JP2013045698A - 光源装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【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円板状回転体とを備えた光源装置において、円板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５ａ、５ｂ、５ｃ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円板状回転体の波長変換部２を備え、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、前記円板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。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光源装置および照明装置に関する。

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。

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。

特開２００９−１６０５８号公報

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。

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円板状回転体とを備えた光源装置において、円板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円板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、前記円板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円板状回転体の波長変換部と対向する位置に配置され、
前記円板状回転体の波長変換部は、円板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、前記円板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ことを特徴としている。

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、前記円板状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。

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。

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円板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、前記円板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円板状回転体の波長変換部と対向する位置に配置され、
前記円板状回転体の波長変換部は、円板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、前記円板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ので、円板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。

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、前記円板状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。

特許文献１に記載されている照明装置を示す図である。 特許文献１に記載されている照明装置を示す図である。 本発明の光源装置の一構成例を示す図である。 波長変換部の各種の例を示す図である。 ＣＩＥ１９３１ ｘｙ色度図である。 操作部の構成例を示す図である。 制御部の構成例を示す図である。 本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。 波長変換部の各種の例を示す図である。 波長変換部の各種の例を示す図である。 波長変換部の各種の例を示す図である。 波長変換部の各種の例を示す図である。 図３（ａ）、（ｂ）または図８（ａ）、（ｂ）の光源装置からの第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。 ＣＩＥ１９３１ ｘｙ色度図における色再現範囲を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図３（ａ）、（ｂ）は本発明の光源装置の一構成例を示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。図３（ａ）、（ｂ）を参照すると、この光源装置は、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、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ）と、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ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円板状回転体の波長変換部２と、円板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５ａ、５ｂ、５ｃの点灯制御を行う制御部７とを備えている。

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、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ）は、前記円板状回転体の波長変換部２を所定位置Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃのところで所定の照射範囲ＡＲａ、ＡＲｂ、ＡＲｃで照射するように前記円板状回転体の波長変換部２と平行な円板状平面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、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ）が、前記円板状回転体の波長変換部２と平行な円板状平面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（ａ）、（ｂ）に符号Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃで示すように、固体光源５ａ、５ｂ、５ｃとは反対側の方向に放射される。このためには、波長変換部２の固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ側の面には、固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ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。

また、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃは、これらを同時に点灯するように制御することもできるし、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃのうちのいずれか１つあるいは２つを選択的に（個別に）点灯するように制御することもできる。

また、前記円板状回転体の波長変換部２は、円板状回転体としての透光性基板（具体的には、透明基板）４上に複数の（例えば３色の）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（例えば３色の）波長変換領域のうちの少なくとも２つ（例えば、複数の（例えば３色の）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、前記円板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。

ここで、複数の（例えば３色の）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。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、波長変換部２の各種の例を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）、（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、Ｂ領域（青色（Ｂ）蛍光体層）とが、二次元的に配置されている。なお、図４（ａ）と図４（ｂ）と図４（ｃ）とは、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）との二次元的な配置が異なっている点で相違している。すなわち、図４（ｂ）は、Ｒ領域（赤色（Ｒ）蛍光体層）、Ｇ領域（緑色（Ｇ）蛍光体層）、Ｂ領域（青色（Ｂ）蛍光体層）のそれぞれの面積が時計回りに見て、外周から内周に向かって連続的に変化している以外は、図４（ａ）と同じ構成であり、図４（ａ）と同様に各領域の面積率に応じて連続的に色を変化させることができる。また、図４（ｃ）は、Ｒ領域（赤色（Ｒ）蛍光体層）、Ｇ領域（緑色（Ｇ）蛍光体層）、Ｂ領域（青色（Ｂ）蛍光体層）のそれぞれの面積が時計回りに見て、円周両端部から増加していき、中間部で合体して、終端部で円周中央部に収束する形である以外は、図４（ａ）と同じ構成であり、図４（ａ）と同様に各領域の面積率に応じて連続的に色を変化させることができる。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれかの波長変換部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の光を例えば全て吸収して第２の光を放射する濃度と厚みに調整され、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（個別に）点灯するように制御する場合には、円板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（円板状回転体の波長変換部２を３６０°の角度範囲で連続的に回していくことにより、第２の光を、赤色（Ｒ）光〜黄色（Ｙ）光〜緑色（Ｇ）光〜シアン（Ｃ）光〜青色（Ｂ）光〜マゼンダ（Ｍ）光〜赤色（Ｒ）光に連続して変化させることができる）。すなわち、第２の光として単色光を得ることができる。

このように、図３（ａ）、（ｂ）の光源装置では、円板状回転体の波長変換部２は、複数の（例えば３色の）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（例えば３色の）波長変換領域のうちの少なくとも２つ（例えば、複数の（例えば３色の）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、前記円板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ので、円板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。

また、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃを同時に点灯するように制御する場合には、円板状回転体の波長変換部２の任意の位置において（例えば、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃからの第１の光が赤色（Ｒ）蛍光体層の位置、緑色（Ｇ）蛍光体層の位置、青色（Ｂ）蛍光体層の位置を同時に照射する位置に円板状回転体の波長変換部２を固定して、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光が同時に放射されるとき、あるいは、円板状回転体の波長変換部２を例えば６０°回して３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃからの第１の光が赤色（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を同時に照射する位置に円板状回転体の波長変換部２を固定して、黄色（Ｙ）光、シアン（Ｃ）光、マゼンダ（Ｍ）光が同時に放射されるとき）、混色光として白色光Ｗを得ることができる。すなわち、第２の光として混色光（白色光Ｗ）を得ることができる。

また、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃを同時に点灯するように制御する場合において、各固体光源５ａ、５ｂ、５ｃの出力を調整することで、図５に示す色度空間（ＣＩＥ１９３１ ｘｙ色度図）の任意箇所の色の混色光を得ることができる。

このように、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれかの波長変換部２が用いられる場合、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃの点灯制御に応じて、第２の光として単色光〜混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５ａ、５ｂ、５ｃ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５ａ、５ｂ、５ｃからの第１の光には青色光が用いられる。この場合、青色成分が過剰で混色に影響がある場合は、固体光源５ａ、５ｂ、５ｃの出力を調整することで対応できる。また、上述の例では、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の光を例えば全て吸収して第２の光を放射する濃度と厚みに調整されるとしたが、用途に応じて第１の光を一部透過する濃度と厚みに調整することもできる。

図６には、操作部６の構成例が示されている。図６の例では、操作部６は、第２の光として、赤色（Ｒ）光、黄色（Ｙ）光、緑色（Ｇ）光、シアン（Ｃ）光、青色（Ｂ）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）機能を有している。また、操作部６は、第２の光として、混色光（例えば白色光Ｗ）を選択させる機能をも有している。ここで、第２の光として、赤色（Ｒ）光、黄色（Ｙ）光、緑色（Ｇ）光、シアン（Ｃ）光、青色（Ｂ）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とともに混色光（例えば白色光Ｗ）を選択させることもできて、この場合には、図５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、図１４に示す色度図における色再現範囲内の任意箇所の色の光）が得られるようになっている。なお、図５に示す色度空間（ＣＩＥ１９３１ ｘｙ色度図）の任意箇所の色の光が得られるようにする場合、操作部６を、図６の例のかわりに、図５に示す色度空間（ＣＩＥ１９３１ ｘｙ色度図）自体あるいは図１４自体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することも可能である。

また、図７には、制御部７の構成例が示されている。図７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から第２の光として、赤色（Ｒ）光、黄色（Ｙ）光、緑色（Ｇ）光、シアン（Ｃ）光、青色（Ｂ）光、マゼンダ（Ｍ）光、混色光（例えば白色光Ｗ）のうちのどの色合いの光が必要かが選択されたときに、それに応じた固体光源５ａ、５ｂ、５ｃの点灯制御を行うとともに、現在照射位置にある色から選択された色まで円板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を駆動制御するようになっている。なお、円板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、円板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５ａ、５ｂ、５ｃを連続点灯させるように制御することができる。

具体的に、操作部６から第２の光として、赤色（Ｒ）光、黄色（Ｙ）光、緑色（Ｇ）光、シアン（Ｃ）光、青色（Ｂ）光、マゼンダ（Ｍ）光のいずれかの単色光が選択されたときには、ＣＰＵ１１は、固体光源５ａ、５ｂ、５ｃのいずれか１つ（例えば５ａ）だけを点灯する制御を行うとともに、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）まで円板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）まで円板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、円板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。

また、操作部６から第２の光として、混色光（白色光Ｗ）が選択されたときには、ＣＰＵ１１は、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃを同時に点灯するように制御する。なお、この場合には、円板状回転体の波長変換部２は、任意の位置に設定（固定）される（すなわち、ある位置まで回転移動させる必要はない）。

図８（ａ）、（ｂ）は本発明の光源装置の他の構成例を示す図であり、図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。なお、図８（ａ）、（ｂ）において、図３（ａ）、（ｂ）と同様の箇所には同じ符号を付している。

図８（ａ）、（ｂ）を参照すると、この光源装置は、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８（ａ）、（ｂ）の例では、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）と、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ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円板状回転体の波長変換部１２と、円板状回転体の波長変換部１２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５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの点灯制御を行う制御部７とを備えている。

ここで、前記少なくとも１つの固体光源（図８（ａ）、（ｂ）の例では、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）は、前記円板状回転体の波長変換部１２を所定位置Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄのところで所定の照射範囲ＡＲａ、ＡＲｂ、ＡＲｃ、ＡＲｄで照射するように前記円板状回転体の波長変換部１２と平行な円板状平面の位置に配置されている。図８（ａ）、（ｂ）の例では、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、９０°の間隔を隔てて配置されている。すなわち、固体光源５ａと５ｃ、５ｂと５ｄは、対向する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８（ａ）、（ｂ）の例では、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）が、前記円板状回転体の波長変換部１２と平行な円板状平面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８（ａ）、（ｂ）に符号Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄで示すように、固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄとは反対側の方向に放射される。このためには、波長変換部１２の固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ側の面には、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、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、これらを同時に点灯するように制御することもできるし、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうちのいずれか１つあるいは２つあるいは３つを選択的に（個別に）点灯するように制御することもできる。

また、前記円板状回転体の波長変換部１２は、円板状回転体としての透光性基板（具体的には、透明基板）４上に複数の（例えば４色の）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（例えば４色の）波長変換領域のうちの少なくとも２つ（例えば、複数の（例えば４色の）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、前記円板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。

ここで、複数の（例えば４色の）波長変換領域は、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、あるいは、黄色（Ｙ）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。

上記のことからわかるように、図３（ａ）、（ｂ）の光源装置では、固体光源の個数が３個であり、波長変換部２の複数の波長変換領域が３色のものとなっていたが、図８（ａ）、（ｂ）の光源装置では、固体光源の個数が４個であり、波長変換部１２の複数の波長変換領域が４色以上のものとなっている点においてのみ、図８（ａ）、（ｂ）の光源装置は図３（ａ）、（ｂ）の光源装置と相違している。

図９、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、図１１、図１２（ａ）、（ｂ）は、図８（ａ）、（ｂ）の光源装置で用いられる波長変換部１２の各種の例を示す図である。

図９の例では、波長変換部１２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、Ｙ領域（黄色（Ｙ）蛍光体層）とが、二次元的に配置されている。

図９の波長変換部１２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、黄色（Ｙ）蛍光体層が、各々、第１の光を例えば全て吸収して第２の光を放射する濃度と厚みに調整され、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうちのいずれか１つ（例えば５ａだけ）を選択的に（個別に）点灯するように制御する場合には、円板状回転体の波長変換部１２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、黄色（Ｙ）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）蛍光体層と黄色（Ｙ）蛍光体層の中間位置、黄色（Ｙ）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、黄色（Ｙ）光、または、シアン（Ｃ）光、または、白色（Ｗ）光、または、橙色（Ａｍｂｅｒ（Ａ））光を得ることができる（円板状回転体の波長変換部１２を３６０°の角度範囲で連続的に回していくことにより、第２の光を、赤色（Ｒ）光〜黄色（Ｙ）光〜緑色（Ｇ）光〜シアン（Ｃ）光〜青色（Ｂ）光〜白色（Ｗ）光〜黄色（Ｙ）光〜橙色（Ａｍｂｅｒ（Ａ））光〜赤色（Ｒ）光に連続して変化させることができる）。すなわち、第２の光として単色光〜混色光（例えば白色（Ｗ）光）を得ることができる。

このように、図９の波長変換部１２は、複数の（例えば４色の）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（例えば４色の）波長変換領域のうちの少なくとも２つ（例えば、複数の（例えば４色の）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、前記円板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ので、円板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。

また、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを同時に点灯するように制御する場合には、円板状回転体の波長変換部１２の任意の位置において（例えば、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄからの第１の光が赤色（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、黄色（Ｙ）蛍光体層の位置を同時に照射する位置に円板状回転体の波長変換部１２を固定して、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光、黄色（Ｙ）が同時に放射されるとき）、混色光として白色光Ｗを得ることができる。すなわち、第２の光として混色光（白色光Ｗ）を得ることができる。

また、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを同時に点灯するように制御する場合において、各固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの出力を調整することで、図５に示す色度空間（ＣＩＥ１９３１ ｘｙ色度図）の任意箇所の色の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５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ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５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄからの第１の光には青色光が用いられる。この場合、青色成分が過剰で混色に影響がある場合は、固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの出力を調整することで対応できる。また、上述の例では、赤色（Ｒ）蛍光体層、緑色（Ｇ）蛍光体層、青色（Ｂ）蛍光体層、黄色（Ｙ）蛍光体層が、各々、第１の光を例えば全て吸収して第２の光を放射する濃度と厚みに調整されるとしたが、用途に応じて第１の光を一部透過する濃度と厚みに調整することもできる。

また、図１０（ａ）の例では、波長変換部１２は、中心部を対称に一対の楕円状に２分割された領域（Ｂ領域（青色（Ｂ）蛍光体層）、Ｙ領域（黄色（Ｙ）蛍光体層））と、残りの一対の円周部領域（Ｇ領域（緑色（Ｇ）蛍光体層）（またはＲ領域（赤色（Ｒ）蛍光体層））、Ｍ領域（マゼンダ（Ｍ）蛍光体層）（またはＣ領域（シアン（Ｃ）蛍光体層）））とで構成されている。すなわち、対向する波長変換領域の発光色は、それぞれ、Ｂ−Ｙ、Ｇ−Ｍ（またはＲ−Ｃ）の補色関係となる。このような構成にすることで、対向する２個の固体光源（例えば５ａと５ｃ）を同時点灯させることによって、第２の光として混色光（白色光Ｗ）を得ることができ、波長変換部１２を回転させても上記補色関係が保たれるので、広範囲な白色光を再現することができる。

また、図１０（ｂ）の例では、波長変換部１２は、中心部を対称とした楕円形状のＲ（赤色）領域が、内周対角部で連続してつながっており、なおかつ、その外周に略均等な幅でＢ（青色）領域が形成され、残りの外周部がＹ（黄色）領域となっている。このような構成において、例えば対向する２個の固体光源（例えば５ａと５ｃ）を同時点灯させ、波長変換部１２を回転させることで、青色光と黄色光と赤色光との混色によって寒色系から暖色系まで幅広い範囲の白色光を再現することができる。さらに、Ｂ（青色）領域の幅を、図で見て左右の幅よりも上下の幅を狭くすることで（すなわち、Ｒ（赤色）成分を増やしながら、Ｂ（青色）成分を減らすことで）、黒体軌跡上に沿って色を変化させることもできる。

また、図１０（ｃ）の例では、波長変換部１２は、図９の４色パターンにおいて、図１０（ａ）の例のように、対向する波長変換領域の発光色を補色の関係にしている。このような構成にすることで、対向する２個の固体光源（例えば５ａと５ｃ）を同時点灯させることによって、第２の光として混色光（白色光Ｗ）を得ることができ、波長変換部１２を回転させても上記補色関係が保たれるので、広範囲な白色光を再現することができる。

また、図１０（ｄ）の例では、波長変換部１２は、図１０（ｃ）の例の波長変換領域パターンにおいて、各波長変換領域の先端部が隣接する波長変換領域にオーバーラップしている以外は、図１０（ｃ）の例と同じ構成となっている。図１０（ｄ）の構成では、図１０（ｃ）の構成に比べて各色の中央部の色割合が複数であり、複数の固体光源（例えば対向する２個の固体光源（例えば５ａと５ｃ））を同時点灯させて混色していた色を、１つの固体光源（例えば５ａ）だけの点灯で再現することができる。

また、図１１の例では、波長変換部１２は、図１０（ｃ）の４色の波長変換領域に対して６色の波長変換領域とした以外は、図１０（ｃ）の波長変換部１２と同じ構成となっている。図１１の構成では、対向する２個の固体光源（例えば５ａと５ｃ）を同時点灯させることによって、Ｂ−Ｙ、Ｇ−Ｍ、Ｒ−Ｃの組み合わせが可能であり、白色領域を中心とした広範囲な色の再現が可能となる。

また、図１２（ａ）の例では、波長変換部１２は、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）、図１１に対して、直交する波長変換領域の発光色を補色の関係にしている。この場合、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを同時点灯させることで、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）、図１１に比べて、対応した補色の光量を２倍にすることができる。すなわち、白色領域を中心とした広範囲な色の再現が可能となり、このとき、その光量を２倍にすることができる。

また、図１２（ｂ）の例では、波長変換部１２は、図１２（ａ）のＲ−Ｃの組み合わせをＧ−Ｍにした以外は、図１２（ａ）の例と同じであり（直交する波長変換領域の発光色を補色の関係にしており）、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを同時点灯させることで、図１２（ａ）の例と同様に、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）、図１１に比べて、対応した補色の光量を２倍にすることができる。

上述したことからもわかるように、本発明では、図５のＣＩＥ１９３１ ｘｙ色度図（色度空間）における任意の色（すなわち、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）の光を、少ない固体光源数と複数の波長変換領域にて再現できる。

なお、上述した図３（ａ）、（ｂ）または図８（ａ）、（ｂ）の光源装置において、固体光源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。

より具体的に、固体光源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、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、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：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、緑色蛍光体には、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_８：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、黄色蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋ （ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等を用いることができる。

また、固体光源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、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、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、緑色蛍光体には、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、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）_８：Ｅｕ^２＋等を用いることができ、黄色蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋ （ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等を用いることができる。

また、上述した図３（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）の光源装置では、複数の固体光源（図３（ａ）、（ｂ）の例では、３つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、図８（ａ）、（ｂ）の例では、４つの固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）を設けているが、１つの固体光源だけを設けても本発明を実現できる。すなわち、例えば図８（ａ）、（ｂ）の光源装置において、１つの固体光源５ａだけを設け、図９の波長変換部１２を用いる場合には、円板状回転体の波長変換部１２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、黄色（Ｙ）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）蛍光体層と黄色（Ｙ）蛍光体層の中間位置、黄色（Ｙ）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、黄色（Ｙ）光、または、シアン（Ｃ）光、または、白色（Ｗ）光、または、橙色（Ａｍｂｅｒ（Ａ））光を得ることができる（円板状回転体の波長変換部１２を３６０°の角度範囲で連続的に回していくことにより、第２の光を、赤色（Ｒ）光〜黄色（Ｙ）光〜緑色（Ｇ）光〜シアン（Ｃ）光〜青色（Ｂ）光〜白色（Ｗ）光〜黄色（Ｙ）光〜橙色（Ａｍｂｅｒ（Ａ））光〜赤色（Ｒ）光に連続して変化させることができる）。すなわち、第２の光として単色光〜混色光（例えば白色（Ｗ）光）を得ることができる。

また、上述した図３（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）の例では、複数の固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうちのいずれか１つ（例えば５ａだけ）を選択的に（個別に）点灯するように制御する場合を説明したが、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、５ｄ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、５ｄのうちで、操作部６から第２の光として選択された色（例えば緑色（Ｇ）光）に最も近くにある固体光源（例えば５ｄ）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（例えば緑色（Ｇ）光）に最も近くにある固体光源を複数の固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ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（例えば緑色（Ｇ）光）まで円板状回転体の波長変換部２を回転させて移動させるに必要な時間を著しく減少させることができる。

また、図３（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）の光源装置において、波長変換部２、１２（波長変換領域）は、図３（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、薄板ガラスのような透光性基板４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ディスク状の透明基板４上に形成される。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３（ｂ）、図８（ｂ）では、各波長変換領域は、透明基板４の上部（固体光源とは反対側の面）に配置されているが、透明基板４の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、各波長変換領域を透明基板４の固体光源側の面に配置することで、透明基板４への紫外線劣化を気にすることがなくなり、ポリカーボネートやアクリルなどの安価なプラスチック材料が選択できる。

また、図３（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）の光源装置において、固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、円板状回転体の波長変換部２、１２と平行な円板状平面の位置に配置されているとしたが、固体光源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、円板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５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、円板状回転体の波長変換部２、１２を照射する位置に配置されていれば良く、必ずしも円板状回転体の波長変換部２、１２と平行な円板状平面の位置に配置されていなくともよい）。

また、上述した図３（ａ）、（ｂ）または図８（ａ）、（ｂ）の光源装置では、円板状回転体の波長変換部２、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、円板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で回転させて）、円板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。

また、図１３には、図３（ａ）、（ｂ）または図８（ａ）、（ｂ）の光源装置からの第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の一例が示されている（なお、図１３では、光源装置として図８（ａ）、（ｂ）の光源装置が用いられる場合が示されている）。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１３の照明装置では、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。

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。

本発明は、舞台照明や演出照明などに利用可能である。

２、１２ 波長変換部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 固体光源
３ 回転駆動部
６ 操作部
７ 制御部
１１ ＣＰＵ
１２ メモリ
１９ 混色部

Claims (3)

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円板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、前記円板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円板状回転体の波長変換部と対向する位置に配置され、
   前記円板状回転体の波長変換部は、円板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、前記円板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ことを特徴とする光源装置。
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、前記円板状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。
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。

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