的纖芯相接。如果相對于光軸X軸對稱地配置有多根纖芯181A，則如圖5所示，邊界線185是多根纖芯181A的斷面的包絡線，并且是圓周。另外，與單芯光纖同樣地，多芯光纖的纖芯區域的外緣部184是位于纖芯區域的內側且沿著纖芯區域與包層區域之間的邊界的部分。
[0083]多根纖芯181A的折射率相同，且在各纖芯181A中折射率均勻。因此，與單芯光纖的纖芯部同樣地，多芯光纖的纖芯部181是折射率均勻的區域。
[0084]接著，參照圖6至圖8對本實施方式的投光裝置進行更詳細的說明。如已經說明的那樣，透鏡212使入射的擴散光折射后出射，使得與從發光面162a的中心出射的光出射時相比，相對于光軸X以較小的角度擴散。即，作為本實施方式的投光裝置，能夠應用發散光學系統。在圖6至圖8中，為了說明該發散光學系統而概略地示出本實施方式的投光裝置的結構。具體而言，在圖6至圖8中，示出了本實施方式的投光裝置的結構要素中的LED封裝160、透鏡212以及投光側光纖180。
[0085]圖6是說明從LED芯片162出射的光線的圖。如圖6所示，首先，作為從發光面162a的中心(光軸上)的發光點P出射的光線，定義開口角光線11和外緣光線12。
[0086]開口角光線11從發光點P出射，經由透鏡212，相對于光軸X以與開口角相等的角度入射到入射端面180a中的纖芯區域180b。具體而言，開口角光線11相對于光軸X以θ I的角度從發光點P出射，并被透鏡212的半球面212a折射。開口角光線11相對于與光軸X平行的軸XI，以Θ 2的角度從半球面212a出射，相對于與光軸X平行的軸X2，以Θ 3的角度到達入射端面180a。角度Θ 3與投光側光纖180的開口角相等。
[0087]在此，角度Θ I大于角度Θ2。另外，軸X1、X2相互平行，且在透鏡212與投光側光纖180的入射端面180a之間，開口角光線11直線前進。因此，Θ2= Θ 3的關系成立。總而言之，就角度Θ 1、Θ 2、Θ 3而言，θ 1> Θ 2 = Θ 3的關系成立。
[0088]外緣光線12從發光點P出射，經由透鏡212而到達纖芯區域180b的外緣部184。外緣光線12相對于與光軸X平行的軸X3，以Θ3'的角度到達外緣部184。
[0089]在本實施方式中，以使開口角光線11到達投光側光纖180的入射端面180a中的纖芯區域180b內的方式，選擇發光面162a、透鏡212以及投光側光纖180的配置、透鏡212的折射能力。或者，如利用圖7進行說明的那樣，在本實施方式中，以使外緣光線12到達纖芯區域180b的外緣部184時的角度Θ3'為開口角以下的方式，選擇發光面162a、透鏡212以及投光側光纖180的配置、透鏡212的折射能力。
[0090]在圖6中，示出了以使開口角光線11到達投光側光纖180的入射端面180a中的纖芯區域180b內的方式選擇了發光面162a、透鏡212以及投光側光纖180的配置、透鏡212的折射能力的狀態。開口角光線11到達纖芯區域180b內且其入射角為開口角，因此能夠在纖芯部181中傳輸。另一方面，外緣光線12所傳播的部分為在入射端面180a的徑向上位于開口角光線11的外側的部分，因此外緣光線12與軸X3所成的角度Θ3'大于Θ3。因此，外緣光線12即使到達纖芯區域180b的外緣部184也不會在纖芯部181中傳輸。
[0091]例如，假設發光面162a與透鏡212之間的間隔不變。在本實施方式中，由于透鏡212緊貼在LED封裝160上，因此能夠得到這樣的狀態。如果在該狀態下使發光面162a和透鏡212接近投光側光纖180的入射端面180a，則能夠得到如下狀態，即，開口角光線11到達投光側光纖180的入射端面180a中的纖芯區域180b的內側，另一方面，外緣光線12傳播于在入射端面180a的徑向上位于開口角光線11的外側的部分。
[0092]圖7是說明用于使外緣光線12在投光側光纖180的纖芯部181傳輸的條件的圖。參照圖7，外緣光線12相對于光軸X以Θ1'的角度從發光點P出射。從發光點P出射的外緣光線12被透鏡212折射，到達纖芯區域180b的外緣部184。角度Θ I'大于角度Θ 3'，且角度Θ3'小于開口角(Θ2或Θ 3)。通過以滿足這樣的條件的方式選擇發光面162a、透鏡212以及投光側光纖180的配置、透鏡212的折射能力，能夠使入射到纖芯區域180b的外緣部184的外緣光線12在纖芯部181中傳輸。
[0093]此外，圖7所示的開口角光線11傳輸于在入射端面的徑向上位于外緣光線12的外側的部分。因此，開口角光線11到達入射端面中纖芯區域180b的外側的區域。因此，開口角光線11不會在纖芯部181中傳輸。此外，上述說明中的“入射端面”不僅是指投光側光纖180的入射端面180a (即物理學上實際存在的入射端面)，還包括超出入射端面180a的虛擬的面。即，“開口角光線11傳輸于在入射端面的徑向上位于外緣光線12的外側的部分的情況”還包括開口角光線11到達如下范圍的情況，該范圍是指，偏離了物理學上實際存在的入射端面的范圍。
[0094]例如，假設在使發光面162a與透鏡212在光軸X上的間隔不變的狀態下使發光面162a和透鏡212遠離投光側光纖180的入射端面180a。此時，能夠得到如下狀態:外緣光線12傳輸于在入射端面180a的徑向上位于開口角光線11的內側的部分。
[0095]接著，對開口角光線11和外緣光線12分別從發光點P出射的角度(Θ 1，Θ I')進行說明。
[0096]圖8是用于說明從發光點P出射的開口角光線和光軸X所成的角度的條件的圖。參照圖8，在假設不存在透鏡的折射作用的情況下，來自發光點P的出射光在其出射角Θ 4小于開口角Θ 3時，只要到達纖芯部181就在纖芯部181中傳輸，但是在其出射角Θ4大于開口角Θ 3時，即使到達纖芯部181也不能在其中傳輸。
[0097]與此相對，在存在透鏡212的折射作用的情況下，若以出射角ΘI從發光點P出射的光以開口角Θ 3到達纖芯區域內，則Θ I成為能夠在纖芯部181中傳輸的最大的出射角。即，Θ I是開口角光線的出射角。由于出射角Θ I大于開口角Θ 3，因此與不存在透鏡212的折射作用的情況相比，能夠使更多的光量的光在纖芯部181中傳輸。優選地，使開口角光線從發光點P出射時的開口角光線和光軸X所成的角度(圖8中的Θ I)為開口角的1.1倍以上。更優選地，使開口角光線和光軸X所成的角度為開口角的1.2倍以上。
[0098]但是，并不能使開口角光線從發光點P出射的出射角Θ I無限大。假設從發光點P向相對于光軸X成90°的方向出射光線。此時，通過透鏡212使該光線折射使得入射到投光側光纖180的入射端面180a的入射角與投光側光纖180的開口角相等并且使開口角光線入射到纖芯區域180b內，這在現實上是不可能的。從實用方面的觀點出發，從發光點P出射的開口角光線的出射角的上限是85°左右。
[0099]即，在本實施方式中，從發光點P出射開口角光線時的開口角光線和光軸X所成的角度Θ I在從投光側光纖180的開口角的1.1倍到85°的范圍內，更優選地，在從投光側光纖180的開口角的1.2倍到85°的范圍內。通過如此設定角度Θ 1，能夠使開口角光線11到達投光側光纖180的入射端面180a中的纖芯區域180b內。因此，能夠使開口角光線11在纖芯部181中傳輸。
[0100]另外，在開口角光線11到達投光側光纖180的入射端面180a中的纖芯區域180b外的情況下，外緣光線12從發光點P出射時的光軸X和外緣光線12所成的角度Θ I'也滿足上述條件。
[0101]在假設不存在透鏡212的折射作用的情況下，從發光點P出射的出射光在其出射角小于開口角Θ 3時，只要到達纖芯部181就能夠在纖芯部181中傳輸，但是在其出射角大于開口角Θ 3時，即使到達纖芯部181也無法在其中傳輸。與此相對，在存在透鏡212的折射作用的情況下，在以出射角從發光點P出射的光相對于光軸X以角度Θ3'到達外緣部184(實際上相當于邊界線185)時，只要角度Θ3'小于開口角Θ3，Θ1'就成為能夠在纖芯部181中傳輸的最大的出射角。此時的出射角Θ1'是外緣光線的出射角。若出射角Θ1'大于開口角Θ 3，則與不存在透鏡212的折射作用的情況相比，能夠使更多的光量的光在纖芯部181中傳輸。另外，在相對于光軸X以90°的角度從發光點P出射光線的情況下，利用透鏡212的折射使該光線入射到纖芯區域180b的外緣部184在現實上是不可能的。從實用方面的觀點出發，從發光點P出射的外緣光線的出射角的上限是85°左右。
[0102]S卩，在本實施方式中，從發光點P出射外緣光線時的外緣光線和光軸X所成的角度Θ Ir在從投光側光纖180的開口角的1.1倍到85°的范圍內，更優選地，在從投光側光纖180的開口角的1.2倍到85°的范圍內。通過如此設定角度Θ1'，能夠使外緣光線12在纖芯部181中傳輸。
[0103]進而，在本實施方式中，使從透鏡212出射的出射光成為擴散光。就擴散程度而言，優選地，使外緣光線12向纖芯區域180b入射的入射角(Θ37 )為開口角的0.3倍以上。更優選地，使角度Θ3'為開口角的0.5倍以上。顯然，在開口角光線到達纖芯區域外的狀態下，角度Θ3'為開口角以下。
[0104]在本實施方式中，與平行光學系統相比，通過利用發散光學系統，能夠使光以高效率與光纖的入射端面的纖芯區域耦合。關于在耦合效率這一點發散光學系統比平行光學系統有利的理由，參照圖9至圖12進行說明。
[0105]圖9是示出了作為本實施方式的比較例的平行光學系統的示意圖。
[0106]參照圖9，根據近軸幾何光學(近軸理論)，利用透鏡300將從位于透鏡300的焦點位置Pl的光源出射的擴散光全部變換成平行光，從而能夠與光纖310的纖芯部320耦合。但是，現實上無法實現圖9所示的光耦合。
[0107]尤其是，就借助單個折射面來使光線折射時，能夠使光線折射的角度在原理上和現實上受到限制。