CN102445814A - 照明装置及观察系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明装置及观察系统，能够在短时间内切换具有不同的分光特性的两种以上的照明模式。照明装置具有：光源(1、2)，其发出在两种以上的照明模式下所需要的波长频带的光；分光镜(5)，其使来自光源(1)的预定频带的光透射，另一方面使来自光源(2)的预定频带的光透射，并且使预定频带之外的光向来自光源(1)的光的光轴方向反射，对来自光源(1)的光和来自光源(2)的光进行合成；以及控制部，其控制这些光源(1、2)的点亮状态。

Description

照明装置及观察系统

技术领域

本发明涉及照明装置及具有该照明装置的观察系统。

背景技术

过去已经公知的照明装置在白色光源和被照明区域之间设置可动滤光片，该可动滤光片由具有两种以上的不同的分光特性的滤光片构成，按照照明模式使滤光片移动，从白色光机械地切换透射到被照明部的光(例如，参照专利文献1)。

另外，还公知有一种照明装置，其具有亮度优先模式和颜色优先模式，通过输出模式设定信号来电切换亮度优先模式和颜色优先模式(例如，参照专利文献2)。

另外，还公知有如下的照明装置，其将几乎是白色的灯等发出的主照明光部分地置换为激光光源等发出的副照明光，通过副照明光来强调主照明光的发光光谱，从而生成照明光(例如，参照专利文献3)。

【专利文献1】日本特开2001-314370号公报

【专利文献2】日本特开2006-349731号公报

【专利文献3】日本特开2002-296680号公报

在此，在通过分光特性不同的两种以上的照明模式进行对象物的观察和测定的情况下，为了缩短作业时间而谋求缩短切换时间。此外，在观察中，还要求在较短期间内反复进行多种照明模式下的观察，并在影像监视器上显示两个画面或将两个画面叠加，由此容易进行特征部位的位置确认。具体地讲，例如可以列举出在使用内窥镜的诊察中，将以特定的波长发出荧光的病变部叠加在白色光照明的观察图像上，由此确定病变部的位置。

但是，在专利文献1公开的切换方法中，由于机械地使滤光片移动，因而滤光片的切换耗费时间，导致其作业时间变长。此外，在切换途中在不同滤光片的边界区域被配置在光路上的状态下，存在产生图像紊乱的问题。

在专利文献2公开的切换方法中，能够根据照明模式切换地变更LED的驱动条件，在瞬时进行模式切换。但是，仅能变更由RGB的各光源构成的照明装置的颜色平衡，存在很多情况下不能得到所要求的分光特性的问题。

在专利文献3公开的照明装置中公开了照明光合成单元，其在光源的主照明光的光量少于副照明光的光量的预定波长频带中，将主照明光置换为副照明光，由此通过副照明光来强调主照明光的发光光谱的预定波长频带，从而生成照明光，但是没有关于照明模式的切换的公开记载，存在有时不能得到所要求的分光特性的问题。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种照明装置和观察系统，能够在短时间内切换具有不同的分光特性的两种以上的照明模式。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案。

本发明的第一方式是一种照明装置，其在由彼此不同的预定频带的光构成的多种照明模式下对照明区域进行照明，其特征在于，相比所述多种照明模式中的一种照明模式所需要的第1频带，另一种照明模式所需要的第2频带具有更宽的频带，所述照明装置具有：多个光源，该多个光源射出至少所述第1频带的照明光；光合成部，其使该多个光源中的至少一个光源射出的照明光中的所述第1频带的光作为透射光向照明区域方向透射，并且使其它光源射出的照明光中所述第1频带的光之外的光作为反射光向照明区域方向反射，对所述透射光和所述反射光进行光学合成；照明模式选择部，其从所述多种照明模式中选择一种照明模式；以及控制部，其根据该选择的照明模式控制所述多个光源射出的光的光量，所述一种照明模式是只使所述一个光源点亮的第1照明模式，所述另一种照明模式是使所述一个光源和所述其它光源都点亮的第2照明模式。

另外，在更换了各个光源相对于光合成部的位置时，也能够采用与第一方式不同的下述第二方式。

本发明的第二方式是一种照明装置，其在由彼此不同的预定频带的光构成的多种照明模式下对照明区域进行照明，其特征在于，相比所述多种照明模式中的一种照明模式所需要的第1频带，另一种照明模式所需要的第2频带具有更宽的频带，所述照明装置具有：多个光源，该多个光源射出至少所述第1频带的照明光；光合成部，其使该多个光源中的至少一个光源射出的照明光中的所述第1频带的光作为反射光向照明区域方向反射，并且使其它光源射出的照明光中所述第1频带的光之外的光作为透射光向照明区域方向透射，对所述反射光和所述透射光进行光学合成；照明模式选择部，其从所述多种照明模式中选择一种照明模式；以及控制部，其根据该选择的照明模式控制所述多个光源射出的光的光量，所述一种照明模式是只使所述一个光源点亮的第1照明模式，所述另一种照明模式是使所述一个光源和其它光源都点亮的第2照明模式。

根据本发明的第一方式和第二方式，根据照明模式控制多个光源射出的光的光量，通过对这些多个光源射出的光进行光学合成，提供与照明模式对应的波长频带的照明光。

这里，一个光源和其它光源发出至少部分重复的波长频带的光。因此，在使一个光源和其它光源都点亮的情况下，射出波长频带相互补充的光作为合成光。此外，在使一个光源和其它光源中的一方点亮的情况下，来自任意一个光源的光的一部分光作为合成光而射出。

因此，例如在第2照明模式下通过使所有光源点亮，能够向被摄体照射宽频带的光(例如白色光)进行普通的观察。此外，例如在第1照明模式下通过只使某一个光源点亮，能够向被摄体照射窄频带的光(例如蓝色光)进行特殊光观察。通过这样控制多个光源的点亮状态，能够在瞬时切换观察模式。

此外，不仅将光合成部作为来自多个光源的光合成单元发挥作用，而且能够将光合成部作为波长截止滤光片发挥作用，即，在特殊光模式时形成窄频带的光所要求的分光特性，即，将不必要的波长频带的成分截止。由此，不需要准备光合成单元和波长截止滤光片这两个部件，能够实现装置的小型化和成本降低。

在上述的第1方式和第2方式中，所述一个光源和所述其它光源也可以是射出白色光的照明光的光源。这样，多个光源能够使用相同类型(型号)的光源装置。

因此，例如通过使第1光源和第2光源点亮，能够向被摄体照射宽频带的光(例如白色光)进行普通的观察。此外，例如通过只使第2光源点亮，能够向被摄体照射窄频带的光(例如蓝色光)进行特殊光观察。

本发明的第三方式是一种观察系统，其具有：上述的任意一种照明装置；照射光学系统，其向被摄体照射由所述光合成部合成后的光；以及受光部，其接受来自所述被摄体的反射光，所述控制部根据所述受光部所接受的反射光的强度，控制所述多个光源的射出光量。

根据本发明的第三方式，照射光学系统使光合成部合成后的光照射被摄体，来自被摄体的反射光被受光部接受。并且，控制部根据受光部所接受的反射光的强度，控制多个光源的射出光量。由此，能够根据来自被摄体的反射光的强度调节照射被摄体的光量，能够提高被摄体的观察精度。

在上述的第三方式中，也可以是，所述受光部是拍摄所述被摄体的摄像元件，所述控制部控制所述多个光源的射出光量，使得由所述摄像元件取得的图像的亮度大致固定。

这样，能够由摄像元件取得被摄体的图像，并控制多个光源的射出光量，使得该图像的亮度固定，能够以固定的亮度来观察被摄体。

根据本发明，起到了能在短时间内切换具有不同的分光特性的两种以上的照明模式的效果。

附图说明

图1是本发明的各个实施方式的观察系统的概要结构图。

图2是本发明的第1实施方式的照明装置的概要结构图。

图3是表示图2中的第1光源的分光特性的曲线图。

图4是表示图2中的第2光源的分光特性的曲线图。

图5是表示图2中的分光镜的反射特性的曲线图。

图6是表示来自图2中的第1光源的光在透过分光镜后的分光特性的曲线图。

图7是表示来自图2中的第2光源的光在被分光镜反射后的分光特性的曲线图。

图8是表示从图2中的照明装置射出的白色光模式时的照明光(将图6的光和图7的光合成得到的合成光)的分光特性的曲线图。

图9是表示来自图2中的第2光源的光在被分光镜反射后的分光特性的曲线图。

图10是表示从图2中的照明装置射出的特殊光模式时的照明光(图9的光)的分光特性的曲线图。

图11是表示在图2的照明装置中简单地切换照明模式时的时序图。

图12是表示在图2的照明装置中，在短时间内交替切换两种照明模式时的时序图。

图13是表示本发明的第2实施方式的照明装置中的第1光源的分光特性的曲线图。

图14是表示本发明的第2实施方式的照明装置中的第2光源的分光特性的曲线图。

图15是表示来自图13中的第1光源的光在透过分光镜后的分光特性的曲线图。

图16是表示来自图14中的第2光源的光在被分光镜反射后的分光特性的曲线图。

图17是表示白色光模式时的照明光(将图15的光和图16的光合成得到的合成光)的分光特性的曲线图。

图18是表示特殊光模式时的照明光(图16的光)的分光特性的曲线图。

图19是本发明的第3实施方式的照明装置的概要结构图。

图20是表示图19中的第1分光镜的反射特性的曲线图。

图21是表示图19中的第2分光镜的反射特性的曲线图。

图22是表示来自图19中的第1光源的光在透过第1分光镜后的分光特性的曲线图。

图23是表示来自图19中的第2光源的光在被第1分光镜反射后的分光特性的曲线图。

图24是表示来自图19中的第3光源的光在被第2分光镜反射后的分光特性的曲线图。

图25是表示本发明的第4实施方式的照明装置的第1光源的分光特性的曲线图。

图26是表示本发明的第4实施方式的照明装置的第2光源的分光特性的曲线图。

图27是表示本发明的第4实施方式的照明装置的第3光源的分光特性的曲线图。

图28是表示来自图25中的第1光源的光在透过第1分光镜后的分光特性的曲线图。

图29是表示来自图26中的第2光源的光在被第1分光镜反射后的分光特性的曲线图。

图30是表示来自图27中的第3光源的光在被第2分光镜反射后的分光特性的曲线图。

图31是本发明的第5实施方式的照明装置的概要结构图。

图32是表示图31中的第1分光镜的反射特性的曲线图。

图33是表示图31中的第2分光镜的反射特性的曲线图。

图34是表示图31中的第1光源和第2光源的分光特性的曲线图。

图35是表示在图31的照明装置中通过光路A的光的分光特性的曲线图。

图36是表示在图31的照明装置中通过光路B的光的分光特性的曲线图。

图37是表示在图31的照明装置中通过光路C的光的分光特性的曲线图。

图38是表示本发明的第6实施方式的照明装置的概要结构的纵剖面图。

图39是表示本发明的第7实施方式的照明装置的概要结构的纵剖面图。

图40是表示图39中的照明装置的概要结构的俯视图。

图41是图39中的照明装置的部分放大图。

图42是表示图41中的蓝色LED的分光特性的曲线图。

图43是表示图41中的绿荧光体的分光特性的曲线图。

图44是表示图41中的第1二向棱镜的反射特性的曲线图。

图45是表示图41中的光源单元的分光特性的曲线图。

图46是表示图41中的第2二向棱镜的反射特性的曲线图。

图47是表示从图39中的照明装置射出的白色光模式时的照明光的分光特性的曲线图。

图48是表示从图39中的照明装置射出的特殊光模式时的照明光的分光特性的曲线图。

符号说明

1光源(第1光源)；2光源(第2光源)；3光源(第3光源)；5分光镜(光合成部)；6分光镜(光合成部)；10照明装置；11光源单元(照射光学系统)；12光源驱动部；13照明控制部(控制部)；21摄像单元(受光部)；22图像处理部；23图像监视器；29照明模式选择部；100观察系统；L中心轴线；S被摄体。

具体实施方式

(第1实施方式)

下面，参照附图说明本发明的第1实施方式的照明装置。

图1是具有本实施方式的照明装置的观察系统100的整体结构图。

本实施方式的观察系统100如图1所示具有由光源单元(照射光学系统)11、光源驱动部12和照明控制部(控制部)13构成的照明装置10、摄像单元(受光部)21、图像处理部22、图像监视器23和照明模式选择部29。

光源单元11具有多个光源，向被摄体S照射照明光。另外，关于光源单元11的具体结构将在后面进行说明。

摄像单元21是例如CCD等摄像元件，检测由光源单元11照射的照明光从被摄体S反射的反射光。即，摄像单元21作为接受来自被摄体S的反射光的受光单元发挥作用。并且，摄像单元21通过检测来自被摄体S的反射光来拍摄被摄体S，并向图像处理部22输出摄像信号。

图像处理部22对从摄像单元21输出的摄像信号进行处理，生成被摄体S的图像。图像处理部22根据所输入的照明模式信号的内容，选择最适合于各照明模式的图像处理，生成图像信号。进而，图像处理部22将所生成的被摄体S的图像作为图像显示信号输出给图像监视器23，并且将被摄体S的图像的亮度作为画面亮度信号输出给照明控制部13。

图像监视器23根据从图像处理部22输出的图像显示信号，在监视器画面上显示被摄体S的图像。

除了从图像处理部22输出的画面亮度信号之外，例如从开关等照明模式选择部29输出的照明模式指示信号也发送给照明控制部13。在此，照明模式指示信号是指示将从光源单元11照射到被摄体S的照明光切换为例如白色光或特殊光等的信号。

可以将该照明模式指示信号也发送给图像处理部22，并切换为最适合于各照明模式的图像处理方法来生成图像。例如，在只照射容易被血液中的血红蛋白吸收的415nm附近和540nm附近的光来使血管明确的观察方法中，只要将415nm附近的光的反射光生成为显示图像的B(蓝色)和G(绿色)通道信号，将540nm附近的光的反射光生成为显示图像的R(红色)通道信号，并输出给图像监视器23即可。

照明控制部13根据从图像处理部22输出的画面亮度信号来生成光源控制信号，并将该信号输出给光源驱动部12。具体地讲，照明控制部13计算由光源单元11照射的照明光的光量，并作为光源控制信号输出给光源驱动部12，使得图像处理部22所生成的被摄体S的图像的亮度固定。此外，照明控制部13根据所选择的照明模式，将使光源单元11的多个光源中哪个光源点亮作为光源控制信号输出给光源驱动部12。

另外，当在光源驱动部12的控制下未能将被摄体S的图像的亮度变为固定值的情况下，当在图像监视器23上显示被摄体S的图像时，也可以由图像处理部22调整显示增益，以使被摄体S的图像的亮度固定。

光源驱动部12根据从照明控制部13输出的光源控制信号，驱动光源单元11的多个光源。

光源单元11如图2所示具有光轴被配置在相互垂直的方向上的光源(第1光源)1和光源(第2光源)2、以及被配置于光源1的光轴和光源2的光轴的交点上的分光镜(光合成部)5。

光源1是对光L1进行射出的光源，如图3所示，具有光量达到峰值的两个波长频带。

光源2是射出伪白色光L2的光源，射出如图4所示的光。

分光镜5如图5所示，具有反射特性，即，使波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射，并且反射小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光。

通过具有这种反射特性，分光镜5如图6所示使从光源1射出的光L1中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射。此外，分光镜5使从光源1射出的光L1中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光反射。另外，在图6中，虚线表示从光源1射出的光L1，实线表示透过分光镜5的光。

此外，分光镜5使从光源2射出的光L2中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射。此外，分光镜5如图7所示使从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光，沿从光源1射出的光L1的光轴方向反射。另外，在图7中，虚线表示从光源2射出的光L2，实线表示被分光镜5反射的光。

在此，在向被摄体S照射白色光的白色光模式下，使光源1和光源2点亮。

在这种情况下，分光镜5将从光源1射出的光L1中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光、和从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光进行合成，使该合成光L5沿光L1的光轴方向射出。该合成光L5如图8所示具有如下的分光特性，即，将图6所示的分光特性的光(从光源1射出的光L1中透过分光镜5的光)、和图7所示的分光特性的光(从光源2射出的光L2中被分光镜5反射的光)重合。

此外，在向被摄体S照射特殊光的特殊光模式下，例如使光源1灭灯，只使光源2点亮。

在这种情况下，分光镜5按照图9所示使从光源2射出的光L2中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射，而使小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光沿从光源1射出的光L1的光轴方向反射并射出。在这种情况下，沿光L1的光轴方向射出的光的分光特性如图10所示。另外，在图9中，虚线表示从光源2射出的光L2，实线表示被分光镜5反射的光。

下面，对具有上述结构的观察系统100的作用进行说明。

首先，例如用户从多种照明模式中选择一种照明模式，由此，从照明模式选择部29发送用于使以所选择的照明模式驱动照明装置10的照明模式指示信号。

在所选择的照明模式是白色光模式时，光源1和光源2都被驱动。在这种情况下，由分光镜5将从光源1射出的光L1中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光、和从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光进行合成，使该合成光L5沿光L1的光轴方向射出。该合成光L5是如图8所示将图6所示的分光特性的光和图7所示的分光特性的光重合得到的、具有较宽的波长频带的白色光。

另一方面，在所选择的照明模式是特殊光模式时，光源1被灭灯，只有光源2被驱动。在这种情况下，分光镜5使从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光沿从光源1射出的光L1的光轴方向射出。在这种情况下，沿光L1的光轴方向射出的光是如图10所示具有较窄的波长频带的特殊光。

在上述的任意一种照明模式时，都是由照明控制部13控制从光源单元11照射的照明光的光量，以使被摄体S的图像的亮度固定。下面，对这种照明光的光量的控制进行说明。

首先，从光源单元11向被摄体S照射照明光，来自被摄体S的反射光被摄像单元21检测到。

然后，由图像处理部22对从摄像单元21输出的摄像信号进行处理，生成被摄体S的图像，该被摄体S的图像被显示在图像监视器23上。此外，被摄体S的图像的亮度作为画面亮度信号输出给照明控制部13。

在照明控制部13中，根据来自图像处理部22的画面亮度信号，控制由光源单元11照射的照明光的光量，以使被摄体S的图像的亮度固定。下面，对在上述的照明光的光量控制中简单地切换照明模式的情况、和在短时间内交替切换两种照明模式的情况分别进行说明。

首先，使用图11说明简单地切换照明模式的情况。

在这种情况下，在白色光模式下(T1～T2之间以及T3以后)，使光源1和光源2点亮，并控制两个光源的光量，使得在保持两个光源的光量比固定的状态下使画面的亮度固定，从而不会破坏颜色平衡。

另外，在特殊光模式下(T2～T3之间)，只使光源2点亮，并控制光源2的光量，使得画面的亮度固定。

通过如上所述控制光源1和光源2，在白色光模式和特殊光模式的任一种模式下，都能够使显示在图像监视器23上的被摄体S的图像的亮度保持固定。

然后，使用图12说明在短时间内交替切换两种照明模式的情况。

在这种情况下，在对用特定波长进行激励而发出荧光的部位进行观察时，如果只观察荧光图像，则不容易判别特定的部位位于哪个位置。因此，交替地取得用特殊光照明的图像、和作为比较用途而用其它照明光观察到的图像，并列显示两个图像或者叠加显示两个图像。

在本实施方式的观察系统100中，按照每1帧(例如1/60s)切换照明模式，每当切换照明模式时控制各个光源的发光量，以使各种照明模式下的画面亮度固定。即，不进行帧内的光量控制，而是根据相同照明模式的前一次的摄像画面的信息进行各个光源的光量控制。由此，能够使显示在图像监视器23上的被摄体S的图像的亮度保持固定。

如上所述，根据本实施方式的照明装置10和观察系统100，从光源1射出的光L1中预定频带的光透过分光镜5。此外，从光源2射出的光L2中预定频带的光透过分光镜5，并且预定频带之外的光沿光L1的光轴方向反射。由此，将从光源1射出的光L1和从光源2射出的光L2进行合成，并作为合成光L5射出。

由此，例如通过使光源1和光源2点亮，能够向被摄体S照射较宽频带的光(例如白色光)进行通常的观察。并且，例如通过只使光源2点亮，能够向被摄体S照射较窄频带的光(例如蓝色光)进行特殊光观察。

另外，在本实施方式中，说明了在特殊光模式下使光源1灭灯、只使光源2点亮，但也可以使光源2灭灯、只使光源1点亮。

并且，分光镜5不仅在白色光模式时作为对来自两个光源的光进行合成的光合成单元发挥作用，在特殊光模式时也作为形成特殊光所要求的分光特性的波长截止滤光片发挥作用。由此，不需要准备光合成单元和波长截止滤光片这两个部件，能够实现装置的小型化和成本降低。

此外，通过利用照明模式切换部切换白色光模式和特殊光模式等照明模式，能够控制各个光源的点亮状态，并向被摄体S照射与观察模式对应的光。在这种情况下，由于只需控制两个光源的点亮，即可进行分光特性不同的两种照明模式的切换，因而能够瞬时进行照明模式的切换，并且由于不具有可动部，因而能够提高可靠性。

此外，通过由摄像单元21取得被摄体S的图像，并控制各个光源的光量以使该图像的亮度固定，能够根据来自被摄体S的反射光的强度来调节照射到被摄体S的光量，能够提高被摄体S的观察精度。此外，由于控制光源单元11的照明光量，使得用摄像单元21拍摄到的被摄体S的亮度固定，因而即使切换照明模式也能够始终保持合适的画面亮度。

(第2实施方式)

下面，主要参照图13～图18说明本发明的第2实施方式的照明装置。

本实施方式的照明装置与第1实施方式的不同之处在于两个光源的分光特性基本相同。下面，关于本实施方式的照明装置，主要说明不同之处，省略与第1实施方式相同的内容的说明。

光源1按照图13所示射出波长频带较宽的光L1。

光源2按照图14所示射出具有与光L1基本相同的分光特性的、波长频带较宽的光L2。

分光镜5与第1实施方式相同具有如图5所示的反射特性，即，使波长λ1～λ2以及λ3以上的波长频带的光透射，并且使小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光反射。

通过具有这种反射特性，分光镜5按照图15所示使从光源1射出的光L1中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射。并且，分光镜5使从光源1射出的光L1中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光反射。

此外，分光镜5使从光源2射出的光L2中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射。此外，分光镜5按照图16所示使从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光沿从光源1射出的光L1的光轴方向反射。

在此，在向被摄体S照射白色光的白色光模式下，使光源1和光源2点亮。

在这种情况下，分光镜5将从光源1射出的光L1中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光、和从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光进行合成，使该合成光L5沿光L1的光轴方向射出。该合成光L5具有如图17所示的分光特性，即，将图15所示的分光特性的光(从光源1射出的光L1中透过分光镜5的光)、和图16所示的分光特性的光(从光源2射出的光L2中被分光镜5反射的光)重合。

此外，在向被摄体S照射特殊光的特殊光模式下，例如使光源1灭灯，只使光源2点亮。

在这种情况下，分光镜5按照图16所示使从光源2射出的光L2中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射，而使小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光沿从光源1射出的光L1的光轴方向反射并射出。在这种情况下，沿光L1的光轴方向射出的光的分光特性如图18所示。

根据本实施方式的照明装置，除了与前述第1实施方式相同的效果之外，通过使两个光源采用相同的光源，能够以白色光模式和特殊光模式照明被摄体S。并且，由于使用相同的光源，因而容易进行制造和质量管理。

另外，在本实施方式中，说明了在特殊光模式下使光源1灭灯，只使光源2点亮，但也可以使光源2灭灯，只使光源1点亮。

(第3实施方式)

下面，主要参照图19～图24说明本发明的第3实施方式的照明装置。

本实施方式的照明装置与前述各个实施方式的不同之处在于，具有3个光源，并且具有两个光合成部。下面，关于本实施方式的照明装置，主要说明不同之处，省略与前述各个实施方式相同的内容的说明。

光源单元11如图19所示具有光轴被配置于相互垂直的方向的光源(第1光源)1、光源(第2光源)2和光源(第3光源)3、被配置于光源1的光轴和光源2的光轴的交点上的第1分光镜(光合成部)5、以及被配置于光源1的光轴和光源3的光轴的交点上的第2分光镜(光合成部)6。

光源1、2、3与第2实施方式相同地按照图13所示分别射出波长频带较宽的光L1、L2、L3。

第1分光镜5与第1实施方式相同，具有如图20所示的反射特性，即，使波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射，并且使小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光反射。

第2分光镜6具有如图21所示的反射特性，即，使波长λ0以上的波长频带的光透射，并且使小于波长λ0的光反射。

通过具有这种反射特性，第1分光镜5按照图22所示使从光源1射出的光L1中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射。此外，第1分光镜5使从光源1射出的光L1中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光反射。

此外，第1分光镜5使从光源2射出的光L2中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光透射。此外，第1分光镜5按照图23所示使从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光沿从光源1射出的光L1的光轴方向反射。

此外，第2分光镜6使从光源3射出的光L3中波长λ0以上的波长频带的光透射。此外，第2分光镜6按照图24所示使从光源3射出的光L3中小于波长λ0的光沿从光源1射出的光L1的光轴方向反射。

在此，在向被摄体S照射白色光的白色光模式下，使光源1、2、3全部点亮。

在这种情况下，第1分光镜5将从光源1射出的光L1中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光、和从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光进行合成，使该合成光L5沿光L1的光轴方向射出。

此外，第2分光镜6将来自第1分光镜5的合成光L5和从光源3射出的光L3中小于波长λ0的光进行合成，使该合成光L6沿光L1的光轴方向射出。该合成光L6具有使图22所示的分光特性的光(从光源1射出的光L1中透过第1分光镜5的光)、图23所示的分光特性的光(从光源2射出的光L2中被第1分光镜5反射的光)、和图24所示的分光特性的光(从光源3射出的光L3中被第2分光镜6反射的光)重合的分光特性。

此外，在向被摄体S照射特殊光的特殊光模式下，使光源1、2、3中至少一个光源点亮，照射与被摄体S相应的照明光。或者，在特殊光模式下，也可以根据被摄体S使各个光源的发光量之比不同。

根据本实施方式的照明装置，除了与前述各个实施方式相同的效果之外，由于具有3个光源，所以通过各个光源的点亮及灭灯的组合，能够具有7种照明模式，能够在合适的照明条件下观察各个被摄体S。此外，通过使各个光源的发光量之比不同，能够进一步提高被摄体S的观察精度。

(第4实施方式)

下面，主要参照图25～图30说明本发明的第4实施方式的照明装置。

本实施方式的照明装置具有与前述第3实施方式相同的装置结构，与第3实施方式的不同之处在于，各个光源的分光特性彼此不同。下面，关于本实施方式的照明装置，主要说明不同之处，省略与前述第3实施方式相同的内容的说明。

光源1例如是对绿色或红色的荧光体进行激励的紫外线LED，具有如图25所示的分光特性。

光源2例如是对黄色(YAG)的荧光体进行激励的蓝色LED，具有如图26所示的分光特性。

光源3例如是紫色LED，具有如图27所示的分光特性。

在具有上述结构的照明装置中，在向被摄体S照射白色光的白色光模式下，使光源1、2、3全部点亮。

在这种情况下，第1分光镜5将从光源1射出的光L1中波长λ1～λ2以及波长λ3以上的波长频带的光、和从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光以及波长λ2～λ3的光进行合成，使该合成光L5沿光L1的光轴方向射出。

此外，第2分光镜6将来自第1分光镜5的合成光L5和从光源3射出的光L3中小于波长λ0的光进行合成，使该合成光L6沿光L1的光轴方向射出。该合成光L6具有使图28所示的分光特性的光(从光源1射出的光L1中透过第1分光镜5的光)、图29所示的分光特性的光(从光源2射出的光L2中被第1分光镜5反射的光)、和图30所示的分光特性的光(从光源3射出的光L3中被第2分光镜6反射的光)重合的分光特性。

根据本实施方式的照明装置，与采用白色光源的第3实施方式相比，由于采用与各个照明模式所需要的分光特性接近的光源，因而能够提高各个光源的光利用效率，并降低功耗。

并且，在向被摄体S照射特殊光的特殊光模式下，使光源1、2、3中至少一个光源点亮。或者，根据被摄体S使各个光源的发光量之比不同。

(第5实施方式)

下面，主要参照图31～图37说明本发明的第5实施方式的照明装置。

本实施方式的照明装置与前述各个实施方式的不同之处在于，将来自各个光源的光暂且分离后再合成。下面，关于本实施方式的照明装置，主要说明不同之处，省略与前述各个实施方式相同的内容的说明。

在本实施方式中，光源单元11如图31所示具有光轴被配置于相互垂直的方向的光源(第1光源)1和光源(第2光源)2、被配置于光源1的光轴和光源2的光轴的交点上的第1分光镜(光合成部)5、被配置于光源1的光轴上的第2分光镜(光合成部)6、被配置于光源2的光轴上的反射镜7、以及被配置于反射镜7的反射方向上的反射镜8。

光源1和光源2分别射出如图34所示的分光特性的光L1、L2。

第1分光镜5具有如图32所示的反射特性，即，使小于波长λ1的波长频带的光透射，并且反射波长λ1以上的光。

第2分光镜6具有如图33所示的反射特性，即，使小于波长λ2的波长频带的光透射，并且反射波长λ2以上的光。

在具有上述结构的照明装置中，在向被摄体S照射白色光的白色光模式下，使光源1和光源2点亮。

在这种情况下，第1分光镜5将从光源1射出的光L1中小于波长λ1的波长频带的光、和从光源2射出的光L2中波长λ1以上的光进行合成，使该合成光L5沿光L1的光轴方向射出。

此外，第1分光镜5将从光源1射出的光L1中波长λ1以上的波长频带的光、和从光源2射出的光L2中小于波长λ1的光进行合成，使该合成光L5’朝向反射镜7射出。

合成光L5’通过反射镜7朝向反射镜8反射，并通过反射镜8朝向第2分光镜6反射。

第2分光镜6将来自第1分光镜5的合成光L5中小于波长λ2的波长频带的光、和来自反射镜8的合成光L5’中波长λ2以上的波长频带的光进行合成，使该合成光L6沿光源1的光轴方向射出。

因此，通过图31所示的光路A、B、C的光的分光特性全部成为图34所示的分光特性。

此外，在向被摄体S照射特殊光的特殊光模式下，例如使光源2灭灯，只使光源1点亮。

在这种情况下，通过光路A的合成光L5’是如图35所示从光源1射出的光L1中波长λ1以上的波长频带的光。

此外，通过光路B的合成光L5是如图36所示从光源1射出的光L1中小于波长λ1的波长频带的光。

此外，通过光路C的合成光L6是如图37所示将通过光路B的合成光L5中小于波长λ2的波长频带的光、和通过光路A的合成光L5’中波长λ2以上的波长频带的光进行合成得到的光。

根据本实施方式的照明装置，在特殊光模式时，能够形成较窄频带的光所要求的分光特性，即，将不必要的波长频带的成分截止。并且，能够利用第2分光镜6将第1分光镜5反射或者透射的光的双方进行合成，能够提高光利用效率。

另外，在本实施方式中，说明了在特殊光模式下使光源2灭灯，只使光源1点亮，但也可以使光源1灭灯，只使光源2点亮。

(第6实施方式)

下面，主要参照图38说明本发明的第6实施方式的照明装置。

本实施方式的照明装置与前述各个实施方式的不同之处在于，将多个光源配置成圆环状，使来自各个光源的光重叠并射出。下面，关于本实施方式的照明装置，主要说明不同之处，省略与前述各个实施方式相同的内容的说明。

图38是说明本实施方式的照明装置30的概要结构的纵剖面图。

如图38所示，照明装置30具有：圆筒状的基座37；多个光源单元(光源)31，其呈圆环状排列配置于基座37的内周面；光源单元(光源)32，其配置于圆环的中心轴线L上；导光部件40，其配置于呈圆环状排列的光源单元31的半径方向内侧；棒座38，其支承导光部件40；电机33，其驱动导光部件40和棒座38围绕圆环的中心轴线L一体旋转；以及控制上述部件的控制部(省略图示)。

光源单元31沿周方向隔开预定的间隔配置有多个，并使其光轴朝向圆环的半径方向内侧，通过从未图示的电源提供驱动电流，光源单元31向圆环的半径方向内侧射出照明光。

导光部件40具有：导光棒34，其配置于光源单元31的半径方向内侧；二向棱镜35，其在导光棒34的半径方向内侧配置于圆环的中心轴线L；以及照明透镜36，其配置于二向棱镜35的反射方向。

导光棒34具有用于入射从光源单元31射出的照明光的入射面39，将入射到入射面39上的照明光导光到圆环的半径方向内侧。

二向棱镜35使导光棒34所导光的照明光中预定频带的光向沿着圆环的中心轴线L的方向反射，而使预定频带之外的光透射。此外，二向棱镜35使从光源单元32射出的照明光中所述预定频带之外的光透射，并向沿着圆环的中心轴线L的方向射出。

照明透镜36向被摄体S照射来自二向棱镜35的光。

通过具有这种结构，导光部件40将从光源单元31向半径方向内侧射出的照明光、和从光源单元32向沿着圆环的中心轴线L的方向射出的照明光进行合成，使合成光向沿着中心轴线L的方向射出。

棒座38是圆柱状的部件，在将导光部件40的入射面39配置于半径方向外侧的状态下，支承导光部件40围绕中心轴线L自由旋转。

电机33配置于棒座38的沿着中心轴线L的方向下方，用于驱动导光部件40和棒座38围绕中心轴线L一体旋转。

未图示的控制部使与导光棒34的入射面39相对的光源单元31与电机33的旋转同步地依次脉冲点亮。

下面，对进行上述控制的照明装置30的动作进行说明。

在起动照明装置30后，通过电机33驱动导光部件40围绕中心轴线L旋转，并使与导光部件40的入射面39相对的光源单元31依次脉冲点亮。由此，使从光源单元31射出的高强度的照明光连续入射到导光部件40的入射面39，并被导光到二向棱镜35。另一方面，从光源单元32也射出照明光，并被导光到二向棱镜35。

在二向棱镜35中，使来自光源单元31的照明光(由导光棒34导光的照明光)中预定频带的光向沿着圆环的中心轴线L的方向反射。此外，使来自光源单元32的照明光中所述预定频带之外的光向沿着圆环的中心轴线L的方向透射。由此，来自光源单元31的照明光与来自光源单元32的照明光的合成光，从照明透镜36朝向被照明物重叠射出。

在具有上述结构的照明装置中，在向被摄体S照射白色光的白色光模式下，使光源单元31依次脉冲点亮，并且使光源单元32始终点亮。

此外，在向被摄体S照射特殊光的特殊光模式下，例如使光源单元31依次脉冲点亮，并且使光源单元32灭灯。

根据本实施方式的照明装置，即使在光源单元31采用的发光体(例如LED)的DC驱动时的光量低于光源单元32(例如灯光源)的情况下，由于重叠射出高电流的脉冲点亮光，因而能够射出与灯光源匹敌的高输出的重叠光。

另外，在本实施方式中，说明了在特殊光模式下，使光源单元31依次脉冲点亮并且使光源单元32灭灯的情况，但也可以使光源单元31中的一部分依次脉冲点亮并且使光源单元32灭灯，还可以使所有光源单元31灭灯并且使光源单元32始终点亮。

(第7实施方式)

下面，主要参照图39～图48说明本发明的第7实施方式的照明装置。

本实施方式的照明装置与前述第6实施方式的不同之处在于，在沿着圆环的轴线的方向上配置了多个呈圆环状配置的光源。下面，关于本实施方式的照明装置，主要说明不同之处，省略与第6实施方式相同的内容的说明。

图39是说明本实施方式的照明装置50的概要结构的纵剖面图。

如图39所示，本实施方式的照明装置50具有：圆筒状的基座37；多个光源单元(光源)31，其呈圆环状排列配置于基座37的内周面；导光部件60，其配置于呈圆环状排列的光源单元31的半径方向内侧；棒座38，其支承导光部件60；电机33，其驱动导光部件60和棒座38围绕圆环的中心轴线L一体旋转；第2二向棱镜51，其配置于圆环的中心轴线L；光源单元(光源)32，其被配置成光轴朝向第2二向棱镜51；以及控制上述部件的控制部(省略图示)。

光源单元31如图40所示沿圆周方向隔开预定的间隔配置有多个，并使其光轴朝向圆环的半径方向内侧，通过从未图示的电源提供驱动电流，向圆环的半径方向内侧射出照明光。

此外，光源单元31如图41所示在沿着圆环的中心轴线L的方向上配置有多个光源。

光源单元31在下段设置具有如图42所示的分光特性的蓝色LED 31a。光源单元31在上段设置具有如图43所示的分光特性的、由蓝色LED进行激励的作为发光体的绿荧光体31b。

导光部件60具有：导光棒61，其配置于绿荧光体31b的半径方向内侧；棱镜62，其在导光棒61的半径方向内侧配置于圆环的中心轴线L上；导光棒63，其配置于蓝色LED 31a的半径方向内侧；以及第1二向棱镜64，其在导光棒63的半径方向内侧配置于圆环的中心轴线L上。

另外，导光部件60被设置成使上段和下段的入射端面的方向相对于旋转轴对称，从而使旋转平衡不会有较大偏差。

导光棒61将从绿荧光体31b射出的照明光导光到圆环的半径方向内侧。

棱镜62使导光棒61导光的照明光向沿着圆环的中心轴线L的方向反射。

导光棒63将从蓝色LED 31a射出的照明光导光到圆环的半径方向内侧。

第1二向棱镜64具有如图44所示的反射特性，使从蓝色LED 31a射出的照明光中预定频带的光向沿着圆环的中心轴线L的方向反射，而使预定频带之外的光透射。此外，第1二向棱镜64使从绿荧光体31b射出的照明光中所述预定频带之外的光透射，并向沿着圆环的中心轴线L的方向射出。

光源单元32具有如图45所示的分光特性，具有青绿LED作为发光体。

第2二向棱镜51具有如图46所示的反射特性，使从第1二向棱镜64射出的照明光中预定频带的光向沿着圆环的中心轴线L的方向透射，而反射预定频带之外的光。此外，第2二向棱镜51使从光源单元32射出的照明光中所述预定频带之外的光向沿着圆环的中心轴线L的方向反射。

由此，第2二向棱镜51将光源单元31射出的光中作为特殊光的不需要的青绿色的频带光截止，并且对光源单元32的射出光在照明方向进行合成。即，第2二向棱镜51兼具光路合成和不需要频带截止的作用。

如图39和图40所示，在基座37的外周面设有热管52，该热管用于回收从光源单元31产生并传递到基座37的热量。此外，热管52与进行与外部空气的热交换的散热片53连接。通过具有这种结构，将从光源单元31产生的热量通过基座37和热管52、再经由散热片53释放到照明装置50的外部。

下面，对进行上述控制的照明装置50的动作进行说明。

在起动照明装置50后，通过电机33驱动导光部件60围绕中心轴线L旋转，并使与导光部件60的入射面相对的光源单元31依次脉冲点亮。由此，使从光源单元31射出的高强度的照明光连续入射到导光部件60的入射面，并被导光到第2二向棱镜51。另一方面，从光源单元32也射出照明光，并被导光到第2二向棱镜51。

在第2二向棱镜51中，使来自光源单元31的照明光中预定频带的光向沿着圆环的中心轴线L的方向透射。并且，使来自光源单元32的照明光中所述预定频带之外的光向沿着圆环的中心轴线L的方向反射。由此，来自光源单元31的照明光与来自光源单元32的照明光的合成光从照明透镜36朝向被照明物重叠射出。

在具有上述结构的照明装置中，在向被摄体S照射白色光的白色光模式下，使光源单元31依次脉冲点亮，并且使光源单元32始终点亮。由此，能够向被摄体S照射具有图47所示的分光特性的照明光。

并且，在向被摄体S照射特殊光的特殊光模式下，例如使光源单元31依次脉冲点亮，并且使光源单元32灭灯。由此，能够向被摄体S照射具有图48所示的分光特性的照明光。

根据本实施方式的照明装置，在第6实施方式的效果的基础上，能够使在特殊光模式下使用的两个发光波长频带(蓝色/绿色)始终发光，能够提高各个发光强度。

以上，参照附图详细说明了本发明的实施方式，但是具体结构不限于这些实施方式，也包括不脱离本发明的宗旨的范围内的设计变更等。

例如，在第1实施方式中说明了将本发明的照明装置应用于观察系统的示例，但是作为能够应用这种照明装置的系统的示例，可以列举使用特殊光(红外光观察或药剂荧光检查等)的内窥镜系统和进行荧光观察的显微镜系统等。

Claims (8)

1.一种照明装置，其在由彼此不同的预定频带的光构成的多种照明模式下对照明区域进行照明，其特征在于，

相比所述多种照明模式中的一种照明模式所需要的第1频带，另一种照明模式所需要的第2频带具有更宽的频带，

所述照明装置具有：

多个光源，它们射出至少上述第1频带的照明光；

光合成部，其使该多个光源中的至少一个光源射出的照明光中的所述第1频带的光作为透射光向照明区域方向透射，并且使其它光源射出的照明光中所述第1频带的光之外的光作为反射光向照明区域方向反射，对所述透射光和所述反射光进行光学合成；

照明模式选择部，其从所述多种照明模式中选择一种照明模式；以及

控制部，其根据该选择的照明模式控制所述多个光源射出的光的光量，

所述一种照明模式是只使所述一个光源点亮的第1照明模式，所述另一种照明模式是使所述一个光源和所述其它光源都点亮的第2照明模式。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

所述一个光源和所述其它光源是射出白色光的照明光的光源。

3.一种观察系统，其具有：

权利要求1所述的照明装置；

照射光学系统，其向被摄体照射由所述光合成部合成后的光；以及

受光部，其接受来自所述被摄体的反射光，

所述控制部根据所述受光部所接受的反射光的强度，控制所述多个光源的射出光量。

4.根据权利要求3所述的观察系统，其中，

所述受光部是拍摄所述被摄体的摄像元件，

所述控制部控制所述多个光源的射出光量，使得由所述摄像元件取得的图像的亮度大致固定。

5.一种照明装置，其在由彼此不同的预定频带的光构成的多种照明模式下对照明区域进行照明，其特征在于，

相比所述多种照明模式中的一种照明模式所需要的第1频带，另一种照明模式所需要的第2频带具有更宽的频带，

所述照明装置具有：

多个光源，它们射出至少上述第1频带的照明光；

光合成部，其使该多个光源中的至少一个光源射出的照明光中的所述第1频带的光作为反射光向照明区域方向反射，并且使其它光源射出的照明光中所述第1频带的光之外的光作为透射光向照明区域方向透射，对所述反射光和所述透射光进行光学合成；

照明模式选择部，其从所述多种照明模式中选择一种照明模式；以及

控制部，其根据该选择的照明模式控制所述多个光源射出的光的光量，

所述一种照明模式是只使所述一个光源点亮的第1照明模式，所述另一种照明模式是使所述一个光源和其它光源都点亮的第2照明模式。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，

所述一个光源和所述其它光源是射出白色光的照明光的光源。

7.一种观察系统，其具有：

权利要求5所述的照明装置；

照射光学系统，其向被摄体照射由所述光合成部合成后的光；以及

受光部，其接受来自所述被摄体的反射光，

所述控制部根据所述受光部所接受的反射光的强度，控制所述多个光源的射出光量。

8.根据权利要求7所述的观察系统，其中，

所述受光部是拍摄所述被摄体的摄像元件，

所述控制部控制所述多个光源的射出光量，使得由所述摄像元件取得的图像的亮度大致固定。

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