特許 7458039 発光システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-21

(45)【発行日】2024-03-29

(54)【発明の名称】発光システム

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/067 20060101AFI20240322BHJP

【ＦＩ】

H01S3/067

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022517051

(86)(22)【出願日】2021-04-20

(86)【国際出願番号】 JP2021016013

(87)【国際公開番号】W WO2021215432

(87)【国際公開日】2021-10-28

【審査請求日】2022-10-05

(31)【優先権主張番号】P 2020077827

(32)【優先日】2020-04-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 利彦

(72)【発明者】

【氏名】溝上 陽介

(72)【発明者】

【氏名】七井 識成

【審査官】小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１９５６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０３６１６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／００－３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

励起光によって励起され前記励起光よりも長波長の自然放出光を発生可能であり、かつ、自然放射増幅光によって励起可能な、波長変換要素を含む波長変換部を有する光ファイバと、
前記励起光を前記光ファイバに入射させる第１光源部と、
前記励起光あるいは前記自然放射増幅光によって励起された前記波長変換要素から誘導放出光を発生させるためのシード光を、前記光ファイバに入射させる第２光源部と、
前記光ファイバからの光を導光し出射させる導光体と、を備え、
前記第２光源部を複数備え、
前記複数の第２光源部は、複数の前記シード光を出力し、
前記複数の第２光源部から出力される前記複数のシード光は、互いに異なる波長を有する、
発光システム。

【請求項2】

前記励起光の波長は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、
請求項１に記載の発光システム。

【請求項3】

前記シード光の強度を調整する調整部を更に備える、
請求項１又は２に記載の発光システム。

【請求項4】

前記導光体は、側面と、前記光ファイバ側とは反対側の端面と、を有し、
前記導光体は、前記光ファイバからの光の少なくとも一部を前記側面から出射させる、
請求項１～３のいずれか一項に記載の発光システム。

【請求項5】

前記導光体は、線状である、
請求項１～４のいずれか一項に記載の発光システム。

【請求項6】

前記導光体は、前記光ファイバに直接的につながっている第１導光部と、前記第１導光部から分岐されている複数の第２導光部と、を有する、
請求項１～５のいずれか一項に記載の発光システム。

【請求項7】

前記光ファイバを複数備え、
前記導光体は、前記複数の光ファイバのうち少なくとも２つ以上の光ファイバからの光を導光し出射させる、
請求項１～６のいずれか一項に記載の発光システム。

【請求項8】

前記第１光源部は、レーザ光源を含む、
請求項１～７のいずれか一項に記載の発光システム。

【請求項9】

前記第２光源部は、レーザ光源を含む、
請求項１～８のいずれか一項に記載の発光システム。

【請求項10】

前記波長変換要素は、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｎｄ及びＭｎの群から選択される１以上の元素を含む、
請求項１～９のいずれか一項に記載の発光システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、発光システムに関し、より詳細には、光ファイバを備える発光システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ケースと、投影レンズと、光源装置と、を備える照明器具が提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載された光源装置は、固体光源と、光伝送ファイバと、を備える。光伝送ファイバは、第１端面及び第２端面を有し、固体光源から出射された励起光が第１端面から導入される。光伝送ファイバは、波長変換コアと、導光コアと、クラッドと、を有する。波長変換コアは、励起光を吸収して電子の反転分布状態を生成すると共に可視光領域の波長変換光を放出する波長変換材料を含む。導光コアは、波長変換コアの周囲を被覆し、波長変換光を第１端面側から第２端面側に伝送する。クラッドは、導光コアの周囲を被覆する。

【0003】

光伝送ファイバは、導光コアを伝搬する波長変換光により誘導放出が生じ、固体光源から出射された励起光及び誘導放出により増幅された波長変換光が第２端面から出射するように構成されている。

【0004】

特許文献１に記載された照明器具では、波長変換光の強度を高めることが難しかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１９５６２７号公報

【発明の概要】

【0006】

本開示の目的は、励起光とは異なる波長の光の強度を高めることが可能な発光システムを提供することにある。

【0007】

本開示に係る一態様の発光システムは、光ファイバと、第１光源部と、第２光源部と、導光体と、を備える。前記光ファイバは、波長変換要素を含む波長変換部を有する。前記波長変換要素は、励起光によって励起され前記励起光よりも長波長の自然放出光を発生可能であり、かつ、自然放射増幅光によって励起可能である。前記第１光源部は、前記励起光を前記光ファイバに入射させる。前記第２光源部は、前記励起光あるいは前記自然放射増幅光によって励起された前記波長変換要素から誘導放出光を発生させるためのシード光を、前記光ファイバに入射させる。前記導光体は、前記光ファイバからの光を導光し出射させる。前記発光システムは、前記第２光源部を複数備える。前記複数の第２光源部は、複数の前記シード光を出力する。前記複数の第２光源部から出力される前記複数のシード光は、互いに異なる波長を有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態１に係る発光システムの構成図である。

【図2】図２は、同上の発光システムにおける光ファイバの断面図である。

【図3】図３Ａ～３Ｃは、同上の発光システムの動作原理の説明図である。

【図4】図４は、実施形態２に係る発光システムの構成図である。

【図5】図５は、実施形態３に係る発光システムの構成図である。

【図6】図６Ａは、実施形態４に係る発光システムの平面図である。図６Ｂは、同上の発光システムの要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

下記の実施形態１～４等において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

【0010】

（実施形態１）
以下では、実施形態１に係る発光システム１について図１～３Ｃに基づいて説明する。

【0011】

（１）概要
発光システム１は、図１及び２に示すように、波長変換要素（元素）を添加された光ファイバ２に、波長変換要素を励起するための励起光Ｐ１と、励起光Ｐ１によって励起された波長変換要素から誘導放出光Ｐ３（図３Ｃ参照）を発生させるためのシード光Ｐ２と、を入射させる。光ファイバ２からは、励起光Ｐ１と誘導放出光Ｐ３とを含む光が出射される。図３Ａ～３Ｃは、発光システム１の動作原理の説明図である。図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃの縦軸は、電子エネルギである。また、図３Ａの上向きの矢印は、励起光Ｐ１の吸収を示している。また、図３Ｃの下向きの矢印は、自然放出光あるいは誘導放出光Ｐ３に関する遷移を示している。発光システム１では、光ファイバ２に入射した励起光Ｐ１によって、波長変換要素の基底準位Ｅ０（複数のエネルギ準位を含む）にあった電子ｅ^－が励起準位Ｅ２に励起される。そして、励起準位Ｅ２の電子ｅ^－が励起準位Ｅ２よりもエネルギの低い準安定準位Ｅ１に遷移する。その後、例えば準安定準位Ｅ１と基底準位Ｅ０の複数のエネルギ準位のうち上位のエネルギ準位（以下、第２エネルギ準位ともいう）とのエネルギ差に相当する波長のシード光Ｐ２（Ｐ２２）によって準安定準位Ｅ１の電子ｅ^－が第２エネルギ準位に遷移するときに、誘導放出光Ｐ３（Ｐ３２）が発生する。また、準安定準位Ｅ１と基底準位Ｅ０の複数のエネルギ準位のうち第２エネルギ準位よりも低い第１エネルギ準位とのエネルギ差に相当する波長のシード光Ｐ２（Ｐ２１）によって準安定準位Ｅ１の電子ｅ^－が第１エネルギ準位に遷移するときに、誘導放出光Ｐ３（Ｐ３１）が発生する。

【0012】

発光システム１は、例えば、照明用途に用いられるが、これに限らず、例えば、表示用途、イルミネーションの用途であってもよい。発光システム１は、施設に適用してもよいし、移動体に適用してもよい。施設は、例えば、倉庫、空港、戸建て住宅、集合住宅、オフィスビル、店舗、美術館、ホテル、工場等である。移動体は、例えば、自動車、自転車、電車、飛行機、船舶、ドローン等である。

【0013】

（２）発光システムの構成
発光システム１は、図１に示すように、光ファイバ２と、第１光源部１１と、第２光源部１２と、導光体６と、を備える。第１光源部１１は、励起光Ｐ１を光ファイバ２の光入射部２１に入射させる。第２光源部１２は、励起光Ｐ１によって励起された波長変換要素から、誘導放出光Ｐ３を発生させるためのシード光Ｐ２（以下、外部シード光Ｐ２ともいう）を、光入射部２１に入射させる。

【0014】

（２．１）光ファイバ
光ファイバ２は、図２に示すように、コア３と、クラッド４と、被覆部５と、を有する。クラッド４は、コア３の外周面を覆っている。被覆部５は、クラッド４の外周面を覆っている。コア３に関し、光軸方向に直交する断面形状は、円形状である。クラッド４は、コア３と同軸状に配置されている。

【0015】

コア３は、第１端面と、コア３の長さ方向において第１端面とは反対側の第２端面と、を有する。コア３は、透光性材料と、波長変換要素と、を含む。コア３における波長変換要素の濃度は、コア３の全長に亘って略均一であってもよいし、均一でなくてもよい。コア３の屈折率は、コア３の主成分である上述の透光性材料の屈折率と略同じである。

【0016】

透光性材料は、例えば、フッ化物、酸化物、又は窒化物のいずれかである。フッ化物は、例えば、フッ化物ガラスである。酸化物は、例えば、酸化ケイ素、石英等である。

【0017】

波長変換要素は、希土類元素である。ここにおいて、波長変換要素は、例えば、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｎｄ及びＭｎの群から選択される元素を含む。波長変換要素は、希土類元素のイオンとしてコア３に含有されており、例えば、Ｐｒのイオン（Ｐｒ^３＋）、Ｔｂのイオン（Ｔｂ^３＋）として含有されている。波長変換要素は、励起光Ｐ１によって励起されるか、あるいは自身とは別の波長変換要素から発せられた自然放出光を内部シード光として増幅された光、即ち自然放射増幅光（ＡＳＥ）によって励起されてもよい。このような励起を介して、波長変換要素は、波長変換要素の元素特有のＡＳＥを放出し、併せて外部シード光Ｐ２の波長と同じ波長の誘導放出光を発生し、これらを合わせて誘導放出光Ｐ３として放出する。ＡＳＥ及び外部シード光Ｐ２の波長は、励起光Ｐ１の波長（例えば、４４０～４５０ｎｍ）よりも長波長である。シード光Ｐ２の波長については、「（２．３）第２光源部」の欄で説明する。

【0018】

Ｐｒ^３＋はシアン～赤色の範囲でＡＳＥあるいはシード光の増幅光を放出できる波長変換要素である。誘導放出光の強度は、内部シード光（自然放出光）及び外部シード光の強さに依存する。コア３がＰｒ^３＋とＴｂ^３＋とを含有している場合、Ｔｂ^３＋は、Ｐｒ^３＋からのＡＳＥを吸収して励起され、Ｔｂ^３＋特有の波長のＡＳＥを発生することもできる。

【0019】

クラッド４の屈折率は、コア３の屈折率よりも小さい。クラッド４は、コア３の含有している波長変換要素を含まない。

【0020】

被覆部５の材料は、例えば、樹脂である。

【0021】

光ファイバ２は、光入射部２１と、光出射部２２と、波長変換部２３と、を有する。

【0022】

光入射部２１は、励起光Ｐ１が入射する部分であり、例えば、コア３の第１端面を含む。光出射部２２は、励起光Ｐ１と、ＡＳＥを含む誘導放出光Ｐ３と、を含む光が出射するコア３の第２端面を含む。

【0023】

光入射部２１は、光ファイバ２の外部から光入射部２１に入射する励起光Ｐ１の反射を低減する反射低減部を含んでいてもよい。反射低減部は、例えば、コア３の第１端面を覆うアンチリフレクションコートであってもよい。

【0024】

波長変換部２３は、光入射部２１と光出射部２２との間に設けられている。波長変換部２３は、励起光Ｐ１によって励起され励起光Ｐ１よりも長波長の光を放射する波長変換要素を含む。波長変換要素は、励起光Ｐ１を吸収して励起光Ｐ１よりも長波長の自然放出光又はシード光を誘導放出によって増幅することができる元素である。

【0025】

コア３の直径は、例えば、２５μｍ～５００μｍである。光ファイバ２の長さは、例えば、３ｍ～１０ｍである。波長変換部２３の長さについては、波長変換部２３における波長変換要素の濃度が低いほど長いほうが好ましい。光ファイバ２の開口数は、例えば、０．２２である。波長変換部２３における波長変換要素の濃度は、コア３における波長変換要素の濃度である。

【0026】

（２．２）第１光源部
第１光源部１１は、光ファイバ２の波長変換部２３に含まれる波長変換要素を励起するための励起光Ｐ１を出射する。第１光源部１１から出射された励起光Ｐ１は、光ファイバ２の光入射部２１へ入射される。波長変換要素をより効率的に励起する観点から、励起光Ｐ１の波長は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるのが好ましい。

【0027】

第１光源部１１は、例えば、レーザ光源を含む。レーザ光源は、レーザ光を出射する。第１光源部１１から出射された励起光Ｐ１（レーザ光源から出射したレーザ光）は、光入射部２１へ入射される。レーザ光源は、例えば、青色のレーザ光を出射する半導体レーザである。この場合、励起光Ｐ１の波長は、例えば、４４０ｎｍ～４５０ｎｍである。

【0028】

（２．３）第２光源部
第２光源部１２は、シード光Ｐ２を出射する。第２光源部１２から出射されたシード光Ｐ２は、光ファイバ２の光入射部２１へ入射される。

【0029】

発光システム１は、複数（例えば、２つ）の第２光源部１２を備える。２つの第２光源部１２は、例えば、互いに波長の異なる一の波長のシード光Ｐ２を出射する。以下では、説明の便宜上、２つの第２光源部１２のうち１つの第２光源部１２を第２光源部１２１と称し、残りの１つの第２光源部１２を第２光源部１２２と称することもある。第２光源部１２１は、例えば、緑色の光を出射する半導体レーザである。また、第２光源部１２２は、例えば、赤色の光を出射する半導体レーザである。波長変換部２３の波長変換要素がＰｒ^３＋を含む場合、緑色のシード光Ｐ２１の波長は、例えば約５２０ｎｍであり、赤色のシード光Ｐ２２の波長は、例えば約６４０ｎｍであるのが好ましい。各第２光源部１２は、準単色光を放射する光源である。ここにおいて、準単色光とは、狭い波長範囲（例えば、１０ｎｍ）に含まれる光である。発光システム１における第２光源部１２の数は、２つに限らず、３つ以上でもよいし、１つでもよい。発光システム１は、第２光源部１２を３つ備える場合、３つの第２光源部１２として、緑色の光を出射する半導体レーザと、赤色の光を出射する半導体レーザと、オレンジ色の光を出射する半導体レーザと、を備えていてもよい。オレンジ色のシード光の波長は、例えば約６００ｎｍであるのが好ましい。

【0030】

第２光源部１２１から出射した光は、シード光Ｐ２（Ｐ２１）として、光ファイバ２の光入射部２１に入射される。また、第２光源部１２２から出射した光は、シード光Ｐ２（Ｐ２２）として、光ファイバ２の光入射部２１に入射される。

【0031】

（２．４）導光体
導光体６は、光ファイバ２からの光を導光し出射させる。導光体６は、側面６１と、光ファイバ２側とは反対側の端面６２と、を有する。導光体６は、光ファイバ２（の光出射部２２）からの光を少なくとも側面６１から出射させる。導光体６は、光ファイバ２からの光を側面６１から出射させるとともに、端面６２から出射させてもよい。導光体６は、線状である。導光体６に関し、長さ方向（光軸方向）に直交する断面形状は、円形状である。導光体６の直径は、例えば、コア３の直径以上であるのが好ましく、一例として、光ファイバ２の直径と略同じである。導光体６は、無色透明であるが、これに限らない。導光体６の材料は、例えば、アクリル樹脂である。発光システム１では、導光体６の屈折率とコア３の屈折率との差が小さいのが好ましい。導光体６は、側面６１の少なくとも一部に、導光体６から出射させる光の配光を制御する凹凸構造を有していてもよい。

【0032】

導光体６は、光ファイバ２からの光が入射されるように光ファイバ２に結合されている。導光体６は、光ファイバ２に融着されているが、これに限らず、例えば、可視光に対して透明な接着剤によって接着されていてもよい。ここにおいて、接着剤は、例えば、エポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂である。導光体６は、可撓性を有しているが、これに限らず、可撓性を有していなくてもよい。

【0033】

（２．５）その他の構成要素
発光システム１は、第１光源部１１及び第２光源部１２を収納する筐体１０を備えている。

【0034】

また、発光システム１は、調整部７を更に備える。調整部７は、少なくとも一の波長のシード光Ｐ２の強度を調整する。ここにおいて、実施形態１に係る発光システム１では、調整部７は、励起光Ｐ１の強度と複数のシード光Ｐ２１，Ｐ２２それぞれの強度と、を調整する。調整部７は、第１光源部１１を駆動する第１駆動回路と、複数の第２光源部１２に一対一に対応し対応する第２光源部１２を駆動する複数の第２駆動回路と、第１駆動回路及び複数の第２駆動回路を個別に制御する制御回路と、を含む。調整部７では、制御回路が第１駆動回路及び複数の第２駆動回路を個別に制御することにより、光ファイバ２（の光出射部２２）から出射される光の色度を調整可能となる。要するに、発光システム１は、調整部７を備えることにより、調色が可能となる。これにより、発光システム１は、導光体６から出射される光の調色が可能となる。調整部７は、筐体１０に収納されているが、これに限らず、筐体１０に収納されていなくてもよい。第１駆動回路及び複数の第２駆動回路には、例えば、第１電源回路から電源電圧が供給される。また、制御回路には、例えば、第２電源回路から電源電圧が供給される。第１電源回路及び第２電源回路は、発光システム１の構成要素に含まれないが、これに限らず、含まれてもよい。

【0035】

発光システム１は、励起光Ｐ１及び各シード光Ｐ２を光ファイバ２の光入射部２１へ入射するための光結合部を更に備えていてもよい。光結合部は、筐体１０の開口部に配置されている。光結合部は、グレーティングであるが、これに限らない。グレーティングは、透過型の回折格子である。グレーティングの材料は、例えば、石英であるが、これに限らない。

【0036】

（３）発光システムの動作
発光システム１では、第１光源部１１から励起光Ｐ１を出射させ、かつ、第２光源部１２からシード光Ｐ２を出射させる。これにより、発光システム１では、励起光Ｐ１及びシード光Ｐ２を光ファイバ２の光入射部２１に入射させる。光入射部２１に入射した励起光Ｐ１の一部は、光出射部２２から出射される。発光システム１では、光ファイバ２の光出射部２２から出射される光は、励起光Ｐ１と、波長変換要素から発生する波長約４８０ｎｍのＡＳＥ、及びシード光Ｐ２の波長と同じ波長の誘導放出光（Ｐ３）と、の混色光である。複数のシード光Ｐ２１，Ｐ２２に一対一に対応し互いに波長の異なる２種類の誘導放出光Ｐ３１，Ｐ３２は、例えば、それぞれ、緑色光、赤色光である。この場合、混色光は、例えば、白色光である。なお、図３Ｃにおいて下側の誘導放出光Ｐ３（Ｐ３１）が、緑色光であり、上側の誘導放出光Ｐ３（Ｐ３２）が赤色光である。

【0037】

光ファイバ２では、自然放出光とシード光Ｐ２により誘導放出が生じるので、光入射部２１に入射した励起光Ｐ１と、誘導放出により増幅された誘導放出光Ｐ３とが光出射部２２から出射する。光ファイバ２の光出射部２２から出射される光のうちシード光Ｐ２１の波長と同じ波長の誘導放出光Ｐ３の強度は、第２光源部１２１から光入射部２１に入射させるシード光Ｐ２１の強度よりも大きい。また、光ファイバ２の光出射部２２から出射される光のうちシード光Ｐ２２の波長と同じ波長の誘導放出光Ｐ３の強度は、第２光源部１２２から光入射部２１に入射させるシード光Ｐ２２の強度よりも大きい。光ファイバ２の光出射部２２から出射される混色光は、インコヒーレント光である。発光システム１では、光ファイバ２の光入射部２１から光出射部２２に近づくにつれて誘導放出光Ｐ３が増加、又は減少する。発光システム１では、ＡＳＥの波長とシード光Ｐ２の波長とに応じて、導光体６から出射される光の色度、色温度、演色性等が決まる。なお、発光システム１の動作は、レーザ発振するファイバレーザの動作とは異なる。

【0038】

発光システム１では、発熱源となる波長変換要素が光ファイバ２のコア３に分散されているので、使用時の温度上昇を抑制できる。

【0039】

また、発光システム１では、調整部７が、励起光Ｐ１の強度と、複数のシード光Ｐ２それぞれの強度と、を調整するが、これに限らず、調整部７は、少なくとも一の波長のシード光Ｐ２の強度を調整するように構成されていてもよい。

【0040】

（４）まとめ
実施形態１に係る発光システム１は、光ファイバ２と、第１光源部１１と、第２光源部１２と、導光体６と、を備える。光ファイバ２は、波長変換要素を含む波長変換部２３を有する。波長変換要素は、励起光Ｐ１によって励起され励起光Ｐ１よりも長波長の自然放出光を発生可能であり、かつ、自然放射増幅光によって励起可能である。第１光源部１１は、励起光Ｐ１を光ファイバ２に入射させる。第２光源部１２は、励起光Ｐ１及び自然放射増幅光によって励起された波長変換要素から誘導放出光Ｐ３を発生させるためのシード光Ｐ２を、光ファイバ２に入射させる。導光体６は、光ファイバ２からの光を導光し出射させる。

【0041】

実施形態１に係る発光システム１では、励起光Ｐ１とは異なる波長の光（誘導放出光Ｐ３）の強度を高めることが可能となる。

【0042】

また、実施形態１に係る発光システム１は、灯具及びレンズを備えずに、導光体６から外部空間へ光を出射させるので、小型化及び軽量化を図ることが可能となる。

【0043】

また、実施形態１に係る発光システム１では、導光体６が線状である。これにより、発光システム１では、導光体６から出射される光の照射範囲を広げながらも、導光体６の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。

【0044】

また、実施形態１に係る発光システム１は、複数の波長のシード光Ｐ２それぞれの強度を調整する調整部７を更に備えるので、導光体６から出射される光の色度を調整可能となる。

【0045】

また、実施形態１に係る発光システム１は、波長変換部２３が波長変換要素としてＰｒ^３＋を含有しており、シアン色のＡＳＥを放出するのみならず、複数波長のシード光Ｐ２を光入射部２１に入射させるので、緑色の誘導放出光、赤色の誘導放出光それぞれの強度を高めることができる。これにより、実施形態１に係る発光システム１は、導光体６から出射される光の演色性を向上させることが可能となる。また、実施形態１に係る発光システム１は、波長変換部２３が２種類の波長変換要素としてＰｒ^３＋とＴｂ^３＋とを含有しているので、導光体６から出射される光の演色性を更に向上させることが可能となる。

【0046】

（実施形態２）
以下、実施形態２に係る発光システム１ａについて、図４に基づいて説明する。実施形態２に係る発光システム１ａに関し、実施形態１に係る発光システム１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【0047】

実施形態２に係る発光システム１ａは、実施形態１に係る発光システム１における導光体６の代わりに、導光体６ａを備える点で、実施形態１に係る発光システム１と相違する。

【0048】

導光体６ａは、光ファイバ２に直接的につながっている第１導光部６５と、第１導光部６５から分岐されている複数（例えば、２つ）の第２導光部６６と、を有する。

【0049】

導光体６ａは、光ファイバ２からの光を導光し出射させる。導光体６ａは、側面（第１導光部６５の側面６５１及び複数の第２導光部６６の各々の側面６６１）と、光ファイバ２側とは反対側の端面（複数の第２導光部６６の各々の端面６６２）と、を有する。導光体６ａは、光ファイバ２（の光出射部２２）からの光を少なくとも導光体６ａの側面から出射させる。導光体６ａは、光ファイバ２からの光を導光体６ａの側面から出射させるとともに、導光体６ａの端面から出射させてもよい。第１導光部６５は、線状である。第１導光部６５に関し、長さ方向（光軸方向）に直交する断面形状は、円形状である。第１導光部６５の直径は、例えば、光ファイバ２のコア３（図２参照）の直径以上であるのが好ましく、一例として、光ファイバ２の直径と略同じである。複数の第２導光部６６の各々に関し、長さ方向（光軸方向）に直交する断面形状は、円形状である。導光体６ａは、無色透明であるが、これに限らない。導光体６ａの材料は、例えば、アクリル樹脂である。発光システム１ａでは、導光体６ａの屈折率とコア３の屈折率との差が小さいのが好ましい。導光体６ａは、側面の少なくとも一部に、導光体６ａから出射させる光の配光を制御する凹凸構造を有していてもよい。

【0050】

導光体６ａでは、光ファイバ２からの光が入射されるように第１導光部６５が光ファイバ２に直接的につながっている。導光体６ａでは、第１導光部６５が光ファイバ２に結合されている。導光体６ａは、光ファイバ２に融着されているが、これに限らず、例えば、可視光に対して透明な接着剤によって接着されていてもよい。ここにおいて、接着剤は、例えば、エポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂である。導光体６ａは、可撓性を有しているが、これに限らず、可撓性を有していなくてもよい。

【0051】

実施形態２に係る発光システム１ａは、実施形態１に係る発光システム１と同様、波長変換要素を含む波長変換部２３（図２参照）と、第１光源部１１と、第２光源部１２と、導光体６ａと、を備える。これにより、実施形態２に係る発光システム１ａは、実施形態１に係る発光システム１と同様、励起光Ｐ１とは異なる波長の光（誘導放出光Ｐ３）の強度を高めることが可能となる。

【0052】

また、実施形態２に係る発光システム１ａは、導光体６ａが第１導光部６５と複数の第２導光部６６とを有するので、導光体６ａから出射される光の照射範囲を広げることが可能となる。

【0053】

（実施形態３）
以下、実施形態３に係る発光システム１ｂについて、図５に基づいて説明する。実施形態３に係る発光システム１ｂに関し、実施形態１に係る発光システム１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【0054】

発光システム１ｂは、光ファイバ２を複数（図示例では、２つ）備えている。これに対し、導光体６は、複数の光ファイバ２からの光を導光し出射させる。発光システム１ｂでは、複数の光ファイバ２の光入射部２１が互いに離れて配置されている。発光システム１ｂは、複数の光ファイバ２が光入射部２１側とは反対側において束ねられており（言い換えれば、結合されており）、複数の光ファイバ２の光出射部２２が共通である。

【0055】

発光システム１ｂは、複数（２つ）の光ファイバ２ごとに第１光源部１１と複数（２つ）の第２光源部１２とを備えている。要するに、発光システム１ｂは、第１光源部１１と２つの第２光源部１２とのセットを２つ備えている。これら２つのセットは、１つの筐体１０に収納されている。調整部７は、各セットの第１光源部１１及び複数の第２光源部１２を制御する。

【0056】

実施形態３に係る発光システム１ｂでは、実施形態１に係る発光システム１と同様、波長変換要素を含む波長変換部２３（図２参照）と、第１光源部１１と、第２光源部１２と、導光体６と、を備える。これにより、実施形態３に係る発光システム１ｂでは、励起光Ｐ１とは異なる波長の光（誘導放出光Ｐ３）の強度を高めることが可能となる。

【0057】

また、実施形態３に係る発光システム１ｂは、導光体６において複数の光ファイバ２からの光を導光し出射させるので、導光体６から出射される光の光量を多くすることができる。

【0058】

（実施形態４）
以下、実施形態４に係る発光システム１ｃについて、図６Ａ及び６Ｂに基づいて説明する。実施形態４に係る発光システム１ｃに関し、実施形態１に係る発光システム１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図６Ａ及び６Ｂでは図示を省略してあるが、発光システム１ｃは、実施形態１に係る発光システム１の筐体１０及び調整部７と同様の筐体及び調整部を備えている。

【0059】

実施形態４に係る発光システム１ｃは、実施形態１に係る発光システム１における導光体６の代わりに、導光体６ｃを備えている点で、実施形態１に係る発光システム１と相違する。また、実施形態４に係る発光システム１ｃは、光ファイバ２を複数（図示例では、３つ）備える。

【0060】

導光体６ｃは、導光板である。より詳細には、導光体６ｃは、矩形板状の導光板本体６００と、複数の反射部６０３と、を備える。導光板本体６００は、複数の光ファイバ２に一対一に対応する複数の光入射面６０４を有する。複数の光入射面６０４の各々は、凹面状である。導光板本体６００は、導光板本体６００の厚さ方向に交差する第１主面６０１及び第２主面６０２を有する。複数の反射部６０３は、導光板本体６００の第２主面６０２上に設けられている。導光板本体６００の第１主面６０１は、導光体６ｃを導光する光を外部空間へ出射させるための凹凸構造を有する。

【0061】

実施形態４に係る発光システム１ｃでは、各光ファイバ２からの光の少なくとも一部が導光体６ｃにおける導光板本体６００の第１主面６０１から出射される。

【0062】

実施形態４に係る発光システム１ｃでは、波長変換要素を含む波長変換部２３（図２参照）と、第１光源部１１と、第２光源部１２と、導光体６ｃと、を備える。これにより、実施形態４に係る発光システム１ｃは、実施形態１に係る発光システム１と同様、励起光Ｐ１とは異なる波長の光（誘導放出光Ｐ３）の強度を高めることが可能となる。

【0063】

実施形態４に係る発光システム１ｃは、例えば、誘導灯システム又は表示システムに適用可能である。この場合、導光板本体６００の第１主面６０１上に適宜の表記が印刷により形成されていてもよいし、導光板本体６００の第１主面６０１側に、適宜の表記を有する透光性パネルが配置されていてもよい。

【0064】

（その他の変形例）
上記の実施形態１～４は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態１～４は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

【0065】

例えば、光ファイバ２では、光入射部２１と光出射部２２との間の波長変換部２３の数は１つに限らず、例えば、複数であってもよい。この場合、複数の波長変換部２３は、コア３の光軸方向に並ぶ。

【0066】

光ファイバ２では、波長変換部２３の長さがコア３の長さと略同じである場合に限らず、波長変換部２３の長さがコア３の長さよりも短くてもよい。

【0067】

第１光源部１１に含まれるレーザ光源は、青色のレーザ光を出射する半導体レーザに限らず、例えば、紫色のレーザ光を出射する半導体レーザであってもよい。また、第１光源部１１は、半導体レーザに限らず、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源と光学系とを含む構成であってもよい。

【0068】

第２光源部１２１は、緑色の光を出射する半導体レーザに限らず、例えば、緑色の光を出射するＬＥＤであってもよい。また、第２光源部１２２は、赤色の光を出射する半導体レーザに限らず、例えば、赤色の光を出射するＬＥＤであってもよい。

【0069】

また、第１光源部１１及び複数の第２光源部１２と光ファイバ２の光入射部２１との相対的な位置関係は、実施形態１～４での位置関係に限定されない。例えば、発光システム１では、第１光源部１１及び複数の第２光源部１２と光ファイバ２の光入射部２１との間にクロスダイクロイックプリズムを配置することで、第１光源部１１及び複数の第２光源部１２と光ファイバ２の光入射部２１との相対的な位置関係を変えてもよい。

【0070】

また、発光システム１，１ａ，１ｂ，１ｃでは、１つの光ファイバ２に対して複数の第２光源部１２を備えているが、これに限らず、１つの光ファイバ２に対して少なくとも１つの第２光源部１２を備えていればよい。

【0071】

調整部７は、複数のシード光Ｐ２のうち少なくとも一の波長のシード光Ｐ２の強度を調整できればよく、例えば、第２光源部１２と光ファイバ２の光入射部２１との間におけるシード光Ｐ２の光路上に配置されシード光Ｐ２の透過率を調整できる液晶フィルタであってもよい。

【0072】

また、実施形態３に係る発光システム１ｂでは、光ファイバ２の数は、２つに限らず、３つ以上でもよい。この場合、例えば、５つの光ファイバ２と、２つの導光体６と、を備え、５つの光ファイバ２のうち３つの光ファイバ２が一方の導光体６につながっており、残りの２つの光ファイバ２が他方の導光体６につながっていてもよい。

【0073】

また、発光システム１ｂでは、複数の光ファイバ２が束ねられて導光体６と直接的につながっているが、これに限らず、導光体６が、複数の光ファイバ２に一対一につながる複数の第１導光部と、複数の第１導光部につながっている１つの第２導光部と、を有していてもよい。

【0074】

また、発光システム１ｂ，１ｃでは、複数の光ファイバ２ごとに第１光源部１１と複数の第２光源部１２とを備えているが、これに限らない。例えば、発光システム１ｂ，１ｃは、第１光源部１１と複数の第２光源部１２とのセットに対して、第１光源部１１から出射れる励起光Ｐ１を複数の光ファイバ２に入射させる第１ビームスプリッタと、複数の第２光源部１２の各々から出射されるシード光Ｐ２を複数の光ファイバ２に入射させる複数の第２ビームスプリッタと、を備えていてもよい。

【0075】

（態様）
以上説明した実施形態１～４等から本明細書には以下の態様が開示されている。

【0076】

第１の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）は、光ファイバ（２）と、第１光源部（１１）と、第２光源部（１２）と、導光体（６；６ａ；６ｃ）と、を備える。光ファイバ（２）は、波長変換要素を含む波長変換部（２３）を有する。波長変換要素は、励起光（Ｐ１）によって励起され励起光（Ｐ１）よりも長波長の自然放出光を発生可能であり、かつ、自然放射増幅光によって励起可能である。第１光源部（１１）は、励起光（Ｐ１）を光ファイバ（２）に入射させる。第２光源部（１２）は、励起光（Ｐ１）あるいは自然放射増幅光によって励起された波長変換要素から誘導放出光（Ｐ３）を発生させるためのシード光（Ｐ２）を、光ファイバ（２）に入射させる。導光体（６；６ａ；６ｃ）は、光ファイバ（２）からの光を導光し出射させる。

【0077】

第１の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、励起光（Ｐ１）とは異なる波長の光（誘導放出光Ｐ３）の強度を高めることが可能となる。

【0078】

第２の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、第１の態様において、励起光（Ｐ１）の波長は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。

【0079】

第２の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、波長変換要素を、より効率的に励起することが可能となる。

【0080】

第３の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）は、第１又は２の態様において、調整部（７）を更に備える。調整部（７）は、シード光（Ｐ２）の強度を調整する。

【0081】

第３の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、導光体（６；６ａ；６ｃ）から出射される光の色度を調整可能となる。

【0082】

第４の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）は、第１～３の態様のいずれか一つにおいて、第２光源部（１２）を複数備える。複数の第２光源部（１２）は、複数のシード光（Ｐ２）を出力する。複数の第２光源部（１２）から出力される複数のシード光（Ｐ２）は、互いに異なる波長を有する。

【0083】

第４の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、複数のシード光（Ｐ２）に一対一に対応する複数の誘導放出光（Ｐ３）を含む光を導光体（６；６ａ；６ｃ）から出射させることが可能となり、演色性を向上させることが可能となる。

【0084】

第５の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ）では、第１～４の態様のいずれか一つにおいて、導光体（６；６ａ）は、側面（６１；６５１，６６１）と、光ファイバ（２）側とは反対側の端面（６２；６６２）と、を有する。導光体（６；６ａ）は、光ファイバ（２）からの光の少なくとも一部を導光体（６；６ａ）の側面（６１；６５１，６６１）から出射させる。

【0085】

第６の態様に係る発光システム（１；１ｂ）では、第１～５の態様のいずれか一つにおいて、導光体（６）は、線状である。

【0086】

第６の態様に係る発光システム（１；１ｂ）では、導光体（６）から出射される光の照射範囲を広げながらも、導光体（６）の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。

【0087】

第７の態様に係る発光システム（１ａ）では、第１～６の態様のいずれか一つにおいて、導光体（６ａ）は、光ファイバ（２）に直接的につながっている第１導光部（６５）と、第１導光部（６５）から分岐されている複数の第２導光部（６６）と、を有する。

【0088】

第７の態様に係る発光システム（１ａ）では、導光体（６ａ）から出射される光の照射範囲を広げることが可能となる。

【0089】

第８の態様に係る発光システム（１ｂ；１ｃ）は、第１～７の態様のいずれか一つにおいて、光ファイバ（２）を複数備える。導光体（６；６ｃ）は、複数の光ファイバ（２）のうち少なくとも２つ以上の光ファイバ（２）からの光を導光し出射させる。

【0090】

第８の態様に係る発光システム（１ｂ；１ｃ）では、導光体（６；６ｃ）から出射される光の光量を多くすることができる。

【0091】

第９の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、第１～８の態様のいずれか一つにおいて、第１光源部（１１）は、レーザ光源を含む。

【0092】

第９の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、励起光（Ｐ１）の強度を高めることができる。

【0093】

第１０の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、第１～９の態様のいずれか一つにおいて、第２光源部（１２）は、レーザ光源を含む。

【0094】

第１０の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、シード光（Ｐ２）の強度を高めることができる。

【0095】

第１１の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、第１～１０の態様のいずれか一つにおいて、波長変換要素は、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｎｄ及びＭｎの群から選択される１以上の元素を含む。

【0096】

第１１の態様に係る発光システム（１；１ａ；１ｂ；１ｃ）では、例えば、波長変換要素として２つ以上の元素を含む場合、少なくとも一の元素からの自然放射増幅光による励起によって、別の元素からの異なる波長での自然放射増幅光を発生させることもできる。

【符号の説明】

【0097】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 発光システム
２ 光ファイバ
２１ 光入射部
２２ 光出射部
２３ 波長変換部
６、６ａ、６ｃ 導光体
６１ 側面
６２ 端面
６５ 第１導光部
６５１ 側面
６６ 第２導光部
６６１ 側面
６６２ 端面
７ 調整部
１１ 第１光源部
１２ 第２光源部
１２１ 第２光源部
１２２ 第２光源部
Ｐ１ 励起光
Ｐ２ シード光
Ｐ２１ シード光
Ｐ２２ シード光
Ｐ３ 誘導放出光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】