JP5523913B2

JP5523913B2 - 光源装置および照明装置

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Publication number: JP5523913B2
Application number: JP2010097760A
Authority: JP
Inventors: 貴杉山
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-04-21
Also published as: JP2011227333A

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１つとして、青色光を出射する固体光源と蛍光体とを組み合わせて（固体光源からの青色光を蛍光体に照射して）、白色光を実現した照明光源が開発されている（特許文献１）。

また、主にプロジェクターの光源として、例えば特許文献２に示すような蛍光体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。

特許文献２の光源装置では、蛍光回転体を用いていることで（蛍光回転体が回転することで）、蛍光体の熱劣化が問題となる大光量光源においても、冷却効果に優れた光源装置を提供できる。さらに、蛍光回転体を用いたこの種の光源装置において、大光量の光源を実現するために、複数の光源を用いることが考えられる。

複数の光源を用いる場合に、具体的には、複数の光源の光軸を揃えて蛍光回転体の１点を照射する仕方や、特許文献３に示されているように２つの光源で蛍光回転体の２つの場所を照射する仕方が考えられる。

図３は特許文献３に開示された仕方を説明するための図である。図３を参照すると、特許文献３に開示の光源装置は、蛍光回転体として、赤緑青の一組の蛍光体層１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを光源の数（２つ）だけ繰り返し配置した蛍光回転体１０１を用い、蛍光回転体１０１の直径上の回転軸Ｘ（回転中心）を挟んで両サイドに光源１０３ａ，１０３ｂをそれぞれ配置したものとなっている。

大光量を得るために複数の光源の光軸を揃えて蛍光回転体の１点を照射する場合には、冷却効果に優れた蛍光回転体とはいえ、限界があることは否めない。これに対し、図３の光源装置では、２つの光源１０３ａ，１０３ｂで蛍光回転体１０１の異なる場所（２つの場所）を照射するので、冷却効果にとっては有利である。

特開２００１−１４８５１２号公報特開２００４−３４１１０５号公報特開２００４−３１７５２８号公報

しかしながら、上述した従来の光源装置では、蛍光回転体を透過する光（光源側とは反対側に出射する光）を利用し、かつ、蛍光回転体が平板で作製されているために、主照射方向などの配光を変化させることができない。

本発明は、蛍光回転体を用いた場合でも、ズームレンズ等の複雑な光学系などを必要とせずに、簡単に主照射方向などの配光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、固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する蛍光体層を備えた少なくとも１つの蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源側に所定の曲率を有する曲面の形状であって、前記反射面の接面の法線と回転軸とのなす角度が回転軸からの距離に応じて異なっており、かつ、前記反射型蛍光回転体と前記固体光源との位置関係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である。

また、請求項２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、前記反射型蛍光回転体を該蛍光回転体の回転軸と垂直な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に記載の光源装置である。

また、請求項３記載の発明は、複数の固体光源と、該複数の固体光源により励起され該複数の固体光源の発光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つの蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源側に所定の曲率を有する曲面の形状であって、前記反射面の接面の法線と回転軸とのなす角度が回転軸からの距離に応じて異なっており、かつ、前記反射型蛍光回転体と前記複数の固体光源との位置関係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である。

また、請求項４記載の発明は、前記複数の固体光源は固定されており、この場合、前記可変手段は、前記反射型蛍光回転体を該反射型蛍光回転体の回転軸の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記載の光源装置である。

また、請求項５記載の発明は、前記固体光源が紫外光を発光するものであり、前記反射型蛍光回転体は、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、前記固体光源が紫外光を発光するものであり、前記反射型蛍光回転体は、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、前記反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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、前記反射型蛍光回転体は、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、前記固体光源が可視光を発光するものであり、前記反射型蛍光回転体は、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９記載の発明は、前記固体光源が可視光を発光するものであり、前記反射型蛍光回転体は、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、前記反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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各領域が配置さ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１０記載の発明は、前記反射型蛍光回転体は、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１１記載の発明は、前記反射型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１０のいずれか一項に記載の光源装置である。

また、請求項１２記載の発明は、請求項１乃至請求項１１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２、請求項５乃至請求項１２記載の発明によれば、固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する蛍光体層を備えた少なくとも１つの蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源側に所定の曲率を有する曲面の形状であって、前記反射面の接面の法線と回転軸とのなす角度が回転軸からの距離に応じて異なっており、かつ、前記反射型蛍光回転体と前記固体光源との位置関係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、ズームレンズ等の複雑な光学系などを必要とせずに、簡単に主照射方向などの配光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３乃至請求項１２記載の発明では、複数の固体光源と、該複数の固体光源により励起され該複数の固体光源の発光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つの蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源側に所定の曲率を有する曲面の形状であって、前記反射面の接面の法線と回転軸とのなす角度が回転軸からの距離に応じて異なっており、かつ、前記反射型蛍光回転体と前記複数の固体光源との位置関係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、ズームレンズ等の複雑な光学系などを必要とせずに、簡単に主照射方向などの配光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。さらに、請求項３乃至請求項１２記載の発明では、固体光源が複数個（例えば３個）設けられ、複数の（例えば３つの）固体光源が、蛍光回転体の同じ角度間隔（１２０°の角度間隔）を隔てた３つの位置を同時に照射するように配置されている場合には、それぞれ異なる領域を同時に照射することが多くなり（できる限り同時に、蛍光回転体の複数の異なる領域を照射することができ）、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を低減することができる。さらに、複数の（例えば３つの）固体光源を用いて蛍光回転体の複数の場所を照射することにより、大光量の照明光を得ることができる。

特に、請求項６、請求項７、請求項９乃至請求項１２記載の発明によれば、反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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各領域が配置されており、さらに、前記円錐形状の反射型蛍光回転体と前記固体光源との位置関係を可変にする可変手段が設けられているので、主照射方向などの配光とともに照明色をも簡単に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１１記載の発明では、前記反射型蛍光回転体の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。

蛍光回転体を示す図である。図１の蛍光回転体を用いた従来の光源装置を示す図である。特許文献３に開示された仕方を説明するための図である。本発明の第１の実施形態の光源装置の第１の構成例を示す図（概略正面図）である。図４の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図（平面図）である。移動手段の一例を示す図である。図４、図５の構成で、照明光（白色光）の配光を変えることができる原理を説明するための図である。図４の光源装置に用いられる蛍光回転体の他の例を示す図（平面図）である。本発明の第１の実施形態の光源装置の第２の構成例を示す図（概略正面図）である。図９の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図（平面図）である。移動手段の一例を示す図である。図９、図１０の構成で、照明光（白色光）の配光を変えることができる原理を説明するための図である。図９の光源装置に用いられる蛍光回転体の他の例を示す図（平面図）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第１の構成例を示す図（概略正面図）である。図１５の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図（平面図）である。移動手段の一例を示す図である。図１５、図１６の構成で、照明光（白色光）の配光を変えることができる原理を説明するための図である。図１５の光源装置に用いられる蛍光回転体の他の例を示す図（平面図）である。本発明の第２の実施形態の光源装置の第２の構成例を示す図（概略正面図）である。図２０の光源装置に用いられる蛍光回転体の一例を示す図（平面図）である移動手段の一例を示す図である。図２０、図２１の構成で、照明光（白色光）の配光を変えることができる原理を説明するための図である。図２０の光源装置に用いられる蛍光回転体の他の例を示す図（平面図）である。本発明の変形例を示す図である。本発明の変形例を示す図である。本発明の変形例を示す図である。本発明の変形例を示す図である。本発明の変形例を示す図である。本発明の変形例を示す図である。本発明の変形例を示す図である。本発明の変形例を示す図である。本発明の変形例を示す図である。反射面の断面形状が、固体光源側に所定の曲率を有する凹曲面の形状となっている蛍光回転体の例を示す図である。本発明の第１の実施形態の各例における反射型蛍光回転体の反射面の断面形状の好適な範囲を説明するための図である。本発明の第２の実施形態の各例における反射型蛍光回転体の反射面の断面形状の好適な範囲を説明するための図である。第１、第２の実施形態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。

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の実施形態の光源装置は、固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する蛍光体層を備えた少なくとも１つの蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、前記反射型蛍光回転体は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源側に所定の曲率を有する曲面の形状であって、前記反射面の接面の法線と回転軸とのなす角度が回転軸からの距離に応じて異なっており、かつ、前記反射型蛍光回転体と前記固体光源との位置関係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。

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、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４は、本発明の第１の実施形態の光源装置の第１の構成例を示す図（概略正面図）である。図４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５は、図４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（平面図）である。図５の例では、蛍光回転体１は、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（３等分された領域）として配置されている。

また、図４の光源装置１０では、蛍光回転体１が反射型のものとして構成され、固体光源５から矢印Ｂ１の方向に出射された紫外光（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、蛍光回転体１で反射されて矢印Ｂ２の方向（入射励起光が蛍光回転体１のある反射面に入射するとき、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対する入射励起光の入射角θ１と同じ角度の出射角θ２（＝θ１）であって、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対して入射励起光の入射方向Ｂ１とは反対の方向）に出射する光を照明光として利用でき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で多重反射され蛍光回転体１を透過する発光や、蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを励起せず励起光のまま蛍光回転体１を透過する光も存在している。もし、蛍光回転体１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１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１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、蛍光回転体１の蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを配置する基板には、光を反射する反射面が設けられているのが好ましい。すなわち、蛍光回転体１の基板自体を金属製とするか、あるいは、例えば透明な基板上に金属膜を配置したりするのが良い。これにより、効率の高い光源装置を実現できる。

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、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。

ところで、図４の光源装置１０では、反射型蛍光回転体１は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源５側に所定の曲率を有する曲面の形状（図４の例では、凸曲面の形状）であって、前記反射面の接面Ｔの法線ｎと回転軸Ｘとのなす角度が回転軸Ｘからの距離に応じて異なっているので、反射型蛍光回転体１と固体光源５との位置関係を可変手段６によって変化させることにより、ズームレンズ等の複雑な光学系などを必要とせずに、簡単に主照射方向などの配光を変化させることができる。

反射型蛍光回転体１と固体光源５との位置関係を可変にする（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、反射型蛍光回転体１を該反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘと例えば直交する方向に移動させる（図４に移動方向Ｎで示す方向に移動させる）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６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４、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るとき、反射型蛍光回転体１を該反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘと例えば直交する方向に移動させることにより、固体光源５からの入射励起光が入射する蛍光回転体１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度を変えることができ、これにより、出射光の方向Ｂ２、すなわち照明光（白色光）の配光を変えることができる。

より具体的に、図４の例では、反射型蛍光回転体１は、反射面の断面形状が、固体光源５側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっていることから、図４、図６において反射型蛍光回転体１を右方向に移動させると、固体光源５からの入射励起光が入射する蛍光回転体１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度は、図７（ａ）に示すように小さくなり、出射光の方向Ｂ２を回転軸Ｘに向かう方向とすることができる。すなわち照明光（白色光）の配光方向を固体光源５から離れた方向にすることができる。これに対し、図４、図６において反射型蛍光回転体１を左方向に移動させると、固体光源５からの入射励起光が入射する蛍光回転体１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度は、図７（ｂ）に示すように大きくなり、出射光の方向Ｂ２を回転軸Ｘから離れる方向とすることができる。すなわち照明光（白色光）の配光方向を固体光源５に近づく方向にすることができる。

図８は、図４の光源装置１０に用いられる蛍光回転体１の他の例を示す図（平面図）である。図８の例では、反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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いる。

より具体的には、前記反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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、前記反射型蛍光回転体は、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。

すなわち、図８の例では、蛍光回転体１は、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蛍光回転体１上に円弧を描くとき、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４、図８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るとき、反射型蛍光回転体１を該反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘと例えば直交する方向に移動させることにより、固体光源５からの入射励起光が入射する蛍光回転体１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度を変えることができ、これにより、出射光の方向Ｂ２、すなわち照明光（白色光）の配光を変えることができるとともに、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図８の蛍光回転体１を用いていることから、反射型蛍光回転体１を該反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘと例えば直交する方向に移動させることにより、照明色をも変化させることができる。

このように、図４、図８の構成では、モーター４によって円錐形状の反射型蛍光回転体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、さらに白色光の配光および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、反射型蛍光回転体１と固体光源５との位置関係を可変手段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）、下記のような原理で、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。

すなわち、図８に示す蛍光回転体１を用いた図４、図６に示す光源装置１０で照明色を変化させられる原理は、次の通りである。固体光源５の光軸上を図８に示すＡ点が横切るように蛍光回転体１を配置した場合、蛍光回転体１をモーター４で回転させると、蛍光回転体１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８に示す蛍光回転体１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、蛍光回転体１およびモーター４を、図４、図６上で左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４、図６上で蛍光回転体１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、Ａ点より内側に位置する蛍光回転体１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、図４の例では、反射型蛍光回転体１の反射面の断面形状が、固体光源５側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっていることから、青味を持たせた照明色を得るために反射型蛍光回転体１を左方向に移動させると、配光方向が固体光源５に近づくものとなり、また、赤味を持たせた照明色を得るために反射型蛍光回転体１を右方向に移動させると、配光方向が回転軸Ｘに向かう方向（固体光源５から離れた方向）となる。これとは反対に、青味を持たせた照明色を得るときに配光方向が固体光源５から離れたものとなり、赤味を持たせた照明色を得るときに配光方向が固体光源５に近づくものとするためには、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を図８に示すものと半径方向の線に対して線対称のものにするか、後述のように、反射型蛍光回転体１の反射面の断面形状を、固体光源５側に所定の曲率を有する凹曲面の形状とすればよい。

図９は、本発明の第１の実施形態の光源装置の第２の構成例を示す図（概略正面図）である。なお、図９において、図４と同様の箇所には同じ符号を付している。図９を参照すると、この光源装置４０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）円錐形状の蛍光回転体４１とを備えている。図１０は、図９の光源装置４０に用いられる蛍光回転体４１の一例を示す図（平面図）である。図１０の例では、蛍光回転体４１は、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いる。ここで、領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、３等分された領域として構成されている。

なお、ここで、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９の光源装置４０では、蛍光回転体４１が反射型のものとして構成され、固体光源４５から矢印Ｂ１の方向に出射された可視光（例えば、青色光）によって励起された領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃからの光のうち、蛍光回転体４１で反射されて矢印Ｂ２の方向（入射励起光が蛍光回転体４１のある反射面に入射するとき、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対する入射励起光の入射角θ１と同じ角度の出射角θ２（＝θ１）であって、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対して入射励起光の入射方向Ｂ１とは反対の方向）に出射する光（赤色光、緑色光）、および、非蛍光体領域４２ｃで矢印Ｂ２の方向に反射される光（青色光）を照明光として利用でき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で多重反射され蛍光回転体４１を透過する発光や、蛍光体層４２ａ，４２ｂを励起せず励起光のまま蛍光回転体４１を透過する光も存在している。もし、蛍光回転体４１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４１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４１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、蛍光回転体４１の蛍光体層４２ａ，４２ｂを配置する基板自体を金属製とすることができる。あるいは、蛍光回転体４１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。これにより、効率の高い光源装置を実現できる。

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、非蛍光体領域４２ｃ（変換効率が１００％）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。ここで、非蛍光体領域４２ｃ上に設けられる調整層としては、青色光を一部吸収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。また、蛍光体層４２ａ，４２ｂに重ねて設けられる調整層としては、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。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の基板上に配置する方法などが考えられる。

ところで、図９の光源装置４０では、反射型蛍光回転体４１は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源４５側に所定の曲率を有する曲面の形状（図９の例では、凸曲面の形状）であって、前記反射面の接面Ｔの法線ｎと回転軸Ｘとのなす角度が回転軸Ｘからの距離に応じて異なっているので、反射型蛍光回転体４１と固体光源４５との位置関係を可変手段６によって変化させることにより、ズームレンズ等の複雑な光学系などを必要とせずに、簡単に主照射方向などの配光を変化させることができる。

反射型蛍光回転体４１と固体光源４５との位置関係を可変にする（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、反射型蛍光回転体４１を該反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘと例えば直交する方向に移動させる（図９に移動方向Ｎで示す方向に移動させる）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９、図１０の構成では、モーター４によって蛍光回転体４１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るとき、反射型蛍光回転体４１を該反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘと例えば直交する方向に移動させることにより、固体光源４５からの入射励起光が入射する蛍光回転体４１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度を変えることができ、これにより、出射光の方向Ｂ２（入射励起光が蛍光回転体４１のある反射面に入射するとき、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対する入射励起光の入射角θ１と同じ角度の出射角θ２（＝θ１）であって、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対して入射励起光の入射方向Ｂ１とは反対の方向）、すなわち照明光（白色光）の配光を変えることができる。

より具体的に、図９の例では、反射型蛍光回転体４１は、反射面の断面形状が、固体光源４５側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっていることから、図９、図１１において反射型蛍光回転体４１を右方向に移動させると、固体光源４５からの入射励起光が入射する蛍光回転体４１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度は、図１２（ａ）に示すように小さくなり、出射光の方向Ｂ２を回転軸Ｘに向かう方向とすることができる。すなわち照明光（白色光）の配光方向を固体光源４５から離れた方向にすることができる。これに対し、図９、図１１において反射型蛍光回転体４１を左方向に移動させると、固体光源４５からの入射励起光が入射する蛍光回転体４１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度は、図１２（ｂ）に示すように大きくなり、出射光の方向Ｂ２を回転軸Ｘから離れる方向とすることができる。すなわち照明光（白色光）の配光方向を固体光源４５に近づく方向にすることができる。

図１３は、図９の光源装置４０に用いられる蛍光回転体４１の他の例を示す図（平面図）である。図１３の例では、反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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各領域が配置されている。

より具体的には、前記反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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。

すなわち、図１３の例では、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蛍光回転体４１上に円弧を描くとき、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９、図１３の構成では、モーター４によって蛍光回転体４１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るとき、反射型蛍光回転体４１を該反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘと例えば直交する方向に移動させることにより、固体光源４５からの入射励起光が入射する蛍光回転体４１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度を変えることができ、これにより、出射光の方向Ｂ２、すなわち照明光（白色光）の配光を変えることができるとともに、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図１３の蛍光回転体４１を用いていることから、反射型蛍光回転体４１を該反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘと例えば直交する方向に移動させることにより、照明色をも変化させることができる。

このように、図９、図１３の構成では、モーター４によって反射型蛍光回転体４１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４１の蛍光体領域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、下記のような原理で、反射型蛍光回転体４１と固体光源４５との位置関係を可変手段６によって可変にすることにより（蛍光回転体４１およびモーター４を、図９、図１１上で左方向あるいは右方向に位置移動させることにより）、緑色蛍光体層４２ｂの励起時間を固定して、非蛍光体領域４２ｃ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。

すなわち、図１３に示す蛍光回転体４１を用いた図９、図１１に示す光源装置４０で照明色を変化させられる原理は、次の通りである。固体光源４５の光軸上を図１３に示すＡ点が横切るように蛍光回転体４１を配置した場合、蛍光回転体４１をモーター４で回転させると、蛍光回転体４１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での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１３に示す蛍光回転体４１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、蛍光回転体４１およびモーター４を、図９、図１１上で左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９、図１１上で蛍光回転体４１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、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での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、図９の例では、反射型蛍光回転体４１の反射面の断面形状が、固体光源４５側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっていることから、青味を持たせた照明色を得るために反射型蛍光回転体４１を左方向に移動させると、配光方向が固体光源４５に近づくものとなり、また、赤味を持たせた照明色を得るために反射型蛍光回転体４１を右方向に移動させると、配光方向が回転軸Ｘに向かう方向（固体光源４５から離れた方向）となる。これとは反対に、青味を持たせた照明色を得るときに配光方向が固体光源４５から離れたものとなり、赤味を持たせた照明色を得るときに配光方向が固体光源４５に近づくものとするためには、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を図１３に示すものと半径方向の線に対して線対称のものにするか、後述のように、反射型蛍光回転体４１の反射面の断面形状を、固体光源４５側に所定の曲率を有する凹曲面の形状とすればよい。

本発明の第１の実施形態の光源装置の上述した各例では、蛍光回転体１を回転軸Ｘと例えば直交する方向に移動させる移動手段として、図６、図１１のようなモーター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、４１を回転軸Ｘと例えば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１４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、４１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１４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、４１を回転軸Ｘと直交する方向に移動させている（なお、図６、図１１の構成では、蛍光回転体１、４１を直線移動させるのに対して、図１４の構成では、蛍光回転体１、４１が円弧上を動く点で、相違している）。

なお、上述した本発明の第１の実施形態の光源装置では、１つの固体光源５または４５が用いられるが、この場合には、１つの固体光源５または４５からの光は、同時には１つの領域しか照射しないので、蛍光回転体の回転に伴って、発光色が時間的に変化し、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い、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カラーブレイク現象が生じてしまう。

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。

モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止するには、複数の固体光源を用いて、できる限り同時に、蛍光回転体の複数の領域を照射するのが良い。また、複数の固体光源を用いて蛍光回転体の複数の場所を照射する場合には、大光量の照明光を得ることができる。

本発明の第２の実施形態の光源装置は、複数の固体光源と、該複数の固体光源により励起され該複数の固体光源の発光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つの蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源側に所定の曲率を有する曲面の形状であって、前記反射面の接面の法線と回転軸とのなす角度が回転軸からの距離に応じて異なっており、かつ、前記反射型蛍光回転体と前記複数の固体光源との位置関係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。

図１５は、本発明の第２の実施形態の光源装置の第１の構成例を示す図（概略正面図）である。なお、図１５において、図４と同様の箇所には同じ符号を付している。図１５を参照すると、この光源装置２０は、紫外光を出射する３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃ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１６は、図１５の光源装置２０に用いられる蛍光回転体１の一例を示す図（平面図）である（なお、図１６には、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃの位置も図示されている）。図１６の例においても、図５と同様に、蛍光回転体１は、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いる。そして、図１６に示されているように、図１５の光源装置２０では、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃは、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃから矢印Ａ１の方向（図１５の例では、蛍光回転体１の回転軸Ｘと垂直な方向）に出射された紫外光が、蛍光回転体１の同じ角度間隔（１２０°の角度間隔）を隔てた３つの位置を同時に照射するように配置されている。

なお、図１５の光源装置２０においても、蛍光回転体１は反射型のものであり（反射型蛍光回転体であり）、反射型蛍光回転体１の基本的な構成は前述したものと同じであるので、説明を省略する。

ところで、図１５の光源装置２０では、反射型蛍光回転体１は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃ側に所定の曲率を有する曲面の形状（図１５の例では、凸曲面の形状）であって、前記反射面の接面Ｔの法線ｎと回転軸Ｘとのなす角度が回転軸Ｘからの距離に応じて異なっているので、反射型蛍光回転体１と固体光源５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を可変手段６によって変化させることにより、ズームレンズ等の複雑な光学系などを必要とせずに、簡単に主照射方向などの配光を変化させることができる。

反射型蛍光回転体１と固体光源５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を可変にする（変化させる）可変手段６としては、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃが固定されている場合、反射型蛍光回転体１を該反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘの方向に移動させる（図１５に移動方向Ｍで示す方向（回転軸Ｘと同じ方向）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、図１６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るとき、反射型蛍光回転体１を該反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘの方向に移動させることにより、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃからの入射励起光が入射する蛍光回転体１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度を変えることができ、これにより、出射光の方向Ａ２（入射励起光が蛍光回転体１のある反射面に入射するとき、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対する入射励起光の入射角θ１と同じ角度の出射角θ２（＝θ１）であって、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対して入射励起光の入射方向Ａ１とは反対の方向）、すなわち照明光（白色光）の配光を変えることができる。

より具体的に、図１５の例では、反射型蛍光回転体１は、反射面の断面形状が、固体光源５側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっていることから、図１５、図１７において反射型蛍光回転体１を下方向に移動させると、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃからの入射励起光が入射する蛍光回転体１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度は、図１８（ａ）に示すように小さくなり、出射光の方向Ａ２を回転軸Ｘに向かう方向に収束（集光）させることができる。すなわち照明光（白色光）の配光を収束（集光）させるように変えることができる。これに対し、図１５、図１７において反射型蛍光回転体１を上方向に移動させると、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃからの入射励起光が入射する蛍光回転体１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度は、図１８（ｂ）に示すように大きくなり、出射光の方向Ａ２を回転軸Ｘから離れる方向に拡散させることができる。すなわち照明光（白色光）の配光を拡散のように変えることができる。

さらに、図１５、図１６の構成では、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃを用いて蛍光回転体１の複数の場所を照射することにより、大光量の照明光を得ることができる。さらに、図１５、図１６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るとき、紫外光を出射する３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃが、同時に、それぞれ異なる蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。

例えば図１６に示した赤緑青の３つの蛍光体領域を有する蛍光回転体を３つの固体光源で照射する場合、ある１つの光源だけに注目した場合は、時間順次で赤緑青の発光を繰り返しカラーブレイクを生じることになるが、別の光源では同時に必ず別の色を励起するようにすれば、複数の光源によって励起された異なった発光色の混色を観察することになり、カラーブレイクは生じ難い。特に図１６に示した光源位置のように、３等分された蛍光回転体を同じく３等分された同じ個数の光源で励起する場合は、ある瞬間では必ず赤緑青の３色の蛍光色が発光していることになり、常にこの関係が保持されることになるので、カラーブレイクが生じ難い光源装置を実現できる。

図１９は、図１５の光源装置２０に用いられる蛍光回転体１の他の例を示す図（平面図）である（なお、図１９には、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃの位置も図示されている）。図１９の例では、反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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いる。

すなわち、図１９の例では、蛍光回転体１は、図８の例と同様に、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蛍光回転体１上に円弧を描くとき、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１５、図１９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るとき、反射型蛍光回転体１を該反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘの方向に移動させることにより、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃからの入射励起光が入射する蛍光回転体１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度を変えることができ、これにより、出射光の方向Ａ２、すなわち照明光（白色光）の配光を変えることができるとともに、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図１９の蛍光回転体１を用いていることから、反射型蛍光回転体１を該反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘの方向に移動させることにより、照明色をも変化させることができる。

このように、図１５、図１９の構成では、モーター４によって円錐形状の反射型蛍光回転体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、さらに白色光の配光および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、反射型蛍光回転体１と固体光源５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を可変手段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）、下記のような原理で、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。

すなわち、図１９に示す蛍光回転体１を用いた図１５、図１７に示す光源装置２０で照明色を変化させられる原理は、次の通りである。固体光源５ａ，５ｂ，５ｃの光軸上を図１９に示すＡ点が横切るように蛍光回転体１を配置した場合、蛍光回転体１をモーター４で回転させると、蛍光回転体１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５ａ，５ｂ，５ｃ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１９に示す蛍光回転体１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５ａ，５ｂ，５ｃ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、蛍光回転体１およびモーター４を、図１５、図１７上で上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１５、図１７上で蛍光回転体１およびモーター４を下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の回転軸Ｘを中心とする円弧上を固体光源５ａ，５ｂ，５ｃ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、図１５の例では、反射型蛍光回転体１の反射面の断面形状が、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃ側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっていることから、青味を持たせた照明色を得るために反射型蛍光回転体１を上方向に移動させると、配光は拡散光となり、また、赤味を持たせた照明色を得るために反射型蛍光回転体１を下方向に移動させると、配光は集光となる。これとは反対に、青味を持たせた照明色を得るときに配光が集光となり、赤味を持たせた照明色を得るときに配光が拡散光となるようにするためには、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を図１９に示すものと半径方向の線に対して線対称のものにするか、後述のように、反射型蛍光回転体１の反射面の断面形状を、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃ側に所定の曲率を有する凹曲面の形状とすればよい。

図２０は、本発明の第２の実施形態の光源装置の第２の構成例を示す図（概略正面図）である。なお、図２０において、図９と同様の箇所には同じ符号を付している。図２０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３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃ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２１は、図２０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（平面図）である（なお、図２１には、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃの位置も図示されている）。図２１の例においても、蛍光回転体４１は、図１０と同様に、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いる。そして、図２１に示されているように、図２０の光源装置５０では、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃから矢印Ａ１の方向（図２０の例では、蛍光回転体４１の回転軸Ｘと垂直な方向）に出射された可視光（例えば、青色光）が、蛍光回転体４１の同じ角度間隔（１２０°の角度間隔）を隔てた３つの位置を同時に照射するように配置されている。

なお、図２０の光源装置５０においても、蛍光回転体４１は反射型のものであり（反射型蛍光回転体であり）、反射型蛍光回転体４１の基本的な構成は前述したものと同じであるので、説明を省略する。

ところで、図２０の光源装置５０では、反射型蛍光回転体４１は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃ側に所定の曲率を有する曲面の形状（図２０の例では、凸曲面の形状）であって、前記反射面の接面Ｔの法線ｎと回転軸Ｘとのなす角度が回転軸Ｘからの距離に応じて異なっているので、反射型蛍光回転体４１と固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃとの位置関係を可変手段６によって変化させることにより、ズームレンズ等の複雑な光学系などを必要とせずに、簡単に主照射方向などの配光を変化させることができる。

反射型蛍光回転体４１と固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃとの位置関係を可変にする（変化させる）可変手段６としては、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃが固定されている場合、反射型蛍光回転体４１を該反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘの方向に移動させる（図２０に移動方向Ｍで示す方向（回転軸Ｘと同じ方向）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２２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２０、図２１の構成では、モーター４によって蛍光回転体４１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るとき、反射型蛍光回転体４１を該反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘの方向に移動させることにより、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃからの入射励起光が入射する蛍光回転体４１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度を変えることができ、これにより、出射光の方向Ａ２（入射励起光が蛍光回転体４１のある反射面に入射するとき、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対する入射励起光の入射角θ１と同じ角度の出射角θ２（＝θ１）であって、この反射面の接面Ｔの法線ｎに対して入射励起光の入射方向Ａ１とは反対の方向）、すなわち照明光（白色光）の配光を変えることができる。

より具体的に、図２０の例では、反射型蛍光回転体４１は、反射面の断面形状が、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃ側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっていることから、図２０、図２２において反射型蛍光回転体４１を下方向に移動させると、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃからの入射励起光が入射する蛍光回転体４１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度は、図２３（ａ）に示すように小さくなり、出射光の方向Ａ２を回転軸Ｘに向かう方向に収束（集光）させることができる。すなわち照明光（白色光）の配光を収束（集光）させるように変えることができる。これに対し、図２０、図２２において反射型蛍光回転体４１を上方向に移動させると、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃからの入射励起光が入射する蛍光回転体４１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度は、図２３（ｂ）に示すように大きくなり、出射光の方向Ａ２を回転軸Ｘから離れる方向に拡散させることができる。すなわち照明光（白色光）の配光を拡散のように変えることができる。

さらに、図２０、図２１の構成では、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃを用いて蛍光回転体４１の複数の場所を照射することにより、大光量の照明光を得ることができる。さらに、図２０、図２１の構成では、モーター４によって蛍光回転体４１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るとき、可視光（例えば、青色光）を出射する３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃが、同時に、それぞれ異なる領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃを照射するように配置されているので、複数の光源で蛍光回転体の複数の場所を照射して大光量を得るときに、モーター音の増大などを生じさせるほど蛍光回転体の回転速度を早くすることなく、カラーブレイク現象を防止することができる。

例えば図２１に示した赤緑青の３つの蛍光体領域を有する蛍光回転体を３つの固体光源で照射する場合、ある１つの光源だけに注目した場合は、時間順次で赤緑青の発光を繰り返しカラーブレイクを生じることになるが、別の光源では同時に必ず別の色を励起するようにすれば、複数の光源によって励起された異なった発光色の混色を観察することになり、カラーブレイクは生じ難い。特に図２１に示した光源位置のように、３等分された蛍光回転体を同じく３等分された同じ個数の光源で励起する場合は、ある瞬間では必ず赤緑青の３色の蛍光色が発光していることになり、常にこの関係が保持されることになるので、全くカラーブレイクを感じさせない光源装置を実現できる。

図２４は、図２０の光源装置５０に用いられる蛍光回転体４１の他の例を示す図（平面図）である。図２４の例では、反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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各領域が配置されている。

より具体的には、前記円錐形状の反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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。

すなわち、図２４の例では、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蛍光回転体４１上に円弧を描くとき、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２０、図２４の構成では、モーター４によって蛍光回転体４１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るとき、反射型蛍光回転体４１を該反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘの方向に移動させることにより、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃからの入射励起光が入射する蛍光回転体４１の反射面の接面Ｔの法線ｎの回転軸Ｘとのなす角度を変えることができ、これにより、出射光の方向Ａ２、すなわち照明光（白色光）の配光を変えることができるとともに、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図２０の蛍光回転体４１を用いていることから、反射型蛍光回転体４１を該反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘの方向に移動させることにより、照明色をも変化させることができる。

このように、図２０、図２４の構成では、モーター４によって反射型蛍光回転体４１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４１の蛍光体領域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、下記のような原理で、反射型蛍光回転体４１と固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃとの位置関係を可変手段６によって可変にすることにより（蛍光回転体４１およびモーター４を、図２０、図２２上で下方向あるいは上方向に位置移動させることにより）、緑色蛍光体層４２ｂの励起時間を固定して、非蛍光体領域４２ｃ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。

すなわち、図２４に示す蛍光回転体４１を用いた図２０、図２２に示す光源装置５０で照明色を変化させられる原理は、次の通りである。固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃの光軸上を図２４に示すＡ点が横切るように蛍光回転体４１を配置した場合、蛍光回転体４１をモーター４で回転させると、蛍光回転体４１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４５ａ，４５ｂ，４５ｃ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４５ａ，４５ｂ，４５ｃの青色光が照射される。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での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２４に示す蛍光回転体４１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４５ａ，４５ｂ，４５ｃ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、蛍光回転体４１およびモーター４を、図２０、図２２上で上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２０、図２２上で蛍光回転体４１およびモーター４を下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４５ａ，４５ｂ，４５ｃ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での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、図２０の例では、反射型蛍光回転体４１の反射面の断面形状が、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃ側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっていることから、青味を持たせた照明色を得るために反射型蛍光回転体４１を上方向に移動させると、全体の配光は拡散光となり、また、赤味を持たせた照明色を得るために反射型蛍光回転体４１を下方向に移動させると、全体の配光は集光となる。これとは反対に、青味を持たせた照明色を得るときに全体の配光が集光となり、赤味を持たせた照明色を得るときに全体の配光が拡散光となるようにするためには、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を図２４に示すものと半径方向の線に対して線対称のものにするか、後述のように、反射型蛍光回転体４１の反射面の断面形状を、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃ側に所定の曲率を有する凹曲面の形状とすればよい。

以下、本発明の第１の実施形態の第１の構成例の光源装置１０、第２の実施形態の第１の構成例の光源装置２０をより詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態の第１の構成例の光源装置１０、第２の実施形態の第１の構成例の光源装置２０において、固体光源５、あるいは、５ａ，５ｂ，５ｃとしては、いずれも同じ構成のものを用いることができる。すなわち、固体光源５、あるいは、５ａ，５ｂ，５ｃ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、あるいは、５ａ，５ｂ，５ｃ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。

ここで、図１５乃至図１７、図１９の構成では、固体光源５ａ，５ｂ，５ｃは、反射型蛍光回転体１の回転軸Ｘを中心とする所定の円弧上で同じピッチ（等間隔）に配置されている。このような配置を採用することにより、できる限り同時に、反射型蛍光回転体１の全ての色が発光している状態を作り出すことができる。

また、蛍光回転体１には、赤、緑、青の発光色に対応する蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃが、図５、図８、図１６、図１９に示すように、各色が塗り分けられたものを使用できる。なお、変換効率が各色の蛍光体間で異なる場合は、前述した設計手法に従い蛍光回転体を作製することになる。複数の区画に対する塗り分けを含めて蛍光体の配置は、例えば、最終的な所定形状のままでの電着法等を利用した一般的なものが使用可能である。また、反射型蛍光回転体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。基板に石英ガラス基板のような透明体を使用することも可能であるが、その場合は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。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。

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_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、緑色蛍光体層２ｂには、（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。

なお、図８、図１９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の回転軸Ｘを中心としてある半径で蛍光回転体１上に円弧を描くとき、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８、図１９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５、図８、図１６、図１９の例では、蛍光回転体１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。

また、図４乃至図８の例では、１つの固体光源５が設けられている構成となっているが、本発明は、この構成に限定されず、例えば図２５に示すように（なお、図２５は図４に対応した図となっている）、複数の固体光源（例えば２つの固体光源５、５）の光軸を揃えて蛍光回転体の１点を照射するような場合も、本発明の範囲に含まれる。そして、この場合は、大光量の照明光を得ることができる。

また、図１５乃至図１９の例では、３つの固体光源５ａ，５ｂ，５ｃが設けられている構成となっているが、本発明は、この構成に限定されず、種々の変形が可能である。例えば図２６に示すように（なお、図２６は図１６に対応した図となっている）、蛍光回転体１上の３つの蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃに対し、固体光源の個数が２であり、２つの固体光源５ａ，５ｂが、できる限り同時に、３つの蛍光体層２ａ，２ｂ，２ｃのうちの２つの蛍光体層を照射するような場合も、本発明の範囲に含まれる。なお、この場合は、図１６に示す場合に比べれば劣るが、カラーブレイク現象を低減できる。

また、本発明の第１の実施形態の第２の構成例の光源装置４０、第２の実施形態の第２の構成例の光源装置５０をより詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態の第２の構成例の光源装置４０、第２の実施形態の第２の構成例の光源装置５０において、固体光源４５、あるいは、４５ａ，４５ｂ，４５ｃとしては、いずれも同じ構成のものを用いることができる。すなわち、固体光源４５、あるいは、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ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、あるいは、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ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。

ここで、図２０乃至図２４の構成では、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、反射型蛍光回転体４１の回転軸Ｘを中心とする所定の円弧上で同じピッチ（等間隔）に配置されている。このような配置を採用することにより、できる限り同時に、反射型蛍光回転体４１の全ての色が発光している状態を作り出すことができる。

また、蛍光回転体４１には、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との各領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃが、図１０、図１３、図２１、図２４に示すように配置されたものを使用できる。なお、変換効率が各色の蛍光体間で異なる場合は、前述した設計手法に従い蛍光体領域を設計することになる。また、非蛍光体領域には、前述した調整層が、青色光を一部吸収して青色光の透過率を調整する顔料により設けられている。非蛍光体領域に配置される調整層や蛍光体領域の塗り分けなどは、最終的な所定形状のままで電着法等を利用した一般的なものが使用可能である。また、反射型蛍光回転体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。なお、基板には石英ガラス基板のような透明体を使用することも可能であるが、その場合は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。基板に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。

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）_８：Ｅｕ^２＋等を用いることができる。

また、本発明の第１の実施形態の第２の構成例の光源装置４０、第２の実施形態の第２の構成例の光源装置５０では、蛍光回転体として、図１０、図１３や図２１、図２４に示すものを用いたが、反射型蛍光回転体としては、例えば１つの蛍光体領域と１つの非蛍光体領域との２つの領域で形成された反射型蛍光回転体を用い、固体光源として可視光（例えば、青色光）を出射する１つ、あるいは、２つの固体光源を用いる構成も可能である。

図２７は、このような光源装置において２つの固体光源が用いられる場合の構成例を示す図である。なお、図２７において、図２０と同様の箇所には同じ符号を付している。図２７を参照すると、この光源装置８８は、可視光（例えば、青色光）を出射する２つの固体光源４５ａ，４５ｂ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７２とを備えている。図２８は、図２７の光源装置８８に用いられる反射型蛍光回転体７２の一例を示す図（平面図）である（なお、図２８には、固体光源４５ａ，４５ｂの位置も図示されている）。図２８の例では、蛍光回転体７２は、基板上に、可視光（例えば、青色光）を照射すると黄色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体層７４が１つの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７５が１つの非蛍光体領域として配置されている（すなわち、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７４と非蛍光体領域７５とが配置されている）。

図２７、図２８の構成においても、図２０乃至図２２において説明したと同じ原理で、照明光の配光を変化させることができる。すなわち、モーター４によって反射型蛍光回転体７２を回転させることで、青黄の２色の混色により白色光を得て、さらに白色光の配光を変化させたい場合、反射型蛍光回転体７２と固体光源４５ａ，４５ｂとの位置関係を可変手段６によって可変にすることにより（蛍光回転体７２およびモーター４を、図２７上で上方向あるいは下方向に位置移動させることにより）、白色光の配光を変化させることが可能となる。

さらに、例えば図２７の構成例において、反射型蛍光回転体７２に図２９に示すものを用いることもできる。図２９の反射型蛍光回転体７２において、各領域７４、７５は、各領域７４、７５を区分する境界線７６ａ，７６ｂが曲線状で塗り分けられたものである。図２９では、２つの境界線７６ａ，７６ｂが曲線状になっているが、２つの境界線７６ａ，７６ｂ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。

反射型蛍光回転体７２が図２９の構成になっている場合、白色光の配光を変化させることができるとともに、照明色をも変化させることができる。すなわち、モーター４によって反射型蛍光回転体７２を回転させることで、青黄の２色の混色により白色光を得て、さらに白色光の配光および色を変化させたい場合、蛍光回転体７２の蛍光体領域７４と非蛍光体領域７５とを区分する境界線７６ａ，７６ｂが曲線状となっていることから、反射型蛍光回転体７２と固体光源４５ａ，４５ｂとの位置関係を可変手段６によって可変にすることにより、配光を変化させることができるとともに、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、黄味を増すように照明色を変化させることが可能となる。

より詳細に、図２７、図２８、図２９の光源装置８８において、固体光源４５ａ，４５ｂ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４５ａ，４５ｂ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７４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。

また、図２８、図２９の蛍光回転体の作製において、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を中心として回転軸と垂直な平面内である半径で描いた円弧上の各領域７４、７５に対応する円弧上の長さを調整する手法に従い、非蛍光体領域７５に対応する円弧上の長さを短くするなど各領域７４、７５の大きさが調整されている。塗り分けは最終的な所定形状のままで電着法等を利用した一般的なものが使用可能である。また、反射型蛍光回転体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。基板には石英ガラスのような透明体を使用することも可能であるが、その場合は反射面としてアルミなどの金属を蒸着などの方法で形成する必要がある。アルミなどの金属基板を使用する場合は反射面の新たな形成は不要である。

また、図１３、図２４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の回転軸Ｘを中心としてある半径で蛍光回転体４１上に円弧を描くとき、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１３、図２４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の回転軸Ｘを中心としてある半径で蛍光回転体４１上に円弧を描くとき、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１０、図１３、図２１、図２４の例では、蛍光回転体４１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２８、図２９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９乃至図１３の例では、１つの固体光源４５が設けられている構成となっているが、本発明は、この構成に限定されず、例えば図３０に示すように（なお、図３０は図９に対応した図となっている）、複数の固体光源（例えば２つの固体光源４５、４５）の光軸を揃えて蛍光回転体の１点を照射するような場合も、本発明の範囲に含まれる。そして、この場合は、大光量の照明光を得ることができる。

また、図２０乃至図２４の例では、３つの固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃが設けられている構成となっているが、本発明は、この構成に限定されず、種々の変形が可能である。例えば図３１に示すように（なお、図３１は図２１に対応した図となっている）、蛍光回転体４１上の３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃに対し、固体光源の個数が２であり、２つの固体光源４５ａ，４５ｂが、できる限り同時に、３つの領域４２ａ，４２ｂ，４２ｃのうちの２つの領域を照射するような場合も、本発明の範囲に含まれる。なお、この場合は、図２１に示す場合に比べれば劣るが、カラーブレイク現象を低減できる。

また、上述した本発明の第２の実施形態の各例では、１つの領域に対する光源の個数を１としたが、１つの領域について複数の光源を用いることも可能である。図３２、図３３は、図２７、図２８の構成例において、各領域に２つの光源を用いる場合を示す図である。すなわち、図３２、図３３の例では、１つの蛍光体領域７４および非蛍光体領域７５のそれぞれに２つの光源４５ａ，４６ａ、４５ｂ，４６ｂを用いている。このように、各領域のそれぞれに、複数の光源を設けることも可能である。すなわち、分割領域数と光源数とは、等しくなくてもよい。

また、上述した本発明の第１、第２の実施形態の各例では、反射型蛍光回転体１、４１などは、反射面の断面形状が、固体光源側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっているが、例えば図３４に示すように、反射面の断面形状が、固体光源側に所定の曲率を有する凹曲面の形状となっていても良い。ただし、反射面の断面形状が、固体光源側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっている場合には、反射型蛍光回転体１、４１の半径が小さい上部において光を集光させることができることから、光束の径をより小さくすることができるが、反射面の断面形状が、固体光源側に所定の曲率を有する凹曲面の形状となっている場合には、反射型蛍光回転体１、４１の半径が大きい下部において光を集光させることから、光を集光させるときにもその光束の径を小さくするには限度がある。従って、より好ましくは、反射型蛍光回転体は、反射面の断面形状が、固体光源側に所定の曲率を有する凸曲面の形状となっているのが良い。

また、上述した本発明の第１、第２の実施形態の各例において、反射型蛍光回転体１、４１などの反射面の断面形状（所定の曲率を有する曲面の断面形状）は、円や楕円などを形成する一部分の曲線であっても良いし、全く自由な形状の曲線でも良く、用途などに応じて適宜の形状のものにすることができる。

また、上述した本発明の第１の実施形態の各例では、反射型蛍光回転体１、４１などの反射面の断面形状は、図３５に示す角度φが例えば９０°〜１７５°程度の範囲であるのがよく、また、この場合、固体光源４５の光軸は、反射型蛍光回転体１、４１の回転軸Ｘに対して例えば５°〜４５°程度の範囲で傾いているのが良い。

また、上述した本発明の第２の実施形態の各例では、反射型蛍光回転体１、４１などの反射面の断面形状は、図３６に示す角度φが例えば３０°〜９０°程度の範囲であるのがよく、また、この場合、固体光源４５ａ，４５ｂ，４５ｃの光軸は、反射型蛍光回転体１、４１の回転軸Ｘに対して例えば直交しているのが良い。

図３７は第１、第２の実施形態で示した光源装置（１０、２０、４０、５０等）を用いた照明装置の一構成例を示す図である。図３７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、２０、４０、５０等）と、光源装置（１０、２０、４０、５０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。

本発明では、光源装置自体が主照射方向などの配光を変化させる機能を有しているので、ズームレンズなどの可動レンズを用いなくても、配光を変化させられる照明装置を作製することができる。

本発明は、照明一般などに利用可能である。

１、４１、７２蛍光回転体
２ａ，２ｂ，２ｃ、４２ａ，４２ｂ、７４蛍光体領域（蛍光体層）
３ａ，３ｂ，３ｃ、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ境界線
４２ｃ、７５非蛍光体領域
４モーター
５、５ａ，５ｂ，５ｃ、４５、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ固体光源
６可変手段
１０、２０、４０、５０光源装置
８２ケース
８３レンズ系

Claims

固体光源と、該固体光源により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する蛍光体層を備えた少なくとも１つの蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源側に所定の曲率を有する曲面の形状であって、前記反射面の接面の法線と回転軸とのなす角度が回転軸からの距離に応じて異なっており、かつ、前記反射型蛍光回転体と前記固体光源との位置関係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。
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、前記反射型蛍光回転体を該蛍光回転体の回転軸と垂直な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に記載の光源装置。
複数の固体光源と、該複数の固体光源により励起され該複数の固体光源の発光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つの蛍光体領域を有する反射型蛍光回転体とを備え、該反射型蛍光回転体は、反射面の断面形状が、回転軸を中心として対称の形状のものとなっており、固体光源側に所定の曲率を有する曲面の形状であって、前記反射面の接面の法線と回転軸とのなす角度が回転軸からの距離に応じて異なっており、かつ、前記反射型蛍光回転体と前記複数の固体光源との位置関係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。
前記複数の固体光源は固定されており、この場合、前記可変手段は、前記反射型蛍光回転体を該反射型蛍光回転体の回転軸の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記載の光源装置。
前記固体光源が紫外光を発光するものであり、前記反射型蛍光回転体は、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。
前記固体光源が紫外光を発光するものであり、前記反射型蛍光回転体は、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、前記反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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。
前記反射型蛍光回転体は、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６に記載の光源装置。
前記固体光源が可視光を発光するものであり、前記反射型蛍光回転体は、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。
前記固体光源が可視光を発光するものであり、前記反射型蛍光回転体は、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、前記反射型蛍光回転体の回転軸を中心として回転軸と垂直な平面内においてある半径で前記反射型蛍光回転体上に円弧を描くとき、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各領域が配置さ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。
前記反射型蛍光回転体は、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９に記載の光源装置。
前記反射型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１０のいずれか一項に記載の光源装置。
請求項１乃至請求項１１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。