(57)【要約】【課題】生化学分析装置の広帯域光源装置の寿命性能を向上させ、且つメンテナンスを容易にする。【解決手段】広帯域光源装置は、第1の波長帯の光束を発生し、第１の波長帯の光束上に蛍光体を具備するLEDチップ１４と、第2の波長帯の光束を発するLEDチップ１３とが配備されたLED基板１２を備え、蛍光体は、少なくともアルミナとFe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種と、を含み、全原料中にナトリウムを６．１〜１５．９重量％含有する原料を焼成して製造される。また、広帯域光源装置は、LEDチップ１４の蛍光体を通過した光束と、LEDチップ１３から発する光束を混色させるライトパイプ１５または扁平ダイクロプリズム７０からなる光学系を備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の波長帯の光束を発する第1のLEDチップと、
前記第1のLEDチップの光束上に設けられた蛍光体と、
第2の波長帯の光束を発する第2のLEDチップと、を備え、
前記蛍光体は、少なくともアルミナと、Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種と、を含み、全原料中にナトリウムを６．１〜１５．９重量％含有する原料を焼成して製造されたものであり、前記蛍光体からの光束と前記第2のLEDチップからの光束を混色させる、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の広帯域光源装置であって、
前記第１の波長帯の中心を３７０ないし３９０ｎｍとし、
前記第２の波長帯の中心を３４０ｎｍとする、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の広帯域光源装置であって、
前記蛍光体からの光束と前記第2のLEDチップからの光束を混色させるライトパイプを備え、
前記第１のLEDチップの光束を出射する出射サイズと、前記第２のLEDチップの光束を出射する出射サイズとを各々異ならせる、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の広帯域光源装置であって、
各々異なった２つの前記出射サイズの和は、前記ライトパイプの入射サイズよりも大きい、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項５】
請求項２に記載の広帯域光源装置であって、
前記蛍光体からの光束と前記第2のLEDチップからの光束を混色させるダイクロミラーを備え、
前記第１のLEDチップの光束を出射する出射サイズと、前記第２のLEDチップの光束を出射する出射サイズとを略同じとし、前記第２のLEDチップからの光束を前記ダイクロミラーで反射させる、
ことを特徴とした広帯域光源装置。
【請求項６】
請求項２記載の広帯域光源装置であって、
前記蛍光体からの光束を透過し、前記第２のLEDチップからの光束を２回反射で混色させる扁平ダイクロプリズムを備える、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項７】
請求項６記載の広帯域光源装置であって、
前記扁平ダイクロプリズムの光軸方向の距離Ｄは前記蛍光体からの光束のサイズと、前記第２のLEDチップからの光束のサイズの１辺の長さの長い方の値と略同じか、１．５倍以下とする、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項８】
請求項３ないし７のいずれか１項記載の広帯域光源装置であって、
前記蛍光体からの光束の光束量をモニタする光検出器を備え、
前記光検出器は、３７０ないし３９０ｎｍの波長帯と、４００ないし８００ｎｍの波長帯の光束量を各々検知し、前記蛍光体からの前記３７０ないし３９０ｎｍの波長帯と、前記４００ないし８００ｎｍの波長帯の光束量の変化量の違いから前記第１のLEDチップの劣化を判定する、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項９】
請求項８記載の広帯域光源装置を備えた生化学分析装置であって、
前記広帯域光源装置の光束量を制御するコントロール回路と、
複数の検査セルと、
複数の前記検査セルを回転させる回転機構と、を備え、
前記コントロール回路は、前記回転機構による前記検査セルの回転と同期して、前記広帯域光源装置の光束量をON/OFFさせる、
ことを特徴とする生化学分析装置。
【請求項１０】
請求項９記載の生化学分析装置であって、
前記生化学分析装置は、
前記広帯域光源装置から出射された光束量を所定の波長毎に検知する光分析装置を備え、
前記光分析装置で検知された光束量に基づき、前記コントロール回路が前記広帯域光源装置から出射する光束を一定に制御する、
ことを特徴とする生化学分析装置。
【請求項１１】
第1の波長帯の光束を発生し、当該第１の波長帯の光束上に蛍光体を具備する第1のLEDチップと、第2の波長帯の光束を発する第2のLEDチップとが配備されたLED基板と、
前記LED基板上に配置され、前記蛍光体からの光束を透過し、前記第２のLEDチップからの光束を２回反射し、二つの前記光束の光軸を略一致させる扁平ダイクロプリズムと、を備える、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の広帯域光源装置であって、
前記第１のLEDチップは、３７０ｎｍないし３９０ｎｍの波長帯の光束を出射させ、
前記蛍光体は、前記第１の波長帯の光束を少なくとも４００ないし８００ｎｍ帯の光に変換させ、
前記第２のLEDチップは、３４０ｎｍの波長帯の光束を出射させ、
前記扁平ダイクロプリズムから３４０ｎｍないし８００ｎｍの範囲の光束が略同じ光軸から出射される、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の広帯域光源装置であって、
前記蛍光体は、少なくともアルミナと、Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種と、を含み、全原料中にナトリウムを６．１〜１５．９重量％含有する原料を焼成して製造される、
ことを特徴とする広帯域光源装置。
【請求項１４】
生化学分析装置であって、
検査セルと、
第1の波長帯の光束を発する第1のLEDチップと、該第1のLEDチップの光束上に設けられた蛍光体と、第2の波長帯の光束を発する第2のLEDチップと、前記蛍光体からの光束を透過し、前記第２のLEDチップからの光束を２回反射し、二つの前記光束の光軸を略一致させる扁平ダイクロプリズムとを備えた広帯域光源装置と、
前記扁平ダイクロプリズムから出射した光束を前記検査セルへ照明するレンズと、を備え、
前記レンズは、
前記第１のLEDチップと前記第2のLEDチップの中心間距離をＷ、
前記扁平ダイクロプリズムの屈折率をＮ、
前記レンズの焦点距離をｆ、
前記レンズと前記第２のLEDチップまでの間隔をＬ１、
前記レンズと前記検査セルまで間隔をＬ３としたとき、
Ｗ／Ｎ＜ｋ（Ｌ１−ｋ・Ｌ３）、ここで、ｋ＝Ｌ１／ｆ−１
の関係を満たす、
ことを特徴とする生化学分析装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の生化学分析装置であって、
前記蛍光体から出射した光束と、前記第２のLEDチップから出射した光束が、前記検査セルに略同じ光束幅で照明するためのアパーチャを前記検査セルと前記レンズの間に設置した、
ことを特徴とする生化学分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生化学分析装置に係り、特に、生化学分析に利用する広帯域光源技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体化学分析装置では、試料に試薬を添加して光を照射し、発光強度を計測して生体試料の濃度を観察している。生化学分析装置においては、試料に照射する光の波長域が３４０〜８００ｎｍといった広範囲な波長域であり、この波長領域の光を発光できる光源が用いられている。
【０００３】
近年、近紫外光を発光するLED（Light Emitting Diode）が開発され、試料分析用の光源として用いられている。生化学分析装置においては、上記のとおり３４０〜８００ｎｍといった広範囲な波長域の光を用いて試料を分析しており、上記のLEDを利用するには、近紫外光で励起され近赤外の波長領域まで発光する蛍光体を用いる必要がある。
【０００４】
特許文献１には、近紫外発光LEDで励起し、近赤外発光を起こす蛍光体が開示されている。具体的には、特許文献１には、上記蛍光体の例として、発光装置において赤外を発光するLiAlO2:Fe（発光スペクトルのピーク波長：７４６ｎｍ）およびAl2O3:Cr（発光波長の記載なし）が開示されている（要約、段落００６６、図３参照）。
【０００５】
また、特許文献２には、近赤外発光をする蛍光成分としてLiGaO2:Feが開示されている。さらに、特許文献３には、好ましい例として、平均粒径が５μｍ以下の紫外線励起の蛍光体（ＢＡＭ）を発光装置に用いる技術が開示されている（段落００２６参照）。当該蛍光体は可視光を出射するものである（段落００２１、表３参照）。
【０００６】
また、特許文献４には、内視鏡光源装置として、複数のＬＤ（Laser Diode）から出射する光を合成する例が記載されている。
【０００７】
また、非特許文献１には、原料としてAl2(SO4)3・18H2Oを用いる蛍光体の結晶合成の方法が開示されている。また、非特許文献２には、金属Alを溶解したものを出発原料とする蛍光体の合成例が開示されている。さらに、非特許文献３には、AlOOHまたはAl(NO3)・9H2Oを出発原料として用いて蛍光体を合成した例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３５２１０１号公報
【特許文献２】特開２０１５−６０９２１号公報
【特許文献３】特開２０１６−１０３５５６号公報
【特許文献４】国際公開番号ＷＯ１６／００６３７１
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】React.Kinet.Catal.Lett. Vol. 86, No. 2, 299-306 (2005)
【非特許文献２】J.Electrochem.Soc. Vol.147, No.11, 4368-4373 (2000)
【非特許文献３】Displays Vol.19, 197-203 (1999)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、生化学分析装置の光源としてランプ寿命が短いタングステンランプを用いる代わりにLED光源を用いるには、３４０ｎｍ〜８００ｎｍの広帯域を実現する必要がある。
【００１１】
近赤外発光蛍光体としては、LiAlO2:FeおよびAl2O3:Crなどが知られている。しかしながら、それらの蛍光体は、近紫外領域（波長が３００ｎｍ〜４０５ｎｍ程度の範囲内）に励起帯を多く有さない。そのため、近紫外発光LEDと蛍光体を組み合わせた光源を用いる場合には、近赤外発光の発光強度が低いという課題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決し、３４０ｎｍ〜８００ｎｍの広帯域を実現する光源装置をLEDで実現し、生化学分析装置の寿命性能を向上させ且つメンテナンスを容易にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明においては、第1の波長帯の光束を発する第1のLEDチップと、第1のLEDチップの光束上に設けられた蛍光体と、第2の波長帯の光束を発する第2のLEDチップと、を備え、蛍光体は、少なくともアルミナと、Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種と、を含み、全原料中にナトリウムを６．１〜１５．９重量％含有する原料を焼成して製造されたものであり、蛍光体からの光束と第2のLEDチップからの光束を混色させる構成の広帯域光源装置を提供する。
【００１４】
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、第1の波長帯の光束を発生し、第１の波長帯の光束上に蛍光体を具備する第1のLEDチップと、第2の波長帯の光束を発する第2のLEDチップとが配備されたLED基板と、LED基板上に配置され、蛍光体からの光束を透過し、第２のLEDチップからの光束を２回反射し、二つの光束の光軸を略一致させる扁平ダイクロプリズムとを備える構成の広帯域光源装置を提供する。
【００１５】
更に、上記の目的を達成するため、本発明においては、生化学分析装置であって、
検査セルと、第1の波長帯の光束を発する第1のLEDチップと、第1のLEDチップの光束上に設けられた蛍光体と、第2の波長帯の光束を発する第2のLEDチップと、蛍光体からの光束を透過し、第２のLEDチップからの光束を２回反射し、二つの光束の光軸を略一致させる扁平ダイクロプリズムとを備えた広帯域光源装置と、扁平ダイクロプリズムから出射した光束を検査セルへ照明するレンズと、を備え、レンズは、第１のLEDチップと第2のLEDチップの中心間距離をＷ、扁平ダイクロプリズムの屈折率をＮ、レンズの焦点距離をｆ、レンズと第２のLEDチップまでの間隔をＬ１、レンズと検査セルまで間隔をＬ３としたとき、
Ｗ／Ｎ＜ｋ（Ｌ１−ｋ・Ｌ３）、ここで、ｋ＝Ｌ１／ｆ−１
の関係を満たす構成の生化学分析装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、分析装置の広帯域光源装置の寿命性能を向上させ、且つ広帯域光源装置及び生化学分析装置のメンテナンスを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】生化学分析装置に用いる光源の基本構成を示す図である。
【図２】比較例および実施例の蛍光体の原料組成表を示す図である。
【図３】比較例および実施例の蛍光体の焼成条件表を示す図である。
【図４】比較例および実施例の蛍光体の特性表を示す図である。
【図５】近赤外発光蛍光体の励起スペクトルを示す図である。
【図６】近紫外光で近赤外発光蛍光体を励起した場合の発光スペクトルを示す図である。
【図７】近赤外発光蛍光体の励起スペクトルを示す図である。
【図８】構成例１の光源の発光スペクトルを示す図である。
【図９】実施例に係る、広帯域光源装置を示す概略図である。
【図１０】実施例に係る、LED基板を示す概略図である。
【図１１】実施例に係る、生化学分析装置の光学系の概略図である。
【図１２】実施例に係る、LED発光制御を示す概略図である。
【図１３】実施例に係る、光検出器を示す概略図である。
【図１４】実施例に係る、生化学分析装置のシステムブロック図である。
【図１５】実施例に係る、の生化学分析装置の動作フロー図である。
【図１６】実施例に係る、広帯域光源装置を示す概略図である。
【図１７】実施例に係る、広帯域光源装置を示す概略図である。
【図１８】実施例に係る、広帯域光源装置の変形例を示す概略図である。
【図１９】実施例に係る、検査セルまでの光学系の概略図である。
【図２０】実施例に係る、Na含有量と、発光ピーク強度、及び量子効率×吸収率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて、本発明の各種の実施例を説明する。なお、本発明は、後述する実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。また、後述する種々の実施例の説明に使用する各図の対応部分には同一の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００１９】
＜生化学分析装置に用いる光源の構成＞
図１は、生化学分析装置に用いる光源の基本構成を示す図である。光源１はLEDモジュール２、透明樹脂３、LED素子４、放熱板５、および配線６からなり、LED素子４は、例えば発光波長が異なるLEDチップを複数含む。また、透明樹脂中には、複数種の蛍光体７が混合されている。ここで、複数種の蛍光体７の中には、後述する本開示の蛍光体が含まれる。
【００２０】
ここで、LEDモジュール２には、輝度ムラを抑制する観点から一個のLEDチップを用いることが理想的である。しかしながら、波長が３４０ｎｍの光を発光する複数個のLEDチップを用いて発光のパワーを向上させる構成としてもよい。また、波長が３４０ｎｍの光を発光するLEDチップと、波長が４０５ｎｍの光を発光するLEDチップなど、異なる発光波長のLEDチップを組み合わせてLED素子４とし、LEDモジュール２に組み込むことができる。
【００２１】
また、透明樹脂３としては、透過させる光が可視光の場合には、主にシリコーン樹脂が用いられる。また、透過させる光が近紫外光の場合には、近紫外光を透過するフッ素樹脂等を用いることができる。これらの透明樹脂は、蛍光体を混合することが容易であり、概ね２５０℃以下の温度にて焼成することによって固化できる。
【００２２】
蛍光体７が混合された透明樹脂３は、LED素子４上に直接盛る他、近紫外光を透過する石英ガラスなどの上に盛り、放射されるLED光の経路中に設置してもよい。また、樹脂層を盛る前に、シランカップリング剤等をLED素子４上または石英ガラス上に塗布することによって、樹脂層の接着性を向上させることができる。
【００２３】
また、LEDモジュール２は、透明樹脂を単層の形態で形成してもよく、混合する蛍光体の種類を層毎に変えて複数の層を積層する多層の形態で形成してもよい。また、透明樹脂は、光散乱材微粒子を含んでもよい。
【００２４】
また、樹脂層とLEDモジュール２の壁面との間には反射材（図示せず）が設けられてもよい。上記のように蛍光体７を混合した透明樹脂をLED素子４の発光領域に設けることにより、LED光が蛍光体７に当たり、近紫外〜青色の波長の光が、可視〜近赤外の波長の光に変換されて、元のLED光とともに、蛍光体７の発光が光源１より放射される。
【００２５】
また、LEDモジュール２、特にLED素子４の周囲は熱くなるため、放熱板５を設けてもよい。また、放熱板のLEDモジュール２とは反対側に水冷または空冷の冷却機構を設けてもよい。蛍光体７が近紫外〜青色の波長の光を吸収して発光する効率は、蛍光体７の温度が上昇した場合に低下する傾向を示すものがある。それ故、上記のように、光源１には冷却機構が設けられることが望ましい。
【００２６】
このような構成を有する光源１は、LED光（近紫外〜青色の波長）によって蛍光体を励起し、LED光と波長変換された蛍光体から放射される光とで３４０〜８００ｎｍの波長領域の光を光源１から放射する。上記光源１を適用した生化学分析装置は、試料セルを通して光の吸収（透過光量）を受光装置でモニタすることができる。
【００２７】
＜近赤外発光蛍光体の合成＞
近赤外発光蛍光体の合成を行い、合成した蛍光体を透明樹脂中に混合し、生化学分析装置に用いる光源を作製した。以下、図２〜図４を参照しながら比較例１−１２、および実施例１−１５の蛍光体について説明する。図２は、比較例および実施例の蛍光体の原料組成表を示す図である。図３は、比較例および実施例の蛍光体の焼成条件表を示す図である。図４は、比較例および実施例の蛍光体の特性表を示す図である。
【００２８】
＜比較例１＞
比較例１では、アルファアルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が１．２２ｇ、アルファアルミナが３．７７ｇ、FeCl2・4H2Oが１０ｍｇ、フラックス（AlF3）が５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１２００℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。焼成して冷却後、焼成した蛍光体を取り出し、乳鉢で軽く粉砕して、蛍光体を得た。
【００２９】
目的とする蛍光体組成は、BaAl12O19:Fe（α−アルミナ）である（ただし、BaAl12O19:Feの正確な組成比を簡単に記述することは困難とされている）。なお、原料として用いたFeCl2・4H2OはFe2+であり、青銅色を呈しているが、原料を乳鉢で混合し、１時間程度放置することで、空気中で酸化され、赤褐色のFe3+へ変化する。
【００３０】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例１の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１％であり、吸収率が１０％であった。したがって、アルファアルミナを原料として蛍光体を合成した場合、蛍光体の発光はほとんど確認できなかった。
【００３１】
＜比較例２＞
比較例２では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品（製品名：Ｓパウダー）であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が１．２２ｇ、焼成アルミナが３．６５ｇ、FeCl2・4H2Oが１２０ｍｇ、フラックス（AlF3）が５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１２００℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００３２】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例２の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１７％、吸収率が６１％であり、発光強度は１７８であった。比較例２で合成した蛍光体は、７９０ｎｍに発光のピークを有した。発光強度は発光ピークを示す波長の光の強度であり、量子収率測定装置においては、Energy(a.u.)の単位である。
【００３３】
＜比較例３＞
比較例３では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４７ｇ、焼成アルミナが１．４５ｇ、FeCl2・4H2Oが４７ｍｇ、フラックス（AlF3）が２７ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００３４】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例３の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が４０％、吸収率が３５％であり、発光強度は２５５であった。比較例３で合成した蛍光体は、７８８ｎｍに発光のピークを有した。
【００３５】
＜比較例４＞
比較例４では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４３ｇ、焼成アルミナが１．４９ｇ、FeCl2・4H2Oが２４ｍｇ、フラックス（AlF3）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００３６】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例５の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７３％、吸収率が２６％であり、発光強度は３２７であった。比較例４で合成した蛍光体は、７８７ｎｍに発光のピークを有した。
【００３７】
＜比較例５＞
比較例５では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３８ｇ、焼成アルミナが１．４８ｇ、FeCl2・4H2Oが２４ｍｇ、フラックス（AlF3）が１１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００３８】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例５の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７１％、吸収率が２９％であり、発光強度は３６１であった。比較例５で合成した蛍光体は、７８５ｎｍに発光のピークを有した。
【００３９】
＜比較例６＞
比較例６では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３９ｇ、焼成アルミナが１．４９ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（AlF3）が１１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４０】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例６の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１０４％、吸収率が１６％であり、発光強度は２６４であった。比較例６で合成した蛍光体は、７８７ｎｍに発光のピークを有した。
【００４１】
＜比較例７＞
比較例７では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４８ｇ、焼成アルミナが１．４９ｇ、FeCl2・4H2Oが１０ｍｇ、フラックス（AlF3）が２５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４２】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例７の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１１２％、吸収率が１５％であり、発光強度は３０１であった。比較例７で合成した蛍光体は、７８８ｎｍに発光のピークを有した。
【００４３】
＜比較例８＞
比較例８では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３９ｇ、焼成アルミナが１．５０ｇ、FeCl2・4H2Oが４．９ｍｇ、フラックス（AlF3）が１１１ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４４】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例８の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１１９％、吸収率が１２％であり、発光強度は２６２であった。比較例８で合成した蛍光体は、７８４ｎｍに発光のピークを有した。
【００４５】
＜比較例９＞
比較例９では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３９ｇ、焼成アルミナが１．５０ｇ、FeCl2・4H2Oが２．５ｍｇ、フラックス（AlF3）が１１１ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４６】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例９の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１２１％、吸収率が８％であり、発光強度は１７７であった。比較例９で合成した蛍光体は、７８３ｎｍに発光のピークを有した。
【００４７】
比較例２〜９までは、アルミナ原料として焼成アルミナを用いた。比較例２〜９においては、主にFeの添加量を調整した。Feの添加量が少ないほど、量子効率は向上し、吸収率は低下した。
【００４８】
＜比較例１０＞
比較例１０では、溶融アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。溶融アルミナは、高純度化学社の製品である。蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が０．４２ｇ、溶融アルミナが０．９２ｇ、FeCl2・4H2Oが３６ｍｇ、フラックス（BaCl2）が１９０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４９】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例１０の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が３％、吸収率が４０％であり、発光強度は２７であった。比較例１０で合成した蛍光体は、７６６ｎｍに発光のピークを有した。溶融アルミナを原料とする場合には、発光を確認することはできるものの、その発光強度は小さかった。溶融アルミナはβ−アルミナを僅かに含むが、その量は１％程度と極僅かである。
【００５０】
＜比較例１１＞
比較例１１では、溶融アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。溶融アルミナは、高純度化学社の製品である。蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が２．１７ｇ、溶融アルミナが２．３２ｇ、FeCl2・4H2Oが４１ｍｇ、フラックス（BaCl2）が４７０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００５１】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例１１の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が２０％、吸収率が３５％であり、発光強度は１３５であった。比較例１１で合成した蛍光体は、７７２ｎｍに発光のピークを有した。溶融アルミナを用いても、Na量を多くすることで、発光量を大きくできることを確認した。
【００５２】
＜比較例１２＞
比較例１２では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００５３】
蛍光体を合成する際の原料は、NaCO3が１．０８ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが９ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００５４】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例６の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が２％、吸収率が１７％であり、発光強度は１８であった。実施例６で合成した蛍光体は、７７９ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は５．９μｍであった。
【実施例１】
【００５５】
近赤外発光蛍光体の実施例１では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、Naをアルミナ原料に含み、NaAl11O17（β相）およびNaAl5O8（β”相）の混相品（焼結品）である。ここでは、β相およびβ”相を総称して、β−アルミナ（またはβ−Al2O3）と呼ぶこととする。ここで、本明細書中において「β−アルミナ」とは、β−アルミナ成分を５０％以上含み、主成分をβ−アルミナとするものを意味する。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。当該β−アルミナは、Ｘ線分析によるとα−アルミナおよびγ−アルミナと考えられる異相を確認したが、β−アルミナを９０％以上含んでいた。また、当該β−アルミナにはNaが重量比で６．５％含有している。
【００５６】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３８ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４８ｇ、FeCl2・4H2Oが３０ｍｇ、フラックス（BaCl2）が１１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００５７】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１の近赤外発光蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が６９％、吸収率が４６％であり、発光強度は５５６であった。実施例１で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は５．３μｍであった。実施例１の蛍光体は、原料の分量は比較例５とほぼ同じであるが、焼成アルミナを用いた場合（発光強度３６１）と比較して、発光強度が大きかった。
【実施例２】
【００５８】
実施例２では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００５９】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３８ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４８ｇ、FeCl2・4H2Oが４７ｍｇ、フラックス（BaCl2）が１１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００６０】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例２の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が５２％、吸収率が５５％であり、発光強度は５１１であった。実施例２で合成した蛍光体は、７７７ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．７μｍであった。
【実施例３】
【００６１】
実施例３では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００６２】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４３ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４５ｇ、FeCl2・4H2Oが４７ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００６３】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例３の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が５２％、吸収率が５４％であり、発光強度は４９４であった。実施例３で合成した蛍光体は、７７５ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は２．６μｍであった。
【実施例４】
【００６４】
実施例４では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００６５】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４３ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４９ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００６６】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例４の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が９０％、吸収率が３１％であり、発光強度は５０３であった。実施例４で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は２．４μｍであった。
【実施例５】
【００６７】
実施例５では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００６８】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４３ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４８ｇ、FeCl2・4H2Oが２４ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００６９】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例５の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７９％、吸収率が３８％であり、発光強度は５３３であった。実施例５で合成した蛍光体は、７６９ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．２μｍであった。
【実施例６】
【００７０】
実施例６では、β−アルミナを原料に用いて、Na-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００７１】
蛍光体を合成する際の原料は、NaCO3が０．４２ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１１ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００７２】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例６の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７６％、吸収率が３７％であり、発光強度は５０３であった。実施例６で合成した蛍光体は、７７０ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は４．７μｍであった。
【実施例７】
【００７３】
実施例７では、β−アルミナを原料に用いて、Na-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００７４】
蛍光体を合成する際の原料は、β−アルミナ（混相品）が１．１１ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。なお、実施例７では、NaCO3を原料に含めなかった。
【００７５】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例７の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が８８％、吸収率が２６％であり、発光強度は４１３であった。実施例７で合成した蛍光体は、７７３ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は２．２μｍであった。
【実施例８】
【００７６】
実施例８では、β−アルミナを原料に用いて、Na-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００７７】
蛍光体を合成する際の原料は、NaCO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが９ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００７８】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例８の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が９０％、吸収率が３４％であり、発光強度は５３０であった。実施例８で合成した蛍光体は、７７０ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．８μｍであった。
【実施例９】
【００７９】
実施例９では、β−アルミナを原料に用いて、Na-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００８０】
蛍光体を合成する際の原料は、NaCO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが２３ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００８１】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例９の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が４５％、吸収率が７９％であり、発光強度は６４６であった。実施例９で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．７μｍであった。
【実施例１０】
【００８２】
実施例１０では、β−アルミナを原料に用いて、Na-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００８３】
蛍光体を合成する際の原料は、NaCO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが２３ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。なお、実施例１０ではフラックスを原料に混入しなかった。
【００８４】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１０の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が５６％、吸収率が４３％であり、発光強度は４３９であった。実施例１０で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は４．２μｍであった。
【実施例１１】
【００８５】
実施例１１では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００８６】
蛍光体を合成する際の原料は、NaCO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが２３ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１３５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００８７】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１１の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が６１％、吸収率が４０％であり、発光強度は４６４であった。実施例１１で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．３μｍであった。
【実施例１２】
【００８８】
実施例１２では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００８９】
蛍光体を合成する際の原料は、NaCO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが２３ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１５００℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００９０】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１２の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が６３％、吸収率が５９％であり、発光強度は６８２であった。実施例１２で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は４．８μｍであった。実施例１１との比較からわかるように、焼成温度は高い方が、発行強度が高く良好であった。
【実施例１３】
【００９１】
実施例１３では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。実施例１３では、比較例２〜９と異なり、BaCO3の代わりにNa2CO3を原料に含めた。また、フラックスはNaBrを用いた。目的とする蛍光体組成は、Na-nAl2O3:Feである（Na2O-n’Al2O3のように記述されるが、本明細書ではNa2CO3を原料として加えたため、Na-nAl2O3:Feのように記述することとする）
蛍光体を合成する際の原料は、NaCO3が０．４２ｇ、焼成アルミナが１．１１ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００９２】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１３の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７８％、吸収率が３１％であり、発光強度は４１０であった。実施例１３で合成した蛍光体は、７７０ｎｍに発光のピークを有した。
【実施例１４】
【００９３】
実施例１４では、β−アルミナを原料に用いてCaAl12O19:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００９４】
蛍光体を合成する際の原料は、CaCO3が０．２３ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．５９ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５９ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００９５】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１４の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が９８％、吸収率が２５％であり、発光強度は４６９であった。実施例１４で合成した蛍光体は、７６７ｎｍに発光のピークを有した。
【実施例１５】
【００９６】
実施例１５では、β−アルミナを原料に用いてSrAl12O19:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００９７】
蛍光体を合成する際の原料は、SrCO3が０．３４ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．５９ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５９ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００９８】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１５の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が９９％、吸収率が２８％であり、発光強度は４７８であった。実施例１５で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。
【００９９】
＜結果＞
上述の種々の近赤外発光蛍光体のデータに明らかなように、β−アルミナを原料に５０％以上含めて蛍光体を作成すると、量子効率、吸収率および発光強度において良好な結果を得た。また、比較例１０および比較例１１を比較すると、溶融アルミナを原料にして蛍光体を作成した場合であっても、Naを多く含有させると、量子効率、吸収率および発光強度が向上することが理解できる。例えば、実施例１３では、焼成アルミナを原料にして蛍光体を作成しているが、Na2Co3を多く加えることによって、高い量子効率、吸収率および発光強度を示している。一方、比較例１２の実験結果からわかるとおり、β−アルミナを原料として蛍光体を作成した場合であっても、Naを過剰に加えると、蛍光体の粒径が大きくなりすぎてしまい、所望の量子効率、吸収率および発光強度が得られなくなる。Naは、例えば、図２０のグラフに示したように所望の発光ピーク強度、及び量子効率×吸収率を得るためには、図中の矢印で示す範囲、すなわち全原料中６．１〜１５．９重量％含有されていることが望ましい。今回実施例１〜１２、１４、１５および比較例１２で使用したβ−アルミナは、Naを６．０〜７．０重量％含んでいた。また、実施例１１および実施例１２の実験結果からわかるとおり、蛍光体の原料を焼成する際の温度は高温の方が吸収率および発光強度が向上する。蛍光体の原料を焼成する際の温度は、例えば、１３００℃以上であり、好ましくは１５００℃以上である。実施例１〜１２で作成した蛍光体の平均粒径（体積％が５０％の値）は５．３μｍ以下であった。なお、フラックスとしては、AlF3またはNaBrを用いることができるが、蛍光体の焼結度合いがやや大きいため、BaCl2を用いる方が蛍光体の粒径を小さく制御することができる。また、賦活剤としては、例えば、Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種またはそれらの組み合わせを添加してもよい。
【０１００】
＜近赤外発光蛍光体の励起・発光スペクトル＞
続いて、本開示の励起スペクトルおよび発光スペクトルについて説明する。
【０１０１】
図５は、本開示の近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）の励起スペクトルを示す図である。BaAl12O19:Feの励起帯は３００〜４００ｎｍの範囲にあり、特に励起帯のピークが３４０ｎｍである。そのため、BaAl12O19:Feは、波長が３４０ｎｍの光を発光するLEDで励起するのに適している。
【０１０２】
図６は、波長が３４０ｎｍの近紫外光で蛍光体（BaAl12O19:Fe）を励起した場合の発光スペクトルを示す図である。本開示の蛍光体（BaAl12O19:Fe）は、発光ピーク波長が７７４ｎｍ付近であり、半値全幅が８６ｎｍであり、８００ｎｍの波長における発光強度が十分に大きい。即ち、本開示の蛍光体（BaAl12O19:Fe）は、７５０ｎｍより長波長側に発光成分を有している。また、その半値幅は５０ｎｍより広い。
【０１０３】
これに対して、周知の蛍光体（LiAlO2:Fe）は発光ピーク波長が７５０ｎｍ以下である。また、Al2O3:Crは半値全幅が狭いシャープな発光スペクトルを有している。上述のとおり、生化学分析装置においては、波長が３４０ｎｍから８００ｎｍの間に存在する１２種類の特定の波長の光を用いて分析を行う。そのため、それらの波長をカバーする十分に広い半値全幅を有し、且つ、波長が８００ｎｍの近赤外光において十分な発光強度を有する蛍光体を用いる必要がある。周知の蛍光体では、上述の要件を満たすことが困難である。
【０１０４】
図７は、本開示の近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Cr（β−アルミナ））の励起スペクトルを示す図である。Ga系の母体組成のCr付活蛍光体の励起スペクトルのピーク波長が４６０ｎｍ付近であるのに対して、本開示の近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Cr（β−アルミナ））の励起スペクトルのピーク波長は４２０ｎｍ付近である。したがって、本開示の近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Cr（β−アルミナ））は、波長が４０５ｎｍの光を発光するLEDチップで励起するのに適している。なお、上記特性はβ−アルミナとCr発光中心との組み合わせに基づいた励起帯特性である。
【０１０５】
波長が４０５ｎｍの光を発光するLEDチップと波長が３４０ｎｍの光を発光するLEDチップとを組み合わせたLED素子で光源を作製する場合には、波長が４０５ｎｍの光の発光強度が大きいため、近赤外発光蛍光体として、Na-nAl2O3:Cr（β−アルミナ）より発光スペクトルの半値全幅が広いCr付活のAl系蛍光体またはAl,Ga系蛍光体を用いることが考えられる。そのような蛍光体の例として、Y3(Al,Ga)5O12:Crを挙げることができる。
【０１０６】
また、添加元素として、FeおよびCrの他、Bi、Tl、Ce、Tb、EuまたはMnを原料に添加することが有効である。これらの元素は単独で添加してもよいが、CeとFe、またはEuとCrなど、複数種組み合わせて原料に添加することができる。これらの元素は、発光中心としての役割をするのみならず、蛍光体にトラップ準位を形成し、発光に寄与する。
【０１０７】
［光源に用いる蛍光体の材料］
光源から波長が３４０〜８００ｎｍの光を発光させるには、近赤外発光蛍光体の他、近紫外発光蛍光体、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体等を用いることが有効である。
【０１０８】
例えば、近紫外発光蛍光体としてはY2SiO5:Ce（P47）蛍光体、青色発光蛍光体としてはBaMgAl10O17:Eu（BAM）蛍光体（３４０ｎｍ励起）または(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA）蛍光体（４０５ｎｍ励起）、緑色発光蛍光体としては(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS）蛍光体、赤色発光蛍光体としてはCaAlSiN3:Eu（CASN）蛍光体を用いることができる。
【０１０９】
また、近紫外光励起で青色発光する蛍光体としては、例えば、Sr5(PO4)3Cl:Eu、Ba5SiO4Cl6:Eu、(Sr, Ba)Al2Si2O8:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、Sr4Al14O25:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr3(PO4)2:Eu、LiSrPO4:Eu、Ba3MgSi2O8:Eu、BaAl2S4:Eu、CaF2:Eu、AlN:Eu、BaSi2O2N2:Eu、YBO3:Ce、Sr3(BO3)2:Ce、LaAl(Si,Al)6(N,O)10:Ce、Y2O3:Bi、GaN:Zn、ZnS:Ag,Cl、ZnS:Ag,Brを挙げることができる。
【０１１０】
また、近紫外光励起で緑色発光する蛍光体としては、例えば、Sr2SiO4:Eu、Ba2SiO4:Eu、SrAl2O4:Eu、CaAl2S4:Eu、SrAl2S4:Eu、CaGa2S4:Eu、SrGa2S4:Eu、β-SiAlON:Eu、CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、Ba3Si6O12N2:Eu、α-SiAlON:Yb、BaMgAl10O17:Eu,Mn、Zn2GeO4:Mn、ZnS:Cu,Al、ZnO:Zn、LiTbW2O8、NaTbW2O8、KTbW2O8を挙げることができる。
【０１１１】
また、近紫外光励起で黄色発光および橙色発光する蛍光体としては、例えば、Ca3SiO5:Eu、Sr3SiO5:Eu、Ba3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu、Sr2Ga2SiO7:Eu、Sr3(BO3)2:Eu、α-SiAlON:Eu、Sr3SiO5:Ce、ZnS:Mnを挙げることができる。
【０１１２】
また、近紫外光励起で赤色発光する蛍光体としては、例えば、LiEuW2O8、NaEuW2O8、KEuW2O8、Li5EuW4O16、Na5EuW4O16、K5EuW4O16、Ca2ZnSi2O7:Eu、SrS:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ba2Si5N8:Eu、Sr2P2O7:Eu,Mn、Ba3MgSi2O8:Eu,Mn、CuAlS2:Mn、Ba2ZnS3:Mnを挙げることができる。
【０１１３】
また、近紫外〜青色光励起で近赤外発光する蛍光体としては、例えば、Y3Al5O12:Cr、BaMgAl10O17:Cr、Lu3Ga5O12:Cr、Lu3Al5O12:Cr、Y3Ga5O12:Cr、Ga2O3:Cr、Y3(Al,Ga)5O12:Cr、(Al,Ga)2O3:Cr、Gd3Ga5O12:Cr、Gd3(Al,Ga)5O12:Cr、SrSnO3:Bi、Gd3Sc2Al3O12:Cr、Zn3Ga2Ge2O10:Cr、La3GaGe5O16:Cr、ZnGa2O4:Cr、Zn(Al,Ga)2O4:Crを挙げることができる。
【０１１４】
また、近赤外発光蛍光体としては、例えば、Y3Al5O12:Fe、Y3Al5O12:Ce,Fe、BaMgAl10O17:Fe、BaMgAl10O17:Eu,Fe、ZnAl2O4:Fe、LiAl5O8:Fe、GdAlO3:Fe、BeAl2O4:Fe、MgAl2O4:Fe、GdMgAl11O19:Fe、LaAlO3:Fe、YAl3(BO3)4:Fe、GdAl3(BO3)4:Fe、(Al,Ga)2O3:Fe、(Al,Ga)2O3:Eu,Feなどを挙げることができる。また、これらの近赤外発光蛍光体では、本開示記載のβ-アルミナを原料に用いて合成することができる。さらに、これらの近赤外発光蛍光体は、Pr、Sm、Yb、Er、Nd、DyおよびTmの元素の少なくとも一種を混合して合成することができる。
【０１１５】
また、本開示の光源に用いられる蛍光体の平均粒径は５μｍ以下であることが望ましい。ここで、蛍光体の平均粒径は、以下のように規定することができる。粒子（蛍光体粒子）の平均粒径を調べる方法としては、粒度分布測定装置で測定する方法および電子顕微鏡で直接観察する方法などがある。
【０１１６】
電子顕微鏡で調べる場合を例にとると、平均粒径は以下のように算出することができる。粒子の粒径の変量（・・・、０．８〜１．２μｍ、１．３〜１．７μｍ、１．８〜２．２μｍ、・・・、６．８〜７．２μｍ、７．３〜７．７μｍ、７．８〜８．２μｍ、・・・など）の各区間を階級値（・・・、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、・・・、７．０μｍ、７．５μｍ、８．０μｍ、・・・）で表し、これをｘｉとする。そして、電子顕微鏡で観察された各変量の度数をｆｉで示すことにすれば、平均値Ａは次のように表される。
【０１１７】
Ａ＝Σｘｉｆｉ／Σｆｉ＝Σｘｉｆｉ／Ｎ
ただし、Σｆｉ＝Ｎである。
【０１１８】
上に述べたとおり、本開示の近赤外発光蛍光体は励起帯波長が近紫外光を発光するLED素子と組み合わせる波長変換材料として適している。そのため、生化学分析用の光源に用いた場合優れた効果を奏する。また、当該蛍光体は平均粒径が小さいため、樹脂中に混ぜてLED素子が発する光の透過光を励起光とするのに適している。
【０１１９】
なお、上記の実験例では、β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用したが、出発原料となるβ−アルミナは粒径が０．１〜３μｍ程度のものを用いてよい。
【０１２０】
＜生化学分析装置に用いる光源の作製＞
以下に、本開示の蛍光体を適用した種々の光源の構成例１−５について説明する。
【０１２１】
（構成例１）
近紫外光を発光するLED素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例１の光源は、LED素子として波長が３４０ｎｍの光を発光するLEDチップを用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。LEDモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にLEDチップが一つのみ組み込まれている。
【０１２２】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Fe）、近紫外発光蛍光体（Y2SiO5:Ce（P47））、青色発光蛍光体（BaMgAl10O17:Eu（BAM））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１２３】
光源の作成は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Fe）を８ｍｇ、近紫外発光蛍光体（Y2SiO5:Ce）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂１６０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、LEDモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体および紫外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１２４】
次に、青色発光蛍光体（BaMgAl10O17:Eu（BAM））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体および近紫外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１２５】
フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。その後、数日自然乾燥してフッ素樹脂を固化して光源を作製した。
【０１２６】
図８は、構成例１の光源の発光スペクトルを示す図である。図８に示されているとおり、近赤外発光が８００ｎｍ付近に発光強度の山があることを確認した。上記のとおり、構成例１の光源は、LED素子と発光波長帯が広い蛍光体を組み合わされて形成されている。上記光源は、LEDチップが一つであるため輝度ムラを抑制することができ、かつ近赤外光付近の広い幅の波長領域で発光する。また、上記光源を分析装置に適用した場合は、タングステンランプを光源として使用した場合と異なり光源の寿命が長く、装置のメンテナンスコストを抑制できる。また、構成例１の光源は、近赤外光発光の蛍光体がLED素子に近い方の樹脂層に含まれるため、近紫外光による励起が多く、高い発光強度で近赤外発光をする。
【０１２７】
（構成例２）
近紫外光を発光するLED素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例２の光源は、LED素子として波長が３４０ｎｍの光を発光するLEDチップおよび波長が４０５ｎｍの光を発光するLEDチップを用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。LEDモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にLEDチップ（波長３４０ｎｍ）およびLEDチップ（波長４０５ｎｍ）がそれぞれ一つずつ組み込まれている。
【０１２８】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（Y3(Al,Ga)5O12:Cr）、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１２９】
光源の作成は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（Y3(Al,Ga)5O12:Cr）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂８０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、LEDモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１３０】
次に、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。
【０１３１】
また、上記フッ素樹脂中に光拡散材として、SiO2微粒子（またはAl2O3微粒子でもよい）を混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１３２】
ポッティング後、３０分程度自然乾燥し、その後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。さらに、作製した光源を、８０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂を固化した。作製した光源１の発光は４０５ｎｍ発光LEDチップを加えて光パワーを向上したため、生化学分析用光源として良好であった。
【０１３３】
（構成例３）
近紫外光を発光するLED素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例３の光源はLED素子として、波長が３４０ｎｍの光を発光するLED素子を用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。LEDモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にLEDチップが三つ組み込まれている。
【０１３４】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）、近紫外発光蛍光体（Y2SiO5:Ce（P47））、青色発光蛍光体（BaMgAl10O17:Eu（BAM））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１３５】
光源の作成は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）を８ｍｇ、近紫外発光蛍光体（Y2SiO5:Ce）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂１６０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、LEDモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体および紫外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１３６】
次に、青色発光蛍光体（BaMgAl10O17:Eu（BAM））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体および近紫外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１３７】
フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。さらに、８０℃で３０分ベーク後、１５０℃で６０分ベークし、フッ素樹脂を固化した。このようにして作製した光源は、生化学分析用光源として良好であった。
【０１３８】
（構成例４）
近紫外光を発光するLED素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例４の光源はLED素子として、波長が３４０ｎｍの光を発光するLEDチップおよび波長が４０５ｎｍの光を発光するLEDチップを用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。LEDモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にLEDチップ（波長３４０ｎｍ）が三つおよびLEDチップ（波長４０５ｎｍ）が一つ組み込まれている。
【０１３９】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（Y3(Al,Ga)5O12:Cr）、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１４０】
光源の作成は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（Y3(Al,Ga)5O12:Cr）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂８０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、LEDモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１４１】
次に、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。
【０１４２】
また、上記フッ素樹脂中に光拡散材として、SiO2微粒子（またはAl2O3微粒子でもよい）を混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１４３】
ポッティング後、３０分程度自然乾燥し、その後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。さらに、さらに、作製した光源を、８０℃で３０分ベーク後、２００℃で６０分ベークし、フッ素樹脂を固化した。作製した光源１の発光は４０５ｎｍ発光LEDチップを加えて光パワーを向上したため、生化学分析用光源として良好であった。
【０１４４】
（構成例５）
近紫外光を発光するLED素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例５の光源はLED素子として、波長が３４０ｎｍの光を発光するLEDチップおよび波長が４０５ｎｍの光を発光するLEDチップを用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。LEDモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にLEDチップ（波長３４０ｎｍ）およびLEDチップ（波長４０５ｎｍ）がそれぞれ一つずつ組み込まれている。
【０１４５】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１４６】
光源の作成は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂８０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、LEDモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１４７】
次に、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。
【０１４８】
また、上記フッ素樹脂中に光拡散材として、SiO2微粒子（またはAl2O3微粒子でもよい）を混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１４９】
ポッティング後、３０分程度自然乾燥し、その後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。さらに、さらに、作製した光源を、８０℃で３０分ベーク後、２００℃で６０分ベークし、フッ素樹脂を固化した。作製した光源１の発光は４０５ｎｍ発光LEDチップを加えて光パワーを向上したため、生化学分析用光源として良好であった。
【０１５０】
以上、実施例１−１５として、近赤外発光蛍光体の各種の実施例、並びにそれらの近赤外発光蛍光体を適用した種々の光源の構成例等について説明したが、続いてそれらを利用した広帯域光源装置の構成に係る実施例を順次説明する。
【０１５１】
[実施例１６]
実施例１６は、広帯域光源装置の一構成に係る実施例である。図９、及び図１０を用いて本実施例を説明する。図９は、本実施例の広帯域光源装置１１の概略図であり、（Ａ）は側面断面、（Ｂ）は上面断面を図示したものである。
【０１５２】
広帯域光源装置１１は、LED基板１２、ライトパイプ１５、筐体１６、冷却機構１７、ファン１８、光検出器１９を備えている。LED基板１２は、LEDチップ１３とLEDチップ１４が配備され、複数波長帯の光束を出射する機能を有する。
【０１５３】
LEDチップ１３は、波長帯の中心が３４０ｎｍの光束をランバシアンの放射で出射する面光源であり、本明細書において第２のLEDチップと称されることがある。LEDチップ１４は、本明細書において第１のLEDチップと称される、波長帯の中心が３７０から３９０ｎｍの光束を出射する面光源の上に蛍光体を具備している。LEDチップ１４の蛍光体は、３８５ｎｍの光を吸収して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長帯のランバシアンの放射の光束に変換する機能を有する。上記したように、例えば、蛍光体はアルミナと、Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種と、を含み、全原料中にナトリウムを６．１〜１５．９重量％含有する原料を焼成して製造できる。
【０１５４】
ライトパイプ１５は、透明な材質で形成された四角柱体である。３４０ｎｍから８００ｎｍの光束に対しても吸収の少ない透明材質が望ましく、合成石英、または透明プラスチックなどが適用できる。透明プラスチックは３４０ｎｍの光束の透過率が高いものを選択すると良く、例えば、シクロオレフィンポリマー樹脂であるZEONOR（登録商標）1060R（日本ゼオン社）やZEONEX（登録商標）340等で成形すれば安価に製造できる。
【０１５５】
樹脂成形を適用するばあい、ゲートの飛び出しから光の漏れが発生する。これを回避するためには、入射面または出射面にゲート、または樹脂流入パスの構造を儲け、成形後にダイシングすると良い。ダイシング後にその面を鏡面に磨いても良い。ダイシング後の荒面を出射面に利用しても良い。この場合、荒面が散乱機能を有するため、ライトパイプの全長を短くできる効果を得ることができる。ライトパイプ１５の光束の入射面、すなわちLED基板１２と接する面と側面は、鏡面が望ましい。
【０１５６】
LED基板１２から出射した光束は、ランバシアンの放射ではあるが、LEDチップ１３とLEDチップ１４の位置が物理的に偏芯しているため、レンズを用いる光学系では各々のチップから出射した光の軸がずれる。このずれを補正するためにライトパイプ１５が配備されている。ライトパイプ１５に入射した光束は、側面で屈折率の差で閉じ込められ、全反射を繰り返し、平均化される。ライトパイプ１５は、入射面のサイズに対して、１０倍から２０倍の範囲の長さに設定すると十分に均一かされる。長さを短くしたい場合はライトパイプ１５の出射面（入射面の反対側）の表面に拡散機能を儲け、内面反射と拡散機能を使うと実現できる。
【０１５７】
広帯域光源装置１１は、LED基板１２から出射した３４０ｎｍから８００ｎｍの光束をライトパイプ１５で均一に混色することで、均一な広帯域光源を高効率に実現できる。筐体１６は、LED基板１２、ライトパイプ１６を支持する機構である。筐体１６はプラスチックまたは金属で形成しても良い。望ましくは、熱伝導率の高い金属、例えばアルミで形成すると、LED基板１２の熱を放熱するパスとして利用でき、LED基板１２の劣化を抑制し、寿命向上が期待できる。冷却機構１７はLED基板１２を冷却する機能を有している。具体的には、LED基板１２と接する面にペルチェを配備し、ペルチェの背面に熱を逃がすパスとしてフィンを設けた機構を配置する。フィンは熱伝導率の高い材質が望ましく、例えばアルミで実現できる。
【０１５８】
広帯域光源装置１１は、LED基板１２の温度を計測する、図示を省略したサーミスターを具備し、一定温度に保つように冷却機構１７のペルチェを制御する機能も有している。なおサーミスターは、LED基板１２のLEDチップ１４の近くに配備すると良い。LEDチップ１３よりもLEDチップ１４の方が波長帯の範囲が広いため、LEDチップ１４の投入電力の方が大きい。LEDチップ１４の近くの温度をモニタすることで、安定してLED基板１２を冷却することが可能となる。ファン１８は、冷却機構１７のフィンに溜まる熱を気流により効果的に放熱するために設けており、一般的なファンを用いればよい。
【０１５９】
図１３を用いて本実施例の広帯域光源装置の光検出器１９を説明する。光検出器１９は、LED基板１２から出射する光束を検知するために設けられており、LEDチップ１３とLEDチップ１４の出力を検知し、それぞれの光束量を一定に制御するために利用される。光検出器１９には、図１３の（Ａ）に示すようにセンサ３０、３１、または同図の（Ｂ）に示すようにセンサ３０ないし３２を具備している。
【０１６０】
センサ３０は、LEDチップ１３の光束量を検知するセンサであり、３４０ｎｍの光のみを検知する機能を有する。例えば、センサ３０は一般的なシリコンを用いたセンサであり、センサの直前に３４０ｎｍの光のみを透過するノッチフィルタを配備することで実現できる。センサ３１は、LEDチップ１４の光束量を検知するセンサであり、波長帯の中心が３７０から３９０ｎｍの光束を検知する機能を有する。例えば、センサ３１も一般的なシリコンを用いたセンサであり、センサの直前に３７０から３９０ｎｍの光のみを透過するノッチフィルタを配備することで実現できる。
【０１６１】
図１３の（Ｂ）に示すセンサ３２は、LEDチップ１４の光束量を検知するセンサであり、波長帯の中心が４００から８００ｎｍの光束を検知する機能を有する。例えば、センサ３１も一般的なシリコンを用いたセンサであり、センサの直前に４００ｎｍ以下の光のみを遮断するフィルタを配備することで実現できる。
【０１６２】
センサ３０とセンサ３１は、各々LEDチップ１３、LEDチップ１４、すなわち第１、第２のLEDチップに入力した電流値と相関性の高い結果が得られるため、広帯域光源装置１１は、センサ３０とセンサ３１のモニタ値から電流値を制御し、LEDチップ１３、LEDチップ１４の光束を正確に制御することが可能となる。
【０１６３】
LEDチップ１４の蛍光体が劣化した場合、蛍光体励起用の３７０ｎｍから３９０ｎｍの光束量に対して、蛍光体から出射する４００ｎｍから８００ｎｍの光束量が異なる。このため、広帯域光源装置１１は、センサ３１とセンサ３２でLEDチップ１４から出射した光束量の異なる波長域を検知することで、LEDチップ１４の劣化度合いを判定し、交換時期のアラームを出す機能を有することが出来る。
【０１６４】
図１０は、本実施例の広帯域光源装置１１のLED基板１２のLEDチップ配置とライトパイプ１５の入射面の関係を説明するための図である。図１０の（Ａ）に示すように、ライトパイプ１５の入射面に対し、LEDチップ１３やLEDチップ１４は大きいサイズにしても良い。この場合、ライトパイプ１５とLED基板１２の組込み誤差をほぼ無視することができる。波長範囲の広いLEDチップ１４は、LEDチップ１３よりも大きな面積がライトパイプ１５の入射面と重なるようにするのが望ましい。なお、組込みの誤差は、後述する広帯域光検出器で所望の出力がでるようにLEDチップ１３、LEDチップ１４の電流を調整することで補償できる。
【０１６５】
図１０の（Ｂ）に示すように、LEDチップ１３よりもLEDチップ１４は大きいサイズにしても良い。波長範囲の狭いLEDチップ１３は、LEDチップ１４よりも光束量に余裕が大きいため、小さいチップでも問題ない。
【０１６６】
図１０の（Ｃ）に示すように、LED基板１２に、LEDチップ１３、LEDチップ５８、LEDチップ５９の３個を設けても良い。LEDチップ５８は、波長帯の中心が３７５ｎｍの光束をランバシアンの放射で出射する面光源である。LEDチップ５９は、波長帯の中心が４０５ｎｍの光束を出射する面光源の上に蛍光体を具備し、その蛍光体は、４０５ｎｍの光を吸収して、４００ｎｍから８００ｎｍの波長帯のランバシアンの放射の光束に変換する機能を有する。上記したように、例えば、アルミナと、Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種と、を含み、全原料中にナトリウムを６．１〜１５．９重量％含有する原料を焼成して製造できる。
【０１６７】
ライトパイプ１５の入射面に３個のLEDチップ１３、５８、５９からの光束が取り込まれると、均一に混ぜられる。このようにチップを多数配置することで、１個当たりの波長幅を減らすことも可能になる。
【０１６８】
図１０の（Ｄ）に示すように、ライトパイプ１５の入射面に対し、LEDチップ１３とLEDチップ１４を２個ずつ配置しても良い。この場合も光束はライトパイプ１５に取り込まれると均一に混ぜられる。この構成の場合、LEDチップ１３とLEDチップ１４を１個だけ光らせる。例えば、一方のLEDが劣化し、光検出器１９でモニタしている光量が初期値より小さくなった場合、他方のLEDチップを使うことで、長寿命化を図ることが可能となる。
【０１６９】
なお、LEDチップ１４のように蛍光体を使って、広帯域の光を検査に必要な十分な出力を得るには０．５ｍｍ角以上のチップサイズを用いると良い。ライトパイプ１５の入射面のサイズは１ｍｍ角以上、２ｍｍ角以下とすると良い。ライトパイプの入射面のサイズを大きくすると効率が低くなり、小さくすると装置間機差が大きくなるためである。
【０１７０】
図１１は、本実施例の広帯域光源装置１１を用いた生化学分析装置の光学系の概略構成図である。生化学分析装置には少なくとも、広帯域光源装置１１、３個のアパーチャ２２、２個のレンズ２１、２３、検査セル２４、凹面回折格子２６、広帯域光検出器２７が配備される。広帯域光源装置１１から出射した３４０ｎｍから８００ｎｍの光束は、レンズ２１で集光され検査セル２４に照明される。レンズ２１は、検査セル２４の先に焦点を結ばせることで、所望のサイズで検査セル２４へ照明することできる。
【０１７１】
検査セル２４で散乱した光は、レンズ２３で取り込まれ、凹面回折格子２６に照明される。凹面回折格子２６は、レンズ機能と回折反射機能を有しており、波長毎に光線の反射角度がずれる構成になっている。波長毎に分離された光は、広帯域光検出器２７で波長毎に光量が検知される。広帯域光検出器２７は、波長毎にセンサが配備され、その複数のセンサ各々の全面には所定の波長のみ透過させるバンドパスフィルタが具備されることで実現される。
【０１７２】
上述のように、生化学分析装置は、凹面回折格子２６と広帯域光検出器２７からなる光分析装置を具備している。生化学分析装置は、検査セル２６が空のときに広帯域光検出器２７で検出される信号は基準信号として利用して制御することで、所望の信号が得られるように広帯域光源装置１１の光束量を補正する機能を有する。またアパーチャは迷光が発生することを防止するために設けられている。なお図中の凹面回折格子２６から広帯域光検出器２７に進行するパスの光線数は検出する波長数に相当する。７個の波長帯を検査する場合を図示しているが、１０個、１１個の波長帯に分離しても良い。
【０１７３】
図１２の（Ａ）は、図１１の検査セル２４を複数円周上に配置した場合の上面断面図を示したものである。検査セル２４の光が通過するエリアはフラットな面にすることが望ましい。フラットな面の場合、丸い形状をしている場合に光に対するレンズ機能で回転と共に光軸がずれる問題を回避することができる。図１２の（Ａ）に模式的に示すように、生化学分析装置は、円周上の複数の検査セル２４を回転させる、図示を省略した回転機構を有しており、円周上を回転させることにより、複数の検査セル２４を順次検査することができる。
【０１７４】
従来の生化学分析装置では、ランプ光源を用いていたため、常時ランプ光源を点等していた。それに対し、LEDは発光のON/OFF時間が早いため、パルス駆動が可能である。そこで本実施例の生化学分析装置では、図１２の（Ｂ）に示すように、検査セル２４への光の通過時のみ、広帯域光源装置２４に駆動パルス２５を印加して発光させる。複数の検査セル２４を回転させる回転機構と同期させて、広帯域光源装置１１を発光させても良い。例えば、LEDチップ１３のみを常時発光させて、広帯域光検出器２７でその波長の光をモニタし、トリーガ信号として、LEDチップ１４をON/OFFさせても良い。
【０１７５】
蛍光体を具備するLEDチップ１４は、LEDチップ１３より波長の範囲が広く、LEDチップ１４よりも大きな電力を利用するため、上記のようにOFF時間を設けることで、発熱量を抑制し、長寿命化に貢献できる。また、図１２の（Ｂ）に模式的に示すように、LEDをONする際にパワーが所望の値になるまでオーバーシュートやなまりが問題となるため、検査セルの通過時間の少し前から光らせると安定な動作を実現できる。
【０１７６】
図１２の（Ｂ）は、上記した駆動パルス２５の時間（time）と、広帯域光源装置１１の駆動電流（LED Power）、並びにCell通過の時間（time）の関係の一例を図示したものである。
【０１７７】
図１４、図１５は、本実施例の生化学分析装置のシステムブロック図、並びにその動作フローを示した図である。生化学分析装置は、広帯域光源装置１１と、検査セル２４と、凹面回折格子２６と広帯域光検出器２７からなる光分析装置３５と、全体をコントロールするコントローラー３６を具備している。コントローラー３６は、通常の記憶部（メモリ）を備えた中央処理部（CPU）によるプログラム実行で実現することができる。
【０１７８】
図１５の動作フローに示すように、本実施例の生化学分析装置は、サーミスター２８で広帯域光源装置１１の温度モニタを開始し（Ｓ１５００）、冷却機構１７のペルチェ２９を所定温度に制御するペルチェ制御を開始する（Ｓ１５０１）。その後、LEDチップ１３とLEDチップ１４を発光開始する（Ｓ１５０２）。そして、広帯域光源装置１１内のパワーモニタ３４でモニタを開始し（Ｓ１５０３）、光検出器１９の光量をモニタし、所定の光量になるようにパワー制御を開始し（Ｓ１５０４）、パワーを調整する。次に検査セル２４を回転させるセル回転を開始する（Ｓ１５０５）。次に温度チェック（Ｓ１５０６）、パワーチェック（Ｓ１５０７）、LED寿命チェック（Ｓ１５０８）、検出信号チェック（Ｓ１５０９）を順次行い、指定の値に安定するまで、必要に応じてペルチェや光量を制御し、安定したら検出を開始する（Ｓ１５１０）。パワーチェック（Ｓ１５０７）では、粗調整を光検出器１９で行い、微調整は空の検査セル通過時の広帯域光検出器２７のモニタ値を用いるとより精度を高めることができる。
【０１７９】
[実施例１７]
実施例１７は、ダイクロミラーを用いた広帯域光源装置の実施例である。図１６は本実施例の広帯域光源装置１１の側面断面を図示したものである。
【０１８０】
まず図１６の（Ａ）の構成から説明する。広帯域光源装置１１は、２個のLED基板１２と、ダイクロミラー４１と、筐体７と、冷却機構１７と、ファン１８と、光検出器１９を備えている。LED基板１２はLEDチップ１３を具備したものと、LEDチップ１４を具備したものが配備されている。
【０１８１】
LEDチップ１３から出射した光は、ダイクロミラー４１の面４２で反射し、LEDチップ１４の蛍光体から出射した光は、ダイクロミラー４１を通過することで、光軸を合わせることができる。この広帯域光源装置１１では、LEDチップ１３とLEDチップ１４のサイズを略同一か、または１ｍｍ角チップより大きくすると良い。ダイクロミラー４１の角度ずれや、LEDチップ１３とLEDチップ１４の位置のずれによるLEDチップ１３から出射した光束とLEDチップ１４の蛍光体から出射した光束の光軸の誤差を補償することができる。
【０１８２】
LEDチップ１３とLEDチップ１４のサイズが異なり、１ｍｍ角より小さいと検査セル２４に照明される光のエリアサイズが波長毎に異なり、検査セルから検出される吸光度の感度が波長毎に変化してしまう。また、LEDチップ１３から出射した光束とLEDチップ１４の蛍光体から出射した光束の光軸の誤差も、チップサイズが１ｍｍ角よりも小さいと、検査セル２４に照明される光のエリアの位置が波長毎に異なり、検査セルから検出される吸光度の感度が波長毎に変化してしまう。LEDチップサイズを略同一か１ｍｍ角より大きくすることで、波長毎の吸光度の感度を合わせることが可能になる。また、LED基板１２は、光軸と直交する２軸に調整できる機能を持たせると良い。どちらか一方のLED基板１２を調整することで、光軸を一致させることができる。
【０１８３】
図１６の（Ｂ）は、（Ａ）の構成と異なり、LED基板１２にそれぞれ、LEDチップ１３とLEDチップ５８、LEDチップ５９を搭載した点がことなる。LEDチップ１３から出射した光束はダイクロミラー４１の面４２で反射し、LEDチップ５８から出射した光束はダイクロミラー４１の面４３で反射し、LEDチップ５９から出射した光束はダイクロミラー４１と透過することで光軸を一致させる。この場合、ダイクロミラーの表裏のコートを利用することで、部品点数を増やすことなく３個のLEDチップの光束の光軸を合成することができる。この場合、光軸方向のフォーカス位置は一致させることはできない。このため、検査セルに照明させる光のフォーカス位置ずれが問題にならないようにレンズ２１の配置を考えればよい。
【０１８４】
また、ライトパイプ１５を用いる場合と異なり、ダイクロミラー４１を用いる場合、適用するLEDチップ面の出射ムラが問題になる場合がある。この場合は、LEDチップの出射面に拡散シートを配備すると良い。なおダイクロミラーは指定の波長を通過、指定の波長を反射させる機能を有する。短波長の波長を反射させる構成の方が安価に実現できる。これは３４０ｎｍの光束による劣化がある安価な光硝子、例えばＢＫ７などが適用できるためである。
【０１８５】
[実施例１８]
実施例１８は、扁平ダイクロプリズムを用いた広帯域光源装置の実施例である。すなわち、第1の波長帯の光束を発生し、第１の波長帯の光束上に蛍光体を具備する第1のLEDチップと、第2の波長帯の光束を発する第2のLEDチップとが配備されたLED基板と、LED基板上に配置され、蛍光体からの光束を透過し、第２のLEDチップからの光束を２回反射し、二つの光束の光軸を略一致させる扁平ダイクロプリズムとを備える構成の広帯域光源装置の実施例である。
【０１８６】
図１７は本実施例の広帯域光源装置１１の概略構成を示す。図１７の（Ａ）は側面断面図、図１７の（Ｂ）は上面断面図、図１７の（Ｃ）は扁平ダイクロプリズムの一構成例の斜視図を示したものである。本実施例の広帯域光源装置１１は、LED基板１２と、扁平ダイクロプリズム７０と、筐体１６と、冷却機構１７と、ファン１８と、光検出器１９を備えている。
【０１８７】
複数のLEDチップ１３、１４が配備されたLED基板１２の上に扁平ダイクロプリズム７０が配置されている。筐体１６は扁平ダイクロプリズム７０とLED基板１２を固定する機能がある。冷却機構１７はLED基板１２の熱を放熱、冷却する機能を有する。ファン１８は、冷却機構１７の性能を向上するために配備されている。LED基板１２上には、LEDチップ１３とLEDチップ１４を所定の距離Ｗ離して配備されている。LEDチップ１３から出射した光は、扁平ダイクロプリズム７０の面７１、面７２で２回反射し、LEDチップ１４の蛍光体から出射した光は、扁平ダイクロプリズム７０の面７１を透過することで、２つのLEDチップからの光束の光軸を合わせることができる。
【０１８８】
図１７の（Ｃ）に示すように、扁平ダイクロプリズム７０の面７１と面７２は、距離Ｗ離して配備される。面７１と面７２の距離を、LEDチップ１３とLEDチップ１４の距離Ｗと略同じにすることで、理想状態では２つの光束の光軸を完全に一致させることができる。扁平ダイクロプリズム７０の面７１と面７２はLEDチップ１３から出射する波長帯の光束を反射させ、LEDチップ１４から出射する波長の光束を透過させる波長依存性のある面である。なお、扁平ダイクロプリズム７０は、LEDチップ１３から出射する光束を反射させるように図示したが、逆にLEDチップ１４から出射する光束を反射させるように構成して、２つ光束の光軸を一致させても良い。
【０１８９】
LEDチップ１３とLEDチップ１４から出射した光束の一部を、面７２を図中矢印の方向と直交した方向に進行させ、そこに光検出器１９を配備させると良い。扁平ダイクロプリズム７０の面７３は光検出器１９に進行する光のパスであるため、つるつるに磨くと効率良く光検出器１９に伝達できる。もちろん切断したままの粗面でも必要な光量が確保できれば良く、この場合、磨きの工程が無いため、扁平ダイクロプリズムを安価に製造できる。
【０１９０】
また、扁平ダイクロプリズム７０は合成石英など紫外領域で透過率の高いものを用いるのが望ましい。もちろんＢＫ７などの安価な材質を用いても良い。この場合、扁平ダイクロプリズム７０の面７１、７２は紫外領域の波長帯の光が透過、それ以外の波長帯の光が反射するようにすることで、紫外領域の波長帯の材料吸収を少なくでき、性能とコストを両立できる。
【０１９１】
扁平ダイクロプリズム７０の距離ＤはLEDチップ１３からの光束のサイズ、またはLEDチップ１４の蛍光体からの光束のサイズのどちらか１辺の長さの長い方の値と略同じか、１．５倍以下とすることが望ましい。距離Ｄを長くしすぎると、例えばLEDチップ１４の蛍光体から出射した光束が面７２だけでなく面７１も通過することなり、効率面でロスするためである。扁平ダイクロプリズム７０の距離ＨはLEDチップ１４のどちらか１辺の長さが長い方の値と略同じか、それ以上とすることが望ましい。略同じとした場合は、面７４を鏡面に磨くと内面反射を利用することで、側面に漏れる光をリサイクルすることができ、効率を向上できる。
【０１９２】
扁平ダイクロプリズム７０で光軸を合わせて合成されたLEDチップ１３とLEDチップ１４から出射した光束は、図１１で説明したようにレンズ２１で検査セルに照明される。図１７で示す扁平ダイクロプリズム７０を用いるとレンズ２１で集光されるLEDチップ１３とLEDチップ１４から出射した光束の焦点位置が異なる。このため、扁平ダイクロプリズム７０を用いる場合は、レンズ２１の焦点距離は、LEDチップ１３とLEDチップ１４の光束の光路長差である距離Ｗの５倍以上に設定して、検査セル付近の焦点位置の差を小さくすると良い。
【０１９３】
扁平ダイクロプリズム７０を用いると、小型化と、ダイクロミラー利用の場合と同等の効率を両立することが可能となる。また、冷却機構１７やファン１８が１個で済むので組立て性も鑑み、コスト面でもメリットがある。なお図では、扁平ダイクロプリズム７０は直方体の例を図示したが、もちろん面７１や７２と平行な平行四角体でも良い。この場合、面７３を切断する加工が不要になるので、コスト面でメリットがあるといえる。
【０１９４】
図１８は、扁平ダイクロプリズム７０を用いた場合の図１７の広帯域光源装置１１の実施例の変形例である。図１８は、LED基板１２を２個配備した点が図１７の構成と異なる。図１８のようにLEDチップ１３、１４毎にLED基板１２を配備することで、放熱が容易な点と、市販品のLEDが使える点がメリットである。しかしながら、図１８の構成では、距離Ｗが長くなるので、上記した焦点位置の差異への配慮が必要である。
【０１９５】
図１９は、扁平ダイクロプリズム７０を用いた場合の検査セル２４までの光学系の概略図である。同図において、LEDチップ１３から出射した光束は扁平ダイクロプリズム７０で２回反射したのち、レンズ２３Ａで集光点１１３に結像される。LEDチップ１４から出射した光束は扁平ダイクロプリズム７０を透過したのち、レンズ２３Ａで集光点１１４に結像される。２個のLEDチップ１３、１４は、レンズ２３Ａからの距離が異なるため、集光される位置が集光点１１３、１１４と異なる。
【０１９６】
検査セル２４は、２個の集光点よりレンズ２３Ａ側に配置する。検査セル２４は、直径３ｍｍ程度あるため、検査セル２４に光束を広く照明するには、光束を同程度の幅に広げる必要がある。そこで、検査セル２４は、光束が広がっているエリア、すなわち集光点よりレンズ２３Ａ側に配置することで、検査セル２４に広い光束を照明することができる。
【０１９７】
LEDチップ１３とLEDチップ１４の中心間距離を距離Ｗ、扁平ダイクロプリズム７０の屈折率をＮとした場合、LEDチップ１３から出射した光束は、LEDチップ１４から出射した光束と扁平ダイクロプリズム７０を２回反射する距離Ｗ／Ｎの差が発生する。図１９では光学系を仮想的に直線配置とみなし、距離Ｗ／Ｎの位置にLEDチップ１３を図示してもいる。
【０１９８】
同図に示すように、LEDチップ１４とレンズ２３Ａの間隔をＬ１、レンズ２３Ａと集光点１１４までの距離をＬ２、レンズ２３Ａと検査セル２４の中心までの間隔をＬ３、集光点１１３、１１４の差をΔとする。
【０１９９】
検査セル２４は、２個の集光点よりレンズ２３Ａ側に配備することで、光束の幅を確保するには、少なくとも次式の関係を満たす必要がある。
Ｌ３＜Ｌ２−Δ        ・・・（式１）
式１は、レンズ２３Ａと検査セル２４の中心までの間隔Ｌ３よりもレンズ２３Ａと集光点１１３の間隔の方が長くなる関係式である。
【０２００】
ここでＬ２はレンズの公式より、次式の関係を満たす。
１／Ｌ２＝１／ｆ−１／Ｌ１・・・（式２）
また、Ｌ２／Ｌ１を光学倍率Ｍとして設定すると、縦倍率の関係式からΔは次式から導ける。
Δ＝Ｍ２・Ｗ／Ｎ      ・・・（式３）
式１ないし式３から観測が困難なＬ２とΔを削除すると、式１は、式４で表記できる。
【０２０１】
【数１】
2020087974.tif 000003
【０２０２】
式４をＷ／Ｎについて整理すると、次式のようになる。
Ｗ／Ｎ＜ｋ（Ｌ１−ｋ・Ｌ３）              ・・・（式５）
ここで、ｋ＝Ｌ１／ｆ−１  
Ｗ／Ｎは正になるため、ｋを正数に、すなわち（Ｌ１＞ｆ）に設定する必要がある。この設定は、図１９のようにレンズ２３Ａで結像するための条件でもある。
【０２０３】
また、Ｌ１−ｋ・Ｌ３も正数と設定する必要がある。この場合、Ｌ１を大きくするか、Ｌ３またはｋを小さく設定すればよい。一例として、ｆ＝２５ｍｍ、Ｌ１＝３５ｍｍ、Ｌ３＝６０ｍｍとした場合、Ｗ／Ｎは４．４となる。屈折率を１．５とするとＷは６．６ｍｍより小さくすると良い。
【０２０４】
また例えば、LEDチップ１３、１４のサイズを１ｍｍとした場合、扁平ダイクロプリズム７０の間隔Ｗは１ｍｍとすれば良いので、容易に数５の関係式を満足できる。
またLEDチップ１３から出射して検査セル２４に照明される光束の幅φ１とLEDチップ１４から出射して検査セル２４に照明される光束の幅φ２はサイズが異なる。このためアパーチャ２２を配備して、検査セルに略同一のサイズの光束が照明されるように設定するとよい。アパーチャ２２を配備することで、検査セルから得られる吸光度に対する気泡など誤差の影響度を波長毎に同一にすることが可能となる。
【０２０５】
以上詳述した本発明の広帯域光源装置は、例えば、生化学分析装置用の光源の他、分光光度計など分析機器用の光源、植物育成用の光源に利用することができる。また、本発明に係る蛍光体は、生体観察用蛍光材、太陽電池用波長変換材などに利用することができる。
【０２０６】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は理解し易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０２０７】
更に、上述した各構成、機能、コントローラー等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を中心に説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。すなわち、コントローラーの全部または一部の機能は、プログラムに代え、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などの集積回路などにより実現してもよい。
【符号の説明】
【０２０８】
１  光源
２  LEDモジュール
３  透明樹脂
４  LED素子
５  放熱板
６  配線
７  蛍光体
１１  広帯域光源装置
１２  LED基板
１３、１４、５８、５９  LEDチップ
１５  ライトパイプ
１６  筐体
１７  冷却機構
１８  ファン
１９  光検出器
２１、２３、２３Ａ  レンズ
２２  アパーチャ
２４  検査セル
２５  駆動パルス
２６  凹面回折格子
２７  広帯域光検出器
２８  温度モニタ
２９  ペルチェ
３０、３１、３２  センサ
３３  ミキシングデバイス
３４  パワーモニタ
３５  光分析装置
３６  コントローラー
４１  ダイクロミラー
４２、４３、７１、７２、７３、７４  面
７０…扁平ダイクロプリズム
１１３、１１４  集光点
【図１】
2020087974.tif 000004
【図２】
2020087974.tif 000005
【図３】
2020087974.tif 000006
【図４】
2020087974.tif 000007
【図５】
2020087974.tif 000008
【図６】
2020087974.tif 000009
【図７】
2020087974.tif 000010
【図８】
2020087974.tif 000011
【図９】
2020087974.tif 000012
【図１０】
2020087974.tif 000013
【図１１】
2020087974.tif 000014
【図１２】
2020087974.tif 000015
【図１３】
2020087974.tif 000016
【図１４】
2020087974.tif 000017
【図１５】
2020087974.tif 000018
【図１６】
2020087974.tif 000019
【図１７】
2020087974.tif 000020
【図１８】
2020087974.tif 000021
【図１９】
2020087974.tif 000022
【図２０】
2020087974.tif 000023