特許 6753477 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6753477

(24)【登録日】2020年8月24日

(45)【発行日】2020年9月9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】

   F21V 9/35 20180101AFI20200831BHJP

   F21V 8/00 20060101ALI20200831BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20200831BHJP

   F21V 7/22 20180101ALI20200831BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20200831BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20200831BHJP

   G02B 19/00 20060101ALI20200831BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20200831BHJP

【ＦＩ】

   F21V9/35

   F21V8/00 241

   F21V5/04 100

   F21V7/22

   G01C3/06 120R

   G02B6/42

   G02B19/00

   F21Y115:30

【請求項の数】17

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2019-8203(P2019-8203)

(22)【出願日】2019年1月22日

(62)【分割の表示】特願2017-114291(P2017-114291)の分割

【原出願日】2017年6月9日

(65)【公開番号】特開2019-110128(P2019-110128A)

(43)【公開日】2019年7月4日

【審査請求日】2019年1月22日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】木村 和哉

(72)【発明者】

【氏名】荒川 正行

(72)【発明者】

【氏名】早川 雅之

(72)【発明者】

【氏名】池谷 崇

【審査官】 杉浦 貴之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０５０２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３５７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０１８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／０４３１８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−１３８０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２０７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５００４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５５９２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｖ ９／３５

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｆ２１Ｖ ７／２２

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｇ０１Ｃ ３／０６

Ｇ０２Ｂ ６／４２

Ｇ０２Ｂ １９／００

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【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が内部に照射されて蛍光を発する透光性蛍光体と、
を備え、
前記透光性蛍光体は、前記集光レンズによって前記レーザ光が集光された部分に形成される蛍光光源部を有し、
前記蛍光光源部は、前記レーザ光の伝播方向において前記レーザ光が集光された部分の前後に長い略筒状の形状を有するように、前記集光レンズと前記透光性蛍光体との位置関係が決められており、
前記レーザ光の入射方向とは反対側に出射される前記蛍光が取り出される、
光源装置。

【請求項2】

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内部に照射されて蛍光を発する透光性蛍光体と、
を備え、
前記透光性蛍光体は、前記集光レンズによって前記レーザ光が集光された部分に形成される蛍光光源部を有し、
前記蛍光光源部は、前記レーザ光の伝播方向において前記レーザ光が集光された部分の前後に長い略筒状の形状を有するように、前記集光レンズと前記透光性蛍光体との位置関係が決められており、
前記長い略筒状の形状の長手方向に沿って出射される前記蛍光が取り出される、
光源装置。

【請求項3】

前記蛍光光源部から出射された前記蛍光が導かれる光ファイバを、さらに備えている、
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、前記レーザ光が照射された際に、そ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有する、
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４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は、前記透光性蛍光体を通過する前記レーザ光のレーザ伝播の中心軸に対してレンズ中心軸を合わせて配置されている、
請求項５に記載の光源装置。

【請求項7】

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光ファイバを、さらに備えている、
請求項５または６に記載の光源装置。

【請求項8】

前記透光性蛍光体は、前記レーザ光が入射する入射面、および前記蛍光が出射される出射面のうち、少なくとも一方に凸状の曲面を有している、
請求項１から７のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項9】

前記透光性蛍光体は、単結晶蛍光体である、
請求項１から８のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項10】

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９のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項11】

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９のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項12】

前記凹面鏡は、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を中心とする球面あるいは非球面の曲面を有している、
請求項１０または１１に記載の光源装置。

【請求項13】

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１０から１２のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項14】

請求項１から１３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15】

前記光源装置は、複数の波長を含む蛍光を発し、さらに前記蛍光が通過するように構成された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蛍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蛍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１４に記載の測距センサ。

【請求項16】

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内部に照射されて蛍光を発する透光性蛍光体と、
を備え、
前記透光性蛍光体は、前記集光レンズによって前記レーザ光が集光された部分に形成される蛍光光源部を有し、
前記蛍光光源部は、前記レーザ光の伝播方向において前記レーザ光が集光された部分の前後に長い略筒状の形状を有するように、前記集光レンズと前記透光性蛍光体との位置関係が決められており、
前記レーザ光の入射方向とは反対側に出射される前記蛍光が取り出される、
光源装置。

【請求項17】

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内部に照射されて蛍光を発する透光性蛍光体と、
を備え、
前記透光性蛍光体は、前記集光レンズによって前記レーザ光が集光された部分に形成される蛍光光源部を有し、
前記蛍光光源部は、前記レーザ光の伝播方向において前記レーザ光が集光された部分の前後に長い略筒状の形状を有するように、前記集光レンズと前記透光性蛍光体との位置関係が決められており、
前記長い略筒状の形状の長手方向に沿って出射される前記蛍光が取り出される、
光源装置。

【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、特定の方向に蛍光を取り出す場合に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が照射されて蛍光を発する。
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、透光性蛍光体に対して照射して、透光性蛍光体においてレーザ光において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半導体レーザ（ＬＤ（Laser Diode））等を用いることができる。
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。また、集光レンズは、透光性蛍光体における表面または内部に集光点が設けられるように配置されていることが好ましい。

【0008】

上記透光性蛍光体は、例えば、多面体や球状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た蛍光体内部において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。
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部分には、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発光した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。

【0009】

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レーザ光が集光された部分に形成される蛍光光源部を有している。
ここでは、例えば、直方体形状を有するブロック状の透光性蛍光体において、レーザ光が集光された部分に、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が形成される。

【0010】

ここで、上記蛍光光源部は、透光性蛍光体におけるレーザ光が伝播していく方向に沿って形成され、レーザ光が照射された部分において発光する。
これにより、レーザ光がほとんど散乱することなく透光性蛍光体に照射されるため、蛍光光源部の単位体積当たりに発生する蛍光のパワーを増加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。

【0011】

第３の発明に係る光源装置は、第２の発明に係る光源装置であって、蛍光光源部は、光源部から照射されてレーザ光の伝播方向に長い略筒状の形状を有している。
ここでは、透光性蛍光体の内部におけるレーザ光の照射部分に形成される蛍光光源部が、レーザ光の伝播方向に沿って形成された略筒状に形成される。
これにより、透光性蛍光体の内部に形成された略筒状の蛍光光源部から、蛍光を発光させることができる。

【0012】

第４の発明に係る光源装置は、第１から第３の発明のいずれか１つに係る光源装置であって、レーザ光は、集光レンズによって透光性蛍光体の表面または内部に集光される。
ここでは、透光性蛍光体の表面あるいは内部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。
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。

【0014】

第６の発明に係る光源装置は、第５の発明に係る光源装置であって、取込み用レンズは、透光性蛍光体を通過するレーザ光のレーザ伝播の中心軸に対してレンズ中心軸を合わせて配置されている。

【0015】

ここでは、透光性蛍光体の内部におけるレーザ光が伝播した方向に沿って形成される発光部分（蛍光光源部）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。
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。

【0016】

第７の発明に係る光源装置は、第５または第６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光ファイバを、さらに備えている。

【0017】

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）から出射する光ファイバを配置している。
これにより、光ファイバ内に、蛍光光源部の被写界深度内の光を取り込むことができるため、光ファイバの第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。

【0018】

なお、被写界深度とは、一般的には、レンズの像面で許容できるボケ量に対して、物面側において、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する。本発明においては、光ファイバの端面におけるコア径をレンズの像面における許容錯乱円の直径としたときに取込み用レンズによって物面に形成される被写界深度を意味する。
ここで、光ファイバの端面とは、取込み用レンズによって集光された光が入射する光ファイバの端部における断面を意味する。また、コア径とは、光ファイバ内の光を伝搬する円筒形のコア部分の内径を意味する。

【0019】

第８の発明に係る光源装置は、第１から第７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、レーザ光が入射する入射面、および蛍光が出射される出射面のうち、少なくとも一方に凸状の曲面を有している。

【0020】

ここでは、透光性蛍光体におけるレーザ光が入射する側および出射する側の少なくとも一方の面を、凸状の曲面としている。
これにより、凸状の曲面を入射側に設けた場合には、例えば、集光レンズと透光性蛍光体との間に設けられた凹面鏡等の径方向におけるサイズを小型化することができる。
一方、凸状の曲面を出射側に設けた場合には、透光性蛍光体と空気との界面における屈折による光の広がりを抑制して、例えば、下流側に配置された取込み用レンズの径を小型化することができる。
そして、凸状の曲面を入射側および出射側の両方に設けた場合には、上述した入射側の効果と出射側の効果の両方を得ることができる。

【0021】

第９の発明に係る光源装置は、第１から第８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ダ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。

【0022】

第１０の発明に係る光源装置は、第１から第９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。

【0023】

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、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、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。
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。

【0024】

第１１の発明に係る光源装置は、第１から第９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。

【0025】

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、あるいは蛍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。
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。

【0026】

第１２の発明に係る光源装置は、第１０または第１１の発明に係る光源装置であって、凹面鏡は、集光レンズによって集光されたレーザ光の集光点を中心とする球面あるいは非球面の曲面を有している。

【0027】

ここでは、凹面鏡の凹状の曲面が、集光レンズによって集光されたレーザ光の集光点を中心とする球面あるいは非球面になるように形成されている。
これにより、透光性蛍光体に集光されたレーザ光によって励起する蛍光の発光部分（蛍光光源部）を中心として凹状の曲面を配置することができるため、蛍光あるいはレーザ光を効率よく、蛍光の発光位置の方へ反射することができる。

【0028】

第１３の発明に係る光源装置は、第１０から第１２の発明のいずれか１つ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である。
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。
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。

【0029】

第１４の発明に係る測距センサは、第１から第１３の発明のいずれか１つに係る光源装置と、受光部と、測定部と、を備えている。受光部は、光源装置から照射された光の反射光を受光する。測定部は、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。
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、測定精度を向上させることができる、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。

【0030】

第１５の発明に係る測距センサは、第１４の発明に係る測距センサであって、光源装置は、複数の波長を含む蛍光を発し、さらに蛍光が通過するように構成された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蛍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蛍光の波長に基づいて、対象物までの距離を測定する。

【0031】

ここでは、色収差焦点レンズを用いて蛍光を波長ごと（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蛍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】

【0032】

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】

【0033】

【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】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11】図１０の光源装置の要部を拡大した模式図。

【図12】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13】図１２の光源装置の要部を拡大した模式図。

【図14】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15】図１４の光源装置の要部を拡大した模式図。

【図16】図１４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17】（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る光源装置に含まれる透光性蛍光体の形状を示す側面図および背面図。

【発明を実施するための形態】

【0034】

（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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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、白色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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

コントローラ部５３は、白色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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

（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。

【0046】

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。
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、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、４８０〜７５０ｎｍの範囲の波長を持つ蛍光を発光する。

【0047】

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。

【0048】

すなわち、蛍光光源部２０は、レーザ光の集光点が径小部断面２０ｂに位置するように形成される。そして、蛍光光源部２０は、レーザ光の集束および拡散に合わせて、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。

【0049】

よって、蛍光光源部２０において発光する蛍光のうち、被写界深度内で発光する蛍光が取込み用レンズ１４によって取り込まれ、光ファイバ１５の端面（第１面）に集光される。
なお、被写界深度とは、一般的には、レンズの像面で許容できるボケ量に対して、物面側において、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する。本実施形態では、光ファイバ１５の端面におけるコア径をレンズの像面における許容錯乱円の直径としたときに取込み用レンズ１４によって物面に形成される被写界深度を意味する。

【0050】

ここで、光ファイバ１５の端面とは、取込み用レンズ１４によって集光された光が入射する光ファイバ１５の端部における断面を意味する。また、コア径とは、光ファイバ１５内の光を伝搬する円筒形のコア部分の内径を意味する。
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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

（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、集光レンズ１２と透光性蛍光体１３との間に凹面鏡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。

【0056】

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。
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、凹面鏡１１６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。

【0057】

凹面鏡１１６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１１６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１１６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６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１２０から全方位に向けて放射された蛍光のうち、集光レンズ１２側に放射された蛍光を凹面鏡１１６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。

【0058】

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１１６は、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。

【0059】

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１２０）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。

【0060】

また、凹面鏡１１６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１２０）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。

【0061】

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。
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以下の波長の光を透過させるとともに、約４８０ｎｍより大きい波長の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。

【0062】

（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および図９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、出射面２１３ｂ側が凸状の透光性蛍光体２１３を用いている点において、板状の透光性蛍光体１３を用いている上記実施形態１とは異なっている。

【0063】

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、透光性蛍光体２１３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２１３は、図９に示すように、入射面２１３ａと、出射面２１３ｂとを有している。また、透光性蛍光体２１３には、集光レンズ１２によって集光されたレーザ光が通過した部分に、蛍光を発する蛍光光源部２２０が形成される。

【0064】

なお、蛍光光源部２２０については、上述した実施形態１の蛍光光源部２０とほぼ同じ形状および機能を有している。
入射面２１３ａは、集光レンズ１２側の面であって、レーザ光の伝播方向に垂直な平面に沿って配置されている。
出射面２１３ｂは、取込み用レンズ１４側の面であって、取込み用レンズ１４に向かって凸状の曲面を有している。

【0065】

これにより、透光性蛍光体２１３に照射されたレーザ光によって励起した蛍光は、出射面２１３ｂにおいて、透光性蛍光体２１３（ＹＡＧ屈折率≒１．８）と空気との界面において屈折率の差による広がりを抑制されて、取込み用レンズ１４へ取り込まれる。
この結果、取込み用レンズ１４のサイズを小さくして、光源装置２１０の小型化を図ることができる。

【0066】

あるいは、取込み用レンズ１４のサイズを固定した場合でも、出射される蛍光の拡散の程度が抑制されるため、蛍光を取り込む量を向上させることができる。
よって、より効果的に、高輝度化した光源を得ることができる。
（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１０および図１１を用いて説明すれば以下の通りである。

【0067】

本実施形態に係る光源装置３１０は、図１０に示すように、集光レンズ１２と透光性蛍光体３１３との間に凹面鏡３１６を設けるとともに、入射面および出射面の双方が凸状の曲面を有する透光性蛍光体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。

【0068】

本実施形態の光源装置３１０は、図１０に示すように、光源部１１と、集光レンズ１２と、凹面鏡３１６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。
凹面鏡３１６は、集光レンズ１２と透光性蛍光体３１３との間に配置されており、透光性蛍光体３１３側の面に凹状の反射面を有している。そして、凹面鏡３１６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、図１１に示すように、透光性蛍光体３１３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。

【0069】

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３１６によって遮ることなく、透光性蛍光体３１３へと照射することができる。さらに、図１１に示すように、透光性蛍光体３１３の内部に形成される蛍光光源部３２０から全方位に向けて放射された蛍光のうち、集光レンズ１２側に放射された蛍光を凹面鏡３１６によって反射して透光性蛍光体３１３側へ戻すことができる。

【0070】

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３１６は、図１１に示すように、蛍光光源部３２０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。

【0071】

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３２０）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。

【0072】

また、凹面鏡３１６は、集光レンズ１２によって透光性蛍光体３１３内に集光されたレーザ光の集光点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３２０）へ集光させることができる。

【0073】

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３１６としては、上記実施形態２の凹面鏡１１６と同様に、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。

【0074】

透光性蛍光体３１３は、図１１に示すように、入射面３１３ａと、出射面３１３ｂとを有している。
入射面３１３ａは、集光レンズ１２側の面であって、集光レンズ１２に向かって凸状の曲面を有している。
これにより、透光性蛍光体３１３に照射されたレーザ光によって励起した蛍光は、入射面３１３ａにおいて、透光性蛍光体３１３（ＹＡＧ屈折率≒１．８）と空気との界面において屈折率の差による広がりを抑制されて、凹面鏡３１６へ取り込まれる。

【0075】

この結果、凹面鏡３１６のサイズを小さくして、光源装置３１０の小型化を図ることができる。
あるいは、凹面鏡３１６のサイズを固定した場合でも、出射される蛍光の拡散の程度が抑制されるため、凹面鏡３１６において蛍光を反射する量を向上させることができる。
よって、より効果的に凹面鏡３１６によって蛍光を反射して、高輝度化した光源を得ることができる。

【0076】

一方、出射面３１３ｂは、取込み用レンズ１４側の面であって、取込み用レンズ１４に向かって凸状の曲面を有している。
これにより、透光性蛍光体３１３に照射されたレーザ光によって励起した蛍光は、出射面３１３ｂにおいて、透光性蛍光体３１３（ＹＡＧ屈折率≒１．８）と空気との界面において屈折率の差による広がりを抑制されて、取込み用レンズ１４へ取り込まれる。

【0077】

この結果、取込み用レンズ１４のサイズを小さくして、光源装置３１０の小型化を図ることができる。
あるいは、取込み用レンズ１４のサイズを固定した場合でも、出射される蛍光の拡散の程度が抑制されるため、蛍光を取り込む量を向上させることができる。
よって、より効果的に、高輝度化した光源を得ることができる。

【0078】

（実施形態５）
本発明の実施形態５に係る光源装置について、図１２および図１３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１２に示すように、集光レンズ１２と透光性蛍光体４１３との間に凹面鏡４１６を設けるとともに、入射面が凸状の曲面を有する透光性蛍光体４１３を設けた点において、上記実施形態１とは異なっている。

【0079】

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１２に示すように、光源部１１と、集光レンズ１２と、凹面鏡４１６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。

【0080】

凹面鏡４１６は、集光レンズ１２と透光性蛍光体４１３との間に配置されており、透光性蛍光体４１３側の面に凹状の反射面を有している。そして、凹面鏡４１６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、図１３に示すように、透光性蛍光体４１３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４１６によって遮ることなく、透光性蛍光体４１３へと照射することができる。さらに、図１３に示すように、透光性蛍光体４１３の内部に形成される蛍光光源部４２０から全方位に向けて放射された蛍光のうち、集光レンズ１２側に放射された蛍光を凹面鏡４１６によって反射して透光性蛍光体４１３側へ戻すことができる。

【0081】

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４１６は、図１３に示すように、蛍光光源部４２０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。

【0082】

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４２０）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。

【0083】

また、凹面鏡４１６は、集光レンズ１２によって透光性蛍光体４１３内に集光されたレーザ光の集光点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４２０）へ集光させることができる。

【0084】

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４１６としては、上記実施形態２の凹面鏡１１６と同様に、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。

【0085】

透光性蛍光体４１３は、図１３に示すように、入射面４１３ａと、出射面４１３ｂとを有している。
入射面４１３ａは、集光レンズ１２側の面であって、集光レンズ１２に向かって凸状の曲面を有している。
出射面４１３ｂは、取込み用レンズ１４側の面であって、レーザ光の伝播方向に垂直な平面に沿って配置されている。

【0086】

これにより、透光性蛍光体４１３に照射されたレーザ光によって励起して全方位に向かって放射される蛍光は、入射面４１３ａにおいて、透光性蛍光体３１３（ＹＡＧ屈折率≒１．８）と空気との界面において屈折率の差による広がりを抑制されて、凹面鏡４１６へ取り込まれる。
この結果、凹面鏡４１６のサイズを小さくして、光源装置４１０の小型化を図ることができる。

【0087】

あるいは、凹面鏡４１６のサイズを固定した場合でも、出射される蛍光の拡散の程度が抑制されるため、凹面鏡４１６において蛍光を反射する量を向上させることができる。
よって、より効果的に凹面鏡４１６によって蛍光を反射して、高輝度化した光源を得ることができる。
（実施形態６）
本発明の実施形態６に係る光源装置について、図１４から図１６を用いて説明すれば以下の通りである。

【0088】

本実施形態に係る光源装置５１０は、図１４に示すように、透光性蛍光体１３と取込み用レンズ１４の間に凹面鏡５１６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。

【0089】

本実施形態の光源装置５１０は、図１４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、凹面鏡５１６と、取込み用レンズ１４と、光ファイバ１５とを備えている。
凹面鏡５１６は、透光性蛍光体１３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１３側の入射面に凹状の反射面を有している。そして、凹面鏡５１６は、透光性蛍光体１３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１３を透過してきたレーザ光を反射する特性を有している。

【0090】

これにより、透光性蛍光体１３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射された蛍光のうち、取込み用レンズ１４側へ放射された蛍光を、凹面鏡５１６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。
さらに、図１５に示すように、透光性蛍光体１３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５１６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。

【0091】

この結果、透光性蛍光体１３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。
さらに、凹面鏡５１６は、図１５に示すように、蛍光光源部５２０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。

【0092】

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５２０）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１３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。

【0093】

また、凹面鏡５１６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５２０）へ再び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。

【0094】

なお、凹面鏡５１６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等を用いることができる。
例えば、凹面鏡５１６としてダイクロイックミラーを用いた場合には、図１６に示すように、約４８０ｎｍ以下の波長の光を反射させるとともに、約４８０ｎｍより大きい波長の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。

【0095】

［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４等では、入射面および出射面側の少なくとも一方に凸状の曲面を有する透光性蛍光体を用いた光源装置を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示すように、レーザ光が通過する部分にのみ凸状の曲面部６１３ａａを持つ入射面６１３ａと、蛍光が通過する部分にのみ凸状の曲面部６１３ｂａを持つ出射面６１３ｂとを備えた透光性蛍光体６１３を用いてもよい。

【0098】

（Ｃ）
上記実施形態では、光源装置１０に搭載される透光性蛍光体として、単結晶の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、単結晶の蛍光体の代わりに、透光性セラミックスの蛍光体を用いてもよい。

【0099】

（Ｄ）
上記実施形態では、取込み用レンズおよび光ファイバを構成として備えた光源装置１０等を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、取込み用レンズや光ファイバを持たない構成を、本発明の光源装置としてもよい。

【0100】

（Ｅ）
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。
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】

【0101】

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】

【0102】

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
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
１１６ 凹面鏡
１２０ 蛍光光源部
２１０ 光源装置
２１３ 透光性蛍光体
２１３ａ 入射面
２１３ｂ 出射面
２２０ 蛍光光源部
３１０ 光源装置
３１３ 透光性蛍光体
３１３ａ 入射面
３１３ｂ 出射面
３１６ 凹面鏡
３２０ 蛍光光源部
４１０ 光源装置
４１３ 透光性蛍光体
４１３ａ 入射面
４１３ｂ 出射面
４１６ 凹面鏡
４２０ 蛍光光源部
５１０ 光源装置
５１６ 凹面鏡
５２０ 蛍光光源部
６１３ 透光性蛍光体
６１３ａ 入射面
６１３ａａ 曲面部
６１３ｂ 出射面
６１３ｂａ 曲面部
Ａ１ 中心軸
Ａ２ レンズ中心軸
Ｔ 計測対象物

【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】