光源装置および照明装置
【課題】 装置が大型化したり、コストが高くなるなどの問題を生じさせることなく、照明光源の発光色（色度）を制御することの可能な光源装置を提供する。
【解決手段】 紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部１２と、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段としての反射機構１６とを備えている。。
【解決手段】 紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部１２と、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段としての反射機構１６とを備えている。。
【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】
ＬＥＤや半導体レーザー等の半導体発光素子を励起源として蛍光体を励起して光源とする照明装置が実用化されており、例えば特許文献１には、室内の使用目的に応じて、照明装置の色温度を可変にする方式が提案されている。すなわち、特許文献１では、白色ＬＥＤと緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤなどの発光色の異なるＬＥＤを用意し、駆動電流を回路で制御する事で各色のＬＥＤの光束比を変えることにより、照明装置の色温度を可変にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７０８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、上述した従来の技術では、照明光源の発光色を制御する方式として、発光色の異なるＬＥＤ素子を複数個用意して、その駆動電流を制御する方式が提案されているが、半導体発光素子や冷却部、半導体発光素子を駆動する回路が複数必要とするため、装置が大型化したり、コストが高くなるなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、装置が大型化したり、コストが高くなるなどの問題を生じさせることなく、照明光源の発光色（色度）を制御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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光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２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部と、前記固体光源からの励起光と前記蛍光体部との相対的位置を移動制御する制御手段とを備えていることを特徴とする光源装置である。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体領域は、仕切りによって分離されていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記制御手段は、単純な凸面鏡若しくは凹面鏡からなる反射部と、該反射部を機械的に駆動する駆動手段とを有し、駆動手段によって該反射部を機械的に駆動することで、前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記制御手段は、多数の微小鏡面を有するデジタルマイクロミラーデバイスであり、該デジタルマイクロミラーデバイスによって前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、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】
【００１１】
請求項１乃至請求項５記載の発明によれば、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光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２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部と、前記固体光源からの励起光と前記蛍光体部との相対的位置を移動制御する制御手段とを備えているので、装置が大型化したり、コストが高くなるなどの問題を生じさせることなく、照明光源の発光色（色度）を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光源装置および照明装置の構成例を示す図である。
【図２】蛍光体部の構成例を示す図である。
【図３】反射機構を駆動して、固体光源からの励起光の照射範囲を制御する様子を示す図である。
【図４】反射機構を駆動して、固体光源からの励起光の照射範囲を制御する様子を示す図である。
【図５】反射機構を駆動して、固体光源からの励起光の照射範囲を制御する様子を示す図である。
【図６】図３、図４、図５に示したような励起光の照射範囲を概略的に示す図である。
【図７】反射機構や固体光源を固定して、蛍光体部を圧電素子によって移動させる構成を示す図である。
【図８】図１の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】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
本発明の光源装置は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光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２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部と、前記固体光源からの励起光と前記蛍光体部との相対的位置を移動制御する制御手段とを備えていることを特徴としている。なお、蛍光体領域とは、蛍光体層を有する領域であって、蛍光体層に対応させて、光の透過率や反射率を調整する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。
【００１５】
図１、図２（ａ），（ｂ）は、本発明の光源装置および照明装置の構成例を示す図である。なお、図１は全体図、図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ蛍光体部の正面図、平面図である。図１、図２（ａ），（ｂ）の構成例では、光源装置は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも２種類の蛍光体領域（蛍光体層）が周期的に交互に配置されている（蛍光体層が周期的に交互にセルとして配置されている）蛍光体部１２と、前記固体光源５からの励起光と前記蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段としての反射機構１６とを備えている。
【００１６】
ここで、蛍光体部１２は、固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも２種類の蛍光体層（図２（ａ），（ｂ）の例では、２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）と、蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の前記励起光が入射する側の面とは反対の面側に設けられている基板６とを有している。
【００１７】
なお、少なくとも２種類の蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）は、仕切り１０によって分離されている。すなわち、色度を正確に制御するためには、特定の蛍光体層のみが発光することが望ましいが、蛍光体は励起光を散光するため横方向への励起光の伝播が問題となる。これを解決するためには、蛍光体層セル２ａ，２ｂを仕切り１０によって光学的に分離することで、蛍光の混色を抑制することができる。
【００１８】
また、図１、図２（ａ），（ｂ）の構成例では、蛍光体層（図２（ａ），（ｂ）の例では、２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）は基板６上に設けられている。また、基板６の少なくとも蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）側の面は、固体光源５からの励起光および蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）からの蛍光を反射する反射面となっている。すなわち、図１、図２（ａ），（ｂ）の構成例では、蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の面のうち固体光源５からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光などの光を取り出す方式（以下、反射方式と称す）が採用されている。
【００１９】
また、蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）には、樹脂成分を実質的に含まないもの（具体的には、蛍光体層の形成に通常使用される樹脂成分が蛍光体層の５ｗｔ％以下であるもの）が用いられるのが良く、このような蛍光体層を実現するものとして、蛍光体粉末をガラス中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体の単結晶や蛍光体の多結晶体（以下、蛍光体セラミックスと称す）などが挙げられる。蛍光体セラミックスは、蛍光体の製造過程において、焼成前に材料を任意の形状に成形し、焼成した蛍光体の塊である。蛍光体セラミックスは、その製造工程のうち、成形工程においてバインダーとして有機物を使用する場合があるが、成形後に脱脂工程を設けて有機成分を焼き飛ばすため、焼成後の蛍光体セラミックスには有機樹脂成分は５ｗｔ％以下しか残留しない。したがって、ここに挙げた蛍光体層は、実質的に樹脂成分を含まず、無機物質のみから構成されているため、熱による変色が発生することがなく、高輝度化を図ることが可能である。また、無機物質のみからなるガラスやセラミックスは、一般に、樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体層から基板６への熱放散においても有利である。
【００２０】
また、固体光源５が例えば青色光を発光するものである場合、例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂのそれぞれには、具体的には例えば、黄色蛍光体の入ったセル、橙色蛍光体が入ったセルを用いることができる。この場合、本発明では、後述のように、例えば色温度の高い白色光を照明光として得るには、制御手段としての反射機構１６によって、黄色蛍光体の入ったセル２ａを選択的に固体光源５からの青色光により励起し、また、色温度の低い白色光を照明光として得るには、制御手段としての反射機構１６によって、黄色蛍光体の入ったセル２ａと同時に橙色蛍光体の入ったセルも固体光源５からの青色光により励起することができる。
【００２１】
また、基板６は、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層からの発光（蛍光）と、蛍光体層で吸収されなかった固体光源５からの光）に対する反射面の役割と、蛍光体層から放散してきた熱を外部へ放散させる役割と、蛍光体層の支持基板の役割も担うものである。このため、高い光反射特性、伝熱特性、加工性が求められる。この基板６には、金属基板やアルミナなどの酸化物セラミックス、窒化アルミニウムなどの非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板が使用されるのが望ましい。
【００２２】
次に、図１、図２（ａ），（ｂ）の光源装置をより詳細に説明する。
【００２３】
図１、図２（ａ），（ｂ）の光源装置において、固体光源５には、紫外光から可視光（例えば青色光）領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザーなどが使用可能である。
【００２４】
より具体的に、固体光源５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や半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層２の蛍光体としては、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、緑色蛍光体には、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋等を用いることができ、青色蛍光体には、（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。
【００２５】
また、固体光源５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や半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層の蛍光体としては、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、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋等を用いることができる。また、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＋等の黄色蛍光体や、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等の橙色蛍光体を用いることができる。
【００２６】
蛍光体層としては、これらの蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。
【００２７】
前述のように、図２（ａ），（ｂ）の蛍光体部１２において、２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂのそれぞれには、具体的には例えば、黄色蛍光体の入ったセル、橙色蛍光体が入ったセルを用いることができる。この場合、蛍光体部１２は、例えば次のように作製される。なお、ここでは、黄色蛍光体としてＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、橙色蛍光体としてＣａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋を用いることにする。先ず、これらの蛍光体をガラス材料のＰ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３の粉末と共に加熱して固形化する。固形化した蛍光体入りガラスは、ダイアモンドカッターやレーザースクライブ等の装置を用いて所定のサイズに切り分けられる。一方、冷却効率の高い窒化アルミの基板６を用意し、アルミニウム製の格子状のリブ構造体をロウ付けし、ロウ付けした基板６にメッキ処理で銀をコーティングする。格子状の中に先に作製した蛍光体入りガラスを接着して固定する。この場合は、基板６に窒化アルミを用い、格子状のリブ構造体にアルミニウムを用いたが、熱伝導性の高い材料であればその他の材料を用いても良い。またシリコン基板をマスキングし、フッ酸等でエッチングして、格子状に加工した物を用いても良い。また、高温処理にも耐えうるセラミック製の格子状構造体を用いれば、その格子内部に蛍光体粉とガラス原料をいれ、加熱することで、蛍光体部１２を作製することもできる。
【００２８】
上述の例では、基板６には、窒化アルミを用いたが、基板６としては、一般に、金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどを使用可能であり、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板を使用するのが望ましい。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｄなどの単体や、それらを含む合金が使用可能である。また、基板６の表面に増反射や腐食防止を目的としたコーティングを施しても良い。また、蛍光体は光を変換する場合に発熱し、蛍光体は周囲温度が上昇すると変換効率が低下する温度消光という特性を持っている。蛍光体層の発光効率低下を防ぐには、より積極的に蛍光体層を冷却する必要があり、このため、蛍光体層の背面に冷却機構が設けられるのが良い。具体的に、冷却機構として、基板６には、基板６の背面に放熱フィンを設けても良いし、ファン等を用いて空冷しても良いし、ペルチェ素子の様な熱電素子を用いて冷却しても良い。このように、冷却機構を設けて基板６の放熱性を高め、蛍光体層からの発熱を背面から放熱することで蛍光体層の変換効率低下を防止することが出来る。すなわち、高輝度化を図ることができる。
【００２９】
ところで、図１、図２（ａ），（ｂ）の例では、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段として反射機構１６を用いており、これにより、色度（発光色）を可変にするのを、複数の励起光源や制御回路を用いることなく実現できるため、装置の小型化、製造コストの低減が可能となる。
【００３０】
また、図１に示すように、上記光源装置と光学系（レンズ系）２０とを組み合わせることで（上記光源装置からの出射光を光学系（レンズ系）２０に通して照明光とすることで）、照明装置を構成することができ、この照明装置では、反射機構１６により、色度を可変にすることで、照明光の照明色（色度）を可変にすることができる。
【００３１】
ここで、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段としての反射機構１６としては、単純な凸面鏡若しくは凹面鏡からなる反射部と、該反射部を機械的に駆動する駆動手段とを有するものを用いることができ、駆動手段によって該反射部を機械的に駆動することで、前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることができる（励起光の照射角度を制御する（変化させる）ことができる）。なお、反射部を機械的に駆動する駆動手段としては、アクチュエーターやモーター等を用いることができる。
【００３２】
あるいは、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段としての反射機構１６としては、アレイ状の多数の微小鏡面を有するデジタルマイクロミラーデバイスを用い、該デジタルマイクロミラーデバイスによって前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることができる（励起光の照射角度を制御する（変化させる）ことができる）。そして、デジタルマイクロミラーデバイスを用いる場合には、更に精密な移動制御を行うことができる。
【００３３】
図３、図４、図５は、図２（ａ），（ｂ）の蛍光体部１２（２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂのそれぞれには、黄色蛍光体の入ったセル、橙色蛍光体が入ったセルを用いるとする）を光学系の焦点位置に固定し、固体光源５としての青色半導体レーザーと反射機構１６としてのデジタルマイクロミラーデバイスを蛍光体部１２に照射可能な位置に配置し、反射機構１６としてのデジタルマイクロミラーデバイスを駆動して、固体光源５からの励起光（青色光）の照射範囲を制御する様子を示す図である。なお、図３、図４、図５において、斜線部Ｅの箇所が固体光源５からの励起光（青色光）の照射範囲（千鳥格子状の照射範囲パターン）であり、このような千鳥格子状の照射範囲パターンは、デジタルマイクロミラーデバイスで容易に形成できる。
【００３４】
図３では、色温度の高い白色光を得るために、黄色蛍光体の入ったセル２ａが励起光（青色光）の照射範囲Ｅとなるように照射範囲Ｅの位置が制御されており、この場合、黄色蛍光体の入ったセル２ａが励起光（青色光）によって選択的に励起される。また、図４では、図３の場合よりも色温度の低い白色光を得るために、橙色蛍光体が入ったセル２ｂが励起光（青色光）の照射範囲Ｅとなるように照射範囲Ｅの位置が制御されており、この場合、橙色蛍光体が入ったセル２ｂが励起光（青色光）によって選択的に励起される。また、図５では、図３と図４との間の色温度の白色光を得るために、黄色蛍光体の入ったセル２ａの一部と橙色蛍光体が入ったセル２ｂの一部とが同時に励起光（青色光）の照射範囲Ｅとなるように照射範囲Ｅの位置が制御されており、この場合、黄色蛍光体の入ったセル２ａの一部と橙色蛍光体が入ったセル２ｂの一部とが同時にが励起光（青色光）によって励起される。図６は図３、図４、図５に示したような励起光（青色光）の照射範囲Ｅを概略的に示す図である。図６を参照すると、照射範囲Ｅは、蛍光体層セル２ａまたは２ｂと同じ大きさか、それよりも小さい大きさのものに設定される。そして、この場合、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）を駆動して、照射範囲Ｅを上下左右に移動制御することによって、図３のように黄色蛍光体の入ったセル２ａだけを選択的に励起したり、あるいは、図４のように橙色蛍光体が入ったセル２ｂだけを選択的に励起したり、あるいは、図５のように黄色蛍光体の入ったセル２ａの一部と橙色蛍光体が入ったセル２ｂの一部とを同時に励起したりして、白色光の色温度（色度）を所望のものに変えることができる。
【００３５】
なお、上述の例では、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）によって照射範囲Ｅの移動制御を行ったが、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）を用いずに、固体光源５からの励起光を蛍光体部１２に直接照射する構成にし、固体光源５の向きなどを変えることにより、照射範囲Ｅの移動制御を行うことも可能である。しかしながら、固体光源５の向きなどを変えるよりも、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）を駆動制御する方が、より精度良く正確に照射範囲Ｅの移動制御を行うことができるので、好ましい。
【００３６】
また、上述の例では、照射範囲の移動制御を行うことで、色度を可変にしたが、照射範囲を移動制御することなく（すなわち、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）や固体光源５を固定して）、蛍光体部１２を圧電素子などの駆動機構を用いて移動させることでも、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、色度を可変にすることができる。
【００３７】
図７には、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）や固体光源５を固定して、蛍光体部１２を圧電素子２２によって矢印Ａの方向に移動させる構成が示されている。このように、蛍光体部１２を圧電素子２２によって矢印Ａの方向に移動させることによっても、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御することができ、色度を可変にすることができる。なお、図７には反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）が設けられているが、蛍光体部１２を圧電素子２２によって矢印Ａの方向に移動させる構成の場合には、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）は必ずしも必要ではない。
【００３８】
図７の例では、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段として圧電素子２２を用いており、これにより、色度を可変にするのを、複数の励起光源や制御回路を用いることなく実現できるため、装置の小型化、製造コストの低減が可能となる。
【００３９】
また、図７に示すように、上記光源装置と光学系（レンズ系）２０とを組み合わせることで（上記光源装置からの出射光を光学系（レンズ系）２０に通して照明光とすることで）、照明装置を構成することができ、この照明装置では、圧電素子２２の駆動により、色度を可変にすることで、照明光の照明色（色度）を可変にすることができる。
【００４０】
また、上述した各構成例（図１、図７の構成例）において、蛍光体部１２（より正確には、例えば交互に配置された２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）に固体光源５からの励起光を効果的に導入するために、蛍光体部１２の前面に光学的なレンズを配置しても良い。
【００４１】
また、図１、図７の光源装置および照明装置では、蛍光体領域（図１、図７の構成では、蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の背面に反射率の高い部材（基板６）を配置する事で、励起光と蛍光を有効に光学系（レンズ系）２０へ案内する事ができる。また、各蛍光体領域（各蛍光体層セル２ａ，２ｂ）は、反射率の高い部材（仕切り１０）で仕切ることで、励起される蛍光体領域（蛍光体層セル）から他の蛍光体領域（蛍光体層セル）へ励起光が漏れることを防ぎ、励起効率の向上と発光色の混色を改善できる。
【００４２】
また、蛍光体領域（図１、図７の構成では、蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の表面に光取り出し構造を設けることにより、屈折率差により蛍光体領域（蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の内部に閉じ込められる光を効率的に取り出すことができる。光取り出し構造としては、アレイ状の突起を表面に形成する方法が考えられる。特に形成円錐状、四角推状のマイクロオーダーの微小構造体を用いると、正面方向への光取出しが改善される。
【００４３】
また、図８は例えば図１の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。図８の照明装置は、照明装置外郭を形作るケース３３と、ケース３３内に格納された光源装置（光学系（レンズ系）２０を含めた照明装置）と、光源装置（光学系（レンズ系）２０を含めた照明装置）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３１とにより構成されている。このように、図１、図７の構成において、さらに、ズームレンズ系３１を用いることによって、配光（広角、狭角など）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。
【００４４】
以上のように、本発明では、色度を可変できる光源装置および照明装置を、複数の励起光源や制御回路を用いることなく実現できる為、装置の小型化、製造コストの低減が可能となる。
【００４５】
また、本発明の光源装置および照明装置を自動車用照明装置（具体的には、例えば自動車用前照灯や補助前照灯）に用いることで、気象状況や周囲環境変化に応じて最適な照明発光色に変化させることが可能となる。このように照明色を変化させることで、視認性が向上し対向車や歩行者、障害物の発見が容易になり、運転者の疲労を低減できる。また、一般照明用としては、展示用照明を季節などの移り変わりに応じて自動的に配色を変化させて最適な照明が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、自動車用照明装置や一般照明などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２ 蛍光体層
５ 固体光源
６ 基板
１２ 蛍光体部
１６ 反射機構
２０ 光学系（レンズ系）
２２ 圧電素子
【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】
ＬＥＤや半導体レーザー等の半導体発光素子を励起源として蛍光体を励起して光源とする照明装置が実用化されており、例えば特許文献１には、室内の使用目的に応じて、照明装置の色温度を可変にする方式が提案されている。すなわち、特許文献１では、白色ＬＥＤと緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤなどの発光色の異なるＬＥＤを用意し、駆動電流を回路で制御する事で各色のＬＥＤの光束比を変えることにより、照明装置の色温度を可変にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７０８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、上述した従来の技術では、照明光源の発光色を制御する方式として、発光色の異なるＬＥＤ素子を複数個用意して、その駆動電流を制御する方式が提案されているが、半導体発光素子や冷却部、半導体発光素子を駆動する回路が複数必要とするため、装置が大型化したり、コストが高くなるなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、装置が大型化したり、コストが高くなるなどの問題を生じさせることなく、照明光源の発光色（色度）を制御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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光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２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部と、前記固体光源からの励起光と前記蛍光体部との相対的位置を移動制御する制御手段とを備えていることを特徴とする光源装置である。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体領域は、仕切りによって分離されていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記制御手段は、単純な凸面鏡若しくは凹面鏡からなる反射部と、該反射部を機械的に駆動する駆動手段とを有し、駆動手段によって該反射部を機械的に駆動することで、前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記制御手段は、多数の微小鏡面を有するデジタルマイクロミラーデバイスであり、該デジタルマイクロミラーデバイスによって前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、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】
【００１１】
請求項１乃至請求項５記載の発明によれば、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光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２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部と、前記固体光源からの励起光と前記蛍光体部との相対的位置を移動制御する制御手段とを備えているので、装置が大型化したり、コストが高くなるなどの問題を生じさせることなく、照明光源の発光色（色度）を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光源装置および照明装置の構成例を示す図である。
【図２】蛍光体部の構成例を示す図である。
【図３】反射機構を駆動して、固体光源からの励起光の照射範囲を制御する様子を示す図である。
【図４】反射機構を駆動して、固体光源からの励起光の照射範囲を制御する様子を示す図である。
【図５】反射機構を駆動して、固体光源からの励起光の照射範囲を制御する様子を示す図である。
【図６】図３、図４、図５に示したような励起光の照射範囲を概略的に示す図である。
【図７】反射機構や固体光源を固定して、蛍光体部を圧電素子によって移動させる構成を示す図である。
【図８】図１の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】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
本発明の光源装置は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光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２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部と、前記固体光源からの励起光と前記蛍光体部との相対的位置を移動制御する制御手段とを備えていることを特徴としている。なお、蛍光体領域とは、蛍光体層を有する領域であって、蛍光体層に対応させて、光の透過率や反射率を調整する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。
【００１５】
図１、図２（ａ），（ｂ）は、本発明の光源装置および照明装置の構成例を示す図である。なお、図１は全体図、図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ蛍光体部の正面図、平面図である。図１、図２（ａ），（ｂ）の構成例では、光源装置は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも２種類の蛍光体領域（蛍光体層）が周期的に交互に配置されている（蛍光体層が周期的に交互にセルとして配置されている）蛍光体部１２と、前記固体光源５からの励起光と前記蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段としての反射機構１６とを備えている。
【００１６】
ここで、蛍光体部１２は、固体光源５からの励起光により励起され固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも２種類の蛍光体層（図２（ａ），（ｂ）の例では、２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）と、蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の前記励起光が入射する側の面とは反対の面側に設けられている基板６とを有している。
【００１７】
なお、少なくとも２種類の蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）は、仕切り１０によって分離されている。すなわち、色度を正確に制御するためには、特定の蛍光体層のみが発光することが望ましいが、蛍光体は励起光を散光するため横方向への励起光の伝播が問題となる。これを解決するためには、蛍光体層セル２ａ，２ｂを仕切り１０によって光学的に分離することで、蛍光の混色を抑制することができる。
【００１８】
また、図１、図２（ａ），（ｂ）の構成例では、蛍光体層（図２（ａ），（ｂ）の例では、２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）は基板６上に設けられている。また、基板６の少なくとも蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）側の面は、固体光源５からの励起光および蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）からの蛍光を反射する反射面となっている。すなわち、図１、図２（ａ），（ｂ）の構成例では、蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の面のうち固体光源５からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて蛍光などの光を取り出す方式（以下、反射方式と称す）が採用されている。
【００１９】
また、蛍光体層（例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）には、樹脂成分を実質的に含まないもの（具体的には、蛍光体層の形成に通常使用される樹脂成分が蛍光体層の５ｗｔ％以下であるもの）が用いられるのが良く、このような蛍光体層を実現するものとして、蛍光体粉末をガラス中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体の単結晶や蛍光体の多結晶体（以下、蛍光体セラミックスと称す）などが挙げられる。蛍光体セラミックスは、蛍光体の製造過程において、焼成前に材料を任意の形状に成形し、焼成した蛍光体の塊である。蛍光体セラミックスは、その製造工程のうち、成形工程においてバインダーとして有機物を使用する場合があるが、成形後に脱脂工程を設けて有機成分を焼き飛ばすため、焼成後の蛍光体セラミックスには有機樹脂成分は５ｗｔ％以下しか残留しない。したがって、ここに挙げた蛍光体層は、実質的に樹脂成分を含まず、無機物質のみから構成されているため、熱による変色が発生することがなく、高輝度化を図ることが可能である。また、無機物質のみからなるガラスやセラミックスは、一般に、樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体層から基板６への熱放散においても有利である。
【００２０】
また、固体光源５が例えば青色光を発光するものである場合、例えば２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂのそれぞれには、具体的には例えば、黄色蛍光体の入ったセル、橙色蛍光体が入ったセルを用いることができる。この場合、本発明では、後述のように、例えば色温度の高い白色光を照明光として得るには、制御手段としての反射機構１６によって、黄色蛍光体の入ったセル２ａを選択的に固体光源５からの青色光により励起し、また、色温度の低い白色光を照明光として得るには、制御手段としての反射機構１６によって、黄色蛍光体の入ったセル２ａと同時に橙色蛍光体の入ったセルも固体光源５からの青色光により励起することができる。
【００２１】
また、基板６は、光（固体光源５からの励起光によって励起された蛍光体層からの発光（蛍光）と、蛍光体層で吸収されなかった固体光源５からの光）に対する反射面の役割と、蛍光体層から放散してきた熱を外部へ放散させる役割と、蛍光体層の支持基板の役割も担うものである。このため、高い光反射特性、伝熱特性、加工性が求められる。この基板６には、金属基板やアルミナなどの酸化物セラミックス、窒化アルミニウムなどの非酸化セラミックスなどが使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板が使用されるのが望ましい。
【００２２】
次に、図１、図２（ａ），（ｂ）の光源装置をより詳細に説明する。
【００２３】
図１、図２（ａ），（ｂ）の光源装置において、固体光源５には、紫外光から可視光（例えば青色光）領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザーなどが使用可能である。
【００２４】
より具体的に、固体光源５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や半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層２の蛍光体としては、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、緑色蛍光体には、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋等を用いることができ、青色蛍光体には、（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。
【００２５】
また、固体光源５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や半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体層の蛍光体としては、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、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋等を用いることができる。また、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＋等の黄色蛍光体や、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等の橙色蛍光体を用いることができる。
【００２６】
蛍光体層としては、これらの蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。
【００２７】
前述のように、図２（ａ），（ｂ）の蛍光体部１２において、２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂのそれぞれには、具体的には例えば、黄色蛍光体の入ったセル、橙色蛍光体が入ったセルを用いることができる。この場合、蛍光体部１２は、例えば次のように作製される。なお、ここでは、黄色蛍光体としてＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、橙色蛍光体としてＣａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋を用いることにする。先ず、これらの蛍光体をガラス材料のＰ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３の粉末と共に加熱して固形化する。固形化した蛍光体入りガラスは、ダイアモンドカッターやレーザースクライブ等の装置を用いて所定のサイズに切り分けられる。一方、冷却効率の高い窒化アルミの基板６を用意し、アルミニウム製の格子状のリブ構造体をロウ付けし、ロウ付けした基板６にメッキ処理で銀をコーティングする。格子状の中に先に作製した蛍光体入りガラスを接着して固定する。この場合は、基板６に窒化アルミを用い、格子状のリブ構造体にアルミニウムを用いたが、熱伝導性の高い材料であればその他の材料を用いても良い。またシリコン基板をマスキングし、フッ酸等でエッチングして、格子状に加工した物を用いても良い。また、高温処理にも耐えうるセラミック製の格子状構造体を用いれば、その格子内部に蛍光体粉とガラス原料をいれ、加熱することで、蛍光体部１２を作製することもできる。
【００２８】
上述の例では、基板６には、窒化アルミを用いたが、基板６としては、一般に、金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどを使用可能であり、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板を使用するのが望ましい。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｄなどの単体や、それらを含む合金が使用可能である。また、基板６の表面に増反射や腐食防止を目的としたコーティングを施しても良い。また、蛍光体は光を変換する場合に発熱し、蛍光体は周囲温度が上昇すると変換効率が低下する温度消光という特性を持っている。蛍光体層の発光効率低下を防ぐには、より積極的に蛍光体層を冷却する必要があり、このため、蛍光体層の背面に冷却機構が設けられるのが良い。具体的に、冷却機構として、基板６には、基板６の背面に放熱フィンを設けても良いし、ファン等を用いて空冷しても良いし、ペルチェ素子の様な熱電素子を用いて冷却しても良い。このように、冷却機構を設けて基板６の放熱性を高め、蛍光体層からの発熱を背面から放熱することで蛍光体層の変換効率低下を防止することが出来る。すなわち、高輝度化を図ることができる。
【００２９】
ところで、図１、図２（ａ），（ｂ）の例では、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段として反射機構１６を用いており、これにより、色度（発光色）を可変にするのを、複数の励起光源や制御回路を用いることなく実現できるため、装置の小型化、製造コストの低減が可能となる。
【００３０】
また、図１に示すように、上記光源装置と光学系（レンズ系）２０とを組み合わせることで（上記光源装置からの出射光を光学系（レンズ系）２０に通して照明光とすることで）、照明装置を構成することができ、この照明装置では、反射機構１６により、色度を可変にすることで、照明光の照明色（色度）を可変にすることができる。
【００３１】
ここで、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段としての反射機構１６としては、単純な凸面鏡若しくは凹面鏡からなる反射部と、該反射部を機械的に駆動する駆動手段とを有するものを用いることができ、駆動手段によって該反射部を機械的に駆動することで、前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることができる（励起光の照射角度を制御する（変化させる）ことができる）。なお、反射部を機械的に駆動する駆動手段としては、アクチュエーターやモーター等を用いることができる。
【００３２】
あるいは、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段としての反射機構１６としては、アレイ状の多数の微小鏡面を有するデジタルマイクロミラーデバイスを用い、該デジタルマイクロミラーデバイスによって前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることができる（励起光の照射角度を制御する（変化させる）ことができる）。そして、デジタルマイクロミラーデバイスを用いる場合には、更に精密な移動制御を行うことができる。
【００３３】
図３、図４、図５は、図２（ａ），（ｂ）の蛍光体部１２（２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂのそれぞれには、黄色蛍光体の入ったセル、橙色蛍光体が入ったセルを用いるとする）を光学系の焦点位置に固定し、固体光源５としての青色半導体レーザーと反射機構１６としてのデジタルマイクロミラーデバイスを蛍光体部１２に照射可能な位置に配置し、反射機構１６としてのデジタルマイクロミラーデバイスを駆動して、固体光源５からの励起光（青色光）の照射範囲を制御する様子を示す図である。なお、図３、図４、図５において、斜線部Ｅの箇所が固体光源５からの励起光（青色光）の照射範囲（千鳥格子状の照射範囲パターン）であり、このような千鳥格子状の照射範囲パターンは、デジタルマイクロミラーデバイスで容易に形成できる。
【００３４】
図３では、色温度の高い白色光を得るために、黄色蛍光体の入ったセル２ａが励起光（青色光）の照射範囲Ｅとなるように照射範囲Ｅの位置が制御されており、この場合、黄色蛍光体の入ったセル２ａが励起光（青色光）によって選択的に励起される。また、図４では、図３の場合よりも色温度の低い白色光を得るために、橙色蛍光体が入ったセル２ｂが励起光（青色光）の照射範囲Ｅとなるように照射範囲Ｅの位置が制御されており、この場合、橙色蛍光体が入ったセル２ｂが励起光（青色光）によって選択的に励起される。また、図５では、図３と図４との間の色温度の白色光を得るために、黄色蛍光体の入ったセル２ａの一部と橙色蛍光体が入ったセル２ｂの一部とが同時に励起光（青色光）の照射範囲Ｅとなるように照射範囲Ｅの位置が制御されており、この場合、黄色蛍光体の入ったセル２ａの一部と橙色蛍光体が入ったセル２ｂの一部とが同時にが励起光（青色光）によって励起される。図６は図３、図４、図５に示したような励起光（青色光）の照射範囲Ｅを概略的に示す図である。図６を参照すると、照射範囲Ｅは、蛍光体層セル２ａまたは２ｂと同じ大きさか、それよりも小さい大きさのものに設定される。そして、この場合、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）を駆動して、照射範囲Ｅを上下左右に移動制御することによって、図３のように黄色蛍光体の入ったセル２ａだけを選択的に励起したり、あるいは、図４のように橙色蛍光体が入ったセル２ｂだけを選択的に励起したり、あるいは、図５のように黄色蛍光体の入ったセル２ａの一部と橙色蛍光体が入ったセル２ｂの一部とを同時に励起したりして、白色光の色温度（色度）を所望のものに変えることができる。
【００３５】
なお、上述の例では、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）によって照射範囲Ｅの移動制御を行ったが、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）を用いずに、固体光源５からの励起光を蛍光体部１２に直接照射する構成にし、固体光源５の向きなどを変えることにより、照射範囲Ｅの移動制御を行うことも可能である。しかしながら、固体光源５の向きなどを変えるよりも、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）を駆動制御する方が、より精度良く正確に照射範囲Ｅの移動制御を行うことができるので、好ましい。
【００３６】
また、上述の例では、照射範囲の移動制御を行うことで、色度を可変にしたが、照射範囲を移動制御することなく（すなわち、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）や固体光源５を固定して）、蛍光体部１２を圧電素子などの駆動機構を用いて移動させることでも、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、色度を可変にすることができる。
【００３７】
図７には、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）や固体光源５を固定して、蛍光体部１２を圧電素子２２によって矢印Ａの方向に移動させる構成が示されている。このように、蛍光体部１２を圧電素子２２によって矢印Ａの方向に移動させることによっても、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御することができ、色度を可変にすることができる。なお、図７には反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）が設けられているが、蛍光体部１２を圧電素子２２によって矢印Ａの方向に移動させる構成の場合には、反射機構１６（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）は必ずしも必要ではない。
【００３８】
図７の例では、固体光源５からの励起光と蛍光体部１２との相対的位置を移動制御する制御手段として圧電素子２２を用いており、これにより、色度を可変にするのを、複数の励起光源や制御回路を用いることなく実現できるため、装置の小型化、製造コストの低減が可能となる。
【００３９】
また、図７に示すように、上記光源装置と光学系（レンズ系）２０とを組み合わせることで（上記光源装置からの出射光を光学系（レンズ系）２０に通して照明光とすることで）、照明装置を構成することができ、この照明装置では、圧電素子２２の駆動により、色度を可変にすることで、照明光の照明色（色度）を可変にすることができる。
【００４０】
また、上述した各構成例（図１、図７の構成例）において、蛍光体部１２（より正確には、例えば交互に配置された２種類の蛍光体層セル２ａ，２ｂ）に固体光源５からの励起光を効果的に導入するために、蛍光体部１２の前面に光学的なレンズを配置しても良い。
【００４１】
また、図１、図７の光源装置および照明装置では、蛍光体領域（図１、図７の構成では、蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の背面に反射率の高い部材（基板６）を配置する事で、励起光と蛍光を有効に光学系（レンズ系）２０へ案内する事ができる。また、各蛍光体領域（各蛍光体層セル２ａ，２ｂ）は、反射率の高い部材（仕切り１０）で仕切ることで、励起される蛍光体領域（蛍光体層セル）から他の蛍光体領域（蛍光体層セル）へ励起光が漏れることを防ぎ、励起効率の向上と発光色の混色を改善できる。
【００４２】
また、蛍光体領域（図１、図７の構成では、蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の表面に光取り出し構造を設けることにより、屈折率差により蛍光体領域（蛍光体層セル２ａ，２ｂ）の内部に閉じ込められる光を効率的に取り出すことができる。光取り出し構造としては、アレイ状の突起を表面に形成する方法が考えられる。特に形成円錐状、四角推状のマイクロオーダーの微小構造体を用いると、正面方向への光取出しが改善される。
【００４３】
また、図８は例えば図１の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。図８の照明装置は、照明装置外郭を形作るケース３３と、ケース３３内に格納された光源装置（光学系（レンズ系）２０を含めた照明装置）と、光源装置（光学系（レンズ系）２０を含めた照明装置）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３１とにより構成されている。このように、図１、図７の構成において、さらに、ズームレンズ系３１を用いることによって、配光（広角、狭角など）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。
【００４４】
以上のように、本発明では、色度を可変できる光源装置および照明装置を、複数の励起光源や制御回路を用いることなく実現できる為、装置の小型化、製造コストの低減が可能となる。
【００４５】
また、本発明の光源装置および照明装置を自動車用照明装置（具体的には、例えば自動車用前照灯や補助前照灯）に用いることで、気象状況や周囲環境変化に応じて最適な照明発光色に変化させることが可能となる。このように照明色を変化させることで、視認性が向上し対向車や歩行者、障害物の発見が容易になり、運転者の疲労を低減できる。また、一般照明用としては、展示用照明を季節などの移り変わりに応じて自動的に配色を変化させて最適な照明が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、自動車用照明装置や一般照明などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２ 蛍光体層
５ 固体光源
６ 基板
１２ 蛍光体部
１６ 反射機構
２０ 光学系（レンズ系）
２２ 圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光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２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部と、前記固体光源からの励起光と前記蛍光体部との相対的位置を移動制御する制御手段とを備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体領域は、仕切りによって分離されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記制御手段は、単純な凸面鏡若しくは凹面鏡からなる反射部と、該反射部を機械的に駆動する駆動手段とを有し、駆動手段によって該反射部を機械的に駆動することで、前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記制御手段は、多数の微小鏡面を有するデジタルマイクロミラーデバイスであり、該デジタルマイクロミラーデバイスによって前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
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】
紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する固体光源と、該固体光源からの励起光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２種類の蛍光体領域が周期的に交互に配置されている蛍光体部と、前記固体光源からの励起光と前記蛍光体部との相対的位置を移動制御する制御手段とを備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、前記蛍光体領域は、仕切りによって分離されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記制御手段は、単純な凸面鏡若しくは凹面鏡からなる反射部と、該反射部を機械的に駆動する駆動手段とを有し、駆動手段によって該反射部を機械的に駆動することで、前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記制御手段は、多数の微小鏡面を有するデジタルマイクロミラーデバイスであり、該デジタルマイクロミラーデバイスによって前記蛍光体領域への励起光の照射範囲および／または強度分布を可変にすることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１４２０００（Ｐ２０１１−１４２０００Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７７２（Ｐ２０１０−１７７２）
【出願日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【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７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【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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