光源装置および照明装置
【課題】 複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止する。
【解決手段】 蛍光回転体１は、円錐形状の反射型のものであって、基板上に、紫外光を照射すると赤色、緑色、青色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが３等分された領域として配置されており、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃは、これらから出射された紫外光が、同時に、３つの全ての蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを照射するように配置されている。
【解決手段】 蛍光回転体１は、円錐形状の反射型のものであって、基板上に、紫外光を照射すると赤色、緑色、青色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが３等分された領域として配置されており、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃは、これらから出射された紫外光が、同時に、３つの全ての蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを照射するように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ等の固体光源を用いた照明装置が用いられており、その１つとして、青色光を出射する固体光源と蛍光体とを組み合わせて（固体光源からの青色光を蛍光体に照射して）、白色光を実現した照明光源が開発されている（特許文献１）。しかし、蛍光体の熱劣化が問題となる大光量光源においては、冷却について考慮する必要がある。
【０００３】
これに対し、主にプロジェクターの光源として、例えば特許文献２に示すような蛍光体を所定の領域に配置した円盤状回転体（以下、蛍光回転体と称す）を利用した光源装置が開発されている。図１には、この種の蛍光回転体９１が示されている。図１を参照すると、蛍光回転体９１は、透明な基板（例えば石英ガラス基板）上に紫外光を照射すると赤色または緑色または青色の蛍光を発光するそれぞれの蛍光体層９２ａ，９２ｂ，９２ｃが３つの分割された領域として配置されており、蛍光回転体９１の回転軸（回転中心）を通って半径方向に延びる直線９３ａ，９３ｂ，９３ｃにより３色の蛍光体層９２ａ，９２ｂ，９２ｃの面積がほぼ等しくなるように分割配置されている。
【０００４】
図２は図１の蛍光回転体９１を用いた光源装置を示す図である。図２を参照すると、この光源装置は、図１の蛍光回転体９１をモーター９４で回転させ、固体光源（例えばレーザーダイオード光源）９５の前に配置することにより、光源９５の光軸上で励起された各蛍光体層９２ａ，９２ｂ，９２ｃが各々の色で順次発光することになる。すなわち、赤緑青の光が順次発光することになるが、発光周期が早くなると、つまり蛍光回転体の回転数を上げると（例えば３６００ｒｐｍにすると）、それぞれの発光色を認識できなくなり白色光として視認できるようになる。
【０００５】
特許文献２の光源装置では、蛍光回転体を用いていることで（蛍光回転体が回転することで）、蛍光体の熱劣化が問題となる大光量光源においても、冷却効果に優れた光源装置を提供できる。さらに、蛍光回転体を用いたこの種の光源装置において、大光量の光源を実現するために、複数の光源を用いることが考えられる。
【０００６】
複数の光源を用いる場合に、具体的には、複数の光源の光軸を揃えて蛍光回転体の１点を照射する仕方や、特許文献３に示されているように２つの光源で蛍光回転体の２つの場所を照射する仕方が考えられる。
【０００７】
図３は特許文献３に開示された仕方を説明するための図である。図３を参照すると、特許文献３に開示の光源装置は、蛍光回転体として、赤緑青の一組の蛍光体層１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを光源の数（２つ）だけ繰り返し配置した蛍光回転体１０１を用い、蛍光回転体１０１の直径上の回転軸Ｘ（回転中心）を挟んで両サイドに光源１０３ａ，１０３ｂをそれぞれ配置したものとなっている。
【０００８】
大光量を得るために複数の光源の光軸を揃えて蛍光回転体の１点を照射する場合には、冷却効果に優れた蛍光回転体とはいえ、限界があることは否めない。これに対し、図３の光源装置では、２つの光源１０３ａ，１０３ｂで蛍光回転体１０１の異なる場所（２つの場所）を照射するので、冷却効果にとっては有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１４８５１２号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１１０５号公報
【特許文献３】特開２００４−３１７５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図３の構成では、２つ（複数）の光源１０３ａ，１０３ｂを用いているものの、２つの光源１０３ａ，１０３ｂからの光が、同時に、同じ色の蛍光を発光する蛍光体層しか照射しないので、蛍光回転体の回転に伴って、発光色が時間的に変化し、いわゆるカラーブレイク現象が生じてしまう。
【００１１】
カラーブレイク現象は本来白色として観察されるはずの赤緑青の順次発光の個々の色が瞬間的に視認されてしまう現象をいう。例えば図３に示す蛍光回転体１０１を回転数１８００ｒｐｍで駆動すれば、赤緑青の順次発光を一周期とした場合に６０Ｈｚでこの順次発光を繰り返すことになり、明るい室内で普通に観察する限りはカラーブレイク現象は生じることはないが、暗い部屋で観察する場合や光源もしくは照明場所から急に目をそむけた時などにカラーブレイク現象が生じてしまう。
【００１２】
蛍光回転体の回転速度を早くして順次発光の繰返し周期を短くすれば、ある程度はカラーブレイク現象が起き難くなるが、回転数上昇によるモーター音の増大など別の要因で人を不愉快にさせてしまう。
【００１３】
本発明は、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することの可能な光源装置および照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光を発光する複数の固体光源と、紫外光を照射すると、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の蛍光体領域を照射することを特徴とする光源装置である。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の全ての蛍光体領域を照射することを特徴とする請求項１に記載の光源装置である。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの光が前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域のうちの２つ以上の領域を同時に照射することを特徴とする光源装置である。
【００１７】
また、請求項４記載の発明は、前記複数の固体光源からの可視光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域の全ての領域を同時に照射することを特徴とする請求項３に記載の光源装置である。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、前記反射型蛍光回転体は、蛍光体を配置する基板が反射面を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置である。
【００１９】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１、請求項２、請求項５、請求項６記載の発明によれば、紫外光を発光する複数の固体光源と、紫外光を照射すると、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の蛍光体領域を照射するので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することの可能な光源装置および照明装置を提供することができる。
【００２１】
さらに、請求項１、請求項２、請求項５、請求項６記載の発明によれば、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を９０度（回転軸に対する傾き角は４５度）とし、固体光源の光軸と回転軸とのなす角度を９０度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸方向に主照射方向を有する（主照射方向Ａ２を回転軸Ｘ方向に一致させる）光源装置および照明装置を実現することができる。
【００２２】
また、請求項３乃至請求項６記載の発明によれば、可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの光が前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域のうちの２つ以上の領域を同時に照射するので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することの可能な光源装置および照明装置を提供することができる。
【００２３】
さらに、請求項３乃至請求項６記載の発明によれば、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を９０度（回転軸に対する傾き角は４５度）とし、固体光源の光軸と回転軸とのなす角度を９０度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸方向に主照射方向を有する（主照射方向Ａ２を回転軸Ｘ方向に一致させる）光源装置および照明装置を実現することができる。
【００２４】
また、請求項５、請求項６記載の発明では、前記反射型蛍光回転体は、蛍光体を配置する基板が反射面を有していることにより、効率の高い光源装置および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の蛍光回転体を示す図である。
【図２】図１の蛍光回転体を用いた光源装置を示す図である。
【図３】特許文献３に開示された仕方を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の光源装置の一構成例を示す図である。
【図５】図４の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の光源装置の一構成例を示す図である。
【図９】図８の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１３】図１２の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１５】図１２の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図である。
【図１６】第１、第２の実施態様で示した光源装置を用いた照明装置の一構成例を示す図である。
【図１７】第１、第２の実施態様で示した光源装置を用いた照明装置の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
本発明の第１の実施形態は、紫外光を発光する複数の固体光源と、紫外光を照射すると、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の蛍光体領域を照射することを特徴としている。
【００２８】
より好適には、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の全ての蛍光体領域を照射することを特徴としている。
【００２９】
なお、上記蛍光体領域とは、蛍光体層を有する領域であって、後述のように、蛍光体層に対応させて、調整層などが設けられる場合には、蛍光体層とともに、これらをも含めたものを指すものとする。以下では、便宜上、蛍光体層とこれに対応する蛍光体領域には、同じ符号を付している。
【００３０】
図４は、本発明の第１の実施形態の光源装置の一構成例を示す図（概略正面図）である。図４を参照すると、この光源装置１０は、紫外光を出射する３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃと、回転軸Ｘの周りに回転可能な（モーター４によって回転する）円錐形状の蛍光回転体１とを備えている。図５は、図４の光源装置１０に用いられる蛍光回転体１の一例を示す図（平面図）である（なお、図５には、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃの位置も図示されている）。図５の例では、蛍光回転体１は、基板上に、紫外光を照射すると赤色、緑色、青色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが３つの分割された領域（３等分された領域）として配置されている。そして、図５に示されているように、図４の光源装置１０では、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃは、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃから矢印Ａ１の方向に出射された紫外光が、同時に、３つの全ての蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを照射するように配置されている。
【００３１】
また、図４の光源装置１０では、円錐形状の蛍光回転体１が反射型のものとして構成され、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃから矢印Ａ１の方向に出射された紫外光（励起光）によって励起された各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの発光のうち、円錐形状の蛍光回転体１で反射されて矢印Ａ２の方向に出射する光を照明光として利用できるようになっている。以下、この形式の蛍光回転体を、反射型蛍光回転体という。ここで、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの出射光を考えると、入射励起光に対して反射する光とともに、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃで多重反射され蛍光回転体１を透過する発光や、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを励起せず励起光のまま蛍光回転体１を透過する光も存在している。もし、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを配置する基板が透明であるとすると、これらの光は蛍光回転体１の裏側に抜ける透過光となり、照明光として利用できない光となってしまう。
【００３２】
反射型蛍光回転体１を用いる場合に、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの上記透過光を照明光として利用するため、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを配置する基板自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを配置する基板上に反射面を設けることができる。具体的には、透明な基板上に金属膜を配置することができる。これにより、効率の高い光源装置を実現できる。
【００３３】
なお、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率は、蛍光体層を形成する蛍光体材料により異なるが、５０％から９９％程度である。従って、本発明では、この変換効率を考慮に入れた蛍光回転体１を設計する必要がある。具体的には、変換効率が高い蛍光体層が配置された蛍光体領域の透過率もしくは反射率を調整する設計手法が考えられる。蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃの透過率もしくは反射率を調整する方法としては、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃに重ねて所定の透過率を有する調整層をさらに設ける方法などが考えられる。ここで、調整層としては、それぞれの蛍光体の蛍光波長付近に吸収波長を有する顔料を薄膜として配置するなどの方法が利用できる。
【００３４】
図４、図５の構成では、モーター４によって蛍光回転体１を回転させることで、赤緑青の３色の混色により白色光を得るとき、紫外光を出射する３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃが、同時に、それぞれ異なる蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
【００３５】
例えば図５に示した赤緑青の３つの蛍光体領域を有する蛍光回転体を３つの固体光源で照射する場合、ある１つの光源だけに注目した場合は、時間順次で赤緑青の発光を繰り返しカラーブレイクを生じることになるが、別の光源では同時に必ず別の色を励起するようにすれば、複数の光源によって励起された異なった発光色の混色を観察することになり、カラーブレイクは生じ難い。特に図５に示した光源位置のように、３等分された蛍光回転体を同じく３等分された同じ個数の光源で励起する場合は、ある瞬間では必ず赤緑青の３色の蛍光色が発光していることになり、常にこの関係が保持されることになるので、全くカラーブレイクを感じさせない光源装置を実現できる。
【００３６】
さらに、図４、図５の構成では、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を９０度（回転軸Ｘに対する傾き角は４５度）とし、固体光源の光軸と回転軸Ｘとのなす角度を９０度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸Ｘ方向に主照射方向を有する（主照射方向Ａ２を回転軸Ｘ方向に一致させる）光源装置を実現することができる。これにより、余計な光学系を設ける必要なく、複数（いまの場合、３つ）の光（白色光）の出射方向を統一できる。
【００３７】
以下、本発明の第１の実施形態の光源装置１０をより詳細に説明する。
【００３８】
本発明の第１の実施形態の光源装置１０において、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃとしては、いずれも同じ構成のものを用いることができる。すなわち、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃには、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードを用いることができる。なお、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃとしては、発光ダイオードに限らず、紫外光を放出する光源であれば良く、半導体レーザー等を用いることもできる。
【００３９】
また、蛍光回転体１には、赤、緑、青の発光色に対応する蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが、図５に示すように、各色が同じ形（面積）となるように（各色が３等分されるように）塗り分けられたものを使用できる。なお、変換効率が各色の蛍光体間で異なる場合は、前述した設計手法に従い蛍光回転体を作製することになる。塗り分けは、円錐形状のままで電着法を利用したり、円錐を展開した平板にそれぞれの蛍光体層パターンに対応する開口部（メタルメッシュ開口）を有するスクリーンを用いて印刷した後に組み立てて円錐形状にする方法などが利用できる。反射型蛍光回転体の基板としてはアルミなどの金属基板が使用可能であり、電着や印刷後の組み立て時にも有利である。基板に石英ガラス基板のような透明体を使用することも可能であるが、その場合は反射面としてアルミなどの金属膜を蒸着などの方法で形成する必要がある。アルミなどの金属基板を使用する場合は反射面は不要である。
【００４０】
ここで、各色が同じ形（面積）になる（各色が３等分されている）上記蛍光回転体１に対して固体光源５ａ，５ｂ，５ｃも円錐形状の反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘを中心とする所定の円弧上で同じピッチ（等間隔）に配置されている。このような配置を採用することにより、常に円錐形状の反射型蛍光回転体１の全ての色が同時に発光している状態を作り出すことができる。
【００４１】
また、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃには、波長が約３８０ｎｍないし約４００ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体層２ａには、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、 ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体層２ｂには、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋等を用いることができ、青色蛍光体層２ｃには、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＬａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｎ，Ｏ）１０：Ｃｅ３＋等を用いることができる。
【００４２】
なお、上述した例では、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃが、同時に、３つの蛍光体層（すなわち、全ての蛍光体層）２ａ，２ｂ，２ｃを照射するようにしており、これにより、より完全にカラーブレイク現象を防止できるが、本発明は、この構成に限定されず、種々の変形が可能である。例えば図６に示すように、蛍光回転体１上の３つの蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃに対し、固体光源の個数が２であり、２つの固体光源５ａ，５ｂが、同時に、３つの蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃのうちの２つの蛍光体層を照射するような場合も、本発明の範囲に含まれる。なお、この場合は、図５に示す場合に比べれば劣るが、カラーブレイク現象を防止できる。また、上述の例では、蛍光回転体には、赤緑青の３つの蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃが設けられている場合を示したが、例えば図３に示したように赤緑青の蛍光体領域がそれぞれ２つずつ赤緑青の順に繰り返し設けられている場合（６つの蛍光体領域が設けられている場合）において、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃを図７（ａ）や図７（ｂ）のように配置する場合なども、本発明の範囲に含まれる。
【００４３】
本発明の第２の実施形態の光源装置は、可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの光が前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域のうちの２つ以上の領域を同時に照射することを特徴としている。
【００４４】
より好適には、前記複数の固体光源からの可視光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域の全ての領域を同時に照射することを特徴としている。
【００４５】
なお、上記蛍光体領域とは、蛍光体層を有する領域であって、後述のように、蛍光体層に対応させて、調整層などが設けられる場合には、蛍光体層とともに、これらをも含めたものを指すものとする。以下では、便宜上、蛍光体層とこれに対応する蛍光体領域には、同じ符号を付している。また、非蛍光体領域とは、蛍光体層を有しない領域を指すものとする。
【００４６】
図８は、本発明の第２の実施形態の光源装置の一構成例を示す図（概略正面図）である。なお、図８において、図４と同様の箇所には同じ符号を付している。図８を参照すると、この光源装置４０は、可視光（例えば、青色光）を出射する３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃと、回転軸Ｘの周りに回転可能な（モーター４によって回転する）円錐形状の蛍光回転体４１とを備えている。図９は、図８の光源装置４０に用いられる蛍光回転体４１の一例を示す図（平面図）である（なお、図９には、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃの位置も図示されている）。図８の例では、蛍光回転体４１は、基板上に、可視光（例えば、青色光）を照射すると赤色、緑色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層４２ａ，４２ｂが２つの分割された蛍光体領域として配置され、蛍光体層が設けられていない領域４２ｃが非蛍光体領域として配置されている。ここで、領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、３等分された領域として構成されている。そして、図９に示されているように、図８の光源装置４０では、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃから矢印Ａ１の方向に出射された可視光（例えば、青色光）が、同時に、３つの全ての領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃを照射するように配置されている。
【００４７】
図８の光源装置４０では、円錐形状の蛍光回転体４１が反射型のものとして構成され、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃから矢印Ａ１の方向に出射された可視光（例えば青色光）によって励起された各蛍光体領域（各蛍光体層）４２ａ，４２ｂからの発光のうち、円錐形状の蛍光回転体４１で反射されて矢印Ａ２の方向に出射する光（赤色光、緑色光）、および、非蛍光体領域４２ｃで矢印Ａ２の方向に反射される光（青色光）を照明光として利用できるようになっている。以下、この形式の蛍光回転体を、反射型蛍光回転体と称す。ここで、蛍光体層４２ａ，４２ｂからの出射光を考えると、入射励起光に対して反射する光とともに蛍光体層４２ａ，４２ｂで多重反射され蛍光回転体４１を透過する発光や、蛍光体層４２ａ，４２ｂを励起せず励起光のまま蛍光回転体４１を透過する光も存在している。もし、蛍光回転体４１の蛍光体層４２ａ，４２ｂを配置する基板が透明であるとすると、これらの光は蛍光回転体４１の裏側に抜ける透過光となり、照明光として利用できない光となってしまう。
【００４８】
反射型蛍光回転体４１を用いる場合に、蛍光体層４２ａ，４２ｂからの上記透過光を照明光として利用するため、蛍光回転体４１の蛍光体層４２ａ，４２ｂを配置する基板自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体４１の蛍光体層４２ａ，４２ｂを配置する基板上に反射面を設けることができる。具体的には、透明な基板上に金属膜を配置することができる。これにより、効率の高い光源装置を実現できる。
【００４９】
なお、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率は、蛍光体層を形成する蛍光体材料により異なるが、５０％から９９％程度である。従って、本発明では、この変換効率を考慮に入れた蛍光回転体４１を設計する必要がある。具体的には、非蛍光体領域４２ｃ（変換効率が１００％）や変換効率が高い蛍光体層が配置された蛍光体領域の透過率もしくは反射率を調整したり、あるいは、非蛍光体領域４２ｃに散乱性を持たせて透過率もしくは反射率を調整する設計手法が考えられる。透過率もしくは反射率を調整する方法としては、非蛍光体領域４２ｃでは、非蛍光体領域４２ｃ上に所定の透過率を有する調整層を設け、また、蛍光体領域４２ａ，４２ｂでは、蛍光体層４２ａ，４２ｂに重ねて所定の透過率を有する調整層をさらに設ける方法などが考えられる。ここで、非蛍光体領域４２ｃ上に設けられる調整層としては、青色光を一部吸収する顔料を薄膜として配置するなどの方法が利用できる。また、蛍光体層４２ａ，４２ｂに重ねて設けられる調整層としては、それぞれの蛍光体の蛍光波長付近に吸収波長を有する顔料を薄膜として配置するなどの方法が利用できる。また、非蛍光体領域４２ｃに散乱性を持たせるためには、蛍光回転体４１の基板表面に微細な凹凸を付けたり、散乱材を混入した散乱層を蛍光回転体４１の基板上に配置する方法などが考えられる。
【００５０】
図８、図９の構成では、可視光（例えば青色光）を発光する固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃの色（いまの例では、青色）と、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃにより励起され固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃの発光波長よりも長波長の蛍光色（赤色と緑色）との混色により、白色光を得るとき、青色光を出射する３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃが、同時に、それぞれ異なる領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
【００５１】
さらに、図８、図９の構成では、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を９０度（回転軸Ｘに対する傾き角は４５度）とし、固体光源の光軸と回転軸Ｘとのなす角度を９０度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸Ｘ方向に主照射方向を有する（主照射方向Ａ２を回転軸Ｘ方向に一致させる）光源装置を実現することができる。これにより、余計な光学系を設ける必要なく、複数（いまの場合、３つ）の光（白色光）の出射方向を統一できる。
【００５２】
以下、本発明の第２の実施形態の光源装置４０をより詳細に説明する。
【００５３】
本発明の第２の実施形態の光源装置４０において、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃとしては、いずれも同じ構成のものを用いることができる。すなわち、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃには、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードを用いることができる。なお、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃとしては、発光ダイオードに限らず、青色光を放出する光源であれば良く、半導体レーザー等を用いることもできる。
【００５４】
また、蛍光回転体４１には、図９に示すように、青色の励起光により赤色および緑色に発光する２つの蛍光体領域（蛍光体層４２ａ，４２ｂ）と非蛍光体領域４２ｃとが、各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが同じ形（面積）となるように（各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが３等分されるように）配置されたものを使用できる。なお、変換効率が各色の蛍光体間で異なる場合は、前述した設計手法に従い蛍光体領域を設計することになる。また、非蛍光体領域には、前述した調整層が、青色光を一部吸収して青色光の透過率を調整する顔料により設けられている。非蛍光体領域に配置される調整層や蛍光体領域の塗り分けは、円錐形状のままで電着法を利用したり、円錐を展開した平板にそれぞれの蛍光体層パターンに対応する開口部（メタルメッシュ開口）を有するスクリーンを用いて印刷した後に組み立てて円錐形状にする方法などが利用できる。反射型蛍光回転体の基板としてはアルミなどの金属基板が使用可能であり、電着や印刷後の組み立て時にも有利である。なお、基板には石英ガラス基板のような透明体を使用することも可能であるが、その場合は反射面としてアルミなどの金属膜を蒸着などの方法で形成する必要がある。基板にアルミなどの金属基板を使用する場合は反射面は不要である。
【００５５】
ここで、各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが同じ形（面積）になる（各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが３等分されている）上記蛍光回転体４１に対して、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃも円錐形状の反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘを中心とする所定の円弧上で同じピッチ（等間隔）に配置されている。このような配置を採用することにより、常に円錐形状の反射型蛍光回転体４１の全ての領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが同時に発光している状態を作り出すことができる。
【００５６】
なお、本発明の第２の実施形態の上述した例では、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃが、同時に、３つの領域（すなわち、全ての領域）４２ａ，４２ｂ，４２ｃを照射するようにしており、これにより、より完全にカラーブレイク現象を防止できるが、本発明は、この構成に限定されず、種々の変形が可能である。例えば図１０に示すように、蛍光回転体上の３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃに対し、固体光源の個数が２であり、２つの固体光源４５ａ，４５ｂが、同時に、３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃのうちの２つの領域を照射するような場合も、本発明の範囲に含まれる。なお、この場合は、図９に示す場合に比べれば劣るものの、カラーブレイク現象を防止できる。また、上述の例では、蛍光回転体には、３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが設けられている場合を示したが、３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃがそれぞれ２つずつ順に繰り返し設けられている場合（６つの蛍光体領域が設けられている場合）において、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃを図１１（ａ）や図１１（ｂ）のように配置する場合なども、本発明の範囲に含まれる。
【００５７】
また、上述の例では、蛍光回転体として、図９や図１１に示すものを用いたが、第２の実施形態における円錐形状の反射型蛍光回転体としては、例えば１つの蛍光体領域と１つの非蛍光体領域との２つの領域で形成された反射型蛍光回転体を用い、固体光源として可視光（例えば、青色光）を出射する２つの固体光源を用いる構成も可能である。図１２は、このような光源装置の構成例を示す図である。図１２を参照すると、この光源装置８８は、可視光（例えば、青色光）を出射する２つの固体光源４５ａ，４５ｂと、回転軸Ｘの周りに回転可能な（モーター４によって回転する）蛍光回転体７２とを備えている。図１３は、図１２の光源装置８８に用いられる円錐形状の反射型蛍光回転体７２の一例を示す図（平面図）である（なお、図１３には、固体光源４５ａ，４５ｂの位置も図示されている）。図１３の例では、蛍光回転体７２は、基板上に、可視光（例えば、青色光）を照射すると黄色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層７４が１つの蛍光体領域として配置され、蛍光体層が設けられていない領域７５が１つの非蛍光体領域として配置されている（すなわち、青色の励起光により黄色に発光する蛍光体層を有する黄色蛍光体領域７４と非蛍光体領域７５とが配置されている）。ここで、各領域７４、７５は、同じ形（面積）の領域（２等分された領域）として構成されている。そして、図１３に示されているように、図１２の光源装置８８では、２つの固体光源４５ａ，４５ｂは、２つの固体光源４５ａ，４５ｂからの可視光（例えば、青色光）が、同時に、２つの領域７４、７５を照射するように配置されている。すなわち、各領域７４、７５が同じ形になっている上記蛍光回転体７２に対して、固体光源４５ａ，４５ｂも円錐形状の反射型蛍光回転体７２の回転軸Ｘを中心とする所定の円弧上で同じピッチ（等間隔）に配置されている。このような配置を採用することにより、常に蛍光回転体７２の全ての領域７４、７５が同時に発光している状態を作り出すことができる。また、このような構成において、各領域７４、７５における変換効率が同じになるように設定される必要があり、このため、例えば非蛍光体領域７５には、前述した調整層が、青色光を一部吸収する顔料により設けられている。
【００５８】
図１２、図１３の構成では、可視光（例えば青色光）を発光する固体光源４５ａ，４５ｂの色（いまの例では、青色）と、固体光源４５ａ，４５ｂにより励起され固体光源４５ａ，４５ｂの発光波長よりも長波長の蛍光色（黄色）との混色により、白色光を得るとき、青色光を出射する２つの固体光源４５ａ，４５ｂが、同時に、それぞれ異なる領域７４、７５を照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
【００５９】
より詳細に、図１２、図１３の光源装置８８において、固体光源４５ａ，４５ｂには、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードを用いることができる。なお、固体光源４５ａ，４５ｂとしては、発光ダイオードに限らず、青色光を放出する光源であれば良く、半導体レーザー等を用いることもできる。
【００６０】
また、黄色蛍光体層７４としては、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋ （ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等の黄色蛍光体を用いることができる。
【００６１】
また、円錐形状の反射型蛍光回転体７２において、非蛍光体領域に配置される調整層や蛍光体領域の形成には、円錐形状のままで電着法を利用したり、円錐を展開した平板にそれぞれの蛍光体層パターンに対応する開口部（メタルメッシュ開口）を有するスクリーンを用いて印刷した後に組み立てて円錐形状にする方法などが利用できる。反射型蛍光回転体の基板としては、アルミなどの金属基板が使用可能であり、電着や印刷後の組み立て時にも有利である。なお、反射型蛍光回転体の基板に石英ガラス基板のような透明体を使用することも可能であるが、その場合は、基板の反射面としてアルミなどの金属膜を蒸着などの方法で形成する必要がある。反射型蛍光回転体の基板にアルミなどの金属基板を使用する場合は反射面は不要である。
【００６２】
また、上述した本発明の第１、第２の実施形態の各例では、１つの領域に対する光源の個数を１としたが、１つの領域について複数の光源を用いることも可能である。図１４、図１５は、図１２、図１３の構成例において、各領域に２つの光源を用いる場合を示す図である。すなわち、図１４、図１５の例では、１つの蛍光体領域７４および非蛍光体領域７５のそれぞれに２つの光源４５ａ，４６ａ、４５ｂ，４６ｂを用いている。このように、各領域のそれぞれに、複数の光源を設けることも可能である。すなわち、分割領域数と光源数とは、等しくなくてもよい。
【００６３】
図１６は第１、第２の実施形態で示した光源装置（１０、４０等）を用いた照明装置の一構成例を示す図である。図１６の照明装置は、照明装置外郭を形作るケース８２と、ケース８２内に格納された光源装置（１０、４０等）と、光源装置（１０、４０等）からの光を前方に所定の配光特性を持って照射するレンズ系８３とにより構成されている。
【００６４】
また、図１７は第１、第２の実施形態で示した光源装置（１０、４０等）を用いた照明装置の他の構成例を示す図である。図１７の照明装置は、照明装置外郭を形作るケース８４と、ケース８４内に格納された光源装置（１０、４０等）と、光源装置（１０、４０等）からの光を前方に所定の配光特性を持って照射するズームレンズ系８５とにより構成されている。図１７の照明装置では、ズームレンズ系８５にすることによって配光を可変することができる。特に電動式のズームレンズ系を用いた時には遠隔操作によって配光を可変することができる。
【００６５】
図１６や図１７のようにレンズ系を用いた時でも、本発明の光源装置を用いれば、大光量でカラーブレイクが生じない照明装置を実現できる。
【００６６】
さらに、本発明の反射型蛍光回転体においては、蛍光回転体の蛍光体層を配置する基板上に反射面を形成したりすることにより、効率の高い光源装置および照明装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、照明一般などに利用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１、４１、７２ 蛍光回転体
２ａ，２ｂ，２ｃ、４２ａ，４２ｂ、７４ 蛍光体領域（蛍光体層）
４２ｃ、７５ 非蛍光体領域
４ モーター
５ａ，５ｂ，５ｃ、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ 固体光源
１０、４０、８８ 光源装置
８２、８４ ケース
８３ レンズ系
８５ ズームレンズ系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ等の固体光源を用いた照明装置が用いられており、その１つとして、青色光を出射する固体光源と蛍光体とを組み合わせて（固体光源からの青色光を蛍光体に照射して）、白色光を実現した照明光源が開発されている（特許文献１）。しかし、蛍光体の熱劣化が問題となる大光量光源においては、冷却について考慮する必要がある。
【０００３】
これに対し、主にプロジェクターの光源として、例えば特許文献２に示すような蛍光体を所定の領域に配置した円盤状回転体（以下、蛍光回転体と称す）を利用した光源装置が開発されている。図１には、この種の蛍光回転体９１が示されている。図１を参照すると、蛍光回転体９１は、透明な基板（例えば石英ガラス基板）上に紫外光を照射すると赤色または緑色または青色の蛍光を発光するそれぞれの蛍光体層９２ａ，９２ｂ，９２ｃが３つの分割された領域として配置されており、蛍光回転体９１の回転軸（回転中心）を通って半径方向に延びる直線９３ａ，９３ｂ，９３ｃにより３色の蛍光体層９２ａ，９２ｂ，９２ｃの面積がほぼ等しくなるように分割配置されている。
【０００４】
図２は図１の蛍光回転体９１を用いた光源装置を示す図である。図２を参照すると、この光源装置は、図１の蛍光回転体９１をモーター９４で回転させ、固体光源（例えばレーザーダイオード光源）９５の前に配置することにより、光源９５の光軸上で励起された各蛍光体層９２ａ，９２ｂ，９２ｃが各々の色で順次発光することになる。すなわち、赤緑青の光が順次発光することになるが、発光周期が早くなると、つまり蛍光回転体の回転数を上げると（例えば３６００ｒｐｍにすると）、それぞれの発光色を認識できなくなり白色光として視認できるようになる。
【０００５】
特許文献２の光源装置では、蛍光回転体を用いていることで（蛍光回転体が回転することで）、蛍光体の熱劣化が問題となる大光量光源においても、冷却効果に優れた光源装置を提供できる。さらに、蛍光回転体を用いたこの種の光源装置において、大光量の光源を実現するために、複数の光源を用いることが考えられる。
【０００６】
複数の光源を用いる場合に、具体的には、複数の光源の光軸を揃えて蛍光回転体の１点を照射する仕方や、特許文献３に示されているように２つの光源で蛍光回転体の２つの場所を照射する仕方が考えられる。
【０００７】
図３は特許文献３に開示された仕方を説明するための図である。図３を参照すると、特許文献３に開示の光源装置は、蛍光回転体として、赤緑青の一組の蛍光体層１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを光源の数（２つ）だけ繰り返し配置した蛍光回転体１０１を用い、蛍光回転体１０１の直径上の回転軸Ｘ（回転中心）を挟んで両サイドに光源１０３ａ，１０３ｂをそれぞれ配置したものとなっている。
【０００８】
大光量を得るために複数の光源の光軸を揃えて蛍光回転体の１点を照射する場合には、冷却効果に優れた蛍光回転体とはいえ、限界があることは否めない。これに対し、図３の光源装置では、２つの光源１０３ａ，１０３ｂで蛍光回転体１０１の異なる場所（２つの場所）を照射するので、冷却効果にとっては有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１４８５１２号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１１０５号公報
【特許文献３】特開２００４−３１７５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図３の構成では、２つ（複数）の光源１０３ａ，１０３ｂを用いているものの、２つの光源１０３ａ，１０３ｂからの光が、同時に、同じ色の蛍光を発光する蛍光体層しか照射しないので、蛍光回転体の回転に伴って、発光色が時間的に変化し、いわゆるカラーブレイク現象が生じてしまう。
【００１１】
カラーブレイク現象は本来白色として観察されるはずの赤緑青の順次発光の個々の色が瞬間的に視認されてしまう現象をいう。例えば図３に示す蛍光回転体１０１を回転数１８００ｒｐｍで駆動すれば、赤緑青の順次発光を一周期とした場合に６０Ｈｚでこの順次発光を繰り返すことになり、明るい室内で普通に観察する限りはカラーブレイク現象は生じることはないが、暗い部屋で観察する場合や光源もしくは照明場所から急に目をそむけた時などにカラーブレイク現象が生じてしまう。
【００１２】
蛍光回転体の回転速度を早くして順次発光の繰返し周期を短くすれば、ある程度はカラーブレイク現象が起き難くなるが、回転数上昇によるモーター音の増大など別の要因で人を不愉快にさせてしまう。
【００１３】
本発明は、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することの可能な光源装置および照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光を発光する複数の固体光源と、紫外光を照射すると、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の蛍光体領域を照射することを特徴とする光源装置である。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の全ての蛍光体領域を照射することを特徴とする請求項１に記載の光源装置である。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの光が前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域のうちの２つ以上の領域を同時に照射することを特徴とする光源装置である。
【００１７】
また、請求項４記載の発明は、前記複数の固体光源からの可視光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域の全ての領域を同時に照射することを特徴とする請求項３に記載の光源装置である。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、前記反射型蛍光回転体は、蛍光体を配置する基板が反射面を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置である。
【００１９】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１、請求項２、請求項５、請求項６記載の発明によれば、紫外光を発光する複数の固体光源と、紫外光を照射すると、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の蛍光体領域を照射するので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することの可能な光源装置および照明装置を提供することができる。
【００２１】
さらに、請求項１、請求項２、請求項５、請求項６記載の発明によれば、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を９０度（回転軸に対する傾き角は４５度）とし、固体光源の光軸と回転軸とのなす角度を９０度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸方向に主照射方向を有する（主照射方向Ａ２を回転軸Ｘ方向に一致させる）光源装置および照明装置を実現することができる。
【００２２】
また、請求項３乃至請求項６記載の発明によれば、可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの光が前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域のうちの２つ以上の領域を同時に照射するので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することの可能な光源装置および照明装置を提供することができる。
【００２３】
さらに、請求項３乃至請求項６記載の発明によれば、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を９０度（回転軸に対する傾き角は４５度）とし、固体光源の光軸と回転軸とのなす角度を９０度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸方向に主照射方向を有する（主照射方向Ａ２を回転軸Ｘ方向に一致させる）光源装置および照明装置を実現することができる。
【００２４】
また、請求項５、請求項６記載の発明では、前記反射型蛍光回転体は、蛍光体を配置する基板が反射面を有していることにより、効率の高い光源装置および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の蛍光回転体を示す図である。
【図２】図１の蛍光回転体を用いた光源装置を示す図である。
【図３】特許文献３に開示された仕方を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の光源装置の一構成例を示す図である。
【図５】図４の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の光源装置の一構成例を示す図である。
【図９】図８の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１３】図１２の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１５】図１２の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図である。
【図１６】第１、第２の実施態様で示した光源装置を用いた照明装置の一構成例を示す図である。
【図１７】第１、第２の実施態様で示した光源装置を用いた照明装置の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
本発明の第１の実施形態は、紫外光を発光する複数の固体光源と、紫外光を照射すると、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の蛍光体領域を照射することを特徴としている。
【００２８】
より好適には、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の全ての蛍光体領域を照射することを特徴としている。
【００２９】
なお、上記蛍光体領域とは、蛍光体層を有する領域であって、後述のように、蛍光体層に対応させて、調整層などが設けられる場合には、蛍光体層とともに、これらをも含めたものを指すものとする。以下では、便宜上、蛍光体層とこれに対応する蛍光体領域には、同じ符号を付している。
【００３０】
図４は、本発明の第１の実施形態の光源装置の一構成例を示す図（概略正面図）である。図４を参照すると、この光源装置１０は、紫外光を出射する３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃと、回転軸Ｘの周りに回転可能な（モーター４によって回転する）円錐形状の蛍光回転体１とを備えている。図５は、図４の光源装置１０に用いられる蛍光回転体１の一例を示す図（平面図）である（なお、図５には、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃの位置も図示されている）。図５の例では、蛍光回転体１は、基板上に、紫外光を照射すると赤色、緑色、青色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが３つの分割された領域（３等分された領域）として配置されている。そして、図５に示されているように、図４の光源装置１０では、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃは、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃから矢印Ａ１の方向に出射された紫外光が、同時に、３つの全ての蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを照射するように配置されている。
【００３１】
また、図４の光源装置１０では、円錐形状の蛍光回転体１が反射型のものとして構成され、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃから矢印Ａ１の方向に出射された紫外光（励起光）によって励起された各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの発光のうち、円錐形状の蛍光回転体１で反射されて矢印Ａ２の方向に出射する光を照明光として利用できるようになっている。以下、この形式の蛍光回転体を、反射型蛍光回転体という。ここで、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの出射光を考えると、入射励起光に対して反射する光とともに、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃで多重反射され蛍光回転体１を透過する発光や、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを励起せず励起光のまま蛍光回転体１を透過する光も存在している。もし、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを配置する基板が透明であるとすると、これらの光は蛍光回転体１の裏側に抜ける透過光となり、照明光として利用できない光となってしまう。
【００３２】
反射型蛍光回転体１を用いる場合に、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの上記透過光を照明光として利用するため、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを配置する基板自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを配置する基板上に反射面を設けることができる。具体的には、透明な基板上に金属膜を配置することができる。これにより、効率の高い光源装置を実現できる。
【００３３】
なお、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率は、蛍光体層を形成する蛍光体材料により異なるが、５０％から９９％程度である。従って、本発明では、この変換効率を考慮に入れた蛍光回転体１を設計する必要がある。具体的には、変換効率が高い蛍光体層が配置された蛍光体領域の透過率もしくは反射率を調整する設計手法が考えられる。蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃの透過率もしくは反射率を調整する方法としては、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃに重ねて所定の透過率を有する調整層をさらに設ける方法などが考えられる。ここで、調整層としては、それぞれの蛍光体の蛍光波長付近に吸収波長を有する顔料を薄膜として配置するなどの方法が利用できる。
【００３４】
図４、図５の構成では、モーター４によって蛍光回転体１を回転させることで、赤緑青の３色の混色により白色光を得るとき、紫外光を出射する３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃが、同時に、それぞれ異なる蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
【００３５】
例えば図５に示した赤緑青の３つの蛍光体領域を有する蛍光回転体を３つの固体光源で照射する場合、ある１つの光源だけに注目した場合は、時間順次で赤緑青の発光を繰り返しカラーブレイクを生じることになるが、別の光源では同時に必ず別の色を励起するようにすれば、複数の光源によって励起された異なった発光色の混色を観察することになり、カラーブレイクは生じ難い。特に図５に示した光源位置のように、３等分された蛍光回転体を同じく３等分された同じ個数の光源で励起する場合は、ある瞬間では必ず赤緑青の３色の蛍光色が発光していることになり、常にこの関係が保持されることになるので、全くカラーブレイクを感じさせない光源装置を実現できる。
【００３６】
さらに、図４、図５の構成では、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を９０度（回転軸Ｘに対する傾き角は４５度）とし、固体光源の光軸と回転軸Ｘとのなす角度を９０度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸Ｘ方向に主照射方向を有する（主照射方向Ａ２を回転軸Ｘ方向に一致させる）光源装置を実現することができる。これにより、余計な光学系を設ける必要なく、複数（いまの場合、３つ）の光（白色光）の出射方向を統一できる。
【００３７】
以下、本発明の第１の実施形態の光源装置１０をより詳細に説明する。
【００３８】
本発明の第１の実施形態の光源装置１０において、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃとしては、いずれも同じ構成のものを用いることができる。すなわち、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃには、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードを用いることができる。なお、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃとしては、発光ダイオードに限らず、紫外光を放出する光源であれば良く、半導体レーザー等を用いることもできる。
【００３９】
また、蛍光回転体１には、赤、緑、青の発光色に対応する蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが、図５に示すように、各色が同じ形（面積）となるように（各色が３等分されるように）塗り分けられたものを使用できる。なお、変換効率が各色の蛍光体間で異なる場合は、前述した設計手法に従い蛍光回転体を作製することになる。塗り分けは、円錐形状のままで電着法を利用したり、円錐を展開した平板にそれぞれの蛍光体層パターンに対応する開口部（メタルメッシュ開口）を有するスクリーンを用いて印刷した後に組み立てて円錐形状にする方法などが利用できる。反射型蛍光回転体の基板としてはアルミなどの金属基板が使用可能であり、電着や印刷後の組み立て時にも有利である。基板に石英ガラス基板のような透明体を使用することも可能であるが、その場合は反射面としてアルミなどの金属膜を蒸着などの方法で形成する必要がある。アルミなどの金属基板を使用する場合は反射面は不要である。
【００４０】
ここで、各色が同じ形（面積）になる（各色が３等分されている）上記蛍光回転体１に対して固体光源５ａ，５ｂ，５ｃも円錐形状の反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘを中心とする所定の円弧上で同じピッチ（等間隔）に配置されている。このような配置を採用することにより、常に円錐形状の反射型蛍光回転体１の全ての色が同時に発光している状態を作り出すことができる。
【００４１】
また、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃには、波長が約３８０ｎｍないし約４００ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体層２ａには、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、 ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体層２ｂには、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋等を用いることができ、青色蛍光体層２ｃには、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＬａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｎ，Ｏ）１０：Ｃｅ３＋等を用いることができる。
【００４２】
なお、上述した例では、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃが、同時に、３つの蛍光体層（すなわち、全ての蛍光体層）２ａ，２ｂ，２ｃを照射するようにしており、これにより、より完全にカラーブレイク現象を防止できるが、本発明は、この構成に限定されず、種々の変形が可能である。例えば図６に示すように、蛍光回転体１上の３つの蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃに対し、固体光源の個数が２であり、２つの固体光源５ａ，５ｂが、同時に、３つの蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃのうちの２つの蛍光体層を照射するような場合も、本発明の範囲に含まれる。なお、この場合は、図５に示す場合に比べれば劣るが、カラーブレイク現象を防止できる。また、上述の例では、蛍光回転体には、赤緑青の３つの蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃが設けられている場合を示したが、例えば図３に示したように赤緑青の蛍光体領域がそれぞれ２つずつ赤緑青の順に繰り返し設けられている場合（６つの蛍光体領域が設けられている場合）において、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃを図７（ａ）や図７（ｂ）のように配置する場合なども、本発明の範囲に含まれる。
【００４３】
本発明の第２の実施形態の光源装置は、可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの光が前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域のうちの２つ以上の領域を同時に照射することを特徴としている。
【００４４】
より好適には、前記複数の固体光源からの可視光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域の全ての領域を同時に照射することを特徴としている。
【００４５】
なお、上記蛍光体領域とは、蛍光体層を有する領域であって、後述のように、蛍光体層に対応させて、調整層などが設けられる場合には、蛍光体層とともに、これらをも含めたものを指すものとする。以下では、便宜上、蛍光体層とこれに対応する蛍光体領域には、同じ符号を付している。また、非蛍光体領域とは、蛍光体層を有しない領域を指すものとする。
【００４６】
図８は、本発明の第２の実施形態の光源装置の一構成例を示す図（概略正面図）である。なお、図８において、図４と同様の箇所には同じ符号を付している。図８を参照すると、この光源装置４０は、可視光（例えば、青色光）を出射する３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃと、回転軸Ｘの周りに回転可能な（モーター４によって回転する）円錐形状の蛍光回転体４１とを備えている。図９は、図８の光源装置４０に用いられる蛍光回転体４１の一例を示す図（平面図）である（なお、図９には、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃの位置も図示されている）。図８の例では、蛍光回転体４１は、基板上に、可視光（例えば、青色光）を照射すると赤色、緑色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層４２ａ，４２ｂが２つの分割された蛍光体領域として配置され、蛍光体層が設けられていない領域４２ｃが非蛍光体領域として配置されている。ここで、領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、３等分された領域として構成されている。そして、図９に示されているように、図８の光源装置４０では、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃから矢印Ａ１の方向に出射された可視光（例えば、青色光）が、同時に、３つの全ての領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃを照射するように配置されている。
【００４７】
図８の光源装置４０では、円錐形状の蛍光回転体４１が反射型のものとして構成され、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃから矢印Ａ１の方向に出射された可視光（例えば青色光）によって励起された各蛍光体領域（各蛍光体層）４２ａ，４２ｂからの発光のうち、円錐形状の蛍光回転体４１で反射されて矢印Ａ２の方向に出射する光（赤色光、緑色光）、および、非蛍光体領域４２ｃで矢印Ａ２の方向に反射される光（青色光）を照明光として利用できるようになっている。以下、この形式の蛍光回転体を、反射型蛍光回転体と称す。ここで、蛍光体層４２ａ，４２ｂからの出射光を考えると、入射励起光に対して反射する光とともに蛍光体層４２ａ，４２ｂで多重反射され蛍光回転体４１を透過する発光や、蛍光体層４２ａ，４２ｂを励起せず励起光のまま蛍光回転体４１を透過する光も存在している。もし、蛍光回転体４１の蛍光体層４２ａ，４２ｂを配置する基板が透明であるとすると、これらの光は蛍光回転体４１の裏側に抜ける透過光となり、照明光として利用できない光となってしまう。
【００４８】
反射型蛍光回転体４１を用いる場合に、蛍光体層４２ａ，４２ｂからの上記透過光を照明光として利用するため、蛍光回転体４１の蛍光体層４２ａ，４２ｂを配置する基板自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体４１の蛍光体層４２ａ，４２ｂを配置する基板上に反射面を設けることができる。具体的には、透明な基板上に金属膜を配置することができる。これにより、効率の高い光源装置を実現できる。
【００４９】
なお、蛍光体領域の蛍光体層での励起光から蛍光への変換効率は、蛍光体層を形成する蛍光体材料により異なるが、５０％から９９％程度である。従って、本発明では、この変換効率を考慮に入れた蛍光回転体４１を設計する必要がある。具体的には、非蛍光体領域４２ｃ（変換効率が１００％）や変換効率が高い蛍光体層が配置された蛍光体領域の透過率もしくは反射率を調整したり、あるいは、非蛍光体領域４２ｃに散乱性を持たせて透過率もしくは反射率を調整する設計手法が考えられる。透過率もしくは反射率を調整する方法としては、非蛍光体領域４２ｃでは、非蛍光体領域４２ｃ上に所定の透過率を有する調整層を設け、また、蛍光体領域４２ａ，４２ｂでは、蛍光体層４２ａ，４２ｂに重ねて所定の透過率を有する調整層をさらに設ける方法などが考えられる。ここで、非蛍光体領域４２ｃ上に設けられる調整層としては、青色光を一部吸収する顔料を薄膜として配置するなどの方法が利用できる。また、蛍光体層４２ａ，４２ｂに重ねて設けられる調整層としては、それぞれの蛍光体の蛍光波長付近に吸収波長を有する顔料を薄膜として配置するなどの方法が利用できる。また、非蛍光体領域４２ｃに散乱性を持たせるためには、蛍光回転体４１の基板表面に微細な凹凸を付けたり、散乱材を混入した散乱層を蛍光回転体４１の基板上に配置する方法などが考えられる。
【００５０】
図８、図９の構成では、可視光（例えば青色光）を発光する固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃの色（いまの例では、青色）と、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃにより励起され固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃの発光波長よりも長波長の蛍光色（赤色と緑色）との混色により、白色光を得るとき、青色光を出射する３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃが、同時に、それぞれ異なる領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
【００５１】
さらに、図８、図９の構成では、円錐形状の反射型蛍光回転体を使用しているので、例えば円錐の頂角を９０度（回転軸Ｘに対する傾き角は４５度）とし、固体光源の光軸と回転軸Ｘとのなす角度を９０度とする等、所定の関係にすれば、反射型蛍光回転体の回転軸Ｘ方向に主照射方向を有する（主照射方向Ａ２を回転軸Ｘ方向に一致させる）光源装置を実現することができる。これにより、余計な光学系を設ける必要なく、複数（いまの場合、３つ）の光（白色光）の出射方向を統一できる。
【００５２】
以下、本発明の第２の実施形態の光源装置４０をより詳細に説明する。
【００５３】
本発明の第２の実施形態の光源装置４０において、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃとしては、いずれも同じ構成のものを用いることができる。すなわち、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃには、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードを用いることができる。なお、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃとしては、発光ダイオードに限らず、青色光を放出する光源であれば良く、半導体レーザー等を用いることもできる。
【００５４】
また、蛍光回転体４１には、図９に示すように、青色の励起光により赤色および緑色に発光する２つの蛍光体領域（蛍光体層４２ａ，４２ｂ）と非蛍光体領域４２ｃとが、各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが同じ形（面積）となるように（各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが３等分されるように）配置されたものを使用できる。なお、変換効率が各色の蛍光体間で異なる場合は、前述した設計手法に従い蛍光体領域を設計することになる。また、非蛍光体領域には、前述した調整層が、青色光を一部吸収して青色光の透過率を調整する顔料により設けられている。非蛍光体領域に配置される調整層や蛍光体領域の塗り分けは、円錐形状のままで電着法を利用したり、円錐を展開した平板にそれぞれの蛍光体層パターンに対応する開口部（メタルメッシュ開口）を有するスクリーンを用いて印刷した後に組み立てて円錐形状にする方法などが利用できる。反射型蛍光回転体の基板としてはアルミなどの金属基板が使用可能であり、電着や印刷後の組み立て時にも有利である。なお、基板には石英ガラス基板のような透明体を使用することも可能であるが、その場合は反射面としてアルミなどの金属膜を蒸着などの方法で形成する必要がある。基板にアルミなどの金属基板を使用する場合は反射面は不要である。
【００５５】
ここで、各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが同じ形（面積）になる（各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが３等分されている）上記蛍光回転体４１に対して、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃも円錐形状の反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘを中心とする所定の円弧上で同じピッチ（等間隔）に配置されている。このような配置を採用することにより、常に円錐形状の反射型蛍光回転体４１の全ての領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが同時に発光している状態を作り出すことができる。
【００５６】
なお、本発明の第２の実施形態の上述した例では、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃが、同時に、３つの領域（すなわち、全ての領域）４２ａ，４２ｂ，４２ｃを照射するようにしており、これにより、より完全にカラーブレイク現象を防止できるが、本発明は、この構成に限定されず、種々の変形が可能である。例えば図１０に示すように、蛍光回転体上の３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃに対し、固体光源の個数が２であり、２つの固体光源４５ａ，４５ｂが、同時に、３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃのうちの２つの領域を照射するような場合も、本発明の範囲に含まれる。なお、この場合は、図９に示す場合に比べれば劣るものの、カラーブレイク現象を防止できる。また、上述の例では、蛍光回転体には、３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが設けられている場合を示したが、３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃがそれぞれ２つずつ順に繰り返し設けられている場合（６つの蛍光体領域が設けられている場合）において、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃを図１１（ａ）や図１１（ｂ）のように配置する場合なども、本発明の範囲に含まれる。
【００５７】
また、上述の例では、蛍光回転体として、図９や図１１に示すものを用いたが、第２の実施形態における円錐形状の反射型蛍光回転体としては、例えば１つの蛍光体領域と１つの非蛍光体領域との２つの領域で形成された反射型蛍光回転体を用い、固体光源として可視光（例えば、青色光）を出射する２つの固体光源を用いる構成も可能である。図１２は、このような光源装置の構成例を示す図である。図１２を参照すると、この光源装置８８は、可視光（例えば、青色光）を出射する２つの固体光源４５ａ，４５ｂと、回転軸Ｘの周りに回転可能な（モーター４によって回転する）蛍光回転体７２とを備えている。図１３は、図１２の光源装置８８に用いられる円錐形状の反射型蛍光回転体７２の一例を示す図（平面図）である（なお、図１３には、固体光源４５ａ，４５ｂの位置も図示されている）。図１３の例では、蛍光回転体７２は、基板上に、可視光（例えば、青色光）を照射すると黄色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層７４が１つの蛍光体領域として配置され、蛍光体層が設けられていない領域７５が１つの非蛍光体領域として配置されている（すなわち、青色の励起光により黄色に発光する蛍光体層を有する黄色蛍光体領域７４と非蛍光体領域７５とが配置されている）。ここで、各領域７４、７５は、同じ形（面積）の領域（２等分された領域）として構成されている。そして、図１３に示されているように、図１２の光源装置８８では、２つの固体光源４５ａ，４５ｂは、２つの固体光源４５ａ，４５ｂからの可視光（例えば、青色光）が、同時に、２つの領域７４、７５を照射するように配置されている。すなわち、各領域７４、７５が同じ形になっている上記蛍光回転体７２に対して、固体光源４５ａ，４５ｂも円錐形状の反射型蛍光回転体７２の回転軸Ｘを中心とする所定の円弧上で同じピッチ（等間隔）に配置されている。このような配置を採用することにより、常に蛍光回転体７２の全ての領域７４、７５が同時に発光している状態を作り出すことができる。また、このような構成において、各領域７４、７５における変換効率が同じになるように設定される必要があり、このため、例えば非蛍光体領域７５には、前述した調整層が、青色光を一部吸収する顔料により設けられている。
【００５８】
図１２、図１３の構成では、可視光（例えば青色光）を発光する固体光源４５ａ，４５ｂの色（いまの例では、青色）と、固体光源４５ａ，４５ｂにより励起され固体光源４５ａ，４５ｂの発光波長よりも長波長の蛍光色（黄色）との混色により、白色光を得るとき、青色光を出射する２つの固体光源４５ａ，４５ｂが、同時に、それぞれ異なる領域７４、７５を照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。
【００５９】
より詳細に、図１２、図１３の光源装置８８において、固体光源４５ａ，４５ｂには、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードを用いることができる。なお、固体光源４５ａ，４５ｂとしては、発光ダイオードに限らず、青色光を放出する光源であれば良く、半導体レーザー等を用いることもできる。
【００６０】
また、黄色蛍光体層７４としては、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋ （ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等の黄色蛍光体を用いることができる。
【００６１】
また、円錐形状の反射型蛍光回転体７２において、非蛍光体領域に配置される調整層や蛍光体領域の形成には、円錐形状のままで電着法を利用したり、円錐を展開した平板にそれぞれの蛍光体層パターンに対応する開口部（メタルメッシュ開口）を有するスクリーンを用いて印刷した後に組み立てて円錐形状にする方法などが利用できる。反射型蛍光回転体の基板としては、アルミなどの金属基板が使用可能であり、電着や印刷後の組み立て時にも有利である。なお、反射型蛍光回転体の基板に石英ガラス基板のような透明体を使用することも可能であるが、その場合は、基板の反射面としてアルミなどの金属膜を蒸着などの方法で形成する必要がある。反射型蛍光回転体の基板にアルミなどの金属基板を使用する場合は反射面は不要である。
【００６２】
また、上述した本発明の第１、第２の実施形態の各例では、１つの領域に対する光源の個数を１としたが、１つの領域について複数の光源を用いることも可能である。図１４、図１５は、図１２、図１３の構成例において、各領域に２つの光源を用いる場合を示す図である。すなわち、図１４、図１５の例では、１つの蛍光体領域７４および非蛍光体領域７５のそれぞれに２つの光源４５ａ，４６ａ、４５ｂ，４６ｂを用いている。このように、各領域のそれぞれに、複数の光源を設けることも可能である。すなわち、分割領域数と光源数とは、等しくなくてもよい。
【００６３】
図１６は第１、第２の実施形態で示した光源装置（１０、４０等）を用いた照明装置の一構成例を示す図である。図１６の照明装置は、照明装置外郭を形作るケース８２と、ケース８２内に格納された光源装置（１０、４０等）と、光源装置（１０、４０等）からの光を前方に所定の配光特性を持って照射するレンズ系８３とにより構成されている。
【００６４】
また、図１７は第１、第２の実施形態で示した光源装置（１０、４０等）を用いた照明装置の他の構成例を示す図である。図１７の照明装置は、照明装置外郭を形作るケース８４と、ケース８４内に格納された光源装置（１０、４０等）と、光源装置（１０、４０等）からの光を前方に所定の配光特性を持って照射するズームレンズ系８５とにより構成されている。図１７の照明装置では、ズームレンズ系８５にすることによって配光を可変することができる。特に電動式のズームレンズ系を用いた時には遠隔操作によって配光を可変することができる。
【００６５】
図１６や図１７のようにレンズ系を用いた時でも、本発明の光源装置を用いれば、大光量でカラーブレイクが生じない照明装置を実現できる。
【００６６】
さらに、本発明の反射型蛍光回転体においては、蛍光回転体の蛍光体層を配置する基板上に反射面を形成したりすることにより、効率の高い光源装置および照明装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、照明一般などに利用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１、４１、７２ 蛍光回転体
２ａ，２ｂ，２ｃ、４２ａ，４２ｂ、７４ 蛍光体領域（蛍光体層）
４２ｃ、７５ 非蛍光体領域
４ モーター
５ａ，５ｂ，５ｃ、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ 固体光源
１０、４０、８８ 光源装置
８２、８４ ケース
８３ レンズ系
８５ ズームレンズ系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光を発光する複数の固体光源と、紫外光を照射すると、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の蛍光体領域を照射することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の全ての蛍光体領域を照射することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの光が前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域のうちの２つ以上の領域を同時に照射することを特徴とする光源装置。
【請求項４】
前記複数の固体光源からの可視光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域の全ての領域を同時に照射することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記反射型蛍光回転体は、蛍光体を配置する基板が反射面を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
紫外光を発光する複数の固体光源と、紫外光を照射すると、互いに異なった色の蛍光を発光する複数の蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の蛍光体領域を照射することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数の固体光源からの紫外光が、同時に、互いに異なった蛍光色を発する複数の全ての蛍光体領域を照射することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
可視光を発光する複数の固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１つの蛍光体領域と、蛍光体が配置されていない非蛍光体領域とを、互いに分割された領域として有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体が円錐形状のものであり、かつ、前記複数の固体光源からの光が前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域のうちの２つ以上の領域を同時に照射することを特徴とする光源装置。
【請求項４】
前記複数の固体光源からの可視光が、前記蛍光体領域および前記非蛍光体領域の全ての領域を同時に照射することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記反射型蛍光回転体は、蛍光体を配置する基板が反射面を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図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】
【公開番号】特開２０１１−１２４０１１（Ｐ２０１１−１２４０１１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７８３４０（Ｐ２００９−２７８３４０）
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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