WO2016027717A1 - 光源装置 - Google Patents

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WO2016027717A1
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亮 町田
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    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources

Definitions

  • the present invention relates to a light source device.
  • Patent Document 3 uses a white LED in addition to a red, green, and blue LED, and corrects the spectrum in the green wavelength region by using a partial component of white light emitted by the white LED. The color temperature of the illumination light is adjusted.
  • the mucous membrane is illuminated with illumination light that lacks a spectrum in the wavelength range from green to red, it is not possible to express subtle differences in the mucous membrane color, and the mucous membrane color tone is accurately displayed in an endoscopic image. There is an inconvenience that it cannot be reproduced.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a light source device capable of generating illumination light having good spectral characteristics with little wavelength loss in order to ensure better color reproducibility.
  • the purpose is to do.
  • the present invention includes a long wavelength light source that emits a long wavelength light having a peak wavelength in a red wavelength range, a green wavelength range of 500 nm to 580 nm and a peak wavelength of 580 nm or less, and a short wavelength of the long wavelength light.
  • a light source device having a wavelength at which the intensity is 10% or more of the peak intensity and the intensity of the broadband light is 10% or more of the peak intensity.
  • the long-wavelength light emitted from the long-wavelength light source and the broadband light emitted from the broadband light source and having a spectrum in the red wavelength range are combined into one by the multiplexing unit.
  • illumination light having no missing spectrum is generated at least in the wavelength range from green to red.
  • the long-wavelength light and the broadband light combined by the multiplexing unit are sufficient for at least 10% of the peak intensity in the wavelength region between the peak wavelength of the long-wavelength light and the peak wavelength of the broadband light.
  • red wavelength range means a wavelength range of about 580 nm to about 760 nm, and includes orange.
  • Green wavelength range means a wavelength range of about 500 nm to about 580 nm.
  • the “blue wavelength range” means a wavelength range of about 380 nm to about 500 nm, and includes purple.
  • the said broadband light has the said peak wavelength in the range of 500 nm to 580 nm.
  • two short wavelength light sources each emitting short wavelength light having different peak wavelengths in the blue wavelength range are provided, and one of the short wavelength lights having a peak wavelength on the long wavelength side is equal to or less than a predetermined wavelength.
  • the multiplexing unit has one of the long-wavelengths having a peak wavelength on the long-wavelength side
  • a wavelength range of light longer than a predetermined wavelength and the other wavelength range of the other long wavelength light having a peak wavelength on the short wavelength side are combined, and the predetermined wavelength is It may be a wavelength at which the intensity of one long wavelength light is 10% or more of the peak intensity and the intensity of the other long wavelength light is 10% or more of the peak intensity.
  • the intensity ratio adjustment part which adjusts the intensity ratio of the light combined by the said multiplexing part.
  • 1 is an overall configuration diagram of a light source device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a graph showing emission spectra (left axis) of blue, green, and red LEDs included in the light source device of FIG. 1 and spectral transmittances (right axis) of first and second dichroic filters. It is a graph which shows the spectrum (left axis) of the illumination light produced
  • the spectral transmittance (right axis) of a 3rd dichroic filter It is a graph which shows the emission spectrum (left axis) of the blue LED and purple LED with which the light source device of FIG. 4 is provided, and the spectral reflectance (right axis) of a mucous membrane. It is a whole block diagram which shows another modification of the light source device of FIG. It is a graph which shows the emission spectrum (left axis) of red LED and orange LED with which the light source device of FIG. 7 is provided, and the spectral transmittance (right axis) of a 4th dichroic filter.
  • 11 is a graph showing emission spectra (left axis) of blue, green and red LEDs included in the light source device of FIG. 10 and spectral transmittances (right axis) of first and second dichroic filters.
  • the light source device 1 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings.
  • the light source device 1 combines three LEDs 21, 22, 23 and three lights Lb, Lg, Lr emitted from the LEDs 21, 22, 23 into one.
  • Two dichroic filters 31 and 32 that generate white illumination light Lw by wave generation, three collimator lenses 4 arranged immediately after each of the LEDs 21, 22, and 23, and a dichroic filter (multiplexing unit) 31 , 32, and a converging lens 5 for converging the illumination light Lw generated.
  • FIG. 2 shows the spectra of the light Lb, Lg and Lr emitted from the LEDs 21, 22 and 23 and the light transmission characteristics of the dichroic filters 31 and 32.
  • the intensities of the light Lb, Lg, and Lr are standardized with the maximum value of each being 1.
  • the LEDs 21, 22, and 23 include a single blue LED (short wavelength light source) 21 that emits blue light (short wavelength light) Lb, a single green LED (wide band light source) 22 that emits green light (broadband) Lg, It is a single red LED (long wavelength light source) 23 that emits red light (long wavelength light) Lr.
  • the blue light Lb is a narrow band light having a half-width spectrum of about 20 nm to 30 nm, and has a peak wavelength of about 460 nm.
  • the red light Lr is a narrow band light having a half-width spectrum of about 20 nm to 30 nm, and has a peak wavelength at about 630 nm.
  • the green light Lg is a broadband light composed of a spectrum with a half width of about 100 nm or more, and has a peak wavelength of about 550 nm. That is, the green light Lg also has a spectrum in the red wavelength region, and the wavelength region on the long wavelength side of the green light Lg overlaps at least the wavelength region on the short wavelength side of the red light Lr.
  • the green LED 22 is arranged so that its emission optical axis intersects with the emission optical axis A of the blue LED 21.
  • the red LED 23 is disposed so that the emission optical axis thereof intersects the emission optical axis A of the blue LED 21 at a position farther from the blue LED 21 than the green LED 22.
  • the first dichroic filter 31 is a short-pass filter having a cutoff wavelength (predetermined wavelength) ⁇ cut1 at about 500 nm, transmits light having a wavelength equal to or shorter than the cutoff wavelength ⁇ cut1, and is longer than the cutoff wavelength ⁇ cut1.
  • Reflects light having The second dichroic filter 32 is a short pass filter having a cutoff wavelength ⁇ cut2 between the peak wavelength of the green light Lg and the peak wavelength of the red light Lr, and transmits light having a wavelength equal to or shorter than the cutoff wavelength ⁇ cut2. The light having a wavelength longer than the cutoff wavelength ⁇ cut2 is reflected.
  • the first dichroic filter 31 is disposed at a position where the emission optical axis A of the blue LED 21 and the emission optical axis of the green LED 22 intersect.
  • the first dichroic filter 31 transmits all of the blue light Lb emitted from the blue LED 21 along the output optical axis A, while most of the green light Lg emitted from the green LED 22 extends along the output optical axis A. Reflect.
  • the second dichroic filter 32 is disposed at a position where the emission optical axis A of the blue LED 21 and the emission optical axis of the red LED 23 intersect.
  • the second dichroic filter 32 transmits all of the blue light Lb along the output optical axis A, while the green light Lg reflected by the first dichroic filter 31 has a longer wavelength range than the cutoff wavelength ⁇ cut2.
  • the second dichroic filter 32 reflects the wavelength range longer than the cutoff wavelength ⁇ cut2 of the red light Lr emitted from the red LED 23 along the output optical axis A, and has a wavelength equal to or shorter than the cutoff wavelength ⁇ cut2. Make the area transparent.
  • the blue, green, and red lights Lb, Lg, and Lr are combined to generate the white illumination light Lw.
  • the generated illumination light Lw is converged on the cover glass 6 on the optical axis A by the converging lens 5, and the illumination light Lw is output from the cover glass 6 to the outside of the light source device 1.
  • the cutoff wavelength ⁇ cut2 of the second dichroic filter 32 is such that the intensity of the green light Lg at the cutoff wavelength ⁇ cut2 is 10% or more of the peak intensity of the green light Lg and the red light at the cutoff wavelength ⁇ cut2
  • the intensity of Lr is set to a wavelength that is 10% or more of the peak intensity of the red light Lr.
  • the cutoff wavelength ⁇ cut2 is set to about 615 nm.
  • the intensities of the lights Lr and Lg at the cutoff wavelength ⁇ cut2 are less than 10% of the peak intensities, a wavelength region with insufficient intensity may be generated in the vicinity of the cutoff wavelength ⁇ cut2 of the illumination light Lw. As a result, it becomes difficult to ensure good color reproducibility of the illumination light Lw described later.
  • Each collimator lens 4 is a convex lens in which a focal point is disposed on the light emitting portion of each LED 21, 22, 23, and receives light Lb, Lg, Lr emitted as a diffused light beam from the light emitting portion of LED 21, 22, 23, respectively.
  • the light is converted into a parallel light beam having substantially the same light beam diameter, and is emitted to the dichroic filters 31 and 32, respectively.
  • the blue light Lb, the green light Lg, and the red light Lr are combined to generate the illumination light Lw.
  • Reference numeral 7 denotes a light guide for illuminating the endoscope connected to the light source device 1.
  • the three color lights Lb, Lg, and Lr emitted from the respective LEDs 21, 22, and 23 are multiplexed on the same emission optical axis A by the two dichroic filters 31 and 32, whereby the second dichroic filter 32.
  • white illumination light Lw is generated.
  • the generated illumination light Lw is converged by the converging lens 5 and enters the light guide 7.
  • the illumination light Lw incident on the light guide 7 guides the light guide 7 to the tip of the light guide 7 disposed at the tip of the endoscope, and is irradiated from the tip of the endoscope toward the observation target.
  • the reflected light of the illumination light Lw from the observation target is received by an image sensor such as a CCD image sensor built in the distal end of the endoscope and is converted into a color image.
  • the spectral reflectance of the mucous membrane varies greatly in the wavelength range from 500 nm to 650 nm, as shown in FIG.
  • the intensity of the illumination light Lw is standardized with a maximum value of 1.
  • a conventional light source device 1 ′ will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
  • the basic configuration of the light source device 1 ′ is substantially the same as that of the light source device 1 according to the present embodiment, and the blue LED 21 ′, the red LED 23 ′, the first dichroic filter 31 ′, and the collimator lens 4.
  • the focusing lens 5' are configured in the same manner as the blue LED 21, the red LED 23, the first dichroic filter 31, the collimator lens 4, and the focusing lens 5, respectively.
  • the optical characteristics of the green LED 22 ′ and the second dichroic filter 32 ′ of the conventional light source device 1 ′ are different from the optical characteristics of the green LED 22 and the second dichroic filter 32, respectively. .
  • the spectrum of the generated illumination light Lw ′ is as shown in FIG.
  • the wavelength is lost in the green to red wavelength region where the spectral reflectance of the mucosa changes greatly. This means that the color of the mucous membrane cannot be accurately reproduced when the mucosa is irradiated with the illumination light Lw ′.
  • the illumination light Lw generated by combining the broadband green light Lg and the red light Lr has a continuous spectrum with little wavelength loss over the entire wavelength range from 500 nm to 650 nm.
  • the cutoff wavelength ⁇ cut2 of the second dichroic filter 32 that combines the green light Lg and the red light Lr is such that both the light Lg and Lr have an intensity of 10% or more of the peak intensity of the light Lg and Lr.
  • the wavelength is set to have.
  • the illumination light Lw has sufficient intensity at the cutoff wavelength ⁇ cut2 where the intensity is relatively low in the wavelength range of 500 nm to 650 nm and in the vicinity thereof, and is 500 nm to 650 nm. It has good spectral characteristics with little wavelength loss over the entire wavelength range.
  • Such illumination light Lw is advantageous for reproducing a subtle difference in hue between green and red that the mucous membrane has.
  • the delicate color of the mucous membrane can be accurately reproduced. There is an advantage that you can.
  • FIG. 4 shows a violet LED (short wavelength light source) 24 that emits a narrow-band violet light (short wavelength light) Lp having a single peak wavelength from about 410 to 420 nm, and emits violet light Lp and blue light Lb.
  • a configuration further including a third dichroic filter 33 that multiplexes on the axis A is shown.
  • the third dichroic filter 33 is a short-pass filter having a cutoff wavelength ⁇ cut3 between the peak wavelength of the blue light Lb and the peak wavelength of the violet light Lp.
  • the third dichroic filter 33 transmits substantially all of the violet light Lp along the emission optical axis A and reflects most of the blue light Lb along the emission optical axis A.
  • the cutoff wavelength ⁇ cut3 is set to about 440 nm.
  • the short wavelength region of the blue light Lb below a predetermined wavelength (about 430 nm in the example shown in FIGS. 5 and 6) and the long wavelength region longer than the predetermined wavelength of the violet light Lp are: Overlapping each other.
  • the predetermined wavelength is set to a wavelength at which the intensity of the blue light Lb is 10% or more of the peak intensity and the intensity of the violet light Lp is 10% or more of the peak intensity.
  • the illumination light Lw has a spectral characteristic with few wavelength loss in all the wavelengths of a blue wavelength range.
  • the spectral reflectance of the mucosa varies depending on the wavelength even in the blue wavelength region. Therefore, by combining the two LEDs 21 and 24 having the peak wavelength in the blue wavelength region, it is possible to obtain good spectral characteristics with little wavelength loss even in the blue wavelength region of the illumination light Lw. Thus, even in blue, there is an advantage that the subtle difference in blue color of the mucous membrane can be accurately expressed by illuminating the mucous membrane with the illumination light Lw having excellent color rendering properties. 5 and 6, the intensities of the light beams Lb and Lp are normalized with the maximum value of each being 1.
  • FIG. 7 shows an orange LED (long wavelength light source) 25 that emits narrow band orange light (long wavelength light) Lo having a peak wavelength at about 600 nm and an orange light Lo on the emission optical axis A in addition to the configuration of FIG. 4 shows a configuration further including a fourth dichroic filter 34 for multiplexing.
  • the fourth dichroic filter 34 is a short pass filter having a cutoff wavelength between the peak wavelength of the green light Lg and the peak wavelength of the orange light Lo. The cutoff wavelength is set to about 580 nm, for example.
  • the cutoff wavelength (predetermined wavelength) ⁇ cut2 of the second dichroic filter 32 is located between the peak wavelength of the orange light Lo and the peak wavelength of the red light Lr.
  • the intensity of the red light Lr at the cutoff wavelength ⁇ cut2 is 10% or more of the peak intensity of the red light Lr, and the intensity of the orange light Lo at the cutoff wavelength ⁇ cut2 is 10% of the peak intensity of the orange light Lo. % Or more.
  • the spectral reflectance of the mucosa and blood vessels existing in the mucosa varies depending on the wavelength in the red wavelength region. Therefore, by combining the two LEDs 23 and 25 having the peak wavelength in the red wavelength region, good spectral characteristics with little wavelength loss can be obtained even in the red wavelength region of the illumination light Lw. Thus, even in red, there is an advantage that the subtle difference in red color between the mucous membrane and the blood vessel can be accurately expressed by illuminating the mucous membrane with the illumination light Lw excellent in color rendering. 8 and 9, the intensities of the light Lb and Lo are standardized with the maximum value of each being 1.
  • an intensity ratio adjusting unit that adjusts the intensity ratio of the light Lb, Lg, Lr, Lp, Lo combined by the dichroic filters 31, 32, 33, 34 may be further provided.
  • the intensity ratio adjustment unit is, for example, a power supply (not shown) that supplies current to each of the LEDs 21, 22, 23, 24, 25, and individually determines the magnitude of the current supplied to each of the LEDs 21, 22, 23, 24, 25
  • the light emission intensity of each of the LEDs 21, 22, 23, 24, and 25 can be adjusted independently of each other, whereby the intensity ratio of the light Lb, Lg, Lr, Lp, and Lo can be adjusted.
  • the image sensor does not have the same detection sensitivity for light of all wavelengths, but the detection sensitivity differs for each wavelength.
  • the spectral characteristics of the illumination light Lw so as to be optimal for such spectral sensitivity characteristics of the image sensor, better color reproducibility can be ensured in an image acquired by the image sensor.
  • the green LED 22 that emits broadband green light is used as the broadband light source.
  • a light source that emits white light such as a white LED, may be used.

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Abstract

本発明の光源装置（１）は、赤色の波長域にピーク波長を有する長波長光（Ｌｒ）を発する長波長光源（２３）と、５００ｎｍから５８０ｎｍの緑色の波長域を含むとともに５８０ｎｍ以下にピーク波長を有し、長波長光（Ｌｒ）の短波長側の波長域と重複する波長域を長波長側に有する広帯域の広帯域光（Ｌｇ）を発する単一の広帯域光源（２２）と、長波長光（Ｌｒ）の、所定の波長よりも長い波長域と、広帯域光（Ｌｇ）の、所定の波長以下の波長域とを合波する合波部（３２）とを備え、所定の波長は、長波長光（Ｌｒ）のピーク波長と広帯域光（Ｌｇ）のピーク波長との間の波長であるとともに、長波長光（Ｌｒ）の強度がそのピーク強度の１０％以上となり、かつ、広帯域光（Ｌｇ）の強度がそのピーク強度の１０％以上となる波長である。

Description

光源装置
　本発明は、光源装置に関するものである。
　従来、単色光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）のような固体光源を複数個使用し、赤色、緑色および青色の単色光を合波して白色の照明光を生成する光源装置が知られている（例えば、特許文献１から３参照。）。
　緑色ＬＥＤが発する緑色光は、赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤがそれぞれ発する赤色光および青色光に比べて光量が小さく、さらに、ピーク波長が緑色の波長域のうち短波長側に偏っている。したがって、生成される照明光のスペクトルにおいて、緑色光のピーク波長と赤色光のピーク波長との間に欠落した波長域が生じ、理想的な色温度の照明光を生成することができない。そこで、特許文献３は、赤色、緑色、青色のＬＥＤに加えて白色ＬＥＤを使用し、該白色ＬＥＤが発する白色光の一部の成分を用いて緑色の波長域のスペクトルを補正することによって、照明光の色温度を調整している。
特開２００５－１７３６２５号公報 特開２００５－１５７２２１号公報 特開２００４－１５１１７３号公報
　しかしながら、特許文献３のように緑色の波長域のスペクトルを補正したとしても、照明光の欠落した波長域を十分に補うことは難しく、波長欠落の少ない良好なスペクトル特性を有する照明光を生成することができない。特に、医療用内視鏡に適用される光源装置の場合、観察対象である内臓表面の粘膜を内視鏡映像を用いて正確に観察および診断するためには、緑色から赤色の波長域のスペクトル特性が重要となる。すなわち、粘膜は、緑色から赤色の波長域において比較的高い分光反射率を有するが、この分光反射率は一定ではない。したがって、緑色から赤色の波長域においてスペクトルの欠落が存在する照明光で粘膜を照明した場合、粘膜の微妙な色合いの違いを表現することができず、内視鏡映像において粘膜の色合いを正確に再現することができないという不都合がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、より良い色再現性を確保するために、波長欠落の少ない良好なスペクトル特性を有する照明光を生成することができる光源装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明は、赤色の波長域にピーク波長を有する長波長光を発する長波長光源と、５００ｎｍから５８０ｎｍの緑色の波長域を含むとともに５８０ｎｍ以下にピーク波長を有し、前記長波長光の短波長側の波長域と重複する波長域を長波長側に有する広帯域を発する単一の広帯域光源と、前記長波長光の、所定の波長よりも長い波長域と、前記広帯域光の、前記所定の波長以下の波長域とを合波する合波部とを備え、前記所定の波長は、前記長波長光のピーク波長と前記広帯域光のピーク波長との間の波長であるとともに、前記長波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となり、かつ、前記広帯域光の強度がそのピーク強度の１０％以上となる波長である光源装置を提供する。
　本発明によれば、長波長光源から射出された長波長光と、広帯域光源から射出された、赤色の波長域にまでスペクトルを有する広帯域光とが、合波部によって１つに合波されることによって、少なくとも緑色から赤色の波長域においてスペクトルに欠落が無い照明光が生成される。
　この場合に、合波部によって合波される長波長光および広帯域光は、長波長光のピーク波長と広帯域光のピーク波長との間の波長域において、各々のピーク強度の１０％以上の十分に高い強度を有する。これにより、波長欠落の少ない良好なスペクトル特性を有し、より良い色再現性を確保することが可能な照明光を生成することができる。
　なお、本明細書において、「赤色の波長域」とは、約５８０ｎｍから約７６０ｎｍの波長域を意味し、橙色を含む。「緑色の波長域」とは、約５００ｎｍから約５８０ｎｍの波長域を意味する。「青色の波長域」とは、約３８０ｎｍから約５００ｎｍの波長域を意味し、紫色を含む。
　上記発明においては、前記広帯域光が、５００ｎｍから５８０ｎｍの範囲内に前記ピーク波長を有することが好ましい。
　このようにすることで、照明光の、特に緑色から赤色の波長域においてより高いスペクトルの強度を確保し、より良好なスペクトル特性を得ることができる。
　上記発明においては、互いに異なるピーク波長を青色の波長域に有する短波長光をそれぞれ発する２つの短波長光源を備え、長波長側のピーク波長を有する一方の前記短波長光の、所定の波長以下の波長域と、短い方のピーク波長を有する他方の前記短波長光の、前記所定の波長よりも長い波長域とが、互いに重複し、前記所定の波長は、前記一方の短波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となり、かつ、前記他方の短波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となる波長であってもよい。
　このようにすることで、特に青色の波長域における分光反射率が一定では無い物体を照明する際に、該物体の色合いをより正確に表現することができる。
　上記発明においては、互いに異なるピーク波長を赤色の波長域に有する長波長光をそれぞれ発する少なくとも２つの長波長光源を備え、前記合波部が、長波長側のピーク波長を有する一方の前記長波長光の、所定の波長よりも長い波長域と、短波長側のピーク波長を有する他方の前記長波長光の、前記所定の波長以下の波長域とを合波し、前記所定の波長は、前記一方の長波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となり、かつ、前記他方の長波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となる波長であってもよい。
　このようにすることで、特に赤色の波長域における分光反射率が一定ではない物体を照明する際に、該物体の色合いをより正確に表現することができる。
　上記発明においては、前記合波部によって合波される光の強度比を調整する強度比調整部を備えていてもよい。
　このようにすることで、照明光によって照明された物体を撮像素子によって撮影する場合に、照明光のスペクトル特性を、撮像素子の分光感度特性に対して最適化することができる。
　本発明によれば、より良い色再現性を確保するために、波長欠落の少ない良好なスペクトル特性を有する照明光を生成することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る光源装置の全体構成図である。 図１の光源装置が備える、青色、緑色および赤色のＬＥＤの発光スペクトル（左軸）と、第１および第２のダイクロイックフィルタの分光透過率（右軸）とを示すグラフである。 図１の光源装置によって生成される照明光のスペクトル（左軸）と、粘膜の分光反射率（右軸）とを示すグラフである。 図１の光源装置の変形例を示す全体構成図である。 図４の光源装置が備える青色ＬＥＤおよび紫色ＬＥＤの発光スペクトル（左軸）と、第３のダイクロイックフィルタの分光透過率（右軸）とを示すグラフである。 図４の光源装置が備える青色ＬＥＤおよび紫色ＬＥＤの発光スペクトル（左軸）と、粘膜の分光反射率（右軸）とを示すグラフである。 図１の光源装置のもう１つの変形例を示す全体構成図である。 図７の光源装置が備える赤色ＬＥＤおよび橙色ＬＥＤの発光スペクトル（左軸）と、第４のダイクロイックフィルタの分光透過率（右軸）とを示すグラフである。 図７の光源装置が備える赤色ＬＥＤおよび橙色ＬＥＤの発光スペクトル（左軸）と、粘膜および血管の分光反射率（右軸）とを示すグラフである。 従来の光源装置の全体構成図である。 図１０の光源装置が備える、青色、緑色および赤色のＬＥＤの発光スペクトル（左軸）と、第１および第２のダイクロイックフィルタの分光透過率（右軸）とを示すグラフである。 図１０の光源装置によって生成される照明光のスペクトル（左軸）と、粘膜の分光反射率（右軸）とを示すグラフである。
　以下に、本発明の一実施形態に係る光源装置１について図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る光源装置１は、図１に示されるように、３個のＬＥＤ２１，２２，２３と、ＬＥＤ２１，２２，２３から射出された３つの光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒを１つに合波して白色の照明光Ｌｗを生成する２個のダイクロイックフィルタ３１，３２と、各ＬＥＤ２１，２２，２３の直後段に配置された３個のコリメータレンズ４と、ダイクロイックフィルタ（合波部）３１，３２によって生成された照明光Ｌｗを収束させる収束レンズ５とを備えている。
　図２は、ＬＥＤ２１，２２，２３が発する光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒのスペクトルと、ダイクロイックフィルタ３１，３２の光透過特性とを示している。図２において、光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒの強度は、各々の最大値を１として規格化されている。
　ＬＥＤ２１，２２，２３は、青色光（短波長光）Ｌｂを発する単一の青色ＬＥＤ（短波長光源）２１と、緑色光（広帯域）Ｌｇを発する単一の緑色ＬＥＤ（広帯域光源）２２と、赤色光（長波長光）Ｌｒを発する単一の赤色ＬＥＤ（長波長光源）２３である。
　青色光Ｌｂは、約２０ｎｍから３０ｎｍの半値幅のスペクトルからなる狭帯域光であり、約４６０ｎｍのピーク波長を有する。
　赤色光Ｌｒは、約２０ｎｍから３０ｎｍの半値幅のスペクトルからなる狭帯域光であり、約６３０ｎｍにピーク波長を有する。
　緑色光Ｌｇは、約１００ｎｍ以上の半値幅のスペクトルからなる広帯域光であり、約５５０ｎｍのピーク波長を有する。すなわち、緑色光Ｌｇは、赤色の波長域にもスペクトルを有し、緑色光Ｌｇの長波長側の波長域は、赤色光Ｌｒの、少なくとも短波長側の波長域と重複している。
　緑色ＬＥＤ２２は、その射出光軸が青色ＬＥＤ２１の射出光軸Ａと交差するように、配置されている。赤色ＬＥＤ２３は、その射出光軸が、緑色ＬＥＤ２２よりも青色ＬＥＤ２１から離れた位置において該青色ＬＥＤ２１の射出光軸Ａと交差するように、配置されている。
　第１のダイクロイックフィルタ３１は、約５００ｎｍにカットオフ波長（所定の波長）λｃｕｔ１を有するショートパスフィルタであり、カットオフ波長λｃｕｔ１以下の波長を有する光を透過させ、カットオフ波長λｃｕｔ１よりも長い波長を有する光を反射する。
　第２のダイクロイックフィルタ３２は、緑色光Ｌｇのピーク波長と赤色光Ｌｒのピーク波長との間にカットオフ波長λｃｕｔ２を有するショートパスフィルタであり、カットオフ波長λｃｕｔ２以下の波長を有する光を透過させ、カットオフ波長λｃｕｔ２よりも長い波長を有する光を反射する。
　第１のダイクロイックフィルタ３１は、青色ＬＥＤ２１の射出光軸Ａと緑色ＬＥＤ２２の射出光軸とが交差する位置に配置されている。第１のダイクロイックフィルタ３１は、青色ＬＥＤ２１から射出された青色光Ｌｂの全部を出力光軸Ａに沿って透過させる一方、緑色ＬＥＤ２２から射出された緑色光Ｌｇの大部分を出力光軸Ａに沿って反射する。
　第２のダイクロイックフィルタ３２は、青色ＬＥＤ２１の射出光軸Ａと赤色ＬＥＤ２３の射出光軸とが交差する位置に配置されている。第２のダイクロイックフィルタ３２は、青色光Ｌｂの全部を出力光軸Ａに沿って透過させる一方、第１のダイクロイックフィルタ３１によって反射された緑色光Ｌｇのうち、カットオフ波長λｃｕｔ２よりも長い波長域を反射し、カットオフ波長λｃｕｔ２以下の波長域を出力光軸Ａに沿って透過させる。さらに、第２のダイクロイックフィルタ３２は、赤色ＬＥＤ２３から射出された赤色光Ｌｒのうち、カットオフ波長λｃｕｔ２をよりも長い波長域を出力光軸Ａに沿って反射し、カットオフ波長λｃｕｔ２以下の波長域を透過させる。
　以上のようにして、第２のダイクロイックフィルタ３２の後段においては、青色、緑色および赤色の光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒが合波されて白色の照明光Ｌｗが生成される。生成された照明光Ｌｗは、収束レンズ５によって光軸Ａ上のカバーガラス６に収束され、該カバーガラス６から光源装置１の外部へ照明光Ｌｗが出力される。
　ここで、第２のダイクロイックフィルタ３２のカットオフ波長λｃｕｔ２は、該カットオフ波長λｃｕｔ２における緑色光Ｌｇの強度が該緑色光Ｌｇピーク強度の１０％以上であり、かつ、カットオフ波長λｃｕｔ２における赤色光Ｌｒの強度が該赤色光Ｌｒのピーク強度の１０％以上である波長に設定されている。図２に示される例では、カットオフ波長λｃｕｔ２は、約６１５ｎｍに設定されている。
　カットオフ波長λｃｕｔ２における各光Ｌｒ，Ｌｇの強度が、各々のピーク強度の１０％未満である場合、照明光Ｌｗの、カットオフ波長λｃｕｔ２およびその近傍に、強度が不足する波長域が生じ得る。その結果、後述する照明光Ｌｗの良好な色再現性を確保することが困難となる。
　各コリメータレンズ４は、各ＬＥＤ２１，２２，２３の発光部に焦点が配置された凸レンズであり、ＬＥＤ２１，２２，２３の発光部から拡散光束として射出される光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒをそれぞれ受光し、略同一の光束径を有する平行光束に変換してダイクロイックフィルタ３１，３２へそれぞれ射出する。このように、青色光Ｌｂと緑色光Ｌｇと赤色光Ｌｒとが合成されて、照明光Ｌｗが生成される。
　次に、このように構成された光源装置１の作用について、生体内を観察する医療用内視鏡の光源装置として使用する場合を例に挙げて説明する。符号７は、光源装置１に接続された内視鏡の照明用のライトガイドを示している。
　各ＬＥＤ２１，２２，２３から射出された３色の光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒは、２つのダイクロイックフィルタ３１，３２によって同一の射出光軸Ａ上に合波されることによって、第２のダイクロイックフィルタ３２の後段において白色の照明光Ｌｗを生成する。生成された照明光Ｌｗは、収束レンズ５によって収束され、ライトガイド７へ入射する。
　ライトガイド７に入射した照明光Ｌｗは、内視鏡の先端に配置されたライトガイド７の先端まで該ライトガイド７を導光し、内視鏡の先端から観察対象へ向かって照射される。観察対象からの照明光Ｌｗの反射光は、内視鏡の先端に内蔵されたＣＣＤイメージセンサのような撮像素子によって受光され、カラー画像化される。
　ここで、粘膜の分光反射率は、図３に示されるように、５００ｎｍから６５０ｎｍの波長域において変化が大きい。図３において、照明光Ｌｗの強度は、最大値を１として規格化されている。
　ここで、従来の光源装置１’について図１０から図１２を参照して説明する。図１０に示されるように、光源装置１’の基本構成は、本実施形態に係る光源装置１と略同じであり、青色ＬＥＤ２１’、赤色ＬＥＤ２３’、第１のダイクロイックフィルタ３１’、コリメータレンズ４’および集束レンズ５’は、青色ＬＥＤ２１、赤色ＬＥＤ２３、第１のダイクロイックフィルタ３１、コリメータレンズ４、および集束レンズ５とそれぞれ同様に構成されている。ただし、図１１に示されるように、従来の光源装置１’の緑色ＬＥＤ２２’および第２のダイクロイックフィルタ３２’の光学特性が、緑色ＬＥＤ２２および第２のダイクロイックフィルタ３２の光学特性とそれぞれ異なっている。
　図１０および図１１に示されるように、緑色ＬＥＤ２２’として狭帯域の緑色光Ｌｇ’を発するＬＥＤを使用した従来の光源装置１’の場合、生成される照明光Ｌｗ’のスペクトルは、図１２に示されるように、粘膜の分光反射率が大きく変化する緑色から赤色の波長域において波長が欠落してしまう。これは、照明光Ｌｗ’を粘膜に照射した場合に、粘膜の色を正確に再現することができないことを意味している。
　本実施形態によれば、広帯域の緑色光Ｌｇと、赤色光Ｌｒとを合波して生成された照明光Ｌｗは、５００ｎｍから６５０ｎｍの波長域全体にわたって波長欠落の少ない連続するスペクトルを有する。さらに、緑色光Ｌｇと赤色光Ｌｒとを合波する第２のダイクロイックフィルタ３２のカットオフ波長λｃｕｔ２は、両方の光Ｌｇ，Ｌｒが、該光Ｌｇ，Ｌｒのピーク強度の１０％以上の強度を有する波長に設定されている。これにより、照明光Ｌｗは、図３に示されるように、５００ｎｍから６５０ｎｍの波長域において相対的に強度が低くなるカットオフ波長λｃｕｔ２およびその近傍においても十分な強度を有し、５００ｎｍから６５０ｎｍの波長域全体にわたって波長欠落の少ない良好なスペクトル特性を有する。
　このような照明光Ｌｗは、粘膜が有する、緑色から赤色の間の微妙な色合いの違いを再現するのに有利である。このように、特に緑色から赤色において演色性に優れた照明光Ｌｗによって照明されている粘膜を撮影して得られた内視鏡のカラー画像において、粘膜の微妙な色合いも正確に再現することができるという利点がある。
　本実施形態においては、３色のＬＥＤ２１，２２，２３を備えることとしたが、ＬＥＤの色は適宜増加することができる。
　図４は、約４１０から４２０ｎｍに単一のピーク波長を有する狭帯域の紫色光（短波長光）Ｌｐを発する紫色ＬＥＤ（短波長光源）２４と、紫色光Ｌｐと青色光Ｌｂとを射出光軸Ａ上に合波する第３のダイクロイックフィルタ３３とをさらに備えた構成を示している。
　第３のダイクロイックフィルタ３３は、図５に示されるように、青色光Ｌｂのピーク波長と紫色光Ｌｐのピーク波長との間にカットオフ波長λｃｕｔ３を有するショートパスフィルタである。第３のダイクロイックフィルタ３３は、紫色光Ｌｐの略全部を射出光軸Ａに沿って透過させ、青色光Ｌｂの大部分を射出光軸Ａに沿って反射する。本例においては、カットオフ波長λｃｕｔ３が約４４０ｎｍに設定されている。
　ここで、青色光Ｌｂの、所定の波長（図５および図６に示される例では、約４３０ｎｍ）以下の短波長域と、紫色光Ｌｐの、所定の波長よりも長い長波長域とは、互いに重複している。所定の波長は、青色光Ｌｂの強度がそのピーク強度の１０％以上となり、かつ、紫色光Ｌｐの強度がそのピーク強度の１０％以上となる波長に設定されている。これにより、照明光Ｌｗは、青色の波長域の全ての波長において波長欠落の少ないスペクトル特性を有する。
　図６に示されるように、粘膜の分光反射率は、青色の波長域においても、波長によって異なる。そこで、青色の波長域にピーク波長を有する２つのＬＥＤ２１，２４を組み合わせることによって、照明光Ｌｗの青色の波長域においても、波長欠落の少ない良好なスペクトル特性が得られる。このように、青色においても演色性に優れた照明光Ｌｗで粘膜を照明することによって、粘膜が有する青色の微妙な色合いの違いも正確に表現することができるという利点がある。
　なお、図５および図６において、光Ｌｂ，Ｌｐの強度は、各々の最大値を１として規格化されている。
　図７は、図４の構成にさらに、約６００ｎｍにピーク波長を有する狭帯域の橙色光（長波長光）Ｌｏを発する橙色ＬＥＤ（長波長光源）２５と、橙色光Ｌｏを射出光軸Ａ上に合波する第４のダイクロイックフィルタ３４とをさらに備えた構成を示している。第４のダイクロイックフィルタ３４は、緑色光Ｌｇのピーク波長と、橙色光Ｌｏのピーク波長との間にカットオフ波長を有するショートパスフィルタである。カットオフ波長は、例えば、約５８０ｎｍに設定される。
　図８に示されるように、第２のダイクロイックフィルタ３２のカットオフ波長（所定の波長）λｃｕｔ２は、橙色光Ｌｏのピーク波長と赤色光Ｌｒのピーク波長との間に位置する。該カットオフ波長λｃｕｔ２における赤色光Ｌｒの強度は、該赤色光Ｌｒのピーク強度の１０％以上であり、かつ、カットオフ波長λｃｕｔ２における橙色光Ｌｏの強度は、該橙色光Ｌｏのピーク強度の１０％以上である。
　図９に示されるように、粘膜および該粘膜内に存在する血管の分光反射率は、赤色の波長域において、波長によって異なる。そこで、赤色の波長域にピーク波長を有する２つのＬＥＤ２３，２５を組み合わせることによって、照明光Ｌｗの赤色の波長域においても、波長欠落の少ない良好なスペクトル特性が得られる。このように、赤色においても演色性に優れた照明光Ｌｗで粘膜を照明することによって、粘膜と血管との微妙な赤色の色合いの違いも正確に表現することができという利点がある。
　なお、図８および図９において、光Ｌｂ，Ｌｏの強度は、各々の最大値を１として規格化されている。
　さらに、本実施形態においては、ダイクロイックフィルタ３１，３２，３３，３４によって合波する光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒ，Ｌｐ，Ｌｏの強度比を調整する強度比調整部をさらに備えていてもよい。強度比調整部は、例えば、各ＬＥＤ２１，２２，２３，２４，２５に電流を供給する電源（図示略）であり、各ＬＥＤ２１，２２，２３，２４，２５に供給する電流の大きさを個別に調整することによって、各ＬＥＤ２１，２２，２３，２４，２５の発光強度を互いに独立に調整し、それによって光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒ，Ｌｐ，Ｌｏの強度比を調整可能となっている。
　撮像素子は、全ての波長の光に対して等しい検出感度を有するのではなく、波長毎に検出感度が異なる。このような撮像素子の分光感度特性に最適となるように、照明光Ｌｗのスペクトル特性を調整することで、撮像素子によって取得される画像において、より良い色再現性を確保することができる。
　また、本実施形態においては、広帯域光源として、広帯域の緑色光を発する緑色ＬＥＤ２２を用いることとしたが、これに代えて、白色ＬＥＤのような、白色光を発する光源を使用してもよい。
１　光源装置
２１　青色ＬＥＤ（短波長光源）
２２　緑色ＬＥＤ（広帯域光源）
２３　赤色ＬＥＤ（長波長光源）
２４　紫色ＬＥＤ（短波長光源）
２５　橙ＬＥＤ（長波長光源）
３１，３２，３３，３４　ダイクロイックフィルタ（合波部）
４　コリメータレンズ
５　収束レンズ
６　カバーガラス
７　ライトガイド

Claims (5)

  1. 　赤色の波長域にピーク波長を有する長波長光を発する長波長光源と、
    　５００ｎｍから５８０ｎｍの緑色の波長域を含むとともに５８０ｎｍ以下にピーク波長を有し、前記長波長光の短波長側の波長域と重複する波長域を長波長側に有する広帯域光を発する単一の広帯域光源と、
    　前記長波長光の、所定の波長よりも長い波長域と、前記広帯域光の、前記所定の波長以下の波長域とを合波する合波部とを備え、
    　前記所定の波長は、前記長波長光のピーク波長と前記広帯域光のピーク波長との間の波長であるとともに、前記長波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となり、かつ、前記広帯域光の強度がそのピーク強度の１０％以上となる波長である光源装置。
  2. 　前記広帯域光が、５００ｎｍから５８０ｎｍの範囲内に前記ピーク波長を有する請求項１に記載の光源装置。
  3. 　互いに異なるピーク波長を青色の波長域に有する短波長光をそれぞれ発する少なくとも２つの短波長光源を備え、
    　長波長側のピーク波長を有する一方の前記短波長光の、所定の波長以下の波長域と、短波長側のピーク波長を有する他方の前記短波長光の、前記所定の波長よりも長い波長域とが、互いに重複し、
    　前記所定の波長は、前記一方の短波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となり、かつ、前記他方の短波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となる波長である請求項１または請求項２に記載の光源装置。
  4. 　互いに異なるピーク波長を赤色の波長域に有する長波長光をそれぞれ発する少なくとも２つの長波長光源を備え、
    　前記合波部が、長波長側のピーク波長を有する一方の前記長波長光の、所定の波長よりも長い波長域と、短波長側のピーク波長を有する他方の前記長波長光の、前記所定の波長以下の波長域とを合波し、
    　前記所定の波長は、前記一方の長波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となり、かつ、前記他方の長波長光の強度がそのピーク強度の１０％以上となる波長である請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置。
  5. 　前記合波部によって合波される光の強度比を調整する強度比調整部を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の光源装置。
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