CN113795745A - 光源装置、光学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无需进行复杂的光轴调整就能够以简单的结构，将来自第1光源的光与来自第2光源的窄频带光的合波光射出至被照射物的光源装置及具备该光源装置的光学装置。光源装置具有第1光源及能够将频带比基于第1光源的光的波长频带窄的光照射至第1光源的第2光源，第1光源构成为将来自该第1光源的光与在第1光源的表面扩散反射的来自第2光源的光的合波光射出至被照射物。并且，第1光源配置于穿过被照射物的光轴上。并且，优选第1光源是卤素灯或半导体光源等且第2光源是半导体光源。光学装置具有上述光源装置及使用来自光源装置的合波光进行被照射物的光学测定的光学测定部。

Description

光源装置、光学装置
技术领域
本发明涉及一种光源装置、光学装置。
背景技术
已知有一种测定收容于容器中的检体的光学特性的分析装置等光学测定装置(例如，参考专利文献1、专利文献2)。
作为一般光学测定装置的光源，例如，使用卤素灯等。该卤素灯的灯丝通过通电进行高温发光。根据黑体辐射的发光原理，来自高温发光的灯丝的光的光谱取决于灯丝的温度。关于卤素灯，与白炽灯相比能够将灯丝的温度设定得较高，并发出亮度高、接近太阳光的颜色的光，是连续光谱，适用于光学测定装置用光源。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-2849号公报
专利文献2：日本特开2016-40528号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，为了灯的长寿命化，例如减小流向灯丝的电流的电流值并将灯丝的温度设定较低时，会存在如下情况：从通电状态的灯丝射出的光中，光学测定等所需的波长频带的光的强度(光量)不足，尤其约300nm～500nm等短波长频带的光的强度不足。
在专利文献2中记载有一种分析装置，其通过具备反射紫外区域的光的反射部的棱镜，对来自卤素灯的光与来自紫外LED光源的光进行合波，对试样照射该合波光而分析试样所含的成分量。然而，专利文献2中记载的分析装置需要对卤素灯、紫外LED光源等进行复杂的光轴调整。
例如，在图26所示的具有双色镜(dichroic mirror)DM的光学装置中，从卤素灯11z的灯丝111z射出的光经由测定光学系统透镜LE1及双色镜DM照射至试样91，且从LED光源12z射出的光穿过透镜LE2，通过配置于试样91与透镜LE1之间的双色镜DM进行反射而照射至试样，穿过试样91的光经由测定光学系统侧透镜LE3入射于测量用光谱仪220z。即，在图26所示的例子中，需要对双色镜DM和LED光源12z、卤素灯11z和透镜LE1，LE2，LE3等进行复杂的光轴调整。
用于解决技术课题的手段
本发明的光源装置至少具备以下结构。
光源装置的特征在于，具有：
第1光源；及
能够将频带比基于所述第1光源的光的波长频带窄的光照射至所述第1光源的第2光源，
所述第1光源构成为将来自该第1光源的光与在所述第1光源的表面扩散反射的来自所述第2光源的光的合波光射出至被照射物。
并且，本发明的光学装置的特征在于具有上述本发明所涉及的光源装置及使用来自所述光源装置的合波光进行被照射物的光学测定的光学测定部。
发明效果
根据本发明，能够提供一种光源装置，其能够以不要求精度的简单结构，如来自第1光源的单一光那样处理来自第1光源的光与来自第2光源的窄频带光的合波光。
并且，根据本发明，能够提供一种光源装置，其能够实现灯丝的长寿命化且能够射出来自通电灯丝的光与基于半导体光源的所期望的波长频带的光的合波光。
并且，根据本发明，能够提供一种具备上述光源装置的光学测定装置等光学装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的光源装置的概念图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的光源装置的一例的图。
图3是表示具备本发明的实施方式所涉及的光源装置的光学装置(光学测定装置)的一例的图。
图4是表示具备光的峰波长或中心波长不同的多个半导体光源的光源装置的一例的图。
图5是表示通过本发明的实施方式所涉及的光源装置的光源控制部控制的LED用电源及卤素灯用电源的一例的图。
图6是表示从灯丝灯(第1光源)射出的光的光谱分布的温度变化及从半导体光源(第2光源)射出的光的光谱分布的一例的图。
图7是表示卤素灯的色温3100K的光谱及色温2850K的光谱的一例的图。
图8是表示使LED光与灯光重叠时的光量目标的一例的图。
图9是表示本发明的实施方式所涉及的光源装置的一具体例的图。
图10是用于说明来自灯丝的光的一例的图，图10(a)是表示高温发光状态的灯丝的一例的照片，图10(b)是表示照射了LED光的非通电时的灯丝的一例的照片，图10(c)是表示照射了LED光的通过通电成为高温发光状态的灯丝的一例的照片。
图11是表示通过图10(c)所示的卤素灯与LED光源发出的合波光的光谱的一例的图。
图12是表示仅来自图10(a)所示的第1比较例的卤素灯的光的光谱的一例的图。
图13是表示对作为第1光源的卤素灯照射了波长340nmLED光时的合波光的光谱的一例的图。
图14是表示来自具有卤素灯、波长340nmLED及波长460nmLED的光源装置的合波光的测定结果的一例的图。
图15是表示本发明的实施方式所涉及的具有灯丝灯的灯泡上的表面反射不会成为杂散光的光源装置的光学装置的一例的配置图。
图16是表示图15所示的光学装置的灯丝灯的灯丝上的基于LED光的照射范围及在通过光学测定部(检测装置)进行的光学测定中利用的利用范围的一例的图。
图17是表示比较例的灯丝灯的灯泡上的表面反射成为杂散光的配置例的图。
图18是表示调整图15所示的灯丝的角度及灯泡的角度并减少了杂散光的具有本发明的实施方式所涉及的光源装置的光学装置的一例的图。
图19是表示本发明的一实施方式所涉及的光源装置的一例的图，具体而言，图19(a)是表示具有扁平线圈的灯丝的灯丝灯的一例的图，图19(b)是表示具有双头扁平线圈的灯丝灯的一例的图，图19(c)是表示具备图19(a)所示的灯丝灯的光源装置的一例的图。
图20是表示本发明的一实施方式所涉及的光源装置的一例的图，具体而言，图20(a)是表示具有圆线圈的灯丝的灯丝灯的一例的图，图20(b)是表示具有双头圆线圈的灯丝灯的一例的图，图20(c)是表示具备图20(a)所示的灯丝灯的光源装置的一例的图。
图21是表示具备本发明的一实施方式所涉及的光源装置的光学装置的一例的俯视图。
图22是表示具备图21所示的光源装置的光学装置的一例的侧视图。
图23是表示射出将通过UV波长LED发出的光照射至白色LED并在白色LED上反射的光与来自白色LED的光的合波光的光源装置的一例的图。
图24是用于说明图23所示的光源装置的合成光的图。
图25是表示来自图23所示的光源装置的合波光的测定结果的图。
图26是表示具有双色镜的光学装置(现有技术)的图。
具体实施方式
本发明的一实施方式所涉及的光源装置具有第1光源及能够将频带比基于第1光源的光的波长频带窄的光照射至第1光源的第2光源，第1光源构成为将来自该第1光源的光与在第1光源的表面扩散反射的来自第2光源的光的合波光射出至被照射物。
并且，本发明所涉及的光学装置具有上述光源装置及使用来自光源装置的合波光进行被照射物的光学测定的光学测定部。
并且，该第1光源配置于穿过被照射物及光学测定部的光轴上。
并且，本发明的一实施方式所涉及的光源装置具有：具备能够通过通电发热发光的灯丝的第1光源及能够向第1光源的灯丝照射频带比通过第1光源的发热发光而发出的光窄的波长的光的第2光源。光源装置的第1光源构成为从灯丝射出来自发热发光状态的所述灯丝的光与在灯丝的表面扩散反射的来自第2光源的光的合波光。
以下，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。本发明的实施方式包括图示的内容，但并不仅限定于此。另外，在以下各图的说明中，对与已说明的部位通用的部分标注相同的符号并部分省略重复说明。
＜第1光源为灯丝灯，第2光源为半导体光源＞
图1是表示本发明的实施方式所涉及的光源装置10的概念图。图2是表示光源装置10的一例的图。
如图1、图2所示，本发明的实施方式所涉及的光源装置10具有第1光源11及第2光源12等。
例如，第1光源11是具备能够通过通电发热发光(能够高温发光)的灯丝111的灯丝灯。作为第1光源11，例如，能够采用卤素灯、白炽灯等。
作为第1光源11的灯丝灯具有灯丝111、中空结构的灯泡112等，在灯泡112内收容有灯丝111。灯丝111由钨等形成，灯泡112由透光性石英玻璃等规定的材料形成。
在中空结构的灯泡112内封入氪气、氙气等惰性气体，在该惰性气体中含有微量的卤素(碘、溴等)。
在本实施方式中，作为第1光源11，采用卤素灯。
从通过通电成为高温发光状态的卤素灯射出的光的波长频带例如为约300nm～3000nm，其为连续光谱，以灯丝的温度越高，峰波长变得越短的方式变化。具体而言，卤素灯的灯丝的温度为2500K(kelvin)时，峰波长为约1160nm，灯丝温度为2700K时，峰波长为约1070nm，灯丝的温度为3000K时峰波长为约970nm。
作为第2光源12，例如，能够采用LED(Light emitting diode：发光二极管)元件、LD(Laser Diode：激光二极管)元件、有机EL(OEL：Organic electro-luminescence)元件等半导体光源。
第2光源12能够向第1光源11的灯丝111照射频带比通过第1光源的发热发光而发出的光窄的波长的光。
作为第2光源12，采用LED光源时，例如，峰波长或中心波长为在350～730nm的范围内的值，半峰宽为约20nm～100nm左右。并且，作为第2光源12，由有机EL光源射出的光的波长频带的光谱宽度(半峰全宽)为约70nm～100nm。
第2光源12构成为将所射出的光照射至第1光源11的灯丝111。在图1所示的例子中，在基板上配置有作为第2光源12的半导体光源。
在图1所示的例子中，在第1光源11的灯丝111与第2光源12之间设置有聚光光学系统。聚光光学系统构成为将从第2光源12射出的光聚集在第1光源11的灯丝111的全部或一部分。例如，聚光光学系统为聚光透镜13、反射部件(镜片)等。
如图1、图2所示，第1光源11构成为至少从灯丝111射出来自发热发光状态(高温发光状态)的灯丝111的光与在该灯丝111的表面反射的来自第2光源12的光的合波光。
作为图2所示的第1光源11的卤素灯等灯丝灯具有灯丝111、灯泡112、引线113(113a、113b)等。
灯丝111为单线圈型或双线圈型等。并且，可以在灯泡112内配置有1个或多个灯丝111。
在图2所示的例子中，在长度方向上长的中空结构的灯泡112内，沿长度方向配置有线圈状的灯丝111。
另外，从灯丝111的一端部引出的电线111w与形成为曲柄状的引线113a电连接，从另一端部引出的电线111w与引线113b电连接。
与灯丝111电连接的引线113经由密封部件(未图示)延伸设置到灯泡112的外部。对该引线113供给用于点亮灯的电流。
将从作为第2光源12的半导体光源射出的光照射至第1光源11的灯丝111的全部或一部分并在灯丝111的表面反射，该反射光与通过通电从灯丝111射出的通过高温发光而发出的光的合波光从灯丝111射出至被照射物(试样或作为光学测定部的检测装置等)。
在灯丝111反射的反射光包括扩散反射光、镜面反射光。反射光根据灯丝111的形状、表面状态、从第2光源12照射至灯丝111的光的入射角度、照射区域的大小等规定。
本发明所涉及的光源装置10中，优选对灯丝111的形状、表面状态、来自第2光源的照射至灯丝111的光的入射角度、照射区域的大小等进行最优化，以使对从灯丝111射出至被照射物的合波光有利的反射光的强度变大。
将灯丝111的长度方向的长度设定为规定的长度。
并且，将与灯丝111的长度方向正交且穿过灯丝111的大致中心的线(穿过第1光源11(灯丝)及被照射物的光轴LA)与从第2光源12射出并入射于灯丝111的入射方向所成的角θ规定在0°以上且90°以下的角度范围内，优选规定在约20°以上且70°以下的角度范围内。
即，光源装置10构成为来自第2光源12的光从灯丝111的合波光的射出侧入射于灯丝111。
可以将被照射到合波光的被照射物配置于光轴上，也可以将被照射物配置于合波光中镜面反射光成分的强度变大的位置。
沿着与灯丝111的长度方向正交且穿过灯丝111的大致中心的线的方向可以与合波光的射出方向不同。并且，穿过第1光源11(灯丝)及被照射物的光轴LA可以不与灯丝111的长度方向正交。
并且，如上所述，第1光源11具有将灯丝111收容于内部的灯泡112。该灯泡112具有使来自配置于灯泡112的外侧的第2光源12的光透过该灯泡112的内部的第1透光部112Ra(透光部分)及使从灯丝111射出的合成光透过灯泡112的外部的第2透光部112Rb(透光部分)。
另外，灯泡112中，除了上述第1透光部112Ra及第2透光部112Rb以外的区域可以为光遮蔽部或光反射部，也可以为使光透过的透光部。
并且，灯泡112的上述第1透光部112Ra及第2透光部112Rb可以设置于灯泡112的不同区域，也可以设置于相同的区域，还可以设置成一部分重叠。
并且，第1光源11可以具有能够将灯丝灯的长轴作为旋转轴来调整灯丝111的旋转角度的旋转角调整机构。即，在灯丝灯的灯泡112内配置有1个或多个单线圈、双线圈等所期望的形状的灯丝111时，能够通过最优化旋转角度，调整为利用1个或多个灯丝111反射来自半导体光源(第2光源12)的光而使合波光的强度变大。
并且，可以在第1光源11或第2光源12中设置能够调整来自第2光源12的光向灯丝111的入射角度的入射角调整机构。能够容易调整入射角。
并且，设置接收来自合波光、第1光源11或第2光源12的光的受光机构(受光元件、摄像元件等)，光源控制部可以根据基于受光机构的受光结果，控制旋转角调整机构、角度调整机构，以使合波光的规定的波长频带的强度变大。
并且，光源装置10可以在灯丝111的周围配置向被照射物反射基于灯丝111的上述扩散反射光的反射部件。即，作为反射部件，能够采用平板形状、抛物面等任意形状。
图3是表示具备本发明的实施方式所涉及的光源装置10的光学装置100(光学测定装置)的一例的图。
光学装置100具有光源装置10、滤光片211、透镜212、透镜213、透镜214、透镜215、作为光学测定部的检测装置220等。
该光学装置100中，从光源装置10射出的光(合波光)经由滤光片211、透镜212、透镜213，照射至收容于容器92的作为被照射物的试样91之后，透过试样91的光经由导光光学系统即透镜214、透镜215，入射于作为光学测定部的检测装置220。
在检测装置220中，通过用于分光为各波长的衍射光栅222(Grating)对穿过针孔221的光进行分光，利用受光装置223(受光元件等)接收通过衍射光栅222分光的各波长的光，根据显示基于受光装置223的受光结果的信号，通过作为分析装置的计算机(未图示)，进行与试样相关的规定的光学测定处理。
另外，光学装置100并不限于上述实施方式，只要为使用来自本发明所涉及的光源装置10的合波光的装置即可。
具体而言，图3所示的光源装置10具有第1光源11、第2光源12、作为光学聚光系统的聚光透镜13或反射部14(镜片)、受光部15、显示输入部16、光源控制部18等。
光源控制部18是具备CPU、存储部等的计算机，并统一控制光源装置10的各构成要件。并且，光源控制部18可以具有对第1光源11供电的电源电路、对第2光源12供电的电源电路。
例如，受光部15是受光元件、摄像元件等，接收来自第1光源11的灯丝111、第2光源12的光用于调整光源，并将显示受光结果的信号输出至光源控制部18。
例如，显示输入部16是开关、按钮、触控面板、显示装置等，具有输入部和显示部的功能。另外，显示输入部16中，可以分开设置输入部和显示部。
光源控制部18控制第1光源11及第2光源12等。该光源控制部18根据来自上述输入部的信号对第1模式和第2模式进行切换处理，该第1模式进行对第1光源11的灯丝111施加第1电流值的电流(灯丝高温发光状态)并将第2光源12设为非驱动状态的控制，该第2模式进行对第1光源11的灯丝111施加比第1电流值小的第2电流值的电流(灯丝低温发光状态)并将从第2光源12射出的光照射至灯丝111的控制。
即，能够提供如下光源装置10：在第1模式中，从第1光源11的高温发光状态的灯丝111仅射出通过高温发光而发出的光，在第2模式中，从灯丝111射出通过第1光源11的灯丝111的高温发光而发出的光与来自第2光源12的光的合波光，并能够简单地切换该第1模式与第2模式。
图4是表示具备光的峰波长或中心波长不同的多个半导体光源的光源装置10的一例的图。
图4所示的第2光源12具备能够射出峰波长或中心波长不同的光的多个半导体光源。具体而言，例如，半导体光源12A射出包含峰波长或中心波长为λa[nm]的波长频带的光，半导体光源12B射出包含峰波长或中心波长为λb[nm]的波长频带的光，半导体光源12C射出包含峰波长或中心波长为λc[nm]的波长频带的光。
另外，图4中例示了3个半导体光源，但第2光源12可以具备2个以上的半导体光源。
光源控制部18进行如下控制：在多个半导体光源中，驱动任意1个或2个以上的半导体光源，以使峰波长不同的光照射至第1光源11的灯丝111。
图5是表示通过本发明的实施方式所涉及的光源装置的光源控制部18控制的LED用电源182(第2光源用电源)及卤素灯用电源181(第1光源用电源)的一例的图。
例如，对生化分析的光源装置要求高稳定性(时间稳定性等)。
作为第1光源11的卤素灯由于点亮时的电阻值稳定，因此在电压控制、电流控制中均能够射出强度非常稳定的光。这是因为，点亮时的灯丝温度与设置灯的环境温度之差非常大，即使装置的温度环境等稍微发生变化，对灯丝温度的影响也非常小，电气特性的变化也小。
作为第2光源12的LED元件基本上为电压元件，LED元件的发光强度与电流值成正比，因此LED元件能够控制电流。发光效率对LED元件温度的依赖性很大，因此为了使其稳定，优选进行精密的温度控制或通过感应光输出进行反馈控制。
即，本发明所涉及的光源装置优选具有减少作为第2光源12的LED元件的发光强度的经时变动的机构(经时变动减少机构)。
经时变动减少机构可以进行LED元件的驱动电流控制，具体而言，驱动电流控制例如可以对LED元件的驱动电流进行反馈控制，以便通过受光装置(未图示)检测来自LED元件的光并使基于受光装置的检测值成为设定值(具有固定值或宽度的范围)。
并且，经时变动控制机构可以进行元件温度控制，具体而言，作为元件温度控制，例如使用珀尔帖(Peltier)元件等热电元件，控制元件温度以使作为第2光源的LED元件的温度成为设定值(具有固定值或宽度的范围)。
并且，经时变动控制机构可以通过组合驱动电流控制和元件温度控制，进一步减少作为上述第2光源12的LED元件的发光强度的经时变动。
另外，在光学测定装置中，规定的规格下的反应时间为10分钟，测量添加试剂时的吸光度与经过10分钟后的吸光度之差。因此，该10分钟内的发光强度的变动表现为吸光度的测定值的变动。所要求的吸光度(吸收)10＾(-4)以下的变动在100％透过率附近，相当于2.3×10＾(-4)的光强度变动。
图6是表示从通过通电成为发热发光状态的灯丝灯(第1光源11)射出的光的光谱分布的温度变化及从半导体光源(第2光源12)射出的光的光谱分布的一例的图。
例如，从通过通电成为发热发光状态的卤素灯射出的光的波长频带为约300nm～3000nm，图6示出约300nm～约900nm的波长区域。以灯丝的温度越高，从卤素灯射出的光的峰波长变得越短的方式变化。
例如，在图6所示的例子中，将通过作为光学测定部的检测装置220进行测定时所需的波长频带设为900nm、730nm、600nm、480nm附近。
为了长寿命化，将第1光源11的灯丝111设定为低温度时，例如将灯丝的温度从3200K降低为2600K时，测定中所需要的波长频带的强度下降，有可能无法进行充分的光学测定。
本发明的光源装置10中，从第2光源12对灯丝111照射峰波长为900nm、730nm、600nm、480nm等的光，以使从灯丝111射出的合波光的上述各波长区域的强度成为测定中所需要的强度，由此从通过通电发热发光的灯丝111射出所期望的波长区域的强度的合波光。
图7是表示卤素灯的色温3100K的光谱及色温2850K的光谱的一例的图。
图8是表示使LED光与灯光重叠时的光量目标的一例的图。图8的光量目标表示作为用于光学测定的卤素灯而不充分的光谱区域及将光强度提高至该程度的目标值。
并且，生化自动分析装置等作为光学测定部的检测装置220测定从紫外至红外的多个波长的光的强度并进行生化分析等光学测定，因此在各波长下需要规定的光强度。例如，作为具体例，利用生化自动分析装置CA-800(FURUNO ELECTRIC CO.,LTD.制)针对波长340、380、415、450、478、510、546、570、600、660、700、750、800nm这13个波长(例如，参考FURUNO ELECTRIC CO.,LTD.的主页https://www.furuno.com/jp/products/ClinicalChemistryAnalyz er/CA-800)进行测定，并且，利用日立自动分析装置3500(Hitachi High-Te ch Corporation制)针对波长340、405、450、480、505、546、570、600、660、700、750、800nm这12个波长(例如，参考JACLaS(Japanese Associat ion of ClinicalLaboratory Systems)的主页https://jaclas.or.jp/Produ ct/index？id＝92126)进行测定。另外，检测装置220并不限于上述具体例。
例如，将卤素灯的色温3100K降低至色温2850K时，如图7、图8所示，上述各波长下的光强度降低。
在本发明中，例如，如图8所示，能够用第2光源的LED光对基于第1光源的卤素灯(比较色温2850K与3100K)的波长340nm下的不足部分的光强度进行补偿。并且，在其他波长下的光强度可以根据要求值，用来自第2光源的LED光增强。
另外，作为第1光源的卤素灯在色温3100K下持续运转时的寿命为约1500小时，降低色温而在色温2850K下持续运转时的寿命为约20000小时。
即，本发明所涉及的光源装置在第1光源的长寿命化和相对低的色温下驱动第1光源时，能够以简单的结构，用来自第2光源的光补偿用于光测定的波长下的光强度的不足部分。
另外，并不限于上述实施方式，光源装置10可以构成为从第2光源12的半导体光源射出1个或多个峰波长的光，以补偿测定中所需要的波长频带的光。
图9是表示本发明的实施方式所涉及的光源装置的一具体例的图。
本申请发明人为了确认基于本发明所涉及的光源装置的效果，如图9所示，实际制作了光源装置。
在图9所示的例子中，作为第2光源12，将能够射出峰波长460nm的光的多个LED元件以在基板上成为大致等间隔的行列状且外形为大致圆形形状的方式配置。
在作为第1光源11的灯丝灯与作为第2光源12的LED光源(LED元件)之间配置聚光透镜13，通过聚光透镜13，将从LED光源射出的光照射至高温发光状态的第1光源11的灯丝灯的灯丝。然后，通过摄像装置(未图示)，拍摄了从高温发光状态的灯丝射出的光与来自LED光源的光的反射光的合波光。并且，通过分光装置(未图示)，对该合波光进行分光，测定了各波长的强度(相对强度)。
另外，为了进行比较，仅准备第1比较例的光源装置即高温发光状态的灯丝灯(卤素灯)(未照射LED光的状态)，并同样通过摄像装置(未图示)拍摄了从卤素灯射出的光。并且，通过分光装置(未图示)，对从卤素灯射出的光进行分光，测定了各波长的强度(相对强度)。
并且，将来自第2光源12的LED光源的光照射至非通电状态的卤素灯的灯丝，同样通过摄像装置(未图示)拍摄了反射光。
＜来自灯丝的光的辐射图像＞
＜第1比较例＞
如图10(a)所示，通电的灯丝成为高温发光状态时，从灯丝射出与灯丝的温度相对应的光。另外，图10(a)所示的例子中，来自半导体光源的光未照射至灯丝。
＜第2比较例＞
如图10(b)所示，从LED光源，将光照射至非通电时的灯丝时，该光在灯丝的表面反射而从灯丝射出。另外，优选设定为来自LED光源的光照射至灯丝的全部或一部分。
＜本发明所涉及的光源＞
图10(c)是表示对通过通电成为高温发光状态的灯丝照射从半导体光源(LED光源)射出的光并反射的光与通过灯丝的高温发光而发出的光的合波光的一例的照片。确认到了从线圈状的灯丝射出合波光。
图11是表示通过作为图10(c)所示的本发明所涉及的光源装置的通过通电成为发热发光状态的卤素灯发出的光与来自LED光源的光的合波光的光谱的一例的图。图12是表示来自图10(a)所示的第1比较例的卤素灯的光的光谱的一例的图。
图12的380nm～780nm的波长区域的实线表示来自卤素灯的光的光谱，图12的300nm～380nm的波长区域的虚线表示根据黑体辐射模型算出的预估曲线。
如图11所示，在本发明所涉及的光源装置中确认到，对通过通过通电成为发热发光状态的卤素灯发出的光加上来自半导体光源即LED光源的峰波长460nm的窄波长频带的强度(光量)而变大。
即，根据本发明所涉及的光源装置，能够以简单的结构，获得光学测定中所需要的波长频带的合波光。
本申请发明人实际测定作为第1光源的卤素灯的色温3100K的光的光谱、色温2850K的光的光谱及从作为第2光源的LED光源对卤素灯的色温2850K的卤素灯的灯丝照射波长340nm的光时的合波光的光谱，获得了图13所示的测定结果。
如图13所示，在本发明所涉及的光源装置中确认到，即使将卤素灯的色温设定为相对低(色温2850K)，也能够通过将来自作为第2光源的LED光源的LED光(波长340nm)照射至第1光源，使合波光的波长340nm的光强度成为与卤素灯单体(色温3100K)相同程度的光强度。另外，通过由光源控制部适当调整从第2光源的LED光源射出的光的强度，能够容易控制合波光的上述波长的光强度。
并且，本申请发明人实际测定来自具有作为第1光源的卤素灯、作为第2光源射出波长340nm的光的LED及射出波长460nm的光的LED的光源装置的合波光的光谱，获得了图14所示的测定结果。
即，确认到在本发明所涉及的光源装置中，对作为第1光源的卤素灯的灯丝分别照射光的波长不同的来自LED光源的光时，如图14所示，来自第1光源的灯丝表面的合波光容易在上述各波长下增强光强度。
图15是表示本发明的实施方式所涉及的具有作为第1光源11的灯丝灯的灯泡112上的表面反射不会成为杂散光的光源装置10的光学装置100的一例的配置图(俯视图)。
图15所示的光学装置100构成为，从作为第2光源12的半导体光源射出的光照射至第1光源11的灯丝111并在灯丝111扩散反射的光与通过灯丝111的发热发光而发出的光的合波光经由测定光学系统2120(透镜等)照射至作为被照射物的试样91，穿过试样91的光经由测定光学系统2140(透镜等)入射于检测装置220的细孔(孔220a)。
图16是灯丝111的局部放大图，如图16所示，设定为灯丝灯的灯丝111上的基于来自第2光源的LED光的照射范围AR12(区域)比通过光学测定部(检测装置220)进行的光学测定中利用的有效利用范围AR220(区域)大。由此，能够容易进行对灯丝111的LED光照射的光学调整而不要求精度。
并且，检测装置220中，来自灯丝111的有效利用范围AR220的光穿过试样91而用于光学测定，但关于该有效利用范围AR220的外侧，几乎无助于光学测定。因此，对光学测定而言，照射范围AR12过大会造成浪费，因此第2光源12构成为在与灯丝111表面的有效利用范围AR220相同的范围或比该范围稍微大的范围(照射范围AR12)内照射光。例如，考虑到由照射范围增加引起的光量减少和第2光源12的微小偏差或误差，优选在纵横边分别为有效利用范围AR220的1.4倍以内的照射范围AR12内照射光。具体而言，相对于1mm的有效利用范围AR220，在1.4mm(照射范围AR12)内照射。另外，在上述具体例中，设为1.4倍，但也可以根据装置结构等适当设定。
并且，如图15所示，优选以如下方式配置：从第2光源12射出的光的一部分在作为第1光源11的灯丝灯的灯泡112的表面反射，但不会入射于测定光学系统2120。
例如，如图17所示的比较例，若从第2光源12射出的光的一部分在灯泡112的表面反射而入射于测定光学系统2120，则存在作为杂散光入射于检测装置220而测定精度下降的情况。
即，例如，如图15所示，本发明所涉及的光学装置构成为灯泡表面上的反射不会成为杂散光，因此能够高精度地进行光学测定。
并且，图18是表示具有本发明的实施方式所涉及的光源装置的光学装置的一例的图，具体而言，与图15所示的例子相比，调整灯丝111的角度和灯泡112的表面的角度以防止杂散光。
具体而言，在图18所示的例子中，配置成如下：与图15的装置相比，灯丝111的表面相对于穿过作为被测定物的试样91的光轴LA的角度不变，但灯泡112的表面的角度会变大。例如，通过使用将灯泡112内的灯丝111以相对于中空的大致圆柱形的灯泡112的长轴倾斜的方式配置的灯丝灯，能够实现图18所示的第1光源11。
接着，对作为光源装置的第1光源11的灯丝灯的具体例进行说明。
图19(a)是表示具有扁平线圈的灯丝的灯丝灯的一例的图，图19(b)是表示具有双头扁平线圈的灯丝灯的一例的图。
并且，图19(c)是表示具备图19(a)所示的灯丝灯的光源装置的一例的图。
如图19(a)～图19(c)所示，作为第1光源11的灯丝灯的灯丝111可以为扁平线圈。该扁平线圈的灯丝111具有包络面为大致矩形形状的平坦面111f。优选配置成来自第2光源12的光在扁平线圈的灯丝111的平坦面111f反射并入射于测定光学系统2120(透镜等)。即，优选配置成来自第2光源12的光通过灯丝111的平坦面111f反射而入射于测定光学系统2120(透镜等)的强度变最大。即，具体而言，假设为直接反射，设定灯丝111的平坦面111f的角度。
图20(a)是表示具有圆线圈的灯丝111的作为第1光源11的灯丝灯的一例的图。图20(b)是表示作为灯丝111具有双头圆线圈的灯丝灯的一例的图。并且，图20(c)是表示具备图20(a)所示的灯丝灯的光源装置的一例的图。
如图20(a)～图20(c)所示，作为第1光源11的灯丝灯的灯丝111可以为圆线圈。
图21是表示具备本发明的一实施方式所涉及的光源装置10的光学装置100的一例的俯视图。图22是具备图21所示的光源装置10的光学装置100的侧视图。
图21，图22所示的光源装置10具有沿上下方向分开规定距离配置的作为第2光源12(12a、12b)的LED光源。分别从第2光源12a、12b射出的不同波长的光经由聚光光学系统的聚光透镜13(13a、13a)，照射至作为第1光源11的灯丝灯的灯丝111。来自第1光源11的通过灯丝111的发热发光而发出的光与来自第2光源12a、12b的光的扩散反射光的合波光经由测定光学系统2120(透镜等)入射于被照射物(试样)、光学测定部(检测装置220)。
并且，第2光源12并不限于上述实施方式，例如，可以沿上下方向配置多个半导体光源。
＜第1光源为白色光的半导体光源、第2光源为射出窄频带光的半导体光源＞
接着，对本发明的一实施方式所涉及的光学装置的光源装置10C进行。
本实施方式中，如图23所示，将对作为点亮的第1光源11(11W)的白色LED照射来自作为第2光源12的UV波长LED等的窄频带光并在第1光源11W反射的光与通过点亮的第1光源11W自身的发光而发出的光的合波光经由测定光学系统2120(透镜等)等射出至被照射物(未图示)/光学测定部(检测装置220)。
即，对点亮的白色LED的发光面照射UV波长的LED光，在白色光上加了UV散射光的合波光从第1光源11W射出至被照射物。
图24是用于说明图23所示的光源装置10C的合成光的图。
例如，如图23所示，作为光源装置10C的第1光源11W的白色LED具有发蓝光的蓝色LED115，在蓝色LED115的发光面侧(光射出面侧)设置有包含多个荧光体粒子117的透光性密封部件116。
密封部件116由聚合物树脂等透光性树脂材料构成。
作为荧光体粒子117，能够采用黄色荧光体、黄色荧光体与红色荧光体、绿色荧光体与红色荧光体等。
荧光体粒子117是平均粒径为约10μm的大致球形。空气(折射率为约1)的折射率与密封部件116(折射率为1.3～1.5)、荧光体粒子117的折射率不同，一定量的光在其界面根据折射率反射。根据入射角，在其界面发生全反射。
第1光源11W在点亮时，从蓝色LED115射出的蓝色光照射至荧光体粒子117，荧光体粒子117被激发，射出黄色、红色、绿色等规定波长的光，从第1光源11W射出白色光。
并且，来自第2光源12的光直接或经由聚光光学系统(聚光透镜13)等照射至第1光源11W，并在荧光体粒子117扩散反射。
即，第1光源11W射出在荧光体粒子117扩散反射的来自第2光源12的光、从蓝色LED115射出的光及在荧光体粒子117被激发的光的合波光。
另外，第1光源11W可以采用波长比蓝色短的LED光源来代替蓝色LED115。
并且，在上述实施方式中，密封部件116中含有多个荧光体粒子117，但并不限于此，例如，可以直接涂布于蓝色LED的发光面。
本申请发明人实际制作了具有作为第1光源11W的白色LED和作为第2光源12的射出UV波长LED的波长340nm的光的UV波长LED的光源装置，用受光装置接收从该光源装置射出的合波光，并进行了光谱分析。
图25是表示来自图23所示的光源装置的合波光的测定结果的图。图25中，横轴表示波长，纵轴表示分光辐射照度。
关于合波光，与白色LED单体的光谱相比，光的强度在波长340nm附近变强。即，确认到来自第2光源12的波长340nm的光与白色LED单体的光的合波光。
如以上说明，本发明的一实施方式所涉及的光源装置10具有第1光源11(灯丝灯、半导体光源等)和能够将频带比通过第1光源11发出的光的波长频带窄的光照射至第1光源11的第2光源12(半导体光源)，第1光源11构成为将来自该第1光源11的光与在第1光源11的表面扩散反射的来自第2光源12的光的合波光射出至被照射物。
并且，光源装置的第1光源11配置于穿过被照射物的光轴(LA)上。
即，能够提供一种无需进行复杂的光轴调整，能够以简单的结构，将来自第1光源11的光与频带比来自第2光源12的窄的光的合波光射出至被照射物的光源装置。
即，能够提供一种光源装置，其能够以不要求精度的简单结构，如来自第1光源的单一光那样处理来自第1光源的光与来自第2光源的窄频带光的合波光。
并且，能够提供一种具备该光源装置的光学装置。
并且，本发明的一实施方式所涉及的光源装置10具有：具备能够通过通电发热发光(能够进行高温发光)的灯丝111的第1光源11(卤素灯、白炽灯等灯丝灯)及能够向第1光源11的灯丝111照射频带比通过第1光源的发热发光而发出的光窄的波长的光的第2光源12(LED元件、LD元件、有机EL元件等半导体光源)。第1光源11构成为至少从灯丝111射出来自发热发光状态(高温发光状态)的灯丝111的光与在该灯丝111的表面扩散反射的来自第2光源12的光的合波光。
根据黑体辐射的发光原理，灯丝灯的光谱取决于灯丝111的温度。例如，能够提供一种如下光源装置10：即便将使灯丝111通电的电流的电流值设为小于一般的规定值(或最大规定值)，来自利用第1光源11的通电成为发热发光状态的灯丝111的光在所期望的波长区域的光的强度弱(光量少)时，在本发明所涉及的光源装置10中，由于从第2光源12射出的所期望的波长区域的光在发热发光状态的灯丝的表面反射，并能够从灯丝111射出该反射光与通过灯丝111的高温发光而发出的光的合波光，因此也能够通过简单的结构，射出对通过第1光源11的通电灯丝的发热发光而发出的光补偿了通过第2光源12发出的所期望的波长区域的光的强度的合成波的光。
并且，本发明所涉及的光源装置10中，从灯丝111射出将从第2光源12射出的光照射至第1光源11的灯丝111并在该灯丝111反射的光与来自通过通电成为发热发光状态的灯丝111的光的合波光，因此与例如通过仅反射LED光的镜片或双色滤光片等对LED光与来自灯丝的光进行合波的光源装置(比较例)相比，无需设置用于光学对准等的复杂的结构，并且无需进行光轴对准等调整，能够以簡单的结构，从灯丝111射出合波光。
即，本发明所涉及的光源装置10的发光位置单一，即在灯丝111的位置射出发光光与反射光的合波光，因此不存在例如由多个光源引起的光轴偏差的问题。
并且，例如，作为比较例，在具备多个光源且通过双色滤光片等对不同波长的光进行合波而射出合波光的装置中，按照每个波长频带置换，因此有可能在不同波长的光的边界附近的波长区域发生强度减弱(由滤光片引起)。
另一方面，如上所述，本发明所涉及的光源装置10中，通过将来自第2光源12的光照射至第1光源11的灯丝111并使其反射，射出该反射光与来自第1光源11的通过高温发光而发出的光的合波光，因此合波光的波长区域的强度通过将反射光在波长区域的强度和来自高温发光的灯丝的光在波长区域的强度简单地相加而得，因此不会发生类似于上述比较例的强度减弱。
并且，作为第1光源11，采用卤素灯、白炽灯等灯丝灯时，为了延长灯丝灯的寿命而降低灯丝温度时，尤其短波长频带的强度变小。本发明的实施方式所涉及的光源装置10具有上述第2光源12，因此能够补偿该强度小的波长频带的强度。
即，能够以简单的结构实现满足光学需求且寿命长的光源装置10。
并且，本发明的实施方式所涉及的光源装置10具有配置于第1光源11的灯丝111与第2光源12之间并将从第2光源12射出的光聚集在灯丝111的全部或一部分的聚光光学系统(聚光透镜13、反射部14(镜片)等)。
即，能够以简单的结构，将从第2光源12射出的光确实地照射至灯丝111，并能够获得所期望的合波光。
并且，本发明的实施方式所涉及的光源装置10的第2光源12是能够射出所期望的波长区域的光的LED光源、LD光源、有机EL光源等半导体光源，因此能够通过作为第1光源11的灯丝灯和作为第2光源12的半导体光源，廉价地制造结构简单的光源装置10。
并且，本发明的实施方式所涉及的光源装置中，第1光源11是射出白色光的半导体光源(LED光源、LD光源、有机EL光源等半导体光源)，第2光源12是能够将频带比通过第1光源11发出的光的波长频带窄的光照射至第1光源11的半导体光源，因此能够以简单的结构，廉价地制造能够射出所期望的波长频带的合波光的光源装置。
并且，本发明的实施方式所涉及的光源装置10的第2光源12可以具备能够射出峰波长或中心波长不同的光的多个半导体光源。
即，例如，第2光源12通过将分别从射出光学测定中所需要的峰波长或中心波长的光的1个或多个半导体光源射出的光照射至灯丝111，能够从第1光源11的灯丝111射出所期望的合波光。
本发明的实施方式所涉及的光学装置100具有光源装置10及使用来自光源装置10的合波光进行被照射物的光学测定的光学测定部(检测装置220)。
即，能够提供如下光学装置100：通过设定为使从上述光源装置10射出的合波光的波长频带的强度成为充分满足基于光学测定部的光学测定的强度，能够通过光学测定部(检测装置220)高精度地进行光学测定。
并且，第1光源11优选配置于穿过被照射物(测定对象)和光学测定部(检测装置220)的光轴(LA)上。
另外，将从作为第2光源12的半导体光源射出的光照射至灯丝111这一情况对灯丝111的温度上升的贡献为零或极小。
以上，参考附图，对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体结构并不限于这些实施方式，不脱离本发明的主旨范围的设计变更等也包括在本发明中。
并且，关于上述各图所示的实施方式，只要其目的及结构等不存在特别的矛盾或问题，则能够组合彼此的记载内容。
并且，各图的记载内容能够成为各自独立的实施方式，本发明的实施方式并不限定于组合了各图的一个实施方式。
另外，作为第2光源12的半导体光源会因高热而寿命变短，因此可以在第2光源12与第1光源11之间设置透过来自第2光源的光但阻断或减少来自第1光源11的热的阻热机构，例如具有透光性的阻热部件、滤光片等。并且，该阻热机构可以使将来自半导体光源的光聚集在灯丝111的聚光光学系统(例如，聚光透镜、反射部件等)具有阻热功能。
并且，可以在第2光源12与第1光源11之间设置导光部件，通过导光部件将从第2光源12射出的光引导至第1光源11的灯丝111。例如，该导光部件可以为树脂制等导光板、光纤等。
并且，本发明所涉及的光源装置10可以构成为如下：从第2光源12射出并通过灯泡112反射的光与从上述灯丝111射出的合波光进行合波而照射至被照射物。
即，能够以简单的结构，增强合波光的强度。
并且，本发明所涉及的光源装置10可以具有能够对从第2光源12射出的光照射至灯丝111的区域进行缩小或扩大调整的照射区域调整机构。例如，照射区域调整机构可以为能够自由调整焦距的1个或多个光学透镜系统。
并且，本发明所涉及的光源装置具有检测来自第1光源11的灯丝的合波光的强度或照射区域的光检测部，光源控制部可以根据来自光检测部的检测信号，通过照射区域调整机构调整照射区域。即，能够将合波光的规定的波长区域的强度调整成最佳。
并且，本发明所涉及的光源装置10可以在第1光源11与第2光源12之间具有透光性的阻热机构。即，能够通过阻热机构防止第2光源12的半导体光源的热劣化。也可以在聚光透镜13、反射部14设置阻热机构的功能。
符号说明
10-光源装置，11-第1光源(灯丝灯、半导体光源)，12-第2光源(LED光源、LD光源、有机EL光源等半导体光源)，13-聚光透镜(聚光光学系统、照射区域调整机构)，14-反射部，15-受光部，16-显示输入部(显示部及输入部)，18-光源控制部，91-试样(被照射物)，100-光学装置(光学测定装置等)，111-灯丝，112-灯泡，112Ra-第1透光部，112Rb-第2透光部，211-滤光片，212-透镜，220-检测装置(光学测定部)。

Claims (9)

1.一种光源装置，其特征在于，具有：
第1光源；及
能够将频带比基于所述第1光源的光的波长频带窄的光照射至所述第1光源的第2光源，
所述第1光源构成为将来自该第1光源的光与在所述第1光源的表面扩散反射的来自所述第2光源的光的合波光射出至被照射物。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述第1光源配置于穿过所述被照射物的光轴上。
3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述第1光源具备能够通过通电发热发光的灯丝，
所述第2光源能够向所述第1光源的所述灯丝照射频带比通过所述第1光源的发热发光而发出的光窄的波长的光，
所述第1光源从所述灯丝射出来自发热发光状态的所述灯丝的光与在所述灯丝的表面扩散反射的来自所述第2光源的光的合波光。
4.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，具有：
聚光光学系统，配置于所述第1光源的所述灯丝与所述第2光源之间且将从所述第2光源射出的光聚集在所述灯丝的全部或一部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光源装置，其特征在于，
所述第1光源是卤素灯或白炽灯，
所述第2光源是半导体光源。
6.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述第1光源是射出白色光的半导体光源，
所述第2光源是能够将频带比基于所述第1光源的光的波长频带窄的光照射至所述第1光源的半导体光源。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光源装置，其特征在于，
所述第2光源具备能够射出峰波长或中心波长不同的光的多个半导体光源。
8.一种光学装置，其特征在于，具有：
权利要求1至7中任一项所述的光源装置及使用来自所述光源装置的合波光进行被照射物的光学测定的光学测定部。
9.根据权利要求8所述的光学装置，其特征在于，
所述第1光源配置于穿过所述被照射物及所述光学测定部的光轴上。
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