JP2015019013A - 発光装置及び光変換ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】波長変換部材における局所領域の発熱を低減し、照明光の取り出し効率を上げること。
【解決手段】１次光源から１次光をライトガイドにより導光し、１次光の光学特性のうち少なくとも一つを光変換して２次光を放出する光変換ユニットを備えた発光装置において、ライトガイド先端部から射出される１次光を入射する入射開口と、２次光を放出する放出開口とを有し、入射開口から放出開口に向かって大きく形成される中空部を有する光取り出し部材と、光取り出し部材の中空部内に配置され、１次光を２次光に変換する光変換部材と、中空部の側面に設けられ光変換部材により変換された２次光のうち少なくとも一部を放出開口側に進行方向を変える反射部材と、ライトガイド先端部と光取り出し部材の入射開口とを離間させてライトガイド先端部と入射開口との間隔を維持し、光変換部材に照射される１次光のビームスポット径を制御するビーム径制御部とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば光源から出射された光を波長変換素子により波長変換する発光装置及び光変換ユニットに関する。

光源から出射された光を波長変換素子により波長変換する技術として例えば特許文献１がある。この特許文献１は、１次光源から射出される１次光をライトガイドにより伝播させ、このライトガイドから１次光を射出させて波長変換部材に照射し、この波長変換部材による波長変換によって１次光と異なる波長の２次光を発生する発光装置について開示する。なお、波長変換部材からは、波長変換によって２次光を発生すると共に、１次光の透過光および反射光が生じる。

この発光装置のライトガイドには、保持部材が設けられている。この保持部材は、ライトガイドの出射側の側面に対して少なくとも一部を被覆するように固定されている。又、スペーサが保持部材と波長変換部材との間、又はライトガイドと波長変換部材との間に取り付けられている。このスペーサには、略中央にライトガイド側から波長変換部材側へ通じる貫通孔が形成されている。この貫通孔は、ライトガイドから出射された１次光が通過して波長変換部材へ入射する。

スペーサの表面は、Ａｇ又はＡｌから成る金属薄膜、又は誘電体多層膜により形成されている。又、保持部材、スペーサ及び波長変換部材の周囲を被覆する第２の保持部材をさらに有し、この第２の保持部材によってスペーサと保持部材とが固定されている。
このような構成であれば、波長変換部材からの反射光や波長変換された２次光が保持部材の端面に入射することにより生じる光の損失を低減でき、光出力を向上させることができる。又は、波長変換部材に発生する熱によるライトガイドや保持部材などの劣化、変質等を軽減することができる。

特許第５１０９４９８号公報

しかしながら、ライトガイドの先端から射出された１次光は、ライトガイドの中心軸近傍にパワー集中された状態で波長変換部材に照射される。このため、波長変換部材には、波長変換光が発生する際に熱が発生するが、この熱は波長変換部材における１次光の照射される局所領域に集中して発生する。この局所領域で発生する熱によって波長変換部材が熱的に劣化し、この波長変換部材により発生する２次光を照明光として出力する場合には、当該照明光の光出力が低下してしまう。

上記特許文献１では、波長変換部材とライドガイド先端部との間に、反射機能を有するスペーサを挿入して周辺部材の劣化、変質に対する対策を行っている。ところが、波長変換部材における１次光の照射領域を広げることで、当該１次光照射領域で発生する局所領域の発熱を低減し、かつテーパー状反射部材を設けて光取り出し効率を上げるためには、放出開口の開口径が大きくなってしまう。

本発明は、上記課題を解決する為になされたものであり、波長変換部材における局所領域の発熱を低減し、照明光の取り出し効率を上げることができる発光装置及び光変換ユニットを提供することを目的とする。

本発明の主要な局面に係る発光装置は、１次光を射出する１次光源と、前記１次光源から射出される前記１次光を導光するライトガイドと、前記ライトガイドから射出される前記１次光の光学特性のうち少なくとも一つを光変換して２次光を放出する光変換ユニットとを備えた発光装置において、前記ライトガイドの先端部から射出される前記１次光を入射する入射開口と、前記２次光を放出する放出開口とを有し、前記入射開口から前記放出開口に向かって大きく形成される中空部を有する光取り出し部材と、前記光取り出し部材の前記中空部内に配置され、前記１次光を前記２次光に変換する光変換部材と、前記中空部の側面に設けられ、前記光変換部材により変換された前記２次光のうち少なくとも一部を前記放出開口側に進行方向を変える反射部材と、前記ライトガイドの前記先端部と前記光取り出し部材の前記入射開口とを離間させて当該ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間隔を維持し、前記光変換部材に照射される前記１次光のビームスポット径を制御するビーム径制御部とを具備する。

本発明の主要な局面に係る光変換ユニットは、ライトガイドの先端部から射出される１次光の光学特性のうち少なくとも一つを光変換して２次光として射出する光変換部材と、前記ライトガイドの先端部から射出される前記１次光を入射する入射開口と、前記２次光を放出する放出開口とを有し、前記入射開口から前記放出開口に向かって大きく形成される中空部を有する光取り出し部材と、前記光取り出し部材の前記中空部内に配置され、前記１次光を前記２次光に変換する光変換部材と、前記中空部の側面に設けられ、前記光変換部材により変換された前記２次光のうち少なくとも一部を前記放出開口側に進行方向を変える反射部材と、前記ライトガイドの前記先端部と前記光取り出し部材の前記入射開口とを離間させて当該ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間隔を維持し、前記光変換部材に照射される前記１次光のビームスポット径を制御するビーム径制御部とを具備する。

本発明によれば、波長変換部材における局所領域の発熱を低減し、照明光の取り出し効率を上げることができる発光装置及び光変換ユニットを提供できる。

本発明に係る発光装置の第１の実施の形態を示す全体構成図。 同装置の先端部に設けられている光変換ユニットを示す構成図。 同装置におけるビーム制御部の長さの決め方を説明するための図。 同装置におけるライトガイドの開口数（ＮＡ）を変えた場合の対応を説明するための図。 同装置における光変換部材の厚さや光変換ユニットの長さや出射開口の開口径を考慮してのテーパー角の設定を説明するための図。 同装置の変形例を示す構造概略図。 本発明に係る発光装置の第２の実施の形態を示す光変換ユニットの構成図。 本発明に係る発光装置の第３の実施の形態を示す光変換ユニットの構成図。 本発明に係る発光装置の第４の実施の形態を示す光変換ユニットの構成図。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態を含む以下の全ての実施形態では、光変換部材を波長変換部材として説明するが、当該光変換部材は、１次光の光学特性を変換する部材で、ビームの配光特性を変換する配光変換部材や１次光のビームの集光位置を変える光学部品等を含むものとする。

図１は発光装置の全体の概略図を示し、図２は同装置の先端部に設けられている光変換ユニットの構成図を示す。
本装置は、１次光を射出する１次光源１０１と、レンズ１０２と、ライトガイド１０３と、光変換ユニット１０４と、ライトガイド保持部材１０５と、ビーム径制御部１０６と、光取り出し部材１０７とを有する。１次光源１０１から射出される１次光の光路上には、レンズ１０２を介してライトガイド１０３の一端が配置されている。このライトガイド１０３の他端には、光変換ユニット１０４が配置されている。このライトガイド１０３は、１次光源１０１から射出された１次光を伝播して光変換ユニット１０４に導く。

光変換ユニット１０４は、ライトガイド１０３から射出される１次光の光学特性のうち少なくとも一つを光変換して２次光を放出する、すなわちライトガイド１０３により伝播された１次光を波長変換する。この光変換ユニット１０４は、ライトガイド１０３の先端部を保持するライトガイド保持部材１０５と、１次光を波長の異なる２次光に波長変換して射出する光取り出し部材１０７と、これらライトガイド保持部材１０５と光取り出し部材１０７の中空部１０７ａとの間に取り付けられたビーム径制御部１０６とから成る。このうち光取り出し部材１０７は、中空部が形成され、この中空部の側面に反射部材（第１の反射部材）６が配置され、かつ同中空部１０７ａの内側に光変換部材７等が配置されている。

次に、光交換ユニット１０４の構成について図２を参照して説明する。
ライトガイド保持部材１０５は、当該ライトガイド１０３の先端部を保持する。このライトガイド保持部材１０５には、互いに異なる内径を有する２つの円柱状中空領域１０５ａ、１０５ｂが連続して一体的に形成され、中空部（１０５ａ、１０５ｂ）を成している。なお、円柱状中空領域１０５ａの内径は、円柱状中空領域１０５ｂの内径よりも小さく形成されている。又、これら円柱状中空領域１０５ａ、１０５ｂは、１次光の進行方向に沿った順序で配置されている。
内径の小さい円柱状中空領域１０５ａには、ライトガイド１０３の他端が保持されている。内径の大きい円柱状中空領域１０５ｂには、ビーム径制御部１０６を構成するビーム径制御部材２が保持されている。

ライトガイド１０３の中心軸Ｐとビーム径制御部材２の回転軸中心とは、略一致して配置されている。ライトガイド１０３の先端部は、ライトガイド保持部材１０５における円柱状中空領域１０５ａに対して接着材により固定されている。ビーム径制御部材２とライトガイド１０３の先端とは、突き当てられて光学的に接続されている。これら突き当てられたビーム径制御部材２とライトガイド１０３の先端との面には、突き当て面が形成される。この突き当て面は、ライドガイド１０３から１次光が出射される１次光出射面１０となる。

ライトガイド保持部材１０５の端面は、光取り出し部材１０７に対して１次光を透過する光透過性の接着材により接着固定されている。この場合、光取り出し部材１０７には中空部が形成されており、この中空部の入射開口３が形成された面に対してライトガイド保持部材１０５の端面が接着固定されている。又、ライトガイド保持部材１０５及び光取り出し部材１０７は、ライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に互いの回転軸中心を略一致させて設けられている。

光取り出し部材１０７は、ライトガイド１０３の先端部から射出される１次光を入射する入射開口３と、２次光を放出する放出開口４とを有し、入射開口３から放出開口４に向かって大きく形成される中空部１０７ａを有する。
この光取り出し部材１０７には、ライトガイド１０３により伝播された１次光を２次光に波長変換する光変換部材７が設けられている。この光変換部材７は、中空部１０７ａ内に設けられている。なお、この光取り出し部材１０７では、ライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向において、光変換部材７に対して放出開口４が形成されている側を前方側とし、入射開口３が形成されている側を後方側とする。

光取り出し部材１０７には、円錐台形状（テーパー状）の中空部１０７ａが形成されている。この中空部１０７ａは、後方側が円錐台の底部で小さな径に形成され、かつ前方側が円錐台の上部で大きな径に形成されている。
このテーパー状の中空部１０７ａの側面には、反射部材６が設けられている。この反射部材６は、中空部１０７ａの側面に設けられ、光変換部材７により変換された２次光のうち少なくとも一部を放出開口４側に進行方向を変える。しかるに、この反射部材６は、中空部１０７ａのテーパー状の形状に沿った円錐台形状（テーパー状）に形成されている。この反射部材６のビーム径制御部材２に対して接する面は、入射開口３が形成された面となる。

ここで、ライトガイド１０３の先端部から射出される１次光のビーム強度がライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向のパワー強度に対して１／ｅ^２となる方向の角度をビーム広がり角度φ１とする。
この１次光がビーム広がり角度φ１で照射される面における照射領域の径をビームスポット径と定義し、さらに、対象とする面に１次光が進行した場合のライトガイド１０３の中心軸Ｐ上のビーム強度の１／ｅ^２となる１次光のパワーの広がり径をビーム径と定義する。以下、ビーム広がり角度、ビームスポット径、ビーム径と称する。

テーパー状の反射部材６の大きな径となる光取り出し部材１０７の他端には、放出開口４が形成されている。この放出開口４からは、光変換部材７により波長変換された２次光が照明光１０８として出射される。又、同反射部材６の小さな径となる光取り出し部材１０７の一端には、入射開口３が形成されている。しかるに、反射部材６の内側における入射開口３が形成された面から放出開口４が形成された面までの間には、透明部材５と光変換部材７とが１次光の進行方向と同一方向の順序に配置されている。
光変換部材７に１次光が照射される照射面は、１次光照射面９である。この１次光照射面９は、実際に１次光が照射される１次光のビームスポット径Ｄ２の領域よりも広く設けられている。

次に、本装置の各構成部材について説明する。
（１次光源）
１次光源１０１は、波長変換部材７を励起する波長の光を射出するものであれば特に限定されるものではなく、例えば半導体レーザ（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセントダイオード、各種の固体レーザでもよく、好ましくは、ＬＤやＬＥＤを用いるのがよい。これらＬＤやＬＥＤは、小型で動作速度が速く、信頼性にも優れている。特に、ＬＤは、ＬＥＤに比べ、パワー密度が高いので、当該ＬＤを用いることにより本装置の輝度を容易向上させることができる。なお、ＬＤは、窒化物系半導体を発光層とする。
（ライトガイド）
ライトガイド１０３は、屈曲可能であることが好ましい。このライトガイド１０３の径は、特に限定されないが、例えば２００μｍ以下のものを用いるのがよい。このライトガイド１０３の一端には、上記の通り、１次光源１０１が配置され、他端には光変換ユニット１０４が配置されている。このライトガイド１０３は、１次光源１０１から射出された１次光を光変換ユニット１０４に導光するものであれば、特に限定されるものでなく、例えばライトパイプ、ファイババンドル、光ファイバ等でもよく、好ましくは、光ファイバとすることがよい。

光ファイバであれば、１次光源１０１から射出される１次光を効率よく導光することができる。光ファイバは、通常、内側に屈折率の高いコアと外側に屈折率の低いクラッドが配置されている。ライトガイド１０３の１次光源１０１側の端部及び／又は光変換ユニット１０４側の端部の形状は、特に限定されず、平面、凸レンズ、凹レンズ等の形状とすることができる。なお、本実施の形態では、ライトガイド１０３の先端が平面に形成され、当該ライトガイド１０３の先端と１次光源１０１との結合は、レンズ１０２を介してライトガイド１０３である光ファイバのコアに結合させている。
（光変換部材）
ここでは、光変換部材７の一つとして、スペクトルの形状を変える波長変換部材について説明する。この波長変換部材は、１次光源１０１から射出される１次光を波長変換して２次光を発生するものであり、例えば、蛍光体のみから成るもの、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機部材、低融点ガラス、結晶化ガラス等の無機部材などの透光性部材に蛍光体を含有させたものが挙げられる。

この波長変換部材の形状は、特に問わないが、例えば、平凸レンズ状、平板状、円板形状、断面台形状、球状、又は半球状などの形状を採用することができる。
この光変換部材７は、１次光源１０１から射出される１次光の少なくとも一部を吸収し、１次光の波長領域とは異なる波長領域に波長変換して、例えば赤色光、緑色光、青色光等のスペクトルを有する２次光を放出する。この光変換部材７を構成する蛍光体は、少なくとも１次光源１０１から射出される１次光を波長変換するものであれば、特に限定されず、他の波長変換部材を用いることができる。
本装置は、１次光源１０１から射出される１次光と蛍光体から発生した２次光とを合波したり、複数の蛍光体から発生した各光を合波混色したりして、照明光１０８として出射させることができる。
なお、例えば、窒化物系半導体を発光層とする半導体レーザ（ＬＤ）を１次光源１０１とすれば、蛍光体は、ＬＤから射出される１次光を吸収し異なる波長である２次光に波長変換するものであればよい。
（ライトガイド保持部材）
ライトガイド保持部材１０５は、上記の通りライトガイド１０３の少なくとも１次光の出射側の先端部を保持する。このライトガイド保持部材１０５は、ライトガイド１０３の側面の少なくとも一部、好ましくは出射側端部の側面つまりライトガイド１０３の周囲を被覆することが好ましい。このライトガイド保持部材１０５を備えることにより、光取出し部材１０７やビーム径制御部１０６等を容易に配置することができる。
本装置は、ライトガイド保持部材１０５を備える場合、当該ライトガイド保持部材１０５の一部をビーム径制御部１０６としている。

このライトガイド保持部材１０５は、ビーム径制御部１０６を構成するビーム径制御部材２を介して光変換部材７に光学的かつ熱的に接続されていることが好ましい。なお、光変換部材７は、光取り出し部材１０７の中空部１０７ａ内に配置されている。これにより、光取出し部材１０７の中空部内に配置された光変換部材７の照射面近傍での発熱は、光取り出し部材１０７からライトガイド保持部材１０５に熱伝導し、光変換部材７の熱による悪影響を軽減できる。
このライトガイド保持部材１０５は、例えば、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、炭化珪素、ジルコニア、アルミナ、窒化アルミ、カーボン、ステンレス鋼、ホウ珪酸ガラス等で構成することができる。

又、ライトガイド保持部材１０５は、必ずしも単一の部材のみならず、様々な形状の複数の部材を組み合わせても良い。
具体的にライトガイド保持部材１０５は、例えば図２に示すように互いに異なる外径を有する２つの円柱状中空領域１０５ａ、１０５ｂを組み合わせて１次光出射面１０で一体化して中空部を形成し、かつビーム径制御部１０６は、ライトガイド保持部材１０５の大きな外径を有する円柱状中空領域１０５ｂに配置してもよい。
（ビーム径制御部）
ビーム径制御部１０６は、ライトガイド１０３の先端部と光取り出し部材１０７の入射開口３とを離間させて当該ライトガイド１０３の先端部と入射開口３との間隔を維持し、光変換部材７に照射される１次光のビームスポット径を制御する。すなわち、このビーム径制御部１０６は、光変換部材７における１次光が照射される照射面上での１次光のビームスポット径を制御するためにライトガイド１０３の先端と入射開口３とを離間させ、かつこれらライトガイド１０３の先端と入射開口３との間隔を維持するように配置される。

このビーム径制御部１０６は、ライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に、１次光出射面１０と光取出し部材１０７の入射開口３との距離Ｌ１を制御し、ライトガイド１０３の先端部を位置決めする為に、距離Ｌ１に対応する所定の長さＬ１でかつ半径Ｄｒに形成されたビーム径制御部材２が配置されている。

このビーム径制御部１０６は、ライトガイド１０３の先端部の１次光出射面１０と、光取出し部材１０７に形成された入射開口３との間に設けられている。このビーム径制御部１０６は、略円柱形状に形成され、１次光に対して光透過性のビーム径制御部材２又は空洞空間により形成される。これにより、ビーム径制御部１０６は、ライトガイド１０３の先端部の１次光出射面１０から射出された１次光を進行して光取り出し部材１０７の入射開口３に到達させる。

このビーム径制御部１０６は、ビーム径制御部材２が接着材１００により固定されている。この接着材１００は、ビーム径制御部１０６の側面に設けられている。
ここで、ビーム径制御部材２の屈折率をｎ１とし、接着材１００の屈折率をｎｂとすると、
ｎ１＞ｎｂ …（１）
を満足する接着材１００を設ければ、ビーム径制御部材２は、１次光がビーム径制御部１０６内を進行する導光部材として機能する。
なお、ビーム径制御部材２には、当該ビーム径制御部材２におけるライトガイド１０３の中心軸Ｐ近傍と位置が対応する１次光の入射領域と、同ビーム径制御部材２における１次光の出射側の面とを除く側面には、第２の反射部材を設けても良い。

ビーム径制御部材２の半径をＤ１、長さをＬ１、ビーム径制御部材２の出射側の面での１次光のビーム径をＤｓ、ライドガイド１０３である光ファイバのコア径をＤco、クラッド径をＤｃｌ、１次光のビーム広がり角度φ１とすれば、１次光のビーム径Ｄｓは、次式により表される。
Ｄｓ＝Ｄco＋Ｌ１×tanφ１〜Ｌ１×tanφ１ …（２）
ビーム径制御部材２の半径Ｄｒは、光ファイバのクラッド径Ｄｃｌよりも大きく設定される。
Ｄｃｌ＜ Ｄｒ …（３）
ビーム径制御部材２の出射側面から出射した１次光が光取り出し部材１０７の入射開口３に何ら遮蔽されずに入射し、光学的に結合するためには、１次光のビーム径Ｄｓは、ビーム径制御部材２の半径Ｄｒより小さく、入射開口３の開口径Ｄ１と略等しいか、または小さく設定されている。すなわち、
Ｄｓ≦Ｄ１ …（４）
このように１次光のビーム径Ｄｓは、入射開口３の開口径Ｄ１と略等しいか、または小さく設定されていると、ライドガイド１０３の先端部から射出された１次光は、ビーム径制御部材２に入射し、当該ビーム径制御部１０６の部材内を進行する。

ビーム制御部材２の出射側の面における１次光のビーム径Ｄｓは、入射開口３の開口径Ｄ１と略等しいか、小さくなるようにビーム制御部材２の長さＬ１を設定される。
このように１次光のビーム径Ｄｓは、ビーム径制御部材２を設けることにより広げられて、光取り出し部材１０７の入射開口３から透明部材５へ入射する。
（光取り出し部材）
光取り出し部材１０７では、波長変換部材7により入射した１次光は、１次光の波長と異なる波長の２次光に変換される。この光取り出し部材１０７の入射開口３が形成された面は、ビーム径制御部材２の１次光出射側の面を含むライトガイド保持部材１０５の端部の面に対して接触結合される。この場合、光取り出し部材１０７の入射開口３が形成された面は、ライトガイド保持部材１０５の端部の面に対して光透過性の接着材を介して接触結合され、かつ互いの回転中心が略一致させている。

この光取出し部材１０７は、１次光が進行するライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に拡径するテーパー状の中空部１０７ａを有し、この中空部１０７ａの側面に反射部材６が設けられている。この中空部１０７ａの内側には、透明部材５と光変換部材７とが配置されている。これにより、光取り出し部材１０７は、透明部材５と、光変換部材７と、反射部材６と等を保持するものとなる。
光取り出し部材１０７は、例えば、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、炭化珪素、ジルコニア、アルミナ、窒化アルミ、カーボン、ステンレス鋼、ホウ珪酸ガラス等から形成される。

光取り出し部材１０７のテーパー状の中空部１０７ａ内に配置されている光変換部材７の１次光照射面９の近傍では、１次光を吸収して２次光を発生する際に熱が発生する。この熱をライトガイド保持部材１０５方向である後方側に熱伝導させるために、光取り出し部材１０７は、熱伝導率の大きな部材を選択するのが好ましい。
この光取り出し部材１０７のテーパー状の中空部１０７ａ内には、透明部材５と、光変換部材７とが１次光を進行させるライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に対して直交方向に１次光の進行順に配置されている。

透明部材５の１次光の入射面は、入射開口３が形成された面となる。又、光変換部材７の１次光が入射する面は、１次光照射面９となる。光変換部材７の１次光照射面９に対して反対側の表面は、放出開口４が形成された面となる。
入射開口３の開口径Ｄ１は、光変換部材７の１次光照射面９における１次光のビームスポット径Ｄ２に略等し、または小さく設定されている。すなわち、入射開口３の開口径Ｄ１は、光変換部材７の１次光照射面９における１次光のビームスポット径Ｄ２と略等しいか、又は入射開口３における１次光のビームスポット径Ｄｓより大きくかつ光変換部材７の１次光照射面９における１次光のビームスポット径Ｄ２より小さくなるように設定される。

１次光照射面９における光変換部材７の径Ｄoは、１次光のビームスポット径Ｄ２に比べ、十分大きく設定されている。
光取り出し部材１０７のテーパー状の中空部１０７ａ内に設けられた反射部材６と１次光のライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向との成すテーパー角度Φ０は、１次光のビーム広がり角度φ１に比べ、十分大きく設定されている。
（ビーム制御部の長さＬ１の決め方）
ビーム制御部１０６長さＬ１の決め方について図３を参照して説明する。
ここで、１次光の出射点をＯとし、入射開口３が存在する面をＰＨ、１次光の光変換部材７の照射面をＱＥ、１次光の照射面における１次光のビームスポット径をＲＥ、放出開口４の開口径をＣＦとする。
ライトガイド１０３の先端の１次光出射点Ｏから出射される１次光は、ビーム広がり角度φ１で進行し、光変換部材７の照射面ＱＥに照射される。この照射面ＱＥ上の１次光ビームスポット径Ｄ２に対して入射開口３が存在する面ＰＨにおける開口径Ｄ１は、同入射開口４が存在する面における１次光のビーム径Ｄｓよりも等しいか、又は大きくする必要がある。

ライトガイドの先端部の１次光出射点Ｏから入射開口３が存在する面までのライトガイド１０３の中心軸Ｐ上の距離をＬ１とし、入射開口３が存在する面から光変換部材７の１次光の照射面までのライトガイド１０３の中心軸Ｐ上の距離をＬ２、光変換部材７の厚さをＬｓとすれば、光変換ユニット１０４の長さＬは、次式により表される。
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌｓ≦Ｌmax …（５）
ここで、Ｌmaxは、光変換ユニット１０４の最大の長さである。光変換部材７の１次光の照射面における１次光ビームスポット径Ｄ２は、次式により表される。
Ｄ２=（Ｌ１＋Ｌ２）×tanφ１ …（６）
ここで、１次光の光変換部材７の照射面における光パワー密度の最大値は、光変換部材７の特性に基づいて設定される光変換部材７の許容パワー密度限界以下に設定される。この光変換部材７の特性を制限するものは、例えば以下のものである。
光変換部材７は、１次光の一部を吸収し、２次光を発生するが、このとき発熱が生じる。この発熱により１次光から２次光への変換効率が低下する。発熱により２次光のスペクトル形状が変わり、色温度や色ムラ等の照明光１０８の特性が変化する。
又、本装置として、光変換ユニット１０４部分の温度に制限があり、先端部の温度上昇がある温度以下に設定することや、先端の放出開口４が存在する面の最大開口径や照明光１０８の広がり角度（配光特性）に条件がある。
従って、ビームスポット径Ｄ２は、１次光の入射パワーに対して、この許容パワー密度限界に対応するビームスポット径をＤ２minとすれば、
Ｄ２≧Ｄ２min＝Ｌmin×tanφ１ …（７）
の関係が成り立つ。
許容パワー密度限界に対応する１次光の出射点から光変換部材７の照射面（１次光照射面９）までの最短の距離をＬminとすれば、
Ｌmin≦Ｌ１＋Ｌ２ …（８）
の関係が成り立つ。

許容パワー密度限界に対応するビーム広がり角度φ１を有する１次光がライトガイド１０３の先端部（１次光出射面１０）から出射し、光変換部材７の１次光照射面９に照射されるまでの距離は、Ｌ１＋Ｌ２となる。すなわち、１次光出射面１０と１次光照射面９との間のライトガイド１０３の中心軸Ｐ上の距離は、Ｌ１＋Ｌ２となる。この距離Ｌ１＋Ｌ２は、上記最短の距離Ｌminよりも長く設定するが必要になる。

ライトガイド１０３の先端（１次光出射面１０）から入射開口３が存在する面までのライトガイド１０３の中心軸Ｐ上の距離Ｌ１に対する入射開口３の開口径Ｄ１は、少なくとも１次光が進行するために、入射開口３が存在する面での１次光のビーム径Ｄｓと等しいか、または大きい。
Ｄ１＝Ｄｓ＋ΔＤ （ΔＤ≧０） …（９）
とすれば、
Ｄ１／Ｄ２＝Ｄｓ／Ｄ２＋ΔＤ／Ｄ２
＝Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）＋ΔＤ／Ｄ２
≧Ｌ１／(Ｌ１＋Ｌ２)（但し、Ｌ１＋Ｌ２≧Ｌmin） …（１０）
光変換部材７の照射面近傍で発生した２次光の中には、後方側に逆進するものがある。この後方側に逆進する２次光を反射部材８により反射させて方向転換させるためには、入射開口３の開口を小さくすれば、当該反射部材８で反射して方向転換する２次光の光量を増大させ、照明光１０８の取り出し効率を上げることができる。なお、この場合、入射開口３が形成された面を透過する２次光は除く。

上記１次光出射点Ｏと入射開口３との距離Ｌ１と、入射開口３と１次光照射面９との距離Ｌ２との関係が、
Ｌ２＞Ｌ１の場合
Ｌ１を極限まで小さくすると、Ｄ１はＤｓと同じになり、ライトガイド１０３のコア径Ｄcoに近づき、Ｌ２はＬminに近づく。
実際には、ライトガイド１０３のコア径Ｄcoに対して１次光照射面９でのビームスポット径Ｄ２を少なくも１０倍、面積で１００倍に設定すれば、光変換部材７の１次光照射面９での１次光のパワー許容密度限界以下になると考える。
Ｄ１／Ｄ２＞Ｄｓ／（１０×Ｄco）≧Ｄco／（１０×Ｄco）＝１／１０
から、すなわち、
１／１０＜Ｌ１／(Ｌ１＋Ｌ２)≦Ｄ１／Ｄ２
（但し、Ｌ１＋Ｌ２≧Ｌmin） …（１１）
を満たすように、Ｌ１を決める。

又、Ｌ１≧Ｌ２の場合は、
１／２≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦Ｄ１／Ｄ２ …（１２）
となるＬ１、Ｌ２を決める。
さらに、入射開口３が存在する面が１次光の照射面になる場合
Ｌ２＝０，Ｄ１≧Ｄｓ＝Ｄ２ …（１３）
となり,１次光の照射面のビームスポット径Ｄ２は、許容パワー密度限界に対応するビームスポット径をＤ２minより大きな径に設定する必要がある。
すなわち、
Ｌ１ ≧ Ｌmin …（１４）
と設定される。

しかるに、ライトガイド１０３の中心軸Ｐ上における当該ライトガイド１０３の先端部と入射開口３との間の距離Ｌ１は、ビーム径制御部１０６の長さ、すなわちライトガイド１０３の中心軸Ｐ上の長さで設定される。
又、ビーム径制御部１０６は、光変換部材７における１次光が照射される１次光照射面９上における１次光の光パワー密度の最大値を、光変換部材７の特性に基づいて設定される許容パワー密度限界以下となるようなパワー密度とする。
光変換部材７の１次光照射面９におけるビームスポット径は、１次光の入射パワーに対して許容パワー密度限界以下を満足する。
（１次光のビーム広がり角度φ１を変えた場合）
ライトガイド１０３の開口数（ＮＡ）を変えた場合の対応について図４を参照して説明する。
ライトガイド１０３を大きなＮＡにした場合、１次光のビーム広がり角度φ１は、大きなビーム広がり角度φ１’に変わる。このようにビーム広がり角度φ１’に変わった場合、光取り出し部材１０７、光変換部材７及び反射部材６等の形状が同じであれば、ビーム径制御部１０６の長さＬ１を変える必要があるので、このときの当該ビーム径制御部１０６の長さＬ１の換え方について説明する。

入射開口３の開口径Ｄ１は変わらないので、１次光のビーム広がり角度φ１のときのライトガイド１０３の中心軸Ｐに対する交点はＯとなり、１次光のビーム広がり角度φ１’のときのライトガイド１０３の中心軸Ｐに対する交点はＯ’となる。
光変換部材７の照射面における１次光のビームスポット径は、ＲＥからＲ’Ｅに大きくなるが、放出開口４が存在する面の開口径Ｄmaxを変えないため、照明光１０８の配光特性が大きく変わらない。
したがって、ビーム系制御部１０６の長さＬ１をＯＨからＯ’Ｈに相当するＬ１’に変えることで、照明光１０８の配光特性や光取り出し効率を低下させずに、有効に照明光１０８を取り出せる。
（テーパー角度Φ０）
光変換部材７の厚さや光変換ユニット１０４の長さや出射開口３の開口径を考慮してテーパー角Φ０の設定について図５を参照して説明する。
光変換ユニット１０４の放出開口４が存在する面の開口径をＤ３とし、光変換部材７の厚さをＬｓとすれば、ライトガイド１０３の先端部の１次光出射点Ｏから放出開口４（ＣＦ）が存在する面までの距離Ｌと放出開口４が存在する面の開口径Ｄ３とは、本装置の寸法として、下記の３つの条件を満たしていることが必要である。本装置は、例えば内視鏡の光源を想定して説明する。
条件として、内視鏡では、先端の光変換ユニット１０４は、先端の屈曲部より先端に配置する必要があり、全体の長さＬは、最大長Ｌmaxより、短く設定する。
又、条件として、照明光１０８の放出開口４が存在する面の開口径Ｄ３には、最大径Ｄmaxが存在する。すなわち、
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌｓ≦Ｌmax …（１５）
Ｄ３＝Ｄ１＋（Ｌ−Ｌ１）×tanΦ０≦Ｄmax …（１６）
又、条件として、光変換部材７の１次光照射面９における許容パワー密度限界に対応する最小ビームスポット径Ｄminを満足するための１次光の出射点をＡとすれば、
Ｌ１＋Ｌ２≧Ｌmin …（１６）
ここで、光変換部材７の厚さＬｓは、照明光１０８の最大出力と透過１次光と２次光との混合比や２次光の変換効率等を考慮して決定されるものであり、ビーム系制御部１０６の長さＬ１と、光取り出し部材１０７の入射開口３から光変換部材７の１次光照射面９までの距離Ｌ２とに直接影響するパラメータではない。
上記３つの条件を満たす範囲で、上記式（１１）からビーム系制御部１０６の長さＬ１を決める。

ビーム広がり角度φ１の１次光の出射点は、図５に示す点Ａから点Ｂの範囲である。
本装置の放出開口４が存在する面の開口径Ｄ３、光変換部材７のビームスポット径Ｄ２が決まると、
Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌoが決まる。
そこで、Ｌ１が決まると、
Ｌ２＝Ｌo−Ｌ１からＬ２が決まる。
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌｓから光変換ユニット１０４の長さＬが決まる。
Ｌ１が決まると、Ｄｓが決まる。Ｄ１≧Ｄｓであり、放出開口４が存在する面の開口径Ｄ３は、所定の開口径に設定されるため、テーパー角度Φ０は、次式で決まる。
tanΦ０＝（Ｄ３−Ｄ１）／（Ｌ−Ｌ１） …（１７）
実際には、テーパー角度Φ０は、光取り出し効率から実験的に所定の角度になる。
照明光１０８の取り出し効率を最大にする為には、入射開口３が存在する面でのビーム径Ｄ１と光変換部材７の１次光照射面９でのビームスポット径Ｄ２との比Ｄ１/Ｄ２が調整される。
具体的に、１次光のビーム広がり角度φ１は、１次光源１０１とレンズ１０２との結合および光ファイバのＮＡ、ビーム径制御部材２の屈折率ｎ１により決まる。通常の光ファイバを用いた場合、１次光のビーム広がり角度φ１は、６°〜１２°であり、実際には８°前後である。テーパー角度Φ０は、実験から１５°〜３０°の範囲で、照明光１０８の広がり角度（配光分布）特性に対応した所定のテーパー角度に設定されることが好ましい。
（透明部材）
透明部材５は、ライトガイド１０３の先端部から出射される１次光が光変換部材７へ進行する媒体である。この透明部材５は、１次光および光変換部材７で発生する２次光を透過させるものであればよい。この透明部材５の屈折率ｎ２は、ライトガイド１０３の屈折率ｎ０と光変換部材７の屈折率ｎｓとの間の屈折率を有することが好ましい。この透明部材５は、熱伝導率が大きな材料が好ましい。この透明部材５は、具体的に、ガラスや樹脂、石英、サファイア等の材料が一例として挙げられる。
（反射部材）
反射部材６は、１次光および２次光を反射させて方向を変換させる。この反射部材６は、金属薄膜や誘電体多層膜により形成される。具体的に反射部材６は、Ａｇ（銀）やＡｌ（アルミニウム）の金属薄膜である。
実際に光取り出し部材１０７の中空部１０７ａの側面には、反射部材６となる金属薄膜等を直接設けることはない。金属薄膜により形成される中空部１０７ａの側面との密着性や表面の酸化等の反射部材の信頼性のために、当該金属薄膜の下地には、誘電体膜を設け、さらに金属薄膜をＳｉＯ_２膜等で覆い酸化防止対策をしている。

反射部材６となる誘電体多層膜は、１次光の波長や２次光の波長に対して反射率を高める為に、複数の誘電体膜の組み合わせを選択して作成される。誘電体多層膜を構成する材料としては、例えば、ＡｌＮ，Ｓｉ０_２，ＳｉＮ，Ｚｒ０_２，ＴｉＯ_２，ＡＬ_２Ｏ_３等が好ましい。尚、金属薄膜や誘電体多層膜の厚さは、特に限定されるものではないが、２０μｍ以下とすることが好ましい。
（入射開口）
光取り出し部材１０７は、中空部１０７ａを有し、当該中空部１０７ａの円錐台形状の側面には反射部材６が配置されている。この反射部材６の内側は、透明部材５と光変換部材７とが１次光の進行方向に対して順に配置されている。
ビーム径制御部１０６におけるビーム径制御部材２の出射側の面と光取り出し部材１０７の中空部１０７ａの１次光が入射する面とは、接着材で接続されている。

入射開口３が存在する面は、光取り出し部材１０７の中空部１０７ａの１次光が入射する透明部材５の入射側の面であり、透明部材５の端部は反射部材６により囲まれている。
入射開口３の開口径Ｄ１は、光変換部材７の１次光照射面９における１次光のビームスポット径Ｄ２に略等しく又は小さく設定されている。入射開口３の開口径Ｄ１は、入射開口３に接するビーム径制御部材２の出射面における１次光のビーム径Ｄｓと略等しいか又は大きな径に設定されている。

次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
１次光源１０１から射出された１次光は、レンズ１０２により集光され、ライトガイド１０３である光ファイバのコア部分に結合される。この１次光は、ライトガイド１０３内を進行し、当該ライトガイド１０３の１次光源１０１とは異なる一方の先端部の１次光出射面１０から出射され、ビーム径制御部材２の入射側の面から当該ビーム径制御部材２内に入射進行する。

この１次光のビームは、ビーム径制御部材２内をライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に進行し、かつビーム広がり角度φ１でビーム径制御部材２の出射側の面に向けて進行する。このビーム径制御部材２の出射側の面における１次光のビーム径Ｄｓは、ビーム径制御部材２の長さをライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向にＬ１とし、ライトガイド１０３を構成する光ファイバのコア径をＤcoとすれば、次式により表される。
Ｄｓ＝Ｄco＋Ｌ１×tanφ1 〜 Ｌ１×tanφ１ …（１８）
ビーム径制御部１０６から出射した１次光は、光取り出し部材１０７の中空部１０７ａ内に配置された透明部材５の入射側の面、すなわち入射開口３が存在する面に入射する。
ビーム径制御部材１０６の屈折率をｎ１とし、透明部材５の屈折率をｎ２とすれば、透明部材５内に進行する１次光のビーム広がり角度φ２は、次式により表される。なお、ビーム径制御部材１０６の屈折率ｎ１は、透明部材５の屈折率ｎ２に対して略同じ又は大きい（ｎ１≧ｎ２）。
sinφ２＝ｎ１／ｎ２×sinφ１ ≧ sinφ１ …（１９）
すなわち、
φ２ ≧ φ１
となる。

透明部材５内で、１次光のビーム広がり角度φ２は、広くなる。
透明部材５内を進行する１次光は、ビーム広がり角度φ２で広がり、光変換部材７に照射される。
入射開口３が存在する面から光変換部材７の１次光照射面９までの距離をライトガイド１０３の中心軸Ｐ上においてＬ２、１次光のビームスポット径をＤ２とすると、Ｄ２は、次式により表される。
Ｄ２＝Ｌ２×tanφ２＋Ｄｓ 〜 Ｌ２ ×tanφ１＋ Ｄｓ
＝（Ｌ１＋Ｌ２）×tanφ１ …（２０）
光変換部材７に入射する１次光のパワーに対して１次光のビームスポット径Ｄ２を小さくすると、光変換部材７の照射面のパワー密度が増大し、光変換時の発熱が局所的に集中する。これにより、光変換部材７が熱的に劣化し、２次光への変換効率が低下するおそれがある。
したがって、光変換部材７の２次光への変換効率を保持する為には、最小ビームスポット径Ｄmiｎよりも１次光のビームスポット径Ｄ２を大きくする必要がある。最小ビームスポット径ＤminとなるときのＬ１＋Ｌ２をＬminとする。すなわち、
Ｄmin＝Ｌmin×tanφ１ ≦ Ｄ２
Ｌmin ≦ Ｌ１＋Ｌ２ …（２１）
光取り出し部材１０７の中空部１０７ａの側面に設けられた反射部材６は、入射開口３が存在する面から放出開口４が存在する面までテーパー状に拡径する形状である。円錐台形状の断面のテーパー部分とライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向とのなす角度Φ０は、１次光のビーム広がり角度φ１や、透明部材５内に進行する１次光のビーム広がり角度φ２にくらべ十分大きい。
光変換部材７の１次光照射面９における光変換部材７の径Ｄ０は、１次光のビームスポット径Ｄ２に比べ大きく設定されている。

１次光が光変換部材７の１次光照射面９に照射されると、この光変換部材７は、当該１次光照射面９に照射された１次光の少なくとも一部を吸収し、１次光の波長領域とは異なる波長領域に波長変換して２次光を放出する。この２次光は、指向性がないため様々な方向に進行する。この２次光が、光変換部材７内を進行して放出開口４が存在する面まで達すると、光変換部材７を透過した１次光と混色し照明光１０８として放出される。

これとは別に光変換部材７内で発生した２次光のうち放出開口４が存在する面の方向（前方側）ではなく、逆方向となる光変換部材７から透明部材５内に進行する（後方側に逆進する）２次光もある。又、光変換部材７に照射された１次光の一部には、逆進する１次光が存在し、この１次光も透明部材５内を進行する。
逆進した２次光の内、１次光のビームスポット領域の周辺に進行する２次光は、透明部材５の側面に配置された反射部材６により反射され、進行方向を転換して、前方側である放出開口４が存在する面の方向に進行する。

逆進した２次光で、１次光のビームスポット領域の内側に向かう２次光に対しては、入射開口３が存在する面を狭めて、入射開口３が存在する面の周辺の反射部材６により反射し、進行方向を転換して光取り出し効率を上げることが必要である。
入射開口３が存在する面が狭めすぎると、ビーム径制御部１０６から出射され、入射開口３が存在する面に入射する１次光の進行を遮ることになる。

従って、入射開口３の開口径Ｄ１は、１次光の入射開口３が存在する面における１次光のビーム径Ｄｓと略等しくするか、大きく設定する必要がある。
一方、光変換部材７の１次光照射面９でのビームスポット径Ｄ２より大きくすると、逆進してビームスポットの内側に向かう２次光は、入射開口３が存在する面からビーム径制御部１０６へ逆進して、光取り出し部材１０７の中空部１０７ａの入射開口３が存在する面へ再入射させることが困難になる。

この結果、光変換部材７の１次光照射面９の１次光のビームスポットから外側の周辺に広がる２次光しか反射部材６で方向変換できず、照明光１０８の取り出し効率を向上させることができない。
このため、入射開口３の開口径Ｄ１は、入射開口３が存在する面における１次光のビーム径Ｄｓよりも大きく、かつ光変換部材７の１次光照射面９のビームスポット径Ｄ２よりも小さく設定し、光取り出し効率を高めている。

透明部材５内を逆進する１次光や２次光は、透明部材５の側面に設けられた反射部材６で反射され進行方向が変えられる。これと共に、これら１次光や２次光は、前方側の光変換部材７に再び入射して１次光の一部が吸収され、かつ２次光のうち光変換部材７内を透過進行した光が放出開口４の存在する面から出射される。
反射部材６のテーパー角度Φ０を１次光のビーム広がり角度φ１に比べ十分大きくすると、光変換部材７で発生した２次光の内で後方側に逆進した２次光のうち、少なくとも１次光のビーム照射領域から内側へ向かう２次光の内で、かつ入射開口３が存在する面の内側に向かう光を除く２次光は、反射部材６で反射し、前方に方向変換して、再び光変換部材７に入射させることができる。

さらに、逆進した２次光の一部は、入射開口３が存在する面からビーム径制御部材２へ再入射する。ビーム径制御部１０６が導光構造又は反射部材がビーム径制御部材２の側面に設けられているので、上記ビーム径制御部材２に逆進した２次光の一部は、ライトガイド１０３の先端部の入射面や側面で一部反射し、進行方向を転換し、光取り出し部材１０７の中空部１０７ａ内の入射開口３が存在する面へ再び進行し、さらに光変換部材７を透過し、放出開口４が存在する面から照明光１０８として放出される。
（作用・効果）
このように上記第１の実施の形態によれば、光変換部材７を有する光取り出し部材１０７の中空部１０７ａとライトガイド１０３の先端部との間にビーム径制御部１０６を設けたので、このビーム径制御部１０６の出射側の面における１次光のビーム径Ｄｓを拡げ、光変換部材７の１次光照射面９での１次光ビームスポット径Ｄ２を広くし、１次光照射面９での１次光のパワー密度を低減し、光変換部材７の１次光照射面９近傍の局所発熱を低減することができる。
透明部材５に熱伝導率の大きな材料を選択することにより、光変換部材７の１次光照射面９近傍で発生する局所発熱は、透明部材５を介して光取り出し部材１０７で熱伝導し、さらにライトガイド保持部材１０５へ熱伝導するので、光変換部材７の発熱を抑えることができる。

放出開口４が存在する面の開口径Ｄ３を大きくせずに、光取出し部材１０７の円錐台形状の中空部１０７ａの側面に設けられたテーパー状の反射部材６と１次光のライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向との成すテーパー角度Φ０は、１次光のビーム広がり角度φ１に比べ、十分大きく設定する。そして、入射開口３の開口径Ｄ１を１次光照射面９での１次光のビームスポット径Ｄ２と同じか又は小さくし、１次光が進行できるビーム径制御部材２の出射側の面での１次光のビーム径Ｄｓより大きくすることにより、光変換部材７で発生した２次光のうち、逆進しビームスポット領域から内側に向かう２次光をテーパー状の反射部材６で反射させ前方側へ方向転換させ、放出開口４が存在する面の方向に進行させるので、照明光１０８の光取り出し効率を上げることができる。

なお、上記第１の実施の形態では、光変換部材７として、配光変換部材や、蛍光体などを含むスペクトル形状を変換するスペクトル変換部材を選択して用いることもできる。
また、光変換部材７としては、以下に示すような様々な部材を組み合わせで用いることができる。
光変換部材７として配光変換部材は、例えば、凹レンズのほか、凸レンズや、凸レンズと凹レンズの組合せのように放射角を変換する放射角変換部材や、ホログラムレンズ、回折格子などのように、放射角を変えたり、又は放射する光の方向を変換する配光変換部材を用いることができる。

配光変換部材としては、アルミナなど高屈折率、高反射率の粒子を樹脂やガラス中に分散させたもの、屈折率の異なる複数の透明な部材を混合したものや、スリガラス等の散乱板、表面に微小な凹凸を設けた拡散板などを用いることができる。
光変換部材７としてのスペクトル変換部材は、蛍光体のほかに、光半導体やSHG（２次高調波）、エレクトロルミネッセンス材料などを用いることができる。

光変換部材７は、１次光源１０１から射出された光の一部を透過し、一部を遮断する光透過変調部材として、様々な光学フィルタや、色素、光共振器（エタロン）などを用いることができる。
光変換部材７は、１次光源１０１から射出された光の一部を透過し、一部を遮断する光透過変調部材として、光スイッチやエレクトロクロミック、液晶デバイスなどを用いることができる。
［第１の実施の形態の変形例］
次に、上記第１の実施の形態の変形例について図６に示す構造概略図を参照して説明する。なお、図２と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
光取り出し部材１０７の中空部１０７ａの側面に設けられた反射部材６の内側には、光変換部材７のみが配置されている。反射部材６の内側には、上記第１の実施の形態のように透明部材５が設けられておらず、この点、上記第１の実施の形態と相違する。

当該変形例は、入射開口３が存在する面から光変換部材７の１次光の照射面までの距離Ｌ２がＬ２＝０であり、当該Ｌ２とビーム径制御部材２の出射側の面での１次光のビーム径Ｄｓとの関係がＤ２＝Ｄｓで、入射開口３の開口径Ｄ１を光変換部材７の照射面（入射開口と同じ）のビームスポット径Ｄ２と等しく設定されている場合である。
又、ライトガイド保持部材１０５と、ビーム径制御部１０６と、光取り出し部材１０７との夫々の各中空部１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａは、同一部材で形成されてかつ連結され、一体化されたホルダー２００として形成されている。すなわち、ホルダー２００の中空部（１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａ）は、ライトガイド１０３の先端部を支える円柱状中空領域１０５ａと、この円柱状中空領域１０５ａの外径よりも大きな径の円柱状中空領域１０５ｂと、円錐台形状中空領域１０７ａとが連結一体化された部材であり、熱伝導率の大きな材料で構成されている。

大きな径の円柱状中空領域の中空部１０５ｂ内には、ビーム径制御部材２が配置されている。この大きな径の円柱状中空領域の中空部１０５ｂの側面および1次光出射面２０１の一部には、ビーム径制御部反射部材２０２が設けられている。円錐台形状中空領域の中空部１０７ｂの側面には、反射部材６が設けられている。このビーム径制御部反射部材２０１と反射部材６とは、同一な構造が好ましい。
光変換部材７における１次光照射面９とビーム径制御部材２との出射側の表面を略一致するために、１次光照射面９と入射開口３とが存在する面は、同一である。
光変換部材７の１次光照射面９で発生する局所発熱は、ホルダー２００で熱伝導され、当該ホルダー２００の後方側に熱伝導される。
（作用、効果）
ライトガイド保持部材１０５の中空部１０５ａと、ビーム径制御部１０６の中空部１０６ａと、光取り出し部材１０７の中空部１０７ａとを一体化したホルダー２００を用いることにより、ライトガイド１０３の中心軸Ｐ調整なしで、かつ光変換部材７の１次光照射面９の近傍で発生した局所発熱をホルダー２００の後方側に効率的に熱伝導できる。
又、光取り出し部材１０７の中空部１０７ａ内に光変換部材７のみ配置するので、コストを低減できる。ホルダー２００の中空部（１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａ）の側面にビーム径制御部反射部材２０２及び反射部材６を設けるので、これらビーム径制御部反射部材２０２及び反射部材６を中空部（１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａ）の側面全体に設けることが可能である。
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図７は発光装置の先端部に設けられている光変換ユニットの構成図を示す。光取り出し部材３００には、円柱状中空領域３００ａと円錐台形状中空領域３００ｂとから成る中空部（３００ａ、３００ｂ）が形成されている。円柱状中空領域３００ａは、円柱状の中空に形成され、底面に開口穴３００ｃを有する。円錐台形状中空領域３００ｂは、後方側が円錐台の底部で小さな径に形成され、かつ前方側が円錐台の上部で大きな径に形成された円錐台形状（テーパー状）に形成されている。これら円柱状中空領域３００ａと円錐台形状中空領域３００ｂとは、ライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に回転中心を略一致させ、かつ円錐台形状中空領域３００ｂの入射開口３が存在する面で連結一体化されている。

ビーム径制御部材２は、光取り出し部材３００の円柱状中空領域３００ａの内側に配置されている。透明部材５と光変換部材７と等は円錐台形状中空領域３００ｂの内側に配置されている。
光取り出し部材３００の円柱状中空領域３００ａの側面及び底面部の開口穴を除いた面には、ビーム径制御部反射部材１０９が設けられている。又、円錐台形状中空領域３００ｂの側面には、反射部材６が設けられている。これらビーム径制御部反射部材１０９と反射部材６とは、夫々の構造が同一であることが好ましい。

円柱状中空領域３００ａの底面の開口穴３００ｃが存在する面は、ライトガイド１０３の先端部から１次光を出射する１次光出射面３０１に対して付き当てて設けられ、ライトガイド１０３の中心軸Ｐ方位に略一致させて結合されている。
反射部材６の内側には、透明部材５と、光変換部材７とが１次光の進行順に配置されている。光変換部材７の出射側の面は、放出開口４が存在する面から後退して配置されている。

光変換部材７は、円錐台形状中空領域３００ｂ内に、テーパー状の側面及び底面部に接触することなく配置されている。この光変換部材７の放出開口４側の面は、当該放出開口４が存在する面に対して１次光の進行方向に後退して配置されている。この場合、光変換部材７は、円錐台形状中空領域３００ｂ内に透明部材５によって保持されている。
光変換部材７の出射側の面の中心と放出開口４が存在する面の端と成す角度をφoutとすると、この角度φoutは、略照明光１０８の広がり角度に略相当する。光変換部材７の出射側の面と放出開口４が存在する面との離間距離を所定の値に設定し、照明光１０８の広がり角度（照明光１０８の配光分布特性）を設定している。

光変換部材７における１次光照射面３０２の径Ｄ０は、１次光ビームスポット径Ｄ２よりも大きく形成されている。この１次光照射面３０２と反射部材６の表面とは、離間して配置されている。又、光変換部材７の前方側の透明部材５は、照明光１０８のビーム形状を所定の形状に変換するために、その出射面を例えば凸面、凹面形状に設定したり、又はフィラー等の散乱部材を添加して透過した１次光と２次光とを色ムラなく混色してもよい。
（作用、効果）
このように上記第２の実施の形態によれば、光変換部材７を円錐台形状中空領域３００ｂ内の側面及び底面部に接触することなく透明部材５によって保持するので、効率高く照明光１０８を放出できると共に、照明光１０８を絞り込むことができる。
ビーム径制御部１０６の円柱状中空領域３００ａの底面部すなわち１次光出射面３０１の外側は、平面に形成され、ライトガイド保持部材１０５の先端部の表面と付き合わせて接着ができる。さらに、光取出し部材３００の円柱状中空領域３００ａとライトガイド保持部材１０５の中空部１０５ａとは、ともに円柱形状に形成されているので、これら光取出し部材３００とライトガイド保持部材１０５とをさらに一体することが可能である。

放出開口４が存在する面は、透明部材５で構成されているので、光変換部材７の出射側の面と放出開口４が存在する面との離間距離を変えたり、放出開口４の表面の形状を変えることにより、照明光１０８のビームの広がり角度を設定できる。
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、上記第１及び第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図８は発光装置の先端部に設けられている光変換ユニットの構成図を示す。上記第１及び第２の実施の形態との相違するところを説明すると、光取り出し部材としてのホルダー３０が設けられている。このホルダー３０は、円柱形状に形成された中空部３０ａが設けられている。

このホルダー３０の中空部３０ａは、底面に開口穴を有し、この開口穴の開口面は、１次光が入射する入射開口３が存在する面になる。この中空部３０ａの円柱形状の底部及び側面には、反射部材６が設けられている。
この反射部材６の内側には、透明部材５と光変換部材７とが１次光の進行順に配置されている。光変換部材７の出射側の面は、放出開口４が存在する平面から後退して配置されている。

ライトガイド保持部材１０５は、互いに異なる外径を有する２つの円柱状中空領域１０５ａ、１０５ｂが１次光出射面で連結一体化された中空部として設けられている。
ビーム径制御部材２は、ライトガイド保持部材１０５の大きな外径を有する円柱状中空領域１０５ｂに配置されている。
入射開口３の開口径Ｄ１は、ビーム径制御部材２の出射側の面における１次光のビーム径Ｄｓより大きく、光変換部材７の１次光照射面９における１次光ビームスポット径Ｄ２より小さく設定されている。
（作用、効果）
このように上記第３の実施の形態によれば、ホルダー３０の中空部３０ａが円柱形状に形成されているので、円錐台形状に比べ、作成が容易である。又、反射部材６を中空部３０ａの側面に形成することも容易であり、円柱形状の底面に１次光が入射する入射開口３となる所定の径の穴を作成することも容易である。
又、中空部３０ａの円柱形状の底面部の反対の外側の面は平面すなわち入射開口３が存在する平面であり、ライトガイド保持部材１０５の先端部表面と付き合わせ接着が容易である。

さらに、ホルダー３０とライトガイド保持部材１０５とは、その中空部が円柱形状に形成されているので、これらホルダー３０とライトガイド保持部材１０５とを保持する部材で一体化することも可能である。
放出開口４が存在する面は、透明部材５で構成されているので、光変換部材７の出射側の面と放出開口４が存在する面との離間距離を変えたり、放出開口４が存在する面の形状を変えることにより、照明光１０８のビームの広がり角度を所定の形状に設定できる。
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、上記第１乃至第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図９は発光装置の先端部に設けられている光変換ユニットの構成図を示す。
光取出し部材１０７には、パラボラ形状のパラボラホルダー２８が形成され、このパラボラ形状のパラボラホルダー２８によって中空部２８ａが形成されている。この中空部２８ａは、上記円錐台形状や円柱状中空部と異なり、前方側に拡径するパラボラ形状に形成されている。このパラボラホルダー２８は、透明部材２５及び光変換部材２７等を保持する。

パラボラホルダー２８の中空部２８ａの底面には、入射開口３を有する開口面が設けられている。このパラボラホルダー２８の入射開口３を有する開口面とライトガイド保持部材１０５のライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向とが略一致させて、パラボラホルダー２８とライトガイド保持部材１０５とが接着材により連結結合されている。

ライトガイド保持部材１０５には、異なる外径を有する２つの円柱状中空領域１０５ａ、１０５ｂが１次光出射面１０で連結一体化された中空部（１０５ａ、１０５ｂ）が設けられている。
ビーム径制御部材２２は、ライトガイド保持部材１０５の大きな外径を有する円柱状中空領域１０５ｂに配置されている。このビーム径制御部材２２の出射側の面と入射開口３が存在する面とは、接着材を介して光学的に結合している。

パラボラホルダー２８の中空部２８ａのパラボラ形状の側面には、反射部材２６が配置されている。ビーム径制御部材２２の中空部（円柱状中空領域１０５ｂ）の側面にも反射部材２６と同じ構造の第２の反射部材２１が配置されている。
光変換部材２７は、パラボラホルダー２８の中空部２８ａのパラボラ形状の略焦点位置で、かつライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に直交する方向に配置されている。

透明部材２５は、パラボラ形状の反射部材２６の内側に配置されている。この透明部材２５は、光変換部材２７全体を埋め込んでいる。
入射開口３の開口径Ｄ１は、ビーム径制御部材２２の１次光の出射側の面におけるビーム径Ｄｓよりも大きく、光変換部材２７の１次光照射面９におけるビームスポット径Ｄ２より小さく設定されている。
なお、放出開口４が存在する面から出射される照明光１０８のビームの広がり角度を変えるために、放出開口４が存在する面の前方側に凹レンズ、凸レンズ等のビーム形状を変える光学部材を配置しても良い。
（動作）
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
ライトガイド１０３の先端部から出射された１次光は、１次光出射面１０に接するビーム径制御部材２２の入射側の面から入射し、ビーム径制御部材２２内を進行する。このビーム径制御部材２２内を進行した１次光は、所定のビーム広がり角度φ１で進行する。ビーム径制御部材２２の出射側の面での１次光のビーム径Ｄｓは、入射開口３の開口径Ｄ１より小さい。

ビーム径制御部材２２の出射側の面から出射した１次光は、入射開口３が存在する面である透明部材２５の入射側の面へ入射する。入射開口３が存在する面から入射した１次光は、透明部材２５内を進行し、光変換部材２７の１次光照射面９に照射される。この光変換部材２７は、照射された１次光の一部を吸収し、２次光を発生させ、様々な方向に２次光を放出する。

この光変換部材２７は、パラボラ形状の反射部材２６の焦点近傍に配置されているので、光変換部材２７により発生した２次光は、パラボラ形状の反射部材２６で反射され、放出開口４が存在する面から２次光として放出される。これと共に光変換部材２７からは、当該光変換部材２７を透過した１次光も放出される。これにより、光変換部材２７からは、放出された２次光と透過した１次光が混色され、この混色された光が照明光１０８としてライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に対して、略平行に放出される。

このとき、光変換部材２７で発生した２次光及び散乱した１次光の内、後方側に逆進する２次光、１次光の一部は、パラボラ形状の反射部材２６により反射して進行方向が変換されてライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に略平行に透明部材２５内を進行し、放出開口４が存在する面から照明光１０８として出射される。

後方側に逆進した２次光の内、入射開口３が存在する面の後方側のビーム径制御部材２２に再入射した２次光は、ビーム径制御部材２２の側面に設けられた第２の反射部材２１で反射される。この反射光の一部は、方向を転換し、再び入射開口３が存在する面に再入射し、光変換部材２７に照射される。この反射光の一部は、光変換部材２７において透過、散乱し、透明部材２５の側面に配置されたパラボラ形状の反射部材２６で反射される。この反射光は、ライトガイド１０３の中心軸方向に対して略平行光に変換されて、放出開口４が存在する面から照明光１０８として出射される。
（作用・効果）
このように上記第４の実施の形態によれば、光取り出し部材１０７であるパラボラホルダー２８の中空部２８ａの側面に配置された反射部材２６の形状をパラボラ形状とし、このパラボラ形状の焦点位置に光変換部材２７を配置するので、発生した２次光及び透過、散乱した１次光を混色し、放出開口４が存在する面からライトガイド１０３の中心軸Ｐ方向に対して略平行光の照明光１０８として出射でき、放出開口４が存在する面の前方側にビーム形状を変えるレンズ等を配置することで、照明光１０８のビーム形状を容易に変えることができる。

なお、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わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

２：ビーム径制御部材、３：入射開口、４：放出開口、５：透明部材、６：反射部材、６：光変換部材、８：光取り出し部材、９：１次光照射面、１０：１次光出射面、１０１：１次光源、１０２：レンズ、１０３：ライトガイド、１０４：光変換ユニット、１０５：ライトガイド保持部材、１０５ａ，１０５ｂ：円柱状中空領域、１０６：ビーム径制御部、１０７：光取り出し部材、１０７ａ：光取り出し部材の中空部、１０８：照明光、１０９：ビーム径制御部反射部材、１００：接着材、１１：ビーム広がり、２００：ホルダー、２１：第２の反射部材、２０２：ビーム径制御部反射部材、３００：光取り出し部材、３０１：１次光出射面、３０２：光変換部材の１次光照射面、２２：ビーム径制御部材、２５：透明部材、２６：反射部材、２７：光変換部材、２８：パラボラホルダー、３０：ホルダー、３１：ビーム広がり、２０１：１次光出射面、３００ａ：円柱状中空領域、３００ｂ：円錐台形状中空領域、３００ｃ：円柱状中空領域の底面に開口穴、３０ａ：ホルダーの中空部、２８ａ：パラボラホルダーの中空部。

Claims (30)

1. １次光を射出する１次光源と、前記１次光源から射出される前記１次光を導光するライトガイドと、前記ライトガイドから射出される前記１次光の光学特性のうち少なくとも一つを光変換して２次光を放出する光変換ユニットとを備えた発光装置において、
   前記ライトガイドの先端部から射出される前記１次光を入射する入射開口と、前記２次光を放出する放出開口とを有し、前記入射開口から前記放出開口に向かって大きく形成される中空部を有する光取り出し部材と、
   前記光取り出し部材の前記中空部内に配置され、前記１次光を前記２次光に変換する光変換部材と、
   前記中空部の側面に設けられ、前記光変換部材により変換された前記２次光のうち少なくとも一部を前記放出開口側に進行方向を変える反射部材と、
   前記ライトガイドの前記先端部と前記光取り出し部材の前記入射開口とを離間させて当該ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間隔を維持し、前記光変換部材に照射される前記１次光のビームスポット径を制御するビーム径制御部と、
   を具備することを特徴とする発光装置。
2. 前記ライトガイドの中心軸は、前記中空部の中心軸と略一致するように配置されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記ビーム径制御部は、前記光変換部材における前記１次光が照射される１次光照射面上における前記１次光の光パワー密度の最大値を、前記光変換部材の特性に基づいて設定される許容パワー密度限界以下となるようなパワー密度とし、
   前記光変換部材の前記１次光照射面における前記１次光のビームスポット径は、前記１次光の入射パワーに対して前記許容パワー密度限界以下を満足する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の発光装置。
4. 前記ライトガイドの中心軸上における前記ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間の距離は、前記ビーム径制御部の長さで設定され、
   前記入射開口の開口径は、前記光変換部材の前記１次光照射面における前記１次光のビームスポット径と略等しいか、又は前記入射開口における前記１次光のビームスポット径より大きくかつ前記光変換部材の前記１次光照射面における前記１次光のビームスポット径より小さくなるように設定される、
   ことを特徴とする請求項３記載の発光装置。
5. 前記光取り出し部材の前記中空部は、円錐台形状に形成され、
   前記円錐台形状の側面と前記ライトガイドの前記中心軸との成す角度は、前記ライトガイドから射出される前記１次光のビーム広がり角度よりも大きく設定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記入射開口の開口径をＤ１、前記光変換部材の前記１次光照射面上での前記１次光ビームスポット径をＤ２、前記ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間の前記ライトガイドの中心軸上の距離をＬ１，前記入射開口と前記光変換部材の前記１次光照射面との間の前記ライトガイドの中心軸上の距離をＬ２とすると、
   Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２） ≦ Ｄ１／Ｄ２
   を満足するように前記ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間の前記ライトガイドの中心軸上の距離Ｌ１を設定する、
   ことを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記ライトガイドの前記先端部を保持するライトガイド保持部材を有し、
   前記ライトガイド保持部材には、それぞれ異なる外径を有する２つの円柱状中空領域が形成され、これら円柱状中空領域は、前記ライトガイドの前記先端部で連結一体化して中空部を形成し、
   前記ビーム径制御部は、前記ライトガイド保持部材の前記２つの円柱状中空領域のうち大きな径を有する前記円柱状中空領域内に配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記光取り出し部材には、前記入射開口が底面に設けられた円柱状中空領域と、円錐台形状に形成された円錐台形状中空領域とを前記ライトガイドの前記先端部で連結一体化した中空部が形成され、
   前記ビーム径制御部は、前記円柱状中空領域内に配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記光取り出し部材の前記中空部の形状は、前記入射開口が底面に設けられた円錐台形状、円柱状、又はパラボラ形状に形成されることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の発光装置。
10. 前記光取り出し部材の前記中空部には、前記１次光の進行方向に向かって前記１次光を透過する透明部材と前記光変換部材とが順に配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の発光装置。
11. 前記光変換部材の放出側の面は、前記放出開口が存在する面に対して前記１次光の進行方向に後退して配置されることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の発光装置。
12. 前記ビーム径制御部材の外径は、当該ビーム径制御部材の前記１次光出射側の面における前記１次光のビーム径より大きいことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の発光装置。
13. 前記ビーム径制御部は、光学的に光透過性で、かつ所定の長さに形成されたビーム径制御部材を有し、
    前記ビーム径制御部材の屈折率は、前記透明部材の屈折率に対して略同じ又は大きい、こと特徴とする請求項１０乃至１２のうちいずれか１項に記載の発光装置。
14. 前記ビーム径制御部材の側面には、第２の反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１２又は１３記載の発光装置。
15. 前記光取り出し部材の前記中空部は、前記ライトガイドより射出された前記１次光が入射する小さな開口を有する前記入射開口が存在する面を底部とし、前記放出開口に向かって大きな開口が存在する面を上部とする回転対称な形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載の発光装置。
16. ライトガイドの先端部から射出される１次光の光学特性のうち少なくとも一つを光変換して２次光として射出する光変換部材と、
    前記ライトガイドの先端部から射出される前記１次光を入射する入射開口と、前記２次光を放出する放出開口とを有し、前記入射開口から前記放出開口に向かって大きく形成される中空部を有する光取り出し部材と、
    前記光取り出し部材の前記中空部内に配置され、前記１次光を前記２次光に変換する光変換部材と、
    前記中空部の側面に設けられ、前記光変換部材により変換された前記２次光のうち少なくとも一部を前記放出開口側に進行方向を変える反射部材と、
    前記ライトガイドの前記先端部と前記光取り出し部材の前記入射開口とを離間させて当該ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間隔を維持し、前記光変換部材に照射される前記１次光のビームスポット径を制御するビーム径制御部と、
    を具備することを特徴とする光変換ユニット。
17. 前記ライトガイドの中心軸は、前記中空部の中心軸と略一致するように配置されることを特徴とする請求項１６記載の光変換ユニット。
18. 前記ビーム径制御部は、前記光変換部材における前記１次光が照射される１次光照射面上における前記１次光の光パワー密度の最大値を、前記光変換部材の特性に基づいて設定される許容パワー密度限界以下となるようなパワー密度とし、
    前記光変換部材の前記１次光照射面における前記１次光のビームスポット径は、前記１次光の入射パワーに対して前記許容パワー密度限界以下を満足する、
    ことを特徴とする請求項１６又は１７記載の光変換ユニット。
19. 前記ライトガイドの中心軸上における前記ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間の距離は、前記ビーム径制御部の長さで設定され、
    前記入射開口の開口径は、前記光変換部材の前記１次光照射面における前記１次光のビームスポット径と略等しいか、又は前記入射開口における前記１次光のビームスポット径より大きくかつ前記光変換部材の前記１次光照射面における前記１次光のビームスポット径より小さくなるように設定される、
    ことを特徴とする請求項１８記載の光変換ユニット。
20. 前記光取り出し部材の前記中空部は、円錐台形状に形成され、
    前記円錐台形状の側面と前記ライトガイドの前記中心軸との成す角度は、前記ライトガイドから射出される前記１次光のビーム広がり角度よりも大きく設定する、
    ことを特徴とする請求項１６乃至１９のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。
21. 前記入射開口の開口径をＤ１、前記光変換部材の前記１次光照射面上での前記１次光ビームスポット径をＤ２、前記ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間の前記ライトガイドの中心軸上の距離をＬ１，前記入射開口と前記光変換部材の前記１次光照射面との間の前記ライトガイドの中心軸上の距離をＬ２とすると、
    Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２） ≦ Ｄ１／Ｄ２
    を満足するように前記ライトガイドの前記先端部と前記入射開口との間の前記ライトガイドの中心軸上の距離Ｌ１を設定する、
    ことを特徴とする請求項１８乃至２０のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。
22. 前記ライトガイドの前記先端部を保持するライトガイド保持部材を有し、
    前記ライトガイド保持部材には、それぞれ異なる外径を有する２つの円柱状中空領域が形成され、これら円柱状中空領域は、前記ライトガイドの前記先端部で連結一体化して中空部を形成し、
    前記ビーム径制御部は、前記ライトガイド保持部材の前記２つの円柱状中空領域のうち大きな径を有する前記円柱状中空領域内に配置される、
    ことを特徴とする請求項１６乃至２１のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。
23. 前記光取り出し部材には、前記入射開口が底面に設けられた円柱状中空領域と、円錐台形状に形成された円錐台形状中空領域とを前記ライトガイドの前記先端部で連結一体化した中空部が形成され、
    前記ビーム径制御部は、前記円柱状中空領域内に配置される、
    ことを特徴とする請求項１６乃至２２のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。
24. 前記光取り出し部材の前記中空部の形状は、前記入射開口が底面に設けられた円錐台形状、円柱状、又はパラボラ形状に形成されることを特徴とする請求項１６乃至２３のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。
25. 前記光取り出し部材の前記中空部には、前記１次光の進行方向に向かって前記１次光を透過する透明部材と前記光変換部材とが順に配置されていることを特徴とする請求項１６乃至２４のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。
26. 前記光変換部材の放出側の面は、前記放出開口が存在する面に対して前記１次光の進行方向に後退して配置されることを特徴とする請求項１６乃至２５のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。
27. 前記ビーム径制御部材の外径は、当該ビーム径制御部材の前記１次光出射側の面における前記１次光のビーム径より大きいことを特徴とする請求項１６乃至２６のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。
28. 前記ビーム径制御部は、光学的に光透過性で、かつ所定の長さに形成されたビーム径制御部材を有し、
    前記ビーム径制御部材の屈折率は、前記透明部材の屈折率に対して略同じ又は大きい、こと特徴とする請求項２５乃至２７のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。
29. 前記ビーム径制御部材の側面には、第２の反射部材が設けられていることを特徴とする請求項２７又は２８記載の光変換ユニット。
30. 前記光取り出し部材の前記中空部は、前記ライトガイドより射出された前記１次光が入射する小さな開口を有する前記入射開口が存在する面を底部とし、前記放出開口に向かって大きな開口が存在する面を上部とする回転対称な形状に形成されていることを特徴とする請求項１６乃至２９のうちいずれか１項に記載の光変換ユニット。

Images