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光源装置

阅读：1006发布：2021-03-02

IPRDB可以提供光源装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明的光源装置(1)具备：长波长光源(23)，其发出在红色的波长范围具有峰值波长的长波长光(Lr)；单个宽频带光源(22)，其发出宽频带的宽频带光(Lg)，该宽频带光(Lg)包含500nm至580nm的绿色的波长范围并且在580nm以下具有峰值波长，且该宽频带光(Lg)在长波长侧具有与长波长光(Lr)的短波长侧的波长范围重叠的波长范围；以及合波部(32)，其将长波长光(Lr)的比规定波长长的波长范围与宽频带光(Lg)的规定波长以下的波长范围进行合波，其中，规定波长是长波长光(Lr)的峰值波长与宽频带光(Lg)的峰值波长之间的波长，并且是使长波长光(Lr)的强度为长波长光(Lr)的峰值强度的10％以上且使宽频带光(Lg)的强度为宽频带光(Lg)的峰值强度的10％以上的波长。，下面是光源装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光源装置，具备：

长波长光源，其发出在红色的波长范围具有峰值波长的长波长光；

单个宽频带光源，其发出宽频带光，该宽频带光包含500nm至580nm的绿色的波长范围并且在580nm以下具有峰值波长，且该宽频带光在长波长侧具有与所述长波长光的短波长侧的波长范围重叠的波长范围；以及合波部，其将所述长波长光的比规定的波长长的波长范围与所述宽频带光的所述规定的波长以下的波长范围进行合波，其中，所述规定的波长是所述长波长光的峰值波长与所述宽频带光的峰值波长之间的波长，并且是使所述长波长光的强度为所述长波长光的峰值强度的10％以上且使所述宽频带光的强度为所述宽频带光的峰值强度的10％以上的波长。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

所述宽频带光在500nm至580nm的范围内具有所述峰值波长。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，还具备至少两个短波长光源，该至少两个短波长光源分别发出在蓝色的波长范围具有互不相同的峰值波长的短波长光，具有长波长侧的峰值波长的一方的所述短波长光的规定的波长以下的波长范围与具有短波长侧的峰值波长的另一方的所述短波长光的比所述规定的波长长的波长范围相互重叠，所述规定的波长是使所述一方的短波长光的强度为所述一方的短波长光的峰值强度的10％以上且使所述另一方的短波长光的强度为所述另一方的短波长光的峰值强度的

10％以上的波长。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光源装置，其特征在于，具备至少两个长波长光源，该至少两个长波长光源分别发出在红色的波长范围具有互不相同的峰值波长的长波长光，所述合波部将具有长波长侧的峰值波长的一方的所述长波长光的比规定的波长长的波长范围与具有短波长侧的峰值波长的另一方的所述长波长光的所述规定的波长以下的波长范围进行合波，所述规定的波长是使所述一方的长波长光的强度为所述一方的长波长光的峰值强度的10％以上且使所述另一方的长波长光的强度为所述另一方的长波长光的峰值强度的

10％以上的波长。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光源装置，其特征在于，还具备强度比调整部，该强度比调整部对由所述合波部进行合波的光的强度比进行调整。

说明书全文

光源装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光源装置。

背景技术

[0002] 以往，已知如下一种光源装置(例如参照专利文献1至3。)：使用多个如发出单色光的LED(发光二极管)那样的固体光源，将红色、绿色以及蓝色的单色光进行合波而生成白色的照明光。

[0003] 绿色LED发出的绿色光与红色LED和蓝色LED各自发出的红色光和蓝色光相比光量较小，并且峰值波长偏于绿色的波长范围中的短波长侧。因而，在生成的照明光的光谱中，在绿色光的峰值波长与红色光的峰值波长之间产生缺失的波长范围，无法生成理想色温的照明光。因此，专利文献3除了使用红色、绿色、蓝色的LED以外还使用白色LED，通过使用该白色LED发出的白色光的一部分的成分校正绿色的波长范围的光谱，来调整照明光的色温。

[0004] 专利文献1：日本特开2005-173625号公报

[0005] 专利文献2：日本特开2005-157221号公报

[0006] 专利文献3：日本特开2004-151173号公报

发明内容

[0007] 发明要解决的问题

[0008] 然而，即使如专利文献3那样校正了绿色的波长范围的光谱，也难以充分地补偿照明光的缺失的波长范围，从而无法生成具有波长缺失少的良好的光谱特性的照明光。特别是在应用于医疗用内窥镜的光源装置的情况下，为了使用内窥镜影像准确地对作为观察对象的内脏表面的粘膜进行观察和诊断，重要的是绿色至红色的波长范围的光谱特性。即，粘膜在绿色至红色的波长范围具有比较高的分光反射率，但是该分光反射率不是固定的。因而，存在以下问题：在利用在绿色至红色的波长范围存在光谱的缺失的照明光对粘膜进行照明的情况下，无法表现出粘膜的微小的色调差异，从而无法在内窥镜影像中准确地再现粘膜的色调。

[0009] 本发明是鉴于上述的情形而完成的，其目的在于提供一种能够生成具有波长缺失少的良好的光谱特性的照明光以确保更好的颜色再现性的光源装置。

[0010] 用于解决问题的方案

[0011] 为了达到上述目的，本发明提供以下方案。

[0012] 本发明提供一种光源装置，具备：长波长光源，其发出在红色的波长范围具有峰值波长的长波长光；单个宽频带光源，其发出宽频带，该宽频带包含500nm至580nm的绿色的波长范围并且在580nm以下具有峰值波长，且该宽频带光在长波长侧具有与所述长波长光的短波长侧的波长范围重叠的波长范围；以及合波部，其将所述长波长光的比规定的波长长的波长范围与所述宽频带光的所述规定的波长以下的波长范围进行合波，其中，所述规定的波长是所述长波长光的峰值波长与所述宽频带光的峰值波长之间的波长，并且是使所述长波长光的强度为所述长波长光的峰值强度的10％以上且使所述宽频带光的强度为所述宽频带光的峰值强度的10％以上的波长。

[0013] 根据本发明，通过合波部将从长波长光源射出的长波长光与从宽频带光源射出的具有到红色的波长范围为止的光谱的宽频带光合波成一个，由此生成至少在绿色至红色的波长范围内光谱没有缺失的照明光。

[0014] 在该情况下，由合波部进行合波的长波长光和宽频带光在长波长光的峰值波长与宽频带光的峰值波长之间的波长范围具有各自的峰值强度的10％以上的足够高的强度。由此，能够生成具有波长缺失少的良好的光谱特性并能够确保更好的颜色再现性的照明光。

[0015] 此外，在本说明书中，“红色的波长范围”是指约580nm至约760nm的波长范围，包含橙色。“绿色的波长范围”是指约500nm至约580nm的波长范围。“蓝色的波长范围”是指约380nm至约500nm的波长范围，包含紫色。

[0016] 在上述发明中，优选的是，所述宽频带光在500nm至580nm的范围内具有所述峰值波长。

[0017] 通过这样，能够在照明光的、尤其是绿色至红色的波长范围确保更高的光谱的强度，并获得更良好的光谱特性。

[0018] 在上述发明中，也可以为，还具备两个短波长光源，该两个短波长光源分别发出在蓝色的波长范围具有互不相同的峰值波长的短波长光，具有长波长侧的峰值波长的一方的所述短波长光的规定的波长以下的波长范围与具有短波长侧的峰值波长的另一方的所述短波长光的比所述规定的波长长的波长范围相互重叠，所述规定的波长是使所述一方的短波长光的强度为所述一方的短波长光的峰值强度的10％以上且使所述另一方的短波长光的强度为所述另一方的短波长光的峰值强度的10％以上的波长。

[0019] 通过这样，特别是在对蓝色的波长范围内的分光反射率不固定的物体进行照明时，能够更准确地表现该物体的色调。

[0020] 在上述发明中，也可以为，具备至少两个长波长光源，该至少两个长波长光源分别发出在红色的波长范围具有互不相同的峰值波长的长波长光，所述合波部将具有长波长侧的峰值波长的一方的所述长波长光的比规定的波长长的波长范围与具有短波长侧的峰值波长的另一方的所述长波长光的所述规定的波长以下的波长范围进行合波，所述规定的波长是使所述一方的长波长光的强度为所述一方的长波长光的峰值强度的10％以上且使所述另一方的长波长光的强度为所述另一方的长波长光的峰值强度的10％以上的波长。

[0021] 通过这样，特别是在对红色的波长范围内的分光反射率不固定的物体进行照明时，能够更准确地表现该物体的色调。

[0022] 在上述发明中，也可以为，还具备强度比调整部，该强度比调整部对由所述合波部进行合波的光的强度比进行调整。

[0023] 通过这样，在由摄像元件拍摄被照明光照明的物体的情况下，能够使照明光的光谱特性相对于摄像元件的光谱灵敏度特性而言最佳化。

[0024] 发明的效果

[0025] 根据本发明，起到如下效果：能够生成具有波长缺失少的良好的光谱特性的照明光以确保更好的颜色再现性。

附图说明

[0026] 图1是本发明的一个实施方式所涉及的光源装置的整体结构图。

[0027] 图2是表示图1的光源装置所具备的蓝色、绿色及红色的LED的发光光谱(左轴)与第一分色滤光片及第二分色滤光片的分光透射率(右轴)的曲线图。

[0028] 图3是表示由图1的光源装置生成的照明光的光谱(左轴)与粘膜的分光反射率(右轴)的曲线图。

[0029] 图4是表示图1的光源装置的变形例的整体结构图。

[0030] 图5是表示图4的光源装置所具备的蓝色LED及紫色LED的发光光谱(左轴)与第三分色滤光片的分光透射率(右轴)的曲线图。

[0031] 图6是表示图4的光源装置所具备的蓝色LED及紫色LED的发光光谱(左轴)与粘膜的分光反射率(右轴)的曲线图。

[0032] 图7是表示图1的光源装置的另一个变形例的整体结构图。

[0033] 图8是表示图7的光源装置所具备的红色LED及橙色LED的发光光谱(左轴)与第四分色滤光片的分光透射率(右轴)的曲线图。

[0034] 图9是表示图7的光源装置所具备的红色LED及橙色LED的发光光谱(左轴)与粘膜及血管的分光反射率(右轴)的曲线图。

[0035] 图10是以往的光源装置的整体结构图。

[0036] 图11是表示图10的光源装置所具备的蓝色、绿色及红色的LED的发光光谱(左轴)与第一分色滤光片及第二分色滤光片的分光透射率(右轴)的曲线图。

[0037] 图12是表示由图10的光源装置生成的照明光的光谱(左轴)与粘膜的分光反射率(右轴)的曲线图。

具体实施方式

[0038] 下面，参照附图说明本发明的一个实施方式所涉及的光源装置1。

[0039] 如图1所示，本实施方式所涉及的光源装置1具备：三个LED 21、22、23；两个分色滤光片31、32，其将从LED 21、22、23射出的三个光Lb、Lg、Lr合波成一个而生成白色的照明光Lw；三个准直透镜4，其配置在紧挨着各LED 21、22、23之后的后级；以及会聚透镜5，其使由分色滤光片(合波部)31、32生成的照明光Lw会聚。

[0040] 图2表示LED 21、22、23发出的光Lb、Lg、Lr的光谱以及分色滤光片31、32的光透射特性。在图2中，光Lb、Lg、Lr的强度是各自的最大值设为1而被标准化的。

[0041] LED 21、22、23是发出蓝色光(短波长光)Lb的单个蓝色LED(短波长光源)21、发出绿色光(宽频带)Lg的单个绿色LED(宽频带光源)22以及发出红色光(长波长光)Lr的单个红色LED(长波长光源)23。

[0042] 蓝色光Lb是包含约20nm至30nm的半值宽度的光谱的窄频带光，具有约460nm的峰值波长。

[0043] 红色光Lr是包含约20nm至30nm的半值宽度的光谱的窄频带光，具有约630nm的峰值波长。

[0044] 绿色光Lg是包含约100nm以上的半值宽度的光谱的宽频带光，具有约550nm的峰值波长。即，在红色的波长范围内也具有绿色光Lg的光谱，绿色光Lg的长波长侧的波长范围与红色光Lr的至少短波长侧的波长范围重叠。

[0045] 绿色LED 22被配置为其射出光轴与蓝色LED 21的射出光轴A相交。红色LED 23被配置为其射出光轴在比绿色LED 22离蓝色LED 21更远的位置处与该蓝色LED 21的射出光轴A相交。

[0046] 第一分色滤光片31是在约500nm具有截止波长(规定的波长)λcut1的短波带通滤波器，使具有截止波长λcut1以下的波长的光透射，将具有比截止波长λcut1长的波长的光反射。

[0047] 第二分色滤光片32是在绿色光Lg的峰值波长与红色光Lr的峰值波长之间具有截止波长λcut2的短波带通滤波器，使具有截止波长λcut2以下的波长的光透射，将具有比截止波长λcut2长的波长的光反射。

[0048] 第一分色滤光片31配置在蓝色LED 21的射出光轴A与绿色LED 22的射出光轴相交的位置。第一分色滤光片31使从蓝色LED 21射出的蓝色光Lb全部沿着输出光轴A透射，另一方面，将从绿色LED 22射出的绿色光Lg的大部分沿着输出光轴A反射。

[0049] 第二分色滤光片32配置在蓝色LED 21的射出光轴A与红色LED 23的射出光轴相交的位置。第二分色滤光片32使蓝色光Lb全部沿着输出光轴A透射，另一方面，将被第一分色滤光片31反射的绿色光Lg中的比截止波长λcut2长的波长范围的绿色光反射，使截止波长λcut2以下的波长范围的绿色光沿着输出光轴A透射。并且，第二分色滤光片32将从红色LED 23射出的红色光Lr中的比截止波长λcut2长的波长范围的红色光沿着输出光轴A反射，使截止波长λcut2以下的波长范围的红色光透射。

[0050] 通过如以上那样，在第二分色滤光片32的后级，将蓝色、绿色以及红色的光Lb、Lg、Lr进行合波而生成白色的照明光Lw。所生成的照明光Lw被会聚透镜5会聚于光轴A上的玻璃盖片6，并从该玻璃盖片6被输出到光源装置1的外部。

[0051] 在此，第二分色滤光片32的截止波长λcut2被设定为该截止波长λcut2时的绿色光Lg的强度为该绿色光Lg的峰值强度的10％以上且截止波长λcut2时的红色光Lr的强度为该红色光Lr的峰值强度的10％以上的波长。在图2所示的例子中，截止波长λcut2被设定为约615nm。

[0052] 在截止波长λcut2时的各光Lr、Lg的强度小于各自的峰值强度的10％的情况下，在照明光Lw的截止波长λcut2及其附近可能产生强度不足的波长范围。其结果，难以确保后述的照明光Lw的良好的颜色再现性。

[0053] 各准直透镜4是焦点配置于各LED 21、22、23的发光部的凸透镜，分别接收作为扩散光束而从LED 21、22、23的发光部射出的光Lb、Lg、Lr，并转换为具有大致相同的光束直径的平行光束后分别向分色滤光片31、32射出。这样，将蓝色光Lb、绿色光Lg以及红色光Lr合成而生成照明光Lw。

[0054] 接着，列举用作对生物体内进行观察的医疗用内窥镜的光源装置的情况为例来说明像这样构成的光源装置1的作用。附图标记7表示与光源装置1连接的内窥镜的照明用的光导件。

[0055] 从各LED 21、22、23射出的三个颜色的光Lb、Lg、Lr通过两个分色滤光片31、32被合波于同一射出光轴A上，由此在第二分色滤光片32的后级生成白色的照明光Lw。所生成的照明光Lw被会聚透镜5会聚，向光导件7入射。

[0056] 入射至光导件7的照明光Lw在该光导件7中引导至配置于内窥镜的前端的光导件7的前端，从内窥镜的前端朝向观察对象照射。来自观察对象的照明光Lw的反射光被内置于内窥镜的前端的如CCD成像传感器那样的摄像元件所接收并使其彩色图像化。

[0057] 在此，粘膜的分光反射率如图3所示那样在500nm至650nm的波长范围内变化大。在图3中，照明光Lw的强度是最大值设为1而被标准化的。

[0058] 在此，参照图10至图12说明以往的光源装置1’。如图10所示，光源装置1’的基本结构与本实施方式所涉及的光源装置1大致相同，蓝色LED 21’、红色LED 23’、第一分色滤光片31’、准直透镜4’以及聚焦透镜5’分别与蓝色LED21、红色LED 23、第一分色滤光片31、准直透镜4以及聚焦透镜5同样地构成。但是，如图11所示，以往的光源装置1’的绿色LED 22’和第二分色滤光片32’的光学特性分别与绿色LED 22和第二分色滤光片32的光学特性不同。

[0059] 如图10和图11所示，在使用发出窄频带的绿色光Lg’的LED作为绿色LED 22’的以往的光源装置1’的情况下，导致所生成的照明光Lw’的光谱如图12所示那样在粘膜的分光反射率大幅变化的绿色至红色的波长范围内有波长缺失。这意味着在向粘膜照射了照明光Lw’的情况下无法准确地再现粘膜的颜色。

[0060] 根据本实施方式，将宽频带的绿色光Lg与红色光Lr进行合波所生成的照明光Lw在500nm至650nm的整个波长范围具有波长缺失少的连续的光谱。并且，将绿色光Lg与红色光Lr进行合波的第二分色滤光片32的截止波长λcut2被设定为两方的光Lg、Lr具有该光Lg、Lr的峰值强度的10％以上的强度的波长。由此，如图3所示，照明光Lw在500nm至650nm的波长范围内在强度相对低的截止波长λcut2及其附近也具有足够的强度，在500nm至650nm的整个波长范围具有波长缺失少的良好的光谱特性。

[0061] 这样的照明光Lw有利于再现粘膜所具有的绿色至红色之间的微小的色调差异。这样，存在如下优点：在对被在绿色至红色中演色性特别优异的照明光Lw照明的粘膜进行拍摄所得到的内窥镜的彩色图像中，粘膜的微小的色调也能够准确地再现。

[0062] 在本实施方式中，设为具备三个颜色的LED 21、22、23，但是LED的颜色能够适当地增加。

[0063] 图4示出了还具备发出在约410nm至420nm具有单个峰值波长的窄频带的紫色光(短波长光)Lp的紫色LED(短波长光源)24以及将紫色光Lp与蓝色光Lb合波于射出光轴A上的第三分色滤光片33。

[0064] 如图5所示，第三分色滤光片33是在蓝色光Lb的峰值波长与紫色光Lp的峰值波长之间具有截止波长λcut3的短波带通滤波器。第三分色滤光片33使紫色光Lp的大致全部沿着射出光轴A透射，并使蓝色光Lb的大部分沿着射出光轴A反射。在本例中，截止波长λcut3被设定为约440nm。

[0065] 在此，蓝色光Lb的规定的波长(在图5和图6所示的例子中，为约430nm)以下的短波长范围与紫色光Lp的比规定的波长长的长波长范围相互重叠。规定的波长被设定为使蓝色光Lb的强度为蓝色光Lb的峰值强度的10％以上且使紫色光Lp的强度为紫色光Lp的峰值强度的10％以上的波长。由此，照明光Lw对于蓝色的波长范围的全部波长具有波长缺失少的光谱特性。

[0066] 如图6所示，粘膜的分光反射率在蓝色的波长范围内也根据波长的不同而不同。因此，通过将在蓝色的波长范围具有峰值波长的两个LED 21、24组合，由此在照明光Lw的蓝色的波长范围内也能够获得波长缺失少的良好的光谱特性。这样，存在如下优点：通过蓝色的演色性也优异的照明光Lw对粘膜进行照明，由此粘膜所具有的蓝色的微小的色调差异也能够准确地表现。

[0067] 此外，在图5和图6中，光Lb、Lp的强度是各自的最大值设为1而被标准化的。

[0068] 图7示出了在图4的结构中还具备发出在约600nm具有峰值波长的窄频带的橙色光(长波长光)Lo的橙色LED(长波长光源)25以及将橙色光Lo合波于射出光轴A上的第四分色滤光片34的结构。第四分色滤光片34是在绿色光Lg的峰值波长与橙色光Lo的峰值波长之间具有截止波长的短波带通滤波器。截止波长例如被设定为约580nm。

[0069] 如图8所示，第二分色滤光片32的截止波长(规定的波长)λcut2位于橙色光Lo的峰值波长与红色光Lr的峰值波长之间。该截止波长λcut2时的红色光Lr的强度为该红色光Lr的峰值强度的10％以上，并且截止波长λcut2时的橙色光Lo的强度为该橙色光Lo的峰值强度的10％以上。

[0070] 如图9所示，粘膜和存在于该粘膜内的血管的分光反射率在红色的波长范围内根据波长的不同而不同。因此，通过将在红色的波长范围具有峰值波长的两个LED 23、25组合，由此在照明光Lw的红色的波长范围内也能够获得波长缺失少的良好的光谱特性。这样，存在如下优点：通过红色的演色性也优异的照明光Lw对粘膜进行照明，由此粘膜与血管的微小的红色的色调差异也能够准确地表现。

[0071] 此外，在图8和图9中，光Lb、Lo的强度是各自的最大值设为1而被标准化的。

[0072] 并且，在本实施方式中，也可以还具备对通过分色滤光片31、32、33、34进行合波的光Lb、Lg、Lr、Lp、Lo的强度比进行调整的强度比调整部。强度比调整部例如是向各LED 21、22、23、24、25提供电流的电源(省略图示)，通过个别地调整向各LED 21、22、23、24、25提供的电流的大小，能够相互独立地调整各LED 21、22、23、24、25的发光强度，由此能够调整光Lb、Lg、Lr、Lp、Lo的强度比。

[0073] 摄像元件并非针对所有波长的光具有相等的检测灵敏度，而是检测灵敏度按各波长而不同。通过调整照明光Lw的光谱特性以最适合于这样的摄像元件的光谱灵敏度特性，由此能够在由摄像元件获取的图像中确保更好的颜色再现性。

[0074] 另外，在本实施方式中，设为使用发出宽频带的绿色光的绿色LED 22作为宽频带光源，但是取而代之地，也可以使用如白色LED那样的发出白色光的光源。

[0075] 附图标记说明

[0076] 1：光源装置；21：蓝色LED(短波长光源)；22：绿色LED(宽频带光源)；23：红色LED(长波长光源)；24：紫色LED(短波长光源)；25：橙色LED(长波长光源)；31、32、33、34：分色滤光片(合波部)；4：准直透镜；5：会聚透镜；6：玻璃盖片；7：光导件。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种白光LED光源-专利编号CN105428513B	2020-05-13	255
LEDCOB封装光源-专利编号CN102881685A	2020-05-12	926
光源装置-专利编号CN1625668A	2020-05-11	806
光源装置-专利编号CN1366714A	2020-05-11	613
反光LED光源-专利编号CN104406071A	2020-05-12	534
LEDCOB封装光源-专利编号CN102881685B	2020-05-12	493
聚光LED光源-专利编号CN104390163A	2020-05-13	332
光源装置-专利编号CN100552286C	2020-05-11	1001
一种白光LED光源-专利编号CN105428513A	2020-05-13	871
光源装置-专利编号CN1225801C	2020-05-11	778

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