光源装置および照明装置
【課題】 固体光源からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射するドラム状回転体とを備えた光源装置において、ドラム状回転体の円周方向に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現可能な光源装置を提供する。
【解決手段】 固体光源5からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部2を備え、ドラム状回転体の波長変換部2の複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化している。
【解決手段】 固体光源5からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部2を備え、ドラム状回転体の波長変換部2の複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化している。
【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】
従来、特許文献1に記載されている照明装置が知られている。図1、図2は、特許文献1に記載されている照明装置を示す図である。
【0003】
図1、図2を参照すると、特許文献1の照明装置は、発光体122と可変色部材131とを具備しており、発光体122は、基板123及びこの基板が延びる方向に並んで基板に実装された複数のLED113を有している。また、可変色部材131は、基板の延びる方向と同方向に延びる波長変換部133a〜133cを複数有している。各波長変換部133a〜133cは、LED113が発した光で励起されて発光する蛍光体を有して、発光波長が夫々異なるように形成されている。また、可変色部材131は、各波長変換部133a〜133cを平行に並べて、内側に発光体22が配設される形状をなしている。可変色部材131を、各波長変換部133a〜133cの並び方向に沿うように発光体に対して相対的に移動可能に配設する。この相対移動により各波長変換部133a〜133cの内の任意の波長変換部をLED113に対向させ、この任意の波長変換部にLED113が発光した光を入射させることで、色温度を可変するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−16058号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述のような従来の照明装置では、可変色部材131の各波長変換部133a〜133cは、可変色部材131の移動方向(回転方向)に対してそれぞれ独立した単独の区画として配設されているため、可変色部材131の移動方向(回転方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現することができないという問題があった。
【0006】
本発明は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源と、該固体光源からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射するドラム状の回転体とを備えた光源装置において、ドラム状の回転体の回転方向(円周方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現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】
【0007】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源と、該固体光源からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部とを備え、
前記少なくとも1つの固体光源は、前記ドラム状回転体の波長変換部の所定位置を所定の照射範囲で照射するように前記ドラム状回転体と対向する位置に配置され、
前記ドラム状回転体の波長変換部は、ドラム状回転体としての透光性基板上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つは、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化することを特徴としている。
【0008】
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、前記少なくとも1つの固体光源が複数ある場合に、前記複数の固体光源からの第1の光が選択的にもしくは同時に放射されて、前記ドラム状の回転体から単色光もしくは混色光が得られることを特徴としている。
【0009】
また、請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の光源装置を用いていることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【0010】
請求項1乃至請求項3記載の発明によれば、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源と、該固体光源からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部とを備え、
前記少なくとも1つの固体光源は、前記ドラム状回転体の波長変換部の所定位置を所定の照射範囲で照射するように前記ドラム状回転体と対向する位置に配置され、
前記ドラム状回転体の波長変換部は、ドラム状回転体としての透光性基板上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つは、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するので、ドラム状回転体の回転方向(円周方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現することができる。
【0011】
特に、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の光源装置において、前記少なくとも1つの固体光源が複数ある場合に、前記複数の固体光源からの第1の光が選択的にもしくは同時に放射されて、前記ドラム状の回転体から単色光もしくは混色光が得られるので、各色の単色光からこれらの混色光(例えば白色光)まで幅広い色の光を迅速かつ容易に得る(切り替える)ことができて、舞台照明や演出照明などの用途に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】特許文献1に記載されている照明装置を示す図である。
【図2】特許文献1に記載されている照明装置を示す図である。
【図3】本発明の第1の形態の光源装置を示す図である。
【図4】波長変換部の各種の例を示す図である。
【図5】操作部の構成例を示す図である。
【図6】制御部の構成例を示す図である。
【図7】本発明の第2の形態の光源装置を示す図である。
【図8】波長変換部の各種の例を示す図である。
【図9】CIE1931 xy色度図である。
【図10】本発明の第3の形態の光源装置を示す図である。
【図11】図10の光源装置においてリフレクタからの第2の光を混合する混色部(Mixing Optics)をさらに備えた照明装置を示す図である。
【図12】波長変換部の各種の例を示す図である。
【図13】第1の形態の光源装置の変形例を示す図である。
【図14】波長変換部の作製の仕方を説明するための図である。
【図15】CIE1931 xy色度図における色再現範囲を示す図である。
【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】
図3(a)、(b)は本発明の第1の形態の光源装置を示す図であり、図3(a)は斜視図、図3(b)は平面図である。図3(a)、(b)を参照すると、この第1の形態の光源装置は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源(図3(a)、(b)の例では、1つの固体光源5)と、該固体光源5からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部2と、ドラム状回転体の波長変換部2を回転軸Zの周りに時計方向X1、反時計方向X2に回転駆動する回転駆動部(例えばステッピングモーター)3と、操作部(例えば操作パネル)6と、操作部6からの指示に従って回転駆動部3を制御し、また、固体光源5の点灯制御を行う制御部7とを備えている。
【0015】
ここで、前記少なくとも1つの固体光源(図3(a)、(b)の例では、1つの固体光源5)は、前記ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置Pのところで所定の照射範囲ARで照射するように前記ドラム状回転体の波長変換部2に対し同心円状の位置(図3(a)、(b)の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている。なお、前記少なくとも1つの固体光源(図3(a)、(b)の例では、1つの固体光源5)が、前記ドラム状回転体の波長変換部2に対し同心円状の位置(図3(a)、(b)の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている場合、波長変換部2からの第2の光は、図3(b)に符号Eで示すように、外側方向に放射される。このためには、波長変換部2の内側には、固体光源5からの第1の光を透過し、波長変換部2からの第2の光を反射するダイクロイックミラーが設けられるのが好ましい。
【0016】
また、前記ドラム状回転体の波長変換部2は、ドラム状回転体としての透光性基板(図示しないが、例えば薄板ガラスや透明フィルムのような変曲性透光性基板)上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するようになっている。
【0017】
ここで、複数の波長変換領域は、例えば赤色(R)、緑色(G)、あるいは、青色(B)などの蛍光体層により構成することができるが、固体光源5からの第1の光が青色光である場合には、ある波長変換領域が第2の光として青色光を得るものであるとき、この波長変換領域には青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。
【0018】
図4(a)、(b)、(c)、(d)は、波長変換部2の各種の例を示す図である。なお、図4(a)、(b)、(c)、(d)には、波長変換部2を平面に展開した状態が示されている(それぞれ、上端と下端とがつながっており、上端と下端との間が360°である)。
【0019】
図4(a)の例では、波長変換部2は、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、G領域(緑色(G)蛍光体層)と、B領域(青色(B)蛍光体層)とが、三角形状に二次元的に配置されている。より具体的に、図4(a)の波長変換部2が用いられる場合、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層、青色(B)蛍光体層が、各々、第1の光を全て吸収して第2の光を放射する濃度と厚みに調整され、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置(例えば、赤色(R)蛍光体層の位置、緑色(G)蛍光体層の位置、青色(B)蛍光体層の位置、赤色(R)蛍光体層と緑色(G)蛍光体層の中間位置、緑色(G)蛍光体層と青色(B)蛍光体層の中間位置、青色(B)蛍光体層と赤色(R)蛍光体層の中間位置)に固定することにより、第2の光として、上記の各位置に対応させて、赤色(R)光、または、緑色(G)光、または、青色(B)光、または、黄色(Y)光、または、シアン(C)光、または、マゼンダ(M)光を得ることができる。すなわち、第2の光として単色光を得ることができる。なお、上述の例では、青色(B)蛍光体層が設けられていることから、固体光源5からの第1の光に紫外光を用いる場合を想定しているが、青色(B)蛍光体層を形成しないで透光性基板のままにするときには、固体光源5からの第1の光には青色光が用いられる。
【0020】
また、図4(b)の例では、波長変換部2は、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、G領域(緑色(G)蛍光体層)とが、三角形状に二次元的に配置されている。より具体的に、図4(b)の波長変換部2が用いられる場合、固体光源5からの第1の光に青色光を用い、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層が、各々、第1の光の一部を吸収して第2の光を放射する際に、第1の光(青色光)の一部透過成分と、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層の各々の波長変換成分とが合成されて白色になるような濃度と厚みに調整され、また、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層は所定の面積比率に調整され、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置に固定することにより、第2の光として、その位置における赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層の面積比率に応じた混色割合で白色光(赤味を有する白色光、または、普通の白色光、または、緑味を有する白色光)を放射することができる。すなわち、第2の光として白色光を得ることができる。
【0021】
また、図4(c)の例では、波長変換部2は、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、G領域(緑色(G)蛍光体層)とが、三角形状に二次元的に配置され、R領域(赤色(R)蛍光体層)とG領域(緑色(G)蛍光体層)との間に、スリット状のB領域(青色(B)蛍光体層)が配置されている。より具体的に、図4(c)の波長変換部2が用いられる場合、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層、青色(B)蛍光体層が、各々、第1の光を全て吸収して第2の光を放射する濃度と厚みに調整され、また、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層、青色(B)蛍光体層は所定の面積比率に調整され、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置に固定することにより、第2の光として、その位置における赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層、青色(B)蛍光体層の面積比率に応じた混色割合で白色光(赤味を有する白色光、または、普通の白色光、または、緑味を有する白色光)を放射することができる。すなわち、第2の光として白色光を得ることができる。なお、上述の例では、青色(B)蛍光体層が設けられていることから、固体光源5からの第1の光に紫外光を用いる場合を想定しているが、青色(B)蛍光体層を形成しないで透光性基板のままにするときには、固体光源5からの第1の光には青色光が用いられる。
【0022】
また、図4(d)の例では、波長変換部2は、Y領域(黄色(Y)蛍光体層)と、R領域(赤色(R)蛍光体層)とが、三角形状に二次元的に配置されている。より具体的に、図4(d)の波長変換部2が用いられる場合、固体光源5からの第1の光に青色光を用い、黄色(Y)蛍光体層、赤色(R)蛍光体層が、各々、第1の光の一部を吸収して第2の光を放射する際に、第1の光(青色光)の一部透過成分と、黄色(Y)蛍光体層、赤色(R)蛍光体層の各々の波長変換成分とが合成されて白色になるような濃度と厚みに調整され、また、黄色(Y)蛍光体層、赤色(R)蛍光体層は所定の面積比率に調整され、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置に固定することにより、第2の光として、その位置における黄色(Y)蛍光体層、赤色(R)蛍光体層の面積比率に応じた混色割合で白色光(赤味を有する白色光、または、普通の白色光)を放射することができる(赤色(R)成分の増減に応じて昼光色から電球色まで色温度を変化させることができる)。すなわち、第2の光として白色光を得ることができる。
【0023】
このように、図4(a)の波長変換部2が用いられる場合には、第2の光として単色光を放射することができ、図4(b)、(c)、(d)の波長変換部2が用いられる場合には、第2の光として混色光(白色光)を放射することができる。
【0024】
また、図3(a)、(b)の光源装置において、ドラム状回転体の波長変換部2は、光源装置本体から着脱可能に取り付けられている。すなわち、ドラム状回転体の波長変換部2を、必要に応じて、例えば、図4(a)、(b)、(c)、(d)のいずれか1つの所望のものに着脱して交換することができる。この交換は、手作業で行うこともできるが、下記のように、操作部6からの指示によって自動的に行うこともできる。
【0025】
図5には、操作部6の構成例が示されている。図5の例では、操作部6は、ドラム状回転体の波長変換部2として、タイプT1、T2、T3、T4(図4(a)、(b)、(c)、(d)にそれぞれ対応)のうちのいずれのものを用いるかをオペレータに選択させる機能と、例えばタイプT1(図4(a)に対応)が選択されたときに、第2の光として、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光、黄色(Y)光、シアン(C)光、マゼンダ(M)光のうちのどの色合いの光が必要かを選択させる(例えば上記各色の中間色をも連続的に選択可能な)機能とを有している。
【0026】
また、図6には、制御部7の構成例が示されている。図6の例では、制御部7は、CPU11と、メモリ12などにより構成されている。ここで、CPU11は、操作部6からドラム状回転体の波長変換部2として、例えばタイプT1(図4(a)に対応)が選択されたときに、現在装着されているタイプのドラム状回転体の波長変換部2をタイプT1のドラム状回転体の波長変換部2に切り替える制御を行うようになっている。また、CPU11は、例えばタイプT1(図4(a)に対応)が選択された場合において、操作部6から第2の光として、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光、黄色(Y)光、シアン(C)光、マゼンダ(M)光のうちのどの色合いの光が必要かが選択されたときに、現在照射位置にある色(例えば赤色(R)光)から選択された色(例えば黄色(Y)光)までドラム状回転体の波長変換部2を回転させて移動させるように、回転駆動部(例えばステッピングモーター)3を駆動制御する。この際に、例えばメモリ12には、現在照射位置にある色(例えば赤色(R)光)から選択された色(例えば黄色(Y)光)までドラム状回転体の波長変換部2を回転させて移動させる場合に、時計方向X1に回転させて移動させるときにかかる時間および回転角度と、反時計方向X2に回転させて移動させるときにかかる時間および回転角度とが記憶されており、CPU11は、メモリ12を参照して、どちらが短い時間で済むかを比較し、短い時間で済む方向(例えば時計方向X1)を選択し、この方向に、記憶されている回転角度で、回転駆動部(例えばステッピングモーター)3を回転駆動する。これにより、ドラム状回転体の波長変換部2を自動的に所望の位置まで迅速に回転移動させることができる。
【0027】
なお、上述の説明では、制御部7の点灯制御について記していないが、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置に固定する上記の方式では、制御部7は、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置に固定した後、固体光源5を連続点灯させるように制御することができる。
【0028】
上記のように、この第1の形態の光源装置では、ドラム状回転体の波長変換部2は、複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するので、ドラム状回転体の回転方向(円周方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現することができる。
【0029】
また、図7は本発明の第2の形態の光源装置を示す図である。図7を参照すると、この第2の形態の光源装置は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する複数の固体光源(図7の例では、2つの固体光源5a、5b)と、該複数の固体光源5a、5bから第1の光を各々照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を各々有する複数のドラム状回転体の波長変換部(図7の例では、2つのドラム状回転体の波長変換部2a、2b)と、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bを各々、回転軸Zの周りに時計方向X1、反時計方向X2に回転駆動する回転駆動部(例えばステッピングモーター)3a、3bと、操作部(例えば操作パネル)16と、操作部16からの指示に従って回転駆動部3a、3bを制御し、また、複数の固体光源5a、5bの点灯制御(固体光源5a、5bを同時に点灯させたり、選択的に点灯(片側点灯)させたりする制御)を行う制御部17とを備えている。
【0030】
ここで、複数の固体光源(図7の例では、2つの固体光源5a、5b)は、それぞれ、前記ドラム状回転体の波長変換部2a、2bを所定位置Pa、Pbのところで所定の照射範囲ARa、ARbで照射するように前記ドラム状回転体の波長変換部2a、2bに対し同心円状の位置(図7の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている。なお、複数の固体光源(図7の例では、2つの固体光源5a、5b)が、前記ドラム状回転体の波長変換部2a、2bに対し同心円状の位置(図7の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている場合、波長変換部2a、2bからの第2の光は、図3(b)に符号Eで示したと同様に、外側方向に放射される。このためには、各波長変換部2a、2bの内側には、各固体光源5a、5bからの第1の光を透過し、各波長変換部2a、2bからの第2の光を反射するダイクロイックミラーが設けられるのが好ましい。
【0031】
また、複数のドラム状回転体の波長変換部(図7の例では、2つのドラム状回転体の波長変換部2a、2b)は、並設された一対のものとして構成されている。具体的に、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々は、ドラム状回転体としての透光性基板(図示しないが、例えば薄板ガラスや透明フィルムのような変曲性透光性基板)上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するようになっている。
【0032】
また、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々は、個別に(互いに独立して)回転制御が可能となっている。また、上述したように、複数の固体光源5a、5bは、固体光源5a、5bを同時に点灯させたり、選択的に点灯(片側点灯)させたりする点灯制御が可能となっている。
【0033】
ここで、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々の複数の波長変換領域は、例えば赤色(R)、緑色(G)、あるいは、青色(B)などの蛍光体層により構成することができるが、固体光源5a、5bからの第1の光が青色光である場合には、ある波長変換領域が第2の光として青色光を得るものであるとき、この波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。また、ある波長変換領域が第2の光としてマゼンダ(M)光あるいはシアン(C)光を得るものであるとき、第1の光を青色光のものにし、この波長変換領域MあるいはCには、例えば、赤色蛍光体あるいは緑色蛍光体を透明バインダーに低濃度分散させて、第1の光である青色光を半分透過する赤色蛍光体層あるいは緑色蛍光体層を形成することもできるし、第1の光を紫外光のものにする場合には、波長変換領域Mには、赤色(R)蛍光体と青色(B)蛍光体の混合物を形成し、波長変換領域Cには、緑色(G)蛍光体と青色(B)蛍光体の混合物を形成することができる。
【0034】
図8(a)、(b)、(c)、(d)は、波長変換部2a、2bの各種の例を示す図である。なお、図8(a)、(b)、(c)、(d)には、波長変換部2a、2bを平面に展開した状態が示されている(それぞれ、上端と下端とがつながっており、上端と下端との間が360°である)。
【0035】
図8(a)の例では、波長変換部2aは、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、B領域(青色(B)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。また、波長変換部2bは、G領域(緑色(G)蛍光体層)と、B領域(青色(B)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。この構成では、固体光源5a、5bからの第1の光には、紫外光、青色光のいずれをも用いることができるが、第1の光に青色光を用いるときには、波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。
【0036】
図8(a)の構成では、各ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの組み合わせ位置によって、R,G,B成分を任意に調整でき、広範囲な色の再現が可能となる。各固体光源5a、5bの出力は任意に調整され、また、各固体光源5a、5bの片側点灯もしくは同時点灯など適宜調整され、R,G,B,C,M,Yの単色光あるいは混色光(例えば白色光W)を出力することができる。
【0037】
また、図8(b)の例では、波長変換部2aは、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、Y領域(黄色(Y)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。また、波長変換部2bは、G領域(緑色(G)蛍光体層)と、B領域(青色(B)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。この構成では、固体光源5a、5bからの第1の光には、紫外光、青色光のいずれをも用いることができるが、第1の光に青色光を用いるときには、波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。
【0038】
図8(b)の構成においても、各ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの組み合わせ位置によって、R,G,B,Y成分を任意に調整でき、広範囲な色の再現が可能となる。各固体光源5a、5bの出力は任意に調整され、また、各固体光源5a、5bの片側点灯もしくは同時点灯など適宜調整され、R,G,B,C,A(アンバー),Yの単色光あるいは混色光(例えば白色光W)を出力することができる。
【0039】
また、図8(c)の例では、波長変換部2aは、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、M領域とが、二次元的に配置されている。また、波長変換部2bは、G領域(緑色(G)蛍光体層)と、C領域とが、二次元的に配置されている。この構成では、固体光源5a、5bからの第1の光には、紫外光、青色光のいずれをも用いることができるが、第1の光に青色光を用いるときには、波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができ、また、波長変換領域MあるいはCには、第1の光である青色光を半分透過する赤色の蛍光体層あるいは緑色蛍光体層を形成することができる。
【0040】
図8(c)の構成においても、各ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの組み合わせ位置によって、R,G,M,C成分を任意に調整でき、広範囲な色の再現が可能となる。各固体光源5a、5bの出力は任意に調整され、また、各固体光源5a、5bの片側点灯もしくは同時点灯など適宜調整され、R,G,C,M,Yの単色光あるいは混色光(例えば白色光W)を出力することができる。
【0041】
また、図8(d)の例では、波長変換部2aは、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、G領域(緑色(G)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。また、波長変換部2bは、C領域と、M領域とが、二次元的に配置されている。この構成では、固体光源5a、5bからの第1の光には、紫外光、青色光のいずれをも用いることができるが、第1の光に青色光を用いるときには、波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができ、また、波長変換領域MあるいはCには、第1の光である青色光を半分透過する赤色の蛍光体層あるいは緑色蛍光体層を形成することができる。
【0042】
図8(d)の構成においても、各ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの組み合わせ位置によって、R,G,M,C成分を任意に調整でき、広範囲な色の再現が可能となる。各固体光源5a、5bの出力は任意に調整され、また、各固体光源5a、5bの片側点灯もしくは同時点灯など適宜調整され、R,G,C,M,Yの単色光あるいは混色光(例えば白色光W)を出力することができる。
【0043】
図9はCIE1931 xy色度図であり、図8(a)、(b)、(c)、(d)の各蛍光体色度から得られる混色再現範囲を示している。加法混色原理に従って、光の三原色RGB、インクの三原色CMY、これらの組み合わせから得られる広範囲な色を、少ない光源数と複数の波長変換領域にて再現できる。なお、図9における記号は、赤色Red(R)、緑色Green(G)、青色Blue(B)、青緑色Cyan(C)、赤紫色Magenta(M)、黄色Yellow(Y)、水色BlueCyan(BC)、赤紫色BlueMagenta(BM)、黄緑色GreenYellow(GY)、橙色Amber(A)である。
【0044】
上記のように、この第2の形態の光源装置では、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々は、複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するので、ドラム状回転体の回転方向(円周方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現することができる。
【0045】
さらに、この第2の形態の光源装置では、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々は、個別に(互いに独立して)回転制御が可能となっており、また、複数の固体光源5a、5bは、固体光源5a、5bを同時に点灯させたり、選択的に点灯(片側点灯)させたりする点灯制御が可能となっていることにより、例えばR,G,B,C,M,Y,の単色光あるいは混色光(例えば白色光)を容易に得ることができる。
【0046】
図10(a)、(b)は本発明の第3の形態の光源装置を示す図であり、図10(a)は平面図、図10(b)は図10(a)のF−F線における断面図である。図10(a)、(b)を参照すると、この第3の形態の光源装置は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する複数の固体光源(図10(a)、(b)の例では、4つの固体光源5a、5b、5c、5d)と、固体光源5a、5b、5c、5dから第1の光をそれぞれ照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部12と、ドラム状回転体の波長変換部12を回転軸Zの周りに回転駆動する回転駆動部(例えばステッピングモーター)13と、操作部(例えば操作パネル)26と、操作部26からの指示に従って回転駆動部13を制御し、また、固体光源5a、5b、5c、5dの点灯制御を行う制御部27とを備えている。
【0047】
ここで、複数の固体光源(図10(a)、(b)の例では、4つの固体光源5a、5b、5c、5d)は、対向する2個の固体光源が直交する2組の計4個として設けられており、ドラム状回転体の波長変換部12を所定位置のところで所定の照射範囲で照射するように前記ドラム状回転体の波長変換部12に対し同心円状の位置(図10(a)、(b)の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている。なお、複数の固体光源(図10(a)、(b)の例では、4つの固体光源5a、5b、5c、5d)が、前記ドラム状回転体の波長変換部12に対し同心円状の位置(図10(a)、(b)の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている場合、波長変換部12からの第2の光は、図10(b)に示すように、外側方向に放射される。このためには、波長変換部12の内側には、固体光源5a、5b、5c、5dからの第1の光を透過し、波長変換部12からの第2の光を反射するダイクロイックミラーが設けられるのが好ましい。また、波長変換部12からの第2の光は、外側方向に放射されることから、図10(a)、(b)の例では、波長変換部12から外側方向に放射された第2の光を上方(または下方)に向けるための4つのリフレクタ10a、10b、10c、10dが、4つの固体光源5a、5b、5c、5dのそれぞれに対応させて設けられている。4つのリフレクタ10a、10b、10c、10dによって第2の光を上方(または下方)に向けさせることによって、第2の光を混合させ、これらの混色光を得ることができる。図11には、図10(a)、(b)の光源装置のリフレクタ10a、10b、10c、10dからの第2の光を混合する混色部(Mixing Optics)19をさらに備えた照明装置が示されている。ここで、混色部19は、例えば、ディンプル面、マルチリフレクターと、拡散、回折、導光などのレンズとを単体もしくは組合わせて構成される(詳細は図示せず)。図11の照明装置では、リフレクタ10a、10b、10c、10dによって上方(または下方)に取り出された光が混色部(Mixing Optics)19によって混色される。この混色部19によって、前記第2の光の隣接した発光や対角の発光も混色することが可能であり、均一な色そしてムラのない光を放射することができる。
【0048】
また、この第3の形態において、複数の固体光源(図10(a)、(b)の例では、4つの固体光源5a、5b、5c、5d)は、これらをそれぞれ独立に点灯制御することが可能であって、例えば、対向する2個の固体光源を同時に点灯させたり、直交する2個の固体光源を同時に点灯させたりすることもできる。
【0049】
また、前記ドラム状回転体の波長変換部12は、ドラム状回転体としての透光性基板(図示しないが、例えば薄板ガラスや透明フィルムのような変曲性透光性基板)上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するようになっている。
【0050】
ここで、複数の波長変換領域は、例えば赤色(R)、緑色(G)、あるいは、青色(B)などの蛍光体層により構成することができるが、固体光源5a、5b、5c、5dからの第1の光が青色光である場合には、ある波長変換領域が第2の光として青色光を得るものであるとき、この波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。また、ある波長変換領域が第2の光としてマゼンダ(M)光あるいはシアン(C)光を得るものであるとき、第1の光を青色光のものにし、この波長変換領域MあるいはCには、例えば、赤色蛍光体あるいは緑色蛍光体を透明バインダーに低濃度分散させて、第1の光である青色光を半分透過する赤色蛍光体層あるいは緑色蛍光体層を形成することもできるし、第1の光を紫外光のものにする場合には、波長変換領域Mには、赤色(R)蛍光体と青色(B)蛍光体の混合物を形成し、波長変換領域Cには、緑色(G)蛍光体と青色(B)蛍光体の混合物を形成することができる。
【0051】
図12(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、波長変換部12の各種の例を示す図である。なお、図12(a)、(b)、(c)、(d)、(e)には、波長変換部12を平面に展開した状態が示されている(それぞれ、上端と下端とがつながっており、上端と下端との間が360°である)。
【0052】
図12(a)に示した構成は、波長変換領域の配置をB,G,R,Yとしており、この構成では、波長変換部12を45°回転することで、各々の中間色であるC,Y,Amber(A)、Whiteを出すことができ、合計7色を得ることができる。
【0053】
また、図12(b)に示した構成は、対向する(180°隔てた)固体光源の位置に対応した波長変換領域の組み合わせが補色の関係(B−Y、G−M、C−YM、BM−GY)にあることを特徴としている。この場合、対向する2個の固体光源5aと5c、または、5bと5dによって励起された波長変換光(すなわち、第2の光)は混色部19にて混色されると白色光Wとなり、波長変換部12を回転させてもその関係が保たれるので、広範囲な白色光を得ることができる。
【0054】
同様に、図12(c)に示した構成も、対向する(180°隔てた)固体光源の位置に対応した波長変換領域の組み合わせが補色の関係(B−Y、R−C、M−YC、A−BC)にあることを特徴としている。この場合にも、対向する2個の固体光源5aと5c、または、5bと5dによって励起された波長変換光(すなわち、第2の光)は混色部19にて混色されると白色光Wとなり、波長変換部12を回転させてもその関係が保たれるので、広範囲な白色光を得ることができる。
【0055】
また、図12(d)に示した構成は、直交する(90°隔てた)固体光源の位置に対応した波長変換領域の組み合わせが補色の関係であり、B−BとY−Yがそれぞれ対向した位置に来る時に補色の関係となる。また、波長変換部12を45°回転させてR−RとC−Cがそれぞれ対向した位置に来る時に補色の関係となる。また、その中間位置(BC−A、M−YC)も補色の関係となる。この場合、直交する(90°隔てた)固体光源5aと5b、または、5cと5d、または、5aと5bと5cと5dを点灯することによって励起された波長変換光(すなわち、第2の光)は混色部19にて混色されると白色光Wとなり、波長変換部12を回転させてもその関係が保たれるので、広範囲な白色光を得ることができる。
【0056】
同様に、図12(e)に示した構成も、直交する(90°隔てた)固体光源の位置に対応した波長変換領域の組み合わせが補色の関係であり、B−BとY−Yがそれぞれ対向した位置に来る時に補色の関係となる。また、波長変換部12を45°回転させてG−GとM−Mがそれぞれ対向した位置に来る時に補色の関係となる。また、その中間位置(BM−YG、C−YM)も補色の関係となる。この場合、直交する(90°隔てた)固体光源5aと5b、または、5cと5d、または、5aと5bと5cと5dを点灯することによって励起された波長変換光(すなわち、第2の光)は混色部19にて混色されると白色光Wとなり、波長変換部12を回転させてもその関係が保たれるので、広範囲な白色光を得ることができる。
【0057】
上述した第1、第2、第3の形態において、固体光源5、5a、5b、5c、5dには、紫外光から青色光領域に発光波長をもつ発光ダイオード(LED)や半導体レーザーなどが使用可能である。
【0058】
より具体的に、固体光源5、5a、5b、5c、5d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、波長変換部2、2a、2b、12の蛍光体層の蛍光体としては、波長が約380nmないし約420nm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、Lu3Al5O12:Ce3+、(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、黄色蛍光体には、Y3Al5O12:Ce3+ (YAG)、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+等を用いることができる。
【0059】
また、固体光源5、5a、5b、5c、5d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、波長変換部2、2a、2b、12の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、Lu3Al5O12:Ce3+、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、黄色蛍光体には、Y3Al5O12:Ce3+ (YAG)、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+等を用いることができる。
【0060】
また、上述した第1の形態において、図3(a)、(b)の例では、1つの固体光源5だけが設けられているとしたが、図13に平面図で示すように、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)を設け(例えば3つの固体光源5a、5b、5cを120°間隔で設置し)、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)をそれぞれ独立に点灯制御することも可能である(複数の固体光源からの第1の光を選択的にもしくは同時に放射させることも可能である)。この場合には、例えば、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)のうちのいずれか1つ(例えば5a)だけを選択的に点灯することもできるし、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)の全ての固体光源を同時に点灯させたりすることもできる。複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)のうちのいずれか1つ(例えば5a)だけを選択的に点灯するときには、図3(a)、(b)の例と同様の構成となり、波長変換部2に図4(a)のものを用いる場合、第2の光として、赤色(R)光、または、緑色(G)光、または、青色(B)光、または、黄色(Y)光、または、シアン(C)光、または、マゼンダ(M)光の単色光を得ることができる。なお、選択的に(個別に)点灯制御する場合、複数の固体光源5a、5b、5cのうちのいずれか1つ(例えば5aだけ)に固定せずに、複数の固体光源5a、5b、5cのうちで、操作部6から第2の光として選択された色(例えば青色(B)光)に最も近くにある固体光源(例えば5c)を選択して点灯するというように、操作部6から第2の光として選択された色(例えば青色(B)光)に最も近くにある固体光源を複数の固体光源5a、5b、5cのうちから1つ選択して点灯することも可能である。この場合には、現在照射位置にある色(例えば赤色(R)光)から選択された色(例えば青色(B)光)までドラム状回転体の波長変換部2を回転させて移動させるのに必要な時間を著しく減少させることができる。また、図13の例において複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)の全ての固体光源を同時に点灯するときには、波長変換部2に図4(a)のものを用いる場合、第2の光として、例えば赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光を同時に得ることができて、図10(a)、(b)、図11に示したようにリフレクタ10a、10b、10c、10d、さらには混色部(Mixing Optics)19を設けることで、混色光として白色光Wを得ることができる。すなわち、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)をそれぞれ独立に点灯制御可能となっていることで、例えばR,G,B,C,M,Y,の単色光あるいは混色光(例えば白色光)を容易に得ることができる。
【0061】
また、上述した第1、第2、第3の形態において、波長変換部2、2a、2b、12(波長変換領域)は、図14に示すように、薄板ガラスや透明フィルムのような変曲性透光性基板(例えば透明基板)上に形成される。より具体的に、波長変換領域は、スクリーン印刷等で帯状の透明基板上に形成され、各波長変換領域の境界はスクリーンメッシュの開口パターンにて塗り分けを行うことができる。また、図14では、波長変換領域は、ドラム状回転体の外面(固体光源とは反対側の面)に配置されているが、ドラム状回転体の内面(固体光源側の面)に配置することで、第2の光の励起密度を上げることも可能である。特に第1の光が紫外光の場合、波長変換領域をドラム状回転体の内面(固体光源側の面)に配置することで、透明基板への紫外線劣化を気にすることがなくなり、PETフィルムやPCフィルムなどの安価なプラスチック材料を用いることができる。
【0062】
また、上述した第1、第2、第3の形態では、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12を所望の位置まで回転させ、その位置に固定して所望の色を得るとしたが、これのかわりに、ドラム状回転体の波長変換部2、12を高速回転させて(例えば3600rpm以上の回転数で回転させて)人間の目で点滅が無視できる回転数)させて、ドラム状回転体の波長変換部2、12の所定位置と固体光源の点灯とを同期させることでも(固体光源をパルス駆動により点滅させることでも(なお、この場合、波長変換部2、12は、上記のように人間の目で点滅が無視できる高速の回転数で回転させる))、単色光〜混色光(例えば白色光)を得ることができる。この場合、固体光源をパルス駆動させることで、連続点灯モードの電流よりも多くの電流を流すことができるため、波長変換部2、12を所定位置に固定して連続点灯する場合よりも光量を増加させることができる。
【0063】
また、上述した第1、第2、第3の形態では、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12に対し同心円状の内側の位置に固体光源5、5a、5b、5c、5dを設け、第2の光をドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12の外側に放射するようにするとしたが、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12に対し同心円状の外側の位置に固体光源5、5a、5b、5c、5dを設け、第2の光をドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12の内側に放射するようにすることも可能である。なお、この場合、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12の内側にリフレクタを設け、内側に放射された第2の光を上方(または下方)に向けるのが好ましい。
【0064】
また、上述した第1、第2、第3の形態では、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12に対し同心円状の位置に固体光源5、5a、5b、5c、5dを設けたが、固体光源5、5a、5b、5c、5dは、ドラム状回転体と対向する位置に配置されていれば良い(すなわち、固体光源5、5a、5b、5c、5dは、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12を照射する位置に配置されていれば良く、必ずしもドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12に対し同心円状の位置に配置されていなくともよい)。
【0065】
また、上述した第1、第2、第3の形態において、操作部6、16、26として、図5の例のかわりに、図9に示す色度空間(CIE1931 xy色度図)自体あるいは図15に示す色度図を例えばタッチパネル方式で液晶表示させ、色度空間(CIE1931 xy色度図)における色再現範囲内の所望の色の部分をオペレータに押させるように構成し、これに基づき、制御部7、17、27において、図9に示す色度空間(CIE1931 xy色度図)の任意箇所の色の光(すなわち、オペレータによって押された色再現範囲内の所望の色の光)が得られるように制御することも可能である。
【0066】
また、上述した第1、第2の形態の光源装置においても、光源装置からの出射光(第2の光)を光学系(例えばレンズなど)によって所望の照明光とすることができる。すなわち、上述した第1、第2の形態の光源装置に光学系(例えばレンズなど)等を付加することによって、照明装置として構成することができる。
【0067】
また、本発明では、各色の単色光からこれらの混色光(例えば白色光)まで幅広い色の光を迅速かつ容易に得る(切り替える)ことができるので、舞台照明や演出照明などの用途に特に適している。
【産業上の利用可能性】
【0068】
本発明は、舞台照明や演出照明などに利用可能である。
【符号の説明】
【0069】
2、2a、2b、12 波長変換部
5、5a、5b、5c、5d 固体光源
3、3a、3b 回転駆動部
6、16、26 操作部
7、17、27 制御部
11 CPU
12 メモリ
10a、10b、10c、10d リフレクタ
19 混色部
【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】
従来、特許文献1に記載されている照明装置が知られている。図1、図2は、特許文献1に記載されている照明装置を示す図である。
【0003】
図1、図2を参照すると、特許文献1の照明装置は、発光体122と可変色部材131とを具備しており、発光体122は、基板123及びこの基板が延びる方向に並んで基板に実装された複数のLED113を有している。また、可変色部材131は、基板の延びる方向と同方向に延びる波長変換部133a〜133cを複数有している。各波長変換部133a〜133cは、LED113が発した光で励起されて発光する蛍光体を有して、発光波長が夫々異なるように形成されている。また、可変色部材131は、各波長変換部133a〜133cを平行に並べて、内側に発光体22が配設される形状をなしている。可変色部材131を、各波長変換部133a〜133cの並び方向に沿うように発光体に対して相対的に移動可能に配設する。この相対移動により各波長変換部133a〜133cの内の任意の波長変換部をLED113に対向させ、この任意の波長変換部にLED113が発光した光を入射させることで、色温度を可変するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−16058号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述のような従来の照明装置では、可変色部材131の各波長変換部133a〜133cは、可変色部材131の移動方向(回転方向)に対してそれぞれ独立した単独の区画として配設されているため、可変色部材131の移動方向(回転方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現することができないという問題があった。
【0006】
本発明は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源と、該固体光源からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射するドラム状の回転体とを備えた光源装置において、ドラム状の回転体の回転方向(円周方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現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】
【0007】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源と、該固体光源からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部とを備え、
前記少なくとも1つの固体光源は、前記ドラム状回転体の波長変換部の所定位置を所定の照射範囲で照射するように前記ドラム状回転体と対向する位置に配置され、
前記ドラム状回転体の波長変換部は、ドラム状回転体としての透光性基板上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つは、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化することを特徴としている。
【0008】
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、前記少なくとも1つの固体光源が複数ある場合に、前記複数の固体光源からの第1の光が選択的にもしくは同時に放射されて、前記ドラム状の回転体から単色光もしくは混色光が得られることを特徴としている。
【0009】
また、請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の光源装置を用いていることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【0010】
請求項1乃至請求項3記載の発明によれば、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源と、該固体光源からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部とを備え、
前記少なくとも1つの固体光源は、前記ドラム状回転体の波長変換部の所定位置を所定の照射範囲で照射するように前記ドラム状回転体と対向する位置に配置され、
前記ドラム状回転体の波長変換部は、ドラム状回転体としての透光性基板上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つは、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するので、ドラム状回転体の回転方向(円周方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現することができる。
【0011】
特に、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の光源装置において、前記少なくとも1つの固体光源が複数ある場合に、前記複数の固体光源からの第1の光が選択的にもしくは同時に放射されて、前記ドラム状の回転体から単色光もしくは混色光が得られるので、各色の単色光からこれらの混色光(例えば白色光)まで幅広い色の光を迅速かつ容易に得る(切り替える)ことができて、舞台照明や演出照明などの用途に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】特許文献1に記載されている照明装置を示す図である。
【図2】特許文献1に記載されている照明装置を示す図である。
【図3】本発明の第1の形態の光源装置を示す図である。
【図4】波長変換部の各種の例を示す図である。
【図5】操作部の構成例を示す図である。
【図6】制御部の構成例を示す図である。
【図7】本発明の第2の形態の光源装置を示す図である。
【図8】波長変換部の各種の例を示す図である。
【図9】CIE1931 xy色度図である。
【図10】本発明の第3の形態の光源装置を示す図である。
【図11】図10の光源装置においてリフレクタからの第2の光を混合する混色部(Mixing Optics)をさらに備えた照明装置を示す図である。
【図12】波長変換部の各種の例を示す図である。
【図13】第1の形態の光源装置の変形例を示す図である。
【図14】波長変換部の作製の仕方を説明するための図である。
【図15】CIE1931 xy色度図における色再現範囲を示す図である。
【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】
図3(a)、(b)は本発明の第1の形態の光源装置を示す図であり、図3(a)は斜視図、図3(b)は平面図である。図3(a)、(b)を参照すると、この第1の形態の光源装置は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源(図3(a)、(b)の例では、1つの固体光源5)と、該固体光源5からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部2と、ドラム状回転体の波長変換部2を回転軸Zの周りに時計方向X1、反時計方向X2に回転駆動する回転駆動部(例えばステッピングモーター)3と、操作部(例えば操作パネル)6と、操作部6からの指示に従って回転駆動部3を制御し、また、固体光源5の点灯制御を行う制御部7とを備えている。
【0015】
ここで、前記少なくとも1つの固体光源(図3(a)、(b)の例では、1つの固体光源5)は、前記ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置Pのところで所定の照射範囲ARで照射するように前記ドラム状回転体の波長変換部2に対し同心円状の位置(図3(a)、(b)の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている。なお、前記少なくとも1つの固体光源(図3(a)、(b)の例では、1つの固体光源5)が、前記ドラム状回転体の波長変換部2に対し同心円状の位置(図3(a)、(b)の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている場合、波長変換部2からの第2の光は、図3(b)に符号Eで示すように、外側方向に放射される。このためには、波長変換部2の内側には、固体光源5からの第1の光を透過し、波長変換部2からの第2の光を反射するダイクロイックミラーが設けられるのが好ましい。
【0016】
また、前記ドラム状回転体の波長変換部2は、ドラム状回転体としての透光性基板(図示しないが、例えば薄板ガラスや透明フィルムのような変曲性透光性基板)上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するようになっている。
【0017】
ここで、複数の波長変換領域は、例えば赤色(R)、緑色(G)、あるいは、青色(B)などの蛍光体層により構成することができるが、固体光源5からの第1の光が青色光である場合には、ある波長変換領域が第2の光として青色光を得るものであるとき、この波長変換領域には青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。
【0018】
図4(a)、(b)、(c)、(d)は、波長変換部2の各種の例を示す図である。なお、図4(a)、(b)、(c)、(d)には、波長変換部2を平面に展開した状態が示されている(それぞれ、上端と下端とがつながっており、上端と下端との間が360°である)。
【0019】
図4(a)の例では、波長変換部2は、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、G領域(緑色(G)蛍光体層)と、B領域(青色(B)蛍光体層)とが、三角形状に二次元的に配置されている。より具体的に、図4(a)の波長変換部2が用いられる場合、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層、青色(B)蛍光体層が、各々、第1の光を全て吸収して第2の光を放射する濃度と厚みに調整され、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置(例えば、赤色(R)蛍光体層の位置、緑色(G)蛍光体層の位置、青色(B)蛍光体層の位置、赤色(R)蛍光体層と緑色(G)蛍光体層の中間位置、緑色(G)蛍光体層と青色(B)蛍光体層の中間位置、青色(B)蛍光体層と赤色(R)蛍光体層の中間位置)に固定することにより、第2の光として、上記の各位置に対応させて、赤色(R)光、または、緑色(G)光、または、青色(B)光、または、黄色(Y)光、または、シアン(C)光、または、マゼンダ(M)光を得ることができる。すなわち、第2の光として単色光を得ることができる。なお、上述の例では、青色(B)蛍光体層が設けられていることから、固体光源5からの第1の光に紫外光を用いる場合を想定しているが、青色(B)蛍光体層を形成しないで透光性基板のままにするときには、固体光源5からの第1の光には青色光が用いられる。
【0020】
また、図4(b)の例では、波長変換部2は、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、G領域(緑色(G)蛍光体層)とが、三角形状に二次元的に配置されている。より具体的に、図4(b)の波長変換部2が用いられる場合、固体光源5からの第1の光に青色光を用い、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層が、各々、第1の光の一部を吸収して第2の光を放射する際に、第1の光(青色光)の一部透過成分と、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層の各々の波長変換成分とが合成されて白色になるような濃度と厚みに調整され、また、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層は所定の面積比率に調整され、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置に固定することにより、第2の光として、その位置における赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層の面積比率に応じた混色割合で白色光(赤味を有する白色光、または、普通の白色光、または、緑味を有する白色光)を放射することができる。すなわち、第2の光として白色光を得ることができる。
【0021】
また、図4(c)の例では、波長変換部2は、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、G領域(緑色(G)蛍光体層)とが、三角形状に二次元的に配置され、R領域(赤色(R)蛍光体層)とG領域(緑色(G)蛍光体層)との間に、スリット状のB領域(青色(B)蛍光体層)が配置されている。より具体的に、図4(c)の波長変換部2が用いられる場合、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層、青色(B)蛍光体層が、各々、第1の光を全て吸収して第2の光を放射する濃度と厚みに調整され、また、赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層、青色(B)蛍光体層は所定の面積比率に調整され、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置に固定することにより、第2の光として、その位置における赤色(R)蛍光体層、緑色(G)蛍光体層、青色(B)蛍光体層の面積比率に応じた混色割合で白色光(赤味を有する白色光、または、普通の白色光、または、緑味を有する白色光)を放射することができる。すなわち、第2の光として白色光を得ることができる。なお、上述の例では、青色(B)蛍光体層が設けられていることから、固体光源5からの第1の光に紫外光を用いる場合を想定しているが、青色(B)蛍光体層を形成しないで透光性基板のままにするときには、固体光源5からの第1の光には青色光が用いられる。
【0022】
また、図4(d)の例では、波長変換部2は、Y領域(黄色(Y)蛍光体層)と、R領域(赤色(R)蛍光体層)とが、三角形状に二次元的に配置されている。より具体的に、図4(d)の波長変換部2が用いられる場合、固体光源5からの第1の光に青色光を用い、黄色(Y)蛍光体層、赤色(R)蛍光体層が、各々、第1の光の一部を吸収して第2の光を放射する際に、第1の光(青色光)の一部透過成分と、黄色(Y)蛍光体層、赤色(R)蛍光体層の各々の波長変換成分とが合成されて白色になるような濃度と厚みに調整され、また、黄色(Y)蛍光体層、赤色(R)蛍光体層は所定の面積比率に調整され、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置に固定することにより、第2の光として、その位置における黄色(Y)蛍光体層、赤色(R)蛍光体層の面積比率に応じた混色割合で白色光(赤味を有する白色光、または、普通の白色光)を放射することができる(赤色(R)成分の増減に応じて昼光色から電球色まで色温度を変化させることができる)。すなわち、第2の光として白色光を得ることができる。
【0023】
このように、図4(a)の波長変換部2が用いられる場合には、第2の光として単色光を放射することができ、図4(b)、(c)、(d)の波長変換部2が用いられる場合には、第2の光として混色光(白色光)を放射することができる。
【0024】
また、図3(a)、(b)の光源装置において、ドラム状回転体の波長変換部2は、光源装置本体から着脱可能に取り付けられている。すなわち、ドラム状回転体の波長変換部2を、必要に応じて、例えば、図4(a)、(b)、(c)、(d)のいずれか1つの所望のものに着脱して交換することができる。この交換は、手作業で行うこともできるが、下記のように、操作部6からの指示によって自動的に行うこともできる。
【0025】
図5には、操作部6の構成例が示されている。図5の例では、操作部6は、ドラム状回転体の波長変換部2として、タイプT1、T2、T3、T4(図4(a)、(b)、(c)、(d)にそれぞれ対応)のうちのいずれのものを用いるかをオペレータに選択させる機能と、例えばタイプT1(図4(a)に対応)が選択されたときに、第2の光として、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光、黄色(Y)光、シアン(C)光、マゼンダ(M)光のうちのどの色合いの光が必要かを選択させる(例えば上記各色の中間色をも連続的に選択可能な)機能とを有している。
【0026】
また、図6には、制御部7の構成例が示されている。図6の例では、制御部7は、CPU11と、メモリ12などにより構成されている。ここで、CPU11は、操作部6からドラム状回転体の波長変換部2として、例えばタイプT1(図4(a)に対応)が選択されたときに、現在装着されているタイプのドラム状回転体の波長変換部2をタイプT1のドラム状回転体の波長変換部2に切り替える制御を行うようになっている。また、CPU11は、例えばタイプT1(図4(a)に対応)が選択された場合において、操作部6から第2の光として、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光、黄色(Y)光、シアン(C)光、マゼンダ(M)光のうちのどの色合いの光が必要かが選択されたときに、現在照射位置にある色(例えば赤色(R)光)から選択された色(例えば黄色(Y)光)までドラム状回転体の波長変換部2を回転させて移動させるように、回転駆動部(例えばステッピングモーター)3を駆動制御する。この際に、例えばメモリ12には、現在照射位置にある色(例えば赤色(R)光)から選択された色(例えば黄色(Y)光)までドラム状回転体の波長変換部2を回転させて移動させる場合に、時計方向X1に回転させて移動させるときにかかる時間および回転角度と、反時計方向X2に回転させて移動させるときにかかる時間および回転角度とが記憶されており、CPU11は、メモリ12を参照して、どちらが短い時間で済むかを比較し、短い時間で済む方向(例えば時計方向X1)を選択し、この方向に、記憶されている回転角度で、回転駆動部(例えばステッピングモーター)3を回転駆動する。これにより、ドラム状回転体の波長変換部2を自動的に所望の位置まで迅速に回転移動させることができる。
【0027】
なお、上述の説明では、制御部7の点灯制御について記していないが、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置まで(所定角度)回転させてその位置に固定する上記の方式では、制御部7は、ドラム状回転体の波長変換部2を所定位置に固定した後、固体光源5を連続点灯させるように制御することができる。
【0028】
上記のように、この第1の形態の光源装置では、ドラム状回転体の波長変換部2は、複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するので、ドラム状回転体の回転方向(円周方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現することができる。
【0029】
また、図7は本発明の第2の形態の光源装置を示す図である。図7を参照すると、この第2の形態の光源装置は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する複数の固体光源(図7の例では、2つの固体光源5a、5b)と、該複数の固体光源5a、5bから第1の光を各々照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を各々有する複数のドラム状回転体の波長変換部(図7の例では、2つのドラム状回転体の波長変換部2a、2b)と、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bを各々、回転軸Zの周りに時計方向X1、反時計方向X2に回転駆動する回転駆動部(例えばステッピングモーター)3a、3bと、操作部(例えば操作パネル)16と、操作部16からの指示に従って回転駆動部3a、3bを制御し、また、複数の固体光源5a、5bの点灯制御(固体光源5a、5bを同時に点灯させたり、選択的に点灯(片側点灯)させたりする制御)を行う制御部17とを備えている。
【0030】
ここで、複数の固体光源(図7の例では、2つの固体光源5a、5b)は、それぞれ、前記ドラム状回転体の波長変換部2a、2bを所定位置Pa、Pbのところで所定の照射範囲ARa、ARbで照射するように前記ドラム状回転体の波長変換部2a、2bに対し同心円状の位置(図7の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている。なお、複数の固体光源(図7の例では、2つの固体光源5a、5b)が、前記ドラム状回転体の波長変換部2a、2bに対し同心円状の位置(図7の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている場合、波長変換部2a、2bからの第2の光は、図3(b)に符号Eで示したと同様に、外側方向に放射される。このためには、各波長変換部2a、2bの内側には、各固体光源5a、5bからの第1の光を透過し、各波長変換部2a、2bからの第2の光を反射するダイクロイックミラーが設けられるのが好ましい。
【0031】
また、複数のドラム状回転体の波長変換部(図7の例では、2つのドラム状回転体の波長変換部2a、2b)は、並設された一対のものとして構成されている。具体的に、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々は、ドラム状回転体としての透光性基板(図示しないが、例えば薄板ガラスや透明フィルムのような変曲性透光性基板)上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するようになっている。
【0032】
また、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々は、個別に(互いに独立して)回転制御が可能となっている。また、上述したように、複数の固体光源5a、5bは、固体光源5a、5bを同時に点灯させたり、選択的に点灯(片側点灯)させたりする点灯制御が可能となっている。
【0033】
ここで、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々の複数の波長変換領域は、例えば赤色(R)、緑色(G)、あるいは、青色(B)などの蛍光体層により構成することができるが、固体光源5a、5bからの第1の光が青色光である場合には、ある波長変換領域が第2の光として青色光を得るものであるとき、この波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。また、ある波長変換領域が第2の光としてマゼンダ(M)光あるいはシアン(C)光を得るものであるとき、第1の光を青色光のものにし、この波長変換領域MあるいはCには、例えば、赤色蛍光体あるいは緑色蛍光体を透明バインダーに低濃度分散させて、第1の光である青色光を半分透過する赤色蛍光体層あるいは緑色蛍光体層を形成することもできるし、第1の光を紫外光のものにする場合には、波長変換領域Mには、赤色(R)蛍光体と青色(B)蛍光体の混合物を形成し、波長変換領域Cには、緑色(G)蛍光体と青色(B)蛍光体の混合物を形成することができる。
【0034】
図8(a)、(b)、(c)、(d)は、波長変換部2a、2bの各種の例を示す図である。なお、図8(a)、(b)、(c)、(d)には、波長変換部2a、2bを平面に展開した状態が示されている(それぞれ、上端と下端とがつながっており、上端と下端との間が360°である)。
【0035】
図8(a)の例では、波長変換部2aは、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、B領域(青色(B)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。また、波長変換部2bは、G領域(緑色(G)蛍光体層)と、B領域(青色(B)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。この構成では、固体光源5a、5bからの第1の光には、紫外光、青色光のいずれをも用いることができるが、第1の光に青色光を用いるときには、波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。
【0036】
図8(a)の構成では、各ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの組み合わせ位置によって、R,G,B成分を任意に調整でき、広範囲な色の再現が可能となる。各固体光源5a、5bの出力は任意に調整され、また、各固体光源5a、5bの片側点灯もしくは同時点灯など適宜調整され、R,G,B,C,M,Yの単色光あるいは混色光(例えば白色光W)を出力することができる。
【0037】
また、図8(b)の例では、波長変換部2aは、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、Y領域(黄色(Y)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。また、波長変換部2bは、G領域(緑色(G)蛍光体層)と、B領域(青色(B)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。この構成では、固体光源5a、5bからの第1の光には、紫外光、青色光のいずれをも用いることができるが、第1の光に青色光を用いるときには、波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。
【0038】
図8(b)の構成においても、各ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの組み合わせ位置によって、R,G,B,Y成分を任意に調整でき、広範囲な色の再現が可能となる。各固体光源5a、5bの出力は任意に調整され、また、各固体光源5a、5bの片側点灯もしくは同時点灯など適宜調整され、R,G,B,C,A(アンバー),Yの単色光あるいは混色光(例えば白色光W)を出力することができる。
【0039】
また、図8(c)の例では、波長変換部2aは、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、M領域とが、二次元的に配置されている。また、波長変換部2bは、G領域(緑色(G)蛍光体層)と、C領域とが、二次元的に配置されている。この構成では、固体光源5a、5bからの第1の光には、紫外光、青色光のいずれをも用いることができるが、第1の光に青色光を用いるときには、波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができ、また、波長変換領域MあるいはCには、第1の光である青色光を半分透過する赤色の蛍光体層あるいは緑色蛍光体層を形成することができる。
【0040】
図8(c)の構成においても、各ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの組み合わせ位置によって、R,G,M,C成分を任意に調整でき、広範囲な色の再現が可能となる。各固体光源5a、5bの出力は任意に調整され、また、各固体光源5a、5bの片側点灯もしくは同時点灯など適宜調整され、R,G,C,M,Yの単色光あるいは混色光(例えば白色光W)を出力することができる。
【0041】
また、図8(d)の例では、波長変換部2aは、R領域(赤色(R)蛍光体層)と、G領域(緑色(G)蛍光体層)とが、二次元的に配置されている。また、波長変換部2bは、C領域と、M領域とが、二次元的に配置されている。この構成では、固体光源5a、5bからの第1の光には、紫外光、青色光のいずれをも用いることができるが、第1の光に青色光を用いるときには、波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができ、また、波長変換領域MあるいはCには、第1の光である青色光を半分透過する赤色の蛍光体層あるいは緑色蛍光体層を形成することができる。
【0042】
図8(d)の構成においても、各ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの組み合わせ位置によって、R,G,M,C成分を任意に調整でき、広範囲な色の再現が可能となる。各固体光源5a、5bの出力は任意に調整され、また、各固体光源5a、5bの片側点灯もしくは同時点灯など適宜調整され、R,G,C,M,Yの単色光あるいは混色光(例えば白色光W)を出力することができる。
【0043】
図9はCIE1931 xy色度図であり、図8(a)、(b)、(c)、(d)の各蛍光体色度から得られる混色再現範囲を示している。加法混色原理に従って、光の三原色RGB、インクの三原色CMY、これらの組み合わせから得られる広範囲な色を、少ない光源数と複数の波長変換領域にて再現できる。なお、図9における記号は、赤色Red(R)、緑色Green(G)、青色Blue(B)、青緑色Cyan(C)、赤紫色Magenta(M)、黄色Yellow(Y)、水色BlueCyan(BC)、赤紫色BlueMagenta(BM)、黄緑色GreenYellow(GY)、橙色Amber(A)である。
【0044】
上記のように、この第2の形態の光源装置では、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々は、複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するので、ドラム状回転体の回転方向(円周方向)に対してなだらかな色の変化(連続した可変色)を実現することができる。
【0045】
さらに、この第2の形態の光源装置では、ドラム状回転体の波長変換部2a、2bの各々は、個別に(互いに独立して)回転制御が可能となっており、また、複数の固体光源5a、5bは、固体光源5a、5bを同時に点灯させたり、選択的に点灯(片側点灯)させたりする点灯制御が可能となっていることにより、例えばR,G,B,C,M,Y,の単色光あるいは混色光(例えば白色光)を容易に得ることができる。
【0046】
図10(a)、(b)は本発明の第3の形態の光源装置を示す図であり、図10(a)は平面図、図10(b)は図10(a)のF−F線における断面図である。図10(a)、(b)を参照すると、この第3の形態の光源装置は、紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する複数の固体光源(図10(a)、(b)の例では、4つの固体光源5a、5b、5c、5d)と、固体光源5a、5b、5c、5dから第1の光をそれぞれ照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部12と、ドラム状回転体の波長変換部12を回転軸Zの周りに回転駆動する回転駆動部(例えばステッピングモーター)13と、操作部(例えば操作パネル)26と、操作部26からの指示に従って回転駆動部13を制御し、また、固体光源5a、5b、5c、5dの点灯制御を行う制御部27とを備えている。
【0047】
ここで、複数の固体光源(図10(a)、(b)の例では、4つの固体光源5a、5b、5c、5d)は、対向する2個の固体光源が直交する2組の計4個として設けられており、ドラム状回転体の波長変換部12を所定位置のところで所定の照射範囲で照射するように前記ドラム状回転体の波長変換部12に対し同心円状の位置(図10(a)、(b)の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている。なお、複数の固体光源(図10(a)、(b)の例では、4つの固体光源5a、5b、5c、5d)が、前記ドラム状回転体の波長変換部12に対し同心円状の位置(図10(a)、(b)の例では、同心円状の内側の位置)に配置されている場合、波長変換部12からの第2の光は、図10(b)に示すように、外側方向に放射される。このためには、波長変換部12の内側には、固体光源5a、5b、5c、5dからの第1の光を透過し、波長変換部12からの第2の光を反射するダイクロイックミラーが設けられるのが好ましい。また、波長変換部12からの第2の光は、外側方向に放射されることから、図10(a)、(b)の例では、波長変換部12から外側方向に放射された第2の光を上方(または下方)に向けるための4つのリフレクタ10a、10b、10c、10dが、4つの固体光源5a、5b、5c、5dのそれぞれに対応させて設けられている。4つのリフレクタ10a、10b、10c、10dによって第2の光を上方(または下方)に向けさせることによって、第2の光を混合させ、これらの混色光を得ることができる。図11には、図10(a)、(b)の光源装置のリフレクタ10a、10b、10c、10dからの第2の光を混合する混色部(Mixing Optics)19をさらに備えた照明装置が示されている。ここで、混色部19は、例えば、ディンプル面、マルチリフレクターと、拡散、回折、導光などのレンズとを単体もしくは組合わせて構成される(詳細は図示せず)。図11の照明装置では、リフレクタ10a、10b、10c、10dによって上方(または下方)に取り出された光が混色部(Mixing Optics)19によって混色される。この混色部19によって、前記第2の光の隣接した発光や対角の発光も混色することが可能であり、均一な色そしてムラのない光を放射することができる。
【0048】
また、この第3の形態において、複数の固体光源(図10(a)、(b)の例では、4つの固体光源5a、5b、5c、5d)は、これらをそれぞれ独立に点灯制御することが可能であって、例えば、対向する2個の固体光源を同時に点灯させたり、直交する2個の固体光源を同時に点灯させたりすることもできる。
【0049】
また、前記ドラム状回転体の波長変換部12は、ドラム状回転体としての透光性基板(図示しないが、例えば薄板ガラスや透明フィルムのような変曲性透光性基板)上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つ(例えば、複数の波長変換領域の互いに隣接する波長変換領域)は、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化するようになっている。
【0050】
ここで、複数の波長変換領域は、例えば赤色(R)、緑色(G)、あるいは、青色(B)などの蛍光体層により構成することができるが、固体光源5a、5b、5c、5dからの第1の光が青色光である場合には、ある波長変換領域が第2の光として青色光を得るものであるとき、この波長変換領域Bには青色の蛍光体層を形成しないで透光性基板のままで構成することができる。また、ある波長変換領域が第2の光としてマゼンダ(M)光あるいはシアン(C)光を得るものであるとき、第1の光を青色光のものにし、この波長変換領域MあるいはCには、例えば、赤色蛍光体あるいは緑色蛍光体を透明バインダーに低濃度分散させて、第1の光である青色光を半分透過する赤色蛍光体層あるいは緑色蛍光体層を形成することもできるし、第1の光を紫外光のものにする場合には、波長変換領域Mには、赤色(R)蛍光体と青色(B)蛍光体の混合物を形成し、波長変換領域Cには、緑色(G)蛍光体と青色(B)蛍光体の混合物を形成することができる。
【0051】
図12(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、波長変換部12の各種の例を示す図である。なお、図12(a)、(b)、(c)、(d)、(e)には、波長変換部12を平面に展開した状態が示されている(それぞれ、上端と下端とがつながっており、上端と下端との間が360°である)。
【0052】
図12(a)に示した構成は、波長変換領域の配置をB,G,R,Yとしており、この構成では、波長変換部12を45°回転することで、各々の中間色であるC,Y,Amber(A)、Whiteを出すことができ、合計7色を得ることができる。
【0053】
また、図12(b)に示した構成は、対向する(180°隔てた)固体光源の位置に対応した波長変換領域の組み合わせが補色の関係(B−Y、G−M、C−YM、BM−GY)にあることを特徴としている。この場合、対向する2個の固体光源5aと5c、または、5bと5dによって励起された波長変換光(すなわち、第2の光)は混色部19にて混色されると白色光Wとなり、波長変換部12を回転させてもその関係が保たれるので、広範囲な白色光を得ることができる。
【0054】
同様に、図12(c)に示した構成も、対向する(180°隔てた)固体光源の位置に対応した波長変換領域の組み合わせが補色の関係(B−Y、R−C、M−YC、A−BC)にあることを特徴としている。この場合にも、対向する2個の固体光源5aと5c、または、5bと5dによって励起された波長変換光(すなわち、第2の光)は混色部19にて混色されると白色光Wとなり、波長変換部12を回転させてもその関係が保たれるので、広範囲な白色光を得ることができる。
【0055】
また、図12(d)に示した構成は、直交する(90°隔てた)固体光源の位置に対応した波長変換領域の組み合わせが補色の関係であり、B−BとY−Yがそれぞれ対向した位置に来る時に補色の関係となる。また、波長変換部12を45°回転させてR−RとC−Cがそれぞれ対向した位置に来る時に補色の関係となる。また、その中間位置(BC−A、M−YC)も補色の関係となる。この場合、直交する(90°隔てた)固体光源5aと5b、または、5cと5d、または、5aと5bと5cと5dを点灯することによって励起された波長変換光(すなわち、第2の光)は混色部19にて混色されると白色光Wとなり、波長変換部12を回転させてもその関係が保たれるので、広範囲な白色光を得ることができる。
【0056】
同様に、図12(e)に示した構成も、直交する(90°隔てた)固体光源の位置に対応した波長変換領域の組み合わせが補色の関係であり、B−BとY−Yがそれぞれ対向した位置に来る時に補色の関係となる。また、波長変換部12を45°回転させてG−GとM−Mがそれぞれ対向した位置に来る時に補色の関係となる。また、その中間位置(BM−YG、C−YM)も補色の関係となる。この場合、直交する(90°隔てた)固体光源5aと5b、または、5cと5d、または、5aと5bと5cと5dを点灯することによって励起された波長変換光(すなわち、第2の光)は混色部19にて混色されると白色光Wとなり、波長変換部12を回転させてもその関係が保たれるので、広範囲な白色光を得ることができる。
【0057】
上述した第1、第2、第3の形態において、固体光源5、5a、5b、5c、5dには、紫外光から青色光領域に発光波長をもつ発光ダイオード(LED)や半導体レーザーなどが使用可能である。
【0058】
より具体的に、固体光源5、5a、5b、5c、5d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、波長変換部2、2a、2b、12の蛍光体層の蛍光体としては、波長が約380nmないし約420nm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、Lu3Al5O12:Ce3+、(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、黄色蛍光体には、Y3Al5O12:Ce3+ (YAG)、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+等を用いることができる。
【0059】
また、固体光源5、5a、5b、5c、5d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、波長変換部2、2a、2b、12の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、Lu3Al5O12:Ce3+、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、黄色蛍光体には、Y3Al5O12:Ce3+ (YAG)、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+等を用いることができる。
【0060】
また、上述した第1の形態において、図3(a)、(b)の例では、1つの固体光源5だけが設けられているとしたが、図13に平面図で示すように、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)を設け(例えば3つの固体光源5a、5b、5cを120°間隔で設置し)、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)をそれぞれ独立に点灯制御することも可能である(複数の固体光源からの第1の光を選択的にもしくは同時に放射させることも可能である)。この場合には、例えば、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)のうちのいずれか1つ(例えば5a)だけを選択的に点灯することもできるし、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)の全ての固体光源を同時に点灯させたりすることもできる。複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)のうちのいずれか1つ(例えば5a)だけを選択的に点灯するときには、図3(a)、(b)の例と同様の構成となり、波長変換部2に図4(a)のものを用いる場合、第2の光として、赤色(R)光、または、緑色(G)光、または、青色(B)光、または、黄色(Y)光、または、シアン(C)光、または、マゼンダ(M)光の単色光を得ることができる。なお、選択的に(個別に)点灯制御する場合、複数の固体光源5a、5b、5cのうちのいずれか1つ(例えば5aだけ)に固定せずに、複数の固体光源5a、5b、5cのうちで、操作部6から第2の光として選択された色(例えば青色(B)光)に最も近くにある固体光源(例えば5c)を選択して点灯するというように、操作部6から第2の光として選択された色(例えば青色(B)光)に最も近くにある固体光源を複数の固体光源5a、5b、5cのうちから1つ選択して点灯することも可能である。この場合には、現在照射位置にある色(例えば赤色(R)光)から選択された色(例えば青色(B)光)までドラム状回転体の波長変換部2を回転させて移動させるのに必要な時間を著しく減少させることができる。また、図13の例において複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)の全ての固体光源を同時に点灯するときには、波長変換部2に図4(a)のものを用いる場合、第2の光として、例えば赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光を同時に得ることができて、図10(a)、(b)、図11に示したようにリフレクタ10a、10b、10c、10d、さらには混色部(Mixing Optics)19を設けることで、混色光として白色光Wを得ることができる。すなわち、複数の固体光源(図13の例では、3つの固体光源5a、5b、5c)をそれぞれ独立に点灯制御可能となっていることで、例えばR,G,B,C,M,Y,の単色光あるいは混色光(例えば白色光)を容易に得ることができる。
【0061】
また、上述した第1、第2、第3の形態において、波長変換部2、2a、2b、12(波長変換領域)は、図14に示すように、薄板ガラスや透明フィルムのような変曲性透光性基板(例えば透明基板)上に形成される。より具体的に、波長変換領域は、スクリーン印刷等で帯状の透明基板上に形成され、各波長変換領域の境界はスクリーンメッシュの開口パターンにて塗り分けを行うことができる。また、図14では、波長変換領域は、ドラム状回転体の外面(固体光源とは反対側の面)に配置されているが、ドラム状回転体の内面(固体光源側の面)に配置することで、第2の光の励起密度を上げることも可能である。特に第1の光が紫外光の場合、波長変換領域をドラム状回転体の内面(固体光源側の面)に配置することで、透明基板への紫外線劣化を気にすることがなくなり、PETフィルムやPCフィルムなどの安価なプラスチック材料を用いることができる。
【0062】
また、上述した第1、第2、第3の形態では、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12を所望の位置まで回転させ、その位置に固定して所望の色を得るとしたが、これのかわりに、ドラム状回転体の波長変換部2、12を高速回転させて(例えば3600rpm以上の回転数で回転させて)人間の目で点滅が無視できる回転数)させて、ドラム状回転体の波長変換部2、12の所定位置と固体光源の点灯とを同期させることでも(固体光源をパルス駆動により点滅させることでも(なお、この場合、波長変換部2、12は、上記のように人間の目で点滅が無視できる高速の回転数で回転させる))、単色光〜混色光(例えば白色光)を得ることができる。この場合、固体光源をパルス駆動させることで、連続点灯モードの電流よりも多くの電流を流すことができるため、波長変換部2、12を所定位置に固定して連続点灯する場合よりも光量を増加させることができる。
【0063】
また、上述した第1、第2、第3の形態では、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12に対し同心円状の内側の位置に固体光源5、5a、5b、5c、5dを設け、第2の光をドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12の外側に放射するようにするとしたが、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12に対し同心円状の外側の位置に固体光源5、5a、5b、5c、5dを設け、第2の光をドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12の内側に放射するようにすることも可能である。なお、この場合、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12の内側にリフレクタを設け、内側に放射された第2の光を上方(または下方)に向けるのが好ましい。
【0064】
また、上述した第1、第2、第3の形態では、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12に対し同心円状の位置に固体光源5、5a、5b、5c、5dを設けたが、固体光源5、5a、5b、5c、5dは、ドラム状回転体と対向する位置に配置されていれば良い(すなわち、固体光源5、5a、5b、5c、5dは、ドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12を照射する位置に配置されていれば良く、必ずしもドラム状回転体の波長変換部2、2a、2b、12に対し同心円状の位置に配置されていなくともよい)。
【0065】
また、上述した第1、第2、第3の形態において、操作部6、16、26として、図5の例のかわりに、図9に示す色度空間(CIE1931 xy色度図)自体あるいは図15に示す色度図を例えばタッチパネル方式で液晶表示させ、色度空間(CIE1931 xy色度図)における色再現範囲内の所望の色の部分をオペレータに押させるように構成し、これに基づき、制御部7、17、27において、図9に示す色度空間(CIE1931 xy色度図)の任意箇所の色の光(すなわち、オペレータによって押された色再現範囲内の所望の色の光)が得られるように制御することも可能である。
【0066】
また、上述した第1、第2の形態の光源装置においても、光源装置からの出射光(第2の光)を光学系(例えばレンズなど)によって所望の照明光とすることができる。すなわち、上述した第1、第2の形態の光源装置に光学系(例えばレンズなど)等を付加することによって、照明装置として構成することができる。
【0067】
また、本発明では、各色の単色光からこれらの混色光(例えば白色光)まで幅広い色の光を迅速かつ容易に得る(切り替える)ことができるので、舞台照明や演出照明などの用途に特に適している。
【産業上の利用可能性】
【0068】
本発明は、舞台照明や演出照明などに利用可能である。
【符号の説明】
【0069】
2、2a、2b、12 波長変換部
5、5a、5b、5c、5d 固体光源
3、3a、3b 回転駆動部
6、16、26 操作部
7、17、27 制御部
11 CPU
12 メモリ
10a、10b、10c、10d リフレクタ
19 混色部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源と、該固体光源からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部とを備え、
前記少なくとも1つの固体光源は、前記ドラム状回転体の波長変換部の所定位置を所定の照射範囲で照射するように前記ドラム状回転体と対向する位置に配置され、
前記ドラム状回転体の波長変換部は、ドラム状回転体としての透光性基板上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つは、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化す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、前記少なくとも1つの固体光源が複数ある場合に、前記複数の固体光源からの第1の光が選択的にもしくは同時に放射されて、前記ドラム状の回転体から単色光もしくは混色光が得られ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記載の光源装置を用いていることを特徴とする照明装置。
【請求項1】
紫外光から青色光までの波長領域のうちの所定の波長の光を第1の光として発光する少なくとも1つの固体光源と、該固体光源からの第1の光を照射すると、互いに異なった色の波長変換光を第2の光として放射する複数の波長変換領域を有するドラム状回転体の波長変換部とを備え、
前記少なくとも1つの固体光源は、前記ドラム状回転体の波長変換部の所定位置を所定の照射範囲で照射するように前記ドラム状回転体と対向する位置に配置され、
前記ドラム状回転体の波長変換部は、ドラム状回転体としての透光性基板上に複数の波長変換領域が二次元的に連続して帯状に配置され、前記複数の波長変換領域のうちの少なくとも2つは、一方の面積比率が増加すると他方の面積比率が減少するように、前記ドラム状回転体の円周方向に向かって面積比率が連続して徐々に変化す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、前記少なくとも1つの固体光源が複数ある場合に、前記複数の固体光源からの第1の光が選択的にもしくは同時に放射されて、前記ドラム状の回転体から単色光もしくは混色光が得られ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記載の光源装置を用い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】
【公開番号】特開2013−45676(P2013−45676A)
【公開日】平成25年3月4日(2013.3.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−183420(P2011−183420)
【出願日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【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25年3月4日(2013.3.4)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【出願人】(000002303)スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]