CN113227321A - 发光装置、电子设备以及发光装置的使用方法 - Google Patents

发光装置、电子设备以及发光装置的使用方法 Download PDF

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Abstract

本申请的发光装置1具备光源2和第一荧光体4，上述光源2放射初级光6，上述第一荧光体4吸收初级光6并转换成波长比初级光6长的第一波长转换光7，其中，初级光6为激光，第一波长转换光7包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光，第一波长转换光7的荧光光谱在波长超过710nm的波长区域具有荧光强度最大值。

Description

发光装置、电子设备以及发光装置的使用方法
技术领域
本申请涉及发光装置、电子设备以及发光装置的使用方法。
背景技术
以往，已知有使用了Cr3+激活荧光体(构成(P))的发光装置。另外，已知有具备放射非相干光的LED芯片和近红外荧光体(构成(Q))的发光装置。进而，已知还有具备激光二极管之类的放射相干激光的光源和放射红色荧光成分的荧光体(以下称为“红色荧光体”)(构成(R))的发光装置。
例如，专利文献1作为满足构成(P)及(Q)的发光装置公开了使用以Cr3+和Ce3+共激活后的YAG系荧光体的发光装置。作为上述YAG系荧光体，使用了Y3Al5O12:Cr3+,Ce3+、Lu3Al5O12:Cr3+,Ce3+、Y3(Al,Ga)5O12:Cr3+，Ce3+、(Y,Gd)3Al5O12:Cr3+,Ce3+等。
另外，专利文献2作为满足构成(P)及(Q)的发光装置公开了使用在与植物所具有的色素蛋白质(光敏素)的吸光光谱相对应的700～760nm的波长区域具有荧光峰的荧光体的植物培育用的照明光源。具体来说，专利文献2公开了将在700～760nm的波长区域具有荧光峰的Gd3Ga5O12:Cr3+荧光体和蓝色LED封装化而成的植物培育用的照明光源。根据该照明光源，存在荧光体的荧光峰的700～760nm的波长区域与色素蛋白质(光敏素)的吸光光谱相对应，因此能够控制植物的生长、分化。另外，专利文献6公开了在Si光电二极管检测器的受光灵敏度高的波长域以宽带域发光的红外发光装置。
进而，专利文献3作为满足构成(Q)的发光装置公开了输出向生物组织照射的近红外的光成分的反射图像、透射图像的医疗用检查装置。就该医疗用检查装置来说，作为近红外的光成分，使用了包含稀土的Nd和Yb作为激活剂的荧光体所放射的荧光成分。
另外，专利文献4作为满足构成(R)的发光装置公开了具备激光二极管和以Ce3+激活后的红色荧光体的各种激光应用照明装置。
此外，不满足构成(R)的专利文献1～3及6所述的发光装置以提供植物培育用照明装置等为目的，仅是用于得到包含适于植物培育等的近红外的光成分的输出光。即，专利文献1～3及6所述的发光装置无法解决使用激光的发光装置所固有的荧光体的光输出饱和的问题。因此，专利文献1～3及6所述的发光装置并不是为了解决荧光体的光输出饱和的问题而极端地限定Cr3+激活荧光体所放射的荧光光谱的形状等的。
另外，作为使用近红外荧光体的第一发光装置，已知主要有植物培育用照明装置。然而，该第一发光装置仅是用于得到包含适于植物培育的近红外的光成分的输出光，并无法解决使荧光体高密度光激发时的荧光体的光输出饱和的问题。
进而，作为使用近红外荧光体的第二发光装置，已知有输出向生物组织照射的近红外的光成分的反射图像、透射图像的干涉断层扫描装置(OC T：Optical CoherenceTomography)用照明装置。然而，该第二发光装置是与医疗用照明装置相关的，其不是解决由于使用荧光成像法、光动力疗法的医疗技术所固有的药剂的吸收波长的偏差而造成能量转换效率降低的问题的。
另外，作为使用激光的发光装置，已知有使用主要以稀土离子(Ce3+、Eu2+)激活后的荧光体来得到可见光的输出光的发光装置。然而，该发光装置无法得到基于Cr3+的电子能量跃迁的近红外的高输出光。
此外，就以激光激发荧光体的发光装置来说，到目前为止一直存在荧光体的荧光输出饱和的问题。以往据认为，为了抑制该荧光输出饱和，例如如专利文献4或5所示必须使用Ce3+、Eu2+等的显示出基于宇称允许跃迁的荧光的短余辉性(10μs以下)的荧光体。据认为特别优选使用显示出超短余辉性(10～100ns)的Ce3+激活荧光体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-121226号公报
专利文献2：国际公开第2010/053341号
专利文献3：日本专利第5812461号公报
专利文献4：日本专利第6206696号公报
专利文献5：国际公开第2016/092743号
专利文献6：国际公开第2018/207703号
发明内容
然而，就以激光激发的荧光体的发光装置来说，在想要使用Ce3+激活荧光体、Eu2+激活荧光体来得到为医疗、感测所需求的近红外的光成分的情况下，存在如下所述的问题。即，用于荧光体的材料的选择范围窄，而且温度猝灭变大，因此难以进行荧光体的开发，故而存在不能得到放射近红外的光成分的发光装置的问题。
本申请是为了解决这样的问题而完成的。本申请是发现以下见解而完成的：如果使用放射基于宇称禁阻跃迁的长余辉性(10μs以上)的荧光的以Cr3+为激活剂的荧光体，则与现有的技术常识相反，就算在高密度的激光激发下，也不易发生荧光输出饱和。
令人惊奇的是：上述发现事项与据认为为了抑制荧光输出饱和而使用短余辉性(小于10μs)的荧光体是必须的现有的技术常识大不相同。
本申请的目的在于：提供在高密度的激光的激发下放射近红外的荧光成分的比例多的高输出光的发光装置、使用了该发光装置的电子设备以及上述发光装置的使用方法。
为了解决上述问题，就本申请的第一方式的发光装置来说，其特征在于，其具备光源和第一荧光体，上述光源放射初级光，上述第一荧光体吸收上述初级光并转换成波长比上述初级光长的第一波长转换光，其中，上述初级光为激光，上述第一波长转换光包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光，上述第一波长转换光的荧光光谱在波长超过710nm的波长区域具有荧光强度最大值。
就本申请的第二方式的发光装置来说，其特征在于，其具备光源和第一荧光体，上述光源放射初级光，上述第一荧光体吸收上述初级光并转换成波长比上述初级光长的第一波长转换光，其中，上述初级光为激光，上述第一波长转换光包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光，上述第一波长转换光的荧光强度最大值峰处的80％光谱宽度为20nm以上且小于80nm。
就本申请的第三方式的发光装置来说，其特征在于，其具备光源和第一荧光体，上述光源放射初级光，上述第一荧光体吸收上述初级光并转换成波长比上述初级光长的第一波长转换光，其中，上述初级光为激光，上述第一波长转换光包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光，上述第一波长转换光的荧光光谱的波长为780nm的荧光强度与荧光强度最大值之比率超过30％。
就本申请的第四方式的发光装置来说，其特征在于，其具备光源和第一荧光体，上述光源放射初级光，上述第一荧光体吸收上述初级光并转换成波长比上述初级光长的第一波长转换光，其中，上述初级光为激光，上述第一波长转换光包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光，上述第一波长转换光的1/10余辉小于1ms。
就本申请的第五方式的电子设备来说，其特征在于，其具备本申请的第一至第四方式的发光装置。
就本申请的第六方式的发光装置的使用方法来说，其特征在于，其是本申请的第一至第四方式的发光装置的使用方法，上述发光装置是使用荧光成像法或光动力疗法的医疗系统用照明装置，其包括下述工序：向被检体施用荧光药剂或光敏性药剂；以及向上述荧光药剂或光敏性药剂所接触的上述被检体照射上述第一波长转换光。
附图说明
图1是表示第一实施方式的发光装置的一个例子的剖视示意图。
图2是表示第二实施方式的发光装置的一个例子的剖视示意图。
图3是表示第三实施方式的发光装置的一个例子的剖视示意图。
图4是表示第四实施方式的发光装置的一个例子的剖视示意图。
图5是表示Cr3+的电子能级的图。
图6是示意性地表示实施方式的内窥镜的构成的图。
图7是示意性地表示实施方式的内窥镜系统的构成的图。
图8是表示波长与PL强度的关系的图表。
图9是表示衰减率与PL强度的关系的图表。
图10是表示激发光功率密度与PL强度的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式的发光装置进行说明。此外，为了便于说明，夸张了附图的尺寸比率，有时与实际之比率不同。
[发光装置]
将本实施方式的发光装置1、1A、1B及1C示于图1～图4。图1是表示第一实施方式的发光装置的一个例子的剖视示意图。图2是表示第二实施方式的发光装置的一个例子的剖视示意图。图3是表示第三实施方式的发光装置的一个例子的剖视示意图。图4是表示第四实施方式的发光装置的一个例子的剖视示意图。
本实施方式的发光装置1、1A、1B及1C分别为医疗用发光装置的一个例子。如图1～图4所示，发光装置1、1A、1B及1C共通地具备光源2和第一荧光体4。
此外，就发光装置1及1B来说，第一荧光体4包含于波长转换体3；就发光装置1A及1C来说，第一荧光体4包含于波长转换体3A。因此，发光装置1及1B具备光源2和包含第一荧光体4的波长转换体3。另外，发光装置1A及1C具备光源2和包含第一荧光体4的波长转换体3A。
就发光装置1、1A、1B及1C来说，如果由光源2放射的初级光6射入波长转换体3、3A，则波长转换体3、3A所包含的第一荧光体4之类的荧光体放射荧光。另外，第一荧光体4如果受光初级光6，则放射包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光并且在波长超过710nm的波长区域具有荧光强度最大值的第一波长转换光。
此外，图1所示的发光装置1的波长转换体3和图2所示的发光装置1A的波长转换体3A成为下述构成：在正面3a受光初级光6，由背面3b放射荧光。另外，图3所示的发光装置1B的波长转换体3和图4所示的发光装置1C的波长转换体3A成为下述构成：在正面3a受光初级光6，在相同的正面3a放射荧光。
就发光装置1、1A、1B及1C来说，与在680～710nm的波长区域内具有荧光强度最大值的线状光谱成分相比，在超过710nm的波长区域具有荧光强度最大值的宽的光谱成分的情况放射更多的第一波长转换光。因此，发光装置1、1A、1B及1C成为了大量包含近红外成分的点光源的发光装置。
此外，上述线状光谱成分是基于Cr3+的2T1及2E→4A2的电子能量跃迁(自旋禁阻跃迁)的长余辉性的光成分。另外，上述宽的光谱成分是基于4T2→4A2的电子能量跃迁(自旋允许跃迁)的短余辉性的光成分。这样的基于Cr3+的荧光的机理在后面叙述。以下，对发光装置1、1A、1B及1C进行说明。
[第一实施方式]
对第一实施方式的发光装置1进行说明。
(光源)
光源2放射初级光6。作为初级光6，使用激光。作为激光，例如使用包含在400nm以上且小于500nm的波长范围内具有荧光强度最大值的冷色光以及在570nm以上且小于660nm的波长范围内具有荧光强度最大值的暖色光中的至少一者的激光。作为冷色光，优选使用在430nm以上且小于480nm的波长范围内具有荧光强度最大值的光。作为暖色光，优选使用在590nm以上且小于640nm的波长范围内具有荧光强度最大值的光。
如果使用包含上述冷色光及上述暖色光中的至少一者的激光作为初级光6，则激光被以Cr3+激活后的第一荧光体4良好地吸收并高效地波长转换成第一波长转换光7。因此，根据使用包含上述冷色光及上述暖色光中的至少一者的激光作为初级光6的发光装置1，能够放射基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光成分比例多的输出光。
作为光源2，使用放射上述冷色光的颜色的激光的冷色光激光元件或放射上述暖色光的颜色的激光的暖色光激光元件。作为冷色光激光元件，优选使用放射蓝色的激光的蓝色激光元件。作为暖色光激光元件，优选使用放射红色的激光的红色激光元件。如果光源2为冷色光激光元件或暖色光激光元件，则波长转换体3、3A中的荧光体被高效地激发，因此发光装置1、1A、1B及1C变得能够放射高输出的近红外光。
此外，就冷色光激光元件中的蓝色激光元件来说，容易获得高效且高输出的激光元件。因此，如果使用蓝色激光元件作为光源2，则从实现发光装置的高输出化的方面考虑是优选的。另外，就暖色光激光元件中的红色激光元件来说，与近红外的光成分的能量差小，伴随着波长转换的能量损失小。因此，如果使用红色激光元件作为光源2，则从实现发光装置的高效化的方面考虑是优选的。
作为光源2，例如使用面发光激光二极管。另外，光源2是额定光输出通常为1W以上、优选为3W以上的固体发光元件。如果光源2的额定光输出在上述范围内，则放射高输出的初级光6，因此能够使发光装置1高输出化。
此外，额定光输出的上限没有特别限定。通过由多个固体发光元件来构成光源2，能够使实现光源2高输出化。然而，如果考虑实用性，则光源2的额定光输出通常小于10kW，优选小于3kW。
向第一荧光体4照射的初级光6的光密度通常超过0.5W/mm2，优选超过3W/mm2，更优选超过10W/mm2，进一步优选超过30W/mm2。如果初级光6的光密度在上述范围内，则由于第一荧光体4被高密度光激发，发光装置1变得能够放射高输出的荧光成分。此外，随着今后的LED的大功率化，在开发超过0.5W/mm2的高输出LED的情况下，可以与上述激光同样地使用高输出LED。
(波长转换体)
波长转换体3包含第一荧光体4和密封材料5。就波长转换体3来说，第一荧光体4包含于密封材料5。
＜第一荧光体＞
第一荧光体4是吸收初级光6并转换成波长比初级光6长的第一波长转换光7的荧光体。第一荧光体4吸收初级光6并放射包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光的第一波长转换光7。即，第一波长转换光7包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光。在此，基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光是指基于4T2→4A2的电子能量跃迁(自旋允许跃迁)的荧光。
以下，对Cr3+的电子能量跃迁进行说明。图5是表示Cr3+的电子能级的图。具体来说，图5是用于6配位的Cr3+、Mn4+之类的田边-菅野图表。
图5的横轴是将表示配位场分裂的大小的Dq除以表示在电子间发挥作用的静电排斥力的强度的拉卡参数B而得到的值。可将以图5的横轴理解为表示Cr3+在晶体中从周围的配体受到的配位场的强度的指标。作为晶体中的Cr3+的周围的配体，可以列举出氧离子等。
图5的纵轴是将从基态起的能量E除以上述拉卡参数B而得到的值。可将以图5的纵轴理解为表示形成Cr3+的最外层的电子云的三个3d电子所形成的激发态的电子能量的大小即三个3d电子所形成的激发态与基态之间的能量差的指标。
根据图5可知：荧光体晶体中的Cr3+的3d轨道的电子所形成的激发态的电子能量采取离散的几个状态。另外，根据图5可知：荧光体晶体中的Cr3+所具有的电子所形成的电子能量的状态受到由周围的配体的种类、数量、配置的方法、离配体的距离等带来的影响而变化，其结果是激发态与基态之间的能量差变化。进而，根据图5可知：采取离散的几个状态的上述激发态的电子能量各自根据配位场的不同而表现出不同的行为。此外，图5中所示的2E、4T2、4A2之类的符号是表示Cr3+的3d轨道的三个电子所形成的离散的电子能量状态的各自状态的公知的符号。
在此，伴随着荧光的电子能量跃迁通常成为由最低的激发态(图5中的2T1及2E或4T2)向基态(图5中的4A2)的电子能量跃迁。因此，根据图5可知：在晶体中，在Cr3+所受到的配位场的强度强的情况(图5中的横轴的数值大的情况)下，Cr3+表示基于由2T1及2E向4A2的电子能量跃迁而引起的荧光。另外，根据图5可知：在配位场的强度弱的情况(图5中的横轴的数值小的情况)下，显示出基于由4T2向4A2的电子能量跃迁引起的荧光。第一荧光体4显示出由后者的电子能量跃迁引起的荧光。
此外，根据图5可知：就由2T1及2E向4A2的电子能量跃迁来说，就算配位场的强度变化，能量差也不会大幅变化，因此荧光光谱成为线状。
另一方面，根据图5可知：就由4T2至4A2的电子能量跃迁来说，就算配位场的强度变化，由于能量差没有大幅变化，因此荧光光谱成为宽的形状。第一荧光体4的荧光光谱是基于由4T2向4A2的电子能量跃迁(自旋允许跃迁)的，因此成为宽的形状。
此外，Cr3+的由3d电子的2T1及2E向4A2的电子能量跃迁的能级间的能量跃迁由于宇称禁阻跃迁，荧光的余辉时间长达100μs以上且小于50ms。该基于Cr3+的荧光的余辉时间与显示出宇称允许跃迁的Ce3+、Eu2+的荧光的余辉时间(10μs以下)相比更长。然而，Cr3+的由4T2向4A2的电子能量跃迁是在具有相同自旋的两种状态间跃迁的自旋允许跃迁，因此余辉时间比较短，成为100μs左右。
示出由这样的宇称禁阻(自旋允许)的电子能量跃迁带来的荧光的Cr3+激活荧光体显示出远比示出由宇称允许的电子能量跃迁带来的荧光的Eu2+激活荧光体更长的余辉特性。本申请是发现下述见解而完成的：示出由宇称禁阻的电子能量跃迁带来的荧光的Cr3+激活荧光体显示出远比Eu2+激活荧光体长的余辉特性，而且荧光输出饱和也惊人地少。
第一荧光体4是第一波长转换光7基于Cr3+的自旋允许型的电子能量跃迁的荧光，因此放射满足下述特性(A)～(D)中的至少一个荧光。第一波长转换光7能够放射满足特性(A)～(D)中的两个以上的荧光。
[特性(A)]
特性(A)是第一波长转换光7的荧光光谱在波长超过710nm的波长区域具有荧光强度最大值的特性。在此，荧光强度最大值是指荧光光谱中的峰之中荧光强度显示出最大值的峰的最大荧光强度。第一波长转换光7的荧光光谱优选在波长超过730nm、更优选波长超过750nm的波长区域具有荧光强度最大值。
根据第一波长转换光7的荧光光谱在波长超过710nm的波长区域具有荧光强度最大值即满足特性(A)的发光装置，能够容易地得到大量包含近红外成分的点光源。
另外，就满足特性(A)的发光装置来说，第一波长转换光7的荧光光谱在作为适于医疗用的波长区域的波长超过710nm的波长区域具有荧光强度最大值，因此适宜用作医疗用发光装置。
[特性(B)]
特性(B)是第一波长转换光7的荧光强度最大值峰处的80％光谱宽度为20nm以上且小于80nm的特性。在此，荧光强度最大值峰处的80％光谱宽度是指第一波长转换光7的荧光光谱的峰之中具有荧光强度最大值的荧光强度最大值峰处的发光峰强度(荧光强度最大值)的80％的强度下的光谱宽度。上述80％光谱宽度优选为25nm以上且小于70nm，更优选为30nm以上且小于65nm。
如果上述80％光谱宽度在上述范围内，则在荧光成像法、光动力疗法(PDT法)中，可以不受到荧光药剂、光敏性药剂的灵敏度的波长依赖性的偏差的影响地使用上述药剂。在此，光敏性药剂是指光敏性的药剂。根据满足特性(B)的发光装置，就算假设荧光药剂、光敏性药剂中灵敏度的波长依赖性存在偏差，也可以不受到该偏差的影响地放射能够使上述药剂充分地发挥功能的高输出的近红外线。
[特性(C)]
特性(C)是第一波长转换光7的荧光光谱的波长为780nm的荧光强度与荧光强度最大值之比率超过30％的特性。以下，将上述荧光强度之比率也称为“780nm荧光强度比率”。780nm荧光强度比率优选超过60％，更优选超过80％。
如果780nm荧光强度比率在上述范围内，则第一波长转换光7大量包含被称作“生物窗”的光容易从生物透过的近红外的波长区域(650～1000nm)的荧光成分。因此，根据满足特性(C)的发光装置，能够增大从生物透过的近红外的光强度。
[特性(D)]
特性(D)是第一波长转换光7的1/10余辉小于1ms的特性。在此，1/10余辉是指从显示出最大发光强度的时间至成为最大发光强度的1/10的强度为止所需的时间τ1/10。1/10余辉优选为10μs以上且小于1ms，更优选为10μs以上且小于800μs，进一步优选为10μs以上且小于400μs，特别优选为10μs以上且小于350μs，进一步特别优选为10μs以上且小于100μs。
如果1/10余辉在上述范围内，则就算在激发第一荧光体4的激发光的光密度高的情况下，第一荧光体4所放射的荧光的输出也不易饱和。因此，根据满足特性(D)的发光装置，能够放射照射高光密度的激光时的荧光的输出饱和少并且高输出的近红外光。
此外，第一波长转换光7的1/10余辉比Ce3+、Eu2+等的基于宇称允许跃迁的短余辉性(小于10μs)的荧光的1/10余辉长。这是因为第一波长转换光7是基于余辉较长的Cr3+的自旋允许型的电子能量跃迁的荧光。
作为第一荧光体4，例如可以使用Lu2CaMg2(SiO4)3:Cr3+、Y3Ga2(AlO4)3:Cr3+、Y3Ga2(GaO4)3:Cr3+、Gd3Ga2(AlO4)3:Cr3+、Gd3Ga2(GaO4)3:Cr3+、(Y，La)3Ga2(GaO4)3:Cr3+、(Gd，La)3Ga2(GaO4)3:Cr3+、Ca2LuZr2(AlO4)3:Cr3+、Ca2GdZr2(AlO4)3:Cr3+、Lu3Sc2(GaO4)3:Cr3+、Y3Sc2(AlO4)3:Cr3+、Y3Sc2(GaO4)3:Cr3+、Gd3Sc2(GaO4)3:Cr3+、La3Sc2(GaO4)3:Cr3+、Ca3Sc2(SiO4)3:Cr3 +、Ca3Sc2(GeO4)3:Cr3+、BeAl2O4:Cr3+、LiAl5O8:Cr3+、LiGa5O8:Cr3+、Mg2SiO4:Cr3+,Li+、La3Ga5GeO14:Cr3+、La3Ga5.5Nb0.5O14:Cr3+等荧光体。
第一荧光体4优选由陶瓷形成。如果第一荧光体4由陶瓷形成，则第一荧光体4的放热性变高，因此可由温度猝灭导致的第一荧光体4的输出降低得到抑制，发光装置变得能够放射高输出的近红外光。
就发光装置1来说，第一荧光体4所放射的第一波长转换光7具有基于Cr3+的电子能量跃迁的特定的荧光成分。由此，根据发光装置1，能够高效地激发ICG之类的荧光药剂、酞菁之类的光敏性药剂(也是荧光药剂。)。
第一波长转换光7优选在700nm以上且小于800nm的波长范围整体具有光成分，更优选在750nm以上且小于800nm的波长范围整体具有光成分。由此，荧光药剂、光敏性药剂能够更高效地吸收第一荧光体4所放射的近红外区域的光成分，变得能够增加由荧光药剂放射的近红外光的光量、由光敏性药剂放射的热射线。因此，第一波长转换光7在700nm以上且小于800nm的波长范围整体具有光成分时，由荧光药剂放射的近红外光的光量、由光敏性药剂放射的热射线变多，可以得到适于医疗用的发光装置。
此外，第一波长转换光7的荧光光谱优选不包含来源于Cr3+的电子能量跃迁的线状光谱成分的踪迹。来源于Cr3+的电子能量跃迁的线状光谱成分是由Cr3+的自旋禁阻跃迁带来的长余辉性的荧光成分。在第一波长转换光7的荧光光谱不包含上述踪迹的情况下，第一波长转换光7不包含由Cr3+的自旋禁阻跃迁带来的长余辉性的荧光成分，因此可以得到照射高光密度的激光时的荧光输出饱和更小的高输出的点光源。
波长转换体3仅包含含有基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光的第一荧光体4作为荧光体。另外，第一荧光体4不包含除了Cr3+以外的激活剂。因此，被第一荧光体4吸收的光仅转换成基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光。因此，根据第一荧光体4不包含除了Cr3+以外的激活剂的发光装置1，能够容易进行将近红外的荧光成分的输出比例提高至最大限度的输出光的设计。
第一荧光体4优选具有石榴石的晶体结构。石榴石荧光体容易进行组成变形，因此可以制作大量荧光体化合物。故而，如果第一荧光体4具有石榴石的晶体结构，则容易进行Cr3+的周围的晶场的调整，基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光的色调控制变得容易。
此外，具有石榴石结构的荧光体特别是氧化物具有接近球的多面体的颗粒形状，荧光体颗粒群的分散性优异。因此，在第一荧光体4具有石榴石结构的情况下，能够比较容易地制造出透光性优异的波长转换体3，可以进行所得到的发光装置1的高输出化。另外，具有石榴石的晶体结构的荧光体作为LED用荧光体具有实用实绩，因此第一荧光体4具有石榴石的晶体结构的发光装置1的可靠性变高。
第一荧光体4优选为氧化物系的荧光体、更优选为氧化物荧光体。此外，氧化物系的荧光体是指含有氧但不含氮的荧光体。
氧化物是在大气中稳定的物质，因此在氧化物荧光体由于利用激光的高密度的光激发而发热的情况下，与氮化物荧光体相比，不易发生由在大气中氧化导致的荧光体晶体的变质。第一荧光体4全部为氧化物系的荧光体时，可以得到可靠性高的发光装置1。
此外，第一荧光体4可以包含两种以上的Cr3+激活荧光体。在第一荧光体4包含两种以上的Cr3+激活荧光体的情况下，至少能够控制近红外的波长区域的输出光成分。因此，根据第一荧光体4包含两种以上的Cr3+激活荧光体的发光装置，近红外的荧光成分的分光分布的调整变得容易。
＜密封材料＞
就波长转换体3来说，第一荧光体4包含于密封材料5中。优选第一荧光体4分散于密封材料5中。如果第一荧光体4分散于密封材料5中，则能够高效地吸收光源2所放射的初级光6并高效地波长转换成近红外光。另外，如果第一荧光体4分散于密封材料5中，则变得容易将波长转换体3成形为片状、膜状。
密封材料5由有机材料及无机材料中的至少一者形成。密封材料5优选由透明(透光性)有机材料及透明(透光性)无机材料中的至少一者形成。作为有机材料的密封材料，例如可以列举出：硅树脂之类的透明有机材料。作为无机材料的密封材料，例如可以列举出：低熔点玻璃之类的透明无机材料。
此外，波长转换体3由无机材料形成。这里，无机材料是指除了有机材料以外的材料，是包含陶瓷、金属的概念。通过使波长转换体3由无机材料形成，与包含密封树脂之类的有机材料的波长转换体相比导热性更高，因此放热设计变得容易。故而，在通过由光源2放射的初级光6以高密度对第一荧光体4进行了光激发的情况下，也能够有效地抑制波长转换体3的温度上升。其结果是，能够抑制波长转换体3中的第一荧光体4的温度猝灭，发光的高输出化变得可能。
在波长转换体3由无机材料形成的情况下，优选密封材料5由无机材料形成。另外，作为密封材料5用的无机材料，优选为氧化锌(ZnO)。如果密封材料5由无机材料形成，则第一荧光体4的放热性进一步提高，因此由温度猝灭导致的第一荧光体4的输出降低得到抑制，能够放射高输出的近红外光。
此外，作为发光装置1的变形例，也可以制成不包含密封材料5的波长转换体来代替波长转换体3。在该情况下，可以使用有机或无机的粘结剂将第一荧光体4彼此固着。另外，也可以使用第一荧光体4的加热反应使第一荧光体4彼此固着。作为粘结剂，可以使用通常使用的树脂系的粘接剂或陶瓷微粒、低熔点玻璃等。根据不包含密封材料5的波长转换体，能够减薄波长转换体的厚度。
(作用)
对发光装置1的作用进行说明。首先，由光源2放射的初级光6(激光)照射至波长转换体3的正面3a。所照射的初级光6从波长转换体3透过。而且，初级光6从波长转换体3透过时，波长转换体3所包含的第一荧光体4吸收初级光6的一部分并放射第一波长转换光7。这样地，由波长转换体3的背面3b放射包含初级光6和第一波长转换光7的光作为输出光。
发光装置1放射具有与大量包含基于Cr3+的电子能量跃迁的近红外的荧光成分的特定的荧光成分的第一波长转换光7，因此适于用作医疗用近红外光源或感测用近红外光源。
发光装置1可以制成医疗用光源或医疗用照明装置用照明装置。另外，发光装置1特别地可以制成使用荧光成像法或光动力疗法的医疗系统用照明装置。此外，这些医疗系统是使用荧光药剂的医疗系统，因此上述医疗系统用的发光装置1也可以说是使用荧光药剂的医疗系统用的发光装置。
作为医疗用光源或医疗用照明装置用照明装置的发光装置1成为可以从“生物窗”通过并以近红外宽的高输出光照射生物内部而使取入至生物内的荧光药剂、光敏性药剂充分地发挥功能的光源或照明装置。因此，根据医疗用光源或医疗用照明装置用照明装置特别是作为使用荧光成像法或光动力疗法的医疗系统用照明装置的发光装置1，可以得到能够期待大治疗效果的发光装置。
发光装置1也可以制成感测系统用光源或感测系统用照明系统。就发光装置1来说，可以使用在近红外的波长区域具有受光灵敏度的传统的受光元件来构成高灵敏度的感测系统。因此，根据作为感测系统用光源或感测系统用照明系统的发光装置1，可以得到使感测系统的小型化、感测范围的广域化容易的发光装置。
[第二实施方式]
对第二实施方式的发光装置1A进行说明。第二实施方式的发光装置1A使用了波长转换体3A来代替第一实施方式的发光装置1的波长转换体3。第二实施方式的发光装置1A与第一实施方式的发光装置1的不同点仅在于波长转换体3A。因此，以下对波长转换体3A进行说明，对除此以外的构件省略或简化构成及作用的说明。
(波长转换体)
波长转换体3A包含第一荧光体4、第二荧光体8和密封材料5。就波长转换体3A来说，第一荧光体4及第二荧光体8包含于密封材料5中。即，发光装置1A的波长转换体3A还具备第二荧光体8，上述第二荧光体8吸收初级光6并转换成波长比初级光6长并且与第一波长转换光7不同的第二波长转换光9。
波长转换体3A除了还包含第二荧光体8以外与第一实施方式的发光装置1的波长转换体3相同。因此，以下主要对第二荧光体8进行说明，省略或简化除此以外的构成及作用的说明。
＜第二荧光体＞
第二荧光体8是吸收初级光6并转换成波长比初级光6长并且与第一波长转换光7不同的第二波长转换光9的荧光体。就发光装置1A来说，由于波长转换体3A除了第一荧光体4以外还具备第二荧光体8，通过与光源2所发出的初级光6例如蓝色激光的加色混合，能够放射白色的输出光。
这样地，如果波长转换体3A除了第一荧光体4以外还具备第二荧光体8，则能够控制由波长转换体3A放射的荧光光谱的形状、激发特性。因此，所得到的发光装置1A能够根据使用用途来容易地调整输出光的分光分布。
波长转换体3A所包含的第二荧光体8只要可以吸收光源2所发出的初级光6并放射作为可见光的第二波长转换光9，就没有特别限定。第二荧光体8优选为将以选自由石榴石型、铁酸钙型及镧硅氮(La3Si6N11)型的晶体结构形成的化合物组中的至少一种为主成分的化合物作为母体而成的Ce3+激活荧光体。另外，第二荧光体8优选为将选自由石榴石型、铁酸钙型以及镧硅氮(La3Si6N11)型的晶体结构形成的化合物组中的至少一种化合物作为母体而成的Ce3+激活荧光体。如果使用这样的第二荧光体8，则可以得到大量具有绿色系至黄色系的光成分的输出光。
作为第二荧光体8，例如使用将以选自M3RE2(SiO4)3、RE3Al2(AlO4)3、MRE2O4及RE3Si6N11中的至少一种为主成分的化合物(B)作为母体而成的Ce3+激活荧光体。另外，作为第二荧光体8，例如使用将选自M3RE2(Si O4)3、RE3Al2(AlO4)3、MRE2O4及RE3Si6N11中的至少一种作为母体而成的Ce3+激活荧光体。第二荧光体8优选为将以上述化合物(B)为端成分的固溶体作为母体而成的Ce3+激活荧光体。此外，就上述化合物(B)来说，M为碱土金属，RE为稀土元素。
这些第二荧光体8良好地吸收430nm～480nm的波长范围内的光，并且高效地转换成在540nm以上且小于590nm的波长范围内具有强度最大值的绿色至黄色系的光。因此，通过在制成了放射冷色光作为初级光6的光源2的基础上将其作为上述第二荧光体8来使用，能够容易地得到可见光成分。
在波长转换体3A包含第一荧光体4和第二荧光体8的情况下，第一荧光体4优选通过吸收光源2所发出的初级光6及第二荧光体8所发出的第二波长转换光9中的至少一者来放射第一波长转换光7。如上所述，第一荧光体4优选为吸收光源2所发出的初级光6并放射作为近红外光的第一波长转换光7的荧光体。
第一荧光体4可以是吸收第二荧光体8所发出的第二波长转换光9并放射作为近红外光的第一波长转换光7的荧光体。即，第二荧光体8可以被初级光6激发而放射第二波长转换光9，第一荧光体4也可以被第二波长转换光9激发而放射第一波长转换光7。在该情况下，就算第一荧光体4是几乎不被初级光6激发的荧光体，介由第二荧光体8也能够通过第二荧光体8所发出的荧光进行激发。
因此，在第一荧光体4吸收第二波长转换光9并放射第一波长转换光7的情况下，作为第一荧光体4，可以选择吸收可见光的荧光体，因此第一荧光体4的选项扩大，发光装置1A的工业生产变得容易。另外，在第一荧光体4吸收第二波长转换光9并放射第一波长转换光7的情况下，发光装置1A能够放射近红外的光成分强度大的第一波长转换光7。
此外，第二荧光体8可以包含两种以上的Cr3+激活荧光体。在第二荧光体8包含两种以上的Cr3+激活荧光体的情况下，至少能够控制近红外的波长区域的输出光成分，因此近红外的荧光成分的分光分布的调整变得容易。
(作用)
对发光装置1A的作用进行说明。首先，由光源2放射的初级光6(激光)向波长转换体3A的正面3a照射。所照射的初级光6从波长转换体3A透过。而且，初级光6从波长转换体3A透过时，波长转换体3A所包含的第二荧光体8吸收初级光6的一部分并放射第二波长转换光9。进而，波长转换体3A所包含的第一荧光体4吸收初级光6和/或第二波长转换光9的一部分并放射第一波长转换光7。这样地，由波长转换体3A的背面3b放射包含初级光6、第一波长转换光7和第二波长转换光9作为输出光的光。
发光装置1A放射具有大量包含基于Cr3+的电子能量跃迁的近红外的荧光成分的特定的荧光成分的第一波长转换光7，因此适于用作医疗用近红外光源或感测用近红外光源。
发光装置1A可以制成医疗用光源或医疗用照明装置用照明装置。另外，发光装置1A特别地可以制成使用荧光成像法或光动力疗法的医疗系统用照明装置。此外，这些医疗系统是使用荧光药剂或光敏性药剂的医疗系统，因此上述医疗系统用的发光装置1A也可以说是使用荧光药剂或光敏性药剂的医疗系统用的发光装置。
发光装置1A成为可以从“生物窗”通过并以近红外宽的高输出光照射生物内部而使取入至生物内的荧光药剂、光敏性药剂充分地发挥功能的光源或照明装置。因此，根据发光装置1A，可以得到可期待大治疗效果的发光装置。
发光装置1A也可以制成感测系统用光源或感测系统用照明系统。就发光装置1A来说，可以使用在近红外的波长区域具有受光灵敏度的传统的受光元件来构成高灵敏度的感测系统。因此，根据发光装置1A，可以得到使感测系统的小型化、感测范围的广域化容易的发光装置。
[第三实施方式]
对第三实施方式的发光装置1B进行说明。第三实施方式的发光装置1B使用了波长转换体3B来代替第一实施方式的发光装置1的波长转换体3。第三实施方式的发光装置1B与第一实施方式的发光装置1的不同点仅在于波长转换体3B。因此，以下对波长转换体3B进行说明，对除此以外的构件省略或简化构成及作用的说明。
(波长转换体)
波长转换体3B包含第一荧光体4和密封材料5。就波长转换体3B来说，第一荧光体4包含于密封材料5中。波长转换体3B在包含第一荧光体4和密封材料5的方面与第一实施方式的发光装置1的波长转换体3相同，但光学作用与波长转换体3不同。
就第一实施方式的发光装置1的波长转换体3来说，向波长转换体3照射的初级光6从波长转换体3透过。另一方面，就波长转换体3B来说，向波长转换体3B照射的初级光6大量由波长转换体3B的正面3a射入波长转换体3B内，其他部分在正面3a反射。
就波长转换体3B来说，其以下述方式构成：初级光6(激光)的照射光由波长转换体3B的正面3a射入，并由波长转换体3B的正面3a放射第一荧光体4的输出光。由此，向波长转换体3B照射的初级光6大量由波长转换体3B的正面3a射入波长转换体3B内，其他部分在正面3a反射。
(作用)
对发光装置1B的作用进行说明。首先，由光源2放射的初级光6(激光)照射波长转换体3B的正面3a。初级光6大量由波长转换体3B的正面3a射入波长转换体3B内，其他部分在正面3a反射。就波长转换体3B来说，由被初级光6激发的第一荧光体4放射第一波长转换光7，第一波长转换光7由正面3a放射。
发光装置1B放射具有大量包含基于Cr3+的电子能量跃迁的近红外的荧光成分的特定的荧光成分的第一波长转换光7，因此适于用作医疗用近红外光源或感测用近红外光源。
发光装置1B可以制成医疗用光源或医疗用照明装置用照明装置。另外，发光装置1B特别地可以制成使用荧光成像法或光动力疗法的医疗系统用照明装置。此外，这些医疗系统是使用荧光药剂或光敏性药剂的医疗系统，因此上述医疗系统用的发光装置1B也可以说是使用荧光药剂或光敏性药剂的医疗系统用的发光装置。
发光装置1B成为可以从“生物窗”通过并以近红外宽的高输出光照射生物内部而使取入至生物内的荧光药剂、光敏性药剂充分地发挥功能的光源或照明装置。因此，根据发光装置1B，可以得到可期待大治疗效果的发光装置。
发光装置1B可以制成感测系统用光源或感测系统用照明系统。就发光装置1B来说，可以使用在近红外的波长区域具有受光灵敏度的传统的受光元件来构成高灵敏度的感测系统。因此，根据发光装置1B，可以得到使感测系统的小型化、感测范围的广域化容易的发光装置。
[第四实施方式]
对第四实施方式的发光装置1C进行说明。第四实施方式的发光装置1C使用了波长转换体3C来代替第二实施方式的发光装置1A的波长转换体3A。第四实施方式的发光装置1C与第二实施方式的发光装置1A的不同点仅在于波长转换体3C。因此，以下对波长转换体3C进行说明，对除此以外的构件省略或简化构成及作用的说明。
(波长转换体)
波长转换体3C包含第一荧光体4、第二荧光体8和密封材料5。就波长转换体3C来说，第一荧光体4及第二荧光体8包含于密封材料5中。即，发光装置1C的波长转换体3C还具备吸收初级光6并转换成波长比初级光6长并且与第一波长转换光7不同的第二波长转换光9的第二荧光体8。波长转换体3C在包含第一荧光体4、第二荧光体8和密封材料5的方面与第二实施方式的发光装置1A的波长转换体3A相同，但光学作用与波长转换体3A不同。
在波长转换体3C使用的第二荧光体8与第二实施方式的发光装置1A的波长转换体3A相同，因此省略说明。就发光装置1C来说，由于波长转换体3C包含第二荧光体8，能够通过与光源2所发出的初级光6例如蓝色激光的加色混合来放射白色的输出光。
这样地，如果将第一荧光体4与第二荧光体8适当组合使用，则能够控制第一波长转换光7的荧光光谱的形状、激发特性。因此，所得到的发光装置C能够根据使用用途容易地调整输出光的分光分布。
就第二实施方式的发光装置1的波长转换体3A来说，向波长转换体3A照射的初级光6从波长转换体3透过。另一方面，就波长转换体3C来说，向波长转换体3C照射的初级光6大量由波长转换体3C的正面3a射入波长转换体3C内，其他部分在正面3a反射。
就波长转换体3C来说，其以下述方式构成：初级光6(激光)的照射光由波长转换体3B的正面3a射入，由波长转换体3B的正面3a放射第一荧光体4的输出光。由此，向波长转换体3C照射的初级光6大量由波长转换体3C的正面3a射入波长转换体3C内，其他部分在正面3a反射。
(作用)
就图4所示的发光装置1C来说，首先，由光源2放射的初级光6(激光)照射至波长转换体3C的正面3a。初级光6大量由波长转换体3C的正面3a射入波长转换体3C内，其他部分在正面3a反射。就波长转换体3C来说，由被初级光6激发的第二荧光体8放射第二波长转换光9，由被初级光6和/或第二波长转换光9激发的第一荧光体4放射第一波长转换光7。然后，由正面3a放射第一波长转换光7及第二波长转换光9。
发光装置1C放射具有大量包含基于Cr3+的电子能量跃迁的近红外的荧光成分的特定的荧光成分的第一波长转换光7，因此适于用作医疗用近红外光源或感测用近红外光源。
发光装置1C可以制成医疗用光源或医疗用照明装置用照明装置。另外，发光装置1C特别地可以制成使用荧光成像法或光动力疗法的医疗系统用照明装置。此外，这些医疗系统是使用荧光药剂或光敏性药剂的医疗系统，因此上述医疗系统用的发光装置1C也可以说是使用荧光药剂或光敏性药剂的医疗系统用的发光装置。
发光装置1C成为可以从“生物窗”通过并以近红外宽的高输出光照射生物内部而使取入至生物内的荧光药剂、光敏性药剂充分地发挥功能的光源或照明装置。因此，根据发光装置1C，可以得到可期待大治疗效果的发光装置。
发光装置1C也可以制成感测系统用光源或感测系统用照明系统。就发光装置1C来说，可以使用在近红外的波长区域具有受光灵敏度的传统的受光元件来构成高灵敏度的感测系统。因此，根据发光装置1C，可以得到使感测系统的小型化、感测范围的广域化容易的发光装置。
[电子设备]
可以使用上述发光装置1～1C中的任意发光装置来得到本实施方式的电子设备。即，本实施方式的电子设备具备本实施方式的发光装置1～1C中的任意发光装置。就发光装置1～1C来说，可以期待大治疗效果，容易实现感测系统的小型化等。本实施方式的电子设备使用本实施方式的发光装置，因此如果用于医疗设备、感测设备用，则可以期待大治疗效果、感测系统的小型化等。
[内窥镜及内窥镜系统]
本实施方式的内窥镜具备上述医疗用发光装置。以下，使用图6及图7对本实施方式的内窥镜及使用了该内窥镜的内窥镜系统的一个例子进行说明。此外，以下说明的内窥镜是具备除了近红外光以外还放射可见光的发光装置1A或1C的例子。
(内窥镜)
如图6所示，内窥镜11具备镜110、光源连接器111、安装适配器112、中继透镜113、摄像头114以及操作开关115。
镜110是可将以光由末端导入前端的细长的导光构件，使用时插入体内。镜110在前端具备成像窗110z，在成像窗110z中使用光学玻璃、光学塑料之类的光学材料。镜110还具有将由光源连接器111导入的光引导至前端的光纤和传输由成像窗110z射入的光学图像的光纤。
安装适配器112是用于将镜110安装于摄像头114的构件。安装适配器112上以自由拆装的方式装有各种镜110。
光源连接器111由发光装置1A或1C导入向体内的患部等照射的照明光。就本实施方式来说，照明光包含可见光及近红外光。导入光源连接器111的光介由光纤引导至镜110的前端，由成像窗110z照射至体内的患部等。此外，如图6所示在光源连接器111上连接有用于由发光装置1A或1C向镜110引导照明光的传输缆线111z。传输缆线111z中也可以包含光纤。
中继透镜113将从镜110通过并传达的光学图像聚束于图像感测器的成像面。此外，中继透镜113可以根据操作开关115的操作量使透镜移动并进行焦点调整及倍率调整。
摄像头114在内部具有分色棱镜。分色棱镜将被中继透镜113聚束的光分解成R光(红色光)、G光(绿色光)、B光(蓝色光)以及IR光(近红外光)这四色。分色棱镜例如由玻璃之类的透光性构件构成。
进而，摄像头114在内部具有作为检测器的图像感测器。图像感测器例如具备四个，四个图像感测器将在各个成像面成像的光学图像转换成电信号。图像感测器没有特别限定，可使用CCD(电荷耦合元件；Charge Coupled Device)及CMOS(互补金属氧化物半导体；Complementary Metal Oxide Semiconductor)中的至少一者。四个图像感测器是分别受光IR成分(近红外成分)、B成分(蓝色成分)、R成分(红色成分)以及G成分(绿色成分)的光的专用的感测器。
摄像头114可以在内部具有滤色器来代替分色棱镜。在图像感测器的成像面具备滤色器。滤色器例如具备四个，四个滤色器接受被中继透镜113聚束的光并分别选择性地使R光(红色光)、G光(绿色光)、B光(蓝色光)以及IR光(近红外光)透过。
选择性地透过IR光的滤色器中优选具备对照明光所包含的近红外光(IR光)的反射成分进行截止的阻挡膜。由此，仅由ICG发出的由IR光形成的荧光在IR光用的图像感测器的成像面成像。因此，容易清楚地观察通过ICG发光的患部。
此外，如图6所示，摄像头114连接有用于将来源于图像感测器的电信号传输至后述的CCU12的信号缆线114z。
就这样的构成的内窥镜11来说，来源于被检体的光从镜110通过而被引导至中继透镜113，进而从摄像头114内的分色棱镜透过而在四个图像感测器成像。
(内窥镜系统)
如图7所示，内窥镜系统100具备对被检体内进行成像的内窥镜11、CCU(摄像机控制机构；Camera Control Unit)12、发光装置1A或1C及显示器之类的显示装置13。
CCU12至少具备RGB信号处理部、IR信号处理部及输出部。CCU12通过执行CCU12的内部或外部的存储器所保持的程序来实现RGB信号处理部、IR信号处理部及输出部的各功能。
RGB信号处理部将来源于图像感测器的B成分、R成分、G成分的电信号转换成能够在显示装置13显示的影像信号并在输出部输出。另外，IR信号处理部将来源于图像感测器的IR成分的电信号转换成影像信号并在输出部输出。
输出部将RGB各色成分的影像信号及IR成分的影像信号中的至少一者输出至显示装置13。例如，输出部基于同步输出模式及重叠输出模式中的任意模式来输出影像信号。
就同步输出模式来说，输出部将RGB图像和IR图像通过不同屏幕同步输出。通过同步输出模式，将RGB图像和IR图像在不同屏幕进行比较而能够观察患部。就重叠输出模式来说，输出部将RGB图像与IR图像重叠而成的合成图像输出。通过重叠输出模式，例如可以在RGB图像内清楚地观察通过ICG发光的患部。
显示装置13基于来源于CCU12的影像信号将患部之类的对象物的图像显示于屏幕。在同步输出模式的情况下，显示装置13将屏幕分割成多个，在各屏幕并列显示RGB图像及IR图像。在重叠输出模式的情况下，显示装置13将RGB图像与IR图像重叠而成的合成图像显示于1屏幕。
(作用)
接着，对本实施方式的内窥镜11及内窥镜系统100的作用进行说明。在使用内窥镜系统100来观察被检体的情况下，首先将作为荧光物质的吲哚氰绿(ICG)向被检体施用。由此，ICG集聚于淋巴、肿瘤等部位(患部)。
接着，通过传输缆线111z，将可见光及近红外光由发光装置1A或1C导入光源连接器111。导入光源连接器111的光被引导至镜110的前端侧，从成像窗110z投射，由此照射包含患部的患部周围。在患部等反射的光及由ICG发出的荧光从成像窗110z及光纤通过而被引导至镜110的后端侧，被中继透镜113聚束，射入摄像头114内部的分色棱镜。
就分色棱镜来说，将射入的光之中通过IR分解棱镜分解的IR成分的光通过IR用的图像感测器以红外光成分的光学图像的形式成像。通过蓝分色棱镜分解的B成分的光通过蓝色用的图像感测器以蓝色成分的光学图像的方式成像。通过红分色棱镜分解的R成分的光通过红色用的图像感测器以红色成分的光学图像的形式成像。通过绿分色棱镜分解的G成分的光通过绿色用的图像感测器以绿色成分的光学图像的方式成像。
通过IR用的图像感测器转换后的IR成分的电信号被CCU12内部的IR信号处理部转换成影像信号。通过RGB用的图像感测器分别转换的B成分、R成分、G成分的各电信号被CCU12内部的RGB信号处理部转换成各影像信号。IR成分的影像信号及B成分、R成分、G成分的各影像信号同步地输出至显示装置13。
在CCU12内部设定同步输出模式的情况下，就显示装置13来说，RGB图像和IR图像同时在两个屏幕显示。另外，在CCU12内部设定了重叠输出模式的情况下，在显示装置13显示RGB图像与IR图像重叠而成的合成图像。
这样地，本实施方式的内窥镜11具备医疗用发光装置1、1A、1B及1C。因此，通过使用内窥镜11来高效地激发荧光药剂而使之发光，能够清楚地观察患部。
本实施方式的内窥镜11优选还具备检测由吸收了第一波长转换光7的荧光药剂发出的荧光的检测器。就内窥镜11来说，除了发光装置1、1A、1B及1C以外，进而一体地具备检测由荧光药剂发出的荧光的检测器，由此仅以内窥镜就能够对患部进行特定。因此，不需要像以往那样大地进行开腹而对患部进行特定，因而能够进行患者的负担少的诊断及治疗。另外，使用内窥镜11的医生可以准确地把握患部，因此能够提高治疗效率。
[发光装置的使用方法]
接着，对本实施方式的发光装置的使用方法进行说明。本实施方式的发光装置的使用方法是发光装置为使用荧光成像法或光动力疗法的医疗系统用照明装置的情况下的发光装置的使用方法。本实施方式的发光装置的使用方法包括下述工序：对被检体施用荧光药剂或光敏性药剂；以及向荧光药剂或光敏性药剂所接触的被检体照射第一波长转换光。以下，将本实施方式的发光装置的使用方法分成使用荧光成像法的发光装置的使用方法和使用光动力疗法的发光装置的使用方法来进行详细叙述。
(使用荧光成像法的发光装置的使用方法)
首先，对使用荧光成像法的发光装置的使用方法进行说明。使用荧光成像法的发光装置的使用方法是在将作为医疗用发光装置的一个例子进行了说明的上述发光装置1、1A、1B、1C用作医疗系统用照明装置的情况或使用内窥镜11的情况下的使用方法，其使用荧光成像法。使用荧光成像法的发光装置的使用方法包括下述工序：对被检体施用荧光药剂；以及向荧光药剂所接触的被检体照射第一波长转换光7。
就使用荧光成像法的发光装置的使用方法来说，首先对被检体施用荧光药剂，使荧光药剂特异性地聚集于被检体内的患部。作为对被检体施用的荧光药剂，如上所述地可以使用吸收近红外光区域的激发光并进而放射波长比该激发光长并且近红外光区域的荧光的药剂。作为荧光药剂，例如可使用吲哚氰绿(ICG)、酞菁系的化合物、他拉泊芬钠系的化合物及二吡啶甲基花青(DIPCY)系的化合物中的至少一种。
接着，向荧光药剂所接触的被检体照射第一波长转换光7。如上所述，第一波长转换光7由医疗用发光装置1、1A、1B、1C或内窥镜11发出，至少在700nm～800nm的波长范围整体具有光成分。近红外光区域的光不易因生物内的血红蛋白、水而散射，容易从生物透过，因此第一波长转换光7从生物透过而对荧光药剂进行激发。所激发的荧光药剂发射波长比激发光长并且近红外光区域的荧光。而且，通过这样地使用检测器检测由荧光药剂发出的荧光，能够进行生物内的患部的观察及治疗。
如上所述，第一波长转换光7至少在700nm～800nm的波长范围整体具有光成分，因此就算在荧光药剂产生特性偏差的情况下，也能够高效地激发荧光药剂。另外，在医疗用发光装置1、1A、1B、1C的固体发光元件2放射激光的情况下，由第一荧光体4发出的第一波长转换光7成为高强度。因此，能够更高效地激发被检体内的荧光药剂并放射长波长的荧光。
(使用光动力疗法的发光装置的使用方法)
接着，对使用光动力疗法的发光装置的使用方法进行说明。使用光动力疗法的发光装置的使用方法是在将作为医疗用发光装置的一个例子进行了说明的上述发光装置1、1A、1B、1C用作医疗系统用照明装置的情况或使用内窥镜11的情况下的使用方法，其使用光动力疗法。使用光动力疗法的发光装置的使用方法包括下述工序：施用光敏性药剂；以及对光敏性药剂所接触的被检体照射第一波长转换光7。在此，光敏性药剂是指吸收光并产生热、活性氧种的物质。另外，光敏性药剂也被称为光敏性物质、光敏性化合物、光敏剂、发热物质等。
就使用光动力疗法的发光装置的使用方法来说，首先对被检体施用光敏性药剂，使光敏性药剂特异性地聚集于被检体内的患部。作为对被检体施用的光敏性药剂，如上所述地可以使用吸收近红外光区域的激发光并产生热、活性氧种的药剂。作为光敏性药剂，例如可以使用选自酞菁系的化合物、他拉泊芬钠系的化合物及卟吩姆钠系的化合物中的至少一种。
接着，向光敏性药剂所接触的被检体照射第一波长转换光7。如上所述，第一波长转换光7由医疗用发光装置1、1A、1B、1C或内窥镜11发出，并且至少在700nm～800nm的波长范围整体具有光成分。近红外光区域的光不易因生物内的血红蛋白、水而散射，容易从生物透过，因此第一波长转换光7从生物透过并向光敏性药剂照射。照射了第一波长转换光7的光敏性药剂产生热、活性氧种。然后，通过这样地由光敏性药剂产生的热、活性氧杀死癌细胞，生物内的患部的治疗成为可能。
如上所述，第一波长转换光7至少在700nm～800nm的波长范围整体具有光成分，因此就算在光敏性药剂发生特性偏差的情况下，也能够高效地由光敏性药剂产生热、活性氧。另外，在医疗用发光装置1、1A、1B、1C的固体发光元件2放射激光的情况下，由第一荧光体4发出的第一波长转换光7成为高强度。因此，能够高效地由光敏性药剂产生热、活性氧。
在荧光成像法中使用的荧光药剂以及在光动力疗法中使用的光敏性药剂根据由溶剂致变色效应、缔合带来的吸电子性变化、官能团/取代基/侧链的种类的不同等，有时吸收光谱在被检体内变化。在此，溶剂致变色效应是指根据溶剂的极性的变化而基态及激发态变化的效果。另外，缔合是指基于分子间力的同种分子彼此的耦合。因此，如果激光元件这样的固体发光元件所放射的光是发光光谱半峰宽窄的光，则有时不能应对药剂的吸收光谱变化。具体来说，如果固体发光元件所放射的光是发光光谱半峰宽窄的光，则有时药剂由光能至光能的转换效率以及药剂由光能至热能的转换效率降低。
实施例
[实施例1]
(荧光体的制备)
采用使用固相反应的制备方法合成了氧化物荧光体。具体来说，合成了由Y3(Ga0.98,Cr0.02)2(GaO4)3的组成式表示的氧化物荧光体。此外，合成氧化物荧光体时，将以下的化合物粉末用作主原料。
氧化钇(Y2O3)：纯度为3N，信越化学工业株式会社制
氧化镓(Ga2O3)：纯度为4N，亚洲物性材料株式会社制
氧化铬(Cr2O3)：纯度为3N，株式会社高纯度化学研究所制
首先，以成为化学计量的组成的化合物Y3(Ga0.98,Cr0.02)2(GaO4)3的方式称量了上述原料。接着，使用研钵和研棒来进行干式混合，制成了烧成原料。
将上述烧成原料移动至带盖的氧化铝坩埚，使用箱型电炉在1600℃的大气中烧成了2小时，然后将烧成物轻轻地粉碎，由此得到了实施例1的荧光体。此外，通过X射线衍射法确认了烧成后的试样为Y3(Ga0.98，Cr0.02)2(GaO4)3。
(发光光谱的评价)
使用分光荧光光度仪FP-6500(日本分光株式会社制)对荧光体的发光光谱进行了评价。
[实施例2]
(荧光体的制备)
采用使用固相反应的制备方法合成了氧化物荧光体。具体来说，合成了由Gd3(Ga0.98，Cr0.02)2(GaO4)3的组成式表示的氧化物荧光体。此外，合成氧化物荧光体时，将以下的化合物粉末用作主原料。
氧化钆(Gd2O3)：纯度为3N，株式会社高纯度化学研究所制
氧化镓(Ga2O3)：纯度为4N，亚洲物性材料株式会社制
氧化铬(Cr2O3)：纯度为3N，株式会社高纯度化学研究所制
首先，以成为化学计量的组成的化合物Gd3(Ga0.98,Cr0.02)2(GaO4)3的方式称量了上述原料。接着，使用研钵和研棒来进行干式混合，制成了烧成原料。
将上述烧成原料移动至带盖的氧化铝坩埚，使用箱型电炉在1600℃的大气中烧成了2小时，然后将烧成物轻轻地粉碎，由此得到了实施例2的荧光体。此外，通过X射线衍射法确认了烧成后的试样为Gd3(Ga0.98,Cr0.02)2(GaO4)3。
(发光光谱的评价)
与实施例1同样地对荧光体的发光光谱进行了评价。将结果示于图8及表1。
[实施例3]
(荧光体的制备)
采用使用固相反应的制备方法合成了氧化物荧光体。具体来说，合成了由(Gd0.75,La0.25)3(Ga0.98,Cr0.02)2(GaO4)3的组成式表示的氧化物荧光体。此外，合成氧化物荧光体时，将以下的化合物粉末用作主原料。
氧化钆(Gd2O3)：纯度为3N，株式会社高纯度化学研究所制
氧化镧(La2O3)：纯度为3N，株式会社高纯度化学研究所制
氧化镓(Ga2O3)：纯度为4N，亚洲物性材料株式会社制
氧化铬(Cr2O3)：纯度为3N，株式会社高纯度化学研究所制
首先，以成为化学计量的组成的化合物(Gd0.75，La0.25)3(Ga0.98，Cr0.02)2(GaO4)3的方式称量了上述原料。接着，使用研钵和研棒来进行干式混合，制成了烧成原料。
将上述烧成原料移动至带盖的氧化铝坩埚，使用箱型电炉在1400℃的大气中烧成了2小时，然后将烧成物轻轻地粉碎，由此得到了实施例3的荧光体。此外，通过X射线衍射法确认了烧成后的试样为(Gd0.75，La0.25)3(Ga0.98,Cr0.02)2(GaO4)3。
(发光光谱的评价)
与实施例1同样地对荧光体的发光光谱进行了评价。将结果示于图8及表1。
[比较例1]
(荧光体的制备)
采用使用固相反应的制备方法合成了氧化物荧光体。具体来说，合成了Y3(Al0.98,Cr0.02)2(AlO4)3的组成式表示的氧化物荧光体。此外，合成氧化物荧光体时，将以下的化合物粉末用作主原料。
氧化钇(Y2O3)：纯度为3N，信越化学工业株式会社制
氧化铝(Al2O3)：纯度为3N，住友化学株式会社制
氧化铬(Cr2O3)：纯度为3N，株式会社高纯度化学研究所制
首先，以成为化学计量的组成的化合物Y3(Al0.98,Cr0.02)2(AlO4)3的方式称量了上述原料。接着，使用研钵和研棒来进行干式混合，制成了烧成原料。
将上述烧成原料移动至带盖的氧化铝坩埚，使用箱型电炉在1600℃的大气中烧成了2小时，然后将烧成物轻轻地粉碎，由此得到了比较例1的荧光体。此外，通过X射线衍射法确认了烧成后的试样为Y3(Al0.98，Cr0.02)2(AlO4)3.
(发光光谱的评价)
与实施例1同样地对荧光体的发光光谱进行了评价。将结果示于图8及表1。
将以激发波长：450nm激发时的发光光谱示于图8。此外，也将实施例2、实施例3及比较例1的发光光谱示于图8。
将在发光光谱中显示出荧光强度最大值的荧光强度最大值峰的峰波长即发光峰波长λMAX示于表1。另外，将荧光强度最大值峰的发光峰强度(荧光强度最大值)的80％的强度下的光谱宽度(80％光谱宽度)W80％示于表1。此外，将发光光谱的波长为780nm的发光强度与荧光强度最大值峰的发光峰强度(荧光强度最大值)之比率即780nm荧光强度比率L780nm示于表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 比较例1
λ<sub>MAX</sub>(nm) 712 735 755 708
W<sub>80％</sub>(nm) 33 54 62 11
L<sub>780nm</sub>(％) 39 65 84 9
(发光光谱的评价的总结)
可知：就对于实施例1～实施例3的荧光体来说，与在680～710nm的波长区域内具有荧光强度最大值的线状光谱成分相比，在超过710nm的波长区域具有荧光强度最大值的宽的光谱成分的情况放射更多的波长转换光。
此外，上述线状光谱成分是基于Cr3+的2T1及2E→4A2(t2 3)的电子能量跃迁(自旋禁阻跃迁)的长余辉性的光成分。另外，上述宽的光谱成分是基于4T2→4A2的电子能量跃迁(自旋允许跃迁)的短余辉性的光成分。
由此可知：根据将实施例1～实施例3的荧光体用作第一荧光体的发光装置，能够容易地制作大量包含近红外成分的点光源。
另外，可知：根据将实施例1～实施例3的荧光体用作第一荧光体的发光装置，就荧光成像法、光动力疗法(PDT法)来说，能够不受到荧光药剂、光敏性药剂的灵敏度的波长依赖性的偏差的影响地使用上述药剂。即可知：就算假设荧光药剂、光敏性药剂中灵敏度的波长依赖性存在偏差，也能够不受到该偏差的影响地使上述药剂充分地发挥功能。
进而，可知：就将实施例1～实施例3的荧光体用作第一荧光体的发光装置来说，第一波长转换光7大量包含被称为“生物窗”的光容易从生物透过的近红外的波长域(650～1000nm)的荧光成分。由此可知：根据将实施例1～实施例3的荧光体用作第一荧光体的发光装置，从生物透过的近红外的光强度变大。
[比较例2]
(荧光体的制备)
采用使用固相反应的制备方法合成了氮化物荧光体。具体来说，合成了由(Ca0.997，Eu0.003)AlSiN3的组成式表示的氮化物荧光体。此外，合成氮化物荧光体时，将以下的化合物粉末用作主原料。
氮化钙(Ca3N2)：纯度2N，太平洋水泥株式会社制
氮化铝(AlN)：纯度为3N，株式会社高纯度化学研究所制
氮化硅(Si3N4)：纯度为3N，株式会社电气化学制
氮化铕(EuN)：纯度2N，太平洋水泥株式会社制
首先，以成为化学计量的组成的化合物(Ca0.997,Eu0.003)AlSiN3的方式在N2气氛的手套箱中称量了上述原料。接着，使用研钵和研棒来进行干式混合，制成了烧成原料。
将上述烧成原料转移至带盖的氮化硼制(BN)坩埚，使用加压气氛控制电炉在1600℃的N2(0.6MPa)加压气氛中进行了2小时烧成，然后将烧成物轻轻地粉碎，由此得到了比较例2的荧光体。此外，通过X射线衍射法确认了烧成后的试样为(Ca0.997,Eu0.003)AlSiN3，
(发光寿命的评价)
使用Quantaurus-Tau小型荧光寿命测定装置(Hamamatsu Photonics株式会社制)对荧光体的发光寿命进行了评价。将结果示于图9及表2。
将实施例1的发光寿命示于图9。此外，也将实施例2、实施例3、比较例1及比较例2的发光寿命示于图9。
将成为最大发光强度的1/10的强度为止的时间(1/10余辉)：τ1/10示于表2。
表2
实施例1 实施例2 实施例3 比较例1 比较例2
τ<sub>1/10</sub>(ms) 0.78 0.38 0.32 3.81 0.0017
(发光寿命的评价的总结)
可知：实施例1～实施例3的荧光体与在680～710nm的波长区域内具有荧光强度最大值的长余辉性的线状光谱成分相比，放射在超过710nm的波长区域存在的短余辉性的近红外成分更多的波长转换光。
此外，上述长余辉性的线状光谱成分是基于Cr3+的2T1及2E→4A2(的电子能量跃迁(自旋禁阻跃迁)的光成分。另外，上述短余辉性的近红外成分是基于4T2→4A2的电子能量跃迁(自旋允许跃迁)的光成分。
由此可知：通过将实施例1～实施例3的荧光体用作第一荧光体的发光装置，照射了大量包含近红外成分并且高光密度的激光时的荧光输出饱和少，高输出化容易。
[实施例4]
(烧结体的制作)
通过油压压制机对实施例1的荧光体粉末1.0g施加210MPa的压力而成型，制得了直径为13mm的压粉体。使用箱型电炉对该压粉体在1400℃的大气中进行1小时烧成，由此得到了实施例4的烧结体。
[实施例5]
(烧结体的制作)
通过油压压制机对实施例2的荧光体粉末1.0g施加210MPa的压力而成型，制得了直径为13mm的压粉体。使用箱型电炉对该压粉体在1400℃的大气中进行1小时烧成，由此得到了实施例5的烧结体。
[实施例6]
(烧结体的制作)
通过油压压制机实对施例3的荧光体粉末1.0g施加210MPa的压力而成型，制得了直径13mm的压粉体。使用箱型电炉对该压粉体在1400℃的大气中进行1小时烧成，由此得到了实施例6的烧结体。
[比较例3]
(烧结体的制作)
通过油压压制机对实施例1的荧光体粉末0.5g施加210MPa的压力而成型，制得了直径13mm的压粉体。使用加压气氛控制电炉对该压粉体在1700℃的N2(0.6MPa)加压气氛中进行2小时烧成，由此得到了比较例3的烧结体。
(荧光输出饱和的评价)
就荧光体的荧光输出饱和特性来说，使用积分球向荧光体照射峰波长为450nm的蓝色LD光，通过多通道光谱仪对荧光体颗粒的发光进行观测。此时，使蓝色LD光的额定输出由0.93W变化至3.87W。向荧光体的照射面积设定为0.785mm2。
将实施例4～实施例6和比较例3的荧光输出饱和特性示于图10。可知：Cr3+激活荧光体的发光寿命与Eu2+激活荧光体的发光寿命相比非常长。另外，可知：Cr3+激活荧光体不仅发光寿命长，而且在激发光的功率密度高的区域中也能够维持高的发光效率。
将日本特愿2018-245494号(申请日：2018年12月27日)的全部内容援引于此。
以上，参照实施例对本实施方式的内容进行了说明，但对于本领域技术人员来说，本实施方式显然不限于这些记载内容，可以进行各种变形及改良。
产业上的可利用性
根据本申请，能够提供在高密度的激光的激发下放射近红外的荧光成分的比例多的高输出光的发光装置、使用了该发光装置的电子设备以及上述发光装置的使用方法。
符号说明
1、1A、1B、1C 医疗用发光装置(发光装置)
2 固体发光元件(光源)
3、3A 波长转换体
4 第一荧光体
6 初级光
7 第一波长转换光
8 第二荧光体
9 第二波长转换光
11 内窥镜
100 内窥镜系统

Claims (18)

1.一种发光装置，其特征在于，其具备光源和第一荧光体，所述光源放射初级光，所述第一荧光体吸收所述初级光并转换成波长比所述初级光长的第一波长转换光，
其中，所述初级光为激光，
所述第一波长转换光包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光，
所述第一波长转换光的荧光光谱在波长超过710nm的波长区域具有荧光强度最大值。
2.一种发光装置，其特征在于，其具备光源和第一荧光体，所述光源放射初级光，所述第一荧光体吸收所述初级光并转换成波长比所述初级光长的第一波长转换光，
其中，所述初级光为激光，
所述第一波长转换光包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光，
所述第一波长转换光的荧光强度最大值峰处的80％光谱宽度为20nm以上且小于80nm。
3.一种发光装置，其特征在于，其具备光源和第一荧光体，所述光源放射初级光，所述第一荧光体吸收所述初级光并转换成波长比所述初级光长的第一波长转换光，
其中，所述初级光为激光，
所述第一波长转换光包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光，
所述第一波长转换光的荧光光谱的波长为780nm的荧光强度与荧光强度最大值之比率超过30％。
4.一种发光装置，其特征在于，其具备光源和第一荧光体，所述光源放射初级光，所述第一荧光体吸收所述初级光并转换成波长比所述初级光更长的第一波长转换光，
其中，所述初级光为激光，
所述第一波长转换光包含基于Cr3+的电子能量跃迁的荧光，
所述第一波长转换光的1/10余辉小于1ms。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的发光装置，其中，所述第一波长转换光的荧光光谱不包含来源于Cr3+的电子能量跃迁的线状光谱成分的踪迹。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的发光装置，其中，所述第一荧光体不包含除了Cr3+以外的激活剂。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的发光装置，其中，所述第一荧光体具有石榴石的晶体结构。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的发光装置，其还具备第二荧光体，所述第二荧光体吸收所述初级光并转换成波长比所述初级光长并且与所述第一波长转换光不同的第二波长转换光。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的发光装置，其中，所述第一荧光体包含两种以上的Cr3+激活荧光体。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的发光装置，其中，所述光源是额定光输出为1W以上的固体发光元件。
11.权利要求1～10中任一项所述的发光装置，其中，所述初级光的光密度超过0.5W/mm2。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的发光装置，其中，所述初级光是在400nm以上且小于500nm的波长范围内具有荧光强度最大值的冷色光以及在570nm以上且小于660nm的波长区域内具有荧光强度最大值的暖色光中的至少一者。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的发光装置，其为医疗用光源或医疗用照明装置。
14.根据权利要求13所述的发光装置，其为使用荧光成像法或光动力疗法的医疗系统用照明装置。
15.根据权利要求1～12中任一项所述的发光装置，其为感测系统用光源或感测系统用照明系统。
16.根据权利要求1所述的发光装置，其为医疗用发光装置。
17.一种电子设备，其特征在于，其具备权利要求13～16中任一项所述的发光装置。
18.权利要求14所述的发光装置的使用方法，其特征在于，所述发光装置为使用荧光成像法或光动力疗法的医疗系统用照明装置，
其包括下述工序：
对被检体施用荧光药剂或光敏性药剂；以及
向所述荧光药剂或光敏性药剂所接触的所述被检体照射所述第一波长转换光。
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