WO2016009533A1 - 光源装置 - Google Patents

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WO2016009533A1
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light
phosphor
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excitation light
source device
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Inventor
康彦 國井
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日立マクセル株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details

Definitions

  • the present invention relates to a light source device used for a video display device or the like.
  • Patent Document 1 discloses a light source unit using a disk (wheel) in which a blue semiconductor laser element, which is a light source of a solid element, and a yellow phosphor are formed. And the structure which isolate
  • An object of the present invention is to suppress a change in chromaticity of illumination light due to deterioration of the phosphor over time in a light source device that uses fluorescence light generated by irradiating the phosphor with excitation light as illumination light.
  • the light source device of the present invention includes an excitation light source that generates excitation light, a phosphor that emits fluorescence light by irradiating excitation light generated from the excitation light source, and an incident angle of excitation light that irradiates the phosphor from the excitation light source. And an angle adjustment mechanism that adjusts the light intensity, and the illumination light is emitted by mixing excitation light and fluorescent light.
  • the present invention it is possible to realize a light source device that suppresses the change in chromaticity of illumination light accompanying the deterioration of the phosphor over time.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a light source device in Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a light source device according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a light source device according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a light source device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a light source device according to the first embodiment.
  • the light source device 100 includes an excitation light source 5, a phosphor plate 1, and a movable stage 7 as main components.
  • the excitation light source 5 is a solid light emitting element such as a semiconductor laser light emitting element, and emits, for example, blue laser light as excitation light.
  • Excitation light 11 (shown by a solid line) emitted from the excitation light source 5 is condensed by the condenser lens 6 and applied to the phosphor plate 1.
  • the phosphor 2 is formed on the phosphor plate 1 and is excited by the excitation light 11 to emit yellow fluorescent light.
  • a specific example of the phosphor plate 1 will be described later with reference to FIG.
  • yellow fluorescent light is generated from the phosphor 2 of the phosphor plate 1, and part of the excitation light becomes blue diffuse excitation light diffusely reflected by the phosphor film, both of which are collimated.
  • the lens 3 becomes substantially parallel light and is emitted as illumination light 12 (shown by a broken line).
  • the excitation light source 5 is installed on the movable stage 7 and can adjust the incident angle ⁇ of the excitation light 11 irradiated to the phosphor plate 1.
  • the movable stage 7 is driven by the angle control unit 9.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of the movable stage 7.
  • the excitation light source 5 is attached to a rotating shaft 71 that can rotate with the phosphor plate 1 as a fulcrum.
  • the rotating shaft 71 is connected to a crank mechanism composed of a piston 73 and a piston shaft 72, and the piston 73 is moved up and down by screw feeding or the like, thereby realizing a rotational motion around the phosphor plate 1.
  • the angle adjustment mechanism is not limited to this, and other adjustment mechanisms such as a tilt stage may be used. Thereby, the excitation light 11 from the excitation light source 5 can always be incident on the phosphor plate 1 at a desired angle ⁇ .
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of the phosphor plate 1.
  • the phosphor 2 is bonded and fixed to the base material 22 after the phosphor particles 20 are molded into a necessary shape with a resin 21.
  • a structure in which the phosphor particles 20 are dispersed in the resin 21 is adopted.
  • the phosphor particles 20 are covered with a resin 21.
  • the particle diameter of the phosphor particles 20 is several ⁇ m to several tens of ⁇ m, and the film thickness of the phosphor 2 is several hundred ⁇ m.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a spectral spectrum of the illumination light 12 emitted from the phosphor plate 1 when the excitation light 11 is irradiated onto the phosphor plate 1.
  • a blue semiconductor laser having a wavelength of 440 nm is used as the excitation light source 5, and a YAG phosphor ((Y, Gd) 3 (Al, Ga) that emits yellow light having a complementary color relationship with blue light as the phosphor 2 with high efficiency. ) O 12 : Ce 3+ ).
  • the peak appearing near the wavelength of 440 nm is a diffuse excitation light component, and the broad peak washed at a wavelength of 440 nm or more is yellow fluorescent light.
  • the ratio of the two light emitting components determines the chromaticity of the generated white light.
  • the excitation light and the phosphor are not limited to this, and any combination that produces white light may be used.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a change in chromaticity of illumination light due to a decrease in emission intensity of the phosphor 2.
  • the horizontal axis represents the emission intensity maintenance rate, and the vertical axis represents chromaticity x and chromaticity y.
  • the emission intensity maintenance ratio represents a decrease in emission intensity associated with long-time emission, assuming that the initial value of the phosphor emission intensity is 100%.
  • There is also a phosphor material whose emission intensity decreases to 90% in 1000 hours, depending on the use environment. As the emission intensity of the phosphor decreases, the intensity balance between the blue light from the excitation light described in FIG. 4 and the yellow fluorescence light from the phosphor changes, so both the chromaticity x and the chromaticity y change. As a result, it deviates from the original white light chromaticity.
  • FIG. 6 is a diagram showing changes in the intensity of diffuse excitation light and fluorescent light depending on the incident angle of excitation light.
  • the incident angle ⁇ of the excitation light L0 with respect to the phosphor plate 1 increases, the excitation diffused light L1 increases while the fluorescence light L2 emitted from the phosphor 2 decreases. This is because, as the incident angle ⁇ increases, the ratio of the excitation light L1 reflected by the phosphor film (resin 21 in FIG. 3) increases.
  • the energy of the excitation light transmitted to the phosphor decreases, and the fluorescence light This is because the output decreases.
  • the chromaticity of the illumination light generated by the fluorescent light and the diffusion excitation light is also changed by changing the ratio of the fluorescent light L2 and the diffusion excitation light L1 depending on the incident angle ⁇ .
  • this property is utilized, and the chromaticity of the illumination light is adjusted by adjusting the incident angle ⁇ .
  • FIG. 7 is a diagram showing a change in chromaticity of illumination light depending on an incident angle of excitation light.
  • the incident angle ⁇ By changing the incident angle ⁇ , the ratio of the fluorescent light and the diffusion excitation light changes.
  • the chromaticity of the generated illumination light is on the straight line connecting the chromaticities of the fluorescence light and the diffusion excitation light. Moving.
  • the chromaticity on the black body radiation line can be realized by setting the incident angle ⁇ of the excitation light to around 60 degrees.
  • the chromaticity value of the illumination light changes because the intensity balance between the fluorescent light and the diffusion excitation light changes due to a decrease in the emission intensity of the phosphor. Therefore, the chromaticity change of the illumination light is predicted in advance according to the emission intensity deterioration characteristic of the phosphor, and an optimum excitation light incident angle correction amount with respect to the emission time is calculated and set. By adjusting the excitation light incident angle to an optimum value set according to the light emission time, the balance between the diffuse excitation light and the fluorescent light can be adjusted, and the change in chromaticity can be corrected.
  • the angle control unit 9 holds the deterioration characteristic of the phosphor and the data of the optimum incident angle as an internal table.
  • the excitation light source 5 has a mechanism (movable stage 7) that rotates around the phosphor plate 1.
  • the angle controller 9 drives the movable stage 7 according to the light emission time, and optimally adjusts the incident angle of the excitation light 11 with respect to the phosphor plate 1.
  • the first embodiment it is possible to realize a light source device that suppresses a change in chromaticity of illumination light associated with deterioration of a phosphor over time.
  • the phosphor plate is formed of a phosphor of a single type of material, a light source device with a simple configuration can be realized.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of the light source device according to the second embodiment.
  • the difference from the first embodiment (FIG. 1) is that the light source device 100 includes a rotatable phosphor wheel 10 instead of the phosphor plate 1 and includes a beam splitter 4 and a color sensor 8.
  • the description of the same elements as those in the first embodiment is omitted.
  • the excitation light 11 (shown by a solid line) emitted from the excitation light source 5 is collected by the condenser lens 6 and enters the phosphor wheel 10. Also in the present embodiment, the excitation light source 5 is installed on the movable stage 7 and the incident angle ⁇ of the excitation light 11 incident on the phosphor wheel 10 can be adjusted.
  • Rotating phosphor wheel 10 is formed with phosphor 2 that is excited by excitation light 11 and emits yellow fluorescent light.
  • a specific example of the phosphor wheel 10 will be described with reference to FIG.
  • yellow fluorescent light is generated from the phosphor 2 of the phosphor wheel 10, and part of the excitation light becomes diffuse excitation light that is diffusely reflected by the phosphor film. It becomes substantially parallel light and becomes illumination light 12.
  • a part of the illumination light 12 is separated as the reference light 13 by the beam splitter 4 and enters the color sensor 8.
  • the color sensor 8 monitors the chromaticity of the reference light 13 and outputs a chromaticity signal to the angle control unit 9.
  • the angle control unit 9 compares the input chromaticity value with the target chromaticity value, calculates the incident angle correction amount of the excitation light source 5 to compensate for the chromaticity change, and adjusts the angle with respect to the movable stage 7. Instruct.
  • the movable stage 7 rotates the excitation light source 5 by an instructed angle.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a specific example of the phosphor wheel 10.
  • a yellow phosphor 2 is applied to the phosphor wheel 10 in a ring shape.
  • (A) is the case where the yellow phosphor 2 is applied over the entire circumference of the phosphor wheel 10, and the yellow phosphor 2 receives the excitation light 11 and emits yellow light having a complementary color relationship with the blue light which is the diffuse excitation light. And mixed to produce white light.
  • (B) shows a case where one round of the phosphor wheel 10 is divided and the yellow phosphor 2 and the diffuse reflector 25 are alternately provided.
  • the diffuse reflection part 25 is a reflection mirror added with a diffusion function, and the base of the phosphor wheel 10 is mirror-reflected by silver vapor deposition or the like, and a highly heat-resistant transmission diffusion plate is pasted thereon, This is possible by applying a diffusing material (such as a paste) to the reflecting surface.
  • the diffusing plate serves as an optical path through which the excitation light travels twice, so that the diffusivity may be determined in consideration thereof.
  • the surface of the reflecting surface itself may be provided with fine irregularities so as to have a function of diffusing simultaneously with reflection.
  • Example 2 by using the rotating phosphor wheel 10, the light emission life can be improved without local degradation of the phosphor. Further, the effect of removing speckle noise is further increased.
  • the combination of the excitation light color and the phosphor color, the number of segments, and the shape (angle) of the segments are not limited to the above examples, and may be appropriately changed according to the required illumination light specifications. That's fine.
  • the color sensor 8 is not used, and the movable stage 7 is applied to the movable stage 7 according to the light emission time from the deterioration characteristics of the phosphor held inside the angle control unit 9.
  • the excitation light source 5 may be rotated by a predetermined angle.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of a light source device according to the third embodiment.
  • the basic configuration is similar to that of the second embodiment, but differs in that a plurality of (here, four) excitation light sources 5a to 5d are used.
  • Each of the excitation light sources 5a to 5d emits excitation light of the same wavelength (blue), is attached to the movable stages 7a to 7d, and is arranged toward the phosphor 2 on the phosphor wheel 10. .
  • Incident angles of the excitation light 11 irradiated to the phosphor wheel 10 from the respective excitation light sources 5a to 5d can be adjusted independently by the respective movable stages 7a to 7d. Note that not all of the four movable stages 7a to 7d are movably adjusted, but a part of them may be fixed at an angle.
  • the third embodiment it is possible to finely correct the chromaticity deviation of the illumination light by independently controlling the plurality of excitation light sources.
  • Example 4 describes a configuration using two or more kinds of phosphors in order to improve color rendering.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a light source device according to the fourth embodiment.
  • the basic configuration is similar to that of the third embodiment (FIG. 10), but differs in that two different phosphors 2a and 2b are used for the phosphor wheel 10.
  • the phosphors 2a and 2b are formed by separately coating two types of phosphors having different spectral characteristics. For example, a fluorescent material that emits green fluorescent light is used as the fluorescent material 2a, and a fluorescent material that emits red fluorescent light is used as the fluorescent material 2b.
  • the plurality (four) of excitation light sources 5a to 5d all generate blue excitation light. As a result, green and red fluorescent light and blue diffuse excitation light are mixed to form white illumination light.
  • two types of phosphors are used, but the number is not limited to two.
  • the combination of phosphor colors, the same number of segments, and the shape (angle) of the segments are not limited to the above example, and may be appropriately changed according to the required specification of illumination light.
  • the illumination light is generated using the fluorescent light of a plurality of colors
  • the color rendering property of the illumination light can be improved. That is, a more natural video color can be reproduced by using it as a light source for a video display device or the like.
  • 1 phosphor plate
  • 10 phosphor wheel
  • 2a, 2b phosphor
  • 3 Collimating lens
  • 4 Beam splitter
  • 5a to 5d excitation light source
  • 6 Condensing lens
  • 7a-7d movable stage
  • 8 Color sensor
  • 11 excitation light
  • 12 Illumination light (fluorescence light and diffuse excitation light)
  • 13 Reference light
  • 100 Light source device.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

　光源装置１００は、励起光を発生する励起光源５と、励起光源５から発生された励起光１１を照射して蛍光光を発生する蛍光体２と、励起光源５から蛍光体２へ照射する励起光の入射角θを調整する角度調整機構７と、を備え、励起光と蛍光光を混合して照明光１２を出射する構成とした。これにより、蛍光体２の経時劣化に伴う照明光１２の色度変化を抑制することができる。

Description

光源装置
　本発明は、映像表示装置等に用いる光源装置に関する。
　これまで映像表示装置の光源には、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどの放電ランプが使われてきた。これに代わり、近年、発光ダイオード（ＬＥＤ（Light-emitting Diode））やレーザーダイオード（ＬＤ（Laser Diode））などの固体光源が次世代光源として注目されている。特許文献１には、固体素子の発光源である青色半導体レーザー素子と黄色蛍光体が形成された円盤（ホイール）を用いた光源ユニットが開示されている。そして、光源ユニットから射出された白色光をＲ，Ｇ，Ｂの３原色光に分離し、映像信号に応じて光変調してＲ，Ｇ，Ｂの光学像を形成する構成が提案されている。
特開２０１１－１６４１７３号公報
　特許文献１に記載の光源ユニットの構成では、青色半導体レーザーからの励起光を円盤（ホイール）に照射し、円盤上の黄色蛍光体から放出される黄色光と円盤の反射面から反射される青色光とを混合することで、白色光を生成している。しかしながら、蛍光体の経時劣化特性により長時間発光させると発光強度が低下するため、黄色光と青色光とに強度差が生じ、本来の白色光に対し色度変化が発生するという課題があった。
　本発明の目的は、蛍光体に励起光を照射して発生する蛍光光を照明光として利用する光源装置において、蛍光体の経時劣化による照明光の色度変化を抑制することである。
　本発明の光源装置は、励起光を発生する励起光源と、励起光源から発生された励起光を照射して蛍光光を発生する蛍光体と、励起光源から蛍光体へ照射する励起光の入射角を調整する角度調整機構と、を備え、励起光と蛍光光を混合して照明光を出射する構成とした。
　本発明によれば、蛍光体の経時劣化に伴う照明光の色度変化を抑制する光源装置を実現できる。
実施例１における光源装置の構成図。 可動ステージ７の一例を示す構成図。 蛍光体プレート１の断面構造を示す模式図。 蛍光体プレート１から放出される照明光の分光スペクトルの例を示す図。 蛍光体２の発光強度低下による照明光の色度変化の例を示す図。 励起光入射角による拡散励起光と蛍光光の強度変化を示す図。 励起光入射角による照明光の色度変化を表わした図。 実施例２における光源装置の構成図。 蛍光体ホイール１０の具体例を示す構成図。 実施例３における光源装置の構成図。 実施例４における光源装置の構成図。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１は、実施例１における光源装置の構成図である。光源装置１００は、主な構成要素として励起光源５、蛍光体プレート１、可動ステージ７を有する。励起光源５は半導体レーザー発光素子などの固体発光素子であり、励起光として例えば青色レーザー光を出射する。励起光源５から出射された励起光１１（実線で示す）は、集光レンズ６により集光され、蛍光体プレート１に照射する。
　蛍光体プレート１には蛍光体２が形成されていて、励起光１１に励起されて黄色の蛍光光を発光する。蛍光体プレート１の具体例は、図３で後述する。励起光１１を受けると、蛍光体プレート１の蛍光体２からは黄色の蛍光光が発生し、また励起光の一部は蛍光体膜で拡散反射された青色の拡散励起光となり、いずれもコリメートレンズ３で略平行光となり照明光１２として出射される（破線で示す）。
　励起光源５は、可動ステージ７上に設置されており、蛍光体プレート１へ照射する励起光１１の入射角度θを調整することができる。可動ステージ７は、角度制御部９により駆動される。
　図２は、可動ステージ７の一例を示す構成図である。励起光源５は蛍光体プレート１を支点として回転可能な回転用シャフト７１に取り付ける。回転用シャフト７１は、ピストン７３とピストン用シャフト７２からなるクランク機構に接続し、ピストン７３をネジ送りなどにより上下させることで、蛍光体プレート１を中心にした回転運動を実現することができる。角度調整機構はこれに限定されるものでなく、チルトステージなど他の調整機構を用いてもよい。これにより、励起光源５からの励起光１１は、常に蛍光体プレート１に向かって所望の角度θで入射させることができる。
　図３は、蛍光体プレート１の断面構造を示す模式図である。蛍光体２は、蛍光体粒子２０を樹脂２１にて必要な形状へ成形した上で基材２２へ接着固定されている。例えば、蛍光体粒子２０を樹脂２１中に分散した構造とする。蛍光体粒子２０は樹脂２１により覆われており、蛍光体粒子２０の粒径は数μｍ～数十μｍ、蛍光体２の膜厚は数百μｍである。
　励起光１１を受けると、蛍光体粒子２０からは黄色の蛍光光が発生し、また励起光の一部は樹脂２１（蛍光体膜）で拡散反射された青色の拡散励起光となる。蛍光光と拡散励起光は混合されて照明光１２となって出射する。樹脂２１中の蛍光体粒子２０の分散度を調整することで、蛍光光と拡散励起光の強度を等しくして白色光の照明光１２が得られる。
　図４は、励起光１１を蛍光体プレート１へ照射した際に、蛍光体プレート１から放出される照明光１２の分光スペクトルの例を示す図である。励起光源５として、波長４４０ｎｍの青色半導体レーザーを使用し、蛍光体２として、青色光の補色の関係にある黄色光を高効率に発光するＹＡＧ蛍光体（（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）Ｏ１２：Ｃｅ３＋）を使用した場合である。図４において、波長４４０ｎｍ付近に現れているピークは拡散励起光成分であり、また４４０ｎｍ以上の波長に洗われているブロードなピークは黄色蛍光光である。この二つの発光成分の比率によって、生成される白色光の色度が決まる。ここで、励起光と蛍光体はこれに限定されるものではなく、白色光を生み出す組み合わせであればよい。
　以下、本実施例における照明光の色度調整動作について説明する。
  図５は、蛍光体２の発光強度低下による照明光の色度変化の例を示す図である。横軸は発光強度維持率、縦軸に色度ｘ、色度ｙを示す。発光強度維持率は、蛍光体発光強度の初期値を１００％として、長時間発光に伴う発光強度の低下を表わす。使用環境によっても異なるが、１０００時間で発光強度が９０％に低下する蛍光体材料も存在する。蛍光体の発光強度が低下することで、図４で説明した励起光からの青色光と蛍光体による黄色蛍光光の強度バランスが変化するため、色度ｘ、色度ｙが共に変化する。その結果、本来の白色光の色度からずれることになる。
　図６は、励起光入射角による拡散励起光と蛍光光の強度変化を示す図である。蛍光体プレート１に対する励起光Ｌ０の入射角θが大きくなるにつれて、励起拡散光Ｌ１が増加するのに対して、蛍光体２から放出される蛍光光Ｌ２は減少して行く。これは、入射角θが大きくなるほど、蛍光体膜（図３の樹脂２１）によって反射される励起光Ｌ１の割合が増えるため、結果として蛍光体に伝わる励起光のエネルギーが減少し、蛍光光の出力が低下することによる。すなわち、入射角θによって蛍光光Ｌ２と拡散励起光Ｌ１の比率が変わることで、蛍光光と拡散励起光によって生成される照明光の色度にも変化が生じる。本実施例ではこの性質を利用し、入射角θを調整することで照明光の色度を調整するようにした。
　図７は、励起光入射角による照明光の色度変化を表わした図である。入射角θを変えることで蛍光光と拡散励起光の比率が変わり、図７に示すように、生成される照明光の色度は、蛍光光と拡散励起光それぞれの色度を結ぶ直線上を移動する。図７の場合においては、励起光の入射角θを６０度付近とすることで、黒体放射ライン上の色度を実現することができる。
　しかし、蛍光体の発光強度低下により、蛍光光と拡散励起光との強度バランスが変わるため、照明光の色度値は変化する。そこで、蛍光体の発光強度劣化特性に応じて、予め照明光の色度変化を予測し、発光時間に対する最適な励起光入射角補正量を算出し設定しておく。発光時間に応じて励起光入射角を設定した最適値に調整することで、拡散励起光と蛍光光のバランスを調整し、色度変化を補正することができる。
　具体的には、角度制御部９は蛍光体の劣化特性と最適入射角のデータを内部テーブルとして保持している。励起光源５には、蛍光体プレート１を中心に回転させる機構（可動ステージ７）を有している。角度制御部９は発光時間に応じて可動ステージ７を駆動させ、蛍光体プレート１に対する励起光１１の入射角度を最適に調整する。
　実施例１によれば、蛍光体の経時劣化に伴う照明光の色度変化を抑制する光源装置を実現できる。また、蛍光体プレートは単一種類の材料の蛍光体で形成しているので、簡単な構成の光源装置を実現できる。
　図８は、実施例２における光源装置の構成図である。実施例１（図１）との違いは、光源装置１００は、蛍光体プレート１に代えて回転可能な蛍光体ホイール１０を有し、ビームスプリッタ４とカラーセンサ８を備えることである。実施例１と同じ要素については説明を省略する。
　励起光源５から出射された励起光１１（実線で示す）は、集光レンズ６により集光され、蛍光体ホイール１０に入射する。本実施例でも、励起光源５は可動ステージ７上に設置されており、蛍光体ホイール１０へ入射する励起光１１の入射角度θを調整することができる。
　回転可能な蛍光体ホイール１０には、励起光１１に励起されて黄色の蛍光光を発光する蛍光体２が形成されている。蛍光体ホイール１０の具体例は、図９で説明する。励起光１１を受けると、蛍光体ホイール１０の蛍光体２から黄色の蛍光光が発生し、また励起光の一部は蛍光体膜で拡散反射された拡散励起光となり、いずれもコリメートレンズ３で略平行光となり照明光１２となる。
　また照明光１２の一部は、ビームスプリッタ４により参照光１３として分離され、カラーセンサ８に入射する。カラーセンサ８は参照光１３の色度をモニタリングして、色度信号を角度制御部９へ出力する。角度制御部９は、入力した色度値を目標の色度値と比較し、色度変化を補償するための励起光源５の入射角補正量を計算し、可動ステージ７に対して角度調整を指示する。可動ステージ７は指示された角度だけ励起光源５を回転移動させる。このフィードバック制御により、照明光１２の色度値は常に目標の色度値になるよう調整することができる。
　図９は、蛍光体ホイール１０の具体例を示す構成図である。蛍光体ホイール１０にはリング状に黄色蛍光体２を塗布している。
　（ａ）は、蛍光体ホイール１０の一周に渡り黄色蛍光体２を塗布した場合で、黄色蛍光体２では励起光１１を受けて拡散励起光である青色光と補色関係にある黄色光を発光し、混合することで白色光を生成する。
　（ｂ）は蛍光体ホイール１０の一周を分割して黄色蛍光体２と拡散反射部２５を交互に設けた場合である。蛍光体ホイール１０を回転させることで、黄色蛍光体２からの黄色光と拡散反射部２５からの青色光を時間的に混合して白色光を生成する。拡散反射部２５は、反射ミラーに拡散機能を付加したものであり、蛍光体ホイール１０の基材を銀蒸着等で鏡面反射とし、この上に耐熱性の高い透過拡散板を貼り付けることや、反射面に拡散材（ペースト等）を塗布することで可能である。この場合、拡散板（拡散材）は励起光が往復２回通る光路となるので、それを考慮して拡散度を決めるとよい。もしくは、反射面自体の表面に微細な凹凸を施し、反射と同時に拡散させる機能を持たせてもよい。このように拡散反射部２５にて反射する励起光を拡散させることで、レーザー光中のスペックルノイズを除去する効果がある。
　実施例２によれば、回転する蛍光体ホイール１０を用いることで、蛍光体が局所的に劣化することなく発光寿命を改善できる。また、スペックルノイズを除去する効果は更に大きくなる。
　なお、励起光の色と蛍光体の色の組み合わせ、セグメント数、セグメントの形状（角度）は、上記例に限定されるものではなく、要求される照明光の仕様に応じて適宜変更して用いればよい。
　また、実施例１（図１）で説明したように、カラーセンサ８を用いずに、角度制御部９が内部に保持している蛍光体の劣化特性から、発光時間に応じて可動ステージ７に対し励起光源５を所定角度だけ回転させてもよい。
　実施例３では、複数の励起光源を使用した構成について述べる。
  図１０は、実施例３における光源装置の構成図である。基本構成は実施例２に近いが、複数個（ここでは４個）の励起光源５ａ～５ｄを使用している点で異なる。各励起光源５ａ～５ｄはいずれも同一波長（青色）の励起光を出射するものであり、それぞれ可動ステージ７ａ～７ｄに取り付けられ、蛍光体ホイール１０上の蛍光体２に向けて配置されている。それぞれの励起光源５ａ～５ｄから蛍光体ホイール１０に照射される励起光１１の入射角は、それぞれの可動ステージ７ａ～７ｄにより独立に調整することができる。なお、４個の可動ステージ７ａ～７ｄを全て可動調整するのではなく、一部を角度固定としてもよい。
　実施例３によれば、複数の励起光源を独立に制御することで、照明光の色度ずれの補正をきめ細かく行うことが可能となる。
　実施例４では、演色性を改善するために２種類以上の蛍光体を使用した構成について述べる。
　図１１は、実施例４における光源装置の構成図である。基本構成は実施例３（図１０）に近いが、蛍光体ホイール１０に２種類の異なる蛍光体２ａ、２ｂを使用している点で異なる。蛍光体２ａと２ｂは、それぞれ異なる分光特性を持つ２種類の蛍光体を２重に塗り分けて形成する。例えば、蛍光体２ａには緑色の蛍光光を放出する蛍光体を、蛍光体２ｂには赤色の蛍光光を放出する蛍光体を使用する。複数個（４個）の励起光源５ａ～５ｄはいずれも青色励起光を発生する。その結果、緑色と赤色の蛍光光と青色の拡散励起光が混合されて白色の照明光となる。
　複数の蛍光体２ａ，２ｂを使用する場合には、蛍光体毎に劣化特性が異なる。そこで、４個の励起光源５ａ～５ｄのうち、２個の励起光源５ａ，５ｂは蛍光体２ａに、他の２個の励起光源５ｃ，５ｄは蛍光体２ｂに照射させる。各蛍光体２ａ，２ｂへの励起光の入射角を個別に調整することで、蛍光体の劣化特性に合わせた色度の調整が可能となる。
　図１１の例では２種類の蛍光体を用いたが、２種類に限定されるものではない。蛍光体の色の組み合わせ、同一セグメント数、セグメントの形状（角度）は、上記例に限定されるものではなく、要求される照明光の仕様に応じて適宜変更して用いればよい。
　実施例４によれば、複数色の蛍光光を用いて照明光を生成しているので、照明光の演色性を向上させることができる。すなわち、映像表示装置などの光源として用いることで、より自然な映像色を再現することができる。
　上記した各実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることや、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１：蛍光体プレート、
　１０：蛍光体ホイール、
　２，２ａ，２ｂ：蛍光体、
　３：コリメートレンズ、
　４：ビームスプリッタ、
　５，５ａ～５ｄ：励起光源、
　６：集光レンズ、
　７，７ａ～７ｄ：可動ステージ、
　８：カラーセンサ、
　９：角度制御部、
　１１：励起光、
　１２：照明光（蛍光光及び拡散励起光）、
　１３：参照光、
　１００：光源装置。

Claims (6)

  1. 　励起光を発生する励起光源と、
    　前記励起光源から発生された励起光を照射して蛍光光を発生する蛍光体と、
    　前記励起光源から前記蛍光体へ照射する励起光の入射角を調整する角度調整機構と、を備え、
    　前記励起光と前記蛍光光を混合して照明光を出射することを特徴とする光源装置。
  2. 　請求項１に記載の光源装置において、
    　前記蛍光体の発光強度の劣化特性をもとに予め前記照明光の色度変化を予測し、前記角度調整機構に対し、前記蛍光体の発光時間に応じて前記蛍光体へ照射する前記励起光の入射角を指示する角度制御部を備えることを特徴とする光源装置。
  3. 　請求項１に記載の光源装置において、
    　前記出射される照明光の色度を検出するカラーセンサと、
    　前記カラーセンサで検出した色度に応じて、前記角度調整機構に対し、前記蛍光体へ照射する前記励起光の入射角を指示する角度制御部を備えることを特徴とする光源装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置において、
    　前記励起光源として複数個の半導体レーザー発光素子を有し、
    　前記各半導体レーザー発光素子に対し、前記蛍光体に照射するそれぞれの励起光の入射角を調整する前記角度調整機構を設けたことを特徴とする光源装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置において、
    　前記蛍光体を回転ホイール上に形成したことを特徴とする光源装置。
  6. 　請求項５に記載の光源装置において、
    　前記回転ホイールには２種類以上の前記蛍光体を形成し、
    　前記各蛍光体に対し励起光をそれぞれ照射する複数の前記励起光源を有し、
    　前記各励起光源から前記各蛍光体に照射する励起光の入射角を独立に調整することを特徴とする光源装置。
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