JP2019096619A - 光源装置およびこれを備えた測距センサ - Google Patents

Abstract

【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

Description

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。

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。

特開２０１３−１２０７３５号公報 特許第５６４９２０２号公報 特開２００７−１４８４１８号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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２の光源装置の要部を拡大した模式図。 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。 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５の光源装置の要部を拡大した模式図。 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。 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８の光源装置の要部を拡大した模式図。 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。 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。 （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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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３１のグラフの根拠となる数式を説明するための図。

（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。

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。

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。

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。

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５
２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。

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。

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１
５，５５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。

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５
１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。

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（Comp
lementary 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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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２０
ａ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。

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。

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２
０）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。

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１
３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。

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。

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。

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。

＜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１
３の吸収係数とによって決まる。

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２０μ
ｍ、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。

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^３）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^３）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。

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／ｓ
ｒ／ｍ^３）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^３）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。

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^３）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^３）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。

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^３）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^３）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。

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^３）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^３）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。

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。

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。

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Ｉ_ＬＤ、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ｒ_ＢＷを用いて表した関係
式である。

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。

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Ｓ_ＢＷを持ち、その半径はｒ_ＢＷ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
。

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_０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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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１
２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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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１
５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。

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。

（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。

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１
２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。

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。

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。

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。

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４１１
ａ，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４１
３ａと、出射面４１３ｂと、入射面４１３ｃとを有している。

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４
１１ａ，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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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，５
１４ｂ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。

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５１４
ａ，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５１
３ａと、出射面５１３ｂと、出射面５１３ｃとを有している。

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。

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。

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ｄ
３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。

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。

（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
。

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１
２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。

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。

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。

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。

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６１１
ａ，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。

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。

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６１
３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。

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。

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。

（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。

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。

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７１４
ａ，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。

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。

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。

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１
５ａ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。

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。

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。

（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，８
１１ｂ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。

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１
２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。

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８１１
ａ，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。

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。

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。

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。

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８１４
ａ，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。

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８１４
ａ，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８１１
ａ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。

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８１１
ａ，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。

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１
５ａに照射される。

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。

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。

（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。

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）。

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。

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。

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９
１３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。

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９１３
ｂ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。

（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，１
０１１ｂ，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。

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。

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１０
１１ａ，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。

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，１
０１１ｃ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。

レーザ反射／蛍光透過ミラー１０１３ｂは、レーザ集光系１０１１ａ，１０１１ｂ，１
０１１ｃ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。

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１０１
３ｂが配置されている。

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。

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。

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。

（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１１１
３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。

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１
２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
。

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。

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。

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。

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。

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。

（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１２１
３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
。

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１２
１３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１２１３は、同じ距離に配置された複数のレーザ集光系１２
１１ａ，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１
２１３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。

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〜１２
１３ｃ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）１２
１３ｄと、反射膜１２１３ｅとを有している。

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。

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。

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。

（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１２１
３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
。

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。

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１３
１３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１３
１１ａ〜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，１３
１３ｅ，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。

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〜１３
１３ｆ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）１３
１３ｇと、反射膜１３１３ｈとを有している。

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。

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１３１３
ｇ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。

（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１４１
３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。

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１
２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１４
１４ｂとを備えている。

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。

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
。

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，１４１３
ｃ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
。

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。

（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
。

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１
２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［１
５１６ａ，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。

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。

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１５１
３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１５１
６ｂ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。

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
。

（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１
６とは異なっている。

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。

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１６
１１ａ，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，１６
１３ｂに交差する出射面１６１３ｃから蛍光が取り出される。

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１６１
３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，１６１１
ｂ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。

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。

（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
。

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。

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１７
１１ａ，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。

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。

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１
７１３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。

［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。

（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。

（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。

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。

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。

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

Claims (29)

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

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