特開2018-206725(P2018-206725A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特開2018-206725光源装置およびこれを備えた測距センサ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-206725(P2018-206725A)
(43)【公開日】2018年12月27日
(54)【発明の名称】光源装置およびこれを備えた測距センサ
(51)【国際特許分類】
   F21S 2/00 20160101AFI20181130BHJP
   F21V 9/00 20180101ALI20181130BHJP
   F21V 7/22 20180101ALI20181130BHJP
   G01C 3/06 20060101ALI20181130BHJP
   G01B 11/00 20060101ALI20181130BHJP
   F21Y 115/30 20160101ALN20181130BHJP
【FI】
   F21S2/00 340
   F21V9/16 100
   F21V7/22 240
   G01C3/06 120P
   G01B11/00 B
   F21Y115:30
【審査請求】有
【請求項の数】27
【出願形態】OL
【全頁数】52
(21)【出願番号】特願2017-114290(P2017-114290)
(22)【出願日】2017年6月9日
(71)【出願人】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100129012
【弁理士】
【氏名又は名称】元山 雅史
(74)【代理人】
【識別番号】100121382
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 託嗣
(72)【発明者】
【氏名】藤原 直樹
(72)【発明者】
【氏名】木村 和哉
(72)【発明者】
【氏名】早川 雅之
(72)【発明者】
【氏名】荒川 正行
【テーマコード(参考)】
2F065
2F112
3K243
【Fターム(参考)】
2F065AA06
2F065AA09
2F065AA20
2F065DD04
2F065FF10
2F065GG06
2F065GG23
2F065HH04
2F065HH13
2F065JJ02
2F065JJ03
2F065JJ25
2F065JJ26
2F065LL02
2F065LL04
2F065LL10
2F065LL19
2F065LL20
2F065LL42
2F065LL67
2F112AB07
2F112BA07
2F112CA12
2F112DA05
2F112DA11
2F112DA21
2F112DA24
2F112DA28
2F112DA30
3K243AA01
3K243AC06
3K243BB01
3K243BC09
3K243BD01
3K243BD04
3K243BE06
3K243BE07
(57)【要約】
【課題】従来よりも高輝度な光源を得ることが可能な光源装置およびこれを備えた測距センサを提供する。
【解決手段】光源装置10は、レーザ光を照射する光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体13と、を備えている。集光レンズ12は、光源部11から照射されたレーザ光を集光する。透光性蛍光体13は、集光レンズ12によって集光されたレーザ光の集光点が内部に設けられており、レーザ光が透過する部分において蛍光を発する。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を照射する光源部と、
前記光源部から照射された前記レーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズによって集光された前記レーザ光の集光点が内部に設けられ、前記レーザ光が透過する部分において蛍光を発する透光性蛍光体と、
を備えている光源装置。
【請求項2】
前記透光性蛍光体は、前記集光レンズによって集光された前記レーザ光の集光点が内部に設けられ、前記レーザ光は、前記透光性蛍光体の表面に入射するときのビーム径、および前記透光性蛍光体の表面から出射するときのビーム径のいずれよりも小さいビーム径で集光点を透過して、前記レーザ光が透過する部分で蛍光を発する、
請求項1に記載の光源装置。
【請求項3】
前記集光点は、前記透光性蛍光体の表面から500μm以内の範囲に設けられる、
請求項1または2に記載の光源装置。
【請求項4】
前記集光点は、前記透光性蛍光体の表面から160μm以内の範囲に設けられる、
請求項1または2に記載の光源装置。
【請求項5】
前記透光性蛍光体は、単結晶蛍光体である、
請求項1から4のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項6】
前記透光性蛍光体は、球、楕円体または多面体の形状を有している、
請求項1から5のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項7】
少なくとも前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光を集光する取込み用レンズを、さらに備えている、
請求項1から6のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項8】
前記取込み用レンズにおいて集光された前記蛍光が第1端面に照射されるとともに、前記第1端面とは反対側の第2端面から前記蛍光を出射するファイバを、さらに備えている、
請求項7に記載の光源装置。
【請求項9】
前記取込み用レンズおよび前記ファイバを含む蛍光取込み系は、単一の前記透光性蛍光体に対して複数設けられている、
請求項8に記載の光源装置。
【請求項10】
前記取込み用レンズは、前記光源部から照射され前記集光レンズによって集光された前記レーザ光のレーザ伝播の中心軸に対して、レンズの中心軸が同軸になるように配置されている、
請求項7または8に記載の光源装置。
【請求項11】
前記取込み用レンズは、前記集光レンズのレンズ中心軸に対して、レンズ中心軸が斜めに配置されている、
請求項8または9に記載の光源装置。
【請求項12】
前記取込み用レンズおよび前記ファイバを含む複数の蛍光取込み系は、前記取込み用レンズが前記透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に位置するように配置されている、
請求項8に記載の光源装置。
【請求項13】
前記光源部および前記集光レンズを含むレーザ集光系は、単一の前記透光性蛍光体に対して複数設けられている、
請求項1から12のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項14】
前記複数のレーザ集光系は、前記集光レンズが前記透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に位置するように配置されている、
請求項13に記載の光源装置。
【請求項15】
前記透光性蛍光体は、前記レーザ光を透過させ前記蛍光を反射させる第1面と、前記レーザ光を反射させ前記蛍光を透過させる第2面と、を有している、
請求項1から14のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項16】
前記透光性蛍光体の入射面側に配置されており、前記光源部から照射された前記レーザ光を透過させるとともに、前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光のうち前記入射面側に発せられた前記蛍光を前記透光性蛍光体の方へ反射する凹面鏡をさらに備えている、
請求項1から15のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項17】
前記透光性蛍光体の出射面側に配置されており、前記光源部から照射されて前記透光性蛍光体を通過した前記レーザ光を反射するとともに、前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光のうち前記出射面側に発せられた前記蛍光を透過させる凹面鏡をさらに備えている、
請求項1から15のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項18】
前記凹面鏡は、ダイクロイックミラー、あるいは開口部を有する穴あきミラーである、
請求項16または17に記載の光源装置。
【請求項19】
前記透光性蛍光体は、球状の形状を有している、
請求項1に記載の光源装置。
【請求項20】
前記透光性蛍光体は、前記光源部から照射され前記集光レンズによって集光された前記レーザ光を取り込む第1開口部と、前記レーザ光によって前記透光性蛍光体において発せられる前記蛍光を取り出す第2開口部と、を有している、
請求項19に記載の光源装置。
【請求項21】
前記光源部と前記集光レンズとを含むレーザ集光系は、球状の前記透光性蛍光体の中心部分に前記レーザ光を集光させるように配置されている、
請求項19または20に記載の光源装置。
【請求項22】
前記光源部および前記集光レンズを含むレーザ集光系が、前記透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に複数配置されている、
請求項19から21のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項23】
前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光を集光する取込み用レンズと、
前記取込み用レンズにおいて集光された前記蛍光が第1端面に照射されるとともに、前記第1端面とは反対側の第2端面から前記蛍光を出射するファイバと、
をさらに備えている、
請求項19から22のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項24】
前記取込み用レンズおよび前記ファイバを含む蛍光取込み系が、前記透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に複数配置されている、
請求項23に記載の光源装置。
【請求項25】
前記取込み用レンズは、レンズの中心軸が、前記光源部からから照射され前記集光レンズによって集光された前記レーザ光の光軸と同軸になるように配置されている、
請求項23または24に記載の光源装置。
【請求項26】
前記取込み用レンズは、前記集光レンズのレンズ中心軸に対して、レンズ中心軸が斜めに配置されている、
請求項23または24に記載の光源装置。
【請求項27】
レーザ光を照射する光源部と、
前記光源部から照射された前記レーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズによって集光された前記レーザ光が透過する部分において蛍光を発する透光性蛍光体と、
前記透光性蛍光体の表面の少なくとも一部に設けられ、前記レーザ光または前記蛍光を反射する反射膜と、
前記反射膜における前記レーザ光の入射側の一部に形成されており、前記レーザ光を入射させる第1開口部と、
前記反射膜における前記蛍光の出射側の一部に形成されており、前記蛍光を出射させる第2開口部と、
を備えている光源装置。
【請求項28】
請求項1から27のいずれか1項に記載の光源装置と、
前記光源装置から照射された光の反射光を受光する受光部と、
前記受光部において受光した光の量に基づいて対象物までの距離を測定する測定部と、
を備えている測距センサ。
【請求項29】
前記光源装置が出力する複数の波長を含む光が通過する色収差焦点レンズを、さらに有しており、
前記受光部は、前記色収差焦点レンズを介して前記対象物に照射された前記複数の波長を含む光の反射光を受光するとともに、
前記測定部は、前記受光部における受光量が最大となる前記反射光の波長に基づいて、前記対象物までの距離を測定する、
請求項28に記載の測距センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源装置およびこれを備えた測距センサに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、青色レーザ光を出射する光源部と、青色レーザ光が照射されて励起され蛍光を発する蛍光体とを組み合わせた光源装置が用いられている。
例えば、特許文献1には、光源装置の小型化および高輝度化を図るために、複数の半導体レーザから出射され集光レンズによって集光されたレーザ光によって励起されそれぞれ異なる波長の蛍光光を発する複数の蛍光体を用いて、各半導体レーザの発光点と各蛍光体とが集光レンズを介して互いに共役関係になるように構成された光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013−120735号公報
【特許文献2】特許第5649202号公報
【特許文献3】特開2007−148418号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来の光源装置では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された光源装置では、蛍光体が樹脂等のバインダに混ぜ込んで形成されているため、半導体レーザから出射されたレーザ光が蛍光体に照射された際に、蛍光体の内部においてレーザ光が散乱してしまう。よって、蛍光体において発せられた蛍光を効率よく取り出すことができず、充分に高輝度な光源を得ることは難しい。
【0005】
また、上記特許文献2には、樹脂等のバインダを用いない単結晶の蛍光体を用いた光源装置について記載されている。しかし、単結晶の蛍光体にレーザ光を照射しただけでは、充分に高輝度化された光源を得ることは難しい。
本発明の課題は、従来よりも高輝度な光源を得ることが可能な光源装置およびこれを備えた測距センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1の発明に係る光源装置は、レーザ光を照射する光源部と、集光レンズと、透光性蛍光体と、を備えている。集光レンズは、光源部から照射されたレーザ光を集光する。透光性蛍光体は、集光レンズによって集光されたレーザ光の集光点が内部に設けられ、レーザ光が透過する部分において蛍光を発する。
ここでは、光源部から照射され集光レンズによって集光されたレーザ光を、透光性蛍光体の内部に集光点が位置するように照射して、透光性蛍光体においてレーザ光に励起された蛍光を用いて光源としている。
【0007】
ここで、上記光源部としては、例えば、青色レーザ光を照射するLD(Laser Diode)等を用いることができる。また、光源部から照射されるレーザ光は、平行光に限定されるものではなく、若干広がりを有する光であってもよい。
上記集光レンズとしては、透光性蛍光体に対してレーザ光を集光できる機能を有するものであればよく、その形状は問わない。
【0008】
上記透光性蛍光体は、例えば、多面体や球等のブロック状の蛍光体であって、単結晶蛍光体、透光性セラミック蛍光体等を含む。そして、透光性とは、レーザ光が照射されて蛍光体内部においてレーザ光の散乱がほとんどない特性(散乱がない特性も含む)であって、蛍光体の内部において集光スポットが形成される程度の散乱特性を意味している。また、透光性とは、蛍光体の内部において発生した蛍光の散乱がほとんどない特性(散乱がない特性を含む)を意味している。
【0009】
これにより、透光性蛍光体における集光レンズによって集光されたレーザ光が照射された内部には、レーザ光によって励起された蛍光を発光させる蛍光光源部がレーザ光の伝播方向に沿って形成されるとともに、透光性蛍光体の特性によって、レーザ光をほとんど散乱させることなく内部に取り込むことができる。
この結果、透光性蛍光体に形成される蛍光光源部において発光した蛍光を効率よく取り出すことができるため、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
【0010】
第2の発明に係る光源装置は、第1の発明に係る光源装置であって、透光性蛍光体は、集光レンズによって集光されたレーザ光の集光点が内部に設けられ、レーザ光は、透光性蛍光体の表面に入射するときのビーム径、および透光性蛍光体の表面から出射するときのビーム径のいずれよりも小さいビーム径で集光点を透過して、レーザ光が透過する部分で蛍光を発する。
【0011】
ここでは、透光性蛍光体において、レーザ光が、透光性蛍光体に入射するレーザ光および透光性蛍光体から出射されるレーザ光のそれぞれのビーム径よりも小さいビーム径で集光点を通過し、レーザ光の透過部分において蛍光を発生させる。
これにより、透光性蛍光体の内部にレーザ光を集光して、体積あたりのエネルギー密度を高くすることで、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
【0012】
第3の発明に係る光源装置は、第1または第2の発明に係る光源装置であって、集光点は、透光性蛍光体の表面から500μm以内の範囲に設けられる。
ここでは、透光性蛍光体の表面から500μm以内の範囲にレーザ光を集光させる。
これにより、透光性蛍光体には、レーザ光が集光された部分に、励起されて蛍光を発光する蛍光光源部が形成される。そして、透光性蛍光体の表面から内部500μmの位置にかけてレーザ光がほとんど散乱することなく照射されるため、効率よく発光した蛍光を所望の方向から取り出すことができる。
【0013】
第4の発明に係る光源装置は、第1または第2の発明に係る光源装置であって、集光点は、透光性蛍光体の表面から160μm以内の範囲に設けられる。
ここでは、より好ましい範囲として、透光性蛍光体の表面から160μm以内の範囲にレーザ光を集光させる。
これにより、透光性蛍光体には、レーザ光が集光された部分に、励起されて蛍光を発光する蛍光光源部が形成される。そして、透光性蛍光体の表面から内部160μmの位置にかけてレーザ光がほとんど散乱することなく照射されるため、効率よく発光した蛍光を所望の方向から取り出すことができる。
【0014】
第5の発明に係る光源装置は、第1から第4の発明のいずれか1つに係る光源装置であって、透光性蛍光体は、単結晶蛍光体である。
ここでは、透光性蛍光体として、単結晶蛍光体を用いている。
これにより、従来の樹脂等のバインドを含む蛍光体と比較して、集光レンズによって集光されたレーザ光が内部でほとんど散乱することなく伝播していくため、効率よく蛍光を発光させることができる。よって、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
【0015】
第6の発明に係る光源装置は、第1から第4の発明のいずれか1つに係る光源装置であって、透光性蛍光体は、球、楕円体または多面体の形状を有している。
ここでは、透光性蛍光体として、球、楕円体あるいは多面体の蛍光体を用いている。
これにより、球等の透光性蛍光体におけるレーザ光が集光された部分には、レーザ光によって励起されて蛍光を発光する蛍光光源部をレーザ伝播方向に沿って形成することができる。そして、透光性蛍光体の表面から内部にかけてレーザ光がほとんど散乱することなく照射されるため、効率よく発光した蛍光を所望の方向から取り出すことができる。
【0016】
第7の発明に係る光源装置は、第1から第6の発明のいずれか1つに係る光源装置であって、少なくとも透光性蛍光体において発せられた蛍光を集光する取込み用レンズをさらに備えている。
ここでは、透光性蛍光体の内部におけるレーザ光が照射された部分(蛍光光源部)において発光した蛍光を取り出す取込み用レンズを設けている。
【0017】
これにより、透光性蛍光体において発光した蛍光は、透光性蛍光体における取込み用レンズの方向から外部へ取り出される。
よって、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
第8の発明に係る光源装置は、第7の発明に係る光源装置であって、取込み用レンズにおいて集光された蛍光が第1端面に照射されるとともに、第1端面とは反対側の第2端面から蛍光を出射するファイバを、さらに備えている。
【0018】
ここでは、透光性蛍光体の内部において発光した蛍光を取り出す取込み用レンズの下流側に、取込み用レンズから入射した蛍光を入射側(第1端面)とは反対側(第2端面)から出射するファイバを配置している。
これにより、ファイバの第1端面から蛍光を取り込んで、第2端面から高輝度な光を出射することができる。
【0019】
第9の発明に係る光源装置は、第8の発明に係る光源装置であって、取込み用レンズおよびファイバを含む蛍光取込み系は、単一の透光性蛍光体に対して複数設けられている。
ここでは、単一の透光性蛍光体に対して、複数の蛍光取込み系(取込み用レンズおよびファイバ)を配置している。
これにより、透光性蛍光体において発光した高輝度な蛍光を、複数の蛍光取込み系に取り込ませて、それぞれを高輝度な光源として用いることができる。
【0020】
第10の発明に係る光源装置は、第7または第8の発明のいずれか1つに係る光源装置であって、取込み用レンズは、光源部から照射され集光レンズによって集光されたレーザ伝播の中心軸に対してレンズの中心軸が同軸になるように配置されている。
ここでは、透光性蛍光体の内部におけるレーザ光のレーザ伝播の中心軸に対して、レンズの中心軸を合わせるように、取込み用レンズが配置されている。
【0021】
これにより、透光性蛍光体の内部に形成される蛍光発光部分(蛍光光源部)の中心軸に取込み用レンズの中心軸が合わせ込まれて配置されるため、透光性蛍光体において発光した蛍光を効率よく取り出すことができる。よって、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
また、透光性蛍光体の内部に形成される蛍光発光部分(蛍光光源部)の中心軸に取込み用レンズの中心軸が合わせ込まれて配置されるため、光源部の下流側に配置される光学系(集光レンズ、取込み用レンズ)を直線上に配置することができる。よって、光軸調整を容易に行うことができるとともに、光学系を小型化することができる。
【0022】
第11の発明に係る光源装置は、第8または第9の発明に係る光源装置であって、取込み用レンズは、集光レンズのレンズ中心軸に対して、レンズ中心軸が斜めに配置されている。
ここでは、集光レンズのレンズ中心軸に対して、取込み用レンズの中心軸が斜め(非同軸)になるように配置している。
【0023】
これにより、透光性蛍光体に照射されたレーザ光のうち、透光性蛍光体において吸収されることなく透過してきたレーザ光が取込み用レンズに入射してくることを防止することができる。
よって、光源装置から出射される光に含まれるレーザ光のエネルギーを低減することができるため、レーザ製品の安全基準を確保した高輝度な光源を得ることができる。
【0024】
第12の発明に係る光源装置は、第8の発明に係る光源装置であって、取込み用レンズおよびファイバを含む複数の蛍光取込み系は、取込み用レンズが透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に位置するように配置されている。
ここでは、単一の透光性蛍光体に対して、複数の蛍光取込み系(取込み用レンズおよびファイバ)が、透光性蛍光体を中心とする共通の球面上に配置されている。
【0025】
これにより、透光性蛍光体において発光した高輝度な蛍光を、透光性蛍光体から等距離に配置された複数の蛍光取込み系に取り込ませて、それぞれを高輝度な光源として用いることができる。
第13の発明に係る光源装置は、第1から第12発明のいずれか1つに係る光源装置であって、光源部および集光レンズを含むレーザ集光系は、単一の透光性蛍光体に対して複数設けられている。
【0026】
ここでは、単一の透光性蛍光体に対して、複数のレーザ集光系(光源部および集光レンズ)を配置している。
これにより、透光性蛍光体に対して複数箇所からレーザ光を照射して励起させた高輝度な蛍光を光源として用いることができる。
第14の発明に係る光源装置は、第13の発明に係る光源装置であって、複数のレーザ集光系は、集光レンズが透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に位置するように配置されている。
【0027】
ここでは、単一の透光性蛍光体に対して、複数のレーザ集光系(光源部および集光レンズ)が、透光性蛍光体を中心とする共通の球面上に配置されている。
これにより、透光性蛍光体に対して、透光性蛍光体から等距離に配置された複数のレーザ集光系からレーザ光を照射して高輝度な蛍光を取り出し、光源として用いることができる。
【0028】
第15の発明に係る光源装置は、第1から第14の発明のいずれか1つに係る光源装置であって、透光性蛍光体は、レーザ光を透過させ蛍光を反射させる第1面と、レーザ光を反射させ蛍光を透過させる第2面と、を有している。
ここでは、透光性蛍光体に、レーザ光を透過させ蛍光を反射させる面(第1面)と、レーザ光を反射させ蛍光を透過させる面(第2面)とを設けている。
【0029】
ここで、上記第1面および第2面は、それぞれ、例えば、透光性蛍光体に蒸着やスパッタ等によって成膜されたレーザ透過/蛍光反射膜、レーザ反射/蛍光透過膜等を用いることができる。
これにより、透光性蛍光体におけるレーザ光が入射してくる部分に第1面を配置することで、第1面では、透光性蛍光体に対して照射されたレーザ光を透過させるとともに、レーザ光によって励起された蛍光を出射側へ反射することができる。
【0030】
そして、レーザ光によって励起された蛍光が出射される部分に第2面を配置することで、透光性蛍光体に対して照射されたレーザ光のうち透光性蛍光体に吸収されずに透過してきたレーザ光を反射して透光性蛍光体の内部へ戻すとともに、レーザ光によって励起された蛍光を透過して出射することができる。
第16の発明に係る光源装置は、第1から第15の発明のいずれか1つに係る光源装置であって、透光性蛍光体の入射面側に配置されており、光源部から照射されたレーザ光を透過させるとともに、透光性蛍光体において発せられた蛍光のうち入射面側に発せられた蛍光を透光性蛍光体の方へ反射する凹面鏡をさらに備えている。
【0031】
ここでは、透光性蛍光体の入射面側、つまり集光レンズと透光性蛍光体との間に、レーザ光を透過させて蛍光を反射する凹面鏡が配置されている。
ここで、上記凹面鏡には、ダイクロイックミラーを用いることができる。
これにより、集光レンズによって集光されるレーザ光を透過させて透光性蛍光体へ照射させるとともに、透光性蛍光体において発光した蛍光のうち透光性蛍光体の入射面側へ放射された蛍光を凹面鏡によって、蛍光の発光位置の方向へ反射することができる。
【0032】
この結果、凹面鏡によって、透光性蛍光体において発光した蛍光を効率よく取り出すことができるため、さらに高輝度化した光源を得ることができる。
第17の発明に係る光源装置は、第1から第15の発明のいずれか1つに係る光源装置であって、透光性蛍光体の出射面側に配置されており、光源部から照射されて透光性蛍光体を通過したレーザ光を反射するとともに、透光性蛍光体において発せられた蛍光のうち出射面側に発せられた蛍光を透過させる凹面鏡をさらに備えている。
【0033】
ここでは、透光性蛍光体の出射面側に、レーザ光を反射して蛍光を透過させる凹面鏡が配置されている。
ここで、上記凹面鏡には、ダイクロイックミラー、あるいはレーザ光を通過させる開口を有する穴あきミラー等を用いることができる。
これにより、透光性蛍光体において発光した蛍光を透過させるとともに、集光レンズによって集光され透光性蛍光体を透過してきたレーザ光を凹面鏡によって、蛍光の発光位置の方向へ反射することができる。
【0034】
この結果、凹面鏡によって、透光性蛍光体を透過してきたレーザ光を再び透光性蛍光体の方へ反射することで、効率よく蛍光を取り出すことができるため、さらに高輝度化した光源を得ることができる。
第18の発明に係る光源装置は、第16または第17の発明に係る光源装置であって、凹面鏡は、ダイクロイックミラー、あるいは開口部を有する穴あきミラーである。
【0035】
ここでは、凹面鏡として、ダイクロイックミラーあるいは開口部を有する穴あきミラーを用いている。
これにより、透光性蛍光体におけるレーザ光の入射面側に設けられた凹面鏡では、レーザ光を透過させるとともに、透光性蛍光体において発光し入射面側へ放射された蛍光を透光性蛍光体における発光位置の方向へ反射することができる。
【0036】
あるいは、透光性蛍光体における出射面側に設けられた凹面鏡では、透光性蛍光体において発光した蛍光を透過させるとともに、透光性蛍光体を透過してきたレーザ光を透光性蛍光体における発光位置の方向へ反射することができる。
この結果、さらに高輝度化した光源を得ることができる。
第19の発明に係る光源装置は、第1の発明に係る光源装置であって、透光性蛍光体は、球状の形状を有している。
【0037】
ここでは、透光性蛍光体として、球状の蛍光体を用いている。
これにより、球状の透光性蛍光体におけるレーザ光が集光された部分には、レーザ光によって励起されて蛍光を発光する蛍光光源部をレーザ伝播方向に沿って形成することができる。そして、透光性蛍光体の表面から内部にかけてレーザ光がほとんど散乱することなく照射されるため、効率よく発光した蛍光を所望の方向から取り出すことができる。
【0038】
第20の発明に係る光源装置は、第19の発明に係る光源装置であって、透光性蛍光体は、光源部から照射され集光レンズによって集光されたレーザ光を取り込む第1開口部と、レーザ光によって透光性蛍光体において発せられる蛍光を取り出す第2開口部と、を有している。
ここでは、球状の透光性蛍光体に第1・第2開口部を設け、集光レンズによって集光されたレーザ光を第1開口部から取り込むとともに、透光性蛍光体において励起された蛍光を第2開口部から取り出す。
【0039】
これにより、レーザ光を取り込む第1開口部と蛍光を取り出す第2開口部とを有する透光性蛍光体を用いて、高輝度な光を取り出すことができる。
第21の発明に係る光源装置は、第19または第20の発明に係る光源装置であって、光源部と集光レンズとを含むレーザ集光系は、球状の透光性蛍光体の中心部分にレーザ光を集光させるように配置されている。
【0040】
ここでは、球状の透光性蛍光体における中心部分にレーザ光を集光させる。
これにより、球状の透光性蛍光体の中心部分に、蛍光を発する蛍光光源部を形成し、蛍光光源部から全方位に向けて蛍光を出射することができる。
第22の発明に係る光源装置は、第19から第21の発明のいずれか1つに係る光源装置であって、光源部および集光レンズを含むレーザ集光系が、透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に複数配置されている。
【0041】
ここでは、単一の球状の透光性蛍光体に対して、複数のレーザ集光系(光源部および集光レンズ)を、透光性蛍光体を中心とする共通の球面上に配置している。
これにより、球状の透光性蛍光体に対して、透光性蛍光体から等距離に配置された複数のレーザ集光系からレーザ光を照射して高輝度な蛍光を取り出し、光源として用いることができる。
【0042】
第23の発明に係る光源装置は、第19から第22の発明のいずれか1つに係る光源装置であって、透光性蛍光体において発せられた蛍光を集光する取込み用レンズと、取込み用レンズにおいて集光された蛍光が第1端面に照射されるとともに第1端面とは反対側の第2端面から蛍光を出射するファイバと、をさらに備えている。
ここでは、透光性蛍光体の下流側に、透光性蛍光体の内部におけるレーザ光が照射された部分(蛍光光源部)において発光した蛍光を取り出す取込み用レンズと、取込み用レンズから入射した蛍光を入射側(第1端面)とは反対側(第2端面)から出射するファイバとを配置している。
【0043】
これにより、透光性蛍光体において発光した蛍光は、透光性蛍光体における取込み用レンズの方向から外部へ取り出される。そして、取込み用レンズによって集光された蛍光をファイバの第1端面から取り込んで、第2端面から高輝度な光を出射することができる。
第24の発明に係る光源装置は、第23の発明に係る光源装置であって、取込み用レンズおよびファイバを含む蛍光取込み系が、透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に複数配置されている。
【0044】
ここでは、単一の球状の透光性蛍光体に対して、複数の蛍光取込み系(取込み用レンズおよびファイバ)を、透光性蛍光体を中心とする共通の球面上に配置している。
これにより、球状の透光性蛍光体において発光した高輝度な蛍光を、透光性蛍光体から等距離に配置された複数の蛍光取込み系に取り込ませて、それぞれを高輝度な光源として用いることができる。
【0045】
第25の発明に係る光源装置は、第23または第24の発明に係る光源装置であって、取込み用レンズは、レンズの中心軸が、光源部からから照射され集光レンズによって集光されたレーザ光の光軸と同軸になるように配置されている。
ここでは、透光性蛍光体の内部におけるレーザ光のレーザ伝播の中心軸に対して、レンズの中心軸を合わせるように、蛍光取込み系に含まれる取込み用レンズが配置されている。
【0046】
これにより、球状の透光性蛍光体の内部に形成される蛍光発光部分(蛍光光源部)の中心軸に取込み用レンズの中心軸が合わせ込まれて配置されるため、透光性蛍光体において発光した蛍光を効率よく取り出すことができる。よって、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
また、球状の透光性蛍光体の内部に形成される蛍光発光部分(蛍光光源部)の中心軸に取込み用レンズの中心軸が合わせ込まれて配置されるため、光源部の下流側に配置される光学系(集光レンズ、取込み用レンズ等)を直線上に配置することができる。よって、光軸調整を容易に行うことができるとともに、光学系を小型化することができる。
【0047】
第26の発明に係る光源装置は、第23または第24の発明に係る光源装置であって、取込み用レンズは、集光レンズのレンズ中心軸に対して、レンズ中心軸が斜めに配置されている。
ここでは、集光レンズのレンズ中心軸に対して、取込み用レンズの中心軸が斜め(非同軸)になるように配置している。
【0048】
これにより、透光性蛍光体に照射されたレーザ光のうち、透光性蛍光体において吸収されることなく透過してきたレーザ光が取込み用レンズに入射してくることを防止することができる。
よって、取込み用レンズには、透光性蛍光体においてレーザ光によって励起された蛍光のみが取り込まれるため、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
【0049】
第27の発明に係る光源装置は、レーザ光を照射する光源部と、集光レンズと、透光性蛍光体と、反射膜と、第1開口部と、第2開口部と、を備えている。集光レンズは、光源部から照射されたレーザ光を集光する。透光性蛍光体は、レーザ光が透過する部分において蛍光を発する。反射膜は、透光性蛍光体の表面の少なくとも一部に設けられ、レーザ光または蛍光を反射する。第1開口部は、反射膜におけるレーザ光の入射側の一部に形成されており、レーザ光を入射させる。第2開口部は、反射膜における蛍光の出射側の一部に形成されており、蛍光を出射させる。
【0050】
ここでは、光源部から照射され集光レンズによって集光されたレーザ光を、透光性蛍光体に照射して、透光性蛍光体においてレーザ光に励起された蛍光を用いて光源とするとともに、透光性蛍光体の表面の少なくとも一部に反射膜が設けられている。そして、透光性蛍光体に第1・第2開口部を設け、集光レンズによって集光されたレーザ光を第1開口部から取り込むとともに、透光性蛍光体において励起された蛍光を第2開口部から取り出す。
【0051】
これにより、第1開口部を介してレーザ光を透光性蛍光体の内部へ取り込むとともに、透光性蛍光体に取り込んだレーザ光、または透光性蛍光体におけるレーザ光の通過部分から発せられた蛍光を所望の方向へ反射し、第2開口部を介して蛍光を取り出すことができる。
この結果、透光性蛍光体に形成される蛍光光源部において発光した蛍光を効率よく取り出すことができるため、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
【0052】
第28の発明に係る測距センサは、第1から第27の発明のいずれか1つに係る光源装置と、光源装置から照射された光の反射光を受光する受光部と、受光部において受光した光の量に基づいて対象物までの距離を測定する測定部と、を備えている。
ここでは、上述した光源装置を用いて、測距センサを構成している。
これにより、従来よりも高輝度化された光源を用いることができるため、測定距離を延長することができる、応答速度を向上させることができる等の効果を得ることができる。
【0053】
第29の発明に係る測距センサは、第28の発明に係る測距センサであって、光源装置が出力する複数の波長を含む光が通過する色収差焦点レンズを、さらに有している。受光部は、色収差焦点レンズを介して対象物に照射された複数の波長を含む光の反射光を受光する。測定部は、受光部における受光量が最大となる反射光の波長に基づいて、対象物までの距離を測定する。
【0054】
ここでは、色収差焦点レンズを用いて複数の波長を含む光を波長ごと(色ごと)に分離して、各波長の光のピークを検出することで、対象物までの距離を測定する共焦点式の測距センサを構成している。
これにより、上述したように、従来よりも高輝度化された光を照射する光源装置を用いて測距センサを構成しているため、高性能な共焦点式の測距センサを得ることができる。
【発明の効果】
【0055】
本発明に係る光源装置によれば、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0056】
図1】本発明の一実施形態に係る光源装置を搭載した共焦点計測装置の構成を示す模式図。
図2図1の共焦点計測装置に搭載された光源装置の構成を示す模式図。
図3図2の光源装置の要部を拡大した模式図。
図4図3の透光性蛍光体の内部に形成される蛍光光源部の形状を示す模式図。
図5】本発明の実施形態2に係る光源装置の構成を示す模式図。
図6図5の光源装置の要部を拡大した模式図。
図7図5の光源装置に含まれる凹面鏡(ダイクロイックミラー)の波長特性を示すグラフ。
図8】本発明の実施形態3に係る光源装置の構成を示す模式図。
図9図8の光源装置の要部を拡大した模式図。
図10図8の光源装置に含まれる凹面鏡(ダイクロイックミラー)の波長特性を示すグラフ。
図11】本発明の実施形態4に係る光源装置の構成を示す模式図。
図12】(a)は、図11の光源装置に含まれる透光性蛍光体における光の屈折を示す模式図。(b)は、比較例として図2の光源装置に含まれる透光性蛍光体における光の屈折を示す模式図。
図13】本発明の実施形態5に係る光源装置の構成を示す模式図。
図14図13の光源装置に含まれる透光性蛍光体の内部に形成される集光点の位置を示した模式図。
図15】本発明の実施形態6に係る光源装置の構成を示す模式図。
図16図15の光源装置に含まれる透光性蛍光体の内部に形成される集光点の位置を示した模式図。
図17】本発明の実施形態7に係る光源装置の構成を示す模式図。
図18】本発明の実施形態8に係る光源装置の構成を示す模式図。
図19】本発明の実施形態9に係る光源装置の構成を示す模式図。
図20】本発明の実施形態10に係る光源装置の構成を示す模式図。
図21図20の光源装置に含まれる透光性蛍光体の構成を示す拡大図。
図22】本発明の実施形態11に係る光源装置の構成を示す模式図。
図23図22の光源装置に含まれる透光性蛍光体の構成を示す模式図。
図24】本発明の実施形態12に係る光源装置の構成を示す模式図。
図25】本発明の実施形態13に係る光源装置の構成を示す模式図。
図26】本発明の実施形態14に係る光源装置の構成を示す模式図。
図27】本発明の実施形態15に係る光源装置の構成を示す模式図。
図28】本発明の実施形態16に係る光源装置の構成を示す模式図。
図29】本発明の実施形態17に係る光源装置の構成を示す模式図。
図30】本発明の実施形態18に係る光源装置の構成を示す模式図。
図31図3の透光性蛍光体の内部に形成される集光点の蛍光体表面からの距離と蛍光体内部における放射輝度との関係を、透光性蛍光体の吸収係数ごとに示したグラフ。
図32図31のグラフの根拠となる数式を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【0057】
(実施形態1)
本発明の一実施形態に係る光源装置10およびこれを備えた共焦点計測装置(測距センサ)50について、図1図4図31および図32を用いて説明すれば以下の通りである。
(共焦点計測装置50)
本実施形態に係る光源装置10を搭載した共焦点計測装置50は、図1に示すように、共焦点光学系を利用して計測対象物Tの変位を計測する計測装置である。共焦点計測装置50で計測する計測対象物Tには、例えば、液晶表示パネルのセルギャップなどがある。
【0058】
共焦点計測装置50は、図1に示すように、共焦点の光学系を有するヘッド部51、光ファイバ52を介して光学的に接続されたコントローラ部53、コントローラ部53から出力される信号を表示するモニタ54を備えている。
ヘッド部51は、筒状の筐体部内に、回折レンズ(色収差焦点レンズ)51aと、回折レンズ51aより計測対象物T側に配置された対物レンズ51bと、光ファイバ52と回折レンズ51aとの間に設けられた集光レンズ51cと、を有している。
【0059】
回折レンズ51aは、後述する複数の波長の光を出射する光源(例えば、白色光源)から出射する光に、光軸方向に沿って色収差を生じさせる。回折レンズ51aは、レンズの表面に、例えば、キノフォーム形状あるいはバイナリ形状(ステップ形状、階段形状)などの微細な起伏形状が周期的に形成されている。なお、回折レンズ51aの形状は、上記構成に限定されるものではない。
【0060】
対物レンズ51bは、回折レンズ51aにおいて色収差を生じさせた光を計測対象物Tに集光する。
集光レンズ51cは、光ファイバ52の開口数と回折レンズ51aの開口数とを一致させるために、光ファイバ52と回折レンズ51aとの間に設けられている。
これは、光源から出射される光は、光ファイバ52を介してヘッド部51に導かれており、光ファイバ52から出射する光を回折レンズ51aで有効に利用するには、光ファイバ52の開口数(NA:numerical aperture)と回折レンズ51aの開口数とを一致させる必要があるためである。
【0061】
光ファイバ52は、ヘッド部51からコントローラ部53までの光路であるとともに、ピンホールとしても機能している。つまり、対物レンズ51bで集光した光のうち、計測対象物Tで合焦する光は、光ファイバ52の開口部で合焦する。このため、光ファイバ52は、計測対象物Tで合焦しない波長の光を遮光し、計測対象物Tで合焦する光を通過させるピンホールとして機能する。
【0062】
共焦点計測装置50は、ヘッド部51からコントローラ部53までの光路に光ファイバ52を用いない構成であってもよいが、当該光路に光ファイバ52を用いることで、ヘッド部51をコントローラ部53に対してフレキシブルに移動することが可能になる。また、共焦点計測装置50は、ヘッド部51からコントローラ部53までの光路に光ファイバ52を用いない構成の場合、ピンホールを備える必要があるが、光ファイバ52を用いる構成の場合、共焦点計測装置50は、ピンホールを備える必要がない。
【0063】
コントローラ部53は、光源としての光源装置10、分岐光ファイバ56、分光器57、撮像素子(受光部)58、制御回路部(測定部)59を内部に搭載している。なお、光源装置10の詳細な構成については、後段にて詳述する。
分岐光ファイバ56は、ヘッド部51からコントローラ部53までの光路を形成する光ファイバ52との接続側に一本の光ファイバ55aを、その反対側に2本の光ファイバ15,55を有している。なお、光ファイバ15は、後述する光源装置10の一部を構成している。光ファイバ55bは、分光器57に接続されており、分光器57によって集光された光が端面から取り込まれる。
【0064】
このため、分岐光ファイバ56は、光源装置10から出射された光を光ファイバ52に導いてヘッド部51から計測対象物Tに対して照射する。さらに、分岐光ファイバ56は、光ファイバ52およびヘッド部51を介して、計測対象物Tの表面において反射した光を分光器57に導く。
分光器57は、ヘッド部51を介して戻ってきた反射光を反射する凹面ミラー57aと、凹面ミラー57aで反射した光が入射する回折格子57bと、回折格子57bから出射された光を集光する集光レンズ57cとを有している。なお、分光器57は、ヘッド部51を介して戻ってくる反射光を波長ごとに分けることができれば、ツェルニターナ型、リトロー型などのいずれの構成であってもよい。
【0065】
撮像素子58は、分光器57から出射された光の強度を測定するラインCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge Coupled Device)である。ここで、共焦点計測装置50では、分光器57および撮像素子58によって、ヘッド部51を介して戻ってきた反射光の強度を波長ごとに測定する測定部を構成する。
なお、測定部は、ヘッド部51から戻る光の強度を波長ごとに測定することができれば、CCDなどの撮像素子58の単体で構成されていてもよい。また、撮像素子58は、2次元のCMOSや2次元のCCDであってもよい。
【0066】
制御回路部59は、光源装置10や撮像素子58などの動作を制御する。また、図示していないが、制御回路部59は、光源装置10や撮像素子58などの動作を調整するための信号を入力する入力インターフェース、撮像素子58の信号を出力する出力インターフェースなどを有している。
モニタ54は、撮像素子58が出力した信号を表示する。例えば、モニタ54は、ヘッド部51から戻る光のスペクトル波形を描画し、計測対象物の変位を表示する。
【0067】
本実施形態の共焦点計測装置50では、以下の光源装置10を搭載していることにより、高輝度な光源を得ることができる。
これにより、計測装置として、測定距離を延長することができる、応答性を向上させることができる等の効果を得ることができる。
なお、光源装置10の構成については、以下で詳しく説明する。
【0068】
(光源装置10)
本実施形態の光源装置10は、上述した共焦点計測装置50の光源として搭載されており、図2に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体13と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15と、を備えている。
光源部11は、例えば、ピーク波長が450nm程度のレーザ光を出射する半導体レーザであって、透光性蛍光体13において蛍光を発光させるための励起光として、集光レンズ12の方向にレーザ光を照射する。
【0069】
集光レンズ12は、入射面および出射面がともに凸状のレンズであって、光源部から照射されたレーザ光を、透光性蛍光体13の内部に集光する。詳細には、集光レンズ12は、透光性蛍光体13の入射面13aから500μm以内の距離にレーザ光を集光する。
なお、集光レンズ12によって集光されたレーザ光の集光点Xの位置(入射側表面からの深度)については、後段にて詳述する。
【0070】
透光性蛍光体13は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、図2に示すように、板状の形状を有している。また、透光性蛍光体13は、レーザ伝播方向に垂直な面に沿ってそれぞれ配置された入射面13aと出射面13bとを有している。そして、透光性蛍光体13は、光源部11から照射され集光レンズ12によって集光されたレーザ光が照射された部分において、図2に示すように、全方位に向かって。480〜750nmの範囲の波長を持つ蛍光を発光する。
【0071】
そして、透光性蛍光体13には、図3に示すように、レーザ光が照射された部分に、レーザ光の伝播方向に沿って長い略筒状の蛍光光源部20が形成される。
蛍光光源部20は、レーザ光が透光性蛍光体13の内部を通過した部分に形成され、図3および図4に示すように、レーザ伝播方向に長い略筒状の形状を有している。
そして、蛍光光源部20は、各部において全方位に向かって蛍光を発光することから、透光性蛍光体13の内部に形成された光源とみなすことができる。具体的には、蛍光光源部20は、図4に示すように、レーザ光の伝播方向に沿った長手方向における中央部分に断面の円の半径が小さくなる径小部を有しており、両端に向かって断面の円の半径が大きくなる略円筒状の形状を有している。
【0072】
すなわち、蛍光光源部20は、レーザ光の集光点Xが径小部断面20bに位置するように形成される。そして、蛍光光源部20は、レーザ光の拡散に合わせて、入射側断面20aおよび出射側断面20cの断面積が、径小部断面20bよりも大きくなるように形成される。
例えば、蛍光光源部20は、レーザ光の入射側の端面(入射側断面20a)、略筒状の中央部分の径小部(径小部断面20b)、レーザ光の出射側の端面(出射側断面20c)において、それぞれ全方位に向かって蛍光を発する。
【0073】
よって、蛍光光源部20において発光する蛍光のうち、取込み用レンズ14によって光ファイバ15の端面(第1面)に集光される蛍光の光量は、取込み用レンズ14のレンズ中心軸A2方向に延びた光ファイバ15の被写界深度内に存在する蛍光光源部20が放出する蛍光のうち、取込み用レンズ14によって取り込まれる光量となる。
なお、被写界深度とは、被写体側(物面側)において、レンズを用いてピントを合わせた位置の前後で実用上ピントが合っているとみなせる範囲を意味している。また、焦点深度とは、被写界深度をフィルム側(像面側)に置き換えたものである。つまり、被写界深度の中にあるものは、全てピントが合っているように写すことができる。
【0074】
また、被写界深度のうち、ピントを合わせた位置の後側を後方被写界深度、ピントを合わせた位置の前側を前方被写界深度と呼ぶ。
取込み用レンズ14は、集光レンズ12と同様に、入射面および出射面がともに凸状のレンズであって、透光性蛍光体13においてレーザ光が伝播する方向における下流側に配置されている。そして、取込み用レンズ14は、透光性蛍光体13の内部(蛍光光源部20)において発光した蛍光を、光ファイバ15の端面に集光する。
【0075】
また、取込み用レンズ14は、図3に示すように、レンズ中心軸A2が透光性蛍光体13の内部におけるレーザ光が伝播する中心軸A1と同軸(一直線上)になるように、配置されている。このように、レーザ伝播の中心軸A1と取込み用レンズ14のレンズ中心軸A2とが同軸になるように配置することで、蛍光光源部20において発光した蛍光を、効率よく第1面15aから光ファイバ15内へ入射させることができる。
【0076】
光ファイバ15は、上述した共焦点計測装置50の分岐光ファイバ56を構成する1本の光ファイバであって、共焦点計測装置50のヘッド部51から照射される光の光路を内部に形成する。
また、光ファイバ15は、図3に示すように、取込み用レンズ14によって集光された蛍光が入射される端面(第1面15a)と、その反対側の出射側の端面(第2面15b)とを有している。
【0077】
これにより、光ファイバ15は、第1面15aから入射してきた光を、第2面15bから出射することができる。
本実施形態の光源装置10では、以上のような構成により、図2に示すように、光源部11から照射された励起用のレーザ光を、集光レンズ12によって透光性蛍光体13の内部に集光する。そして、図3に示すように、透光性蛍光体13の内部におけるレーザ光の集光部分において発生した蛍光を、取込み用レンズ14によって光ファイバ15の第1面15aに集光する。
【0078】
ここで、本実施形態の光源装置10では、上述したように、集光レンズ12によって集光されたレーザ光を、単結晶の蛍光体(透光性蛍光体13)の内部に照射している。
このとき、レーザ光は、単結晶の蛍光体(透光性蛍光体13)に入射すると、蛍光体内でほとんど光が拡散されることなく、蛍光を励起しながら蛍光体内部を透過する。
すなわち、本実施形態の光源装置10では、内部に入射してきたレーザ光をほとんど散乱させることがない単結晶蛍光体(透光性蛍光体)を用いている。このため、従来の樹脂等のバインダを用いて固められた蛍光体と比較して、内部に入射してきたレーザ光によって発光した蛍光を効率よく取り出すことができるため、従来よりも高輝度な光源を得ることができる。
【0079】
<集光点Xの位置(深度)について>
本実施形態では、集光レンズ12によって透光性蛍光体13の内部に形成されるレーザ光の集光点Xは、透光性蛍光体13の入射側の表面から500μm以内、より好ましくは、160μm以内に形成される。
ここで、最大光量となる集光点Xは、光源部11と集光レンズ12とから決定されるレーザNAと、透光性蛍光体13のレーザが入射される表面からの距離と、透光性蛍光体13の吸収係数とによって決まる。
【0080】
図31に、透光性蛍光体13の内部に形成される集光点Xの蛍光体表面からの距離(深度)と蛍光体内部における放射輝度との関係を、透光性蛍光体13の吸収係数ごとに示したグラフを示す。
なお、図31に示すグラフでは、焦点位置半径(ビームウェストビーム半径)を20μm、レーザNA(Numerical Aperture)を0.06とした場合の集光点Xの蛍光体表面からの距離と蛍光体内部における放射輝度との関係を示している。
【0081】
具体的には、図31に示すグラフは、透光性蛍光体13の吸収係数20,40,80,160ごとに、集光点Xの深度(蛍光体表面からの距離)に対する蛍光体内放射輝度の変化を示している。
また、図31に示すグラフでは、蛍光体表面から集光点Xまでの距離が0μm、つまり表面に集光点Xがあるときに、蛍光体内の放射輝度を1.00(W/sr/m)としたときの相対的な放射輝度を、吸収係数ごとにプロットしている。そして、1.00(W/sr/m)よりも大きい放射輝度になる集光点Xの深度を数値範囲として規定する。
【0082】
例えば、透光性蛍光体13の吸収係数が20の場合には、図31のグラフに示すように、蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)が0〜500μmの範囲が、1.00(W/sr/m)よりも大きい放射輝度となる。一方、蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)が500μmを超えると、1.00(W/sr/m)よりも小さい輝度となってしまう。よって、透光性蛍光体13の吸収係数が20の場合には、500μm以内であれば高輝度な光源を得ることができる。
【0083】
次に、透光性蛍光体13の吸収係数が40の場合には、図31のグラフに示すように、蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)が0〜300μmの範囲が、1.00(W/sr/m)よりも大きい放射輝度となる。一方、蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)が300μmを超えると、1.00(W/sr/m)よりも小さい輝度となってしまう。よって、透光性蛍光体13の吸収係数が40の場合には、300μm以内であれば高輝度な光源を得ることができる。
【0084】
次に、透光性蛍光体13の吸収係数が80の場合には、図31のグラフに示すように、蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)が0〜160μmの範囲が、1.00(W/sr/m)よりも大きい放射輝度となる。一方、蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)が160μmを超えると、1.00(W/sr/m)よりも小さい輝度となってしまう。よって、透光性蛍光体13の吸収係数が80の場合には、160μm以内であれば高輝度光源を得ることができる。
【0085】
次に、透光性蛍光体13の吸収係数が160の場合には、図31のグラフに示すように、蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)が0〜80μmの範囲が、1.00(W/sr/m)よりも大きい放射輝度となる。一方、蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)が80μmを超えると、1.00(W/sr/m)よりも小さい輝度となってしまう。よって、透光性蛍光体13の吸収係数が160の場合には、80μm以内であれば高輝度な光源を得ることができる。
【0086】
以上のように、高輝度化された光源を得るためには、蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)は、500μm以下であることが好ましい。
また、より好ましい範囲として、吸収係数が80の場合には、高輝度化された光源を得るためには、高輝度化される蛍光体表面から集光点Xの距離(深度)は、160μm以下であることが好ましい。
【0087】
なお、図31に示すグラフは、以下の数1の式によって導かれる。
【0088】
【数1】
すなわち、数1の式は、図32に示すように、単位面積あたりの放射輝度L(x)を、変換効率A、透光性蛍光体13の吸収係数α、LDパワーILD、断面積S(x’−x)、透光性蛍光体13の厚みt、表面から透光性蛍光体13内の集光点Xまでの距離x、表面から計測位置までの距離x’、集光位置におけるレーザ半径rBWを用いて表した関係式である。
【0089】
なお、上記数1の式において、断面積S(x’−x)は、以下の数2の関係式によって表される。
【0090】
【数2】
ここで、断面積は、集光位置からレーザNA(0.06)で広がっていくものとして近似した。また、集光位置においては、有限な面積SBWを持ち、その半径はrBWとする。光学系において回折限界以上小さく絞ることができないため、有効な面積を変数とした。
【0091】
なお、透光性蛍光体13の吸収係数αは、以下の数3の関係式を用いて表される。
すなわち、透光性蛍光体13に入射する前の光の強度をIとしたとき、入射後の光の強度Iは、ランベルト・ベールの法則から、吸収係数αを用いて以下の式で表される。
【0092】
【数3】
ここで、xは、媒質の距離である。
高輝度化された光源が得られるIの範囲は、0.2≦I≦1である。
【0093】
(実施形態2)
本発明の実施形態2に係る光源装置について、図5から図7を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置110は、図5に示すように、透光性蛍光体113と取込み用レンズ14の間に凹面鏡116を設けた点において、上記実施形態1とは異なっている。
なお、光源装置110のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
【0094】
本実施形態の光源装置110は、図5に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体113と、凹面鏡116と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
透光性蛍光体113は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、板状の形状を有している。
【0095】
凹面鏡116は、透光性蛍光体113と取込み用レンズ14との間に配置されており、透光性蛍光体113側の入射面に凹状の反射面を有している。そして、凹面鏡116は、透光性蛍光体113において励起された蛍光を透過させるとともに、透光性蛍光体113を透過してきたレーザ光を反射する特性を有している。
これにより、透光性蛍光体113の内部に形成される蛍光光源部120から全方位に向けて放出された蛍光のうち、取込み用レンズ14側へ放出された蛍光を、凹面鏡116によって遮ることなく、取込み用レンズ14において取り込むことができる。
【0096】
さらに、図6に示すように、透光性蛍光体113において吸収されることなく透過してきたレーザ光を、凹面鏡116によって反射して透光性蛍光体113側へ戻すことができる。
この結果、透光性蛍光体113では、上記実施形態1において照射されたレーザ光よりも多くの励起光を取り込んで蛍光を励起されることができるため、従来よりもさらに高輝度化した光源を得ることができる。
【0097】
また、透光性蛍光体113を、上記実施形態1の透光性蛍光体13よりも薄くすることにより、透光性蛍光体13を透過した後に凹面鏡116で反射して再度透光性蛍光体13に照射するレーザ光を多くすることができ、さらに高輝度化した光源を得ることができる。
さらに、凹面鏡116は、図6に示すように、蛍光光源部120の中心軸A1に対して、凹状の曲面の中心が来るように配置されている。
【0098】
これにより、反射したレーザ光を蛍光が発光した部分(蛍光光源部120)の位置へ再び集光させることができる。
この結果、透光性蛍光体113では、上記実施形態1において照射されたレーザ光よりも多くの励起光を取り込んで蛍光を励起されることができるため、従来よりもさらに高輝度化した光源を得ることができる。
【0099】
また、凹面鏡116は、集光レンズ12によって透光性蛍光体113内に集光されたレーザ光の集光点Xを中心とする球面あるいは非球面の形状を有していることがより好ましい。
これにより、反射したレーザ光を蛍光が発光した部分(蛍光光源部120)へ再び集光させることができる。
【0100】
この結果、取込み用レンズ14では、上記実施形態1において取り込まれた蛍光よりも多くの蛍光を取り込んで光ファイバ15の第1面15aへ集光することができるため、さらに効果的に高輝度化した光源を得ることができる。
なお、凹面鏡116としては、ダイクロイックミラー、あるいは、メニスカスレンズの凹面にレーザ光を反射する反射膜を蒸着させたレンズ、蛍光を通過させる部分に開口を有し凹状の面においてレーザ光を反射させる穴あきミラー等を用いることができる。
【0101】
例えば、凹面鏡116としてダイクロイックミラーを用いた場合には、図7に示すように、約480nm以下の波長の光(レーザ光)を反射させるとともに、約480nmより大きい波長の光(蛍光)を透過させることで、蛍光を透過させつつレーザ光を反射させることができる。
【0102】
(実施形態3)
本発明の実施形態3に係る光源装置について、図8から図10を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置210は、図8に示すように、集光レンズ12と透光性蛍光体13との間に凹面鏡216を設けた点において、上記実施形態1とは異なっている。
なお、光源装置210のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
本実施形態の光源装置210は、図8に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、凹面鏡216と、透光性蛍光体13と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
【0103】
凹面鏡216は、集光レンズ12と透光性蛍光体13との間に配置されており、透光性蛍光体13側の面に凹状の反射面を有している。そして、凹面鏡216は、集光レンズ12によって集光されたレーザ光を透過させるとともに、透光性蛍光体13の内部において発光した蛍光を反射する特性を有している。
これにより、光源部11から照射され集光レンズ12によって集光されたレーザ光を、凹面鏡216によって遮ることなく、透光性蛍光体13へと照射することができる。さらに、図9に示すように、透光性蛍光体13の内部に形成される蛍光光源部220から全方位に向けて放出された蛍光のうち、集光レンズ12側に放出された蛍光を凹面鏡216によって反射して透光性蛍光体13側へ戻すことができる。
【0104】
この結果、取込み用レンズ14では、上記実施形態1において取り込まれた蛍光よりも多くの蛍光を取り込んで光ファイバ15の第1面15aへ集光することができるため、従来よりもさらに高輝度化した光源を得ることができる。
さらに、凹面鏡216は、蛍光光源部220の中心軸A1に対して、凹状の曲面の中心が来るように配置されている。
【0105】
これにより、反射した蛍光を蛍光が発光した部分(蛍光光源部220)の位置へ集光させることができる。
この結果、取込み用レンズ14では、上記実施形態1において取り込まれた蛍光よりも多くの蛍光を取り込んで光ファイバ15の第1面15aへ集光することができるため、さらに効果的に高輝度化した光源を得ることができる。
【0106】
また、凹面鏡216は、集光レンズ12によって透光性蛍光体13内に集光されたレーザ光の集光点Xを中心とする球面あるいは非球面の形状を有していることがより好ましい。
これにより、反射した蛍光を蛍光が発光した部分(蛍光光源部220)へ集光させることができる。
【0107】
この結果、取込み用レンズ14では、上記実施形態1において取り込まれた蛍光よりも多くの蛍光を取り込んで光ファイバ15の第1面15aへ集光することができるため、さらに効果的に高輝度化した光源を得ることができる。
なお、凹面鏡216としては、ダイクロイックミラー、あるいは、メニスカスレンズの凹面に蛍光を反射する反射膜を蒸着させたレンズ、レーザ光を通過させる部分に開口を有し凹状の面において蛍光を反射させる穴あきミラー等を用いることができる。
【0108】
例えば、凹面鏡216としてダイクロイックミラーを用いた場合には、図10に示すように、約480nm以下の波長の光(レーザ光)を透過させるとともに、約480nmより大きい波長の光(蛍光)を反射させることで、レーザ光を透過させつつ蛍光を反射させることができる。
【0109】
(実施形態4)
本発明の実施形態4に係る光源装置について、図11から図12(b)を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置310は、図11に示すように、板状の透光性蛍光体13の代わりに、球の透光性蛍光体313を設けた点において、上記実施形態1とは異なっている。
なお、光源装置310のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
【0110】
本実施形態の光源装置310は、図11に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体313と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
透光性蛍光体313は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球形状を有している。そして、透光性蛍光体313は、集光レンズ12によって集光されたレーザ光の集光点Xがその中心に設けられることで、集光点Xを中心として全方位に向かって蛍光を発する。
【0111】
また、球の透光性蛍光体313では、図12(a)に示すように、内部で発光した蛍光が、透光性蛍光体313と空気との界面(出射部313a)でほとんど屈折することなく取込み用レンズ14へと取り込まれる。
一方、上記実施形態1等で説明した板状の透光性蛍光体13では、図12(b)に示すように、内部で発光した蛍光が、透光性蛍光体13と空気との界面(出射部13ba)において屈折して広角に広がりながら取込み用レンズ14へと取り込まれる。
【0112】
よって、板状の透光性蛍光体13の代わりに球の透光性蛍光体313を用いることで、透光性蛍光体313の内部で発光した蛍光をほとんど屈折させることなく、取込み用レンズ14へ導くことができる。
この結果、取込み用レンズ14における蛍光の結合効率が向上するため、光ファイバ15の第1面15aに対してさらに高輝度な光を集光させることができる。
【0113】
また、本実施形態では、球の透光性蛍光体313の中心に集光点Xが形成されるようにレーザ光を照射・集光している。
これにより、球の中心である集光点Xを中心にして全方位に向かって発光した蛍光は、どこから取り出しても集光点Xから同じ距離で空気中へ放出される。
この結果、球の透光性蛍光体313から取り出した蛍光を、どの方向からも略同じ輝度で取り出すことができる。
【0114】
(実施形態5)
本発明の実施形態5に係る光源装置410について、図13および図14を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置410は、図13に示すように、直方体(多面体)形状を有する透光性蛍光体413に対して、互いに直交する2方向からレーザ光を照射するために、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系411a,411bを2つ設けた点において、上記実施形態1とは異なっている。
【0115】
なお、光源装置410のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
本実施形態の光源装置410は、図13に示すように、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系411aと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系411bと、透光性蛍光体413と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
【0116】
レーザ集光系411aは、集光レンズ12のレンズ中心軸が、蛍光を取り込む取込み用レンズ14のレンズ中心軸と同軸になるように配置されている。
すなわち、レーザ集光系411aから照射されたレーザ光は、集光レンズ12を介して透光性蛍光体413に集光され、集光点Xを中心とする部分において蛍光を発光させる。そして、透光性蛍光体413において発光した蛍光は、レーザ集光系411aと一直線上に配置された取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
【0117】
レーザ集光系411bは、集光レンズ12のレンズ中心軸が、蛍光を取り込む取込み用レンズ14のレンズ中心軸と略直交する(交差する)方向に沿って配置されている。
すなわち、レーザ集光系411bから照射されたレーザ光は、集光レンズ12を介して透光性蛍光体413に集光され、集光点Xを中心とする部分において蛍光を発光させる。
このとき、レーザ集光系411bの集光レンズ12によって集光されたレーザ光は、レーザ集光系411aの集光レンズ12によって集光されたレーザ光と同じ集光点Xになるように照射される。
【0118】
そして、透光性蛍光体413において発光した蛍光は、全方位に向かって照射されるため、レーザ集光系411bと直交する方向に沿って配置された取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
また、レーザ集光系411a,411bは、図13に示すように、透光性蛍光体413の内部に形成される集光点Xを中心とする円周上に配置されている。
【0119】
これにより、透光性蛍光体413は、同じ距離に配置された複数のレーザ集光系411a,411bからレーザ光を照射される。
透光性蛍光体413は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、図13および図14に示すように、直方体(6面体)形状を有しており、入射面413aと、出射面413bと、入射面413cとを有している。
【0120】
入射面413aは、取込み用レンズ14が配置された出射面413bに対向する面であって、レーザ集光系411aから照射されるレーザ光が入射する。
出射面413bは、取込み用レンズ14が配置された側の面であって、レーザ集光系411a,411bから照射されたレーザ光によって励起されて全方位に向かって発光する蛍光のうち、取込み用レンズ14側に発光した蛍光が出射される。
【0121】
入射面413cは、入射面413aおよび出射面413bに対して垂直な面であって、レーザ集光系411bから照射されたレーザ光が入射する。
本実施形態の光源装置410では、図13に示すように、2つのレーザ集光系411a,411bから照射されたレーザ光が、透光性蛍光体413の内部に形成される共通の集光点Xに集光される。
【0122】
これにより、レーザ集光系が1つしかない構成と比較して、集光点Xにおけるレーザ光の光量が略2倍になるため、励起される蛍光も略2倍となって、さらに高輝度化した光源を得ることができる。
また、本実施形態では、図14に示すように、透光性蛍光体413の内部において、2つのレーザ集光系411a,411bによって照射されるレーザ光の集光点Xは、入射面413aからの距離d1と入射面413cからの距離d2とが略同じになるように形成される。
【0123】
このように、2つのレーザ集光系411a,411bによって照射されるレーザ光の集光点Xがそれぞれの入射面413a,413cからの距離d1,d2が略同じ距離になるように配置されていることで、集光点Xにおける蛍光の輝度をさらに向上されることができる。
なお、本実施形態では、レーザ集光系が2つ設けられた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、直方体の透光性蛍光体の周囲にレーザ集光系が3つ以上設けられた構成であってもよい。
【0124】
(実施形態6)
本発明の実施形態6に係る光源装置510について、図15および図16を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置510は、図15に示すように、直方体(多面体)形状を有する透光性蛍光体513に対して、互いに直交する2方向から蛍光を取り込むように、蛍光取込み系514a,514bを2つ設けた点において、上記実施形態1とは異なっている。
【0125】
なお、光源装置510のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
本実施形態の光源装置510は、図15に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体513と、取込み用レンズ14および光ファイバ15を含む蛍光取込み系514a、取込み用レンズ14および光ファイバ15を含む蛍光取込み系514bとを備えている。
【0126】
蛍光取込み系514aは、取込み用レンズ14のレンズ中心軸が、レーザ光を集光する集光レンズ12のレンズ中心軸と同軸になるように配置されている。
すなわち、蛍光取込み系514aでは、単一の光源部11から照射され集光レンズ12によって集光されたレーザ光によって透光性蛍光体513を励起させて発生する蛍光が、集光レンズ12と一直線上に配置された取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
【0127】
蛍光取込み系514bは、取込み用レンズ14のレンズ中心軸が、集光レンズ12のレンズ中心軸と、蛍光取込み系514aの取込み用レンズ14のレンズ中心軸とに対して、略直交する(交差する)方向に沿って配置されている。
すなわち、光源部11から照射されたレーザ光は、集光レンズ12を介して透光性蛍光体513に集光され、集光点Xを中心とする部分において蛍光を発光させる。
【0128】
このとき、透光性蛍光体513の内部において発生する蛍光は、全方位に向かって放出される。このうち、蛍光取込み系514a,514bが配置された方向へは、レーザ光の集光点Xから略同じ距離に配置された出射面513b,513cからそれぞれ蛍光が出射される。
そして、出射面513b,513cから出射される蛍光は、蛍光取込み系514a,514bのそれぞれにおいて、取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
【0129】
また、蛍光取込み系514a,514bは、図15に示すように、透光性蛍光体513の内部に形成される集光点Xを中心とする円周上に配置されている。
これにより、透光性蛍光体513は、同じ距離に配置された複数の蛍光取込み系514a,514bに対して蛍光を照射する。
透光性蛍光体513は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、図15および図16に示すように、直方体(6面体)形状を有しており、入射面513aと、出射面513bと、出射面513cとを有している。
【0130】
入射面513aは、取込み用レンズ14が配置された出射面513bに対向する面であって、光源部11から集光レンズ12を介して照射されるレーザ光が入射する。
出射面513bは、蛍光取込み系514aの取込み用レンズ14が配置された側の面であって、光源部11から照射されたレーザ光によって励起されて全方位に向かって発光する蛍光のうち、蛍光取込み系514a側に発光した蛍光が出射される。
【0131】
出射面513cは、入射面513aおよび出射面513bに対して垂直な面であって、光源部11から照射されたレーザ光によって励起されて全方位に向かって発光する蛍光のうち、蛍光取込み系514b側に発光した蛍光が出射される。
本実施形態の光源装置510では、図15に示すように、光源部11から照射され集光レンズ12によって集光されたレーザ光の集光点Xの周囲において発生した蛍光を、蛍光取込み系514a,514bが配置された2方向から取り出して光源としている。
【0132】
これにより、単一の光源部11から2つの蛍光取込み系514a,514bによって蛍光を取り出すことができるため、ファイバ光源を複数設けることができる。
また、本実施形態では、図16に示すように、透光性蛍光体513の内部において、単一の光源部11によって照射されるレーザ光の集光点Xは、出射面513bからの距離d3と出射面513cからの距離d2とが略同じになるように形成される。
【0133】
このように、2つの蛍光取込み系514a,514bによって取り出される蛍光が、集光点Xから略同じ距離にある出射面513b,513cからそれぞれ出射されるように配置されていることで、略同じ明るさのファイバ光源を2つ得ることができる。
なお、本実施形態では、蛍光取込み系が2つ設けられた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、直方体の透光性蛍光体の周囲に蛍光取込み系が3つ以上設けられた構成であってもよい。
【0134】
(実施形態7)
本発明の実施形態7に係る光源装置610について、図17を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置610は、図17に示すように、直方体の透光性蛍光体の代わりに、球の透光性蛍光体613を設けた点において、上記実施形態5とは異なっている。
【0135】
なお、光源装置610のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
本実施形態の光源装置610は、図17に示すように、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系611aと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系611bと、透光性蛍光体613と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
【0136】
レーザ集光系611aは、集光レンズ12のレンズ中心軸が、蛍光を取り込む取込み用レンズ14のレンズ中心軸と同軸になるように配置されている。
すなわち、レーザ集光系611aから照射されたレーザ光は、集光レンズ12を介して球の透光性蛍光体613の中心に集光され、集光点Xを中心とする部分において蛍光を発光させる。そして、透光性蛍光体613において発光した蛍光は、レーザ集光系611aと一直線上に配置された取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
【0137】
レーザ集光系611bは、集光レンズ12のレンズ中心軸が、蛍光を取り込む取込み用レンズ14のレンズ中心軸と略直交する(交差する)方向に沿って配置されている。
すなわち、レーザ集光系611bから照射されたレーザ光は、集光レンズ12を介して球の透光性蛍光体613の中心に集光され、集光点Xを中心とする部分において蛍光を発光させる。
【0138】
このとき、レーザ集光系611bの集光レンズ12によって集光されたレーザ光は、レーザ集光系611aの集光レンズ12によって集光されたレーザ光と同じく、球の透光性蛍光体613の中心位置(集光点X)になるように照射される。
そして、透光性蛍光体613において発光した蛍光は、全方位に向かって照射されるため、レーザ集光系611bと直交する方向に沿って配置された取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
【0139】
また、レーザ集光系611a,611bは、図17に示すように、透光性蛍光体613の内部に形成される集光点Xを中心とする球面上に配置されている。
これにより、透光性蛍光体613は、同じ距離に配置された複数のレーザ集光系611a,611bからレーザ光を照射される。
透光性蛍光体613は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球の形状を有しており、その球の中心にレーザ光の集光点Xが形成される。
【0140】
本実施形態の光源装置610では、図17に示すように、2つのレーザ集光系611a,611bから照射されたレーザ光が、球の透光性蛍光体613の中心に形成される共通の集光点Xに集光される。
これにより、レーザ集光系が1つしかない構成と比較して、集光点Xにおけるレーザ光の光量が略2倍になるため、励起される蛍光も略2倍となって、さらに高輝度化した光源を得ることができる。
【0141】
また、本実施形態では、球の透光性蛍光体613を用いているため、透光性蛍光体613の内部において、2つのレーザ集光系611a,611bによって照射されるレーザ光の集光点Xは、どの入射面からも距離が略同じになる。
このように、2つのレーザ集光系611a,611bによって照射されるレーザ光の集光点Xがそれぞれの入射面からの距離が略同じ距離になるように配置されていることで、集光点Xにおける蛍光の輝度をさらに向上されることができる。
【0142】
なお、本実施形態では、レーザ集光系が2つ設けられた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、球の透光性蛍光体の周囲にレーザ集光系が3つ以上設けられた構成であってもよい。
さらに、本実施形態では、球の透光性蛍光体613の中心に集光点Xが形成されるようにレーザ光を照射・集光している。
【0143】
これにより、球の中心である集光点Xを中心にして全方位に向かって発光した蛍光は、どこから取り出しても集光点Xから同じ距離で空気中へ放出される。
この結果、球の透光性蛍光体613から取り出した蛍光を、どの方向からも略同じ輝度で取り出すことができる。
【0144】
(実施形態8)
本発明の実施形態8に係る光源装置710について、図18を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置710は、図18に示すように、直方体の透光性蛍光体の代わりに、球の透光性蛍光体713を設けた点において、上記実施形態6とは異なっている。
なお、光源装置710のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
【0145】
本実施形態の光源装置710は、図18に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体713と、取込み用レンズ14および光ファイバ15を含む蛍光取込み系714a、取込み用レンズ14および光ファイバ15を含む蛍光取込み系714bとを備えている。
透光性蛍光体713は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球形状を有している。
【0146】
蛍光取込み系714a,714bは、図18に示すように、球の透光性蛍光体713を中心とする球面上に配置されている。
これにより、透光性蛍光体713は、同じ距離に配置された複数の蛍光取込み系714a,714bに対して蛍光を照射する。
蛍光取込み系714aは、取込み用レンズ14のレンズ中心軸が、レーザ光を集光する集光レンズ12のレンズ中心軸と同軸になるように配置されている。
【0147】
すなわち、蛍光取込み系714aでは、単一の光源部11から照射され集光レンズ12によって集光されたレーザ光によって透光性蛍光体713を励起させて発生する蛍光が、集光レンズ12と一直線上に配置された取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
蛍光取込み系714bは、取込み用レンズ14のレンズ中心軸が、集光レンズ12のレンズ中心軸と、蛍光取込み系714aの取込み用レンズ14のレンズ中心軸とに対して、略直交する(交差する)方向に沿って配置されている。
【0148】
すなわち、光源部11から照射されたレーザ光は、集光レンズ12を介して球の透光性蛍光体713に集光され、球の中心(集光点X)において蛍光を発光させる。
このとき、球の透光性蛍光体713の内部において発生する蛍光は、全方位に向かって放出される。このうち、蛍光取込み系714a,714bが配置された方向へは、レーザ光の集光点Xから略同じ距離に配置された球の出射面からそれぞれ蛍光が出射される。
【0149】
そして、透光性蛍光体713から出射される蛍光は、蛍光取込み系714a,714bのそれぞれにおいて、取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
本実施形態の光源装置710では、図18に示すように、光源部11から照射され集光レンズ12によって集光されたレーザ光の集光点Xにおいて発生した蛍光を、蛍光取込み系714a,714bが配置された2方向から取り出してファイバ光源としている。
【0150】
これにより、単一の光源部11から2つの蛍光取込み系714a,714bによって蛍光を取り出すことができるため、同等の輝度の光を照射するファイバ光源を複数設けることができる。
また、本実施形態では、球の透光性蛍光体713の内部において、単一の光源部11によって照射されるレーザ光の集光点Xは、球の中心に形成される。
【0151】
これにより、2つの蛍光取込み系714a,714bによって取り出される蛍光が、集光点Xから略同じ距離にある出射面からそれぞれ出射されるように配置されていることで、略同じ明るさのファイバ光源を2つ得ることができる。
なお、本実施形態では、蛍光取込み系が2つ設けられた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、球の透光性蛍光体の周囲に蛍光取込み系が3つ以上設けられた構成であってもよい。
【0152】
(実施形態9)
本発明の実施形態9に係る光源装置810について、図19を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置810は、図19に示すように、レーザ集光系811a,811bと、蛍光取込み系814a,814bとをそれぞれ2つずつ設けた点において、上記実施形態7,8とは異なっている。
【0153】
なお、光源装置810のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
本実施形態の光源装置810は、図19に示すように、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系811aと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系811bと、球の透光性蛍光体813と、取込み用レンズ14および光ファイバ15を含む蛍光取込み系814aと、取込み用レンズ14および光ファイバ15を含む蛍光取込み系814bとを備えている。
【0154】
レーザ集光系811a,811bは、図19に示すように、球の透光性蛍光体813を中心とする球面上に配置されている。
これにより、透光性蛍光体813は、同じ距離に配置された複数のレーザ集光系811a,811bからレーザ光を照射される。
レーザ集光系811aは、集光レンズ12のレンズ中心軸が、蛍光取込み系814aの取込み用レンズ14のレンズ中心軸と同軸になるように配置されている。
【0155】
すなわち、レーザ集光系811aから照射されたレーザ光は、集光レンズ12を介して球の透光性蛍光体813の中心に集光され、集光点Xを中心とする部分において蛍光を発光させる。そして、透光性蛍光体813において発光した蛍光は、蛍光取込み系814a,814bのそれぞれの取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
【0156】
レーザ集光系811bは、集光レンズ12のレンズ中心軸が、蛍光取込み系814a,814bの取込み用レンズ14のレンズ中心軸と交差する方向に沿って配置されている。
すなわち、レーザ集光系811bから照射されたレーザ光は、集光レンズ12を介して球の透光性蛍光体813の中心に集光され、集光点Xを中心とする部分において蛍光を発光させる。
【0157】
このとき、レーザ集光系811bの集光レンズ12によって集光されたレーザ光は、レーザ集光系811aの集光レンズ12によって集光されたレーザ光と同じく、球の透光性蛍光体813の中心位置(集光点X)になるように照射される。
透光性蛍光体813は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球形状を有している。
【0158】
そして、透光性蛍光体813において発光した蛍光は、全方位に向かって照射されるため、レーザ集光系811bと交差する方向に沿って配置された2つの蛍光取込み系814a,814bのそれぞれの取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
蛍光取込み系814a,814bは、図19に示すように、球の透光性蛍光体813を中心とする球面上に配置されている。
【0159】
これにより、透光性蛍光体813は、同じ距離に配置された複数の蛍光取込み系814a,814bに対して蛍光を照射する。
蛍光取込み系814aは、取込み用レンズ14のレンズ中心軸が、レーザ集光系811aの集光レンズ12のレンズ中心軸と同軸になるように配置されている。
すなわち、蛍光取込み系814aでは、2つの光源部11から照射され集光レンズ12によって集光されたレーザ光によって透光性蛍光体813を励起させて発生する蛍光が、取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
【0160】
蛍光取込み系814bは、取込み用レンズ14のレンズ中心軸が、レーザ集光系811a,811bのそれぞれの集光レンズ12のレンズ中心軸と、蛍光取込み系814aの取込み用レンズ14のレンズ中心軸とに対して、交差する方向に沿って配置されている。
すなわち、2つの光源部11から照射されたレーザ光は、集光レンズ12を介して球の透光性蛍光体813に集光され、球の中心(集光点X)において蛍光を発光させる。
【0161】
このとき、球の透光性蛍光体813の内部において発生する蛍光は、全方位に向かって放出される。このうち、蛍光取込み系814a,814bが配置された方向へは、レーザ光の集光点Xから略同じ距離に配置された球の出射面からそれぞれ蛍光が出射される。
そして、透光性蛍光体813から出射される蛍光は、蛍光取込み系814a,814bのそれぞれにおいて、取込み用レンズ14によって集光され、光ファイバ15の第1面15aに照射される。
【0162】
本実施形態の光源装置810では、図19に示すように、複数のレーザ集光系811a,811bと、複数の蛍光取込み系814a,814bとを、球の透光性蛍光体813の周囲に配置している。
これにより、複数の光源部11から照射されたレーザ光を球の透光性蛍光体813の中心に集光させることで、単一の光源部11を含む構成と比較して、約2倍の輝度の蛍光を取り出すことができる。
【0163】
また、複数の光ファイバ15を含む蛍光取込み系814a,814bを、球の透光性蛍光体813の周囲に配置したことで、球の中心において発生した蛍光を、どの方向からも略同じ輝度で複数取り出すことができる。
【0164】
(実施形態10)
本発明の実施形態10に係る光源装置910について、図20および図21を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置910は、図20に示すように、球の内部に、レーザ透過/蛍光反射膜(第1面)913a、レーザ反射/蛍光透過膜(第2面)913bを含む透光性蛍光体913を設けた点において、上記実施形態1とは異なっている。
なお、光源装置910のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
【0165】
本実施形態の光源装置910は、図20に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体913と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
透光性蛍光体913は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球形状を有している。そして、透光性蛍光体913は、図21に示すように、その内部に、レーザ透過/蛍光反射膜913a、レーザ反射/蛍光透過膜913bをそれぞれ有している。また、球の透光性蛍光体913では、光源部11から照射されたレーザ光が集光レンズ12によって球の中心に集光される(集光点X)。
【0166】
レーザ透過/蛍光反射膜913aは、光源部11から照射され集光レンズ12によって集光されたレーザ光を透過させるとともに、透光性蛍光体913内において発生した蛍光を反射する。そして、レーザ透過/蛍光反射膜913aは、図21に示すように、レーザ光の入射面側に設けられている。
レーザ反射/蛍光透過膜913bは、光源部11から照射され集光レンズ12によって集光されたレーザ光を反射させるとともに、透光性蛍光体913内において発生した蛍光を透過させる。そして、レーザ反射/蛍光透過膜913bは、図21に示すように、蛍光の出射面側に設けられている。
【0167】
ここで、レーザ透過/蛍光反射膜913aおよびレーザ反射/蛍光透過膜913bは、それぞれ蒸着やスパッタ等の方法によって、透光性蛍光体913に成膜することができる。
これにより、透光性蛍光体913がレーザ透過/蛍光反射膜913aを有しているため、光源部11から照射されて集光レンズ12によって集光されたレーザ光については透光性蛍光体913の内部に入射させることができる。そして、球の透光性蛍光体913の中心(集光点X)に集光されたレーザ光によって励起されて全方位に放出される蛍光については、レーザ光の入射側においては蛍光を出射する側に反射することができる。
【0168】
一方、透光性蛍光体913がレーザ反射/蛍光透過膜913bを有しているため、光源部11から照射されて集光レンズ12によって集光されたレーザ光のうち透光性蛍光体913において吸収されずに透過してきたレーザ光については、再び透光性蛍光体913の中心(集光点X)に向かって反射させることができる。そして、球の透光性蛍光体913の中心(集光点X)に集光されたレーザ光によって励起されて全方位に放出される蛍光については、取込み用レンズ14が配置された出射側から外部へ透過させることができる。
【0169】
なお、図21では、レーザ透過/蛍光反射膜913aとレーザ反射/蛍光透過膜913bとが、略同じ面積で設けられている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、互いに異なる面積で設けられていてもよい。
また、図21に示すように、レーザ透過/蛍光反射膜913aとレーザ反射/蛍光透過膜913bとが透光性蛍光体913の外周を取り囲むように配置されている必要はなく、少なくとも、レーザ光の入射部分と蛍光の出射部分とにそれぞれの膜が設けられていればよい。
【0170】
(実施形態11)
本発明の実施形態11に係る光源装置1010について、図22から図23を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置1010は、図22に示すように、蛍光を取り出す取込み用レンズ14のレンズ中心軸に対して、交差する方向に複数のレーザ集光系1011a,1011b,1011cを配置するとともに、表面が1層のミラーコーティングされた球の透光性蛍光体1013を用いた点において、上記実施形態9等とは異なっている。
【0171】
なお、光源装置1010のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
本実施形態の光源装置1010は、図22に示すように、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1011aと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1011bと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1011cと、透光性蛍光体1013と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
【0172】
レーザ集光系1011a,1011b,1011cは、図22に示すように、球の透光性蛍光体1013を中心とする球面上に配置されている。
これにより、透光性蛍光体1013は、同じ距離に配置された複数のレーザ集光系1011a,1011b,1011cからレーザ光を照射される。
また、レーザ集光系1011a,1011b,1011cは、それぞれが、蛍光を取り出す取込み用レンズ14の中心軸に対して交差する方向に沿って配置されている。そして、レーザ集光系1011a,1011b,1011cは、それぞれの光源部11から照射されたレーザ光を集光レンズ12によって集光し、球の透光性蛍光体1013の中心(集光点X)にレーザ光を集光させる。
【0173】
透光性蛍光体1013は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球形状を有している。そして、透光性蛍光体1013は、図23に示すように、レーザ透過/蛍光反射ミラー1013aと、レーザ反射/蛍光透過ミラー1013bと、を有している。
レーザ透過/蛍光反射ミラー1013aは、レーザ集光系1011a,1011b,1011cに含まれる各光源部11から照射され各集光レンズ12によって集光されたレーザ光を透過させるとともに、レーザ光によって球の透光性蛍光体1013の中心(集光点X)において発光した蛍光を反射する性質を有している。
【0174】
レーザ反射/蛍光透過ミラー1013bは、レーザ集光系1011a,1011b,1011cに含まれる各光源部11から照射され各集光レンズ12によって集光されたレーザ光のうち透光性蛍光体1013内において吸収されることなく透過してきたレーザ光を反射して、再び集光点Xに導く性質を有している。
本実施形態の光源装置1010では、以上のように、球の透光性蛍光体1013に、波長選択性のミラー(レーザ透過/蛍光反射ミラー1013a、レーザ反射/蛍光透過ミラー1013b)を設けている。
【0175】
これにより、透光性蛍光体1013内に入射され吸収されずに透過してきたレーザ光を集光点Xに向かって反射することで、さらに集光点Xにおける蛍光の励起が促されて、より高輝度な光源とすることができる。
また、透光性蛍光体1013におけるレーザ光の取込み口および蛍光の取り出し口には、それぞれレーザ透過/蛍光反射ミラー1013a、レーザ反射/蛍光透過ミラー1013bが配置されている。
【0176】
これにより、取込み窓および取出し窓等の開口を設けることなく、レーザ光の取込みおよび蛍光の取り出しを遮ることを防止することができる。
さらに、本実施形態では、図22に示すように、球の透光性蛍光体1013を中心として、取込み用レンズ14と同軸にならない位置に、それぞれのレーザ集光系1011a,1011b,1011cを配置している。
【0177】
これにより、複数のレーザ集光系1011a,1011b,1011cから照射されたレーザ光を球の透光性蛍光体1013の中心(集光点X)に集光させ、かつその反射光も集光点Xに反射させることで、さらに高輝度化させた光源を得ることができる。
なお、図23では、レーザ透過/蛍光反射ミラー1013aおよびレーザ反射/蛍光透過ミラー1013bが、略同じ面積で設けられている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、互いに異なる面積で設けられていてもよい。
【0178】
また、図23に示すように、レーザ透過/蛍光反射ミラー1013aおよびレーザ反射/蛍光透過ミラー1013bと、が透光性蛍光体1013の外周を取り囲むように配置されている必要はなく、少なくとも、レーザ光の入射部分と蛍光の出射部分とにそれぞれの膜が設けられていればよい。
【0179】
(実施形態12)
本発明の実施形態12に係る光源装置1110について、図24を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置1110は、図24に示すように、球の透光性蛍光体1113に形成された取込み窓(第1開口部)1113aから集光されたレーザ光が入射されるとともに、集光レンズ12のレンズ中心軸と略直交(交差)する方向に沿って配置された取込み用レンズ14が対向配置された取出し窓(第2開口部)1113bから蛍光を取り出す点において、上記実施形態10等とは異なっている。
【0180】
なお、光源装置1110のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
本実施形態の光源装置1110は、図24に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体1113と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
【0181】
光源部11および集光レンズ12は、蛍光を取り出す取込み用レンズ14とは同軸にならない位置であって、取込み用レンズ14の中心軸に交差する方向に沿って配置されている。
透光性蛍光体1113は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球形状を有している。そして、透光性蛍光体1113は、集光レンズ12に対向する位置に形成された取込み窓1113aと、取込み用レンズ14に対向する位置に形成された取出し窓1113bと、反射膜1113cとを有している。
【0182】
取込み窓1113aは、球の透光性蛍光体1113におけるレーザ光の取込み位置に形成された開口であって、集光レンズ12によって集光されたレーザ光を集光点Xへと導く。
取出し窓1113bは、蛍光を取込み用レンズ14および光ファイバ15の方へ取り出すために形成された開口であって、集光点Xにおいて発光した蛍光を取り出す。
【0183】
反射膜1113cは、取込み窓1113aを介して入射してきたレーザ光のうち、透光性蛍光体1113内において吸収されることなく透過してきたレーザ光を、集光点Xに向かって反射する。さらに、反射膜1113cは、集光点Xにおいて発光して全方位に放出された蛍光のうち、取出し窓1113bとは異なる方向に放出された蛍光を、取出し窓
1113bの方へ反射する。
【0184】
これにより、レーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)と蛍光取込み系(取込み用レンズ14および光ファイバ15)とが同軸にならないように配置したことで、レーザ光の反射光、蛍光の反射光をそれぞれ利用して、さらに高輝度な光源を得ることができる。
なお、本実施形態では、レーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)と蛍光取込み系(取込み用レンズ14および光ファイバ15)とがそれぞれ1つずつ設けられた構成について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【0185】
例えば、球の透光性蛍光体の周囲に、レーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)と蛍光取込み系(取込み用レンズ14および光ファイバ15)とがそれぞれ複数設けられた構成であってもよい。
【0186】
(実施形態13)
本発明の実施形態13に係る光源装置1210について、図25を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置1210は、図25に示すように、球の透光性蛍光体1213の周囲に、レーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)を3つ設けた点において、上記実施形態12とは異なっている。
なお、光源装置1210のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
【0187】
本実施形態の光源装置1210は、図25に示すように、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1211aと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1211bと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1211cと、透光性蛍光体1213と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
レーザ集光系1211a〜1211cは、図25に示すように、球の透光性蛍光体1213を中心とする球面上に配置されている。
【0188】
これにより、透光性蛍光体1213は、同じ距離に配置された複数のレーザ集光系1211a,1211b,1211cからレーザ光を照射される。
また、レーザ集光系1211a,1211b,1211cは、それぞれ透光性蛍光体1213に形成された取込み窓(第1開口部)1213a,1213b,1213cを介してレーザ光を透光性蛍光体1213の中心(集光点X)へと集光する。
【0189】
透光性蛍光体1213は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球形状を有している。そして、透光性蛍光体1213は、レーザ集光系1211a〜1211cの各集光レンズ12に対向する位置に形成された取込み窓1213a〜1213cと、取込み用レンズ14に対向する位置に形成された取出し窓(第2開口部)1213dと、反射膜1213eとを有している。
【0190】
取込み窓1213a〜1213cは、球の透光性蛍光体1213におけるレーザ光の取込み位置に形成された開口であって、集光レンズ12によって集光されたレーザ光を集光点Xへと導く。
取出し窓1213dは、蛍光を取込み用レンズ14および光ファイバ15の方へ取り出すために形成された開口であって、集光点Xにおいて発光した蛍光を取り出す。
【0191】
反射膜1213eは、取込み窓1213a〜1213cを介して入射してきたレーザ光のうち、透光性蛍光体1213内において吸収されることなく透過してきたレーザ光を、集光点Xに向かって反射する。さらに、反射膜1213eは、集光点Xにおいて発光して全方位に放出された蛍光のうち、取出し窓1213dに対向する方向に放出された蛍光を、取出し窓1213dの方へ反射する。
【0192】
これにより、レーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)と蛍光取込み系(取込み用レンズ14および光ファイバ15)とが同軸にならないように配置したことで、レーザ光の反射光、蛍光の反射光をそれぞれ利用して、さらに高輝度な光源を得ることができる。
【0193】
(実施形態14)
本発明の実施形態14に係る光源装置1310について、図26を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置1310は、図26に示すように、球の透光性蛍光体1213の周囲に、レーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)を6つ設けた点において、上記実施形態12,13とは異なっている。
なお、光源装置1310のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
【0194】
本実施形態の光源装置1310は、図26に示すように、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1311aと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1311bと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1311cと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1311dと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1311eと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1311fと、透光性蛍光体1313と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
【0195】
レーザ集光系1311a〜1311fは、図26に示すように、球の透光性蛍光体1313を中心とする球面上に配置されている。
これにより、透光性蛍光体1313は、同じ距離に配置された複数のレーザ集光系1311a〜1311fからレーザ光を照射される。
また、レーザ集光系1311a〜1311fは、それぞれ透光性蛍光体1313に形成された取込み窓(第1開口部)1313a,1313b,1313c,1313d,1313e,1313fを介してレーザ光を透光性蛍光体1313の中心(集光点X)へと集光する。
【0196】
透光性蛍光体1313は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球形状を有している。そして、透光性蛍光体1313は、レーザ集光系1311a〜1311fの各集光レンズ12に対向する位置に形成された取込み窓1313a〜1313fと、取込み用レンズ14に対向する位置に形成された取出し窓(第1開口部)1313gと、反射膜1313hとを有している。
【0197】
取込み窓1313a〜1313fは、球の透光性蛍光体1313におけるレーザ光の取込み位置に形成された開口であって、集光レンズ12によって集光されたレーザ光を集光点Xへと導く。
取出し窓1313gは、蛍光を取込み用レンズ14および光ファイバ15の方へ取り出すために形成された開口であって、集光点Xにおいて発光した蛍光を取り出す。
【0198】
反射膜1313hは、取込み窓1313a〜1313fを介して入射してきたレーザ光によって、集光点Xにおいて発光して全方位に放出された蛍光のうち、取出し窓1313gに対向する方向に放出された蛍光を、取出し窓1313gの方へ反射する。
これにより、レーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)と蛍光取込み系(取込み用レンズ14および光ファイバ15)とが同軸にならないように配置したことで、蛍光の反射光を利用して、さらに高輝度な光源を得ることができる。
【0199】
(実施形態15)
本発明の実施形態15に係る光源装置1410について、図27を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置1410は、図27に示すように、球の透光性蛍光体1413を中心として、単一のレーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)に対して同軸ではない位置に、複数の蛍光取込み系1414a,1414bを配置した点において、上記実施形態12とは異なっている。
【0200】
なお、光源装置1410のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
本実施形態の光源装置1410は、図27に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体1413と、取込み用レンズ14および光ファイバ15を含む蛍光取込み系1414aと、取込み用レンズ14および光ファイバ15を含む蛍光取込み系1414bとを備えている。
【0201】
レーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)は、透光性蛍光体1413に形成された取込み窓(第1開口部)1413aを介してレーザ光を透光性蛍光体1413の中心(集光点X)へと集光する。
蛍光取込み系1414a,1414bは、球の透光性蛍光体1413を中心とする球面上におけるレーザ集光系とは同軸にならない位置にそれぞれ配置されている。そして、蛍光取込み系1414a,1414bは、透光性蛍光体1413に形成された取出し窓(第2開口部)1413b,1413cを介して、透光性蛍光体1413の中心(集光点X)において発光した蛍光を取り出して、取込み用レンズ14によって光ファイバ15の第1面15aに集光させる。
【0202】
透光性蛍光体1413は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、球形状を有している。そして、透光性蛍光体1013は、取込み窓1413aと、取出し窓1413b,1413cと、反射膜1413dとを有している。
取込み窓1413aは、球の透光性蛍光体1413におけるレーザ光の取込み位置に形成された開口であって、集光レンズ12によって集光されたレーザ光を集光点Xへと導く。
【0203】
取出し窓1413b,1413cは、蛍光を取込み用レンズ14および光ファイバ15の方へ取り出すために形成された開口であって、集光点Xにおいて発光した蛍光を取り出す。
反射膜1413dは、取込み窓1413aを介して入射してきたレーザ光によって、集光点Xにおいて発光して全方位に放出された蛍光のうち、取出し窓1413b,1413cとは異なる方向に放出された蛍光を、取出し窓1413b,1413cの方へ反射する。
【0204】
これにより、レーザ集光系(光源部11および集光レンズ12)と蛍光取込み系(取込み用レンズ14および光ファイバ15)とが同軸にならないように配置したことで、レーザ光の反射光と蛍光の反射光とをそれぞれ利用して、さらに高輝度な光源を得ることができる。
【0205】
(実施形態16)
本発明の実施形態16に係る光源装置1510について、図28を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置1510は、図28に示すように、立方体(多面体)形状を有する透光性蛍光体1513の外部に、レーザ光を反射させる凹面鏡1516aと、蛍光を反射させる凹面鏡1516bとを設けた点において、上記実施形態12とは異なっている。
なお、光源装置1510のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
【0206】
本実施形態の光源装置1510は、図28に示すように、光源部11と、集光レンズ12と、透光性蛍光体1513と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15と、凹面鏡[1516a,1516bとを備えている。
透光性蛍光体1513は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、立方体形状を有している。そして、透光性蛍光体1513は、入射面1513aからレーザ光が入射されるとともに、入射面1513aに交差する出射面1513bから蛍光が取り出される。
【0207】
凹面鏡1516aは、透光性蛍光体1513の入射面1513aに対向する面に対向配置されている。そして、凹面鏡1516aは、透光性蛍光体1513の入射面1513aに対向する面から透過してきたレーザ光を、集光点Xに向かって反射する。
凹面鏡1516bは、透光性蛍光体1513の出射面1513bに対向する面に対向配置されている。そして、凹面鏡1516bは、透光性蛍光体1513の集光点Xにおいて発光して全方位に放出される蛍光のうち、出射面1513bに対向する面から透過してきた蛍光を、集光点Xに向かって反射する。
【0208】
本実施形態の光源装置1510では、以上のように、立方体形状の透光性蛍光体1513の外側に、レーザ光を反射させる凹面鏡1516aと、蛍光を反射させる凹面鏡1516bとをそれぞれ設けている。
これにより、レーザ光あるいは蛍光を反射する機能を有する部材を透光性蛍光体の内部に設けることなく、さらに高輝度な光源を得ることができるという上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0209】
なお、本実施形態の構成において、レーザ集光系を複数設ける場合には、図28に示す集光レンズ12のレンズ中心軸と取込み用レンズ14のレンズ中心軸とを含む平面に対して垂直な方向(紙面に垂直な方向)からレーザ光を照射するレーザ集光系を設けてもよい。
【0210】
(実施形態17)
本発明の実施形態17に係る光源装置1610について、図29用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置1610は、図29に示すように、立方体(多面体)形状を有する透光性蛍光体1613の外部に、互いに対向する位置に設けられた2つのレーザ集光系1611a,1611bを配置するとともに、蛍光取込み系(取込み用レンズ14)に対向する位置に蛍光を反射させる凹面鏡1616を設けた点において、上記実施形態16とは異なっている。
【0211】
なお、光源装置1610のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
本実施形態の光源装置1610は、図29に示すように、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1611aと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1611bと、透光性蛍光体1613と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15と、凹面鏡1616とを備えている。
【0212】
レーザ集光系1611a,1611bは、図29に示すように、立方体形状の透光性蛍光体1613の内部に形成される集光点Xを中心とする円周上に配置されている。
これにより、透光性蛍光体1613は、同じ距離に配置された複数のレーザ集光系1611a,1611bからレーザ光を照射される。
透光性蛍光体1613は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、立方体形状を有している。そして、透光性蛍光体1613は、互いに対向する入射面1613a,1613bからレーザ光が入射されるとともに、入射面1613a,1613bに交差する出射面1613cから蛍光が取り出される。
【0213】
凹面鏡1616は、透光性蛍光体1613の出射面1613cに対向する面に対向配置されている。そして、凹面鏡1616は、透光性蛍光体1613の集光点Xにおいて発光して全方位に放出される蛍光のうち、出射面1613cに対向する面から透過してきた蛍光を、集光点Xに向かって反射する。
本実施形態の光源装置1610では、以上のように、立方体形状の透光性蛍光体1613の外側に、互いに対向する位置に設けられた2つのレーザ集光系1611a,1611bを配置するとともに、蛍光を反射させる凹面鏡1616を設けている。
【0214】
これにより、蛍光を反射する機能を有する部材を透光性蛍光体の内部に設けることなく、さらに高輝度な光源を得ることができるという上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0215】
(実施形態18)
本発明の実施形態18に係る光源装置1710について、図30を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態に係る光源装置1710は、図30に示すように、直方体形状(板状)を有する透光性蛍光体1713の入射面1713aに対して、複数方向からレーザ光を照射して共通の集光点Xに集光させる点において、上記実施形態1とは異なっている。
なお、光源装置1710のその他の構成については、上記実施形態1の光源装置10と同様であることから、ここでは同じ符号を付し、その構成について詳細な説明は省略する。
【0216】
本実施形態の光源装置1710は、図30に示すように、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1711aと、光源部11および集光レンズ12を含むレーザ集光系1711bと、透光性蛍光体1713と、取込み用レンズ14と、光ファイバ15とを備えている。
レーザ集光系1711aおよびレーザ集光系1711bは、図30に示すように、直方体形状の透光性蛍光体1713の内部に形成される集光点Xを中心とする円周上に配置されている。
【0217】
これにより、透光性蛍光体1713は、同じ距離に配置された複数のレーザ集光系1711a,1711bからレーザ光を照射される。
また、レーザ集光系1711a,1711bは、ともに、透光性蛍光体1713の入射面1713aに対してレーザ光を照射する。そして、レーザ集光系1711aおよびレーザ集光系1711bは、それぞれが蛍光を取り込む側の取込み用レンズ14のレンズ中心軸に対して集光レンズ12のレンズ中心軸が斜めになるように、配置されている。
【0218】
透光性蛍光体1713は、例えば、CeイオンをドープしたYAGの単結晶蛍光体であって、直方体(板状)の形状を有している。そして、透光性蛍光体1713は、2つのレーザ集光系1711a,1711bから入射面1713aに入射してきたレーザ光が共通の集光点Xにおいて集光される。そして、2つのレーザ集光系1711a,1711bから照射されたレーザ光によって励起された蛍光が、出射面1713bから取り出され、取込み用レンズ14によって光ファイバ15の第1面15aに集光される。
【0219】
本実施形態の光源装置1710では、以上のように、直方体(板状)の透光性蛍光体1713の単一の入射面1713aに対して、複数個所からレーザ光を照射した場合において、透光性蛍光体1713の内部の共通の集光点Xに集光させる。
これにより、透光性蛍光体1713の集光点Xでは、レーザ集光系が1つしかない構成と比較して、集光されるレーザ光の光量が略2倍になるため、励起される蛍光も略2倍となって、さらに高輝度化した光源を得ることができる。
【0220】
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施形態では、板状あるいは球の透光性蛍光体を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、楕円体、あるいは多角形等、他の形状を有する透光性蛍光体を用いてもよい。
【0221】
(B)
上記実施形態では、球、板、多面体の透光性蛍光体と、単数・複数のレーザ集光系、単数・複数の蛍光取込み系とを組み合わせて各実施形態の内容を説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態において説明した組み合わせに限定されるものではなく、上記実施形態以外の組み合わせによって実現される構成であってもよい。
【0222】
(C)
上記実施形態では、共焦点計測装置(測距センサ)50の光源装置10に対して本発明を適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【0223】
例えば、本発明の光源装置が搭載される測距センサとしては、共焦点計測装置等の測距センサに限らず、他の測距センサを用いてもよい。
また、光源装置としては、ヘッドライト、内視鏡の光源装置としても、本発明の適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0224】
本発明の光源装置は、従来よりも高輝度な光源を得ることができるという効果を奏することから、各種光源装置として広く適用可能である。
【符号の説明】
【0225】
10 光源装置
11 光源部
12 集光レンズ
13 透光性蛍光体
13a 入射面
13b 出射面
13ba 出射部
14 取込み用レンズ
15 光ファイバ
15a 第1面
15b 第2面
20 蛍光光源部
20a 入射側断面
20b 径小部断面
20c 出射側断面
50 共焦点計測装置(測距センサ)
51 ヘッド部
51a 回折レンズ(色収差焦点レンズ)
51b 対物レンズ
51c 集光レンズ
52 光ファイバ
53 コントローラ部
54 モニタ
55a,55b 光ファイバ
56 分岐光ファイバ
57 分光器
57a 凹面ミラー
57b 回折格子
57c 集光レンズ
58 撮像素子(受光部)
59 制御回路部(測定部)
110 光源装置
113 透光性蛍光体
113a 入射面
113b 出射面
116 凹面鏡
120 蛍光光源部
210 光源装置
216 凹面鏡
220 蛍光光源部
310 光源装置
313 透光性蛍光体
313a 出射部
410 光源装置
411a,411b レーザ集光系
413 透光性蛍光体
413a 入射面
413b 出射面
413c 入射面
510 光源装置
513 透光性蛍光体
513a 入射面
513b,513c 出射面
514a,514b 蛍光取込み系
610 光源装置
611a,611b レーザ集光系
613 透光性蛍光体
710 光源装置
713 透光性蛍光体
714a,714b 蛍光取込み系
810 光源装置
811a,811b レーザ集光系
813 透光性蛍光体
814a,814b 蛍光取込み系
910 光源装置
913 透光性蛍光体
913a レーザ透過/蛍光反射膜(第1面)
913b レーザ反射/蛍光透過膜(第2面)
1010 光源装置
1011a,1011b,1011c レーザ集光系
1013 透光性蛍光体
1013a レーザ透過/蛍光反射ミラー
1013b レーザ反射/蛍光透過ミラー
1110 光源装置
1113 透光性蛍光体
1113a 取込み窓(第1開口部)
1113b 取出し窓(第2開口部)
1113c 反射膜
1210 光源装置
1211a〜1211c レーザ集光系
1213 透光性蛍光体
1213a〜1213c 取込み窓(第1開口部)
1213d 取出し窓(第2開口部)
1213e 反射膜
1310 光源装置
1311a〜1311f レーザ集光系
1313 透光性蛍光体
1313a〜1313f 取込み窓(第1開口部)
1313g 取出し窓(第2開口部)
1313h 反射膜
1410 光源装置
1413 透光性蛍光体
1413a 取込み窓(第1開口部)
1413b,1413c 取出し窓(第2開口部)
1413d 反射膜
1414a,1414b 蛍光取込み系
1510 光源装置
1513 透光性蛍光体
1513a 入射面
1513b 出射面
1516a,1516b 凹面鏡
1610 光源装置
1611a,1611b レーザ集光系
1613 透光性蛍光体
1613a,1613b 入射面
1613c 出射面
1616 凹面鏡
1710 光源装置
1711a,1711b レーザ集光系
1713 透光性蛍光体
1713a 入射面
1713b 出射面
A1 中心軸
A2 レンズ中心軸
d1,d2,d3 距離
T 計測対象物
X 集光点
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
図23
図24
図25
図26
図27
図28
図29
図30
図31
図32
【手続補正書】
【提出日】2018年6月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を照射する光源部と、
前記光源部から照射された前記レーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズによって集光された前記レーザ光の集光点が内部に設けられ、前記レーザ光が透過する部分において蛍光を発する透光性蛍光体と、
を備え
前記集光点は、前記透光性蛍光体の表面から160μm以内の範囲に設けられる、
光源装置。
【請求項2】
前記透光性蛍光体は、前記集光レンズによって集光された前記レーザ光の集光点が内部に設けられ、前記レーザ光は、前記透光性蛍光体の表面に入射するときのビーム径、および前記透光性蛍光体の表面から出射するときのビーム径のいずれよりも小さいビーム径で集光点を透過して、前記レーザ光が透過する部分で蛍光を発する、
請求項1に記載の光源装置。
【請求項3】
前記透光性蛍光体は、単結晶蛍光体である、
請求項1または2に記載の光源装置。
【請求項4】
前記透光性蛍光体は、球、楕円体または多面体の形状を有している、
請求項1からのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項5】
少なくとも前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光を集光する取込み用レンズを、さらに備えている、
請求項1からのいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項6】
前記取込み用レンズにおいて集光された前記蛍光が第1端面に照射されるとともに、前記第1端面とは反対側の第2端面から前記蛍光を出射するファイバを、さらに備えている、
請求項に記載の光源装置。
【請求項7】
レーザ光を照射する光源部と、
前記光源部から照射された前記レーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズによって集光された前記レーザ光の集光点が内部に設けられ、前記レーザ光が透過する部分において蛍光を発する透光性蛍光体と、
少なくとも前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光を集光する取込み用レンズと、
前記取込み用レンズにおいて集光された前記蛍光が第1端面に照射されるとともに、前記第1端面とは反対側の第2端面から前記蛍光を出射するファイバと、
を備え、
前記取込み用レンズおよび前記ファイバを含む蛍光取込み系は、単一の前記透光性蛍光体に対して複数設けられている
源装置。
【請求項8】
前記取込み用レンズは、前記光源部から照射され前記集光レンズによって集光された前記レーザ光のレーザ伝播の中心軸に対して、レンズの中心軸が同軸になるように配置されている、
請求項またはに記載の光源装置。
【請求項9】
前記取込み用レンズは、前記集光レンズのレンズ中心軸に対して、レンズ中心軸が斜めに配置されている、
請求項またはに記載の光源装置。
【請求項10】
レーザ光を照射する光源部と、
前記光源部から照射された前記レーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズによって集光された前記レーザ光の集光点が内部に設けられ、前記レーザ光が透過する部分において蛍光を発する透光性蛍光体と、
少なくとも前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光を集光する取込み用レンズと、
前記取込み用レンズにおいて集光された前記蛍光が第1端面に照射されるとともに、前記第1端面とは反対側の第2端面から前記蛍光を出射するファイバと、
を備え、
前記取込み用レンズおよび前記ファイバを含む複数の蛍光取込み系は、前記取込み用レンズが前記透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に位置するように配置されている
源装置。
【請求項11】
前記光源部および前記集光レンズを含むレーザ集光系は、単一の前記透光性蛍光体に対して複数設けられている、
請求項1から1のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項12】
前記複数のレーザ集光系は、前記集光レンズが前記透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に位置するように配置されている、
請求項1に記載の光源装置。
【請求項13】
前記透光性蛍光体は、前記レーザ光を透過させ前記蛍光を反射させる第1面と、前記レーザ光を反射させ前記蛍光を透過させる第2面と、を有している、
請求項1から1のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項14】
前記透光性蛍光体の入射面側に配置されており、前記光源部から照射された前記レーザ光を透過させるとともに、前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光のうち前記入射面側に発せられた前記蛍光を前記透光性蛍光体の方へ反射する凹面鏡をさらに備えている、
請求項1から1のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項15】
前記透光性蛍光体の出射面側に配置されており、前記光源部から照射されて前記透光性蛍光体を通過した前記レーザ光を反射するとともに、前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光のうち前記出射面側に発せられた前記蛍光を透過させる凹面鏡をさらに備えている、
請求項1から1のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項16】
前記凹面鏡は、ダイクロイックミラー、あるいは開口部を有する穴あきミラーである、
請求項1または1に記載の光源装置。
【請求項17】
前記透光性蛍光体は、球状の形状を有している、
請求項1に記載の光源装置。
【請求項18】
前記透光性蛍光体は、前記光源部から照射され前記集光レンズによって集光された前記レーザ光を取り込む第1開口部と、前記レーザ光によって前記透光性蛍光体において発せられる前記蛍光を取り出す第2開口部と、を有している、
請求項1に記載の光源装置。
【請求項19】
前記光源部と前記集光レンズとを含むレーザ集光系は、球状の前記透光性蛍光体の中心部分に前記レーザ光を集光させるように配置されている、
請求項1または18に記載の光源装置。
【請求項20】
前記光源部および前記集光レンズを含むレーザ集光系が、前記透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に複数配置されている、
請求項1から19のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項21】
前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光を集光する取込み用レンズと、
前記取込み用レンズにおいて集光された前記蛍光が第1端面に照射されるとともに、前記第1端面とは反対側の第2端面から前記蛍光を出射するファイバと、
をさらに備えている、
請求項1から2のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項22】
レーザ光を照射する光源部と、
前記光源部から照射された前記レーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズによって集光された前記レーザ光の集光点が内部に設けられ、前記レーザ光が透過する部分において蛍光を発し、球状の形状を有する透光性蛍光体と、
前記透光性蛍光体において発せられた前記蛍光を集光する取込み用レンズと、
前記取込み用レンズにおいて集光された前記蛍光が第1端面に照射されるとともに、前記第1端面とは反対側の第2端面から前記蛍光を出射するファイバと、
をさらに備え、
前記取込み用レンズおよび前記ファイバを含む蛍光取込み系が、前記透光性蛍光体を中心とする1つの球面上に複数配置されている
源装置。
【請求項23】
前記取込み用レンズは、レンズの中心軸が、前記光源部から照射され前記集光レンズによって集光された前記レーザ光の光軸と同軸になるように配置されている、
請求項2または2に記載の光源装置。
【請求項24】
前記取込み用レンズは、前記集光レンズのレンズ中心軸に対して、レンズ中心軸が斜めに配置されている、
請求項2または2に記載の光源装置。
【請求項25】
レーザ光を照射する光源部と、
前記光源部から照射された前記レーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズによって集光された前記レーザ光が透過する部分において蛍光を発する球状の透光性蛍光体と、
前記透光性蛍光体の表面の少なくとも一部に設けられ、前記レーザ光または前記蛍光を反射する反射膜と、
前記反射膜における前記レーザ光の入射側の一部に形成されており、前記レーザ光を入射させる第1開口部と、
前記反射膜における前記蛍光の出射側の一部に形成されており、前記蛍光を出射させる第2開口部と、
を備えている光源装置。
【請求項26】
請求項1から2のいずれか1項に記載の光源装置と、
前記光源装置から照射された光の反射光を受光する受光部と、
前記受光部において受光した光の量に基づいて対象物までの距離を測定する測定部と、
を備えている測距センサ。
【請求項27】
前記光源装置が出力する複数の波長を含む光が通過する色収差焦点レンズを、さらに有しており、
前記受光部は、前記色収差焦点レンズを介して前記対象物に照射された前記複数の波長を含む光の反射光を受光するとともに、
前記測定部は、前記受光部における受光量が最大となる前記反射光の波長に基づいて、前記対象物までの距離を測定する、
請求項2に記載の測距センサ。