JP2011108502A - 光源装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蛍光回転体を用いて色割れを防止することができ、かつ、蛍光回転体を用いた場合でも、複雑な制御系などを必要とせずに、簡単に照明色を変化させる。
【解決手段】 蛍光回転体１は、透明な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として配置されており、赤色と青色の蛍光体層２ａ，２ｃの領域を区分する境界線３ｃは、曲線状になっており、蛍光回転体１の回転軸Ｘを中心としてある半径で円弧を描くとき、複数の蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃに対応する円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように構成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光源装置および照明装置に関する。

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、その特性を活かして、赤、緑、青の３種類のＬＥＤを用い各色の発光強度をコントロールすることにより照明色を変化させることができる照明光源および照明装置が開発されている（特許文献１）。この場合、３種類のＬＥＤを同じ場所に設置することは物理的に不可能であるため、それぞれ距離を置いて配置する。従って、例えばスポットライトのようにレンズを用いて配光をコントロールするような照明装置においては、光源の位置の違い、つまり光軸の違いにより、照射領域端部で色割れが発生してしまう。

この問題を解決するため、例えば特許文献２に示すような蛍光体層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、主にプロジェクターの光源として開発されている。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。

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。

そして、この光源装置では、蛍光回転体９１は回転するものの、発光点は一点であり、しかも、各色が同じ場所で発光するため、前記の照明領域端部での色割れが発生しない照明装置を得ることができる。

特開２００４−０５５３６０号公報 特開２００４−３４１１０５号公報

しかしながら、図１に示すような蛍光回転体９１を用いる場合には、色割れを防止することはできるものの、照明色を変化させることができない。

照明色を変化させる方法として、蛍光回転体の回転速度を色毎に制御することも考えられるが、モーターにより高速で回転している蛍光回転体の速度を制御することは困難であり、たとえできたとしても、高価なモーターと複雑な制御系が必要になる。

本発明は、蛍光回転体を用いて色割れを防止することができ、かつ、蛍光回転体を用いた場合でも、複雑な制御系などを必要とせずに、簡単に照明色を変化させ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。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光を出射する固体光源と、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、該蛍光回転体は、前記固体光源からの紫外光の入射により互いに異なった色の蛍光を発光する蛍光体層をそれぞれ備えた複数の蛍光体領域を有している光源装置において、前記蛍光回転体の回転軸を中心としてある半径で円弧を描くとき、前記複数の蛍光体領域に対応する前記円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように前記複数の蛍光体領域が配置されており、前記固体光源と前記蛍光回転体の回転軸との距離を可変にする可変手段が設けられていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、前記蛍光回転体は、前記複数の蛍光体領域を区分する境界線の少なくとも１本が曲線状になっていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置である。

また、請求項３記載の発明は、前記蛍光回転体は、前記複数の蛍光体領域のうち、最も短波長の蛍光を発する蛍光体領域と最も長波長の蛍光を発する蛍光体領域とを区分する境界線が曲線状になっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置である。

また、請求項４記載の発明は、前記蛍光回転体は、紫外光の入射によって赤色の蛍光を発する蛍光体領域と青色の蛍光を発する蛍光体領域とを区分する境界線が曲線状になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光源装置である。

また、請求項５記載の発明は、可視光を出射する固体光源と、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、該蛍光回転体は、前記固体光源からの可視光により励起され該固体光源からの可視光の波長よりも長波長の蛍光を発光する蛍光体層を備えた少なくとも１つの蛍光体領域、および、蛍光体層が設けられていない非蛍光体領域の各領域を、互いに分割された領域として有しており、前記蛍光回転体の回転軸を中心としてある半径で円弧を描くとき、前記各領域に対応する前記円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように前記少なくとも１つの蛍光体領域および前記非蛍光体領域が配置されており、前記固体光源と前記蛍光回転体の回転軸との距離を可変にする可変手段が設けられていることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、前記蛍光回転体は、前記少なくとも１つの蛍光体領域および非蛍光体領域の各領域を区分する境界線の少なくとも１本が曲線状になっていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置である。

また、請求項７記載の発明は、前記蛍光回転体は、前記少なくとも１つの蛍光体領域のうち最も長波長の蛍光を発する蛍光体領域と前記非蛍光体領域とを区分する境界線が曲線状になっていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光源装置である。

また、請求項８記載の発明は、前記固体光源は固定されており、この場合、前記可変手段は、前記蛍光回転体を該蛍光回転体の回転軸と直交する方向に移動させる移動手段となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光源装置である。

また、請求項９記載の発明は、前記蛍光回転体が透過型蛍光回転体である場合に、前記蛍光回転体の前記蛍光体領域は、蛍光体層と、該蛍光体層が配置される透明な基板と、該透明な基板の前記蛍光体層よりも前記固体光源側に配置され、前記固体光源が発する光を透過し前記蛍光体層が発する光を反射する光学手段（バンドパスフィルター）とを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光源装置である。

また、請求項１０記載の発明は、前記蛍光回転体が反射型蛍光回転体である場合に、前記蛍光回転体の前記蛍光体層が配置される基板には、反射面が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光源装置である。

また、請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請求項１０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。

請求項１乃至請求項４、請求項８乃至請求項１１記載の発明によれば、紫外光を出射する固体光源と、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、該蛍光回転体は、前記固体光源からの紫外光の入射により互いに異なった色の蛍光を発光する蛍光体層をそれぞれ備えた複数の蛍光体領域を有している光源装置において、前記蛍光回転体の回転軸を中心としてある半径で円弧を描くとき、前記複数の蛍光体領域に対応する前記円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように前記複数の蛍光体領域が配置されており、前記固体光源と前記蛍光回転体の回転軸との距離を可変にする可変手段が設けられているので、蛍光回転体を用いて色割れを防止することができ、かつ、蛍光回転体を用いた場合でも、複雑な制御系などを必要とせずに、簡単に照明色を変化させ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。

また、請求項５乃至請求項１１記載の発明によれば、可視光を出射する固体光源と、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、該蛍光回転体は、前記固体光源からの可視光により励起され該固体光源からの可視光の波長よりも長波長の蛍光を発光する蛍光体層を備えた少なくとも１つの蛍光体領域、および、蛍光体層が設けられていない非蛍光体領域の各領域を互いに分割された領域として有しており、前記蛍光回転体の回転軸を中心としてある半径で円弧を描くとき、前記各領域に対応する前記円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように前記少なくとも１つの蛍光体領域および前記非蛍光体領域が配置されており、前記固体光源と前記蛍光回転体の回転軸との距離を可変にする可変手段が設けられているので、蛍光回転体を用いて色割れを防止することができ、かつ、蛍光回転体を用いた場合でも、複雑な制御系などを必要とせずに、簡単に照明色を変化させ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。

特に、請求項９、請求項１０記載の発明では、透過型蛍光回転体においては、蛍光回転体の蛍光体層より固体光源側に、固体光源が発する光を透過し前記蛍光体層が発する光を反射する光学手段（バンドパスフィルター）を設けることにより、また、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。

従来の蛍光回転体を示す図である。 図１の蛍光回転体を用いた光源装置を示す図である。 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３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。 移動手段の一例を示す図である。 図４のＢ−Ｂ線における断面図である。 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。 反射型蛍光回転体の断面図である。 移動手段の一例を示す図である。 移動手段の他の例を示す図である。 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１１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。 移動手段の一例を示す図である。 図１２のＣ−Ｃ線における断面図である。 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。 反射型蛍光回転体の断面図である。 移動手段の一例を示す図である。 蛍光回転体の他の構成例を示す図である。 図１８の蛍光回転体が透過型蛍光回転体である場合の断面図である。 図１８の蛍光回転体が反射型蛍光回転体である場合の断面図である。 移動手段の他の例を示す図である。 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。 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。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の第１の実施形態は、紫外光を出射する固体光源と、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、該蛍光回転体は、前記固体光源からの紫外光の入射により互いに異なった色の蛍光を発光する蛍光体層をそれぞれ備えた複数の蛍光体領域を有している光源装置において、前記蛍光回転体の回転軸を中心としてある半径で円弧を描くとき、前記複数の蛍光体領域に対応する前記円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように前記複数の蛍光体領域が配置されており、前記固体光源と前記蛍光回転体の回転軸との距離を可変にする可変手段が設けられていることを特徴としている。

より具体的には、前記蛍光回転体の回転軸を中心としてある半径で円弧を描くとき、前記複数の蛍光体領域に対応する前記円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように、前記蛍光回転体は、前記複数の蛍光体領域を区分する境界線の少なくとも１本が曲線状になっている。

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、バンドパスフィルターや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。

図３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である。図３を参照すると、この光源装置１０は、紫外光を出射する固体光源５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１とを備えている。図４は、図３の光源装置１０に用いられる蛍光回転体１の一例を示す図である。図４の例では、蛍光回転体１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、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として配置されており、赤色と緑色の蛍光体層２ａ，２ｂの領域を区分する境界線３ａ、緑色と青色の蛍光体層２ｂ，２ｃの領域を区分する境界線３ｂは、蛍光回転体１の回転軸Ｘ（回転中心）を通って半径方向に延びる直線となっているが、赤色と青色の蛍光体層２ａ，２ｃの領域を区分する境界線３ｃは、曲線状になっている（紫外光の入射によって赤色の蛍光を発する蛍光体領域２ａと青色の蛍光を発する蛍光体領域２ｃとを区分する境界線が曲線状になっている）。すなわち、複数の蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃのうち、最も短波長の蛍光を発する蛍光体領域２ｃと最も長波長の蛍光を発する蛍光体領域２ａとを区分する境界線が曲線状になっている。これにより、蛍光回転体１の回転軸Ｘを中心としてある半径で円弧を描くとき、複数の蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃに対応する円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように構成されている。

図３の光源装置１０では、図４の蛍光回転体１を用いていることから、固体光源５と蛍光回転体１の回転軸Ｘとの距離を可変手段６によって変化させることにより、照明色を変化させることができる。

固体光源５と蛍光回転体１の回転軸Ｘとの距離を可変にする（変化させる）可変手段６としては、固体光源５が固定されている場合、蛍光回転体１を蛍光回転体１の回転軸Ｘと直交する方向に移動させる移動手段を利用することができる。ここで、移動手段としては、図５に示すように、モーター７の回転を直線運動に変えるラックアンドピニオン機構８を用いた一般的なものが使用可能である。

図３乃至図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て、さらに白色光の色を変化させたい場合、蛍光回転体１の赤色蛍光体層２ａの領域と青色蛍光体層２ｃの領域とを区分する境界線３ｃが曲線状となっていることから、固体光源５と蛍光回転体１の回転軸Ｘとの距離を可変手段６によって可変にすることにより（変化させることにより）、後述するような原理で、緑色蛍光体層２ｂの励起時間を固定し、青色蛍光体層２ｃと赤色蛍光体層２ａの励起時間を変化させて、青味と赤味をコントロールすることができ、基準となる白色に対して、青味を増すように照明色を変化させたり、赤味を増すように照明色を変化させることが可能となる。このことは、市販の蛍光灯を考えた場合、白色を中心に赤味を増した電球色や青味を増した昼光色を容易に得られることを意味している。

なお、図３に示した光源装置１０では、蛍光回転体１が透過型のものとして構成され、固体光源５からの励起光によって励起された各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの発光のうち固体光源５側とは反対側に出射する光を用いるようになっている。以下、この形式の蛍光回転体を、透過型蛍光回転体と称す。ここで、各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの出射光を考えると、上記透過光（固体光源５側とは反対側に出射する光）とともに、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃで反射されて固体光源５側へ戻って行く発光、つまり反射光も存在している。蛍光体領域に蛍光体層を単に配置しただけの蛍光回転体では、この反射光は照明光として利用できない光となってしまう。

蛍光回転体１として透過型蛍光回転体を用いる場合に、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの上記反射光を照明光として利用するため、図６に示すように（なお、図６は図４のＢ−Ｂ線における断面図である）、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃより固体光源５側に、紫外光を透過し可視光を反射する光学手段（バンドパスフィルター）１２を設けることができる。より具体的には、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが固体光源５側とは反対側の基板１１面上に配置されており、かつ、固体光源５側の基板１１面上には、紫外光を透過し可視光（赤色光または緑色光または青色光）を反射する光学手段（バンドパスフィルター）１２が設けられている。固体光源５側の基板１１面上には、紫外光を透過し可視光（赤色光または緑色光または青色光）を反射する光学手段（バンドパスフィルター）１２が設けられていることにより、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃで反射されて固体光源５側へ戻って行く発光、つまり反射光をも、照明光として利用することができる。

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、蛍光回転体１の回転軸Ｘを中心としてある半径で描いた円弧上の各領域２ａ，２ｂ，２ｃに対応する円弧上の長さを調整したり、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。

図７は、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。なお、図７において、図３と対応する箇所には同じ符号を付している。図７の光源装置３０も、図３の光源装置と同様に、紫外光を出射する固体光源５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２１とを備えている。ここで、蛍光回転体２１は、図４に示す蛍光体層（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蛍光体層）２ａ，２ｂ，２ｃが蛍光体領域として設けられているものを用いているが、図７の光源装置３０では、蛍光回転体２１が反射型のものとして構成され、固体光源５からの励起光によって励起された各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃからの発光のうち固体光源５側に出射する光を用い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で多重反射され固体光源５とは反対側に透過する発光や、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを励起せず励起光のまま固体光源５と反対側に透過する光も存在している。もし、蛍光回転体２１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２１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。

反射型蛍光回転体２１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、図８に示すように（図８は図６（透過型蛍光回転体）に対応する図である）、蛍光回転体２１の基板３１自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体２１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。

なお、反射型蛍光回転体２１においても、透過型蛍光回転体１と同様に、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を考慮に入れた蛍光回転体を設計する必要がある。

図７の光源装置３０では、図４の蛍光回転体２１を用いていることから、固体光源５と蛍光回転体２１の回転軸Ｘとの距離を可変手段６によって変化させることにより、照明色を変化させることができる。

固体光源５と蛍光回転体２１の回転軸Ｘとの距離を可変にする（変化させる）可変手段６としては、固体光源５が固定されている場合、蛍光回転体２１を蛍光回転体２１の回転軸Ｘと直交する方向に移動させる移動手段を利用することができる。ここで、移動手段としては、図９に示すように、モーター７の回転を直線運動に変えるラックアンドピニオン機構８を用いた一般的なものが使用可能である。

図７乃至図９の構成では、モーター４によって蛍光回転体２１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て、さらに白色光の色を変化させたい場合、蛍光回転体２１の赤色蛍光体層２ａの領域と青色蛍光体層２ｃの領域とを区分する境界線３ｃが曲線状となっていることから、固体光源５と蛍光回転体２１の回転軸Ｘとの距離を可変手段６によって可変にすることにより（変化させることにより）、後述するような原理で、緑色蛍光体層２ｂの励起時間を固定し、青色蛍光体層２ｃと赤色蛍光体層２ａの励起時間を変化させて、青味と赤味をコントロールすることができ、基準となる白色に対して、青味を増すように照明色を変化させたり、赤味を増すように照明色を変化させることが可能となる。このことは、市販の蛍光灯を考えた場合、白色を中心に赤味を増した電球色や青味を増した昼光色を容易に得られることを意味している。

以下、本発明の第１の実施形態の光源装置１０、３０をより詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態の光源装置１０、３０において、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を用いることができる。なお、固体光源５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。

また、蛍光回転体１、２１には、赤、緑、青の発光色に対応する蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが、図４に示すように、赤色蛍光体層２ａと青色蛍光体層２ｃとの間の領域を区分する境界線３ｃが曲線状で塗り分けられたものを使用できる。塗り分けは、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た印刷法などが利用できる。また、透過型蛍光回転体１の基板１１としては、透明基板（石英ガラス基板など）が使用され、反射型蛍光回転体２１の基板３１としては、アルミなどの金属基板が使用可能である。

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、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ８：Ｅｕ^２＋、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、 ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等を用いることができ、緑色蛍光体層２ｂには、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋等を用いることができ、青色蛍光体層２ｃには、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、ＬａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｎ，Ｏ）_１０：Ｃｅ^３＋等を用いることができる。

図６に示す透過型蛍光回転体１では、透明な石英ガラス基板１１の固体光源５とは反対側の面に蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが設けられ、また、固体光源５側の面には光学手段（バンドパスフィルター）１２が配置されている。ここで、バンドパスフィルター１２には、紫外光を透過して可視光を反射させるように設計された誘電体多層膜（具体的には、高屈折率材料（ＴｉＯ_２，ＬａＴｉＯ，Ｔａ_２Ｏ_５，Ｎｂ_２Ｏ_５等）と低屈折率材料（ＳｉＯ_２，ＭｇＦ_２等）とが交互に積層された膜）からなるバンドパスフィルターを使用することができる。

また、図８に示す反射型蛍光回転体２１では、アルミ金属基板３１上に蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが配置されている。なお、基板３１に石英ガラス基板のような透明なものを使用する場合は、基板３１上に反射面としてアルミなどの金属幕を蒸着などの方法で形成する必要がある。図８に示すような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。

次に、図４に示す蛍光回転体１、２１を用いた図３、図５に示す光源装置１０、または、図７、図９に示す光源装置３０で照明色を変化させられる原理を説明する。固体光源５の光軸上を図４に示すＡ点が横切るように蛍光回転体１、２１を配置した場合、蛍光回転体１、２１をモーター４で回転させると、蛍光回転体１、２１の回転軸Ｘを中心として持つＡ点を通る円弧上の部分の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが固体光源５によりそれぞれの発光色で発光する。Ａ点を通る円弧上での赤、緑、青の各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃに対する円弧の長さはほぼ等しくなり、この時に照明光が基準となる白色になるように、例えば、各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃに重ねて調整層を設けたり、各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃの膜厚などを調整しておく。この基準となる白色に対して青味を持たせるためには、青色蛍光体層２ｃの励起時間を延ばし赤色蛍光体層２ａの励起時間を短くすれば良いが、図４に示す蛍光回転体１、２１では、Ａ点より外側に位置する蛍光回転体の回転軸Ｘを中心とする円弧上を固体光源５により励起すれば良いことになる。この状態を実現するために、例えば図５、図９に示すように蛍光回転体１、２１およびモーター４を、図５、図９上で右方向に位置移動させれば良い。これにより、青味を持たせた照明色に変化させることができる。逆に、基準となる白色に対して赤味を持たせるためには、図５、図９上で蛍光回転体１、２１およびモーター４を左方向に移動させれば良い。この場合には、Ａ点より内側に位置する蛍光回転体１、２１の回転軸Ｘを中心とする円弧上を固体光源５により励起することになり、赤色蛍光体層２ａの励起時間を延ばし青色蛍光体層２ｃの励起時間を短くすることができ、赤味を持たせた照明色に変化させることができる。以上のように、蛍光回転体１、２１およびモーター４をモーター７とラックアンドピニオン機構８により連続的に動かせば、照明色を青味を持った白色から、赤味を持った白色まで連続的に変化させることができる。

なお、上述した例では、図５、図９に示したように、蛍光回転体１、２１を回転軸Ｘと直交する方向に移動させる移動手段として、モーター７とラックアンドピニオン機構８を用いたが、移動手段としては、モーター７とラックアンドピニオン機構８に限らず、蛍光回転体１、２１を回転軸Ｘと直交する方向に移動させるものであれば、任意の機構を用いることができる。例えば、図１０に示すように、移動手段としては、モーター３７と、モーター３７に取り付けられた回転アーム３８とを備え、回転アーム３８上のモーター３７とは反対側に、蛍光回転体１、２１と蛍光回転体回転用のモーター４を搭載した構成にすることもできる。図１０の構成では、回転アーム３８の矢印Ｒの方向への動きに従って蛍光回転体１、２１を回転軸Ｘと直交する方向に移動させている（なお、図５、図９の構成では、蛍光回転体１、２１を直線移動させるのに対して、図１０の構成では、蛍光回転体１、２１が円弧上を動く点で、相違している）。

また、図４の例では、赤色と青色の蛍光体層２ａ，２ｃの領域を区分する境界線３ｃだけが曲線状になっているが、本発明では、蛍光回転体１、２１の回転軸Ｘを中心としてある半径で円弧を描くとき、複数の蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃに対応する円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように、前記蛍光回転体１、２１は、前記複数の蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃを区分する境界線３ａ，３ｂ，３ｃの少なくとも１本が曲線状になっていればよく、図４の例のように赤色と青色の蛍光体層２ａ，２ｃの領域を区分する境界線３ｃだけが曲線状になっている場合に限らず、蛍光回転体１、２１の回転軸Ｘを中心としてある半径で円弧を描くとき、複数の蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃに対応する円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するという条件を満たす限り、赤色と緑色の蛍光体層２ａ，２ｂの領域を区分する境界線３ａや、緑色と青色の蛍光体層２ｂ，２ｃの領域を区分する境界線３ｂをも曲線状にすることも可能である。また、図４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）なども、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第２の実施形態の光源装置は、可視光を出射する固体光源と、回転軸Ｘの周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、該蛍光回転体は、前記固体光源からの可視光により励起され該固体光源からの可視光の波長よりも長波長の蛍光を発光する蛍光体層を備えた少なくとも１つの蛍光体領域、および、蛍光体層が設けられていない非蛍光体領域の各領域を、互いに分割された領域として有しており、前記蛍光回転体の回転軸Ｘを中心としてある半径で円弧を描くとき、前記各領域に対応する前記円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように前記少なくとも１つの蛍光体領域および前記非蛍光体領域が配置されており、前記固体光源と前記蛍光回転体の回転軸Ｘとの距離を可変にする可変手段が設けられていることを特徴としている。

より具体的には、蛍光回転体の回転軸Ｘを中心としてある半径で円弧を描くとき、各領域（少なくとも１つの蛍光体領域、および、非蛍光体領域の各領域）に対応する円弧上の長さの比率が半径に依存して変化するように、少なくとも１つの蛍光体領域、および、非蛍光体領域の各領域を区分する境界線の少なくとも１本が曲線状になっている。なお、このことは、例えば、１種類の蛍光体領域と非蛍光体領域との２つの領域で形成された蛍光回転体を用いるときは、２つの領域を区分する２つの境界線の片方のみ、または両方を曲線状にすることを意味する。

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、バンドパスフィルターや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。

図１１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である。なお、図１１において、図３と同様の箇所には同じ符号を付している。図１１を参照すると、この光源装置５０は、可視光（例えば、青色光）を出射する固体光源４５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４１とを備えている。図１２は、図１１の光源装置５０に用いられる蛍光回転体４１の一例を示す図である。図１２の例では、蛍光回転体４１は、透明な基板（例えば石英ガラス基板）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おり、赤色と緑色の蛍光体層４２ａ，４２ｂの領域を区分する境界線４３ａ、緑色の蛍光体層４２ｂの領域と非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線４３ｂは、蛍光回転体４１の回転軸Ｘ（回転中心）を通って半径方向に延びる直線となっているが、赤色の蛍光体層４２ａの領域と非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線４３ｃは、曲線状になっている（可視光（例えば、青色光）の入射によって赤色の蛍光を発する蛍光体領域４２ａと非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線が曲線状になっている）。すなわち、２つの蛍光体領域４２ａ，４２ｂのうち最も長波長の蛍光を発する赤色蛍光体領域４２ａと非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線が曲線状になっている。これにより、蛍光回転体４１の回転軸Ｘを中心としてある半径で円弧を描くとき、各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃに対応する円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように構成されている。

図１１の光源装置５０では、図１２に示す蛍光回転体４１を用いていることから、固体光源４５と蛍光回転体４１の回転軸Ｘとの距離を可変手段６によって変化させることにより、照明色を変化させることができる。

固体光源４５と蛍光回転体４１の回転軸Ｘとの距離を可変にする（変化させる）可変手段６としては、固体光源４５が固定されている場合、蛍光回転体４１を蛍光回転体４１の回転軸Ｘと直交する方向に移動させる移動手段を利用することができる。ここで、移動手段としては、図１３に示すように、モーター７の回転を直線運動に変えるラックアンドピニオン機構８を用いた一般的なものが使用可能である。

図１１乃至図１３の構成では、可視光を発光する固体光源４５の色（いまの例では、青色）と、固体光源４５により励起され固体光源４５の発光波長より長波長の蛍光色（赤色と緑色）との混色により、白色光を得て、さらに、白色光の色を変化させたい場合、蛍光回転体４１の赤色蛍光体領域４２ａと非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線４３ｃが曲線状となっていることから、固体光源４５と蛍光回転体４１の回転軸Ｘとの距離を可変手段６によって可変にすることにより（変化させることにより）、後述するような原理で、緑色蛍光体層４２ｂの励起時間を固定して、青色固体光源４５の照明時間と赤色蛍光体層４２ａの励起時間を変化させて、青味と赤味をコントロールすることができ、基準となる白色に対して、青味を増すように照明色を変化させたり、赤味を増すように照明色を変化させることが可能となる。このことは、市販の蛍光灯を考えた場合、白色を中心に赤味を増した電球色や青味を増した昼光色を容易に得られることを意味している。

なお、図１１に示した光源装置５０では、蛍光回転体４１が透過型のものとして構成され、固体光源４５からの励起光によって励起された２つの蛍光体領域（蛍光体層４２ａ，４２ｂ）からの発光のうち固体光源４５側とは反対側に出射する光、および、非蛍光体領域４２ｃを透過する可視光固体光源（青色固体光源）４５の光を用いている。以下、この形式の蛍光回転体を、透過型蛍光回転体と称す。ここで、各蛍光体層４２ａ，４２ｂからの出射光を考えると、上記透過光（固体光源４５側とは反対側に出射する光）とともに蛍光体層４２ａ，４２ｂで反射されて固体光源４５側へ戻って行く発光、つまり反射光も存在している。蛍光体領域に蛍光体層を単に配置しただけの蛍光回転体では、この反射光は照明光として利用できない光となってしまう。

蛍光回転体１として透過型蛍光回転体を用いる場合に、蛍光体層４２ａ，４２ｂからの上記反射光を照明光として利用するため、図１４に示すように（なお、図１４は図１２のＣ−Ｃ線における断面図である）、蛍光回転体４１の蛍光体層４２ａ，４２ｂより固体光源４５側に、固体光源４５が発する光を透過し蛍光体層４２ａ，４２ｂが発する光を反射する光学手段（バンドパスフィルター）５２を設けることができる。より具体的には、蛍光回転体４１の蛍光体層４２ａ，４２ｂが固体光源４５側とは反対側の基板５１面上に配置されており、かつ、固体光源４５側の基板５１面上には、固体光源４５が発する光（青色光）を透過し蛍光体層４２ａ，４２ｂが発する光（赤色光、緑色光）を反射する光学手段（バンドパスフィルター）５２が設けられている。固体光源４５が発する光（青色光）を透過し蛍光体層４２ａ，４２ｂが発する光（赤色光、緑色光）を反射する光学手段（バンドパスフィルター）５２が設けられていることにより、蛍光体層４２ａ，４２ｂで反射されて固体光源４５側へ戻って行く発光、つまり反射光をも、照明光として利用することができる。

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、蛍光回転体４１の回転軸Ｘを中心としてある半径で描いた円弧上の各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃに対応する円弧上の長さを調整したり、非蛍光体領域４２ｃ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。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５１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５１上に配置する方法などが考えられる。

図１５は、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。なお、図１５において、図１１と対応する箇所には同じ符号を付している。図１５の光源装置７０も、図１１の光源装置５０と同様に、可視光（例えば、青色光）を出射する固体光源４５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６１とを備えている。ここで、蛍光回転体６１は、図１２に示す蛍光体層（可視光（例えば、青色光）を照射すると赤色または緑色の蛍光を発光する蛍光体層）４２ａ，４２ｂが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ものを用いているが、図１５の光源装置７０では、蛍光回転体６１が反射型のものとして構成され、固体光源４５からの励起光によって励起された各蛍光体領域（各蛍光体層）４２ａ，４２ｂからの発光のうち固体光源４５側に出射する光（赤色光、緑色光）、および、非蛍光体領域４２ｃで反射する可視光固体光源（青色固体光源）４５の光（青色光）を用いている。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で多重反射され固体光源４５とは反対側に透過する発光や、蛍光体層４２ａ，４２ｂを励起せず励起光のまま固体光源４５と反対側に透過する光も存在している。もし、蛍光回転体６１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。

反射型蛍光回転体６１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、図１６に示すように（図１６は図１４（透過型蛍光回転体）に対応する図である）、蛍光回転体６１の基板７１自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体６１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。

なお、反射型蛍光回転体６１においても、透過型蛍光回転体４１と同様に、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を考慮に入れた蛍光回転体を設計する必要がある。

図１５の光源装置７０では、図１２に示す蛍光回転体６１を用いていることから、固体光源４５と蛍光回転体６１の回転軸Ｘとの距離を可変手段６によって変化させることにより、照明色を変化させることができる。

固体光源４５と蛍光回転体６１の回転軸Ｘとの距離を可変にする（変化させる）可変手段６としては、固体光源４５が固定されている場合、蛍光回転体６１を蛍光回転体６１の回転軸Ｘと直交する方向に移動させる移動手段を利用することができる。ここで、移動手段としては、図１７に示すように、モーター７の回転を直線運動に変えるラックアンドピニオン機構８を用いた一般的なものが使用可能である。

図１５乃至図１７の構成では、可視光を発光する固体光源４５の色（いまの例では、青色）と、固体光源４５により励起され固体光源４５の発光波長より長波長の蛍光色（赤色と緑色）との混色により、白色光を得て、さらに、白色光の色を変化させたい場合、蛍光回転体６１の赤色蛍光体領域４２ａと非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線４３ｃが曲線状となっていることから、固体光源４５と蛍光回転体６１の回転軸Ｘとの距離を可変手段６によって可変にすることにより（変化させることにより）、後述するような原理で、緑色蛍光体層４２ｂの励起時間を固定して、青色固体光源４５の照明時間と赤色蛍光体層４２ａの励起時間を変化させて、青味と赤味をコントロールすることができ、基準となる白色に対して、青味を増すように照明色を変化させたり、赤味を増すように照明色を変化させることが可能となる。このことは、市販の蛍光灯を考えた場合、白色を中心に赤味を増した電球色や青味を増した昼光色を容易に得られることを意味している。

以下、本発明の第２の実施態様の光源装置５０、７０をより詳細に説明する。

蛍光回転体４１、６１には、図１２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が配置され、赤色蛍光体領域（赤色蛍光体層４２ａ）と非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線４３ｃが曲線状で塗り分けられたものを使用できる。塗り分けは、それぞれの蛍光体領域の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た印刷法などが利用できる。なお、前記した蛍光体領域での励起光から蛍光への変換効率を考慮に入れた蛍光回転体の設計手法のうちの、蛍光回転体の回転軸Ｘを中心としてある半径で描いた円弧上の各領域に対応する円弧上の長さを調整する手法に従い、例えば、非蛍光体領域４２ｃに対応する円弧上の長さを短くするなど各領域の大きさが調整されている。また、透過型蛍光回転体４１の基板５１としては、透明な基板（石英ガラス基板など）が使用され、反射型蛍光回転体６１の基板７１としてはアルミなどの金属基板が使用可能である。

また、図１２の蛍光回転体４１に対する固体光源４５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４５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。

また、蛍光体層４２ａ，４２ｂ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、赤色蛍光体層４２ａには、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等を用いることができ、緑色蛍光体層４２ｂには、Ｙ_３（Ｇａ，Ａｌ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）：Ｅｕ^２＋等を用いることができる。

図１４に示す透過型蛍光回転体４１では、透明な石英ガラス基板５１の固体光源４５とは反対側の面に蛍光体層４２ａ，４２ｂが設けられ、また、固体光源４５側の面には光学手段（バンドパスフィルター）５２が配置されている。ここで、バンドパスフィルター５２には、青色光を透過して赤色および緑色光を反射させるように設計された誘電体多層膜（具体的には、高屈折率材料（ＴｉＯ_２，ＬａＴｉＯ，Ｔａ_２Ｏ_５，Ｎｂ_２Ｏ_５等）と低屈折率材料（ＳｉＯ_２，ＭｇＦ_２等）とが交互に積層された膜）からなるバンドパスフィルターを使用することができる。非蛍光体領域４２ｃに相当する領域にはバンドパスフィルターは配置されていない。

また、図１６に示す反射型蛍光回転体６１では、アルミ金属基板７１上に蛍光体層４２ａ，４２ｂが配置されている。なお、基板７１に石英ガラス基板のような透明なものを使用する場合は、基板７１上に反射面としてアルミなどの金属幕を蒸着などの方法で形成する必要がある。図１６に示すような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。

本発明の第２の実施態様の上述した例では、蛍光回転体として、図１２に示すものを用いたが、第２の実施態様における蛍光回転体としては、図１８に示すようなもの（１種類の蛍光体領域７３と非蛍光体領域７４との２つの領域で形成された蛍光回転体）を用いることもできる。すなわち、図１８の蛍光回転体は、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７３と非蛍光体領域７４とが配置され、黄色蛍光体領域７３と非蛍光体領域７４とを区分する境界線７５ａ，７５ｂが曲線状で塗り分けられたものである。図１８では、２つの境界線７５ａ，７５ｂが曲線状になっているが、２つの境界線７５ａ，７５ｂのうちの片方の境界線のみが曲線状になっているものでもよい。

ここで、図１８の蛍光回転体の蛍光体領域７３の作製は、蛍光体領域の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た印刷法などが利用できる。なお、前記した蛍光体領域での励起光から蛍光への変換効率を考慮に入れた蛍光回転体の設計手法のうちの、蛍光回転体の回転軸Ｘを中心としてある半径で描いた円弧上の各領域に対応する円弧上の長さを調整する手法に従い、例えば、非蛍光体領域７４に対応する円弧上の長さを短くするなど、各領域７３、７４の大きさなどが調整されている。また、この蛍光回転体が透過型蛍光回転体である場合には、図１９に示すように、その基板７６としては、透明基板（石英ガラス基板など）が使用され、この蛍光回転体が反射型蛍光回転体である場合には、図２０に示すように、その基板７９としては、アルミなどの金属基板が使用可能である。

図１８の蛍光回転体に対する固体光源４５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４５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。

また、黄色蛍光体層７３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、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋ （ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等の黄色蛍光体を用いることができる。

図１９に示す透過型蛍光回転体７８では、透明な石英ガラス基板７６の固体光源とは反対側の面に蛍光体層７３が配置され、また、固体光源４５側の面には光学手段（バンドパスフィルター）７７が配置されている。ここで、バンドパスフィルター７７には、青色光を透過して黄色光を反射させるように設計された誘電体多層膜（具体的には、高屈折率材料（ＴｉＯ_２，ＬａＴｉＯ，Ｔａ_２Ｏ_５，Ｎｂ_２Ｏ_５等）と低屈折率材料（ＳｉＯ_２，ＭｇＦ_２等）とが交互に積層された膜）からなるバンドパスフィルターを使用することができる。非蛍光体領域７４に相当する領域にはバンドパスフィルターは配置されていない。

また、図２０に示す反射型蛍光回転体８０では、アルミ金属基板７９上に蛍光体層７３が配置されている。なお、基板７９に石英ガラス基板のような透明なものを使用する場合は、基板７９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。図２０に示すような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。

次に、図１２に示す蛍光回転体を用いた図１１、図１３に示す光源装置５０、図１５、図１７に示す光源装置７０で照明色を変化させられる原理を説明する。固体光源４５の光軸上を図１２に示すＡ点が横切るように蛍光回転体４１、６１を配置した場合、蛍光回転体４１、６１をモーター４で回転させると、蛍光回転体４１、６１の回転軸Ｘを中心として持つＡ点を通る円弧上の部分の蛍光体層４２ａ，４２ｂが固体光源４５によりそれぞれの発光色で発光するとともに、非蛍光体領域４２ｃの同じ円弧状に対応する部分で固体光源４５の青色光が透過照射される。Ａ点を通る円弧上での赤、緑の各蛍光体層４２ａ，４２ｂに対する円弧の長さ、さらには非蛍光体領域４２ｃに対する円弧の長さは、前記した蛍光回転体の設計手法に従い、この時に照明光が基準となる白色になるように、例えば、各蛍光体層４２ａ，４２ｂに重ねて調整層を設けたり、各蛍光体層４２ａ，４２ｂの膜厚などとともに調整されている。この基準となる白色に対して青味を持たせるためには、非蛍光体領域４２ｃで透過される青色光の照射時間を延ばし赤色蛍光体層４２ａの励起時間を短くすれば良いが、図１２に示す蛍光回転体４１、６１では、Ａ点より外側に位置する蛍光回転体の回転軸Ｘを中心とする円弧上を固体光源４５により励起および照射すれば良いことになる。この状態を実現するために、例えば図１３、図１７に示すように蛍光回転体４１、６１およびモーター４を、図１３、図１７上で右方向に位置移動させれば良い。これにより、青味を持たせた照明色に変化させることができる。逆に、赤味を持たせるためには、図１３、図１７上で蛍光回転体４１、６１およびモーター４を左方向に移動させれば良い。この場合には、Ａ点より内側に位置する蛍光回転体の回転軸Ｘを中心とする円弧上を固体光源４５により励起および照射することになり、赤色蛍光体層４２ａの励起時間を延ばし非蛍光体領域４２ｃで透過される青色光の照射時間を短くすることができ、赤味を持たせた照明色に変化させることができる。以上のように、蛍光回転体４１、６１およびモーター４をモーター７とラックアンドピニオン機構８により連続的に動かせば、照明色を青味を持った白色から、赤味を持った白色まで連続的に変化させることができる。図１８に示す蛍光回転体７８、８０を用いた光源装置で照明色を変化させられる原理も同じである。

なお、上述した例では、図１３、図１７に示したように、蛍光回転体４１、６１、７８、８０を回転軸Ｘと直交する方向に移動させる移動手段として、モーター７とラックアンドピニオン機構８を用いたが、移動手段としては、モーター７とラックアンドピニオン機構８に限らず、蛍光回転体４１、６１、７８、８０を回転軸Ｘと直交する方向に移動させるものであれば、任意の機構を用いることができる。例えば、図２１に示すように、移動手段としては、モーター３７と、モーター３７に取り付けられた回転アーム３８とを備え、回転アーム３８上のモーター３７とは反対側に、蛍光回転体４１、６１、７８、８０と蛍光回転体回転用のモーター４を搭載した構成にすることもできる。図２１の構成では、回転アーム３８の矢印Ｒの方向への動きに従って蛍光回転体４１、６１、７８、８０を回転軸Ｘと直交する方向に移動させている（なお、図１３、図１７の構成では、蛍光回転体４１、６１、７８、８０を直線移動させるのに対して、図２１の構成では、蛍光回転体４１、６１、７８、８０が円弧上を動く点で、相違している）。

また、図１２の例では、赤色の蛍光体層４２ａの領域と非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線４３ｃだけが曲線状になっているが、本発明では、蛍光回転体４１、６１の回転軸Ｘを中心としてある半径で円弧を描くとき、各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃに対応する円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように、前記蛍光回転体４１、６１は、各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃを区分する境界線４３ａ，４３ｂ，４３ｃの少なくとも１本が曲線状になっていればよく、図１２の例のように赤色の蛍光体層４２ａの領域と非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線４３ｃだけが曲線状になっている場合に限らず、蛍光回転体４１、６１の回転軸Ｘを中心としてある半径で円弧を描くとき、各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃに対応する円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するという条件を満たす限り、赤色と緑色の蛍光体層４２ａ，４２ｂの領域を区分する境界線４３ａや、緑色の蛍光体層４２ｂの領域と非蛍光体領域４２ｃとを区分する境界線４３ｂをも曲線状にすることも可能である。また、図１２の例では、蛍光回転体４１、６１には、赤緑の２つの蛍光体領域４２ａ，４２ｂと１つの非蛍光体領域４２ｃが設けられている場合を示したが、例えば赤緑の蛍光体領域、非蛍光体領域がそれぞれ２つずつ、赤、緑、非蛍光体の順に繰り返し設けられている場合（６つの領域が設けられている場合）なども、本発明の範囲に含まれる。同様に、図１８の例においても、例えば黄色蛍光体領域、非蛍光体領域がそれぞれ２つずつ、黄、非蛍光体の順に繰り返し設けられている場合（４つの領域が設けられている場合）なども、本発明の範囲に含まれる。

図２２は第１、第２の実施態様で示した光源装置（１０、３０、５０、７０等）を用いた照明装置の一構成例を示す図である。図２２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、３０、５０、または、７０等）と、光源装置（１０、３０、５０、または、７０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。

また、図２３は第１、第２の実施態様で示した光源装置（１０、３０、５０、７０等）を用いた照明装置の他の構成例を示す図である。図２３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、３０、５０、または、７０等）と、光源装置（１０、３０、５０、または、７０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２３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。

図２２や図２３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、点光源での照明色変化が可能となるため、照明光の色割れが発生することなしに、照明色を変化させることの可能な照明装置を実現できる。

上述したように、本発明では（本発明の第１、第２の実施形態では）、点光源として照明色を変化させられる光源装置を提供できるため、この光源装置を利用して、照射領域端部で色割れが発生することなしに、かつ、蛍光回転体を用いた場合でも、複雑な制御系などを必要とせずに、簡単に照明色を変化させることの可能な照明装置を実現できる。

さらに、透過型蛍光回転体においては、蛍光回転体の蛍光体層より固体光源側に、固体光源が発する光を透過し前記蛍光体層が発する光を反射する光学手段（バンドパスフィルター）を設けることにより、また、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。

本発明は、照明一般などに利用可能である。

１、２１、４１、６１、７８、８０ 蛍光回転体
２ａ，２ｂ，２ｃ、４２ａ，４２ｂ、７３ 蛍光体領域（蛍光体層）
３ａ，３ｂ，３ｃ、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 境界線
４２ｃ、７４ 非蛍光体領域
４ モーター
５、４５ 固体光源
６ 可変手段
１１、３１、５１、７１、７６、７９ 基板
１２、５２、７７ 光学手段（バンドパスフィルター）
１０、３０、５０、７０ 光源装置
８２、８４ ケース
８３ レンズ系
８５ ズームレンズ系

Claims (11)

1. 紫外光を出射する固体光源と、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、該蛍光回転体は、前記固体光源からの紫外光の入射により互いに異なった色の蛍光を発光する蛍光体層をそれぞれ備えた複数の蛍光体領域を有している光源装置において、前記蛍光回転体の回転軸を中心としてある半径で円弧を描くとき、前記複数の蛍光体領域に対応する前記円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように前記複数の蛍光体領域が配置されており、前記固体光源と前記蛍光回転体の回転軸との距離を可変にする可変手段が設けられていることを特徴とする光源装置。
2. 前記蛍光回転体は、前記複数の蛍光体領域を区分する境界線の少なくとも１本が曲線状になっていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記蛍光回転体は、前記複数の蛍光体領域のうち、最も短波長の蛍光を発する蛍光体領域と最も長波長の蛍光を発する蛍光体領域とを区分する境界線が曲線状になっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
4. 前記蛍光回転体は、紫外光の入射によって赤色の蛍光を発する蛍光体領域と青色の蛍光を発する蛍光体領域とを区分する境界線が曲線状になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光源装置。
5. 可視光を出射する固体光源と、回転軸の周りに回転可能な蛍光回転体とを備え、該蛍光回転体は、前記固体光源からの可視光により励起され該固体光源からの可視光の波長よりも長波長の蛍光を発光する蛍光体層を備えた少なくとも１つの蛍光体領域、および、蛍光体層が設けられていない非蛍光体領域の各領域を、互いに分割された領域として有しており、前記蛍光回転体の回転軸を中心としてある半径で円弧を描くとき、前記各領域に対応する前記円弧上の長さの比率が前記半径に依存して変化するように前記少なくとも１つの蛍光体領域および前記非蛍光体領域が配置されており、前記固体光源と前記蛍光回転体の回転軸との距離を可変にする可変手段が設けられていることを特徴とする光源装置。
6. 前記蛍光回転体は、前記少なくとも１つの蛍光体領域および非蛍光体領域の各領域を区分する境界線の少なくとも１本が曲線状になっていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記蛍光回転体は、前記少なくとも１つの蛍光体領域のうち最も長波長の蛍光を発する蛍光体領域と前記非蛍光体領域とを区分する境界線が曲線状になっていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光源装置。
8. 前記固体光源は固定されており、この場合、前記可変手段は、前記蛍光回転体を該蛍光回転体の回転軸と直交する方向に移動させる移動手段となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光源装置。
9. 前記蛍光回転体が透過型蛍光回転体である場合に、前記蛍光回転体の前記蛍光体領域は、蛍光体層と、該蛍光体層が配置される透明な基板と、該透明な基板の前記蛍光体層よりも前記固体光源側に配置され、前記固体光源が発する光を透過し前記蛍光体層が発する光を反射する光学手段とを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光源装置。
10. 前記蛍光回転体が反射型蛍光回転体である場合に、前記蛍光回転体の前記蛍光体層が配置される基板には、反射面が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光源装置。
11. 請求項１乃至請求項１０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。

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