光源装置的制造方法_3

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长450nm的蓝色激光、和从第2半导体激光光源(LD) 122输出的波长520nm的蓝绿色激光的多光检测构件。此外,G光检测构件是检测从第2半导体激光光源(LD) 122输出的波长520nm的蓝绿色激光、和从第3半导体激光光源(LD) 123输出的波长590nm的橙色激光的多光检测构件。此外,R光检测构件是检测从第3半导体激光光源(LD) 123输出的波长590nm的橙色激光、和从第4半导体激光光源(LD) 124输出的波长650nm的红色激光的多光检测构件。
[0078]另外,在上述的日本特开平10 - 286235号公报所记载的光源中使用的4个激光是441.6nm的蓝色激光、537.8nm的绿色激光、以及636.0nm和632.8nm的两个红色激光。在此情况下,441.6nm的蓝色激光仅被B光检测构件检测到,537.8nm的绿色激光仅被G光检测构件检测到,636.0nm及632.8nm的两个红色激光仅被R光检测构件检测到。
[0079]对于拍摄部184,经由未图示的电气配线供电,并进行拍摄开始/结束的指示。拍摄部184按照拍摄开始的指示开始拍摄,接收由观察对象物带来的照明光的反射、散射光。拍摄部184的各光检测构件将与各构件中设置的滤光器的波长特性相对应的信号作为图像信息,经由图像信号线186向图像处理电路144传送。
[0080]图像处理电路144基于接收到的图像信息实施适当的图像处理。图像处理电路144将图像处理后的信息向控制部141输出,以使显示部147显示图像、并使记录部148记录图像?目息。
[0081]接着,对本实施方式的光源拍摄装置100的动作进行说明。例如基于从输入部146输入的用户的指示或由图像处理电路144处理后的图像的信息等,控制部141使光源控制电路142控制第I半导体激光光源121、第2半导体激光光源122、第3半导体激光光源123及第4半导体激光光源124的动作。S卩,光源控制电路142将使用从控制部141输入的信息计算出的控制信号,经由控制信号线139向第I驱动电路131、第2驱动电路132、第3驱动电路133及第4驱动电路134输出。
[0082]第I至第4驱动电路分别基于从光源控制电路142输入的控制信号,向第I至第4半导体激光光源供电,以使第I至第4半导体激光光源以光源控制电路142计算出的定时及光量动作。第I至第4半导体激光光源分别通过从第I至第4驱动电路输入的电力,射出固有的波长的激光。
[0083]从第I至第4半导体激光光源射出的波长相互不同的4个激光分别经由入射侧光纤162向光合成器部150入射。入射到光合成器部150中的波长不同的4个激光在光合成器部150中光学耦合,向一条出射侧光纤166入射。入射到出射侧光纤166中的4个激光被出射侧光纤166导光,向设在插入部180的前端的光射出部190入射。光射出部190将被出射侧光纤166导光的激光如上述那样变换为作为扩散光的照明光。光射出部190将照明光朝向观察对象物900射出。
[0084]从光射出部190射出的照明光的特性可以通过由光源控制电路142决定的第I至第4半导体激光光源的各自的发光量及定时来调整。例如,光射出部190也能够以红、橙、蓝绿、蓝的顺序射出光。此外,光射出部190也能够使特定的组合的光以特定的定时发光。
[0085]从光射出部190射出的照明光具有以下那样的特征。照明光是窄带光,照明光的波长对应于蓝色、蓝绿色、橙色、红色。此外,照明光的配光分布为充分扩散的分布,照明光是相干性充分低的扩散光。进而,在以后的说明中,假设各色的激光被同时射出、各色的激光的强度相互相等。这样的照明光如果被照射到观察对象物900,则成为与观察对象物的分光反射率对应的反射散射光。该反射散射光中的朝向设在插入部180的前端部的拍摄部184行进的成分向该拍摄部184入射。入射到拍摄部184中的反射散射光被拍摄部184作为图像信息检测到。
[0086]如图8所示,拍摄部184的B光检测构件检测基于从第I半导体激光光源(LD) 121输出的波长450nm的蓝色激光的光、和基于从第2半导体激光光源(LD) 122输出的波长520nm的蓝绿色激光的光。此外,拍摄部184的G光检测构件检测基于从第2半导体激光光源(LD) 122输出的波长520nm的蓝绿色激光的光、和基于从第3半导体激光光源(LD) 123输出的波长590nm的橙色激光的光。此外,拍摄部184的R光检测构件检测基于从第3半导体激光光源(LD) 123输出的波长590nm的橙色激光的光、和基于从第4半导体激光光源(LD) 124输出的波长650nm的红色激光的光。
[0087]在本实施方式中,从光射出部190射出的照明光中包含的4色的窄带光的强度为相互大致相等的强度。即,构成为,在观察对象物900的分光反射率为固定的情况下,由拍摄部184的各光检测构件检测的光量大致相等。因而,在分光反射率不固定的情况下,由拍摄部184的各光检测构件检测的光量成为与由各个光检测构件检测的窄带光Anbl至λ nb4的波长下的分光反射率相对应的强度比。
[0088]入射到拍摄部184中的照明光的反射散射光被拍摄部184中包含的拍摄元件及电路变换为电信号。由拍摄部184生成的图像信号经由图像信号线186被向图像处理电路144传送。图像处理电路144也使用光源控制电路142的光控制的信息、窄带光的波长及强度的信息等,对从拍摄部184输入的图像信号进行图像处理,向控制部141输出。由图像处理电路144处理后的图像信号例如被显示到显示部147上或记录到记录部148中。
[0089]这里,对本实施方式的光源拍摄装置100的作为窄带光的激光的波长的选择方法进行说明。通常,作为将颜色再现性数值化的指标,使用平均显色指数Ra。平均显色指数由日本工业标准JIS Z 8726 “光的显色性评价方法(光ω演色性評価方法)”或国际照明委员会 CIE N0.13 — 2 (1974) “Method of Measuring and Specifying Colour RenderingProperties of Light Sources”定义。在显色指数的评价中,使用分光反射率不同的15种试验色(颜色试样)。对这些试验色测量显色指数Rl至R15。与显色指数Rl至R8对应的试验色I至8是假定存在于自然界中的物体的颜色,与显色指数R9至R14对应的试验色9至14是色彩度比较高的颜色。此外,与显色指数R15对应的试验色15是假定日本人的皮肤的颜色。作为颜色再现性的指标而被最广泛使用的平均显色指数是显色指数Rl至R8的平均值。
[0090]图9A至图91分别表示试验色I至8及15的分光反射率的光谱。在图9A至图91中,横轴表示波长,表示从紫外区域的350nm到红外区域的800nm。纵轴表示分光反射率。这里,所谓分光反射率,用于将当光照在物体上时反射的光的比例按波长表示为反射率(% )。如图9A至图91所示,在任一个试验色中,如果着眼于通常的可视光区域即400至700nm的范围,则与波长对应的分光反射率的变化都是平滑的,在接近的波长中确认不到以台阶状变化的部分。例如,可以说,拍摄部184等光检测部越是能够正确地检测图9A至图91所示那样的由波长带来的分光反射率的差异,由该光检测部带来的颜色再现性越高。
[0091]在可视光区域内分光反射率对应于波长而比较陡峭地变化的情况,是试验色8的610nm附近及试验色15的590nm附近。设分光反射率较大地变化的波长为陡峭波长Ak。例如,在试验色8中陡峭波长Xk = 610nm(参照图9H),在试验色15中陡峭波长Xk =590nm(参照图91)。如果对各试验色的分光反射率的变化进行研宄,则在试验色8的610nm附近及试验色15的590nm附近,分光反射率的变化率也是I % /nm左右。除了这两处以外,试验色I至8及15中的分光反射率的变化大致是0.5% /nm左右或其以下。
[0092]基于该分光反射率的变化研宄颜色再现性。当拍摄部184能够检测出相差20%左右的分光反射率的差异时,可以认为所取得的图像的颜色再现性有意义地提高。当用激光那样的窄带光将观察对象物照明时,光检测部仅能够检测照明的波长的分光反射率。因而,为了检测相差20%左右的分光反射率的差异,需要用分光反射率相差20%左右的波长的光照明。
[0093]如图9A至图91所示,如果分光反射率的变化是0.5% /nm左右,则为了用分光反射率相差20%左右的波长的光照明以使颜色再现性有意义地提高,两个基于窄带光的照明光的波长差需要为40nm左右以上。同样,如果分光反射率的变化是1%/nm左右,则为了使颜色再现性有意义地提高,两个窄带光的波长差需要为20nm左右以上。另一方面,在与如上述的拍摄部184那样具有多个分光特性不同的光检测构件的拍摄元件组合使用的光源装置中,优选的是在I个光检测构件的I个光灵敏度区域内包含这两个窄带光的波长。
[0094]这些波长差的指标可以根据光源装置的使用目的及作为窄带光的激光的数量等适当调整。但是,即使是使激光的数量充分多、将分光反射率的差异精度良好地检测那样的用途,在波长的差为1nm以下的情况下,也难以认为这些激光的波长差带来颜色再现性的有意义的提高。在将有限个激光组合的光源装置中,优选的是为了使颜色再现性提高而波长的差相差20nm左右以上,特别是如果相差40nm以上,则可以认为使颜色再现性有意义地提尚。
[0095]进而,为了以最小的光源数使颜色再现性效率良好地提高,优选的是以将主要的观察对象物的分光反射率较大变化的陡峭波长λ k夹着的方式,设定作为窄带光的激光波长。特别是,在与上述那样的具有分光特性不同的光检测构件的拍摄元件组合使用的光源装置中,优选的是,在I个光检测构件的I个光灵敏度区域内、并且以将观察对象物的分光反射率较大变化的陡峭波长Ak夹着的方式,设定激光的波长。另外,当以将观察对象物的分光反射率较大变化的陡峭波长Ak夹着的方式设定激光的波长时,有即使激光的波长差较小也使颜色再现性有意义地提高的情况。一般而言,优选的是将激光的波长差设定为40nm以上,但在夹着陡峭波长λ k设定的情况下,有即使该波长差是20nm或1nm左右、颜色再现性也有意义地提高的情况。
[0096]参照图9A至图91,在将光源拍摄装置100设定为具有通用性的情况下,通过在I个光检测构件的I个光灵敏度区域内、并且以夹着陡峭波长Ak = 600nm的方式设定激光的波长,能够期待作为颜色再现性的指标的显色指数的提高。此外,在用途限定的情况下,例如在观察日本人的皮肤的颜色的情况下,通过在I个光检测构件的I个光灵敏度区域内、并且以夹着陡峭波长Ak = 590nm的方式设定激光的波长,能够期待作为颜色再现性的指标的显色指数的提高。此外,在其他限定性的用途的情况下,通过使用测量观察对象物的分光反射率而取得的陡峭波长λk设定激光的波长,能够期待作为颜色再现性的指标的显色指数的提尚。
[0097]这样,通过设置两个激光光源,当与激光光源是I个的情况相比有意义地将颜色再现性提高时,称作这两个激光的波长“在波长上离散”。这样,将在波长上离散的两个激光的波长差称作有效波长间隔。
[0098]此外,能够发出许多激光的光源装置的颜色再现性较高是显然的。即,如果例如能够在可视光区域中每隔几nm排列100以上的激光,则颜色再现性就会相当程度地变高。但是,通常流通的激光光源射出的光的波长限于特定的值,将其以外的波长射出的激光光源不能获得,或者即使能够获得也较昂贵。进而,如果使用许多激光光源,则在装置整体中,可能发生高成本化、高耗电化、大型化等各种各样的问题。因而,激光光源的个数优选的是尽可能少。
[0099]鉴于上述那样的情况,在本实施方式中,将激光光源的数量决定为被认为是为了得到希望的颜色再现性而最低限度需要的4个。此外,这4个激光光源中的3个激光光源从通常流通的半导体激光光源中选择。以下表示本实施方式中的激光光源的波长选择基准。
[0100](I)激光的波长数设为被认为是为了得到规定的颜色再现性而最低限度需要的4。
[0101](2)如图8所示,拍摄部184的R光灵敏度区域、G光灵敏度区域及B光灵敏度区域分别包括至少I个、优选的是两个以上的激光光源的波长。
[0102](3)激光光源的波长差设为有效波长间隔以上且被认为在波长上离散的40nm以上。
[0103](4)以夹着试验色I至8及15各自的分光反射率陡峭变化的陡峭波长Ak设置两个激光的方式,决定激光的波长。
[0104](5)设为通常流通的激光光源的波长。
[0105]基于以上,选择第I至第4半导体激光光源的波长。本实施方式的第I至第4半导体激光光源的波长如以下那样满足上述(I)至(5)。S卩,(I)激光的波长数是第I半导体激光光源121的蓝色激光、第2半导体激光光源122的蓝绿激光、第3半导体激光光源123的橙色激光、第4半导体激光光源124的红色激光这4个。
[0106]此外,(2) B光灵敏度区域包括第I半导体激光光源121及第2半导体激光光源122的波长,G光灵敏度区域包括第2半导体激光光源122及第3半导体激光光源123的波长,R光灵敏度区域包括第3半导体激光光源123及第4半导体激光光源124的波长。
[0107]此外,(3)第I半导体激光光源121及第2半导体激光光源122的波长差是70nm,第2半导体激光光源122及第3半导体激光光源123的波长差是70nm,第3半导体激光光源123及第4半导体激光光源124的波长差是60nm,每个波长差都是40nm以上。此外,当将可视光域设为400至700nm时,作为其一端的400nm与第I半导体激光光源121的波长的波长差是50nm,作为另一端的700nm与第4半导体激光光源124的波长的波长差是50nm,每个波长差都是40nm以上。S卩,对于第I半导体激光光源121的波长及第4半导体激光光源124的波长而言,选择与人具有视觉灵敏度的可视光区域的界限即400nm及700nm相差40nm以上、在颜色再现性这一点上有用的波长。
[0108]此外,(4)以夹着试验色8及1
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