JP5629552B2

JP5629552B2 - 光源装置および照明装置

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Publication number: JP5629552B2
Application number: JP2010244159A
Authority: JP
Inventors: 杉山　貴; 貴杉山
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: JP2012099269A

Description

本発明は、光源装置および照明装置に関する。

例えば特許文献１には、半導体レーザー素子と蛍光体を組合せて白色光を実現した光源装置が提案されている。図１は特許文献１に示されている光源装置を説明するための図である。図１を参照すると、この光源装置では、半導体レーザー素子１０１の上面側の電極にはワイヤ１０３の一端がボンディングされており、ワイヤ１０３の他端はカップ１００に設けられた電流取り出し端子１０４に接続されている。また、半導体レーザー素子１０１の下面側の電極は半導体レーザー素子１０１の下側のカップ１００に設けられた電流取り出し端子（図示せず）に接続されている。

また、発光部１０２は、蛍光体を含む樹脂板から構成されており、発光部１０２に含まれる蛍光体は、半導体レーザー素子１０１から発振されたレーザー光の照射により黄色領域（５４０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長範囲）にピーク波長を有する光を発光する黄色光発光蛍光体、半導体レーザー素子１０１から発振されたレーザー光の照射により緑色領域（５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲）にピーク波長を有する光を発光する緑色光発光蛍光体、半導体レーザー素子１０１から発振されたレーザー光の照射により赤色領域（６１０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長範囲）にピーク波長を有する光を発光する赤色光発光蛍光体からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいる。

例えば、発光部１０２に含まれる蛍光体としては、ピーク波長が５５０ｎｍの光を発光するＹＡＧ：Ｃｅの式で表わされる黄色光発光蛍光体と、Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎの組成式で表わされる窒化物半導体からなる粒径３ｎｍの粒子とその粒子を被覆するＧａＮの組成式で表わされる窒化物半導体からなる層厚５μｍの被覆層とから構成されているピーク波長が約４６０ｎｍの光を発光する青色光発光蛍光体とが用いられている。また、発光部１０２に用いられる樹脂板には、シリコーン樹脂からなる樹脂板が用いられている。また、カップ１００は、たとえばアルミナなどの材質からなっており、発光部１０２から発光した光を反射させる機能を有している。この例では、半導体レーザー素子１０１から発振されたレーザー光の一部が発光部１０２に照射されると、半導体レーザー素子１０１から発振されたレーザー光、上記の青色光発光蛍光体からの発光および上記の黄色光発光蛍光体からの発光により、発光部１０２から白色光が発光され、その白色光は、カップ１００の内面によって反射した後にカップ１００の上面の開口部から放出されることになる。

特開２００７−２９４７５４号公報

特許文献１に示されているような光源装置は、発光効率および演色性が良好であり、車両用ヘッドランプのための光源としても有用である。

しかしながら、従来の光源装置では、光源の発光形状が円形や楕円形に限られているため、四角形や台形などの発光形状を作るためには、遮光板を設けることなどが必要になって、遮光板の位置制御など複雑な機構が必要となり、さらに、自由な形状の配光パターンを作り出すことが困難であるという問題があった。

本発明は、遮光板などを設けることなく、任意所望の発光形状を簡単に作ることができ、さらに、自由な形状の配光パターンを容易に作り出す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、所定波長の光を出射する固体光源と、所定の可動方向に移動可能であって、互いに形状が異なる複数種類の蛍光体プレートが前記可動方向に沿って所定間隔を隔てて配置されている可動部と、前記可動部を駆動する可動部駆動手段と、前記可動部に配置されている前記複数種類の蛍光体プレートのうちの１つの種類の蛍光体プレートを選択させる選択手段と、前記固体光源から出射される光の照射スポット位置が前記選択手段によって選択された蛍光体プレートのところとなるように、前記可動部駆動手段を駆動制御する制御手段とを備え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、前記可動部には、光反射性の部材が用いられ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、請求項１または請求項２に記載の光源装置において、前記各蛍光体プレートに入射する前記固体光源からの光の照射スポットは、各蛍光体プレートをはみださない大きさであることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、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３記載の発明によれば、所定波長の光を出射する固体光源と、所定の可動方向に移動可能であって、互いに形状が異なる複数種類の蛍光体プレートが前記可動方向に沿って所定間隔を隔てて配置されている可動部と、前記可動部を駆動する可動部駆動手段と、前記可動部に配置されている前記複数種類の蛍光体プレートのうちの１つの種類の蛍光体プレートを選択させる選択手段と、前記固体光源から出射される光の照射スポット位置が前記選択手段によって選択された蛍光体プレートのところとなるように、前記可動部駆動手段を駆動制御する制御手段とを備えているので、遮光板などを設けることなく、任意所望の発光形状を簡単に作ることができる。

また、請求項４記載の発明によれば、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が用いられていることを特徴とする照明装置であるので、配光パターンを切り替え可能な照明装置を実現できる。

特許文献１に示されている光源装置を説明するための図である。本発明の光源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。蛍光体プレートの端部に反射膜などの反射構造を設置した図である。本発明の光源装置の他の構成例（変形例）を示す図（斜視図）である。本発明の光源装置の他の構成例（変形例）を示す図である。本発明の光源装置を用いた照明装置の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は、本発明の光源装置を示す図である。図２を参照すると、本発明の光源装置は、所定波長の光を出射する固体光源５と、所定の可動方向に移動可能であって、複数種類の蛍光体プレート（図２には図示せず）が前記可動方向に沿って所定間隔を隔てて配置されている可動部１と、前記可動部１を駆動する可動部駆動手段４と、前記可動部１に配置されている前記複数種類の蛍光体プレートのうちの１つの種類の蛍光体プレートを選択させる選択手段８と、前記固体光源から出射される光の照射スポット位置が前記選択手段８によって選択された蛍光体プレートのところとなるように、前記可動部駆動手段４を駆動制御する制御手段９とを備えている。

図３（ａ），（ｂ）は本発明の光源装置の一構成例を示す図である。なお、図３（ａ）は全体の正面図、図３（ｂ）は複数種類の蛍光体プレートが配置されている可動部１の平面図である。

図３（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、固体光源５は固定された状態となっている。また、この光源装置１０では、可動部１は円盤状の平板部材（基板）で構成され、可動部１である円盤状の平板部材（基板）は、回転軸Ｘの周りに回転可能であって（所定の可動方向として、回転方向Ｒに回転可能であって）、可動部駆動手段４は、可動部１である円盤状の平板部材（基板）を回転軸Ｘの周りに回転させるモーター（例えばステッピングモーター）として構成されている。なお、モーター（例えばステッピングモーター）４は、回転軸Ｘの周りに一方向のみに回転可能なものであってもよいし（回転方向Ｒは一方向のみであってもよいし）、左右両方向に回転可能なものであってもよく（回転方向Ｒは左右両方向であってもよく）、いずれかに応じて制御手段９の制御の仕方も異なったものとなっている。

また、円盤状の平板部材（基板）１上には、複数種類の蛍光体プレートとして、互いに形状が異なる複数の（この例では、４つの）蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが回転方向Ｒに沿って所定の間隔で配置されている。

また、選択手段８は、複数種類の蛍光体プレート（この例では、４つの蛍光体プレート）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのうちの１つをオペレータに選択させるための操作部として構成され、オペレータは、操作部の４つの蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのそれぞれに対応したボタンＢａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄのうちの１つを押すことで、発光させたい形状の１つの蛍光体プレートを選択することができる。

なお、図３（ａ），（ｂ）の例では、可動部１である円盤状の平板部材（基板）には、基点Ｐ０が例えばマークや切り欠きなどで印されており、例えば初期時（電源がオンとなったとき）や蛍光体プレートの切り替え時に、この基点Ｐ０を所定の検知センサ３で検知し、この検知情報を制御手段９に与えることで、制御手段９は、可動部駆動手段（モーター）４を駆動制御する際の基点を割り出すことができ、この基点に基づいて、発光させたい形状の１つの蛍光体プレート（すなわち、選択された蛍光体プレート）が固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）を割り出し（なお、基点Ｐ０が割り出された時点から各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）は、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとにそれぞれ所定のメモリに予め記憶されているとし、選択された蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの上記時間（例えばパルスカウント数）は、このメモリを参照することで割り出すことができる）、割り出した時間となるまで可動部駆動手段（モーター）４を駆動して可動部１である円盤状の平板部材（基板）を回転させ、割り出した時間となったときに可動部駆動手段（モーター）４の駆動を停止する（可動部１である円盤状の平板部材（基板）の回転を停止する）。このとき、発光させたい形状の１つの蛍光体プレート（すなわち、選択された蛍光体プレート）が固体光源５からの照射光スポット位置のところになっているので、例えば制御手段９の制御によって、この時点で固体光源５を点灯させるか、あるいは、例えば所定周期で点滅させることで、選択された蛍光体プレートを発光させることができる。なお、図３では基点Ｐ０は平板部材（基板）の端部に図示されているが、基点Ｐ０は可動部駆動手段（モーター）４を駆動制御する際の基点を割り出すことができればよく、平板部材（基板）の端部以外に基点Ｐ０が設けられていてもよい。また、蛍光体プレートの配置、数、形状などによって、基点Ｐ０を複数設けても良い。

ここで、固体光源５には、紫外光から可視光（例えば青色光）までの波長領域のうちの所定の波長の光を発光する発光ダイオードや半導体レーザー（レーザーダイオード）などが使用可能である。また、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには、後述のように、該固体光源５からの光（励起光）により励起され該固体光源５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含むものが用いられる。

また、可動部１である円盤状の平板部材（基板）には、光反射性の部材が用いられている。

また、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに入射する固体光源５からの光の照射スポットは、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをはみ出さない大きさであるのが好ましい。すなわち、固体光源５からの照射光スポットの形状と蛍光体プレートの形状とは一般に異なっているので、蛍光体プレートに当たらない照射光スポットは無駄になる。これを防止するためには、蛍光体プレートを励起発光させる固体光源５からの照射光スポットが蛍光体プレートからはみ出さないようにすれば良い。蛍光体プレート内での蛍光発光は蛍光体プレート内を導波するため、蛍光体プレートからはみ出さない小さな面積の照射光スポットを用いたとしても蛍光体プレートからの出射光の形状は蛍光体プレートの形状と等しくなる（すなわち、蛍光体プレートからはみ出さない小さな面積の照射光スポットを用いたとしても、蛍光体プレート内での蛍光発光は蛍光体プレート内を導波するため、蛍光体プレート全体が発光して、蛍光体プレートの形状と同じ発光形状（出射光の形状）となる）。ただし、蛍光体プレートを導波して蛍光体プレートの端部に達した光をそのまま端部から外部に放出してしまうと、この光がまた無駄な光となってしまう。この無駄を無くすためには、図４に示すように、蛍光体プレート（図４の例では、２ａが示されているが、２ｂ，２ｃ，２ｄも同様）の端部に反射膜などの反射構造１２を設置し、蛍光体プレート内に光を戻せばよい。

図３（ａ），（ｂ）の光源装置では、電源がオンとなり（なお、このときには、固体光源５はまだ消灯状態となっている）、選択手段８である操作部のボタン（例えばＢａ）が押されることによって４つの蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのうちの１つの蛍光体プレート（例えば四角形の蛍光体プレート２ａ）が選択されると、制御手段９は、選択された蛍光体プレート２ａが固体光源５からの照射光スポット位置のところになるように、可動部駆動手段４であるモーターを駆動制御して可動部１である円盤状の平板部材（基板）を回転させる。そして、選択された蛍光体プレート２ａが固体光源５からの照射光スポット位置のところになったときに、モーターの駆動を停止し（可動部１である円盤状の平板部材（基板）の回転を停止し）、この時点で固体光源５を点灯させるか、あるいは、例えば所定周期で点滅させることで、選択された蛍光体プレート２ａを発光させることができる。すなわち、選択された蛍光体プレート２ａの四角形状に対応した四角形の発光形状（出射光の形状）を簡単に作ることができる。なお、蛍光体プレートの形状に対応した発光形状は、基板から拡散されて出射されるものとなるが、主として出る光は図３に図示のように基板と垂直方向に光が出射されるものとなる。

そして、しかる後、選択手段８である操作部のボタン（例えばＢｂ）が押されることによって別の蛍光体プレート（例えば台形の蛍光体プレート２ｂ）が選択されると、制御手段９は、固体光源５を消灯した後、前述の蛍光体プレート２ａの場合と全く同様にして、選択された蛍光体プレート２ｂが固体光源５からの照射光スポット位置のところになるように、可動部駆動手段４であるモーターを駆動制御して可動部１である円盤状の平板部材（基板）を回転させる。そして、選択された蛍光体プレート２ｂが固体光源５からの照射光スポット位置のところになったときに、モーターの駆動を停止し（可動部１である円盤状の平板部材（基板）の回転を停止し）、この時点で固体光源５を点灯させるか、あるいは、例えば所定周期で点滅させることで、選択された蛍光体プレート２ｂを発光させることができる。すなわち、四角形の発光形状（出射光の形状）を、選択された蛍光体プレート（すなわち切り替えた蛍光体プレート）２ｂの台形形状に対応した台形の発光形状（出射光の形状）に容易に切り替えることができる。

このように、本発明では、遮光板などを設けることなく、選択手段８である操作部のボタン操作だけによって可動部１を移動させて蛍光体プレートを切り替えることができ、切り替えた蛍光体プレートの形状に対応した発光形状（出射光の形状）を容易に作ることができる。また、選択手段８は、オペレータによるボタン操作だけでなく、予め照明装置の周囲の状況と、周囲の状況に応じて選択する蛍光体プレートとのマッチングを、いくつかのパターンとして制御手段９に入力しておき、照明装置の周囲の状況に応じて例えばセンシングによって前記制御手段９に入力されたパターンを選択することによって、蛍光体プレートを選択することも可能である。

なお、本発明の光源装置は、図３（ａ），（ｂ）の構成に限定されることなく、種々の変形が可能である。

図５は本発明の光源装置の他の構成例（変形例）を示す図（斜視図）である。なお、図５において図３（ａ），（ｂ）と同様の箇所、対応する箇所には同じ符号を付している。

図５の光源装置２０において、図３（ａ），（ｂ）と相違しているのは、可動部１が多角柱状（図５の例では四角柱状）の部材（基板）で構成されている点であり、可動部１である多角柱状（図５の例では四角柱状）の部材（基板）は、回転軸Ｘの周りに回転可能であって（所定の可動方向として、回転方向Ｒに回転可能であって）、可動部駆動手段４は、可動部１である多角柱状（図５の例では四角柱状）の部材（基板）を回転軸Ｘの周りに回転させるモーター（例えばステッピングモーター）として構成されている。なお、モーター（例えばステッピングモーター）４は、回転軸Ｘの周りに一方向のみに回転可能なものであってもよいし（回転方向Ｒは一方向のみであってもよいし）、左右両方向に回転可能なものであってもよく（回転方向Ｒは左右両方向であってもよく）、いずれかに応じて制御手段９の制御の仕方も異なったものとなっている。

また、図５の光源装置２０では、複数種類の蛍光体プレートとして、互いに形状が異なる複数の（この例では、４つの）蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ（２ｃ，２ｄは図示せず）が四角柱状の部材（基板）１の各側面上に回転方向Ｒに沿って配置されている。

なお、図５の例では、可動部１である多角柱状（図５の例では四角柱状）の部材（基板）には、基点Ｐ０が例えばマークや切り欠きなどで印されており、例えば初期時には（電源がオンになると）、この基点Ｐ０を所定の検知センサ３で検知し、この検知情報を制御手段９に与えることで、制御手段９は、可動部駆動手段（モーター）４を駆動制御する際の基点を割り出すことができ、この基点に基づいて、発光させたい形状の１つの蛍光体プレート（すなわち、選択された蛍光体プレート）が固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）を割り出し（なお、基点Ｐ０が割り出された時点から各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）は、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとにそれぞれ所定のメモリに予め記憶されているとし、選択された蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの上記時間（例えばパルスカウント数）は、このメモリを参照することで割り出すことができる）、割り出した時間となるまで可動部駆動手段（モーター）４を駆動して可動部１である多角柱状（図５の例では四角柱状）の部材（基板）を回転させ、割り出した時間となったときに可動部駆動手段（モーター）４の駆動を停止する（可動部１である多角柱状（図５の例では四角柱状）の部材（基板）の回転を停止する）。このとき、発光させたい形状の１つの蛍光体プレート（すなわち、選択された蛍光体プレート）が固体光源５からの照射光スポット位置のところになっているので、例えば制御手段９の制御によって、この時点で固体光源５を点灯させるか、あるいは、例えば所定周期で点滅させることで、選択された蛍光体プレートを発光させることができる。

図５の光源装置２０においても、固体光源５、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには、図３（ａ），（ｂ）と同様のものが用いられる。また、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに入射する固体光源５からの光の照射スポットは、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをはみ出さない大きさであるのが好ましい。また、図５の光源装置２０においても、図４に示したように、蛍光体プレートの端部に反射膜などの反射構造１２を設置するのが好ましい。

また、可動部１である多角柱状（図５の例では四角柱状）の部材（基板）には、光反射性の部材が用いられている。

図５の光源装置２０においても、図３（ａ），（ｂ）の光源装置１０と同様の原理で、遮光板などを設けることなく、選択手段８である操作部のボタン操作だけによって可動部１を移動させて蛍光体プレートを切り替えることができ、切り替えた蛍光体プレートの形状に対応した発光形状（出射光の形状）を容易に作ることができる。

また、図６（ａ），（ｂ）は本発明の光源装置の他の構成例（変形例）を示す図である。なお、図６（ａ）は全体の正面図、図６（ｂ）は複数種類の蛍光体プレートが配置されている可動部１の平面図であり、図６（ａ），（ｂ）において図３（ａ），（ｂ）、図５と同様の箇所、対応する箇所には同じ符号を付している。

図６（ａ），（ｂ）の光源装置３０において、図３（ａ），（ｂ）と相違しているのは、可動部１と可動部駆動手段４の構成である。

すなわち、図６（ａ），（ｂ）の光源装置３０では、可動部１が平板部材（基板）で構成されており、可動部１である平板部材（基板）は、所定の可動方向として、直線方向Ｚに平行移動可能であって、可動部駆動手段４は、例えば、モーター（例えばステッピングモーター）３１とギアを用いた平行移動機構（例えばラックアンドピニオン機構）３２とにより構成されている。なお、モーター（例えばステッピングモーター）３１には、左右両方向に回転可能なものが用いられ、可動部１である平板部材（基板）は、モーター（例えばステッピングモーター）３１の回転に応じて左右両方向に直線方向Ｚに平行移動可能となっている。

また、図６（ａ），（ｂ）の光源装置３０では、平板部材（基板）１上には、複数種類の蛍光体プレートとして、互いに形状が異なる複数の（この例では、４つの）蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが直線方向Ｚに沿って所定の間隔で配置されている。

なお、図６（ａ），（ｂ）の例では、可動部１である平板部材（基板）には、基点Ｐ０が例えばマークや切り欠きなどで印されており、例えば初期時には（電源がオンになると）、この基点Ｐ０を所定の検知センサ３で検知し、この検知情報を制御手段９に与えることで、制御手段９は、可動部駆動手段４（すなわち、モーター（例えばステッピングモーター）３１とギアを用いた平行移動機構（例えばラックアンドピニオン機構）３２）を駆動制御する際の基点を割り出すことができ、この基点に基づいて、発光させたい形状の１つの蛍光体プレート（すなわち、選択された蛍光体プレート）が固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）を割り出し（なお、基点Ｐ０が割り出された時点から各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）は、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとにそれぞれ所定のメモリに予め記憶されているとし、選択された蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの上記時間（例えばパルスカウント数）は、このメモリを参照することで割り出すことができる）、割り出した時間となるまで可動部駆動手段４（モーター３１）を駆動して可動部１である平板部材（基板）を移動させ、割り出した時間となったときに可動部駆動手段４（モーター３１）の駆動を停止する（可動部１である平板部材（基板）の移動を停止する）。このとき、発光させたい形状の１つの蛍光体プレート（すなわち、選択された蛍光体プレート）が固体光源５からの照射光スポット位置のところになっているので、例えば制御手段９の制御によって、この時点で固体光源５を点灯させるか、あるいは、例えば所定周期で点滅させることで、選択された蛍光体プレートを発光させることができる。

図６（ａ），（ｂ）の光源装置３０においても、固体光源５、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには、図３（ａ），（ｂ）と同様のものが用いられる。また、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに入射する固体光源５からの光の照射スポットは、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをはみ出さない大きさであるのが好ましい。また、図６（ａ），（ｂ）の光源装置３０においても、図４に示したように、蛍光体プレートの端部に反射膜などの反射構造１２を設置するのが好ましい。

また、可動部１である平板部材（基板）には、光反射性の部材が用いられている。

図６（ａ），（ｂ）の光源装置３０においても、図３（ａ），（ｂ）と同様の原理で、遮光板などを設けることなく、選択手段８である操作部のボタン操作だけによって可動部１を移動させて蛍光体プレートを切り替えることができ、切り替えた蛍光体プレートの形状に対応した発光形状（出射光の形状）を容易に作ることができる。

次に、上述した本発明の光源装置１０、２０、３０をより詳細に説明する。

本発明の光源装置において、固体光源５には、前述したように、紫外光から可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオード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５には、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍ乃至約４００ｎｍ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、蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの蛍光体としては、波長が約３８０ｎｍ乃至約４００ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等が用いられ、黄色蛍光体には、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等が用いられ、緑色蛍光体には、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_８：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋等が用いられ、青色蛍光体には、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋等を用いることができる。

また、固体光源５には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍ程度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、蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍ乃至約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，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等が用いられ、黄色蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等が用いられ、緑色蛍光体には、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｌｕ，Ｙ）_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る。

蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとしては、これらの蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ^３＋やＥｕ^２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。これらの中でも透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。これは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスである。ポアや不純物は熱拡散を妨げる原因にもなるため、透光性セラミックスは高い熱伝導率を示す。このため蛍光体プレートとして利用した場合には励起光や蛍光を拡散により失うことなく蛍光体プレートから取り出して利用でき、さらに蛍光体プレートで発生した熱を効率良く放散することができる。透光性を示さない焼結体でも出来るだけポアや不純物の少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。

ここで、青色励起の黄色発光蛍光体であるＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体を例に、透光性を有する蛍光体セラミックスの製造方法を説明する。蛍光体セラミックスは出発原料の混合工程、成形工程、焼成工程、加工工程を経て製造される。出発原料には、酸化イットリウムや酸化セリウムやアルミナ等、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体の構成元素の酸化物や、焼成後に酸化物となる炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いる。出発原料の粒径はサブミクロンサイズのものが望ましい。これらの原料を化学量論比となるように秤量する。このとき焼成後のセラミックスの透過率向上を目的として、カルシウムやシリコンなどの化合物を添加することも可能である。秤量した原料は、水もしくは有機溶剤を用い、湿式ボールミルにより十分に分散、混合を行う。次に混合物を所定の形状に成形する。成形方法としては、一軸加圧法、冷間静水圧法、スリップキャスティング法や射出成形法等を用いることができる。得られた成形体を１６００〜１８００℃で焼成する。これにより、透光性のＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体セラミックスを得ることができる。

以上のようにして作製した蛍光体セラミックスは、自動研磨装置などを用いて、厚さ数十〜数百μｍの厚みに研磨し、さらに、ダイアモンドカッターやレーザーを用いたダイシングやスクライブにより、円形や楕円形や四角形や台形など任意の形状の板に切り出して使用することができる。

また、光源装置１０、２０、３０において、可動部（基板）１には、金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどを使用可能であるが、特に高い光反射特性、伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板を使用するのが望ましい。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｄなどの単体や、それらを含む合金が使用可能である。また、可動部（基板）１の表面に増反射や腐食防止を目的としたコーティングを施しても良い。また、可動部（基板）１には、放熱性を高めるためにフィンなどの構造を設けても良い。

また、蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと可動部（基板）１との接合には、樹脂、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、ろう付けなどを用いることが出来る。なかでも、高い反射率と伝熱特性を両立可能なろう付けが望ましい。セラミックスと金属の接合は、まずセラミックス側に金属膜を形成し、その金属膜と金属基板をろう付けすることで可能である。セラミックスへの金属膜の形成には、真空中での蒸着法やスパッタ法、もしくは高融点金属法などが使用可能である。高融点金属法とは、セラミックスの表面に金属微粒子を含む有機バインダーを塗布し、水蒸気と水素を含む還元雰囲気下で１０００〜１７００℃に加熱する方法である。このとき形成される金属膜には、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｃｕなどを含む単体や合金が用いられる。ろう材には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｂｉなどを含むろう材が使用可能である。必要であれば金属膜と金属の接合面の酸化被膜をフラックスで除去し、接合面にろう材を配置し、２００〜８００℃に加熱し、冷却することで接合することが出来る。また接合後にセラミックスと金属の熱膨張係数の差による接合面の破壊を防ぐために、セラミックスと金属の中間の熱膨張係数を有する物質を介在させて接合を行っても良い。

また、図４に示した反射構造（反射膜）１２としては、銀やアルミなどの金属が利用可能である。

なお、上述した各構成例では、例えば初期時（電源がオンとなったとき）や蛍光体プレートの切り替え時に、基点Ｐ０の検知情報に基づき、制御手段９は、選択手段８によって選択された蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来るように制御するとしたが、他の例として、例えば初期時には、基点Ｐ０の検知情報に基づき、制御手段９は、所定の蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来るように制御し、このときの状態（位置）を初期状態（初期位置）として保持し（この状態で可動部１を停止し）、別の蛍光体プレートが選択手段８によって選択されたときには、制御手段９は、所定の蛍光体プレートの位置（初期位置）を基準として別の蛍光体プレートの位置まで可動部１を移動制御することも可能である（この場合には、基点が割り出された時点から基準となる所定の蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）、基準となる所定の蛍光体プレートから他の蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）が、それぞれ所定のメモリに予め記憶されているとし、選択された蛍光体プレートが基準となる所定の蛍光体プレートであるときには、可動部１を停止したままの状態で固体光源５を点灯させるか、あるいは、例えば所定周期で点滅させることで、選択された蛍光体プレートを発光させることができ、また、選択された蛍光体プレートが基準となる所定の蛍光体プレートとは別の蛍光体プレートであるときには、基準となる所定の蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置にある時点から選択された別の蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）を、上記所定のメモリを参照することで割り出し、これに基づき、可動部１の上記移動制御を行い、選択された別の蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来たときに、固体光源５を点灯させるか、あるいは、例えば所定周期で点滅させることで、選択された別の蛍光体プレートを発光させることができる）。

また、上述した各構成例では、制御手段９は、選択手段８によって選択された蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来たときに、可動部１を停止したが、これのかわりに、制御手段９は、可動部１を停止させることなく、可動部１を所定の繰り返し周期で移動制御し、可動部１を移動制御する繰り返し周期に同期させて、選択手段８によって選択された蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来たときにのみ、固体光源５を例えばパルス状に点灯させる制御を行うようにして、選択手段８によって選択された蛍光体プレートのみを発光させ、任意所望の発光形状を作ることもできる。なお、この場合、例えば、可動部１を所定の繰り返し周期で移動させる都度、基点Ｐ０を所定の検知センサ３で検知し、この検知情報を制御手段９に与えることで、制御手段９は、この基点Ｐ０の検知情報に基づいて、発光させたい形状の１つの蛍光体プレート（すなわち、選択された蛍光体プレート）が固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）を割り出し（なお、基点Ｐ０が割り出された時点から各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの時間（例えばパルスカウント数）は、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとにそれぞれ所定のメモリに予め記憶されているとし、選択された蛍光体プレートが固体光源５からの照射光スポット位置に来るまでの上記時間（例えばパルスカウント数）は、このメモリを参照することで割り出すことができる）、割り出した時間となったときに固体光源５を例えばパルス状に点灯することで、選択手段８によって選択された蛍光体プレートのみを発光させることができる。

また、上述した各構成例では、また、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに入射する固体光源５からの光の照射スポットは、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをはみ出さない大きさであるとしたが、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを囲む可動部（基板）１上に、例えば吸収材（例えば黒色材）などが設けられている場合には、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに入射する固体光源５からの光の照射スポットは、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをはみ出す大きさのものでも良い。すなわち、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに入射する固体光源５からの光の照射スポットが各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをはみ出す大きさのものであっても、各蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをはみ出した照射スポットは、吸収材などに吸収等されるので、悪影響を及ぼさない。

また、上述した各構成例では、複数種類の蛍光体プレートとして、４つの形状の蛍光体プレート２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを用いたが、本発明は、これに限定されず、任意の個数、形状等の蛍光体プレートを用いることができる。

また、本発明の上述した光源装置１０、２０、３０を、所定のレンズ系などと組み合わせ、選択手段８によって選択された蛍光体プレートの発光形状をレンズ系などにより投射（例えば拡大投射）することで、照明光（照射光）の配光パターンを変化させられる（照明光（照射光）の配光パターンを切り替え可能な）照明装置を実現することができる。

図７には、本発明の光源装置を用いた照明装置の一例が示されている。図７を参照すると、この照明装置５０は、ケース５１と、ケース５１内に収納された光源装置（例えば、１０、２０、または、３０など）と、光源装置（例えば、１０、２０、または、３０など）からの出射光を所定の配光特性を持って照射するレンズ系５２とにより構成されている。

図７の照明装置５０では、光源装置（例えば、１０、２０、または、３０など）からの出射光の形状を様々な発光形状に切り替えることができるので、レンズ系５２で光源装置（例えば、１０、２０、または、３０など）からの出射光を拡大投影することで、照明光（照射光）の配光パターンを変化させることができる。

本発明は、ヘッドランプなどの車両用照明、プロジェクタ、一般照明などに利用可能である。

１可動部
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ蛍光体プレート
３検知センサ
４可動部駆動手段
５固体光源
８選択手段
９制御手段
１０、２０、３０光源装置
５０照明装置
５１ケース
５２レンズ系

Claims

所定波長の光を出射する固体光源と、所定の可動方向に移動可能であって、互いに形状が異なる複数種類の蛍光体プレートが前記可動方向に沿って所定間隔を隔てて配置されている可動部と、前記可動部を駆動する可動部駆動手段と、前記可動部に配置されている前記複数種類の蛍光体プレートのうちの１つの種類の蛍光体プレートを選択させる選択手段と、前記固体光源から出射される光の照射スポット位置が前記選択手段によって選択された蛍光体プレートのところとなるように、前記可動部駆動手段を駆動制御する制御手段とを備えていることを特徴とする光源装置。
請求項１記載の光源装置において、前記可動部には、光反射性の部材が用いられていることを特徴とする光源装置。
請求項１または請求項２に記載の光源装置において、前記各蛍光体プレートに入射する前記固体光源からの光の照射スポットは、各蛍光体プレートをはみださない大きさであることを特徴とする光源装置。
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が用いられていることを特徴とする照明装置。