JP2011108535A

JP2011108535A - 光源装置および照明装置

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Publication number: JP2011108535A
Application number: JP2009263492A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sugiyama; 貴杉山
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2029-11-19
Also published as: JP5507214B2

Abstract

【課題】蛍光回転体を用いた場合でも、カラーブレイク現象を生じさせない光源装置および照明装置を提供する。
【解決手段】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、蛍光回転体１の回転軸Ｘを中心とした同心円状の帯状蛍光体領域として配置されている。
【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、発光色が時間的に変化するために、いわゆるカラーブレイク現象が生じてしまう。

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。例えば蛍光回転体の回転数を３６００ｒｐｍとすれば、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生じてしまい、人間を不愉快にさせるものとして知られている。

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。

さらに、図１に示すような蛍光回転体９１を用いる場合には、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、カラーブレイク現象を生じさせない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。

また、本発明は、上記目的に加えて、さらに、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、紫外光を発光する固体光源と、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、前記蛍光回転体上に配置された前記各蛍光体領域が、前記蛍光回転体の回転軸を中心とした同心円状の帯状の領域となっ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、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、前記蛍光回転体上に配置された各蛍光体領域および非蛍光体領域が、前記蛍光回転体の回転軸を中心とした同心円状の帯状の領域となっていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、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３に記載の光源装置である。

また、請求項５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４のいずれか一項に記載の光源装置である。

また、請求項６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４のいずれか一項に記載の光源装置である。

また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６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、請求項３乃至請求項７記載の発明によれば、紫外光を発光する固体光源と、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、前記蛍光回転体上に配置された前記各蛍光体領域が、前記蛍光回転体の回転軸を中心とした同心円状の帯状の領域となっているので、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、カラーブレイク現象を生じさせない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２乃至請求項７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、前記蛍光回転体上に配置された各蛍光体領域および非蛍光体領域が、前記蛍光回転体の回転軸を中心とした同心円状の帯状の領域となっているので、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、カラーブレイク現象を生じさせない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３、請求項４記載の発明によれば、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、蛍光回転体を用いた場合でも、カラーブレイク現象を生じさせないとともに、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ができる。

また、請求項５記載の発明では、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）とを有しているので、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。

また、請求項６記載の発明では、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ので、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。

もっとも、本発明と同じ照明は、蛍光回転体を用いず、単に基板上に複数の蛍光体領域を配置したもの、または、基板上に蛍光体領域および非蛍光体領域を配置したものでも実現することができる。本発明が威力を発揮するのは、蛍光体が耐えられない位の強力な励起光（例えば１０Ｗ程度）を用いる場合であり、蛍光回転体の持つ冷却効果により耐久性を心配せずに使用可能であるため、狭い光源面積で大光量の光を発することができることが最大の特徴である。この特徴はレンズ系を用いた照明装置において特に有用である。

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。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。固体光源に対する蛍光回転体の位置を示す図である。照射スポットの形状が円形である場合における、照射スポットと各領域との位置関係を示す図である。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。移動手段の一例を示す図である。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。移動手段の一例を示す図である。図１０、図１１の光源装置、または、図１２、図１３の光源装置における、同心円状の帯状の各領域と固体光源からの照射スポットとの関係を示す図である。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１６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１７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。固体光源に対する蛍光回転体の位置を示す図である。照射スポットの形状が円形である場合における、照射スポットと各領域との位置関係を示す図である。蛍光回転体の他の構成例を示す図である。図２３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２３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。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。移動手段の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態の光源装置の他の構成例を示す図である。移動手段の一例を示す図である。図２６、図２７の光源装置、または、図２８、図２９の光源装置における、同心円状の帯状の各領域と固体光源からの照射スポットとの関係を示す図である。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。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、紫外光を発光する固体光源と、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、前記蛍光回転体上に配置された前記各蛍光体領域が、前記蛍光回転体の回転軸を中心とした同心円状の帯状の領域となっていることを特徴としている。

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。

また、同心円状の帯状とは、円周上全周に渡って繋がった一定の幅を持ったドーナツ状の形状をいい、全周に渡って繋がっておらず円周上の一部の円弧状で一定の幅を持った形状は含まれない。

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、蛍光回転体１の回転軸Ｘを中心とした同心円状の帯状蛍光体領域として配置されている。

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５に示すように（なお、図５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、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２ａ，２ｂ，２ｃでの励起光から蛍光への変換効率は、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃ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、同心円状の帯状の各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃの幅を調整したり、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。

図６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６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６の光源装置３０も、図３の光源装置１０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６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７に示すように（図７は図５（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３１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２ａ，２ｂ，２ｃでの励起光から蛍光への変換効率、および、各蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃにおける紫外光照射面積を考慮に入れた蛍光回転体を設計する必要がある。

以下、本発明の第１の実施形態の光源装置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。

特に、本発明では、図８に示すように、固体光源５から発せられる紫外光の照射スポットＳの中に、蛍光回転体１、２１上の赤緑青の蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃが入るように、固体光源５および蛍光回転体１、２１の位置を調整する必要がある。各蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃ上の紫外光照射面積は等しくても良いし、等しくなくても良い。蛍光体濃度にも依存するが一般に、各面積が等しい時に白色の照明光が得られる。なお、各面積を等しくするためには、図９に示すように照射スポットＳの形状が円形である場合には、中央の帯状蛍光体領域２ｂが紫外光照射面積が最も大きくなるので、中央の帯状蛍光体領域２ｂの幅Ｗｂを両端の帯状蛍光体領域２ａ，２ｃの幅Ｗａ，Ｗｃよりも狭くする必要がある。各蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃ上の紫外光照射面積が等しくない場合、例えば青色の蛍光体領域２ｃ上の紫外線照射面積が大きい場合は、青味掛かった白色光が得られる。このように、固体光源５と蛍光回転体１、２１の位置関係により、照明光の色味を微妙に調整することができる。なお、同心円状の帯状の各領域２ａ，２ｂ，２ｃの幅Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、０．３〜７ｍｍの範囲である。

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、蛍光回転体１、２１の回転軸Ｘを中心とした同心円状の帯状領域として隣り合いながら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５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７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７に示すようなアルミなどの金属基板３１を使用する場合は反射面は不要である。

図４に示す蛍光回転体１、２１を用いた図３または図６に示す光源装置では、該蛍光回転体１、２１は、固体光源５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２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれ備えた複数の蛍光体領域を有し、蛍光回転体１、２１上に配置された各蛍光体領域２ａ，２ｂ，２ｃが、前記蛍光回転体１、２１の回転軸Ｘを中心とした同心円状の帯状の領域となっているので、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、カラーブレイク現象を生じさせないようにすることができる。

さらに、透過型蛍光回転体においては、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃより固体光源５側に、固体光源５が発する光を透過し前記蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが発する光を反射する光学手段（バンドパスフィルター）１２を設けることにより、また、反射型蛍光回転体においては、蛍光回転体２１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを配置する基板３１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を提供することができる。

なお、上述の例では、蛍光回転体１、２１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帯状に設けられている場合（蛍光回転体の回転軸Ｘを中心とした同心円状の６つの帯状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。

また、図１０は、図３の光源装置１０において、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、カラーブレイク現象を生じさせないようにすることに加えて、さらに、照明色を変化させることを意図した光源装置１５を示す図である。

図１０の光源装置１５では、図３の光源装置１０において、さらに、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可変手段６が設けられている。なお、この際、蛍光回転体１としては、図４に示したものに比べて、蛍光体領域２ｃの幅と蛍光体領域２ａの幅が、より広く（大きく）とられているものを用いる必要がある。

このように、図１０の光源装置１５では、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、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１１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１０、図１１の構成では、固体光源５から発せられる光の照射スポットの中に入る蛍光回転体１上の各領域２ａ，２ｂ，２ｃの面積割合が変化することになり、それぞれの領域２ａ，２ｂ，２ｃから発せられる各色光の混合割合が変化するため、照明色を変えることができる。

より詳細に、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、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、固体光源５から発せられる光の照射スポットの中に入る蛍光回転体１上の緑色蛍光体領域２ｂの面積割合を固定し、青色蛍光体領域２ｃと赤色蛍光体領域２ａの面積割合を変化させて、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。すなわち、緑色蛍光体領域２ｂを挟んで両隣に赤色蛍光体領域２ａおよび青色蛍光体領域２ｃを配置した蛍光回転体１を利用して、例えば青味を増す場合には紫外光の照射スポットに入る青色蛍光体領域２ｃの面積を大きくする一方で、赤色蛍光体領域２ａの面積が小さくなるように、固体光源５と蛍光回転体１の回転軸Ｘとの距離を変化させればよい。青色蛍光体領域２ｃの照射面積を大きくし、赤色蛍光体領域２ａの照射面積を小さくすることは、固体光源５と蛍光回転体１の回転軸Ｘとの距離を変化させれば自動的に実現される。このように、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。

また、図１２は、図６の光源装置３０において、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、カラーブレイク現象を生じさせないようにすることに加えて、さらに、照明色を変化させることを意図した光源装置３５を示す図である。

図１２の光源装置３５では、図６の光源装置３０において、さらに、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可変手段６が設けられている。なお、この際、蛍光回転体２１としては、図４に示したものに比べて、蛍光体領域２ｃの幅と蛍光体領域２ａの幅が、より広く（大きく）とられているものを用いる必要がある。

このように、図１２の光源装置３５では、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、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１２、図１３の構成では、固体光源５から発せられる光の照射スポットの中に入る蛍光回転体２１上の各領域２ａ，２ｂ，２ｃの面積割合が変化することになり、それぞれの領域２ａ，２ｂ，２ｃから発せられる各色光の混合割合が変化するため、照明色を変えることができる。

より詳細に、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、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、固体光源５から発せられる光の照射スポットの中に入る蛍光回転体２１上の緑色蛍光体領域２ｂの面積割合を固定し、青色蛍光体領域２ｃと赤色蛍光体領域２ａの面積割合を変化させて、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。すなわち、緑色蛍光体領域２ｂを挟んで両隣に赤色蛍光体領域２ａおよび青色蛍光体領域２ｃを配置した蛍光回転体２１を利用して、例えば青味を増す場合には紫外光の照射スポットに入る青色蛍光体領域２ｃの面積を大きくする一方で、赤色蛍光体領域２ａの面積が小さくなるように、固体光源５と蛍光回転体２１の回転軸Ｘとの距離を変化させればよい。青色蛍光体領域２ｃの照射面積を大きくし、赤色蛍光体領域２ａの照射面積を小さくすることは、固体光源５と蛍光回転体２１の回転軸Ｘとの距離を変化させれば自動的に実現される。このように、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。

次に、蛍光回転体１、２１を用いた図１０、図１１に示す光源装置１５、図１２、図１３に示す光源装置３５で、照明色を変化させられる原理を説明する。

図１４は、図１０、図１１の光源装置１５、または、図１２、図１３の光源装置３５における、同心円状の帯状の各領域２ａ，２ｂ，２ｃと固体光源５からの照射スポットとの位置関係を示している。ここで、同心円状の帯状の各領域２ａ，２ｂ，２ｃの幅Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、０．３〜７ｍｍの範囲であるが、図４に示すものに比べて、赤色蛍光体領域２ａの幅Ｗａ、青色蛍光体領域２ｃの幅Ｗｃは広くなっている。そして、図１４において、固体光源５に対する蛍光回転体１、２１およびモーター４の位置がＰ０のときには、紫外光照射スポットはＳ０に示す範囲にあり、このときには、基準となる白色の照明光が得られる。この基準となる白色に対して青味を持たせるためには、固体光源５に対し蛍光回転体１、２１およびモーター４を、図１１、図１３上で左方向に位置移動させれば良い。これにより、固体光源５からの紫外光照射スポットは、Ｓ１に示す範囲となり、赤色蛍光体領域２ａの照射面積が減少し、青色蛍光体領域２ｃの照射面積が増加し、この結果、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１１、図１３上で蛍光回転体１、２１およびモーター４を右方向に移動させれば良い。この場合には、固体光源５からの紫外光照射スポットは、Ｓ２に示す範囲となり、青色蛍光体領域２ｃの照射面積が減少し、赤色蛍光体領域２ａの照射面積が増加し、この結果、、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１１、図１３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１５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１５の構成では、回転アーム３８の矢印Ｒの方向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１１、図１３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１５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）。

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、前記蛍光回転体上に配置された各蛍光体領域および非蛍光体領域が、前記蛍光回転体の回転軸Ｘを中心とした同心円状の帯状の領域となっていることを特徴としている。

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。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１６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１６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１６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１７は、図１６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１７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と蛍光体層が設けられていない非蛍光体領域４２ｃとが、蛍光回転体４１の回転軸Ｘを中心とした同心円状の帯状領域として配置されている。

なお、図１６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４１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１８に示すように（なお、図１８は図１７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４２ａ，４２ｂでの励起光から蛍光への変換効率は、蛍光体層４２ａ，４２ｂ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を設計する必要がある。具体的には、同心円状の帯状の蛍光体領域４２ａ，４２ｂおよび非蛍光体領域４２ｃの幅を調整したり、非蛍光体領域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の基板上に配置する方法などが考えられる。

図１９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１９において、図１６と対応する箇所には同じ符号を付している。図１９の光源装置７０も、図１６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１７の、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と蛍光体層が設けられていない非蛍光体領域４２ｃとが、蛍光回転体６１の回転軸Ｘを中心とした同心円状の帯状領域として配置されているものを用いているが、図１９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２０に示すように（図２０は図１８の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４２ａ，４２ｂ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。

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１７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、蛍光回転体４１、６１の回転軸Ｘを中心とした同心円状の帯状領域として隣り合いながら塗り分けられて配置さ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、同心円状の帯状の蛍光体領域４２ａ，４２ｂおよび非蛍光体領域４２ｃの幅を調整する手法に従い、非蛍光体領域４２ｃの幅を狭くするなど各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃ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１７の蛍光回転体４１、６１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。

特に、本発明では、図２１に示すように、固体光源４５から発せられる青色光の照射スポットＴの中に、蛍光回転体４１、６１上の赤緑の蛍光体領域４２ａ，４２ｂ、および、非蛍光体領域２ｃが入るように、固体光源４５および蛍光回転体４１、６１の位置を調整する必要がある。各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃ上の青色光照射面積は、図２２に示すように照射スポットＴの形状が円形である場合には、中央の帯状蛍光体領域４２ｂが青色光照射面積が最も大きくなること、および、非蛍光体領域４２ｃは青色光を透過し変換効率が１００％であることを考慮して決められる。非蛍光体領域４２ｃは青色光を透過し変換効率が１００％であるので、白色の照明光を得るためには、少なくとも非蛍光体領域４２ｃの幅Ｗｃは蛍光体領域４２ａ，４２ｂの幅Ｗａ，Ｗｂよりも狭くする必要がある。非蛍光体領域４２ｃの幅Ｗｃが狭くない場合には、青味掛かった白色光が得られる。このように、固体光源４５と蛍光回転体４１、６１の位置関係により、照明光の色味を微妙に調整することができる。なお、同心円状の帯状の各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃの幅Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、０．３〜７ｍｍの範囲である。

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１８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２０に示す反射型蛍光回転体では、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。

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１７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２３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つの同心円状の帯状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２３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７３を有する蛍光体領域と非蛍光体領域７４とが、蛍光回転体の回転軸Ｘを中心とした同心円状の２つの帯状領域として隣り合いながら塗り分けられて配置されたものである。

ここで、蛍光体領域の作製は、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、前記した蛍光回転体の設計手法に従い、非蛍光体領域幅７４を狭くするなど各領域７３、７４の大きさが調整されている。また、透過型蛍光回転体７８の基板としては、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８０の基板としてはアルミなどの金属基板が使用可能である。

図２３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。

この場合、固体光源４５から発せられる青色光の照射スポットの中に、蛍光回転体上の蛍光体領域７３および非蛍光体領域７４が入るように、固体光源４５および蛍光回転体の位置が調整される。

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２４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４５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２５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２５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。

図１７に示す蛍光回転体４１、６１を用いた図１６、図１９の光源装置５０、７０では、該蛍光回転体４１、６１は、固体光源４５からの可視光により励起され該固体光源４５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４２ａ，４２ｂ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４２ｃ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４１、６１上に配置された各蛍光体領域４２ａ，４２ｂおよび非蛍光体領域４２ｃが、前記蛍光回転体４１、６１の回転軸Ｘを中心とした同心円状の帯状の領域となっているので、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、カラーブレイク現象を生じさせない光源装置を提供することができる。

さらに、透過型蛍光回転体４１においては、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前記蛍光体層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を設けることにより、また、反射型蛍光回転体６１においては、蛍光回転体６１の蛍光体層４２ａ，４２ｂを配置する基板７１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。

また、上述の例では、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２３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。

また、図２６は、図１６の光源装置５０において、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、カラーブレイク現象を生じさせないようにすることに加えて、さらに、照明色を変化させることを意図した光源装置５５を示す図である。

図２６の光源装置５５では、図１６の光源装置５０において、さらに、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可変手段６が設けられている。なお、この際、蛍光回転体４１としては、図１７に示したものに比べて、非蛍光体領域４２ｃの幅と蛍光体領域４２ａの幅が、より広く（大きく）とられているものを用いる必要がある。

このように、図２６の光源装置５５では、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、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２７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２６、図２７の構成では、固体光源４５から発せられる光の照射スポットの中に入る蛍光回転体４１上の各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃの面積割合が変化することになり、それぞれの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃから発せられる各色光の混合割合が変化するため、照明色を変えることができる。

より詳細に、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、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、固体光源４５から発せられる光の照射スポットの中に入る蛍光回転体４１上の緑色蛍光体領域４２ｂの面積割合を固定し、非蛍光体領域４２ｃと赤色蛍光体領域４２ａの面積割合を変化させて、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。すなわち、緑色蛍光体領域４２ｂを挟んで両隣に赤色蛍光体領域４２ａおよび非蛍光体領域４２ｃを配置した蛍光回転体４１を利用して、例えば青味を増す場合には紫外光の照射スポットに入る非蛍光体領域４２ｃの面積を大きくする一方で、赤色蛍光体領域４２ａの面積が小さくなるように、固体光源４５と蛍光回転体４１の回転軸Ｘとの距離を変化させればよい。非蛍光体領域４２ｃの照射面積を大きくし、赤色蛍光体領域４２ａの照射面積を小さくすることは、固体光源４５と蛍光回転体４１の回転軸Ｘとの距離を変化させれば自動的に実現される。このように、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。

また、図２８は、図１９の光源装置７０において、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、カラーブレイク現象を生じさせないようにすることに加えて、さらに、照明色を変化させることを意図した光源装置７５を示す図である。

図２８の光源装置７５では、図１９の光源装置７０において、さらに、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可変手段６が設けられている。なお、この際、蛍光回転体６１としては、図１７に示したものに比べて、非蛍光体領域４２ｃの幅と蛍光体領域４２ａの幅が、より広く（大きく）とられているものを用いる必要がある。

このように、図２８の光源装置７５では、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、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２９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２８、図２９の構成では、固体光源４５から発せられる光の照射スポットの中に入る蛍光回転体６１上の各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃの面積割合が変化することになり、それぞれの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃから発せられる各色光の混合割合が変化するため、照明色を変えることができる。

より詳細に、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、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、固体光源４５から発せられる光の照射スポットの中に入る蛍光回転体６１上の緑色蛍光体領域２ｂの面積割合を固定し、非蛍光体領域４２ｃと赤色蛍光体領域４２ａの面積割合を変化させて、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。すなわち、緑色蛍光体領域４２ｂを挟んで両隣に赤色蛍光体領域４２ａおよび非蛍光体領域４２ｃを配置した蛍光回転体６１を利用して、例えば青味を増す場合には紫外光の照射スポットに入る非蛍光体領域４２ｃの面積を大きくする一方で、赤色蛍光体領域４２ａの面積が小さくなるように、固体光源４５と蛍光回転体６１の回転軸Ｘとの距離を変化させればよい。非蛍光体領域４２ｃの照射面積を大きくし、赤色蛍光体領域４２ａの照射面積を小さくすることは、固体光源４５と蛍光回転体６１の回転軸Ｘとの距離を変化させれば自動的に実現される。このように、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。

次に、図１７に示す蛍光回転体４１、６１を用いた図２６、図２７に示す光源装置５５、または、図２８、図２９に示す光源装置７５で照明色を変化させられる原理を説明する。

図３０は、図２６、図２７の光源装置５５、または、図２８、図２９の光源装置７５における、同心円状の帯状の各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃと固体光源４５からの照射スポットとの位置関係を示している。ここで、同心円状の帯状の各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃの幅Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、０．３〜７ｍｍの範囲であるが、図１７に示すものに比べて、非蛍光体領域４２ｃの幅Ｗｃ、赤色蛍光体領域４２ａの幅Ｗａは広くなっている。そして、図３０において、固体光源４５に対する蛍光回転体４１、６１およびモーター４の位置がＰ０のときには、紫外光照射スポットはＴ０に示す範囲にあり、このときには、基準となる白色の照明光が得られる。この基準となる白色に対して青味を持たせるためには、蛍光回転体４１、６１およびモーター４を、図２７、図２９上で左方向に位置移動させれば良い。これにより、固体光源４５からの紫外光照射スポットは、Ｔ１に示す範囲となり、赤色蛍光体領域４２ａの照射面積が減少し、非蛍光体領域４２ｃの照射面積が増加し、この結果、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、蛍光回転体４１、６１およびモーター４を、図２７、図２９上で右方向に移動させれば良い。この場合には、固体光源５からの紫外光照射スポットは、Ｔ２に示す範囲となり、非蛍光体領域４２ｃの照射面積が減少し、赤色蛍光体領域４２ａの照射面積が増加し、この結果、、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２３に示す蛍光回転体７８、８０をそれぞれ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２７、図２９に示したように、蛍光回転体４１、６１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３１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３１の構成では、回転アーム３８の矢印Ｒの方向の動きに従って蛍光回転体４１、６１を回転軸Ｘと直交する方向に移動させている（なお、図２７、図２９の構成では、蛍光回転体４１、６１を直線移動させるのに対して、図３１の構成では、蛍光回転体４１、６１が円弧上を動く点で、相違している）。

図３２は第１、第２の実施態様で示した光源装置（１０、３０、５０または７０等）を用いた照明装置の一構成例を示す図、図３３は第１、第２の実施態様で示した光源装置（１５、３５、５５または７５等）を用いた照明装置の一構成例を示す図である。図３２、図３３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）、（１５、３５、５５または７５等）と、光源装置（１０、３０、５０または７０等）、（１５、３５、５５または７５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３４は第１、第２の実施態様で示した光源装置（１０、３０、５０または７０等）を用いた照明装置の他の構成例を示す図、図３５は第１、第２の実施態様で示した光源装置（１５、３５、５５または７５等）を用いた照明装置の他の構成例を示す図である。図３４、３５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）、（１５、３５、５５または７５等）と、光源装置（１０、３０、５０または７０等）、（１５、３５、５５または７５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３４、図３５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３２、図３３や図３４、図３５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、カラーブレイク現象を生じさせない照明装置を実現できる。

上述したように、本発明の光源装置を利用して（本発明の第１、第２の実施形態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、カラーブレイク現象を生じさせず、さらには、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）
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、１５、３０、３５、５０、５５、７０、７５光源装置
８２、８４ケース
８３レンズ系
８５ズームレンズ系

Claims

紫外光を発光する固体光源と、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、前記蛍光回転体上に配置された前記各蛍光体領域が、前記蛍光回転体の回転軸を中心とした同心円状の帯状の領域となっていることを特徴とする光源装置。
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、前記蛍光回転体上に配置された各蛍光体領域および非蛍光体領域が、前記蛍光回転体の回転軸を中心とした同心円状の帯状の領域となっていることを特徴とする光源装置。
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請求項１または請求項２に記載の光源装置。
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３に記載の光源装置。
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４のいずれか一項に記載の光源装置。
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４のいずれか一項に記載の光源装置。
請求項１乃至請求項６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。