TWI698625B

TWI698625B - 光源裝置以及具備該裝置的測距感測器

Info

Publication number: TWI698625B
Application number: TW108111806A
Authority: TW
Inventors: 木村和哉; 荒川正行; 早川雅之; 池谷崇
Original assignee: 日商歐姆龍股份有限公司
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2020-07-11
Also published as: JP6471772B2; TW201903355A; TW201925723A; TWI660157B; WO2018225299A1; TWI698624B; TW201932791A; JP2018206726A

Abstract

光源裝置（10）具備照射雷射光的光源部（11）、聚光透鏡（12）、以及透光性螢光體（13）。聚光透鏡（12）對自光源部（11）照射的雷射光進行聚光。透光性螢光體（13）被照射由聚光透鏡（12）聚光的雷射光而發出螢光。

Description

光源裝置以及具備該裝置的測距感測器

本發明是有關於一種光源裝置以及具備該裝置的測距感測器。

近年來，使用的是將出射藍色雷射光的光源部、與被照射藍色雷射光而經激發並發出螢光的螢光體組合而成的光源裝置。例如，專利文獻1中揭示了一種光源裝置，其為了實現光源裝置的小型化及高亮度化，使用由自多個半導體雷射出射並由聚光透鏡聚光的雷射光激發而發出波長各不相同的螢光光的多個螢光體，並以各半導體雷射的發光點與各螢光體經由聚光透鏡而成為彼此共軛關係的方式構成。 [現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2013-120735號公報 [專利文獻2]日本專利第5649202號公報 [專利文獻3]日本專利特開2007-148418號公報

然而，所述先前的光源裝置具有如以下所示的問題。即，所述公報所揭示的光源裝置中，螢光體是混入至樹脂等黏合劑中而形成，因此，當自半導體雷射出射的雷射光照射至螢光體時，雷射光於螢光體的內部發生散射。因此，在沿特定的方向導出螢光的情況下，無法效率良好地導出螢光體中所發出的螢光，難以獲得亮度充分高的光源。另外，所述專利文獻2中對使用了未使用樹脂等黏合劑的單晶的螢光體的光源裝置進行了記載。但，若對單晶的螢光體僅照射雷射光，則難以獲得經充分高亮度化的光源。本發明的課題在於提供一種可獲得較先前亮度更高的光源的光源裝置以及具備該裝置的測距感測器。 [解決課題之手段] 第1發明的光源裝置具備照射雷射光的光源部、聚光透鏡、以及透光性螢光體。聚光透鏡對自光源部照射的雷射光進行聚光。透光性螢光體被照射由聚光透鏡聚光的雷射光而發出螢光。此處，對透光性螢光體照射自光源部照射並由聚光透鏡聚光的雷射光，並使用透光性螢光體中由雷射光所激發的螢光作為光源。此處，作為所述光源部，例如可使用照射藍色雷射光的半導體雷射（雷射二極體（Laser Diode，LD））等。作為所述聚光透鏡，只要為具有可對透光性螢光體聚集雷射光的功能者即可，其形狀並無限制。另外，聚光透鏡較佳為以將聚光點設置於透光性螢光體的表面或內部的方式配置。所述透光性螢光體例如為多面體或球狀等塊狀的螢光體，包括單晶螢光體、透光性陶瓷螢光體等。而且，所謂透光性，是於雷射光所照射的螢光體內部幾乎不存在光的散射的特性（亦包括不存在散射的特性），且是指於螢光體的內部形成聚光點（spot）的程度的散射特性。藉此，於透光性螢光體中的被照射由聚光透鏡聚光的雷射光的部分，沿雷射光的傳播方向而形成發出由雷射光激發的螢光的螢光光源部，並且藉由透光性螢光體的特性，可幾乎不使雷射光散射地導出所發出的螢光。其結果，可效率良好地導出形成於透光性螢光體的螢光光源部中發出的螢光，因此可獲得較先前亮度更高的光源。第2發明的光源裝置如第1發明的光源裝置所述，其中透光性螢光體具有螢光光源部，所述螢光光源部形成於藉由聚光透鏡而雷射光經聚光的部分。此處，例如於具有長方體形狀的塊狀的透光性螢光體中，在雷射光經聚光的部分形成由雷射光激發而發出螢光的螢光光源部。此處，所述螢光光源部沿透光性螢光體中的雷射光傳播的方向形成，於雷射光所照射的部分中發光。藉此，雷射光幾乎不發生散射地照射至透光性螢光體，因此可使螢光光源部的每單位體積中產生的螢光的功率增加。藉此可獲得較先前亮度更高的光源。第3發明的光源裝置如第2發明的光源裝置所述，其中螢光光源部在自光源部照射的雷射光的傳播方向上具有長的大致筒狀的形狀。此處，透光性螢光體的內部中的形成於雷射光的照射部分的螢光光源部形成為沿雷射光的傳播方向而形成的大致筒狀。藉此，可自形成於透光性螢光體的內部的大致筒狀的螢光光源部發出螢光。第4發明的光源裝置如第1發明至第3發明中任一發明的光源裝置所述，其中雷射光藉由聚光透鏡而被聚光至透光性螢光體的表面或內部。此處，使雷射光聚光至透光性螢光體的表面或內部。藉此，於透光性螢光體中，在雷射光經聚光的部分形成被激發而發出螢光的螢光光源部。而且，自透光性螢光體的表面至內部，雷射光幾乎不會發生散射地照射，因此，可效率良好地自所期望的方向導出所發出的螢光。第5發明的光源裝置如第1發明至第4發明中任一發明的光源裝置所述，其更具備導入用透鏡，所述導入用透鏡對透光性螢光體中所發出的螢光進行聚光。此處，設置有導入用透鏡，所述導入用透鏡導出透光性螢光體的內部中的雷射光所照射的部分（螢光光源部）中發出的螢光。藉此，透光性螢光體中發出的螢光自透光性螢光體中的導入用透鏡的方向被導出向外部。藉此，可獲得較先前亮度更高的光源。第6發明的光源裝置如第5發明的光源裝置所述，其中導入用透鏡使透鏡中心軸、與通過透光性螢光體的雷射光的雷射傳播的中心軸一致地配置。此處，導入用透鏡以如下方式配置：使透鏡的中心軸、與透光性螢光體的內部中的沿雷射光傳播的方向而形成的發光部分（螢光光源部）的雷射傳播的中心軸一致。藉此，使導入用透鏡的中心軸對準形成於透光性螢光體的內部的螢光發光部分（螢光光源部）的中心軸而配置，因此，可效率良好地導出透光性螢光體中發出的螢光。藉此，可獲得較先前亮度更高的光源。另外，使導入用透鏡的中心軸對準形成於透光性螢光體的內部的螢光發光部分（螢光光源部）的中心軸而配置，因此，可將光源部的下游側所配置的光學系統（聚光透鏡、導入用透鏡）配置於直線上。藉此，可容易地進行光軸調整，並且可使光學系統小型化。第7發明的光源裝置如第5發明或第6發明的光源裝置所述，其更具備光纖，所述光纖於第1端面處被照射導入用透鏡中所聚光的螢光，並且自與第1端面為相反側的第2端面出射螢光。此處，於導出透光性螢光體的內部中發出的螢光的導入用透鏡的下游側，配置有將自導入用透鏡入射的螢光自入射側（第1端面）的相反側（第2端面）出射的光纖。藉此，可於光纖內導入螢光光源部的景深內的光，因此，可自光纖的第1端面導入螢光，且自第2端面出射高亮度的光。再者，所謂景深，一般而言是指：相對於透鏡的像面中可容許的模糊量，於物面側在對焦位置的前後視作實用上已對焦的範圍。於本發明中是指：當將光纖的端面中的芯徑設為透鏡的像面中的容許散光圈的直徑時，藉由導入用透鏡而形成於物面的景深。此處，所謂光纖的端面，是指供由導入用透鏡聚光的光入射的光纖的端部中的剖面。另外，所謂芯徑，是指對光纖內的光進行傳輸的圓筒形的芯部分的內徑。第8發明的光源裝置如第1發明至第7發明中任一發明的光源裝置所述，其中透光性螢光體在供雷射光入射的入射面、及使螢光出射的出射面中的至少一者中具有凸狀的曲面。此處，將透光性螢光體中的雷射光入射之側及出射之側的至少一面設為凸狀的曲面。藉此，於將凸狀的曲面設置於入射側的情況下，例如可使設置於聚光透鏡與透光性螢光體之間的凹面鏡等的徑向上的尺寸小型化。另一方面，於將凸狀的曲面設置於出射側的情況下，可抑制透光性螢光體與空氣的界面中的折射所引起的光的發散，例如可使配置於下游側的導入用透鏡的直徑小型化。而且，於將凸狀的曲面設置於入射側及出射側兩側的情況下，可獲得所述入射側的效果與出射側的效果兩者。第9發明的光源裝置如第1發明至第8發明中任一發明的光源裝置所述，其中透光性螢光體為單晶螢光體。此處，作為透光性螢光體而使用了單晶螢光體。藉此，與先前的包含樹脂等黏合劑的螢光體相比，由聚光透鏡聚光的雷射光於內部幾乎不發生散射地傳播，因此可效率良好地發出螢光。藉此，可獲得較先前亮度更高的光源。第10發明的光源裝置如第1發明至第9發明中任一發明的光源裝置所述，其更具備凹面鏡，所述凹面鏡配置於透光性螢光體的入射面側，使自光源部照射的雷射光透射，並且將透光性螢光體中所發出的螢光中的、發出至入射面側的螢光向透光性螢光體側反射。此處，於透光性螢光體的入射面側、即聚光透鏡與透光性螢光體之間，配置有使雷射光透射並反射螢光的凹面鏡。此處，所述凹面鏡中可使用二向色反射鏡（dichroic mirror）、或具有使雷射光通過的開口的穿孔反射鏡等。藉此，可使由聚光透鏡聚光的雷射光透射而照射至透光性螢光體，並且可藉由凹面鏡將透光性螢光體中發出的螢光中的、放射至透光性螢光體的入射面側的螢光向螢光的發光位置方向反射。其結果，藉由凹面鏡，可效率良好地導出透光性螢光體中發出的螢光，因此可獲得進一步經高亮度化的光源。第11發明的光源裝置如第1發明至第9發明中任一發明的光源裝置所述，其更具備凹面鏡，所述凹面鏡配置於透光性螢光體的出射面側，將自光源部照射並通過透光性螢光體的雷射光反射，並且使透光性螢光體中所發出的螢光中的、發出至出射面側的螢光透射。此處，於透光性螢光體的出射面側配置有反射雷射光並使螢光透射的凹面鏡。此處，所述凹面鏡中可使用二向色反射鏡、或具有使螢光通過的開口的穿孔反射鏡等。藉此，可使透光性螢光體中發出的螢光透射，並且可藉由凹面鏡將由聚光透鏡聚光並透射過透光性螢光體的雷射光向螢光的發光位置方向反射。其結果，藉由凹面鏡，將透射過透光性螢光體的雷射光再次向透光性螢光體側反射，藉此可效率良好地導出螢光，因此可獲得進一步經高亮度化的光源。第12發明的光源裝置如第10發明或第11發明的光源裝置所述，其中凹面鏡具有以由聚光透鏡聚光的雷射光的聚光點為中心的球面或非球面的曲面。此處，凹面鏡的凹狀的曲面以成為以由聚光透鏡聚光的雷射光的聚光點為中心的球面或非球面的方式形成。藉此，能夠以藉由聚光至透光性螢光體中的雷射光而激發的螢光的發光部分（螢光光源部）作為中心來配置凹狀的曲面，因此可將螢光或雷射光效率良好地向螢光的發光位置側反射。第13發明的光源裝置如第10發明至第12發明中任一發明的光源裝置所述，其中凹面鏡為二向色反射鏡。藉此，於設置於透光性螢光體中的雷射光的入射面側的凹面鏡中，可使雷射光透射，並且可將在透光性螢光體中發光並放射至入射面側的螢光向透光性螢光體中的發光位置方向反射。或者，於設置於透光性螢光體中的出射面側的凹面鏡中，可使透光性螢光體中發出的螢光透射，並且可將透射過透光性螢光體的雷射光向透光性螢光體中的發光位置方向反射。其結果，可獲得進一步經高亮度化的光源。第14發明的測距感測器具備：第1發明至第13發明中任一發明的光源裝置、光接收部、以及測定部。光接收部接收自光源裝置照射的光的反射光。測定部基於光接收部中所接收的光的量，測定距對象物的距離。此處，使用所述光源裝置構成了測距感測器。藉此，可使用較先前經高亮度化的光源，因此能夠獲得可提高測定精度、可提高響應速度等效果。第15發明的測距感測器如第14發明的測距感測器所述，其中光源裝置發出包含多個波長的螢光，且所述測距感測器更具有以進而使螢光通過的方式構成的色像差焦點透鏡。光接收部經由色像差焦點透鏡而接收照射至對象物的螢光的反射光。測定部基於光接收部中的光接收量成為最大的螢光的波長，測定距對象物的距離。此處，構成了如下的共焦點式的測距感測器：使用色像差焦點透鏡，按照波長（按照顏色）對螢光進行分離，並對各波長的光的峰值進行檢測，藉此測定距對象物的距離。藉此，如上所述般使用照射較先前經高亮度化的螢光的光源裝置構成了測距感測器，因此可獲得高性能的共焦點式的測距感測器。 [發明的效果] 根據本發明的光源裝置，可獲得較先前亮度更高的光源。

（實施方式1）使用圖1～圖4，如以下般對本發明的一實施方式的光源裝置10以及具備該光源裝置10的共焦點測量裝置（測距感測器）50進行說明。（共焦點測量裝置50）如圖1所示，搭載有本實施方式的光源裝置10的共焦點測量裝置50為利用共焦點光學系統對測量對象物T的位移進行測量的測量裝置。藉由共焦點測量裝置50進行測量的測量對象物T中例如存在有液晶顯示面板的單元間隙等。如圖1所示，共焦點測量裝置50具備：頭部51，具有共焦點的光學系統；控制器部53，經由光纖52而光學性地連接；監視器54，顯示自控制器部53輸出的訊號。頭部51於筒狀的框體部內具有繞射透鏡（色像差焦點透鏡）51a、配置於較繞射透鏡51a更靠測量對象物T側的物鏡51b、以及設置於光纖52與繞射透鏡51a之間的聚光透鏡51c。繞射透鏡51a使自後述的出射多個波長的光的光源（例如，白色光源）出射的光中沿光軸方向產生色像差。繞射透鏡51a於透鏡的表面週期性地形成有例如開諾全息（Kinoform）形狀或二元（binary）形狀（台階形狀、階梯形狀）等微細的起伏形狀。再者，繞射透鏡51a的形狀並不限定於所述構成。物鏡51b將於繞射透鏡51a中產生了色像差的光聚光至測量對象物T。聚光透鏡51c設置於光纖52與繞射透鏡51a之間，以使光纖52的數值孔徑與繞射透鏡51a的數值孔徑一致。其原因在於：自白色光源出射的光經由光纖52而被引導至頭部51中，為了藉由繞射透鏡51a有效地利用自光纖52出射的光，需要使光纖52的數值孔徑（NA：numerical aperture）與繞射透鏡51a的數值孔徑一致。光纖52為自頭部51至控制器部53的光路，並且亦作為針孔（pinhole）發揮功能。即，經物鏡51b聚光的光中，於測量對象物T處聚焦的光於光纖52的開口部處聚焦。因此，光纖52作為將不於測量對象物T處聚焦的波長的光遮擋，且使於測量對象物T處聚焦的光通過的針孔發揮功能。共焦點測量裝置50亦可為於自頭部51至控制器部53的光路中不使用光纖52的構成，但藉由於所述光路中使用光纖52，可使頭部51相對於控制器部53可撓性地移動。另外，共焦點測量裝置50在為自頭部51至控制器部53的光路中不使用光纖52的構成的情況下，需要具備針孔，但在為使用光纖52的構成的情況下，共焦點測量裝置50無需具備針孔。控制器部53於內部搭載有作為白色光源的光源裝置10、分支光纖56、分光器57、攝像元件（光接收部）58、控制電路部（測定部）59。再者，關於光源裝置10的詳細構成，將於之後的段落中進行詳述。分支光纖56在與形成自頭部51至控制器部53的光路的光纖52的連接側具有一根光纖55a，且在該連接側的相反側具有兩根光纖15、光纖55b。再者，光纖15構成後述的光源裝置10的一部分。光纖55b連接於分光器57，以自端面導入由分光器57聚光的光。因此，分支光纖56將自光源裝置10出射的光引導至光纖52，並自頭部51對測量對象物T進行照射。進而，分支光纖56經由光纖52及頭部51而將測量對象物T的表面反射的光引導向分光器57。分光器57具有：凹面反射鏡57a，對經由頭部51而返回的反射光進行反射；繞射光柵57b，供經凹面反射鏡57a反射的光入射；以及聚光透鏡57c，對自繞射光柵57b出射的光進行聚光。再者，分光器57只要可對經由頭部51而返回的反射光按照波長進行區分，則可為車爾尼-特納（Czerny-Turner）型、利特羅（Littrow）型等任意的構成。攝像元件58為對自分光器57出射的光的強度進行測定的線路互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）或電荷耦合元件（Charge Coupled Device，CCD）。此處，於共焦點測量裝置50中，藉由分光器57及攝像元件58構成測定部，所述測定部對經由頭部51而返回的反射光的強度按照波長進行測定。再者，測定部只要可對自頭部51返回的光的強度按照波長進行測定即可，可藉由CCD等攝像元件58的單體而構成。另外，攝像元件58亦可為二維的CMOS或二維的CCD。控制電路部59對光源裝置10或攝像元件58等的動作進行控制。另外，雖未圖示，但控制電路部59具有輸入接口、輸出接口等，所述輸入接口輸入用以對光源裝置10或攝像元件58等的動作進行調整的訊號，所述輸出接口輸出攝像元件58的訊號。監視器54顯示攝像元件58所輸出的訊號。例如，監視器54描繪自頭部51返回的光的光譜波形，並顯示測量對象物的位移。於本實施方式的共焦點測量裝置50中，藉由搭載有以下的光源裝置10，可獲得高亮度的光源。藉此，作為測量裝置，能夠獲得可延長測定距離、可提高響應性等效果。再者，關於光源裝置10的構成，於以下進行詳細說明。（光源裝置10）本實施方式的光源裝置10作為所述共焦點測量裝置50的光源而搭載，如圖2所示，具備光源部11、聚光透鏡12、透光性螢光體13、導入用透鏡14、以及光纖15。光源部11例如為出射峰值波長為450 nm左右的雷射光的半導體雷射，且向聚光透鏡12的方向照射雷射光來作為用以使透光性螢光體13中發出螢光的激發光。聚光透鏡12為入射面及出射面均為凸狀的透鏡，且將自光源部照射的雷射光聚光至透光性螢光體13的內部。透光性螢光體13例如為摻雜有Ce離子的釔鋁石榴石（yttrium aluminum garnet，YAG）的單晶螢光體，且具有分別沿垂直於雷射傳播方向的面配置的入射面13a以及出射面13b。而且，透光性螢光體13於自光源部11照射並由聚光透鏡12聚光的雷射光所照射的部分中，發出具有480 nm～750 nm的範圍的波長的螢光。而且，如圖3所示，於透光性螢光體13中，在雷射光所照射的部分，沿雷射光的傳播方向而形成長的大致筒狀的螢光光源部20。螢光光源部20形成於雷射光在透光性螢光體13的內部通過的部分，如圖3及圖4所示，在雷射傳播方向上具有長的大致筒狀的形狀。而且，螢光光源部20於各部中朝向所有方位發出螢光，因此可視作形成於透光性螢光體13的內部的光源。具體而言，如圖4所示，螢光光源部20於沿著雷射光的傳播方向的長邊方向中的中央部分具有剖面圓的半徑變小的徑縮小部，從而具有朝向兩端而剖面圓的半徑變大的大致圓筒狀的形狀。即，螢光光源部20以雷射光的聚光點位於徑縮小部剖面20b的方式形成。而且，螢光光源部20形成為：與雷射光的會聚及擴散對應地，入射側剖面20a及出射側剖面20c的剖面積變得大於徑縮小部剖面20b。例如，螢光光源部20於雷射光的入射側的端面（入射側剖面20a）、大致筒狀的中央部分的徑縮小部（徑縮小部剖面20b）、雷射光的出射側的端面（出射側剖面20c）中，分別朝向所有方位發出螢光。藉此，於螢光光源部20發出的螢光中，於景深內發出的螢光藉由導入用透鏡14而被導入，並聚光至光纖15的端面（第1面）。再者，所謂景深，一般而言是指相對於透鏡的像面中可容許的模糊量，於物面側在對焦位置的前後視作實用上已對焦的範圍。於本實施方式中是指：當將光纖15的端面中的芯徑設為透鏡的像面中的容許散光圈的直徑時，藉由導入用透鏡14而形成於物面的景深。此處，所謂光纖15的端面，是指供由導入用透鏡14聚光的光入射的光纖15的端部中的剖面。另外，所謂芯徑，是指對光纖15內的光進行傳輸的圓筒形的芯部分的內徑。與聚光透鏡12同樣地，導入用透鏡14為入射面及出射面均為凸狀的透鏡，且於透光性螢光體13中配置於雷射光傳播方向中的下游側。而且，導入用透鏡14將於透光性螢光體13的內部（螢光光源部20）發出的螢光聚光至光纖15的端面。另外，如圖3所示，導入用透鏡14以透鏡中心軸A2與透光性螢光體13的內部中的雷射光傳播的中心軸A1成為同軸（同一直線上）的方式配置。如此般，藉由以雷射傳播的中心軸A1與導入用透鏡14的透鏡中心軸A2成為同軸的方式配置，可使螢光光源部20中發出的螢光效率良好地自第1面15a向光纖15內入射。光纖15為構成所述共焦點測量裝置50的分支光纖56的一根光纖，且於內部形成自共焦點測量裝置50的頭部51照射的光的光路。另外，如圖3所示，光纖15具有供由導入用透鏡14聚光的螢光入射的端面（第1面15a）、以及所述端面相反側的出射側的端面（第2面15b）。藉此，光纖15可使自第1面15a入射的光自第2面15b出射。於本實施方式的光源裝置10中，藉由如上所述的構成，如圖2所示，將自光源部11照射的激發用的雷射光藉由聚光透鏡12而聚光至透光性螢光體13的內部。而且，如圖3所示，藉由導入用透鏡14，將透光性螢光體13的內部中的雷射光的聚光部分所產生的螢光聚光至光纖15的第1面15a。此處，於本實施方式的光源裝置10中，如上所述般對單晶的螢光體（透光性螢光體13）的內部照射由聚光透鏡12聚光的雷射光。此時，雷射光若入射至單晶的螢光體（透光性螢光體13），則於螢光體內，光幾乎不會發生擴散地一邊激發螢光一邊透射螢光體內部。即，於本實施方式的光源裝置10中，使用的是幾乎不使入射至內部的雷射光散射的單晶螢光體（透光性螢光體）。因此，與先前的使用樹脂等黏合劑而加固的螢光體相比，可效率良好地導出藉由入射至內部的雷射光而發出的螢光，因此，可獲得較先前亮度更高的光源。（實施方式2）使用圖5至圖7，如以下般對本發明的實施方式2的光源裝置進行說明。本實施方式的光源裝置110與所述實施方式1的不同之處在於：如圖5所示，於聚光透鏡12與透光性螢光體13之間設置有凹面鏡116。再者，關於光源裝置110的其他構成，因與所述實施方式1的光源裝置10相同，故此處標注相同的符號，並省略關於其構成的詳細說明。如圖5所示，本實施方式的光源裝置110具備：光源部11、聚光透鏡12、凹面鏡116、透光性螢光體13、導入用透鏡14、以及光纖15。凹面鏡116配置於聚光透鏡12與透光性螢光體13之間，於透光性螢光體13側的面具有凹狀的反射面。而且，凹面鏡116具有使由聚光透鏡12聚光的雷射光透射，並且將透光性螢光體13的內部中發出的螢光反射的特性。藉此，可將自光源部11照射並由聚光透鏡12聚光的雷射光照射向透光性螢光體13而不會被凹面鏡116遮擋。進而，如圖6所示，可藉由凹面鏡116，將自形成於透光性螢光體13的內部的螢光光源部120朝向所有方位放射的螢光中的、放射至聚光透鏡12側的螢光反射而返回至透光性螢光體13側。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得較先前進一步經高亮度化的光源。進而，凹面鏡116以凹狀的曲面的中心出現於螢光光源部120的中心軸A1的方式配置。藉此，可使所反射的螢光向發出螢光的部分（螢光光源部120）的位置聚光。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得更有效地經高亮度化的光源。另外，凹面鏡116更佳為具有以由聚光透鏡12聚光至透光性螢光體13內的雷射光的聚光點為中心的球面或非球面的形狀。藉此，可使所反射的螢光向發出螢光的部分（螢光光源部120）聚光。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得更有效地經高亮度化的光源。再者，作為凹面鏡116，可使用二向色反射鏡、或者於彎月形透鏡的凹面中蒸鍍反射螢光的反射膜而成的透鏡、於使雷射光通過的部分中具有開口且於凹狀的面中使螢光反射的穿孔反射鏡等。例如，於使用二向色反射鏡作為凹面鏡116的情況下，如圖7所示，藉由使約480 nm以下的波長的光透射，並且使大於約480 nm的波長的光反射，可在使雷射光透射的同時使螢光反射。（實施方式3）使用圖8及圖9，如以下般對本發明的實施方式3的光源裝置進行說明。本實施方式的光源裝置210與使用板狀的透光性螢光體13的所述實施方式1的不同之處在於：如圖8所示，使用出射面213b側為凸狀的透光性螢光體213。再者，關於光源裝置210的其他構成，因與所述實施方式1的光源裝置10相同，故此處標注相同的符號，並省略關於其構成的詳細說明。如圖8所示，本實施方式的光源裝置210具備光源部11、聚光透鏡12、透光性螢光體213、導入用透鏡14、以及光纖15。如圖9所示，透光性螢光體213具有入射面213a以及出射面213b。另外，於透光性螢光體213中，在由聚光透鏡12聚光的雷射光通過的部分形成發出螢光的螢光光源部220。再者，關於螢光光源部220，具有與所述實施方式1的螢光光源部20大致相同的形狀及功能。入射面213a為聚光透鏡12側的面，且沿垂直於雷射光的傳播方向的平面而配置。出射面213b為導入用透鏡14側的面，且具有朝向導入用透鏡14而為凸狀的曲面。藉此，由照射至透光性螢光體213的雷射光激發的螢光於出射面213b中，因透光性螢光體213（YAG折射率≒1.8）與空氣的界面中的折射率差而發生的發散得到抑制，從而被導入至導入用透鏡14。其結果，可減小導入用透鏡14的尺寸而實現光源裝置210的小型化。或者，即便於將導入用透鏡14的尺寸固定的情況下，因出射的螢光的擴散程度得到抑制，故亦可提高導入螢光的量。藉此，可獲得更有效地經高亮度化的光源。（實施方式4）使用圖10及圖11，如以下般對本發明的實施方式4的光源裝置進行說明。本實施方式的光源裝置310與所述實施方式1的不同之處在於：如圖10所示，於聚光透鏡12與透光性螢光體313之間設置凹面鏡316，並且設置有入射面及出射面兩者具有凸狀的曲面的透光性螢光體313。再者，關於光源裝置310的其他構成，因與所述實施方式1的光源裝置10相同，故此處標注相同的符號，並省略關於其構成的詳細說明。如圖10所示，本實施方式的光源裝置310具備：光源部11、聚光透鏡12、凹面鏡316、透光性螢光體313、導入用透鏡14、以及光纖15。凹面鏡316配置於聚光透鏡12與透光性螢光體313之間，於透光性螢光體313側的面具有凹狀的反射面。而且，凹面鏡316具有使由聚光透鏡12聚光的雷射光透射，並且如圖11所示將透光性螢光體313的內部中發出的螢光反射的特性。藉此，可將自光源部11照射並由聚光透鏡12聚光的雷射光照射向透光性螢光體313而不會被凹面鏡316遮擋。進而，如圖11所示，可藉由凹面鏡316，將自形成於透光性螢光體313的內部的螢光光源部320朝向所有方位放射的螢光中的、放射至聚光透鏡12側的螢光反射而返回至透光性螢光體313側。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得較先前進一步經高亮度化的光源。進而，如圖11所示，凹面鏡316以凹狀的曲面的中心出現於螢光光源部320的中心軸A1的方式配置。藉此，可使所反射的螢光向發出螢光的部分（螢光光源部320）的位置聚光。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得更有效地經高亮度化的光源。另外，凹面鏡316更佳為具有以由聚光透鏡12聚光至透光性螢光體313內的雷射光的聚光點為中心的球面或非球面的形狀。藉此，可使所反射的螢光向發出螢光的部分（螢光光源部320）聚光。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得更有效地經高亮度化的光源。再者，作為凹面鏡316，與所述實施方式2的凹面鏡116同樣地，可使用二向色反射鏡、或者於彎月形透鏡的凹面中蒸鍍反射螢光的反射膜而成的透鏡、於使雷射光通過的部分中具有開口且於凹狀的面中使螢光反射的穿孔反射鏡等。如圖11所示，透光性螢光體313具有入射面313a以及出射面313b。入射面313a為聚光透鏡12側的面，且具有朝向聚光透鏡12而為凸狀的曲面。藉此，由照射至透光性螢光體313的雷射光激發的螢光於入射面313a中，因透光性螢光體313（YAG折射率≒1.8）與空氣的界面中的折射率差而發生的發散得到抑制，從而被導入至凹面鏡316。其結果，可減小凹面鏡316的尺寸而實現光源裝置310的小型化。或者，即便於將凹面鏡316的尺寸固定的情況下，因出射的螢光的擴散程度得到抑制，故亦可提高凹面鏡316中反射螢光的量。藉此，可更有效地藉由凹面鏡316反射螢光而獲得經高亮度化的光源。另一方面，出射面313b為導入用透鏡14側的面，且具有朝向導入用透鏡14而為凸狀的曲面。藉此，由照射至透光性螢光體313的雷射光激發的螢光於出射面313b中，因透光性螢光體313（YAG折射率≒1.8）與空氣的界面中的折射率差而發生的擴散得到抑制，從而被導入至導入用透鏡14。其結果，可減小導入用透鏡14的尺寸而實現光源裝置310的小型化。或者，即便於將導入用透鏡14的尺寸固定的情況下，因出射的螢光的擴散程度得到抑制，故亦可提高導入螢光的量。藉此，可獲得更有效地經高亮度化的光源。（實施方式5）使用圖12及圖13，如以下般對本發明的實施方式5的光源裝置進行說明。本實施方式的光源裝置410與所述實施方式1的不同之處在於：如圖12所示，於聚光透鏡12與透光性螢光體413之間設置凹面鏡416，並且設置有入射面具有凸狀的曲面的透光性螢光體413。再者，關於光源裝置410的其他構成，因與所述實施方式1的光源裝置10相同，故此處標注相同的符號，並省略關於其構成的詳細說明。如圖12所示，本實施方式的光源裝置410具備：光源部11、聚光透鏡12、凹面鏡416、透光性螢光體413、導入用透鏡14、以及光纖15。凹面鏡416配置於聚光透鏡12與透光性螢光體413之間，於透光性螢光體413側的面具有凹狀的反射面。而且，凹面鏡416具有使由聚光透鏡12聚光的雷射光透射，並且如圖13所示將透光性螢光體413的內部中發出的螢光反射的特性。藉此，可將自光源部11照射並由聚光透鏡12聚光的雷射光照射向透光性螢光體413而不會被凹面鏡416遮擋。進而，如圖13所示，可藉由凹面鏡416，將自形成於透光性螢光體413的內部的螢光光源部420朝向所有方位放射的螢光中的、放射至聚光透鏡12側的螢光反射而返回至透光性螢光體413側。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得較先前進一步經高亮度化的光源。進而，如圖13所示，凹面鏡416以凹狀的曲面的中心出現於螢光光源部420的中心軸A1的方式配置。藉此，可使所反射的螢光向發出螢光的部分（螢光光源部420）的位置聚光。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得更有效地經高亮度化的光源。另外，凹面鏡416更佳為具有以由聚光透鏡12聚光至透光性螢光體413內的雷射光的聚光點為中心的球面或非球面的形狀。藉此，可使所反射的螢光向發出螢光的部分（螢光光源部420）聚光。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得更有效地經高亮度化的光源。再者，作為凹面鏡416，與所述實施方式2的凹面鏡116同樣地，可使用二向色反射鏡、或者於彎月形透鏡的凹面中蒸鍍反射螢光的反射膜而成的透鏡、於使雷射光通過的部分中具有開口且於凹狀的面中使螢光反射的穿孔反射鏡等。如圖13所示，透光性螢光體413具有入射面413a以及出射面413b。入射面413a為聚光透鏡12側的面，且具有朝向聚光透鏡12而為凸狀的曲面。出射面413b為導入用透鏡14側的面，且沿垂直於雷射光的傳播方向的平面而配置。藉此，由照射至透光性螢光體413的雷射光激發而朝向所有方位放射的螢光於入射面413a中，因透光性螢光體413（YAG折射率≒1.8）與空氣的界面中的折射率差而發生的發散得到抑制，從而被導入至凹面鏡416。其結果，可減小凹面鏡416的尺寸而實現光源裝置410的小型化。或者，即便於將凹面鏡416的尺寸固定的情況下，因出射的螢光的擴散程度得到抑制，故亦可提高凹面鏡416中反射螢光的量。藉此，可更有效地藉由凹面鏡416反射螢光而獲得經高亮度化的光源。（實施方式6）使用圖14至圖16，如以下般對本發明的實施方式6的光源裝置進行說明。本實施方式的光源裝置510與所述實施方式1的不同之處在於：如圖14所示，於透光性螢光體13與導入用透鏡14之間設置有凹面鏡516。再者，關於光源裝置510的其他構成，因與所述實施方式1的光源裝置10相同，故此處標注相同的符號，並省略關於其構成的詳細說明。如圖14所示，本實施方式的光源裝置510具備：光源部11、聚光透鏡12、透光性螢光體13、凹面鏡516、導入用透鏡14、以及光纖15。凹面鏡516配置於透光性螢光體13與導入用透鏡14之間，於透光性螢光體13側的入射面具有凹狀的反射面。而且，凹面鏡516具有使透光性螢光體13中所激發的螢光透射，並且將透射過透光性螢光體13的雷射光反射的特性。藉此，可將自形成於透光性螢光體13的內部的螢光光源部120朝向所有方位放射的螢光中放射至導入用透鏡14側的螢光導入至導入用透鏡14中而不會被凹面鏡516遮擋。進而，如圖15所示，可藉由凹面鏡516將透光性螢光體13中未被吸收而透射的雷射光反射並返回至透光性螢光體13側。其結果，於透光性螢光體13中，可導入較所述實施方式1中所照射的雷射光更多的激發光以激發螢光，因此可獲得較先前進一步經高亮度化的光源。進而，如圖15所示，凹面鏡516以凹狀的曲面的中心出現於螢光光源部520的中心軸A1的方式配置。藉此，可使所反射的雷射光再次向發出螢光的部分（螢光光源部520）的位置聚光。其結果，於透光性螢光體13中，可導入較所述實施方式1中所照射的雷射光更多的激發光以激發螢光，因此可獲得較先前進一步經高亮度化的光源。另外，凹面鏡516更佳為具有以由聚光透鏡12聚光至透光性螢光體13內的雷射光的聚光點為中心的球面或非球面的形狀。藉此，可使所反射的雷射光再次向發出螢光的部分（螢光光源部520）聚光。其結果，於導入用透鏡14中，可導入較所述實施方式1中所導入的螢光更多的螢光並向光纖15的第1面15a聚光，因此可獲得更有效地經高亮度化的光源。再者，作為凹面鏡516，可使用二向色反射鏡、或者於彎月形透鏡的凹面中蒸鍍反射雷射光的反射膜而成的透鏡等。例如，於使用二向色反射鏡作為凹面鏡516的情況下，如圖16所示，藉由使約480 nm以下的波長的光反射，並且使大於約480 nm的波長的光透射，可在使螢光透射的同時使雷射光反射。 [其他實施方式] 以上對本發明的一實施方式進行了說明，但本發明並不限定於所述實施方式，可在不脫離發明的主旨的範圍內進行各種變更。（A）於所述實施方式4等中，以如下的光源裝置為例進行了說明：所述光源裝置使用了於入射面及出射面側的至少一者中具有凸狀的曲面的透光性螢光體。但，本發明並不限定於此。例如，如圖17（a）及圖17（b）所示，亦可使用如下的透光性螢光體613：所述透光性螢光體613具備入射面613a以及出射面613b，所述入射面613a僅於雷射光通過的部分具有凸狀的曲面部613aa，所述出射面613b僅於螢光通過的部分具有凸狀的曲面部613ba。（B）於所述實施方式中，列舉聚光透鏡以使雷射光聚光至透光性螢光體的內部的方式配置的例子進行了說明。但，本發明並不限定於此。例如，聚光透鏡亦可以使雷射光聚光至透光性螢光體的表面的方式配置。於該情況下，藉由自透光性螢光體的表面的聚光點至內部形成大致筒狀的螢光光源部，亦可獲得與所述實施方式相同的效果。再者，若考慮於雷射光的傳播方向上以聚光點為中心而在前後形成螢光光源部，則較佳為藉由聚光透鏡對雷射光進行聚光的透光性螢光體中的位置較透光性螢光體的表面更靠內部。（C）於所述實施方式中，列舉使用單晶的螢光體作為搭載於光源裝置10的透光性螢光體的例子進行了說明。但，本發明並不限定於此。例如，亦可代替單晶的螢光體而使用透光性陶瓷的螢光體。（D）於所述實施方式中，以作為構成而具備導入用透鏡及光纖的光源裝置10等為例進行了說明。但，本發明並不限定於此。例如，亦可將不具有導入用透鏡或光纖的構成設為本發明的光源裝置。（E）於所述實施方式中，列舉對共焦點測量裝置（測距感測器）50的光源裝置10應用本發明的例子進行了說明。但，本發明並不限定於此。例如，作為搭載本發明的光源裝置的測距感測器，並不限於共焦點測量裝置等測距感測器，亦可使用其他測距感測器。另外，作為光源裝置，亦可將本發明應用作頭燈（headlight）、內窺鏡的光源裝置。 [產業上之可利用性]

本發明的光源裝置起到可獲得較先前亮度更高的光源的效果，因此可廣泛應用作各種光源裝置。

10‧‧‧光源裝置 11‧‧‧光源部 12‧‧‧聚光透鏡 13‧‧‧透光性螢光體 13a‧‧‧入射面 13b‧‧‧出射面 14‧‧‧導入用透鏡 15‧‧‧光纖 15a‧‧‧第1面 15b‧‧‧第2面 20‧‧‧螢光光源部 20a‧‧‧入射側剖面 20b‧‧‧徑縮小部剖面 20c‧‧‧出射側剖面 50‧‧‧共焦點測量裝置（測距感測器） 51‧‧‧頭部 51a‧‧‧繞射透鏡（色像差焦點透鏡） 51b‧‧‧物鏡 51c‧‧‧聚光透鏡 52‧‧‧光纖 53‧‧‧控制器部 54‧‧‧監視器 55a、55b‧‧‧光纖 56‧‧‧分支光纖 57‧‧‧分光器 57a‧‧‧凹面反射鏡 57b‧‧‧繞射光柵 57c‧‧‧聚光透鏡 58‧‧‧攝像元件（光接收部） 59‧‧‧控制電路部（測定部） 110‧‧‧光源裝置 116‧‧‧凹面鏡 120‧‧‧螢光光源部 210‧‧‧光源裝置 213‧‧‧透光性螢光體 213a‧‧‧入射面 213b‧‧‧出射面 220‧‧‧螢光光源部 310‧‧‧光源裝置 313‧‧‧透光性螢光體 313a‧‧‧入射面 313b‧‧‧出射面 316‧‧‧凹面鏡 320‧‧‧螢光光源部 410‧‧‧光源裝置 413‧‧‧透光性螢光體 413a‧‧‧入射面 413b‧‧‧出射面 416‧‧‧凹面鏡 420‧‧‧螢光光源部 510‧‧‧光源裝置 516‧‧‧凹面鏡 520‧‧‧螢光光源部 613‧‧‧透光性螢光體 613a‧‧‧入射面 613aa‧‧‧曲面部 613b‧‧‧出射面 613ba‧‧‧曲面部 A1‧‧‧中心軸 A2‧‧‧透鏡中心軸 T‧‧‧測量對象物

圖1為表示搭載有本發明的一實施方式的光源裝置的共焦點測量裝置的構成的示意圖。圖2為表示圖1的共焦點測量裝置中所搭載的光源裝置的構成的示意圖。圖3為對圖2的光源裝置的主要部分進行放大後的示意圖。圖4為表示圖3的透光性螢光體的內部所形成的螢光光源部的形狀的示意圖。圖5為表示本發明的實施方式2的光源裝置的構成的示意圖。圖6為對圖5的光源裝置的主要部分進行放大後的示意圖。圖7為表示圖5的光源裝置中所含的凹面鏡（二向色反射鏡）的波長特性的曲線圖。圖8為表示本發明的實施方式3的光源裝置的構成的示意圖。圖9為對圖8的光源裝置的主要部分進行放大後的示意圖。圖10為表示本發明的實施方式4的光源裝置的構成的示意圖。圖11為對圖10的光源裝置的主要部分進行放大後的示意圖。圖12為表示本發明的實施方式5的光源裝置的構成的示意圖。圖13為對圖12的光源裝置的主要部分進行放大後的示意圖。圖14為表示本發明的實施方式6的光源裝置的構成的示意圖。圖15為對圖14的光源裝置的主要部分進行放大後的示意圖。圖16為表示圖14的光源裝置中所含的凹面鏡（二向色反射鏡）的波長特性的曲線圖。圖17（a）及圖17（b）為表示本發明的另一實施方式的光源裝置中所含的透光性螢光體的形狀的側視圖及後視圖。

10‧‧‧光源裝置

11‧‧‧光源部

12‧‧‧聚光透鏡

13‧‧‧透光性螢光體

13a‧‧‧入射面

13b‧‧‧出射面

14‧‧‧導入用透鏡

15‧‧‧光纖

15a‧‧‧第1面

15b‧‧‧第2面

Claims

一種光源裝置，其具備：光源部，照射雷射光；聚光透鏡，對自所述光源部照射的所述雷射光進行聚光；以及透光性螢光體，被照射由所述聚光透鏡聚光的所述雷射光而發出螢光，所述透光性螢光體具有螢光光源部，所述螢光光源部形成於藉由所述聚光透鏡而所述雷射光經聚光的部分，所述螢光光源部在自所述光源部照射的所述雷射光的傳播方向上具有長的大致筒狀的形狀，且在與所述雷射光的入射方向為相反側之處出射所述螢光。
一種光源裝置，其具備：光源部，照射雷射光；聚光透鏡，對自所述光源部照射的所述雷射光進行聚光；以及透光性螢光體，被照射由所述聚光透鏡聚光的所述雷射光而發出螢光，所述透光性螢光體具有螢光光源部，所述螢光光源部形成於藉由所述聚光透鏡而所述雷射光經聚光的部分，所述螢光光源部在自所述光源部照射的所述雷射光的傳播方向上具有長的大致筒狀的形狀，且在所述長的大致筒狀的形狀的長度方向上出射所述螢光。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光源裝置，其更具備光纖，所述光纖導入有從所述螢光光源部出射的所述螢光。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光源裝置，其中所述透光性螢光體具有在所述雷射光照射時其內部形成聚光點的程度的散射特性。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光源裝置，其中所述雷射光藉由所述聚光透鏡而被聚光至所述透光性螢光體的表面或內部。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光源裝置，其更具備導入用透鏡，所述導入用透鏡對所述透光性螢光體中所發出的所述螢光進行聚光。
如申請專利範圍第6項所述的光源裝置，其中所述導入用透鏡使透鏡中心軸、與通過所述透光性螢光體的所述雷射光的雷射傳播的中心軸一致地配置。
如申請專利範圍第6項所述的光源裝置，其更具備光纖，所述光纖於第1端面處被照射所述導入用透鏡中所聚光的所述螢光，並且自與所述第1端面為相反側的第2端面出射所述螢光。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光源裝置，其中所述透光性螢光體在供所述雷射光入射的入射面、及使所述螢光出射的出射面中的至少一者中具有凸狀的曲面。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光源裝置，其中所述透光性螢光體為單晶螢光體。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光源裝置，其更具備凹面鏡，所述凹面鏡配置於所述透光性螢光體的入射面側，使自所述光源部照射的所述雷射光透射，並且將所述透光性螢光體中所發出的所述螢光中的、發出至所述入射面側的所述螢光向所述透光性螢光體側反射。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光源裝置，其更具備凹面鏡，所述凹面鏡配置於所述透光性螢光體的出射面側，將自所述光源部照射並通過所述透光性螢光體的所述雷射光反射，並且使所述透光性螢光體中所發出的所述螢光中的、發出至所述出射面側的所述螢光透射。
如申請專利範圍第11項所述的光源裝置，其中所述凹面鏡具有以由所述聚光透鏡聚光的所述雷射光的聚光點為中心的球面或非球面的曲面。
如申請專利範圍第11項所述的光源裝置，其中所述凹面鏡為二向色反射鏡、或具有開口部的穿孔反射鏡。
一種測距感測器，其具備：如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述的光源裝置，光接收部，接收自所述光源裝置照射的光的反射光，以及測定部，基於所述光接收部中所接收的光的量，測定距對象物的距離。
如申請專利範圍第15項所述的測距感測器，其中所述光源裝置發出包含多個波長的螢光，且所述測距感測器更具有以進而使所述螢光通過的方式構成的色像差焦點透鏡，所述光接收部經由所述色像差焦點透鏡而接收照射至所述對象物的所述螢光的反射光，並且所述測定部基於所述光接收部中的光接收量成為最大的所述螢光的波長，測定距所述對象物的距離。