一种光源装置及内窥镜系统的制作方法

1.本技术属于光源领域，具体涉及一种光源装置及内窥镜系统。


背景技术：

2.led光源具有寿命长、高显色指数等优点，现有技术的内窥镜系统一般使用led光源作为其光源，具体为通过led光激发荧光粉产生荧光，再使用光导或透镜等光学元件汇聚荧光光斑，并将汇聚后的荧光投射至光纤束。
3.但led光源的功率密度较低，易导致内窥镜光源的亮度较低；而通过加大光纤束直径提高荧光耦合效率的方法，易导致内窥镜的口径偏大，进而增大内窥镜的尺寸。


技术实现要素：

4.本技术主要解决的技术问题是提供了一种光源装置及内窥镜系统，能够提高内窥镜光源的亮度和显色指数。
5.为解决上述技术问题，本技术提供一种光源装置，包括：led光源，用于产生的第一光束；激光光源，用于产生第二光束，上述第一光束与上述第二光束为具有相同颜色的单色光；波长转换组件，用于将至少部分上述第二光束转换为波长范围不同于上述第二光束的第二受激光，并出射第三光束，其中上述第三光束至少包括上述第二受激光；耦合元件，设置于上述第一光束和上述第三光束的光路上，用于将上述第三光束和上述第一光束耦合至光纤。
6.优选地，上述第一光束沿着第一光通道行进，上述第三光束沿着第二光通道行进，上述第一光通道与上述第二光通道所在的直线相交；其中，上述光源装置包括：合光元件，设置在上述第一光通道与上述第二光通道的相交处，并沿着第三光通道出射上述第一光束与上述第三光束。
7.优选地，上述光源装置还包括：第一收集透镜，邻接上述led光源的出光面，用于准直上述第一光束；以及第二收集透镜，邻接上述波长转换组件的出光面，用于准直上述第三光束。
8.优选地，上述波长转换组件还用于将部分上述第一光束转换为波长范围不同于上述第一光束的第一受激光，其中，上述波长转换组件的出射光中包括上述第三光束与上述第一光束。
9.优选地，上述波长转换组件具有：用于入射上述第一光束的第一入射面；用于入射上述第二光束的第二入射面；以及用于出射上述出射光的出光面；其中，上述出光面与上述第二入射面为同一面。
10.优选地，上述光源装置包括：第三收集透镜，设置在上述波长转换组件的出光侧，用于收集上述出射光并缩小上述出射光的发散角。
11.优选地，上述光源装置进一步包括光学指引元件，设置于上述第二光束的光路上，用于改变所述第二光束的行进方向并将上述第二光束指引至上述波长转换组件的第二入
射面。
12.优选地，上述第二光束在上述波长转换组件与上述第三收集透镜之间斜入射至上述波长转换组件的第二入射面。
13.优选地，上述第二光束自上述第三收集透镜的出光侧入射上述第三收集透镜，并经过上述第三收集透镜会聚到上述波长转换组件的第二入射面。
14.优选地，上述光源装置包括：第四收集透镜，设置在上述第三收集透镜的出光侧，用于进一步准直上述出射光；其中，上述光指引元件设置在上述第三收集透镜与上述第四收集透镜之间；其中，上述第四收集透镜具有比上述第三收集透镜更大的口径大小。
15.优选地，上述光源装置还包括：区域合光元件，位于上述第三收集透镜与上述耦合元件之间的光路上，用于将上述第二光束反射至上述第三收集透镜，以经过上述第三收集透镜将上述第二光束会聚到上述波长转换组件的第二入射面上，并用于将经过上述第三收集透镜出射的出射光透射至上述耦合元件。
16.优选地，上述光源装置还包括邻接上述耦合元件的入光侧设置的匀光元件。
17.为解决上述技术问题，本技术提供一种内窥镜系统，包括上述的光源装置。
18.本技术的有益效果是：区别于现有技术，本技术的光源装置包括激光光源和波长转换组件，激光光源所产生的第二光束投射至波长转换组件激发产生第二受激光，且波长转换组件用于出射包括第二受激光的第三光束；同时，本技术的光源装置进一步包括led光源和耦合元件，led光源产生第一光束，而耦合元件能够将第一光束与第三光束耦合至光纤。由于激光光源的功率密度较高，故激发产生的第二受激光具有高亮的特性，即第三光束具有高亮的特性，同时led光源所产生的第一光束具有高显色指数的特点，因此耦合至光纤的光束同时具备高亮和高显色指数的优点，而光源装置经光纤出射其出射光，进而可以提高光源装置出射光的亮度和显色指数。
附图说明
19.图1是本技术光源装置第一实施例的结构示意图；
20.图2是本技术光源装置第二实施例的结构示意图；
21.图3是本技术光源装置第三实施例的结构示意图；
22.图4是本技术光源装置第四实施例的结构示意图；
23.图5是本技术光源装置第五实施例的结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例，对本技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本技术，但不对本技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本技术的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
25.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任
何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.现有技术的内窥镜系统中，通常使用蓝光led激发荧光粉产生荧光，在通过光导或者透镜等光学元件将荧光光斑汇聚后入射至光纤。虽然led光源具有寿命长、显色指数高等有点，但其功率密度较低，导致产生的荧光光斑亮度较低。如果通过增大光纤直径的方法提高荧光的耦合效率，会导致内窥镜系统中内窥镜的口径增大。
27.为解决上述技术问题，本技术提出以下实施例。
28.请参阅图1，图1是本技术光源装置第一实施例的结构示意图。
29.如图1所示，光源装置100包括：led光源110，用于产生第一光束；激光光源120，用于产生第二光束，上述第一光束与上述第二光束为具有相同颜色的单色光；波长转换组件130，用于将至少部分上述第二光束转换为波长范围不同于上述第二光束的第二受激光，并出射第三光束，其中所述第三光束至少包括上述第二受激光；耦合元件140，设置于上述第一光束和第三光束的光路上，用于将上述第三光束和上述第一光束耦合至光纤101。
30.其中，在本实施例中，激光光源120可以设置为蓝色激光光源，led光源110可以设置为宽光谱的蓝色led光源，具体地，可以设置led光源110所产生的第一光束的光谱范围为400-490nm，且由激光光源120所产生的第二光束激发产生的第二受激光的光谱范围为480-700nm。
31.在一些具体的应用示例中，激光光源120也可以设置为其他颜色的光源，再根据所选择的激光光源120所产生的第二光束的波段范围，灵活调整波长转换组件130的设置，也可以实现由第二光束所转换的第二受激光的光谱范围为480-700nm。其中，波长转换组件130可以设置为包含至少一种荧光粉，具体可以为绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉等，此处不做限制。
32.进一步地，在本实施例中，波长转换组件130还用于将部分上述第一光束转换为波长范围不同于上述第一光束的第一受激光，其中，波长转换组件130的出射光中包括上述第三光束与上述第一光束。
33.如图1所示，在本实施例中，还可以进一步设置波长转换组件130为双面激发组件，且波长转换组件130的其中一个激发面设置在第一光束的光路上，第一光束可以投射至波长转换组件130的该激发面，进而激发产生第一受激光。具体地，可以设置波长转换组件130具有：用于入射上述第一光束的第一入射面131；用于入射上述第二光束的第二入射面132；以及用于出射上述出射光的出光面(图未示)；其中，上述出光面与第二入射面132为同一面。
34.在本实施例中，如图1所示，将波长转换组件130朝向led光源110的一面定义为第一入射面131，用于入射第一光束；波长转换组件130背离led光源110的一面为第二入射面132，用于入射第二光束，也即波长转换组件130可以进一步用于将第一光束的至少部分光束转换为第一受激光。
35.进一步地，在本实施例中，还可以设置波长转换组件130可以透射第一受激光及第一光束。如图1所示，第一入射面131激发产生的第一受激光、未转换为第一受激光的第一光束均可以经波长转换组件130透射后经第二入射面132出射，而经第二入射面132激发产生
的第二光束也经第二入射面出射。也即，第二入射面132同时可以作为波长转换组件130的出射面，用于出射第一光束和第三光束，实现波长转换组件130的出射光中包括第三光束与第一光束。
36.具体地，第二光束入射至第二入射面132，第一光束入射至第一入射面131，则波长转换组件130的出射光中包括第一光束激发产生的第一受激光、未转换为第一受激光的第一光束、以及第二光束激发产生的第二受激光。进一步地，在不影响出射光的情况下，波长转换组件130的第一入射面及第二入射面、led光源110、激光光源120的相对位置可以灵活设置，此处不做限制。
37.进一步地，在本实施例中，还可以设置光源装置100包括：第三收集透镜160，设置在波长转换组件130的出光侧，用于收集上述出射光并缩小上述出射光的发散角。
38.具体地，如图1所示，可以设置第三收集透镜160邻接波长转换组件130的出射面，进而经波长转换组件130出射的第一光束和第三光束可以投射至第三收集透镜160，进而可以缩小波长转换组件130出射光的发散角。
39.进一步地，第三收集透镜160和耦合元件140沿第一光束和第三光束的光路依次设置。具体地，在本实施例中，第一光束和第三光束均经波长转换组件130的出射面出射后，投射至第三收集透镜160，经第三收集透镜160缩小发散角后投射至耦合元件140，耦合元件140进一步将减小发散角之后的第一光束和第三光束耦合至光纤101的入口端。
40.进一步地，在本实施例中，第二光束在波长转换组件130与第三收集透镜160之间斜入射至波长转换组件130的第二入射面132。
41.在一些具体的应用场景中，通过调整激光光源120和波长转换组件130的相对位置，可以使得第二入射面132与第二光束的光路相交，进而第二光束可以在波长转换组件130与第三收集透镜160之间斜入射至第二入射面132。
42.进一步地，在本实施例中，可以设置光源装置100包括光学指引元件150，设置于上述第二光束的光路上，用于改变上述第二光束的行进方向并将上述第二光束指引至上述波长转换组件130的第二入射面132。
43.在一些具体的实施例中，激光光源120和波长转换组件130的相对位置设置，无法满足第二入射面132与第二光束的光路相交，通过在第二光束的光路上设置光学指引元件150，可以改变第二光束的行进方向，改变行进方向的第二光束可以与第二入射面132相交，进而实现第二光束可以斜入射至第二入射面132，激发产生第二受激光。
44.具体地，光学指引元件150包括棱镜、反射镜、光纤中的至少一种。在本实施例中，设置光学指引元件150为三角棱镜，激光光源120所产生的第二光束投射至三角棱镜，经三角棱镜折射后可以斜入射至第二入射面132，激发产生第二受激光。
45.在本实施例中，由于激光光源120所产生的第二光束为激光，因此通过激光激发波长转换组件130的第二入射面132激发产生的第二受激光为高功率密度的宽谱光束；同时，由led光源110所产生的第一光束为led光，且光谱范围较宽。激光具有功率密度高于led光、亮度高的优点，led光具有光谱范围宽、显色指数高的优点，所以两种光源与波长转换组件130组合可以使光源装置100能够出射高亮和高显色指数的光束。
46.因此，将光源装置100应用于内窥镜光源，可以使得内窥镜能够显示出各种颜色的物质，且由于激光光束的光斑较小，使得聚焦在光纤101处的光斑也较小，进而可以有效的
减少内窥镜光源中光纤101的直径，减小内窥镜的整体尺寸。
47.进一步地，请参阅图2，图2是本技术光源装置第二实施例的结构示意图。
48.如图2所示，与第一实施例相同，在本实施例中，光源装置200包括led光源210、激光光源220、光学指引元件250、波长转换组件230、第三收集透镜260、耦合元件240以及光纤201。其中，led光源210、波长转换组件230、第三收集透镜260、耦合元件240以及光纤201的设置可以与第一实施例相同，此处不再赘述。
49.区别于第一实施例，在本实施例中，第二光束自所述第三收集透镜260的出光侧入射第三收集透镜260，并经过第三收集透镜260会聚到波长转换组件230的第二入射面232。
50.具体地，如图2所示，在本实施例中，光学指引元件250改变第二光束的行进方向，而第三收集透镜260和波长转换组件230沿方向改变后的第二光束的光路依次设置，且波长转换组件230、第三收集透镜260和光学指引元件250沿第一光束和第三光束的光路依次设置。具体地，第二光束经光学指引元件250改变行进方向后，先经第三收集透镜260的出光侧投射至第三收集透镜260，经第三收集透镜260汇聚后投射至第二入射面232，激发产生第二受激光。
51.与第一实施例相同，在本实施例中，波长转换组件230包括第一入射面(图未示)和第二入射面232，且第一入射面和第二入射面232的设置可以与第一实施例相同，此处不再赘述。
52.进一步地，区别于第一实施例，在本实施例中，光源装置200包括：第四收集透镜270，设置在第三收集透镜260的出光侧，用于进一步准直出射光，其中，光学指引元件250设置在第三收集透镜260与第四收集透镜270之间；其中，第四收集透镜270具有比第三收集透镜260更大的口径大小。
53.在本实施例中，将第一光束和第三光束投射至第三收集透镜260的一侧定义为第三收集透镜260的入光侧，将第一光束和第三光束从第三收集透镜260出射的一侧定义为第三收集透镜260的出光侧。
54.具体地，在本实施例中，光学指引元件250可以设置为反射镜。其中，如图2所示，led光源210所产生的第一光束投射至波长转换组件230的第一入射面，至少部分第一光束转化为第一受激光；激光光源220所产生的第二光束经光学指引元件250反射、并经第三收集透镜260汇聚后投射至第二入射面232，激发产生第二受激光。
55.进一步地，第一受激光和未转换为第一受激光的第一光束、以及第二受激光均经波长转换组件230的出射面出射，光路可以相同。如图2所示，第三收集透镜260的入光侧邻接波长转换组件230的出射面，在第三收集透镜260的出光侧设置较第三收集透镜260具有更大口径的第四收集透镜270，可以使得经波长转换组件230的出光面出射的第一光束和第三光束经第三收集透镜260汇聚、并经第四收集透镜270进一步缩小发散角后投射至耦合元件240，经耦合元件240耦合至光纤201的入口端，使得第一光束和第二光束投射至耦合元件240之前具有更小的发散角。
56.与第一实施例相同，在本实施例中，最终耦合至光纤201的光束包括第一受激光、未转换为第一受激光的第一光束以及第二受激光，因此光源装置200最终产生的出射光束也具备激光激发产生第二受激光的高亮、led光高显色指数的优点。
57.进一步地，请参阅图3，图3是本技术光源装置第三实施例的结构示意图。
58.与第二实施例相同，在本实施例中，光源装置300包括led光源310、激光光源320、波长转换组件330、第三收集透镜350、耦合元件340以及光纤301。其中，在本实施例中，led光源310、激光光源320、波长转换组件330、第三收集透镜350、耦合元件340和光纤301的设置与上述任一实施例相同，此处不再赘述。
59.进一步地，在本实施例中，光源装置300还包括：区域合光元件360，位于第三收集透镜350与耦合元件340之间的光路上，用于将第二光束反射至第三收集透镜350，以经过第三收集透镜350将第二光束会聚到波长转换组件330的第二入射面332上，并用于将经过第三收集透镜350出射的出射光透射至耦合元件340。
60.其中，与上述任一实施例相同，在本实施例中，波长转换组件330可以设置为包括第一入射面331和第二入射面332，且第一入射面331和第二入射面332的设置可以与上述任一实施例相同，此处不再赘述。
61.进一步地，区别于上述任一实施例，光源装置300不包括光学指引元件，而是通过区域合光元件360改变第二光束的行进方向，且通过区域合光元件360实现第一光束和第三光束的合光。
62.具体地，可以将区域合光元件360设置于第三收集透镜350和耦合元件340之间。其中，第二光束的光路与区域合光元件360相交，第二光束经区域合光元件340反射后，投射至第三收集透镜350，经第三收集透镜350汇聚后投射至第二入射面332，激发产生第二受激光。同时，led光源310所产生的第一光束投射至第一入射面331，使得第一光束中的至少部分光束激发产生第一受激光。
63.与第一实施例相同，第二受激光、第一受激光以及未转化为第一受激光的第一光束均经波长转换组件330的出射面出射，光路可以相同。第三收集透镜350和耦合元件340设置在第一光束和第三光束的光路上，且区域合光元件设置在第三收集透镜350和耦合元件340之间，则经第三收集透镜350汇聚后的第一光束和第三光束投射至区域合光元件360，经区域合光元件360透射后投射至耦合元件340，再经耦合元件340耦合至光纤301的入口端。
64.与上述任一实施例相同，本实施例中的光源装置300出射的第一光束和第三光束同样包括第二受激光、第一受激光和第一光束，即光源装置300的出射光中包括产生led光、第一受激光和第二受激光，具备高亮和高显色指数的优点，应用于内窥镜系统中时，可以出射高亮和高显色指数的光源光束，还可以减小内窥镜的整体尺寸。
65.请参阅图4，图4是本技术光源装置第四实施例的结构示意图。
66.如图4所示，与第三实施例相同，本实施例中的光源装置400包括led光源410、激光光源420、波长转换组件430、耦合元件440、以及光纤401。且在本实施例中，led光源410、激光光源420和光纤401的相对位置设置与上述任一实施例相同，此处不再赘述。
67.具体地，在本实施例中，光源装置400还包括：第一收集透镜450，邻接上述led光源410的出光面，用于准直上述第一光束；以及第二收集透镜460，邻接波长转换组件430的出光面，用于准直上述第三光束。
68.如图4所示，区别于上述任一实施例，在本实施例中，波长转换组件430仅设置在第二光束的光路上。具体地，在本实施例中，波长转换组件430可以设置为仅包括出光面(图未示)和第二入射面432，即为单面激发组件。进一步地，设置波长转换组件430可以透射第二光束，则第二受激光及未转换为第二受激光的第二光束可以经波长转换组件430的出光面
出射，形成第三光束。
69.区别于上述任一实施例，在本实施例中，在第一光束的光路上设置第一收集透镜450、在第三光束的光路上设置第二收集透镜460，分别用于准直第一光束和第三光束。
70.进一步地，区别于上述任一实施例，本实施例中，第一光束沿着第一光通道行进，第三光束沿着第二光通道行进，上述第一光通道与上述第二光通道所在的直线相交；其中，光源装置400进一步包括合光元件470，设置在第一光通道与第二光通道的相交处，并沿着第三光通道出射第一光束与第三光束。
71.具体地，在本实施例中，如图4所示，可以设置第二光束也沿第二光通道行进，波长转换组件430、第二收集透镜460、合光元件470和耦合元件440沿第二光通道依次设置。也即，波长转换组件430设置在第二光通道上，用于激发至少部分第二光束产生第二受激光。且在本实施例中，波长转换组件430可以透射第二光束，并经其出光面出射第二受激光和未转换为第二受激光的第二光束，即第三光束至少包括第二受激光。
72.进一步地，在本实施例中，设置第一光通道和第二光通道相交，且将合光元件470设置在第二光通道和第一光通道的相交处。合光元件470可以选择二向色镜，且设置二向色镜可以透射led光源410所产生的第一光束，将第一光束透射至第三光通道上，并反射第二光束激发波长转换组件430的出射光至第三光通道上。进一步地，合光元件470和耦合元件440在第三光通道上依次设置，则第一光束和第三光束经合光元件470合光后投射至耦合元件440，并经耦合元件440耦合至光纤401的入口端，在经光纤401透射后形成光源装置400的出射光。
73.在本实施例中，光源装置400的出射光至少包括第二受激光、部分第二光束及至少部分第一光束，进而使得光源装置400的出射光同样具有激光高亮和led光高显色指数的优点。
74.请参阅图5，图5是本技术光源装置第五实施例的结构示意图。
75.如图5所示，在本实施例中，光源装置500同样包括led光源510、激光光源520、合光元件570、波长转换组件530、第一收集透镜550、第二收集透镜560和耦合元件540，且led光源510、激光光源520、合光元件570、波长转换组件530、第一收集透镜550、第二收集透镜560和耦合元件540的设置可以与第四实施例相同，此处不再赘述。
76.区别于第四实施例的是，在本实施例中，光源装置500还包括邻接耦合元件540的入光侧设置的匀光元件580。在本实施例中，将第一光束和第三光束投射至耦合元件540的一侧定义为耦合元件540的入光侧。
77.以第四实施例为例，即在第四实施例的应用示例中增加匀光元件580。具体地，在本实施例中，匀光元件580和耦合元件540在第三光通道上依次设置，用于将第一光束和第三光束匀化后投射至耦合元件540，使得第一光束和第三光束在投射至耦合元件540之前实现匀化。
78.在本实施例中，匀光元件580可以为复眼透镜组件，具体可以为单复眼透镜、双复眼透镜等中的至少一种，此处不做限制。
79.需要注意的是，本实施例中的匀光元件580也可以应用在本技术的第一实施例至第三实施例，或者是其他可能的实施例中。
80.通过在耦合元件540之前设置匀光元件580，可以改善在光纤501的光入口端处的
光斑的亮度均匀性和颜色均匀性，在光源装置500应用在内窥镜系统中时，可以提高内窥镜出射光束的亮度均匀性和颜色均匀性。
81.进一步地，为解决上述技术问题，本技术提供一种内窥镜系统，包括上述的光源装置。
82.综上所述，本技术通过将led光源、激光光源设置为光源装置的光源，并使用波长转换组件将激光光源所产生的第二光束转换为第二受激光，或者进一步将led光源所产生的第一光束中的至少部分光束转换为第一受激光，使得光源装置投射至光纤的光束既包含激光转换的第一受激光，又包含led光及第二受激光，使得光源装置的出射光束同时具备高亮和高显色指数的优点；在光源装置应用于内窥镜系统时，一方面由于光源装置所出射的光斑聚焦效果更好，也可以减小光纤的直径，缩小内窥镜的尺寸；同时光源装置出射光斑的高亮和高显色特性，可使得内窥镜既可以显示各种颜色的物质，改善内窥镜的使用效果。
83.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。