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1、(10)申请公布号 CN 103443535 A (43)申请公布日 2013.12.11 CN 103443535 A *CN103443535A* (21)申请号 201280015804.8 (22)申请日 2012.03.29 2011-076078 2011.03.30 JP 2011-075282 2011.03.30 JP F21V 8/00(2006.01) F21S 2/00(2006.01) H01L 33/58(2006.01) H01S 5/02(2006.01) F21Y 101/02(2006.01) (71)申请人 奥林巴斯株式会社 地址 日本东京 (72)发明人。
2、 伊藤毅 山本英二 西尾真博 驹崎岩男 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 徐殿军 (54) 发明名称 光源单元、 光变换单元、 光源装置以及光源系 统 (57) 摘要 光源系统具有光源单元 (10 1) , 该光源单 元具备 : 射出 1 次光的半导体激光器 (18 1) ; 以 及设置在 1 次光的光路上的连接部 (22) 的连接 器 (14) , 该连接器能够装卸包括光变换元件的光 变换单元, 上述光变换元件对 1 次光的光学性质 进行变换, 并生成 2 次光。此外, 具备由多个光变 换单元 (12 1、 12 2、 12 3) 构成的光变换单 元群。属于。
3、光变换单元群的光变换单元 (12 1、 12 2、 12 3) 全部能够通过连接部 (22) 而与 光源单元 (10 1) 连接。因此, 通过具有互换性 的连接部 (22) 来连接以便能够对光源单元 (10 1) 组合光变换单元 (12 1、 12 2、 12 3) , 能 够以较少的部件实现各种照明光。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.09.27 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2012/058333 2012.03.29 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/133632 JA 2012.10.04 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页。
4、 说明书 22 页 附图 12 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书22页 附图12页 (10)申请公布号 CN 103443535 A CN 103443535 A *CN103443535A* 1/4 页 2 1. 一种光源单元, 其特征在于, 具备 : 1 次光源 (18 1 ; 18 2 ; 18 3) , 射出 1 次光 ; 以及 连接部 (22 ; 48 ; 54 ; 60 ; 70 ; 86) , 设置在上述 1 次光的光路上, 能够装卸包括光变换元 件的光变换单元, 上述光变换元件对上述 1 次光的光学性质进行变换, 并生成 2。
5、 次光。 2. 一种光源系统, 其特征在于, 具备 : 权利要求 1 记载的光源单元 (10 1) ; 以及 光变换单元群, 由多个光变换单元构成 ; 属于上述光变换单元群的光变换单元 (12 1、 12 2、 12 3、 12 4) 全部能够通过 上述连接部而与上述光源单元连接。 3. 如权利要求 2 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光变换单元群包括将上述 1 次光变换为光学性质相互不同的 2 次光的、 光变换功 能不同的多个光变换单元。 4. 如权利要求 3 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光变换单元群包括 : 具有对上述 1 次光的光学性质中的峰值波长、 光谱形状、 放射 角这三。
6、个光学要素的全部进行变换的功能的光变换单元 (12 1、 12 4、 12 5、 12 6、 12 7) 。 5. 如权利要求 3 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光变换单元群包括 : 具有对上述 1 次光的光学性质中的放射角进行变换, 而对峰 值波长、 光谱形状不进行变换的功能的光变换单元 (12 2、 12 3) 。 6. 如权利要求 5 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光变换单元所具有的光变换元件是放射角变换元件 ; 上述放射角变换元件是扩展上述 1 次光的放射角的扩散部件 (32) 或者是对上述 1 次 光进行聚光或散光的透镜 (34) 。 7. 如权利要求 2 记载的光源系统。
7、, 其特征在于, 上述光变换单元群包括能够进行光变换的上述 1 次光的波长、 光谱、 光强度等的光学 性质上的入射限制相互不同的多个光变换单元 (12 1、 12 4、 12 5、 12 6、 12 7) 。 8. 如权利要求 7 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光变换元件是将上述 1 次光吸收并变换为峰值波长、 光谱与该 1 次光不同的光的 波长变换部件 (26 1、 26 2) ; 上述光变换单元群包括 : 具有对上述 1 次光的波长的吸收率相互不同的波长变换部件 的多个光变换单元 (12 1、 12 4) 。 9. 如权利要求 7 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光变换单元群包括。
8、 : 针对上述光变换单元中的从上述 1 次光的入射到 2 次光的射 出为止的过程中产生的热, 耐热性相互不同的多个光变换单元 (12 1、 12 4、 12 5) 。 10. 如权利要求 7 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光变换单元群包括 : 针对上述光变换单元中的从上述 1 次光的入射到 2 次光的射 出为止的过程中产生的热, 将所产生的热散热至光变换单元的外部的散热性不同的多个光 变换单元 (12 1、 12 5) 。 11. 如权利要求 7 记载的光源系统, 其特征在于, 权 利 要 求 书 CN 103443535 A 2 2/4 页 3 上述光变换单元群包括光变换单元的2次光射。
9、出区域的尺寸和/或形状不同的多个光 变换单元 (12 1、 12 6、 12 7) 。 12. 如权利要求 2 11 中任一项记载的光源系统, 其特征在于, 上述光源单元与其他多个光源单元 (10 2、 10 3、 10 4、 10 5、 10 6、 10 7、 10 8、 10 9) 一起构成光源单元群 ; 上述光源单元群的成员具有共通的上述连接部。 13. 如权利要求 12 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光源单元群包括所射出的 1 次光的峰值波长、 光谱形状、 最大光输出中至少一个 相互不同的成员 (18 1、 18 2) 。 14. 如权利要求 2 13 中任一项记载的光源系统, 。
10、其特征在于, 还具备对上述光源单元与上述光变换单元进行光学连接的导光路 (20、 24 ; 66、 68) ; 上述连接部 (22) 设置在上述导光路上 ; 上述导光路具有光学连接在上述 1 次光源与上述连接部之间的第 1 导光路 (20 ; 66) 、 以及与上述光变换元件光学连接的第 2 导光路 (24 ; 68) 。 15. 如权利要求 2 13 中任一项记载的光源系统, 其特征在于, 上述光源单元还具备将上述 1 次光源与上述连接部之间光学连接的导光路 (20 ; 66) ; 上述连接部 (48 ; 54) 设置在上述导光路的端部与上述光变换元件之间。 16. 如权利要求 2 13 中。
11、任一项记载的光源系统, 其特征在于, 上述光变换单元还包括与上述光变换元件光学连接的导光路 (24 ; 68) ; 上述连接部 (60) 设置在上述 1 次光源与上述导光路之间。 17. 如权利要求 14 16 中任一项记载的光源系统, 其特征在于, 上述导光路是光纤 (20、 24) 或薄膜导光路 (66、 68) 。 18. 一种光变换单元, 其特征在于, 具备 : 光变换元件 (26 1、 26 2、 26 3、 26 4、 32、 34) , 对 1 次光的光学性质进行变换, 并生成 2 次光 ; 以及 连接部 (22 ; 48 ; 54 ; 60 ; 70 ; 86) , 设置在上述。
12、 1 次光的光路上, 相对于具有射出上述 1 次光的 1 次光源的光源单元能够装卸。 19. 一种光源装置, 具备 : 光源单元, 具有射出 1 次光的 1 次光源 ; 以及 光变换单元, 具有对上述 1 次光的光学性质进行变换并生成 2 次光的光变换元件 ; 该光源装置的特征在于, 具有多个上述光变换单元 (12 1、 12 2、 12 16) ; 上述 1 次光源 (18 1 ; 18 2) 与上述多个光变换单元分别通过导光路 (20、 24 ; 68、 118) 而光学连接 ; 在各个上述导光路上, 具有能够将上述 1 次光源和上述多个光变换单元装卸的连接部 (86) 。 20. 如权利。
13、要求 19 记载的光源装置, 其特征在于, 上述多个光变换单元安装于共通的光变换单元保持部件 (92 1 ; 92 2 ; 92 3 ; 92 4 ; 92 5 ; 92 6) 而形成集成型光变换单元 (84 1 ; 84 2 ; 84 3 ; 84 4 ; 84 权 利 要 求 书 CN 103443535 A 3 3/4 页 4 4 A ; 84 4 B ; 84 5 ; 84 6) 。 21. 如权利要求 20 记载的光源装置, 其特征在于, 在将上述连接部中的安装在光源单元侧的上述连接部的一方设为第 1 连接部 (94) 、 将 安装在光变换单元侧的上述连接部的另一方设为第 2 连接部。
14、 (98) 时, 上述第 1 连接部被整合成一个而构成第 1 集成型连接部 (88 ; 102) ; 上述第 2 连接部安装于一个连接部保持部件 (100)而构成第 2 集成型连接部 (90 ; 104) ; 上述第 1 集成型连接部和上述第 2 集成型连接部构成能够装卸的集成型连接部 (86) 。 22. 如权利要求 21 记载的光源装置, 其特征在于, 在将上述第 1 集成型连接部中与上述 1 次光源光学连接的上述第 1 连接部的个数作 为上述第 1 集成型连接部的有效连接部的个数、 将安装于上述第 2 集成型连接部所具有的 连接部保持部件的上述第2连接部的个数作为上述第2集成型连接部的有。
15、效连接部的个数 时, 上述第1集成型连接部的有效连接部的个数等同或多于上述第2集成型连接部的有效 连接部的个数。 23. 如权利要求 22 记载的光源装置, 其特征在于, 在上述连接部保持部件的能够安装上述第 2 连接部的连接部安装位置上, 在没有安装 上述第2连接部的连接部安装位置设有用于防止上述1次光漏出到外部的遮光部件 (106) 。 24. 如权利要求 21 记载的光源装置, 其特征在于, 上述光源单元所具有的 1 次光源的个数等同或少于上述第 1 连接部的个数。 25. 如权利要求 21 记载的光源装置, 其特征在于, 上述光变换单元分别具有对上述 1 次光的光学性质中的峰值波长、 。
16、光谱形状、 放射角 中的至少一个的光变换功能 ; 上述集成型光变换单元包括上述波长变换功能相互不同的多个光变换单元。 26. 一种光源系统, 其特征在于, 具备权利要求 21 记载的光源装置 ; 上述集成型光变换单元 (84 1) 与其他多个集成型光变换单元 (84 2、 84 3、 84 4、 84 4 A、 84 4 B、 84 5、 84 6) 一起构成集成型光变换单元群 ; 作为上述集成型光变换单元群的成员的集成型光变换单元全部能够在上述集成型连 接部中与上述光源单元装卸。 27. 如权利要求 26 记载的光源系统, 其特征在于, 上述集成型光变换单元群包括上述光变换单元保持部件上的上。
17、述光变换单元的安装 位置相互不同的多个集成型光变换单元 (84 4 A、 84 4 B) 。 28. 如权利要求 26 记载的光源系统, 其特征在于, 上述集成型光变换单元群具有 : 包括至少各一个对上述 1 次光的光学性质中的峰值波 长、 光谱形状、 放射角中的至少一个的光变换功能相互不同的光变换单元的集成型光变换 单元 (84 3 ; 84 4 ; 84 6) 。 29. 如权利要求 26 记载的光源系统, 其特征在于, 上述集成型光变换单元群包括各个集成型光变换单元所具有的光变换单元的个数相 权 利 要 求 书 CN 103443535 A 4 4/4 页 5 互不同的至少各一个集成型光。
18、变换单元 (84 4, 84 6) 。 30. 如权利要求 21 记载的光源装置, 其特征在于, 上述光源单元 (10 10) 与其他多个光源单元 (10 11、 10 12、 10 13、 10 14) 一起构成光源单元群 ; 上述光源单元群的成员全部能够在上述集成型连接部中与上述集成型光变换单元群 的成员装卸。 31. 如权利要求 30 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光源单元群具有能够放射上述光源单元所射出的上述 1 次光的光学性质中的峰 值波长、 光谱形状、 最大输出中的至少一个相互不同的 1 次光的成员 (10 11、 10 12、 10 13、 10 14) 。 32. 如权利。
19、要求 30 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光源单元群具有光源单元所具有的 1 次光源的个数相互不同的成员 (10 11、 10 12) 。 33. 如权利要求 30 记载的光源系统, 其特征在于, 上述光源单元群具有上述第 1 集成型连接部的有效连接部的个数相互不同的成员 (10 11、 10 12) 。 34. 如权利要求 21 记载的光源装置, 其特征在于, 上述导光路是光纤 (20、 24) 或薄膜导光路 (68、 118) 。 权 利 要 求 书 CN 103443535 A 5 1/22 页 6 光源单元、 光变换单元、 光源装置以及光源系统 技术领域 0001 本发明涉及光源。
20、单元、 光变换单元、 光源装置以及光源系统。 背景技术 0002 专利文献1中提出了将第1单元和第2单元组合而成的发光装置。 这里, 第1单元 用导光件对从蓝色激光光源射出的激光进行导光, 并用设置在导光件的前端的波长变换部 件进行波长变换。第 2 单元使用波长比蓝色短的激光光源、 导光件以及波长变换部件。专 利文献 1 叙述了通过这样的第 1 单元和第 2 单元的组合, 与第 1 单元单体的情况相比提高 演色性。 0003 现有技术文献 0004 专利文献 0005 专利文献 1: 美国专利申请公开第 2006/0152926 号说明书 发明概要 0006 发明要解决的问题 0007 近年来。
21、, 内窥镜等的观察用的光源装置中, 通过按照观察目的适当选择亮度、 峰值 波长、 发光颜色即光谱形状、 放射角等来提高要观察的对象的视觉辨认性等的结构得到发 展。 0008 对于这种结构, 上述专利文献 1 的光源装置中, 为了得到与目的相应的光, 需要对 使用了激光光源、 导光件以及波长变换部件的单元进行相当于该目的的光的数量的准备。 但是, 从成本或保管场所等观点来看, 准备多个单元在实践上是困难的。 0009 发明内容 0010 本发明是鉴于上述问题而作出的, 其目的在于使得能够放射与目的相应的各种 光。 0011 用于解决问题的手段 0012 根据本发明的第 1 技术方案, 提供一种光。
22、源单元, 其特征在于, 具备 : 1 次光源, 射 出 1 次光 ; 以及连接部, 设置在上述 1 次光的光路上, 能够装卸包括光变换元件的光变换单 元, 该光变换元件对上述 1 次光的光学性质进行变换并生成 2 次光。 0013 此外, 根据本发明的第 2 技术方案, 提供一种光源系统, 其特征在于, 具备 : 本发明 的第 1 技术方案的光源单元 ; 以及由多个光变换单元构成的光变换单元群。属于上述光变 换单元群的光变换单元全部能够通过上述连接部而与上述光源单元连接。 0014 此外, 根据本发明的第 3 技术方案, 提供一种光变换单元, 其特征在于, 具备 : 光变 换元件, 对1次光的。
23、光学性质进行变换, 并生成2次光 ; 以及连接部, 设置在上述1次光的光 路上, 相对于具有射出上述 1 次光的 1 次光源的光源单元能够装卸。 0015 此外, 根据本发明的第 4 技术方案, 提供一种光源装置, 具备 : 光源单元, 具有射出 1 次光的 1 次光源 ; 以及光变换单元, 具有对上述 1 次光的光学性质进行变换并生成 2 次光 说 明 书 CN 103443535 A 6 2/22 页 7 的光变换元件 ; 该光源装置的特征在于, 具有多个上述光变换单元 ; 上述 1 次光源与上述多 个光变换单元分别通过导光路而光学连接 ; 在各个上述导光路上, 具有能够将上述 1 次光 。
24、源和上述多个光变换单元装卸的连接部。 0016 此外, 根据本发明的第 5 技术方案, 提供一种光源系统, 具备光源装置, 该光源装 置具备 : 光源单元, 具有射出 1 次光的 1 次光源 ; 以及光变换单元, 具有对上述 1 次光的光 学性质进行变换并生成 2 次光的光变换元件 ; 具有多个上述光变换单元 ; 上述 1 次光源与 上述多个光变换单元分别通过导光路而光学连接 ; 在各个上述导光路上, 具有能够将上述 1 次光源和上述多个光变换单元装卸的连接部 ; 上述多个光变换单元安装于共通的光变换 单元保持部件而形成集成型光变换单元 ; 在将上述连接部中的安装在光源单元侧的上述连 接部的一。
25、方设为第 1 连接部、 将安装在光变换单元侧的上述连接部的另一方设为第 2 连接 部时, 上述第 1 连接部被整合成一个而构成第 1 集成型连接部, 上述第 2 连接部安装于一个 连接部保持部件而构成第 2 集成型连接部 ; 上述第 1 集成型连接部和上述第 2 集成型连接 部构成能够装卸的集成型连接部 ; 该光源系统的特征在于, 上述集成型光变换单元与其他 多个集成型光变换单元一起构成集成型光变换单元群 ; 作为上述集成型光变换单元群的成 员的集成型光变换单元全部能够在上述集成型连接部中与上述光源单元装卸。 0017 发明效果 0018 根据本发明, 由于能够连接各种光源单元和各种光变换单元。
26、, 因此能够通过使用 放射作为各种目的的光的组合来放射与目的相应的各种光, 或者由于能够针对一个光源单 元更换集成型光变换单元, 因此能够根据目的更换集成型光变换单元来放射与目的相应的 各种光。 附图说明 0019 图 1 是表示本发明的第 1 实施例的光源系统的结构的图。 0020 图 2A 是表示第 1 光变换单元的结构的剖视图。 0021 图 2B 是表示第 2 光变换单元的结构的剖视图。 0022 图 2C 是表示第 3 光变换单元的结构的剖视图。 0023 图 3A 是用于说明第 1 光变换单元的光变换特性的、 纵轴为光强度、 横轴为波长的 图。 0024 图 3B 是用于说明第 1。
27、 光变换单元的光变换特性的、 纵轴为光强度、 横轴为放射角 的图。 0025 图 4 是用于说明在组合第 1 光源单元和第 1 光变换单元的情况下射出的光的光谱 的图。 0026 图 5A 是用于说明第 2 光变换单元的光变换特性的、 纵轴为光强度、 横轴为波长的 图。 0027 图 5B 是用于说明第 2 光变换单元的光变换特性的、 纵轴为光强度、 横轴为放射角 的图。 0028 图 6 是用于说明第 3 光变换单元的光变换特性的图。 0029 图 7 是表示本发明的第 2 实施例的光源系统的结构的图。 0030 图 8A 是表示第 4 光变换单元的结构的剖视图。 说 明 书 CN 1034。
28、43535 A 7 3/22 页 8 0031 图 8B 是表示第 5 光变换单元的结构的剖视图。 0032 图 9A 是表示本发明的第 3 实施例的光源系统的第 1 光变换单元的结构的图。 0033 图 9B 是表示第 6 光变换单元的结构的图。 0034 图 9C 是表示第 7 光变换单元的结构的图。 0035 图 10 是表示本发明的第 4 实施例的光源系统的结构的图。 0036 图 11A 是表示第 8 光变换单元的结构的剖视图。 0037 图 11B 是表示第 9 光变换单元的结构的剖视图。 0038 图 11C 是表示第 10 光变换单元的结构的剖视图。 0039 图 12 是表示。
29、第 4 实施例的变形例的光源系统的结构的图。 0040 图 13 是表示本发明的第 5 实施例的光源系统的结构的图。 0041 图 14 是用于说明有关本发明的第 1 至第 5 实施例的变形例的图。 0042 图 15 是用于说明薄膜导光路的结构的图。 0043 图 16 是表示本发明的第 6 实施例的光源系统的结构的图。 0044 图 17A 是表示第 1 集成型光变换单元的结构的剖视图。 0045 图 17B 是表示第 2 集成型光变换单元的结构的剖视图。 0046 图 17C 是表示第 3 集成型光变换单元的结构的剖视图。 0047 图 18 是表示集成型连接部的结构的立体图。 0048。
30、 图 19 是表示本发明的第 7 实施例的光源系统的结构的图。 0049 图 20A 是表示第 4 集成型光变换单元的结构例的图。 0050 图 20B 是表示第 4 集成型光变换单元的其他结构例的图。 0051 图 21 是用于说明组合第 11 光源单元和第 4 集成型光变换单元而成的光源装置的 动作的图。 0052 图 22 是表示第 12 光源单元的结构的图。 0053 图 23 是表示第 13 光源单元的结构的图。 0054 图 24 是表示第 14 光源单元的结构的图。 0055 图 25 是用于说明有关第 6 及第 7 实施例的变形例的光耦合器的图。 具体实施方式 0056 以下,。
31、 参照附图说明用于实施本发明的实施方式。 0057 第 1 实施例 0058 首先, 说明本发明的第 1 实施例的光源系统的结构。 0059 如图 1 所示, 本实施例的光源系统具有由多个光源单元 10 1、 10 2 构成的光 源单元群、 以及由多个光变换单元 12 1、 12 2、 12 3 构成的光变换单元群。通过将一 个光源单元 10 1 或 10 2 与一个光变换单元 12 1、 12 2 或 12 3 组合, 能够构成 光源装置。 0060 本实施例中, 光源单元 10 1、 10 2 具备在所有光源单元中具有共同构造的连 接器 14。此外, 在所有的光变换单元 12 1、 12 。
32、2、 12 3 上设有能够与上述连接器 14 装卸的连接器 16。因而, 光源单元群的全部成员和光变换单元群的全部成员能够在所有组 合中连接。 说 明 书 CN 103443535 A 8 4/22 页 9 0061 本光源系统中, 仅通过针对某光源单元 10 1 或 10 2 更换光变换单元 12 1、 12 2、 12 3, 就能够照射不同光的照明光。 0062 光源单元 10 1、 10 2 如图 1 所示, 由半导体激光器 18 1、 18 2、 光纤 20 以及连接器 14 构成。这里, 半导体激光器 18 1、 18 2 是射出 1 次光的 1 次光源。光纤 20 作为第 1 导光。
33、路来发挥功能。连接器 14 为能够装卸光变换单元 12 1、 12 2、 12 3 的、 设置在由上述光纤 20 形成的 1 次光的光路上的连接部, 并且是构成连接部 22 的两个连 接器中的一个。 0063 搭载于第 1 光源单元 10 1 的半导体激光器 18 1 例如是射出波长约为 450nm 的蓝色光的蓝色半导体激光器。半导体激光器 18 1 与光纤 20 通过未图示的透镜等而光 学连接, 构成为从半导体激光器181射出的作为1次光的蓝色激光有效地入射到光纤20 的核心。入射到光纤 20 的蓝色激光经由连接部 22 被导光至所连接的光变换单元 12 1、 12 2 或 12 3。 00。
34、64 此外, 第2光源单元102的从半导体激光器182射出的激光的波长与从半导 体激光器 18 1 射出的激光的波长不同。搭载于光源单元 10 2 的半导体激光器 18 2 例如是射出波长约为 405nm 的蓝紫色激光的蓝紫色半导体激光器。 0065 第 1 光变换单元 12 1 如图 2A 所示, 具有连接器 16、 光纤 24、 荧光体 26 1 以 及保持部件 28 1。连接器 16 是能够相对于光源单元 10 1、 10 2 的连接器 14 装卸 的、 设置在 1 次光的光路上的连接部, 并且是构成连接部 22 的两个连接器中的另一个。光 纤 24 是用于将来自该连接器 16 的 1 。
35、次光向作为光变换元件的波长变换部件导光的第 2 导 光路。波长变换部件被插入到有底的圆筒形状的保持部件 28 1 的圆筒的内部。该第 1 光变换单元 12 1 中, 波长变换部件例如是吸收 1 次光并将峰值波长变换为比其长的波长 的光、 将光谱形状变换为宽频带、 并且将放射角扩展的荧光体 26 1。荧光体 26 1 通过 将粉末状的荧光物质与具有透射 1 次光的性质的树脂、 玻璃等混合并凝固而构成。保持部 件 28 1 在圆筒的底面设有开口, 套圈 (ferrule) 30 和配置在该套圈 30 内的光纤 24 插入 到该开口中。本实施例中, 荧光体 26 1 内的荧光物质通过将 Ce 掺杂的。
36、 YAG(钇铝石 榴石) 荧光体与透明的硅树脂混合而构成。荧光体 26 1 是圆筒形, 其厚度被调整为使射 出的 2 次光的光特性作为观察用的光最适当。 0066 第 2 光变换单元 12 2 如图 2B 所示, 基本上与上述第 1 光变换单元 12 1 同样 地构成。该第 2 光变换单元 12 2 相对于上述第 1 光变换单元 12 1 不同的是保持部件 28 2 和插入到其内部的光变换元件。该光变换单元 12 2 被插入有作为光变换元件的 放射角变换元件。具体而言, 该放射角变换元件是使 1 次光扩散的扩散部件 32。扩散部件 32 具有不对 1 次光的峰值波长以及光谱形状进行变换、 而将。
37、放射角扩展的功能。扩散部件 在具有透射 1 次光的性质的部件的内部中混合并凝固有折射率与其不同的部件。例如, 将 折射率为 1.4 的树脂与折射率为 1.5 的玻璃填料混合而成。扩散部件 32 的厚度被调整为 使射出的 2 次光的放射角作为观察光最适当。 0067 第 3 光变换单元 12 3 如图 2C 所示, 基本上与上述第 1 光变换单元 12 1 同样 地构成。该第 3 光变换单元 12 3 相对于上述第 1 光变换单元 12 1 不同的是保持部件 28 3 和插入到其内部的光变换元件。该光变换单元 12 3 的光变换元件中以规定的位 置关系配置有将1次光变换为准直光并作为2次光来射出。
38、的准直透镜群34。 准直透镜群被 说 明 书 CN 103443535 A 9 5/22 页 10 设定为使射出的 2 次光成为作为观察光而言最适当的光束直径。 0068 另外, 关于上述保持部件 28 1、 28 2、 28 3, 在图 2A 至图 2C 中以树脂为例示 出, 但不特别规定材料。 只要是金属、 树脂、 陶瓷等能够保持光变换元件的材料, 则可以使用 任何材料。 0069 光纤 20、 24 都是构成为核心的折射率比包层的折射率更高的一般的单线光纤。关 于光纤的种类, 与组合使用的 1 次光源的特性相应地选择。本实施例中, 作为 1 次光源使用 多模式的半导体激光器 18 1、 。
39、18 2, 因此适合多模光纤。此外, 光纤 22、 24 适合具有相 同的光学特性的光纤。 由此, 能够减轻连接部的损失。 例如, 可以使用核心直径为50m、 数 值孔径 NA 为 0.22 左右的阶跃折射率 (Step-index) 型光纤。 0070 连接部 22 可以使用高效率地连接光纤 20、 24 的连接器。虽然图中进行了省略, 但 具有利用套筒等对套圈彼此的轴进行对准并固定的功能。可以使用一般的光连接器。 0071 接着, 对本实施例的光源系统的动作进行说明。 0072 如上所述, 本光源系统中构成为 : 作为光源单元群的成员的 2 个光源单元 10 1、 10 2 与作为光变换单。
40、元群的成员的 3 个光变换单元 12 1、 12 2、 12 3 通过连接部 22 能够针对所有组合连接。 0073 首先, 对将第 1 光源单元 10 1 与 3 个光变换单元 12 1、 12 2、 12 3 组合 的情况的动作依次进行说明。 0074 首先, 对组合第 1 光源单元 10 1 与第 1 光变换单元 12 1 而成的光源装置的 动作进行说明。 0075 第 1 光源单元 10 1 所具有的半导体激光器 18 1 与未图示的电源、 控制电路 连接, 由此供给规定的电力, 从而半导体激光器 18 1 射出波长 450nm 的激光。从半导体 激光器 18 1 射出的蓝色激光通过未。
41、图示的透镜等在光纤 20 的入射端聚光并入射到光纤 20 的核心, 在光纤 20 内被导光, 从连接部 22 的连接器 14 朝向连接器 16 射出。照射到连接 器 16 的蓝色激光入射到光纤 24 的核心, 由光纤 24 导光而照射至荧光体 26 1, 该荧光体 26 1 作为光变换部件被插入到第 1 光变换单元 12 1 的保持部件 28 1 内。 0076 入射到荧光体 26 1 的蓝色激光的一部分由作为在荧光体 26 1 内分布的荧光 物质的 Ce 掺杂的 YAG 吸收并进行波长变换, 成为黄色的荧光来放射。即, 如图 3A 所示, 荧 光体 26 1 将峰值波长从 450nm 变换为。
42、 550nm, 将光谱形状从光谱线宽 (FWHM : 半值总宽) 为 1 2nm 左右的线光谱变换为 50nm 以上的宽频带光谱。此外, 入射到荧光体 26 1 的 蓝色激光的其他一部分在荧光体 26 1 内散射并放射至外部。此外, 关于放射角, 如图 3B 所示, Ce 掺杂的 YAG 吸收蓝色激光 36 的一部分, 向与其入射方向无关的各个方向放射黄色 荧光 38。因而, 黄色荧光 38 的放射角成为非常大的放射角。蓝色激光中的作为未被荧光体 26 1 吸收、 而被散射并放射至外部的成分的透射光 40, 与不被散射的情况的蓝色激光 36 的放射角相比, 成为更大的放射角, 成为与黄色荧光 。
43、38 大致相等的放射角。 0077 即, 第 1 光变换单元 12 1 具有如下功能 : 针对蓝色激光的一部分, 对峰值波长、 光谱形状, 以及放射角全部进行变换, 并且, 针对剩余的一部分, 对峰值波长以及光谱形状 不进行变换, 而仅对放射角进行变换。 0078 其结果, 从组合第 1 光源单元 10 1 与第 1 光变换单元 12 1 而成的光源装置 放射作为 2 次光的照明光, 该照明光具有如图 4 所示的光谱、 具有图 3B 的蓝色激光的透射 说 明 书 CN 103443535 A 10 6/22 页 11 光 40 和黄色荧光 38 的放射角。该照明光是由蓝色光、 以及作为其互补色。
44、的黄色光构成的 白色光。因而, 通过该组合, 能够得到放射白色光的光源装置。 0079 接着, 对组合第 1 光源单元 10 1 与第 2 光变换单元 12 2 而成的光源装置的 动作进行说明。基本的动作与组合第 1 光源单元 10 1 与第 1 光变换单元 12 1 而成的 光源装置相同。这里, 仅对不同的部分进行说明。 0080 从第 1 光源单元 10 1 射出的蓝色激光经由光纤 20、 连接部 22、 光纤 24 照射至 扩散部件 32, 该扩散部件 32 被插入到第 2 光变换单元 12 2 的保持部件 28 2 的内部。 扩散部件 32 具有对蓝色激光的峰值波长以及光谱形状不进行变。
45、换、 而仅对放射角进行变 换的功能。将从该结构的第 2 光变换单元 12 2 放射的照明光的光谱和放射角表示在图 5A 及图 5B 中。 0081 光谱如图 5A 所示, 波长为 450nm, 光谱线宽为 1 2nm, 与从半导体激光器 18 1 射出的激光的光谱没有不同。另一方面, 如图 5B 所示, 放射角与原来的激光从光纤 24 放射 的情况的放射角 (图 5B 的 36) 相比, 成为放射角非常大的蓝色激光 42。 0082 其结果, 通过组合第 1 光源单元 10 1 与第 2 光变换单元 12 2, 能够得到波长 以及光谱与激光相同、 且放射角大的照明光。该放射角大的照明光由于激光。
46、的可干扰性非 常小, 因此还具有不易发生光斑等的特性。 0083 接着, 对组合第 1 光源单元 10 1 与第 3 光变换单元 12 3 而成的光源装置的 动作进行说明。基本的动作与上述的两个组合的例相同。这里, 仅对不同的部分进行说明。 0084 从第 1 光源单元 10 1 放射的蓝色激光经由光纤 20、 连接部 22、 光纤 24 照射至 插入到第 3 光变换单元 12 3 的保持部件 28 3 内的准直透镜群 34。入射到准直透镜 群 34 的蓝色激光在这里变换为作为平行光的准直光 44, 照射到外部。图 6 是该情况的形 象图。没有准直透镜群的情况的蓝色激光具有扩散角 (图 6 的。
47、 36) 地被放射, 相对于此准直 光 44 能够使光束直径几乎不变地照射至照明对象物。另外, 第 3 光变换单元 12 3 仅具 有将蓝色激光变换为平行光的功能、 即将放射角变换得窄的功能, 并具有将峰值波长以及 光谱线宽不进行变换的光变换功能。 如以上那样, 若使用第3光变换单元123, 则能够使 光束直径几乎不变地照明离开的照明对象物。其结果, 能够将功率密度比较大的光束照射 到照明对象物。 0085 如以上那样, 通过对于第 1 光源单元 10 1 组合 3 个光变换单元 12 1、 12 2、 12 3, 能够实现从一个光源单元 10 1 出来白色光、 激光扩散光、 准直光这 3 个不同的照 明光。 0086 接着, 说明将射出波长为 405nm 的蓝紫色激光的第 2 光源单元 10 2 与 3 个光变 换单元 12 1、 12 2、 12 3 组合的情况的动作。 0087 基本的动作与使用上述的光第 1 光源单元 10 1 的情况相同, 因此这里以不同点 为中心说明。另外, 关于将第 2 光源单元 10 2 与第 2 及第 3 光变换单元 12 2、 12 3 组合的情况的动作, 由于与分别与上述的第 1 光源单元 10 1 。