JP2009289957A - 半導体発光装置、および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体発光装置において、半導体発光素子からの発光に基づいて、生体対象物に対して、ベースとなる所定の白色光を出射する白色光出射部と、白色光出射部による所定の白色光の出射とともに、生体対象物の物体色であってマンセル表色系の色相がR領域又はRP領域の物体色の補色に相当する、マンセル表色系の色相がBG領域又はG領域の所定のシアン色光を出射するシアン色光出射部と、を備える。
【選択図】図2
Description
分野においては、血液の色によって多くの生体対象物の物体色が決定され、即ち、生体対象物が同系の赤一色となる。従って、医療分野において生体対象物の照明を行う場合、生体対象物の物体色である赤色の補色関係にあるシアン色を含む白色ベースの光源が有効である。そして、これを具現化することにより生体内の様々な目的部位の詳細まで画像認識することが可能となり、特に血管の詳細を確認することまでできるに至った。
ージは、前記半導体発光装置の出射方向に開口する開口部と、該パッケージ内部を分割して画定される二つの分割領域部とを有し、該分割領域部の各々は前記開口部の一部である分割開口部において開口するように構成されてもよい。そして、前記二つの分割領域部の各々は、一又は複数の前記半導体発光素子と、前記半導体発光素子に電力を供給する電力供給部と、前記蛍光体と、前記分割領域部を封止する透光性材料とを含む蛍光体と、を有し、その状態において、前記白色光出射部は、前記二つの分割領域部のうち一方で前記所定の白色光を出射し、前記シアン色出射部は、前記二つの分割領域部のうち他方で前記所定のシアン色光を出射するようにしてもよい。
O5:Ce3+」、「Y2SiO5:Tb3+」及び「Y2SiO5:Ce3+,Tb3+」を「Y2SiO5:Ce3+,Tb3+」と、「La2O2S:Eu」、「Y2O2S:Eu」及び「(La,Y)2O2S:Eu」を「(La,Y)2O2S:Eu」とまとめて示している。省略箇所はカ
ンマ(,)で区切って示す。
ルカリ土類シリコンナイトライド系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、赤色領域の発光を行なう(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Euで表されるユウロピウム付活希土類オキシカルコゲナイド系蛍光体等が挙げられる。
も1種の元素を含有する酸窒化物および/または酸硫化物を含有する蛍光体であって、Al元素の一部または全てがGa元素で置換されたアルファサイアロン構造をもつ酸窒化物を含有する蛍光体も用いることができる。なお、これらは酸窒化物および/または酸硫化物を含有する蛍光体である。
付活珪酸塩蛍光体、(Ca,Sr)S:Eu等のEu付活硫化物蛍光体、YAlO3:Eu
等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、LiY9(SiO4)6O2:Eu、Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu、(Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu、Sr2BaSiO5:Eu等のEu付活珪
酸塩蛍光体、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、(Tb,Gd)3Al5O12:Ce等のCe付活アルミン酸塩蛍光体、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)
SiN2:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu等のEu付活窒化物蛍光体、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Ce等のCe付活窒化物蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、Ba3MgSi2O8:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)3(Zn,Mg)Si2O8:Eu,Mn等のEu,Mn付活珪酸塩蛍光体、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn等のMn付活ゲルマン酸塩蛍光体、Eu付活αサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸化物蛍光体、(Gd,Y
,Lu,La)2O2S:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸硫化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu,Bi等のEu,Bi付活バナジン酸塩蛍光体、SrY2S4:Eu,Ce等のEu,Ce付活硫化物蛍光体、CaLa2S4:Ce等のCe付活硫化物蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7
:Eu,Mn等のEu,Mn付活リン酸塩蛍光体、(Y,Lu)2WO6:Eu,Mo等のEu,Mo付活タングステン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)xSiyNz:Eu,Ce(但
し、x、y、zは、1以上の整数)等のEu,Ce付活窒化物蛍光体、(Ca,Sr,B
a,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH)2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、((Y,Lu,Gd,Tb)1-xScxCey)2(Ca,Mg)1-r(Mg,Zn)2+rSiz-qGeqO12+δ等のCe付活珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。
付活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構
成され、緑色領域の発光を行なう(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Euで表されるユウロピウム付活アルカリ土類シリケート系蛍光体等が挙げられる。
Al2O4:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ba)Al2Si2O8:Eu、(Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Y2SiO5:Ce,Tb等のCe,Tb付活珪酸塩蛍光体、Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu等のEu付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体、Zn2SiO4:Mn等のMn付活珪酸塩蛍光体、CeMgAl11O19:Tb、Y3Al5O12:
Tb等のTb付活アルミン酸塩蛍光体、Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb、La3Ga5Si
O14:Tb等のTb付活珪酸塩蛍光体、(Sr,Ba,Ca)Ga2S4:Eu,Tb,Sm等のEu,Tb,Sm付活チオガレート蛍光体、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Y,G
a,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce等のCe付活アルミン酸
塩蛍光体、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Ca3(Sc,Mg,Na,Li)2Si3O12:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaSc2O4:Ce等のCe付活酸化物蛍光体、SrSi2O2N2:Eu、(Sr,Ba,Ca)Si2O2N2:Eu、Eu付活βサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、BaMgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、SrAl2O4:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(La,Gd,Y)2O2S:Tb等のTb付活酸硫化物蛍光体、LaPO4:Ce,Tb等のCe,Tb付活リン酸
塩蛍光体、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al等の硫化物蛍光体、(Y,G
a,Lu,Sc,La)BO3:Ce,Tb、Na2Gd2B2O7:Ce,Tb、(Ba,S
r)2(Ca,Mg,Zn)B2O6:K,Ce,Tb等のCe,Tb付活硼酸塩蛍光体、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体、(Sr,Ca
,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu等のEu付活チオアルミネート蛍光体やチオガレ
ート蛍光体、(Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。
的な結晶成長形状としてほぼ立方体形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Ca,Sr,Ba)2B5O9Cl:Euで表されるユウロピウム付活アルカリ土
類クロロボレート系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、青緑色領域の発光を行なう(Sr,Ca,Ba)Al2O4:Euまたは(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Eu
で表されるユウロピウム付活アルカリ土類アルミネート系蛍光体等が挙げられる。
体、Sr4Al14O25:Eu、BaMgAl10O17:Eu、BaAl8O13:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、SrGa2S4:Ce、CaGa2S4:Ce等のCe付活チオガレート蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu、BaMgAl10O17:Eu,Tb,Sm等のEu,Tb,Sm付活アルミン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba,Sr,Ca)5(PO4)3(Cl,F,Br,OH):Eu,Mn,Sb等のEu,Tb,Sm付活ハロリン酸塩蛍光体、BaAl2Si2O8:Eu、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Sr2P2O7:Eu等のE
u付活リン酸塩蛍光体、ZnS:Ag、ZnS:Ag,Al等の硫化物蛍光体、Y2Si
O5:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaWO4等のタングステン酸塩蛍光体、(Ba,
Sr,Ca)BPO5:Eu,Mn、(Sr,Ca)10(PO4)6・nB2O3:Eu、2SrO・0.84P2O5・0.16B2O3:Eu等のEu,Mn付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si3O8・2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。
:Eu2+(ピーク波長483nm)などのハロ燐酸塩系蛍光体、2SrO・0.84P2
O5・0.16B2O3:Eu2+(ピーク波長480nm)などの燐酸塩系蛍光体、Sr2Si3O8・2SrCl2:Eu2+ピーク波長490nm)などのケイ酸塩系蛍光体、BaA
l8O13:Eu2+(ピーク波長 480nm)、BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+(ピーク波長 450nm、515nm)、SrMgAl10O17:Eu2+(ピーク波長 480nm程度)、Sr4Al14O25:Eu2+(ピーク波長 480nm程度)などのアル
ミン酸塩系蛍光体、BaSi2N2O2:Eu2+(ピーク波長 480nm程度)などの酸
窒化物系蛍光体などを挙げることができる。なお、本発明の所定のシアン色光に相当するシアン色光を発光するための蛍光体は、前記シアン蛍光体の1または2以上で構成されていても良いが、前記青色蛍光体、前記緑色蛍光体を適宜混合することにより、これら蛍光体からの発光の混合により構成される光がシアン色になる構成を採用してもよい。
材料(封止材料)で封止保護される。具体的には、この封止材料は、上記蛍光体14を分散させて発光部分を構成したり、近紫外半導体発光素子3、蛍光体14および基板2間を接着したりする目的で採用される。
(i)ピークトップの位置がケミカルシフト−40ppm以上、0ppm以下の領域にあり、ピークの半値幅が0.3ppm以上、3.0ppm以下であるピーク。
(ii)ピークトップの位置がケミカルシフト−80ppm以上、−40ppm未満の領域にあり、ピークの半値幅が0.3ppm以上5.0ppm以下であるピーク。
(2)珪素含有率が20重量%以上である。
(3)シラノール含有率が0.01重量%以上、10重量%以下である。
あり、シロキサン鎖中心に自由回転可能である、(IV)酸化度が大きく、これ以上酸化されない、(V)電気絶縁性に富む等の優れた特徴を有する。
iO2のみからなるガラスの珪素含有率が47重量%であるという理由から、通常47重
量%以下の範囲である。
PCをxy色度図(CIE1931)上にプロットしたものであり、参考として黄色(Y
)とマゼンダ(M)の出射光の色度点PY、PMもプロットされている。更に、図4に示すxy色度図には、通常白色光の色度点PW及びシアニッシュ白色光の色度点PWCが黒体輻
射軌跡BBLとともに示されている。次に、図5は、図4の要部拡大図であり、図中に示されている黒体輻射からの偏差の範囲−0.02≦duv≦0.02は、UCS表色系(CIE1960)からxy色度図(CIE1931)上へ変換したものである。
輻射軌跡BBLからの偏差duvが−0.02≦duv≦0.02に収められる。換言すると、上記通常白色光は、実質的に黒体輻射軌跡BBLに沿っているといってよい状態である。その結果、人間の視覚に対して極めて自然に近い白色光を提供することができる。また、この通常白色光とCの蛍光体からの発光との合成光であるシアニッシュ白色光の色度点PWCは、この通常白色光PWの色度点とシアン光の色度点PCとの間に位置する。
W(Equal Energy White:図4において座標(0.33,0.33)で示される)を挟んでRの蛍光体
による赤色光の色度点PRや生体対象物200の物体色である赤色の色度点と対向する関
係にある。即ち、該シアン色光は、該赤色光と補色関係にある。このことは、Gの蛍光体による緑色光と参考例示した黄色光、及びBの蛍光体による青色光と参考例示したマゼンダ色光においても同様である。従って、上記発光装置8によって照射されるシアニッシュ白色光は、通常白色光に赤色光の補色であるシアン色光が合成された光であると言える。
鮮明となると考えられる。即ち、異常部位220の赤色の彩度は、正常部位210の赤色の彩度より高くなる。図6には、マンセル表色系のR領域である2.5Rのマンセル色票(横軸が彩度C(Chroma)、縦軸が明度V(Value))を示す。このマンセル色票において、
正常部位210の物体色の彩度は6、異常部位220の物体色の彩度は14であり、異常部位220の物体色の方が高彩度側に位置する。
図12Aに発光装置8の第二の形態を示す。尚、図12Aに示す発光装置8と図2に示す発光装置で共通する構成については同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。図12Aに示す発光装置8では、環状のリフレクタ10の内部の空間を均等に二つの領域に分割する間仕切り11が、基板2に対して垂直に設けられている。この間仕切り11によって、リフレクタ10内に2つの分割領域部12W、12Cが画定される。分割領域部12Cの開口部は、リフレクタ10の開口部13の右半分を占め、分割領域部12Wの開口部は、リフレクタ10の開口部13の左半分を占めることになる。本出願においては、分割領域部12Cの開口部を、分割開口部13Cと称し、分割領域部12Wの開口部を、分割開口部13Wと称する。即ち、開口部13は、間仕切り11によって分割開口部13Cと13Wに分割されたことになる。
1B、1Cとする。即ち、図12Bに示す第三の形態と比べて、通常白色光を合成するためのパッケージを細分化した形態である。このようにすることで、更に、シアニッシュ白色光を細かく調整することが可能となる。
2・・・・基板
3、3C、3W・・・・近紫外半導体発光素子
8・・・・半導体発光装置(発光装置)
8’・・・・発光モジュール
10・・・・リフレクタ
13・・・・開口部
14・・・・蛍光体(R、G、B、C)
20・・・・配線
100・・・・顕微内視鏡
200・・・・生体対象物
210・・・・正常部位
220・・・・異常部位
Claims (9)
- 一又は複数の半導体発光素子からの発光により、観察の対象となる生体対象物のための光源となる半導体発光装置であって、
前記半導体発光素子からの発光に基づいて、前記生体対象物に対して、色温度が2400Kから6500Kの間であって、且つUCS(u、v)表色系(CIE1960)のuv色度図において、黒体輻射軌跡からの偏差duvが、−0.02≦duv≦0.02である所定の白色光を出射する白色光出射部と、
前記白色光出射部による前記所定の白色光の出射とともに、前記生体対象物の物体色であってマンセル表色系の色相がR領域又はRP領域の物体色の補色に相当する、マンセル表色系の色相がBG領域又はG領域の所定のシアン色光を出射するシアン色光出射部と、
を備える、半導体発光装置。 - 前記生体対象物は生体の血管であり、該血管の物体色の彩度は、所定の彩度以上であって、
前記白色光出射部による前記所定の白色光の出射とともに、前記シアン色光出射部が前記所定のシアン色光の出射を行うことで、前記生体対象物の前記血管の周囲の部位であって且つ該血管と同じようにマンセル表色系の色相がR領域又はRP領域である物体色を有する血管周辺部位と、該血管とのコントラストを強調する、
請求項1に記載の半導体発光装置。 - 前記所定の白色光は、
380nm〜420nmの波長範囲で励起可能であり、主発光ピーク波長が440nm〜460nmである青色蛍光体、
380nm〜420nmの波長範囲で励起可能であり、主発光ピーク波長が520nm〜540nmである緑色蛍光体、および
380nm〜420nmの波長範囲で励起可能であり、主発光ピーク波長が610nm〜650nmである赤色蛍光体を含む白色光用蛍光体からの発光で構成され、
前記所定のシアン色光は、
380nm〜420nmの波長範囲で励起可能であり、主発光ピーク波長が480nm〜515nmであるシアン色蛍光体からの発光で構成される、
請求項1又は請求項2に記載の半導体発光装置。 - 前記シアン色光出射部は、前記半導体素子からの発光により励起する、ハロ燐酸塩系シアン色蛍光体、燐酸塩系シアン色蛍光体、ケイ酸塩系シアン色蛍光体、アルミン酸塩系シアン色蛍光体および酸窒化物系シアン色蛍光体から選ばれた1または2以上のシアン色蛍光体からの発光で構成される前記所定のシアン色光を出射する、
請求項1から請求項3の何れかに記載の半導体発光装置。 - 前記所定の白色光は、
380nm〜420nmの波長範囲で励起可能であり、主発光ピーク波長が440nm〜460nmである青色蛍光体、
380nm〜420nmの波長範囲で励起可能であり、主発光ピーク波長が520nm〜540nmである緑色蛍光体、および
380nm〜420nmの波長範囲で励起可能であり、主発光ピーク波長が610nm〜650nmである赤色蛍光体を含む白色光用蛍光体からの発光で構成され、
前記所定のシアン色光は、
前記青色蛍光体及び前記緑色蛍光体からの発光の混合により構成される、
請求項1又は請求項2に記載の半導体発光装置。 - 前記半導体発光装置は、前記半導体発光素子に加えて更にパッケージ、及び蛍光体を有し、該半導体発光素子からの発光及び該発光で励起し蛍光する該蛍光体からの発光により、もしくは該半導体発光素子からの発光で励起し蛍光する該蛍光体からの発光により、外部に対して光を出射する半導体発光装置であって、
前記パッケージは、
前記白色光出射部による前記所定の白色光の出射と、前記シアン色光出射部による前記所定のシアン色光の出射とを行うための共通の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子に電力を供給する電力供給部と、
前記共通の半導体発光素子からの発光で励起し、前記所定の白色光を発光する白色光用蛍光体と、前記所定のシアン色光を発光するシアン色光用蛍光体と、前記パッケージを封止する透光性材料とを含む蛍光体と、
を備える、
請求項1又は請求項2に記載の半導体発光装置。 - 前記半導体発光装置は、前記半導体発光素子に加えて更にパッケージ、及び蛍光体を有し、該半導体発光素子からの発光及び該発光で励起し蛍光する該蛍光体からの発光により、もしくは該半導体発光素子からの発光で励起し蛍光する該蛍光体からの発光により、外部に対して光を出射する半導体発光装置であって、
前記パッケージは、前記半導体発光装置の出射方向に開口する開口部と、該パッケージ内部を分割して画定される二つの分割領域部とを有し、該分割領域部の各々は前記開口部の一部である分割開口部において開口しており、
前記二つの分割領域部の各々は、
一又は複数の前記半導体発光素子と、
前記半導体発光素子に電力を供給する電力供給部と、
前記蛍光体と、前記分割領域部を封止する透光性材料とを含む蛍光体と、を有し、
前記白色光出射部は、前記二つの分割領域部のうち一方で前記所定の白色光を出射し、
前記シアン色出射部は、前記二つの分割領域部のうち他方で前記所定のシアン色光を出射する、
請求項1又は請求項2に記載の半導体発光装置。 - 前記半導体発光素子は、近紫外領域又は紫外領域に発光領域を有する、
請求項1から請求項7の何れかに記載の半導体発光装置。 - 請求項1から請求項8の何れかに記載の半導体発光装置と、
前記半導体発光装置からの発光の下で、前記生体対象物を撮像する撮像部と、を備える撮像装置。
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