光源裝置以及備有該光源裝置的內(nèi)視鏡的制作方法

專利名稱：光源裝置以及備有該光源裝置的內(nèi)視鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源裝置，特別是涉及作為工業(yè)用和醫(yī)療用途的照明而使用的光源裝置以及備有該光源裝置的內(nèi)視鏡。
背景技術(shù)：
醫(yī)療用的內(nèi)視鏡裝置，備有用于以白色光照射到體內(nèi)的照明光學(xué)系統(tǒng)，以及用于得到體內(nèi)圖像的CCD攝像機(jī)。照明光學(xué)系統(tǒng)由如下器件構(gòu)成即氙燈等高亮度燈；用于將從該高亮度等輸出的光聚焦的聚焦透鏡；由用于將由該聚焦透鏡聚焦的光導(dǎo)入到體內(nèi)的光纖構(gòu)成的光導(dǎo)；以及由用于將經(jīng)由該光導(dǎo)導(dǎo)來的光照射導(dǎo)體內(nèi)的照明透鏡。這種結(jié)構(gòu)的照明光學(xué)系統(tǒng)，已被例如對(duì)比文獻(xiàn)1所公開。
在非專利文獻(xiàn)1的照明光學(xué)系統(tǒng)中，作為光導(dǎo)使用數(shù)值孔徑NA(開口數(shù))為大約0.6的多成分玻璃纖維，并且為了均一地照射視野范圍，而在位于內(nèi)室鏡前端部的光導(dǎo)纖維的輸出端面?zhèn)?，使用照明透鏡而將NA變換為大約0.87。
然而，在該以往的光學(xué)系統(tǒng)中，存在除了高亮度玻璃的發(fā)熱和消耗電力較大，整體形狀也較大的問題。
因此，為了改善這種問題而提案了使用LED等的照明光學(xué)系統(tǒng)。具有使用LED等的照明光學(xué)系統(tǒng)的光源裝置，已被例如專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所公開。專利文獻(xiàn)1公開的光源裝置的照明光學(xué)系統(tǒng)，具有多個(gè)LED和反射構(gòu)件，并構(gòu)成為將從該多個(gè)LED輸出的光導(dǎo)入到光導(dǎo)構(gòu)件(light guide)。專利文獻(xiàn)2所公開的光源裝置的照明光學(xué)系統(tǒng)，具有多個(gè)固體發(fā)光元件(LED、LD、SLD等)，并構(gòu)成為將從該多個(gè)固體發(fā)光元件輸出的光導(dǎo)入到熒光光纖。
圖10表示以往的光源裝置的一例。本光源裝置備有白色LED91、聚焦透鏡92、塑料光纖(POF)93，并構(gòu)成由聚焦透鏡92將從白色LED輸出的光聚焦，從而導(dǎo)入到POF93的入射端。白色LED91，具有藍(lán)色LED芯片94、反射鏡95、密封材96以及熒光材97。
然而，雖然以往的光源裝置中的白色LED91與上述的高亮度燈相比小型且消耗電力低，在作為例如醫(yī)療用而使用的情況下，有時(shí)不能說與光的輸出和彩色再現(xiàn)性很相關(guān)。具體來說，按照非專利文獻(xiàn)2，基于藍(lán)色LED和黃色熒光體的組合的白色LED中，光的輸出比較高，且由于原理上綠成分和紅成分的輸出相對(duì)較弱，因此有時(shí)不能充分得到彩色再現(xiàn)性。
因此，作為綠成分和紅成分的輸出相對(duì)較高并且彩色再現(xiàn)性優(yōu)良的白色LED，將紫色LED和RGB熒光體組合的白色LED已被提案等、以及用于將白色LED的波譜接近于太陽(yáng)光的波譜的開發(fā)正在進(jìn)展。
專利文獻(xiàn)1特開2003-235796號(hào)專利文獻(xiàn)2特開2003-19112號(hào)非專利文獻(xiàn)1“光學(xué)系統(tǒng)的規(guī)格和應(yīng)用”オプトロニクス社編輯部編pp205-215(2003年)。
非專利文獻(xiàn)2“下一代照明的白色LED”平成15年度應(yīng)用物理學(xué)會(huì)關(guān)西支部研討會(huì)，pp35-40(平成15年11月)。
然而，在以往的光源裝置中，即使改善了白色LED91的彩色再現(xiàn)性，由于從該白色LED輸出的光通過POF93而輸出到外部，因此由于POF93的透過損失的波長(zhǎng)依存性，波譜會(huì)發(fā)生變化。也就是說，在以往的光源裝置中，有時(shí)即使改善白色LED91的彩色再現(xiàn)性，也不能夠充分得到從該光源裝置向外部輸出的光的彩色再現(xiàn)性。圖7表示丙烯系光纖的透過損失的波長(zhǎng)特性。按照這樣，對(duì)于丙烯系光纖，由于與紅成分(例如630nm)附近的透過損失較大而約10％相對(duì)，藍(lán)成分(例如450nm)附近的透過損失較小而約2％。如此，由于在POF93的透過損失方面存在波長(zhǎng)依存性，因此在以往的光源裝置中為了輸出彩色再現(xiàn)性優(yōu)良的光，而需要考慮了白色LED91的結(jié)構(gòu)和POF93的透過損失的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮了該種情形而提出的方案，其目的為提供一種小型且低消耗電力且高輸出、彩色再現(xiàn)性優(yōu)良的光源裝置以及備有該光源裝置的內(nèi)視鏡。
本發(fā)明第一側(cè)面涉及一種光源裝置，其中，備有半導(dǎo)體發(fā)光元件，其輸出光；波長(zhǎng)變換構(gòu)件，其用于對(duì)從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光進(jìn)行受光，并輸出比該光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光；波長(zhǎng)選擇構(gòu)件，其位于所述半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件之間，并具有如下波長(zhǎng)特性即對(duì)應(yīng)于所輸入的光的波長(zhǎng)該光的反射率和透過率不同。
本發(fā)明第二側(cè)面涉及一種光源裝置，其中，備有半導(dǎo)體發(fā)光元件，其輸出光；波長(zhǎng)變換構(gòu)件，其用于對(duì)從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光進(jìn)行受光，并輸出比該光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光；導(dǎo)光構(gòu)件，其用于將從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光導(dǎo)入到所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件。
本發(fā)明第三側(cè)面涉及一種內(nèi)視鏡，其中，具備本發(fā)明第一側(cè)面或第二側(cè)面所記載的光源裝置、用于對(duì)從所述光源裝置輸出的光的照射區(qū)域進(jìn)行攝像的攝像元件。
本發(fā)明第一側(cè)面所涉及的光源裝置，備有，波長(zhǎng)選擇構(gòu)件，其位于所述半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件之間，并具有如下波長(zhǎng)特性即對(duì)應(yīng)于所輸入的光的波長(zhǎng)該光的反射率和透過率不同。為此，在本光源裝置中，較高地設(shè)定對(duì)于從半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光的波長(zhǎng)的光透過率，并較高地設(shè)定對(duì)于從波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光的波長(zhǎng)的光反射率，除了能夠使經(jīng)由波長(zhǎng)選擇構(gòu)件從半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光有效率地到達(dá)波長(zhǎng)變換構(gòu)件外，還能夠更有效果地將從該波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光中向著波長(zhǎng)選擇構(gòu)件的光反射到該波長(zhǎng)選擇構(gòu)件。因此，在本發(fā)明的光源裝置中，能夠高效地將從波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光變換到與波長(zhǎng)選擇構(gòu)件相反方向，因此能夠提高取出到該反對(duì)方向側(cè)的光的輸出。
另外，在本光源裝置中，即使在半導(dǎo)體發(fā)光元件和波長(zhǎng)變換構(gòu)件之間夾置透過損失具有波長(zhǎng)依存性的構(gòu)件，也能夠不經(jīng)由該構(gòu)件地將從波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光取出到外部。因此，本光源裝置，在提高從該光源裝置取出到外部的光的彩色再現(xiàn)性發(fā)明較為合適。
本發(fā)明的第二側(cè)面所涉及的光源裝置，構(gòu)成為將經(jīng)由導(dǎo)光構(gòu)件將從半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光導(dǎo)入到波長(zhǎng)變換構(gòu)件。為此，在本光源裝置中，能夠不經(jīng)由導(dǎo)光構(gòu)件地將從波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光取出到外部。因此，在本光源裝置中，即使在導(dǎo)光構(gòu)件中的透過損失具有波長(zhǎng)依存性的情況下，也能夠提高從該光源裝置取出到外部的光的彩色再現(xiàn)性。
本發(fā)明第三側(cè)面涉及一種內(nèi)視鏡，其中，具備本發(fā)明第一側(cè)面或第二側(cè)面所記載的光源裝置。因此，本內(nèi)視鏡能夠利用彩色再現(xiàn)性優(yōu)良的光照射體內(nèi)等。因此，本內(nèi)視鏡適宜于更確實(shí)地進(jìn)行基于體內(nèi)狀況等的色彩識(shí)別。


圖1是示意性地表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的光源裝置的構(gòu)成的圖。
圖2A是表示圖1所表示的光源裝置中的光纖的輸出端的形狀是平坦?fàn)畹那闆r下的輸出光的擴(kuò)展角的圖。
圖2B是表示圖1所表示的光源裝置中的光纖的輸出端的形狀為凹曲面狀的情況下的輸出光的擴(kuò)展角的圖。
圖3是示意性地表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的光源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是示意性地表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的內(nèi)視鏡的構(gòu)成的部分剖面圖。
圖5是示意性地表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的內(nèi)視鏡的構(gòu)成的部分剖面圖。
圖6是表示紫色LED的發(fā)光波譜的圖。
圖7是表示丙烯(アクリル)系光纖的透過損失的波長(zhǎng)特性的圖。
圖8是表示波長(zhǎng)選擇濾光器的波長(zhǎng)特性的圖。
圖9是表示紫色LED和熒光體的組合的白色LED的發(fā)光波譜的圖。
圖10是示意性地表示以往的光源裝置的構(gòu)成的圖。
圖中X1、X2-光源裝置，Y1、Y2-內(nèi)視鏡，10-光源(發(fā)光二極管)，10-光源(發(fā)光二極管)，11-半導(dǎo)體發(fā)光元件(LED芯片)，12-反射構(gòu)件(反射鏡)，13-密封材，20-聚焦透鏡，30-導(dǎo)光構(gòu)件(光纖)，40-波長(zhǎng)選擇構(gòu)件(波長(zhǎng)選擇反射鏡)，50-波長(zhǎng)變換構(gòu)件(熒光體含有部)，110-光源連接部，120-攝像元件搭載部，130-分路機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的光源裝置X1的示意圖。光源裝置X1，備有光源10、聚焦透鏡20、導(dǎo)光構(gòu)件30、波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40、以及波長(zhǎng)變換構(gòu)件50。
光源10，具有半導(dǎo)體發(fā)光元件11、反射構(gòu)件12、密封材13，是輸出用于激勵(lì)后述的波長(zhǎng)變換構(gòu)件50的光的構(gòu)件。作為半導(dǎo)體發(fā)光元件11，使用發(fā)出特定波長(zhǎng)的光(例如紫外光等短波長(zhǎng)(例如390nm以下的光)的器件。作為半導(dǎo)體發(fā)光元件11，可以舉出使用例如GaN系化合物半導(dǎo)體而構(gòu)成的藍(lán)色～紫外LED等，但是在需要特別高亮度的情況下，優(yōu)選為端面發(fā)光LED(EELEDEdge Emitting LED)和超亮度LED(SLEDSuperLuminescent LED)等。反射構(gòu)件12是用于將從半導(dǎo)體發(fā)光元件12輸出的光反射的器件，并構(gòu)成為能夠有效地向后述的聚焦透鏡20反射。在本實(shí)施方式中，反射構(gòu)件12具有大致茶杯狀的構(gòu)造，并在其底部12a的中央部分安裝半導(dǎo)體發(fā)光元件11。作為反射構(gòu)件12，可以例舉出其整體由金屬構(gòu)成，或其表面由鋁或銀涂鍍的器件。密封構(gòu)件13是用于將安裝于反射構(gòu)件12的半導(dǎo)體發(fā)光元件11密封的器件，為了使從半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光透過而具有透光性。另外，密封構(gòu)件13構(gòu)成為具有將從半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光聚焦到聚焦透鏡20上的透鏡功能。
聚焦透鏡20，由1個(gè)透鏡或多個(gè)透鏡(本實(shí)施方式中為兩個(gè)透鏡的組合)的組合而構(gòu)成，并將從光源10的半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光聚焦，從而入射到后述的導(dǎo)光構(gòu)件30的一端30a。作為構(gòu)成聚焦透鏡20的透鏡，可以例舉出非球面聚光透鏡、球透鏡等。
導(dǎo)光構(gòu)件30，是將從光源10的半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光導(dǎo)向后述的波長(zhǎng)變換構(gòu)件50的器件，由例如光纖等構(gòu)成。作為構(gòu)成導(dǎo)光構(gòu)件30的材料，可以列舉出石英玻璃、多成分系玻璃、塑料等。
圖2是表示對(duì)與導(dǎo)光構(gòu)件30的光輸出端形狀相對(duì)應(yīng)的輸出光束進(jìn)行仿真的結(jié)果的圖，圖2A是輸出端形狀為平坦?fàn)畹那闆r，圖2B是輸出端形狀為凹曲面狀(半徑5mm)的情況。按照?qǐng)D2所示的仿真的結(jié)果，導(dǎo)光構(gòu)件30的輸出端形狀為平坦?fàn)顣r(shí)的擴(kuò)展角為30°，導(dǎo)光構(gòu)件30的輸出端形狀為凹曲面狀時(shí)的光束擴(kuò)展角為50°。因此，在光源裝置X1中，通過使導(dǎo)光構(gòu)件30的輸出端形狀為凹曲面形狀，能夠增大從輸出端輸出的光束的擴(kuò)展角(提高照明透鏡的功能)。這里，所謂光束擴(kuò)展角，表示從光軸(發(fā)射強(qiáng)度最大值)起發(fā)射強(qiáng)度成為最大值的50％的角度。
波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40，被配設(shè)于光源10的半導(dǎo)體發(fā)光元件11和后述的波長(zhǎng)變換構(gòu)件50之間(在本實(shí)施方式中為導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b)，并與所輸入的光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，該光的反射率和透過率具有不同的波長(zhǎng)特性。作為波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40，可以例舉出含有電介質(zhì)多層膜而形成的波長(zhǎng)選擇濾光器(波長(zhǎng)選擇反射鏡)等。該電介質(zhì)多層膜，交互地層疊相對(duì)高折射率的電介質(zhì)膜(厚度λ/4)和相對(duì)低折射率的電介質(zhì)膜(厚度λ/4)，并且構(gòu)成為包括波長(zhǎng)λ的一定范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光(例如可見光)的反射率變高(例如90％以上)，且比波長(zhǎng)λ短波長(zhǎng)的光(例如紫外光)的透過率變高(例如90％以上)。采用上述波長(zhǎng)選擇濾光器而用作波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40時(shí)的波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40的向?qū)Ч鈽?gòu)件30的配設(shè)方法，可以列舉預(yù)先在玻璃系基板上形成上述電介質(zhì)多層膜，并將通過超聲波加工機(jī)或切割(dicing)加工機(jī)等而切割為規(guī)定的尺寸的器件用粘接劑等安裝于導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b的方法，以及通過蒸鍍等方法對(duì)導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b直接形成上述電介質(zhì)多層膜的方法。另外，對(duì)于采用前者的方法的情況，也可以在導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b和波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40之間，夾雜匹配油(例如硅油)。另外，關(guān)于波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40的尺寸，雖然相應(yīng)于從導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b輸出的光束的擴(kuò)展角適宜即可，但是為了在該光束的擴(kuò)展角較大的情況下將更多的光經(jīng)由波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40導(dǎo)入到波長(zhǎng)變換構(gòu)件50，而優(yōu)選為比導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b大地設(shè)定。
這里，就針對(duì)導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b直接形成上述電介質(zhì)多層膜的方法的一例進(jìn)行了說明。首先，以將多個(gè)導(dǎo)光構(gòu)件30一統(tǒng)地設(shè)置于規(guī)定的夾具中的狀態(tài)，而設(shè)置于蒸鍍裝置內(nèi)。接著，對(duì)導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b，以規(guī)定溫度(例如100～150℃)蒸鍍規(guī)定的電介質(zhì)形成材料。通過以上那樣，能夠?qū)?dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b形成電介質(zhì)多層膜。另外，作為導(dǎo)光構(gòu)件30，在采用套圈(ferrule)而保持的光纖的情況下，也可以，將該光纖的端面與該套圈的端面一起研磨，并在其研磨面上蒸鍍上述多層膜。
波長(zhǎng)變換構(gòu)件50，是接受從半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光并輸出比該光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光的器件，例如是通過將熒光體、顏料等分散于規(guī)定的樹脂(硅樹脂)中而硬化的器件。為了將從波長(zhǎng)變換構(gòu)件50輸出的光變換為白色光，可以列舉出以下方法即作為半導(dǎo)體發(fā)光元件11采用藍(lán)色LED并且作為波長(zhǎng)變換元件50采用黃色發(fā)光的熒光體(例如YAG熒光體)的方法；以及作為半導(dǎo)體發(fā)光元件11采用采用紫色LED或紫外LED并且作為波長(zhǎng)變換元件50采用RGB熒光體(組合紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)這三種熒光體的熒光體)的方法。特別是，為了使從波長(zhǎng)變換元件50輸出的光成為彩色再現(xiàn)性優(yōu)良的白色光，可以將構(gòu)成RGB熒光體的各熒光體以規(guī)定的含有量分散到樹脂中并硬化。另外，關(guān)于波長(zhǎng)變換元件50中的光的輸出端形狀，可以說與導(dǎo)光構(gòu)件30中的光的輸出端形狀同樣。
本實(shí)施方式所涉及的光源裝置X1備有波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40。為此，在光源裝置X1中，將從例如半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光的波長(zhǎng)的透過率較高地設(shè)定(例如90％以上)，并將從波長(zhǎng)變換元件50輸出的光的波長(zhǎng)中的反射率較高地設(shè)定(例如90％)，由此能夠通過波長(zhǎng)選擇元件40使從半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光高效率地到達(dá)波長(zhǎng)變換元件50，并能夠?qū)脑摬ㄩL(zhǎng)變換元件50輸出的光中朝向波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40側(cè)的光更有效地反射到該波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40。因此，在光源裝置X1中，由于能夠?qū)牟ㄩL(zhǎng)變換構(gòu)件50輸出的光有效地取出到與波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40相反的方向，因此能夠提高在該反對(duì)方向側(cè)取出的光的輸出。特別是，作為波長(zhǎng)變換元件50，在采用包含熒光體構(gòu)件的情況下，由于從該熒光體輸出的光缺乏指向性，因此能夠更顯著地實(shí)現(xiàn)基于波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40的輸出提高效果。
在光源裝置X1中，構(gòu)成為，從半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光經(jīng)由導(dǎo)光構(gòu)件30和波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40而被導(dǎo)入到波長(zhǎng)變換構(gòu)件50，并將從波長(zhǎng)變換構(gòu)件50輸出的光取出到外部。為此，在光源裝置X1中，能夠不通過導(dǎo)光構(gòu)件30地將從波長(zhǎng)變換構(gòu)件50輸出的光取出到外部。因此，即使在導(dǎo)光構(gòu)件30的透過損失具有波長(zhǎng)依存性的情況下，光源裝置X1也能夠?qū)⑻岣邚脑摴庠囱b置X1取出到外部的光的彩色再現(xiàn)性。
圖3是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的光源裝置X2的示意圖。光源裝置X2，在如下方面與光源裝置X1不同即去掉聚焦透鏡20和導(dǎo)光構(gòu)件30，而將波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40直接安裝于半導(dǎo)體發(fā)光元件11的光輸出面；以及除了半導(dǎo)體發(fā)光元件11外，波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40和波長(zhǎng)變換元件50也由密封構(gòu)件13所密封。對(duì)于光源裝置X2的其他構(gòu)成，與光源裝置X1相關(guān)地與上述同樣。
本實(shí)施方式所涉及的光源裝置X2備有波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40。為此，在光源裝置X2中，將例如從半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光的波長(zhǎng)中的透過率較高地設(shè)定(例如90％以上)，由此除了能夠使經(jīng)由波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40從半導(dǎo)體發(fā)光元件11輸出的光高效率地到達(dá)波長(zhǎng)變換構(gòu)件50外，還能夠?qū)脑摬ㄩL(zhǎng)變換元件50輸出的光中向著波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40側(cè)的光，更有效地反射到該波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40。因此，在光源裝置X2中，由于能夠?qū)牟ㄩL(zhǎng)變換構(gòu)件50輸出的光有效地取出到與波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40相反的方向，因此能夠提高在該相反方向側(cè)取出的光的輸出。特別是，在作為波長(zhǎng)選擇構(gòu)件50采用含有熒光體構(gòu)件的情況下，由于從該熒光體輸出的光缺乏指向性，因此能夠更顯著地實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40的輸出提高效果。
另外，在光源裝置X2中，半導(dǎo)體發(fā)光元件11和波長(zhǎng)變換元件50經(jīng)由波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40而直接連接。也就是說，在光源裝置X2中，半導(dǎo)體發(fā)光元件11和波長(zhǎng)變換構(gòu)件50之間，不夾置導(dǎo)光構(gòu)件30等透過損失具有波長(zhǎng)依賴性的構(gòu)件。因此，光源裝置X2在從該光源裝置X2取出到外部的光的彩色再現(xiàn)性方面較為優(yōu)良。
以下，說明光源裝置X2的制造方法的一例。
首先，在半導(dǎo)體發(fā)光元件11的光輸出面上，配設(shè)波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40。可以通過將預(yù)先在玻璃系基板上形成電介質(zhì)多層膜并分割為規(guī)定大小的器件安裝于半導(dǎo)體發(fā)光元件11的光輸出面上，而進(jìn)行該配設(shè)。也可以通過對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光元件11的光出射面直接形成電介質(zhì)多層膜而形成。
接下來，在反射構(gòu)件12的規(guī)定部位(本實(shí)施方式中為杯底面)配設(shè)設(shè)置有波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40的半導(dǎo)體發(fā)光元件11。
接下來，在波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40上形成波長(zhǎng)變換構(gòu)件50。具體來說，可以通過將從波長(zhǎng)變換元件40浸涂(dipping)規(guī)定量的構(gòu)成材料(例如，含有熒光體的硅樹脂)后，在室溫下放置或在規(guī)定溫度(例如，60℃)加熱而使該構(gòu)成材料硬化而形成。另外，也可以通過浸涂，而使波長(zhǎng)構(gòu)成材料的一部分向波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40的側(cè)面流入。
接下來，通過密封材13對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光元件11、波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40和波長(zhǎng)變換構(gòu)件50的整體進(jìn)行密封。如此，能夠制作圖3所示的光源裝置X2。
圖4是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的內(nèi)視鏡Y1的概略構(gòu)成的部分剖面圖。內(nèi)視鏡Y1，備有導(dǎo)光構(gòu)件30、光源連接器部110、攝像元件載置部120、分路機(jī)構(gòu)130，用于插入體內(nèi)等而對(duì)其內(nèi)部狀況等進(jìn)行研究。另外，關(guān)于內(nèi)視鏡Y1，對(duì)于與光源裝置X1相同或同種的構(gòu)件附加相同的符號(hào)而表示。
光源連接器部110，具有光源10、聚焦透鏡20、夾持體111，套圈112、夾持體113、以及連接機(jī)構(gòu)114，并構(gòu)成為光源10和聚焦透鏡20和導(dǎo)光構(gòu)件30的一端為規(guī)定的位置關(guān)系。夾持體111是用于保持光源10和聚焦透鏡20的器件，并構(gòu)成為，從光源10輸出的光被聚焦透鏡20所聚焦，并輸入到導(dǎo)光構(gòu)件30的一端。至于套圈112，在其貫通孔中插入導(dǎo)光構(gòu)件30的一端，并由例如未圖示的粘接劑所固定。夾持體113，用于保持套圈112。連結(jié)機(jī)構(gòu)114，通過彈性構(gòu)件115而以可滑動(dòng)的整體對(duì)支持體113進(jìn)行支撐，并用于連結(jié)夾持體111和夾持體113。另外，基于連結(jié)機(jī)構(gòu)114的夾持體111和夾持體114的連結(jié)整體是可以解除的。
攝像元件搭載部120，具有波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40、波長(zhǎng)變換構(gòu)件50、夾持體121、攝像元件122、套圈123、以及保護(hù)構(gòu)件124。并以導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端和波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40和波長(zhǎng)變換構(gòu)件50成為規(guī)定的位置關(guān)系的方式構(gòu)成。夾持體121，為大致圓柱狀，并具有配設(shè)于其中央部的貫通孔121a、以?shī)A持該貫通孔121a的方式而配設(shè)的貫通孔121b(本實(shí)施方式中為兩個(gè))。攝像元件121，是具有光電變換功能的半導(dǎo)體元件，并由未圖示的粘接劑和精密螺絲等固定于貫通孔121a內(nèi)。另外，攝像元件121，位于攝像元件搭載部120的大致中央部，并由通過控制線125而連接的控制機(jī)構(gòu)(未圖示)所控制。作為攝像元件121，可以例舉出例如CCD(ChargedCoupled Device)圖像傳感器和CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)圖像傳感器等。關(guān)于套圈122，在其貫通孔中通過粘接劑等插入固定導(dǎo)光構(gòu)件的另一端部，并通過未圖示的粘接劑和精密螺絲等固定于貫通孔121b內(nèi)。在該導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端部所插入固定的套圈122的前端部，順次層疊而形成波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40和波長(zhǎng)變換構(gòu)件50。保護(hù)構(gòu)件124是用于保護(hù)適于套圈122的前端部的波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40和波長(zhǎng)變換構(gòu)件50免受外氣影響的器件，并被安裝于貫通孔121b的前端部。保護(hù)構(gòu)件124，優(yōu)選構(gòu)成為，經(jīng)由該保護(hù)構(gòu)件124而輸出的光的光束擴(kuò)展角作為內(nèi)視鏡Y1而成為適當(dāng)?shù)姆秶?例如120°以上)，并且從與例如上述的導(dǎo)光構(gòu)件30的仿真相同的觀點(diǎn)出發(fā)，輸出光一側(cè)的端部成為凹曲面形狀。另外，作為保護(hù)構(gòu)件124，可以舉出例如封罩玻璃等。
這里，對(duì)于在設(shè)于套圈122的前端部的波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40上形成波長(zhǎng)變換構(gòu)件50的方法的一例而進(jìn)行說明。首先，通過粘接劑或精密螺絲等，在夾持體121的貫通孔121b中，插入如下構(gòu)件即在插入固定有導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端部的套圈122的前端部設(shè)置有波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40的構(gòu)件。接下來，以波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40向上的方式配置套圈121后，在該波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40上將波長(zhǎng)變換構(gòu)件50的構(gòu)成材料(例如含有熒光體的硅樹脂)除去規(guī)定量，并在室溫中放置或以規(guī)定溫度(例如，60℃)加熱并將該構(gòu)成材料硬化。如此，形成波長(zhǎng)變換構(gòu)件50。另外，雖然波長(zhǎng)變換構(gòu)件50的厚度設(shè)定為例如大約1mm，但是不限于此，也可以根據(jù)熒光體的種類和分散量等而適宜設(shè)定。
分路機(jī)構(gòu)130，是為了將從光源連接器部120輸出的光輸入到兩個(gè)波長(zhǎng)變換構(gòu)件50，而在中途將導(dǎo)光構(gòu)件30分路的器件。為了謀求最終經(jīng)由各波長(zhǎng)變換構(gòu)件50輸出到外部的光的亮度和輸出等的均一化，關(guān)于分路機(jī)構(gòu)130中的光的分路比，優(yōu)選設(shè)定為分別分路為同程度的光(在本實(shí)施方式中為50％)。另外，作為分路機(jī)構(gòu)130，可以例舉出例如光耦合器等。
本實(shí)施方式所涉及的內(nèi)視鏡Y1，由于內(nèi)置與光源裝置X1同樣的結(jié)構(gòu)，因此能夠達(dá)到與上述光源裝置X1同樣的效果。另外，本內(nèi)視鏡裝置Y1，由于具有攝像元件121，因此能夠通過攝像元件121將經(jīng)由波長(zhǎng)變換元件50而輸出的光的照射區(qū)域的像作為電信號(hào)而得到。
圖5是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的內(nèi)視鏡Y2的概略結(jié)構(gòu)的部分剖面圖。內(nèi)視鏡Y2，作為分路機(jī)構(gòu)130的替代，在分別具有兩個(gè)導(dǎo)光構(gòu)件30和光源連接器部110這一方面，與內(nèi)視鏡Y1不同。關(guān)于內(nèi)視鏡Y2的其他結(jié)構(gòu)，與關(guān)于內(nèi)視鏡Y1而上述的內(nèi)容同樣。另外，導(dǎo)光構(gòu)件30和光源連接器110的設(shè)置數(shù)，也可以分別是3個(gè)以上。
本實(shí)施方式所涉及的內(nèi)視鏡Y2，與內(nèi)視鏡Y1相比，能夠使經(jīng)由波長(zhǎng)變換構(gòu)件50而輸出的光的輸出成為大致2倍(相應(yīng)于上述設(shè)置數(shù)而變動(dòng))。另外，在內(nèi)視鏡Y2中，由于將至少一個(gè)作為備份用光源，因此即使作業(yè)中主光源損壞，也能夠連續(xù)地對(duì)光進(jìn)行照射。
以上，雖然示出了本發(fā)明的具體的實(shí)施方式，但是本發(fā)明不限于此，在不脫離本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)能夠作種種的變更。
光源裝置X1、X2和內(nèi)視鏡Y1、Y2，作為光源10可以采用光擴(kuò)散性小的光源(例如，輸出激光的光源)。按照這種結(jié)構(gòu)，即使增大波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40的尺寸，也能夠經(jīng)由波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40將較多的光導(dǎo)入波長(zhǎng)變換構(gòu)件50。
關(guān)于光源裝置X1和內(nèi)視鏡Y1、Y2，也可以在導(dǎo)光構(gòu)件30的另一端30b和波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40之間，設(shè)置具有透鏡功能的光纖(例如，漸變指數(shù)光纖)。按照這種結(jié)構(gòu)，通過具有透鏡功能的光纖，能夠抑制從該光纖向波長(zhǎng)選擇部40輸出的光的擴(kuò)散，因此即使不增大波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40的尺寸，也能夠通過波長(zhǎng)選擇構(gòu)件40將較多的光導(dǎo)入到波長(zhǎng)變換構(gòu)件50。
關(guān)于內(nèi)視鏡Y1、Y2，也可以替代攝像元件121和控制線125，而采用光纖鏡(fiber scope)用圖像傳導(dǎo)光纖(image guide fiber)。按照這種結(jié)構(gòu)，在能夠減小內(nèi)視鏡Y1、Y2中的攝像元件搭載部120的尺寸是較為合適的。另外，內(nèi)視鏡Y1、Y2也可以作為均沒有攝像元件121、控制線125、光纖鏡用圖像傳導(dǎo)光纖的任何一個(gè)的照明裝置而使用。
至于光源裝置X1、X2，由于高輸出且彩色再現(xiàn)性優(yōu)良，因此可以作為投影儀用、汽車等的頭燈用、各種生物(バイオ)機(jī)器用的光源裝置而采用。特別是，在投影儀中作為光源需要高輸出的點(diǎn)光源，但是朝向光源裝置X1的外部的光輸出端作為點(diǎn)光源也是適用的。
實(shí)施例<光源裝置的制作>
制作與圖1所示的光源裝置X1同樣的結(jié)構(gòu)的光源裝置。具體來說，作為半導(dǎo)體發(fā)光元件11，采用紫色LED。圖6表示本紫色LED的發(fā)光波譜。如圖6所更好地表示的那樣，從本紫色LED輸出的光的波長(zhǎng)主要是380nm。作為反射構(gòu)件12，采用用A1涂鍍的構(gòu)件。作為密封材13，采用樹脂。另外，密封材13，為具有將從上述紫色LED輸出的光的光束擴(kuò)展角減小那樣的功能。作為聚焦透鏡20，采用非球面聚光透鏡。作為導(dǎo)光構(gòu)件30，采用丙烯系光纖(直徑2mm、長(zhǎng)度3m)。圖7表示本丙烯系光纖的透過損失的波長(zhǎng)特性。作為波長(zhǎng)選擇構(gòu)件，采用由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的波長(zhǎng)選擇濾光器。圖8表示本波長(zhǎng)選擇濾光器的波長(zhǎng)特性。本波長(zhǎng)選擇濾光器構(gòu)成為，對(duì)于從上述紫色LED輸出的光的波長(zhǎng)(大約380nm)的透過率為90％以上(被認(rèn)為是充分的水平)，并且對(duì)于白色光的波長(zhǎng)選擇范圍(大約410nm～700nm)的反射率是90％以上(可以認(rèn)為是充分的水平)。作為波長(zhǎng)選擇濾光器，采用在硅樹脂中混合有RGB熒光體并做成塊體(bulk)狀的含熒光體構(gòu)件。本熒光體含有構(gòu)件中所包含的RGB熒光體，通過含有摻有Eu的La2O2S(R成分)、摻有Eu的SrAl2O4(G成分)、摻有Eu的BaMgAl10O17(B成分)而構(gòu)成。
<評(píng)價(jià)>
圖9表示從按照上述那樣制作成的、本實(shí)施例所涉及的光源裝置輸出的發(fā)光波譜。在以往的光源裝置中，將具有圖5所示那樣的發(fā)光波譜的白色光，經(jīng)由具有圖7所示那樣的波長(zhǎng)特性的光纖而輸出到外部，因此該外部輸出光的發(fā)光波譜在630nm附近的值相對(duì)降低，難于確保優(yōu)良的彩色再現(xiàn)性。但是在本實(shí)施例的光源裝置中，由于實(shí)質(zhì)上不受丙烯系光纖的透過損失的波長(zhǎng)依存性的影響，因此能夠容易地確保優(yōu)良的彩色再現(xiàn)性。另外，可以確認(rèn)，在本實(shí)施例所涉及的光源裝置中，通過采用上述波長(zhǎng)選擇濾光器，能夠得到相比于以往的光源裝置更高的輸出。根據(jù)以上，本實(shí)施例所涉及的光源裝置，與以往的光源裝置相比，可以說是輸出功率高且彩色再現(xiàn)性優(yōu)良。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，其特征在于，備有半導(dǎo)體發(fā)光元件，其輸出光；波長(zhǎng)變換構(gòu)件，其用于接受從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光，并輸出比該光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光；波長(zhǎng)選擇構(gòu)件，其位于所述半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件之間，并具有如下波長(zhǎng)特性即對(duì)應(yīng)于所輸入的光的波長(zhǎng)該光的反射率和透過率不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，在所述波長(zhǎng)選擇構(gòu)件中，從所述半導(dǎo)體光源元件輸出的光的波長(zhǎng)的透過率是90％以上，并且從所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光的波長(zhǎng)的反射率是90％以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，所述波長(zhǎng)選擇構(gòu)件中，紫外光的波長(zhǎng)的透過率是90％以上，并且可見光的波長(zhǎng)的反射率上90％以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光的波長(zhǎng)主要是390nm以下，并且從所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光的波長(zhǎng)主要是410～700nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，所述波長(zhǎng)選擇構(gòu)件通過含有電介質(zhì)多層膜而構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，所述波長(zhǎng)選擇構(gòu)件通過含有熒光體而構(gòu)成。
7.一種光源裝置，其特征在于，備有半導(dǎo)體發(fā)光元件，其輸出光；波長(zhǎng)變換構(gòu)件，其用于對(duì)從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光進(jìn)行受光，并輸出比該光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光；導(dǎo)光構(gòu)件，其用于將從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光導(dǎo)入到所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源裝置，其特征在于，還備有波長(zhǎng)選擇元件，其位于所述半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述波長(zhǎng)變換元件之間并具有如下波長(zhǎng)特性即對(duì)應(yīng)于所輸入的光的波長(zhǎng)，該光的反射率和透過率不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源裝置，其特征在于，在所述波長(zhǎng)選擇構(gòu)件中，從所述半導(dǎo)體光源元件輸出的光的波長(zhǎng)的透過率是90％以上，并且從所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光的波長(zhǎng)的反射率是90％以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源裝置，其特征在于，所述波長(zhǎng)選擇構(gòu)件中，紫外光的波長(zhǎng)的透過率是90％以上，并且可見光的波長(zhǎng)的反射率是90％以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源裝置，其特征在于，從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光的波長(zhǎng)主要是390nm以下，并且從所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光的波長(zhǎng)主要是410～700nm。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源裝置，其特征在于，所述波長(zhǎng)選擇構(gòu)件通過含有電介質(zhì)多層膜而構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源裝置，其特征在于，所述波長(zhǎng)選擇構(gòu)件通過含有熒光體而構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光構(gòu)件是光纖。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光源裝置，其特征在于，所述光纖是塑料光纖，從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光的波長(zhǎng)主要是400～600nm，從所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件輸出的光是可見光。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光構(gòu)件中的光的輸出端具有凹曲面狀的部位。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源裝置，其特征在于，所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件中的光的輸出端具有凹曲面狀的部位。
18.一種內(nèi)視鏡，其特征在于，具備權(quán)利要求1～17中任一項(xiàng)所記載的光源裝置、用于對(duì)從所述光源裝置輸出的光的照射區(qū)域進(jìn)行攝像的攝像元件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光源裝置，其中備有半導(dǎo)體發(fā)光元件，其輸出光；波長(zhǎng)變換構(gòu)件，其用于對(duì)從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件輸出的光進(jìn)行受光，并輸出比該光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光；波長(zhǎng)選擇構(gòu)件，其位于所述半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述波長(zhǎng)變換構(gòu)件之間，并具有如下波長(zhǎng)特性即對(duì)應(yīng)于所輸入的光的波長(zhǎng)該光的反射率和透過率不同。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK1993075SQ200580025499
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者安島弘美, 形部浩介 申請(qǐng)人:京瓷株式會(huì)社