で回転され得る。結果として、接着結合剤と様々な蛍光体組成物は、個々の蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐに対応するキャビティの外端に向かって流れる。回転により、蛍光体粒子は、シール素子１０９７および他のキャビティ壁面に押し付けられ、密集状態の粒子配置４９６がもたらされる。この回転は、図１０Ｂにほぼ示したように蛍光体粒子が密集状態の粒子配置４９６を形成し、接着結合剤が蛍光体粒子の間に浸透し、硬化して、適所で蛍光体粒子を結合するまで維持され得る。形成要素ＦＥ−６とシール素子１０９７は除去することが可能である。この場合、形成要素ＦＥ−６内の窪みにより、結合剤で基板１０７０に接着され、対応する蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐの上に延びる固定された密集状態の粒子配置４９６は残される。
【００６７】
図１０Ｃに示すように、密集状態の粒子配置４９６の結果として得られる構造は機械切削され、動作トラック領域２１０−６に沿って名目上平坦になるような動作表面ＯＳ（例えば、ＯＳ−Ａ’、ＯＳ−Ｂ’、ＯＳ−Ｃ’、ＯＳ−Ｄ’、およびＯＳ−Ｅ’部分を含む）が得られる。図１０Ｃに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−６が形成され、この領域には動作トラック領域２１０−６が含まれる。こ
こで、動作トラック領域２１０−６内の蛍光体粒子は密集状態の粒子配置４９６にて配置され（例えば、蛍光体貯蔵ポケット１０７４Ｐのそれぞれにおいて）、これにより、個々の動作表面部分を含むとともに円形の動作トラック領域２１０−６に沿って配置される平坦な動作表面ＯＳがもたらされる。図１０Ｃに示す実施形態では、動作表面ＯＳは、機械加工されて名目上平坦になった密集状態の粒子配置４９６の表面を有する。動作表面が、機械加工された、密集状態の粒子配置の表面を有する追加の実施形態を以下に説明する。
【００６８】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、および図１１Ｄは、蛍光体点光源素子２０２−７の第７の実施形態の角切片において密集状態の粒子配置にて蛍光体を配置する方法を示す透視図である。図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、および図１１Ｄの蛍光体点光源素子２０２−７は、図１０Ａ〜図１０Ｃの蛍光体点光源素子２０２−６にいくつかの点で類似しており、図１０と図１１の類似した素子は類似した参照番号で表わしている（例えば、基板１０７０と基板１１７０は類似した要素である）。蛍光体点光源素子２０２−７は、蛍光体点光源素子２０２−６に基づく類推によって大部分を理解することができる。特に、一実施形態では、図１１Ａで表わす素子、アセンブリ、および製造作業は、図１０Ｂによって表わされるものと類似または一致していると理解され得る。接着結合剤を硬化させ、密集状態の粒子配置４９６を所定の場所に結合した後で、硬化の前に使用する形成要素ＦＥ−７と任意のシール素子は除去することが可能である。この場合、形成要素ＦＥ−７内の窪みにより、結合剤で基板１１７０に接着され、対応する蛍光体貯蔵ポケット１１７４Ｐの上に延びる密集状態の粒子配置４９６は残される。蛍光体点光源素子２０２−７は、以下に説明する追加のフィーチャーを提供する製造ステップによって形成される。
【００６９】
図１１Ｂに示すように、様々な素子が先に概説したように構成されている場合は、シール素子１１９７（図１１Ｂに図示していない形成要素とみなすことができる）を適用することができ、異なるタイプの蛍光体粒子４９５’と接着結合剤との追加の混合物は、硬化した密集状態の粒子配置４９６の上およびその中間において、結果として得られた開キャビティ内に堆積され得る。必要ならば、混合物４９５’の上に形成要素ＦＥ−７’を固定して、閉キャビティを形成することができる。
【００７０】
図１１Ｃに示すように、様々な素子が先に概説したように構成されている場合、形成要素のアセンブリ、混合物、および基板１１７０は、中心軸を中心として再度、高速で回転する。この結果、接着結合剤と蛍光混合物４９５’は基板１１７０の外径ＯＤの方へ流れる。回転により、混合物４９５’内の蛍光体粒子は、シール要素１１９７と形成要素ＦＥ−７’に押し当てられる。この回転は、図１１Ｃにほぼ示したように、蛍光体粒子が密集状態の粒子配置を形成し、接着結合剤が蛍光体粒子の間の実質的にすべて空間に浸透し、硬化し、適所で蛍光体粒子を結合するまで維持される。形成要素ＦＥ−７’とシール素子１１９７は除去することが可能である。この場合、結合剤によって密集状態の粒子配置４９６と基板１１７０に接着された固定された密集状態の粒子配置４９６’は残される。
【００７１】
図１１Ｄに示すように、密集状態の粒子配置４９６および４９６’の結果として得られる構造は機械切削され、動作トラック領域２１０−７に沿って名目上平坦になるような動作表面ＯＳ（例えば、ＯＳ−Ａ”、ＯＳ−Ｂ”、ＯＳ−Ｃ”、ＯＳ−Ｄ”、ＯＳ−Ｅ”、ＯＳ−Ｆ”部分を含む）が得られる。図１１Ｄに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、蛍光体領域２１０’−７が形成され、この領域には動作トラック領域２１０−７が含まれる。ここで、動作トラック領域２１０−７内の蛍光体粒子は密集状態の粒子配置４９６（例えば、蛍光体貯蔵ポケット１１７４Ｐのそれぞれにおいて）および４９６’にて配置され、これにより、円形の動作トラック領域２１０−７に沿って配置される個々の動作表面部分を含む平坦な動作表面ＯＳがもたらされる。蛍光体点光源素子２０２−６（動作表面ＯＳが蛍光体貯蔵ポケット１１７４Ｐ間のポケット分割領域ＰＤＲによって遮断される）とは対照的に、蛍光体点光源素子２０２−７の動作表面ＯＳは、蛍光体サブ領域の連続体と、蛍光体サブ領域に対応する動作表面部分とを有する。いくつかの実施形態では、動作表面部分ＯＳ−Ｆ”は、動作表面部分ＯＳ−Ａ”、ＯＳ−Ｂ”、ＯＳ−Ｃ”、ＯＳ−Ｄ”、およびＯＳ−Ｅ”より長手方向に細くなることが望ましいと考えられる。この理由として、蛍光体点光源素子２０２−７が回転するとき、このような動作表面部分ＯＳ−Ｆ”は他のすべての動作表面部分より頻繁に繰り返され、特定の共有蛍光体混合物に対応する波長で輝度をより頻繁に提供し得ることが挙げられる。代替実施形態では、単一の蛍光体混合物４９５’ではなく、異なる蛍光体の混合体を、硬化した密集状態の粒子配置４９６のそれぞれの間のキャビティに充填することができ、図１１Ｂ〜図１１Ｄを参照して説明した形成作業では、図１１Ｄに示す結果として得られた個別の密集状態の粒子配置４９６’内で様々な蛍光体波長が生成される。
【００７２】
前述した実施形態では、回転及び硬化の前に蛍光体混合物用に閉キャビティが提供されていた。開キャビティ製造構成を以下に説明する。
【００７３】
図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１２Ｃは、蛍光体点光源素子２０２−８の第８の実施形態において開キャビティ内に製造されるような密集状態の粒子配置４９６で蛍光体を配置する方法を示す断面図である。一実施形態では、図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１２Ｃの蛍光体点光源素子２０２−８の断面は、開いている環状貯蔵層またはキャビティの断面とみなすことができ、あるいは、別の実施形態では、円形の動作トラック領域に沿って配置される様々な蛍光体粒子の複数の個別ポケットのうちの１つの断面とみなすことができる。後者の場合、蛍光体点光源素子２０２−８は、次の点で蛍光体点光源素子２０２−５と類似している。即ち、蛍光体貯蔵層は、半径方向に延びるポケット分割領域によって分離される個別の蛍光体貯蔵ポケット（例えば、基板１２７０内のポケット１２７４Ｐ）を含み、蛍光体貯蔵ポケット１２７４Ｐを備える個別の蛍光体貯蔵キャビティには、異なる組成比の蛍光体粒子が充填され、当該個別の蛍光体貯蔵キャビティは、円形の動作トラック領域に沿って配置される個別の動作表面部分を提供するように製造され得る。ただし、本実施形態では個々の蛍光体貯蔵キャビティは開キャビティを含み得る。
【００７４】
図１２Ａに示すように、接着結合剤４９２と蛍光体粒子４９５を含む混合物を受け入れるための１つまたは複数の開キャビティ１２７４を備える貯蔵層を形成するために、基板１２７０は、形成要素ＦＥ−８に合わせることも（２つの素子をクランプまたは接着することにより）、形成要素ＦＥ−８と一体成形する（例えば、機械加工および／または成形された材料またはステレオリソグラフィー技術で形成された一体成形の材料を使用する）こともできる。図１２Ａに示す実施形態では、基板１２７０は、窪んだ矩形貯蔵ポケット１２７４Ｐを含み、形成要素ＦＥ−８は貯蔵ポケット１２７４Ｐと一致する、壁の開口部を含み得る。一実施形態では、図１２Ａと図１２Ｂに示すように、形成要素ＦＥ−８は、製造時に蛍光体混合物が入る形成壁面を含み得る。
【００７５】
製造の例示的な一方法では、接着結合剤４９２と蛍光体粒子４９５の混合物は開キャビティ１２７４Ａに充填され、必要に応じて追加の組成比については追加の個々のキャビティに同様に充填される。
【００７６】
図１２Ｂに示すように、様々な素子が先に概説したように構成される場合、形成要素ＦＥ−８のアセンブリと、混合物と、基板１２７０は、その中心軸（例えば、図１２Ｂに示す回転軸２０７）を中心に高速で回転され得る。結果として、各キャビティ１２７４Ａでは、接着結合剤４９２と蛍光体組成物４９５は、外側の形成壁面ＯＦＷと見なされ得る外壁の方へ流れる。回転により、蛍光体粒子はキャビティ１２７４Ａの壁面に押し付けられ、密集状態の粒子配置４９６がもたらされる。図示した実施形態では、キャビティの半径方向外側の形成壁面ＯＦＷは内側に傾斜が付けられ、回転動作時に蛍光体混合物が壁面を上昇し開キャビティから溢れ出るのを防止する。この回転は、図１２Ｂにほぼ示したように蛍光体粒子が密集状態の粒子配置４９６を形成し、接着結合剤４９２が蛍光体粒子の間に浸透し、硬化して、蛍光体粒子を適所で結合および基板１２７０に結合するまで維持され得る。
【００７７】
図１２Ｃに示すように、結果として生じる密集状態の粒子配置４９６の構造は、少なくとも動作表面ＯＳの近辺で機械加工され、結果として、形成要素ＦＥ−８は除去され、密集状態の粒子配置４９６は機械加工されて、動作トラック領域２１０−８内の動作表面ＯＳに沿って名目上平坦になる。図１２Ｃに示すように、先に概説した製造ステップの結果として、動作トラック領域２１０−８を含む蛍光体領域２１０’−８が形成される。ここで、動作トラック領域２１０−８内の蛍光体粒子はそれぞれ、密集状態の粒子配置４９６にて配置される（例えば、蛍光体貯蔵ポケット１２７４Ｐのそれぞれにおいて）。これにより、円形の動作トラック領域２１０−８に沿って配置される個々の動作表面部分を有する平坦な動作表面ＯＳがもたらされる。前に示したように、必要に応じて、個々の動作表面部分ではなく、連続した環状蛍光体動作表面ＯＳは、先に概説した方法と類似した方法によって製造され得る。
【００７８】
図１３は、蛍光体点光源素子を形成するための例示的な一般的方法１３００を示すフローチャートである。ブロック１３１０で、基板が提供される。前述したように、特定の例示的な実施では、基板は蛍光体粒子（および使用される場合は結合剤）を受け入れるための１つまたは複数の円形の貯蔵層を備える円形ディスク（例えば、金属製ディスク）を含んでもよく、あるいは基板は環状トラックに沿って配置される個々の蛍光体組成ポケットを含んでもよい。ブロック１３２０では、少なくとも１つのキャビティが提供される。キャビティは、蛍光体点光源素子の円形の動作トラック領域に沿って配置される。キャビティは形成要素と基板によって囲まれ、少なくとも１つの形成壁面を有する。いくつかの実施形態では、形成要素は製造プレートを含むことができる。この製造プレートは、任意の所望の材料（例えば、透明ガラスウィンドウや金属など）で製造された名目上平滑なプレートとすることができる。いくつかの実施形態では、形成要素は蛍光体を充填するための窪みまたは開口部を有することができ、キャビティは動作表面の所望の最終平面の上に延在し得る。
【００７９】
ブロック１３３０では、蛍光体粒子はキャビティ内で位置決めされる。前述したように、特定の実施形態では、基板内の１つまたは複数の貯蔵層に蛍光体粒子（および使用する場合は結合剤）を配置し、次いで、基板に対して一定の関係で形成要素を位置決めすることを含み得る（例えば、先に概説したように基板上の他のフィーチャーに対する所望の場所に配置された製造プレートショルダー）。他の実施形態では、これには形成要素と基板との間にすでに形成されているキャビティ内に蛍光体粒子を配置すること、およびシール要素を使用してキャビティを閉じるまたはシールすることが含まれ得る。他の実施形態では、これには、形成要素と基板によって形成された開キャビティ内に蛍光体粒子を配置することが含まれ得る。
【００８０】
ブロック１３４０では、蛍光体粒子は、キャビティの少なくとも１つの形成壁面に押し付けられ、動作トラック領域の近くに密集状態の粒子配置が提供される。前述したように、所望の圧縮を達成する一技法では、基板、形成要素、および蛍光体粒子を十分な速度（例えば、１０００〜４００００ｒｐｍ）で回転することによって反遠心力を利用して、所望の密集状態の粒子配置を引き起こす必要がある。ここで、回転により、蛍光体粒子は少なくとも１つの形成壁面に押し付けられ、密集状態の粒子配置を達成するのに十分な力がもたらされる。他の実施形態では、機械的圧縮など、他の圧縮技法が利用され得る。
【００８１】
ブロック１３５０で、蛍光体粒子は密集状態の粒子配置で固定される。いくつかの実施形態では、プロセス中に液状結合剤が利用された場合、液状結合剤は回転前に与えられ、回転中および／または回転後に固める（例えば、硬化させる）ことができるようにする。いくつかの実施形態では、形成要素は、蛍光体粒子が密集状態の粒子配置で固定された後で除去される。前述したように、形成要素を除去する必要がある実施形態では、形成要素に結合剤が接着しないように形成要素上に抑制剤を使用することができる。いくつかの実施形態（例えば、液状結合剤が利用されていない）では、形成要素は一般に透明な製造プレートを含み得る。この製造プレートは、密集状態の粒子配置を支持、保護、および／または維持するために所定の位置に残される。
【００８２】
ブロック１３６０では、密集状態の粒子配置は、動作トラック領域の動作トラックに沿って名目上平坦な動作表面を有するように形成される。いくつかの実施形態では、これには、固定された密集状態の粒子配置の動作表面を機械加工して、その動作表面を名目上平坦にすることを含み得る。他の実施形態では、これには、固定された密集状態の粒子配置を平坦な形成壁面に当てて成形することを含み得る。これにより、対応する成形された表面により名目上平坦な動作表面が提供される。他の実施形態では、これには、平坦な形成壁面（例えば、ウィンドウ）に当てて密集状態の粒子配置を永続的に圧縮することを含み得る。これにより、対応する圧縮された表面により名目上平坦な動作表面が提供される。
【００８３】
図１４Ａと図１４Ｂは、米国特許第７，３５４，７８５号の図３Ｃと図３Ｄにも示されるような従来技術に従って形成された蛍光体層内の粒子配置を示した断面図である。図１４Ａは、ウェットポリマー溶媒組成２７で懸濁され、概ね無作為に配置されている蛍光体粒子２６を示す。発光層２５の蛍光体インクは、スクリーン印刷、バーコーティング、または様々なフィルムアプリケータによって１つの層または複数の層に堆積される。絶縁層２０に関する詳細は、本議論とは関連がない。発光層を敷くための技法の例については、公報‘７８９号に以下のように説明されている。インクは、重量にしてＣＲ−Ｓ１０％およびＣＲ−ｕ１．１％と、ＤＭＦ３３．３％と、ＧＧ４３５５．５５％で作成される。これは、フィルムアプリケータ（Braive InstrumentsのBird Applicator）技法によって、約８０〜１１０μｍの湿潤厚さの絶縁層に適用される。適用後、基板をプリンタから取り出して乾燥させる。
【００８４】
図１４Ｂは低温乾燥後の発光層を示す、ここで大部分の溶剤が蒸発しており、量が減った乾燥結合剤２８が残される。初期の低温乾燥後、発光層２５の上面２５ａは起伏のある面として図示されている。低温乾燥後の発光層の起伏の程度は、複数の要因によって決定され、例えば、樹脂に対する蛍光体粒子の量などが挙げられる。
【００８５】
図１４Ｂはまた、図２に示す焦点面ＦＰに対応し得る焦点面ＦＰを示す。これは、図２に示すように、入射光路光学素子セット２１９の素子の焦点面ＦＰ、出射光路２２２の素子の焦点面ＦＰ、またはその両方となり得る。図１４Ｂに概略的に示したように、焦点面ＦＰに近い、蛍光体粒子の表面上の点については（例えば、蛍光体粒子３０の場合のように）、出射光路（例えば、出射光路２２２）の素子の受光角ＡＡ内で放射される光線は、例えば、出射光路の限界光線ＬＲ１とＬＲ２との間の光Ｌ２について図示したように、出射光路に入射される。対照的に、焦点面ＦＰに近くない、蛍光体粒子の表面上の点については（例えば、蛍光体粒子３１の場合のように）、出射光路の素子の同じ受光角ＡＡ内で放射される光のいくつかは、例えば、出射光路の限界光線ＬＲ１とＬＲ２の外側のクロスハッチング領域に示される光ＬＶとして図示したように、出射光路に入射されない。したがって、焦点を合わせた出射光路を介して蛍光体粒子上の点から実際に出射される光の割合は、当該出射光路の焦点面ＦＰと当該点との間の距離に依存する（例えば、光Ｌ２の輝度は光Ｌ２’の輝度と同じでない）。一部の光源は、焦点面ＦＰからのそのような偏差に対して非常に高い感度を示し得ることを理解されたい。例えば、図２に示す光源の例示的な一実施形態では、５０ｕｍのファイバに光を集めるとき出射光路２２０のフィールド深度は約２０ｕｍとなり得る。これは、焦点面ＦＰからの２０ｕｍの粒子偏差が重大な輝度の変化を引き起こし得ることを示唆するものである。いくつかの実施形態では、発光蛍光体粒子の寸法が約２０μｍとなり得ることを理解されたい。したがって、少なくともこのような理由により、図１４Ｂに示すような、従来技術の方法で製造された「起伏のある」蛍光体粒子の場合は、図２に示すような焦点が合わされた出射光路を使用する光源内を移動するとき、重大な出射輝度の変動の一因となり得る。光源の入射光路もまた焦点面ＦＰで焦点が合わされる場合、結果として得られる照射点（例えば、図２に示す照射点２２４）でのそのサイズと平均輝度は、照射される蛍光体表面と焦点面との距離に応じて変化し、このことは、従来技術の方法によって製造される「起伏のある」蛍光体表面での出射輝度の変動の一因ともなり得ることを理解されたい。
【００８６】
図１４Ａと図１４Ｂに示すような公報’７８５号の従来技術の蛍光体製造技法とは対照的に、本明細書で開示および請求される種々実施形態によれば、密集状態の粒子配置４９６の平坦な動作表面ＯＳが達成される。密集状態の粒子の動作表面がこのように平坦ならば、励起された蛍光体粒子の連続と入射および／または出射光路との距離に重大な変化が生じることなく照射スポット２２４を介して、表面を回転することができる。したがって、あらかじめ知られている方法によって製造された蛍光体プレートとは対照的に、本明細書で開示および請求される平坦な動作表面を持つ蛍光体素子は、図２に示すような光源で使用される場合より安定した出射輝度を提供する。
【００８７】
本発明の様々な例示的な実施形態を図示および説明したが、図示および説明したフィーチャーの配置と作業シーケンスにおける多くの変形例は、この開示に基づけば当業者には明らかである。例えば、蛍光体点光源２０２の形状および／または構成は、軸を中心に回転するホイールタイプの構成に限定されるものでなく、軸を中心に回転し得る他の任意の形状および／または入射と出射光の位置に対して直線的に移動され得る任意の他の形状（例えば、往復式蛍光体点光源素子）を挙げることができる。さらに、先に概説した様々な例示的な寸法は、小さな光ファイバ直径、コンパクトな構造、および非常に短いパルス期間から恩恵を受けるシステムに特に適していることを理解されたい。しかし、他のシステムでは、先に概説した寸法以外の寸法を使用することができることを理解されたい。したがって、本明細書における教示による様々な変更は本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく先に概説された様々な特定の実施形態に対しなし得るということが理解される。
【符号の説明】
【００８８】
１１２、１１２Ａ、１１２Ａ’・・・光ファイバ、 １６０・・・電子部分、 １６２・・・波長検出器、 １６３・・・検出器アレイ、 １６４・・・光源、 １６６・・・信号処理装置、 １６６’・・・ホストシステム制御装置、 １６８・・・メモリ部、 ２０２・・・蛍光体点光源素子、 ２０２−１〜８・・・蛍光体点光源素子、 ２０４・・・可動部材アクチュエータ、 ２０６・・・ロータリアクチュエータ、 ２０７・・・軸、 ２０８・・・リニアアクチュエータ、 ２１０・・・動作トラック領域、 ２１２・・・第１の入射光源、 ２１４・・・ファイバ端、 ２１６・・・放射光出射結合領域、 ２１９・・・入射レンズ、 ２２０・・・出射光路光学素子セット、 ２２２・・・集光光学系、 ２２４・・・照射スポット、 ２４０・・・電源および／または信号線、 ２４２、２４５・・・信号線、 ２６５・・・光源制御装置、 ２７０・・・基板、 ２１０’・・・発光蛍光体領域、 ２１０’−１〜８・・・蛍光体領域、 ２１０−１〜８・・・動作トラック領域、 ２１１−１・・・透明ウィンドウ要素、 ２１１−３、４・・・ウィンドウ要素、 ２１２’・・・第２の入射光源、 ２１９Ａ、Ｂ・・・入射レンズ、 ２２２Ａ、Ｂ・・・レンズ、 ４１０・・・蛍光体トラック支持ショルダー、 ４７０・・・基板、 ４７１・・・貯蔵層領域、 ４７２・・・接着結合剤貯蔵層、 ４７４・・・蛍光体貯蔵層、 ４７９・・・取り付け用ハブ、 ４９２・・・接着結合剤、 ４９４・・・蛍光体、 ４９５・・・蛍光体粒子、 ４９６・・・密集状態の粒子配置、 ４１０Ｗ・・・外壁、 ４７８Ａ・・・製造プレートショルダー、 ４７９Ａ・・・取り付け用穴、 ４９２Ａ、４９４Ａ・・・矢印、 ４９５’・・・蛍光体粒子、 ４９６’・・・密集状態の粒子配置、 ６７２・・・接着結合剤貯蔵層、 ６７４・・・蛍光体貯蔵層、 ７１０・・・蛍光体トラック支持ショルダー、 ７２０・・・環状圧縮素子、 ７３０・・・圧縮機構、 ７７０・・・基板、 ７７４・・・蛍光体貯蔵層、 ７７７・・・環状溝、 ７９８・・・クランプリング、 ７９９・・・穴、 ７７８Ａ、７７８Ｂ・・・製造プレートショルダー、 ８１０・・・蛍光体トラック支持ショルダー、 ８７０、９７０、１０７０、１１７０、１２７０・・・基板、 ８９８・・・クランプリング、 ８９９・・・アクセスホール、 ９７４Ｐ、１０７４Ｐ、１１７４Ｐ・・・蛍光体貯蔵ポケット、 １０９７・・・シール素子、 １２７４Ｐ・・・窪んだ矩形貯蔵ポケット、 ８７８Ａ、８７８Ｂ、９７８Ａ・・・製造プレートショルダー、 ９１０−Ｐ・・・蛍光体トラック支持ショルダー、 ＡＡ・・・受光角、 ＦＡＢ・・・製造プレート、 ＦＡＢＡ・・・矢印、 ＦＡＢＳＵＲＦ・・・表面、 ＦＤ・・・測定距離、 ＦＥ−６、７、７’、８・・・形成要素、 ＦＰ・・・焦点面、 Ｌ１・・・入射光、 Ｌ２・・・出射光、 Ｌ２’・・・光、 ＬＲ１、２・・・限界光線、 ＬＶ・・・光、 ＯＤ・・・外径、 ＯＳ・・・動作表面、 ＰＤＲ・・・ポケット分割領域、 Ｔ・・・キャビティの厚さ寸法、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体点光源素子であって、前記蛍光体点光源素子上の動作トラックから蛍光体を放射する高輝度点光源を提供するよう回転され、
基板と、
前記基板によって支持され前記基板上の円形の動作トラック領域に配置される発光蛍光体と、
を有しており、
前記発光蛍光体は蛍光体粒子を含み、
前記動作トラック領域は、前記発光蛍光体を励起するよう照射されることが可能な動作表面を含み、
前記動作トラック領域内の前記蛍光体粒子は、前記動作表面に隣接する位置に固定される密集状態の粒子配置で配置され、および
前記動作表面は前記密集状態の粒子配置の表面を含むとともに、名目上平坦になるように形成され、前記密集状態の粒子配置は、前記動作トラック領域の近くで前記蛍光体粒子を互いに押し付けることにより提供されることになる充填配置に実質的に類似している、蛍光体点光源素子。
【請求項２】
前記密集状態の粒子配置が、前記蛍光体粒子の間に入り込み前記蛍光体粒子を互いに結合する結合剤を有する、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項３】
前記動作表面が、前記密集状態の粒子配置の機械加工された表面を含む、請求項２に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項４】
前記動作表面が、前記密集状態の粒子配置の成形された表面を含む、請求項２に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項５】
前記動作トラック領域が、前記動作表面と前記基板との間で定義されている名目厚さ寸法Ｔを有し、前記蛍光体粒子が、前記動作トラック領域の体積の少なくとも７５％を占有する、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項６】
Ｔが少なくとも１００μｍである、請求項５に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項７】
前記動作トラック領域が、前記動作表面と前記基板との間で定義される名目厚さ寸法Ｔを有し、前記動作トラック領域内の前記蛍光体粒子がそれぞれ最大寸法を有し、前記動作トラック領域の前記平均最大寸法がＤであり、前記名目厚さ寸法Ｔが少なくともＮ*Ｄであり、Ｎが少なくとも２である、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項８】
Ｎが少なくとも４である、請求項７に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項９】
前記平均最大寸法Ｄが最大でも３５μｍである、請求項７に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１０】
前記動作表面が、寸法Ｆの間隔が取られた理想的な並列平面の間に適合するように前記動作表面が平坦であり、Ｆが最大でも１５０μｍである、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１１】
Ｆが最大でも５０μｍである、請求項１０に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１２】
前記動作トラック領域が、前記動作トラック領域に沿って配置された複数の蛍光体サブ領域を有し、
前記蛍光体粒子が、複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含み、
隣り合う第１および第２のサブ領域において、前記第１のサブ領域では１つまたは複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含む第１の組成比が提供され、前記第２のサブ領域では１つまたは複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含む第２の組成比が提供され、前記第１の組成比と前記第２の組成比が異なる、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１３】
前記動作表面が、前記蛍光体サブ領域の間のポケット分割領域によって遮断され、前記蛍光体保持サブ領域に対応する動作表面部分を有する、請求項１２に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１４】
前記動作表面が、蛍光体サブ領域の連続体と、前記蛍光体サブ領域に対応する動作表面部分とを有する、請求項１２に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１５】
平面を含むウィンドウ要素を更に有し、前記動作表面の所望の場所に前記平面が配置されるように、前記ウィンドウ要素が、前記基板に対して一定の関係で配置される、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１６】
蛍光体点光源素子を形成するための方法であって、前記蛍光体点光源素子は、前記蛍光体点光源素子上の動作トラックから蛍光体を放射する高輝度点光源を提供するよう回転され、かつ基板を備え、発光蛍光体が蛍光体粒子を備え、
当該方法は、
前記蛍光体点光源素子の前記基板を提供するステップと、
前記蛍光体点光源素子の円形の動作トラック領域に沿って配置される少なくとも１つのキャビティを提供するステップであって、前記キャビティは形成要素と前記基板によって囲まれ、少なくとも１つの形成壁面を備えるステップと
前記キャビティ内に蛍光体粒子を位置決めするステップと、
前記蛍光体粒子を前記キャビティの前記少なくとも１つの形成壁面に押し付けて、前記動作トラック領域の近くに密集状態の粒子配置を提供するステップと、
前記密集状態の粒子配置で前記蛍光体粒子を固定するステップと、
前記密集状態の粒子配置が前記動作トラック領域内の前記動作トラックに沿って名目上平坦な動作表面を持つように、前記密集状態の粒子配置を形成するステップと、を有する方法。
【請求項１７】
前記蛍光体粒子を前記形成壁面に押し付けるステップが、前記基板、前記形成要素、および前記蛍光体粒子を回転させることにより生じる力を利用することを含み、前記回転により、前記蛍光体粒子が前記少なくとも１つの形成壁面に押し付けられ、前記密集状態の粒子配置を達成するのに十分な力がもたらされる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記密集状態の粒子配置の動作表面が名目上平坦になるように前記密集状態の粒子配置を形成するステップが、前記動作表面が名目上平坦になるように前記動作平面を機械加工することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記密集状態の粒子配置の動作表面が名目上平坦になるように前記密集状態の粒子配置を形成するステップが、前記密集状態の粒子配置を平坦な形成壁面に当てて成形することと、前記蛍光体粒子を前記密集状態の粒子配置で固定することを含み、結果として前記対応する成形された表面が前記名目上平坦な動作表面を提供する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１】
蛍光体点光源素子であって、前記蛍光体点光源素子上の動作トラックから蛍光体を放射する高輝度点光源を提供するよう回転され、
基板と、
前記基板によって支持され前記基板上の円形の動作トラック領域に配置される発光蛍光体と、
を有しており、
前記発光蛍光体は蛍光体粒子を含み、
前記動作トラック領域は、前記発光蛍光体を励起するよう照射されることが可能な動作表面を含み、
前記動作トラック領域内の前記蛍光体粒子は、前記動作表面に隣接する位置に固定される密集状態の粒子配置で配置され、および
前記動作表面は前記密集状態の粒子配置の表面を含むとともに、名目上平坦になるように形成され、前記密集状態の粒子配置は、前記動作トラック領域の近くで前記蛍光体粒子を互いに押し付けることにより提供されることになる充填配置に実質的に類似している、蛍光体点光源素子。
【請求項２】
前記密集状態の粒子配置が、前記蛍光体粒子の間に入り込み前記蛍光体粒子を互いに結合する結合剤を有する、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項３】
前記動作表面が、前記密集状態の粒子配置の機械加工された表面を含む、請求項２に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項４】
前記動作表面が、前記密集状態の粒子配置の成形された表面を含む、請求項２に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項５】
前記動作トラック領域が、前記動作表面と前記基板との間で定義されている名目厚さ寸法Ｔを有し、前記蛍光体粒子が、前記動作トラック領域の体積の少なくとも７５％を占有する、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項６】
Ｔが少なくとも１００μｍである、請求項５に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項７】
前記動作トラック領域が、前記動作表面と前記基板との間で定義される名目厚さ寸法Ｔを有し、前記動作トラック領域内の前記蛍光体粒子がそれぞれ最大寸法を有し、前記動作トラック領域の前記平均最大寸法がＤであり、前記名目厚さ寸法Ｔが少なくともＮ*Ｄであり、Ｎが少なくとも２である、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項８】
Ｎが少なくとも４である、請求項７に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項９】
前記平均最大寸法Ｄが最大でも３５μｍである、請求項７に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１０】
前記動作表面が、寸法Ｆの間隔が取られた理想的な並列平面の間に適合するように前記動作表面が平坦であり、Ｆが最大でも１５０μｍである、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１１】
Ｆが最大でも５０μｍである、請求項１０に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１２】
前記動作トラック領域が、前記動作トラック領域に沿って配置された複数の蛍光体サブ領域を有し、
前記蛍光体粒子が、複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含み、
隣り合う第１および第２のサブ領域において、前記第１のサブ領域では１つまたは複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含む第１の組成比が提供され、前記第２のサブ領域では１つまたは複数の化学的に異なるタイプの蛍光体粒子を含む第２の組成比が提供され、前記第１の組成比と前記第２の組成比が異なる、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１３】
前記動作表面が、前記蛍光体サブ領域の間のポケット分割領域によって遮断され、前記蛍光体保持サブ領域に対応する動作表面部分を有する、請求項１２に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１４】
前記動作表面が、蛍光体サブ領域の連続体と、前記蛍光体サブ領域に対応する動作表面部分とを有する、請求項１２に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１５】
平面を含むウィンドウ要素を更に有し、前記動作表面の所望の場所に前記平面が配置されるように、前記ウィンドウ要素が、前記基板に対して一定の関係で配置される、請求項１に記載の蛍光体点光源素子。
【請求項１６】
蛍光体点光源素子を形成するための方法であって、前記蛍光体点光源素子は、前記蛍光体点光源素子上の動作トラックから蛍光体を放射する高輝度点光源を提供するよう回転され、かつ基板を備え、発光蛍光体が蛍光体粒子を備え、
当該方法は、
前記蛍光体点光源素子の前記基板を提供するステップと、
前記蛍光体点光源素子の円形の動作トラック領域に沿って配置される少なくとも１つのキャビティを提供するステップであって、前記キャビティは形成要素と前記基板によって囲まれ、少なくとも１つの形成壁面を備えるステップと
前記キャビティ内に蛍光体粒子を位置決めするステップと、
前記蛍光体粒子を前記キャビティの前記少なくとも１つの形成壁面に押し付けて、前記動作トラック領域の近くに密集状態の粒子配置を提供するステップと、
前記密集状態の粒子配置で前記蛍光体粒子を固定するステップと、
前記密集状態の粒子配置が前記動作トラック領域内の前記動作トラックに沿って名目上平坦な動作表面を持つように、前記密集状態の粒子配置を形成するステップと、を有する方法。
【請求項１７】
前記蛍光体粒子を前記形成壁面に押し付けるステップが、前記基板、前記形成要素、および前記蛍光体粒子を回転させることにより生じる力を利用することを含み、前記回転により、前記蛍光体粒子が前記少なくとも１つの形成壁面に押し付けられ、前記密集状態の粒子配置を達成するのに十分な力がもたらされる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記密集状態の粒子配置の動作表面が名目上平坦になるように前記密集状態の粒子配置を形成するステップが、前記動作表面が名目上平坦になるように前記動作平面を機械加工することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記密集状態の粒子配置の動作表面が名目上平坦になるように前記密集状態の粒子配置を形成するステップが、前記密集状態の粒子配置を平坦な形成壁面に当てて成形することと、前記蛍光体粒子を前記密集状態の粒子配置で固定することを含み、結果として前記対応する成形された表面が前記名目上平坦な動作表面を提供する、請求項１６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−１８１６２（Ｐ２０１２−１８１６２Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４００２２（Ｐ２０１１−１４００２２）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
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