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【発明の名称】 ランプユニットとこれを用いた光源装置及びスポット光源装置
【発明者】 【氏名】伊藤 守行

【氏名】河合 和人

【氏名】吉田 一夫

【氏名】筬島 哲也
【要約】 【課題】放電管の各部が好適な温度状態に保たれるランプユニットとこれを用いた光源装置及びスポット光源装置を提供する。

【解決手段】放電管２０の陰極側側管部２０１を反射ミラー２１の放電管固定部２３に挿通して固定側とすることによって陽極からの熱による反射ミラー２１の破損を防止する。また、放電管固定部２３の外面開口部２３２側を側管固定部２３ａとして陰極側側管部２０１の口金２０ａを固着剤２３ｃを介して固定し、一方、内面開口部２３１側を側管保温部２３ｂとして保温空隙部２３ｄを設ける。この隙間状の保温空隙部２３ｄによって、陰極側側管部２０１の周辺の空間がミラー部２１ａの内部空間に対して開放されずに内面開口部２３１のみを介して連通されるので、これによって陰極側側管部２０１の過冷却が防止される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光を放射する放電管と、前記放電管から放射された光をミラー部の内面に形成された反射面によって反射させて、前記ミラー部の出射端である出射開口部から出射させる反射ミラーと、を備えるランプユニットにおいて、前記反射ミラーは、前記放電管と対面する前記ミラー部の反射面側の端部である内面開口部から、外面側の端部である外面開口部へと貫通された筒状に前記ミラー部の外面から突出して形成され、前記放電管の陰極側側管が挿通される放電管固定部を有し、前記放電管固定部は、前記内面開口部を含む部分である側管保温部と、前記外面開口部を含む部分である側管固定部とからなり、前記陰極側側管の端部外壁には口金が設けられて、前記口金が固着剤を介して前記側管固定部に対して固着されることによって前記放電管が前記反射ミラーに一体に固定されるとともに、前記側管保温部内に位置する前記陰極側側管の外壁と、前記側管保温部の内壁との間に、前記側管固定部と前記ミラー部内面側の空間とを隔てる保温空隙部が形成されていることを特徴とするランプユニット。
【請求項２】 前記陰極側側管の外壁の所定の部位に、前記陰極側側管を覆う保温膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載のランプユニット。
【請求項３】 前記保温膜は、前記陰極側側管の内部にある陰極及び金属箔導体の接合部を少なくとも覆うように形成されていることを特徴とする請求項２記載のランプユニット。
【請求項４】 前記放電管固定部は、その各部位の内径について前記内面開口部の内径が最も小さいように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のランプユニット。
【請求項５】 前記放電管固定部は、前記内面開口部を含む所定の部分に内壁側に段差状に突出した突出部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のランプユニット。
【請求項６】 前記放電管の陰極は、多孔質の高融点金属に易電子放射物質を含浸させた含浸型、または高融点金属に易電子放射物質を含有させて焼結させた焼結型金属からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のランプユニット。
【請求項７】 前記放電管は、前記反射ミラーに対して前記出射開口部を含む平面よりも内側に設置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のランプユニット。
【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項記載のランプユニットを用いて構成され、前記ランプユニットが内部に格納されるハウジングと、前記ランプユニットからの光を出射するための、前記ハウジングの出射面に設けられた出射口と、を有する光源装置。
【請求項９】 前記ハウジングの上面が前記出射面とされ、前記ランプユニットは、鉛直上方をその光の出射方向として前記ハウジング内部に設置されることを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１０】 請求項８または９記載の光源装置であって、前記出射口に接続されて、出射される光を導光するライトガイドをさらに備えることを特徴とするスポット光源装置。
【請求項１１】 前記出射口は、前記ランプユニットの前記出射開口部に対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１０記載のスポット光源装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を照射するランプユニットと、これを用いた光源装置及びスポット光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、スポット光源装置では、放電管から放射された光を楕円集光ミラーなどの反射ミラーによって反射・集光し、出射口に導光して、出射口に接続されたファイバなどの導光手段（ライトガイド）によって外部に出射される（例えば特開平９−２８１３６１号公報）。
【０００３】このようなスポット光源装置などの光源装置において、この放電管及び反射ミラーは、放電管の両端にある電極のうち一方の電極側が、反射ミラーに形成された開口に挿通されて固定されたランプユニットとして用いられる場合がある（例えば特開平１０−３２６５９６号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】放電管においては、２つの電極のうち陽極が陰極よりも高温となるので、反射ミラーに対して設置または固定するときには、通常は、高温な陽極を効率的に冷却するために放電管の陽極側側管が反射ミラーの出射開口部と反対側に設けられた開口に挿通され、一方、陰極側側管は反射ミラーの内側に配置される。
【０００５】このような電極の配置構成において、放電管を反射ミラーに対して上記した開口において固着して固定した場合には、陽極側の熱が反射ミラーに伝導されてしまい、ガラス製の反射ミラーが高温に耐えられずに破損するという問題がある。
【０００６】また、光源装置の形態としては、側方出射タイプ、反射ミラーを用いた側方出射タイプ、上方出射タイプなどがあるが、最近、設置場所の省スペース化等の要請により、ハウジングの上面に出射口が設けられた上方出射タイプの光源装置・スポット光源装置が望まれている。この場合、上記の構成においては陽極側から上方に向かう高温の対流等によって陰極側が加熱されてしまい、特に陰極として放電管の長寿命化が可能な含浸型または焼結型のものを用いた場合に、陰極が劣化・破損してしまうという問題を生じる。
【０００７】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、放電管の各部が好適な温度状態に保たれるランプユニットとこれを用いた光源装置及びスポット光源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成するために、本発明によるランプユニットは、光を放射する放電管と、放電管から放射された光をミラー部の内面に形成された反射面によって反射させて、ミラー部の出射端である出射開口部から出射させる反射ミラーと、を備えるランプユニットにおいて、反射ミラーは、放電管と対面するミラー部の反射面側の端部である内面開口部から、外面側の端部である外面開口部へと貫通された筒状にミラー部の外面から突出して形成され、放電管の陰極側側管が挿通される放電管固定部を有し、放電管固定部は、内面開口部を含む部分である側管保温部と、外面開口部を含む部分である側管固定部とからなり、陰極側側管の端部外壁には口金が設けられて、口金が固着剤を介して側管固定部に対して固着されることによって放電管が反射ミラーに一体に固定されるとともに、側管保温部内に位置する陰極側側管の外壁と、側管保温部の内壁との間に、側管固定部とミラー部内面側の空間とを隔てる保温空隙部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】上記したランプユニットにおいては、陰極側側管を反射ミラーの放電管固定部に口金を介して固着し、陽極側側管が反射ミラーの内側に位置するように放電管を設置・固定する。これによって、陽極側からの熱による反射ミラーの破損を防止することができる。
【００１０】このような構成では、冷却される固定部側に陰極側側管が位置することによって逆に陰極が過冷却の状態となることがある。この場合、水銀ガスなどの放電管内に封入された封入物が電極とガラスとの隙間にトラップされて固化して、放電管からの光量が低下してしまうという問題を生じる。
【００１１】これに対して本ランプユニットでは、筒状の放電管固定部において側管固定部の内側（ミラー部側）に、陰極側側管の外壁と側管保温部の内壁との間に所定の間隔を有する隙間状の空間である保温空隙部を設けている。このような空間を形成することによって対流の発生による陰極側側管部の放熱を抑制して、陰極側を効果的に保温することが可能となり、光量の低下を防止することができる。
【００１２】また、固着剤は口金に接触し、陰極側側管に直接は接触しないことによっても固着剤を介した放熱が抑制されてこの保温効果が高められる。
【００１３】また、陰極側側管の外壁の所定の部位に、陰極側側管を覆う保温膜が形成されていることを特徴とする。
【００１４】さらに、保温膜は、陰極側側管の内部にある陰極及び金属箔導体の接合部を少なくとも覆うように形成されていることを特徴とする。
【００１５】このように保温膜を陰極側側管の外壁に塗布・形成することによって、陰極側側管からの放熱を抑制して、さらに保温効果を高めることができる。
【００１６】また、放電管固定部は、その各部位の内径について内面開口部の内径が最も小さいように形成されていることを特徴とする。
【００１７】あるいは、放電管固定部は、内面開口部を含む所定の部分に内壁側に段差状に突出した突出部が形成されていることを特徴とする。
【００１８】筒状の放電管固定部を内面開口部が最も狭くなるように形成し、または、内面開口部を含む部分が突出部となるように形成することによって、上記した側管保温部に形成された保温空隙部の反射ミラー内部の空間への開放部分（連通部分）の面積が狭くなる。したがって、対流による放熱がさらに抑制されて、保温効果が高められる。
【００１９】なお、内面開口部の内径が最も小さいとは、放電管固定部の各部位の内径が一部または全体において内面開口部の内径と等しい場合を含む。また、内面開口部から外面開口部に向かって順次内径が大きくなるテーパ状など、内面開口部以外の部位の内径がすべて内面開口部の内径よりも小さくなる構成が好ましいものとして挙げられる。また、内部の形状が円形でない場合には、その部分の面積と同一の面積を有する円の内径（円相当内径）をいうものとする。
【００２０】また、放電管の陰極は、多孔質の高融点金属に易電子放射物質を含浸させた含浸型、または高融点金属に易電子放射物質を含有させて焼結させた焼結型金属からなることを特徴とする。これによって、長寿命のランプユニットとすることができる。
【００２１】また、放電管は、反射ミラーに対して出射開口部を含む平面よりも内側に設置されていることを特徴としても良い。放電管を反射ミラーから突出させない構成とすることによって、ランプユニットの装置への装着時などに、放電管の他の部品等に接触することによる破損を防止することができる。
【００２２】また、本発明による光源装置は、上記したランプユニットを用いて構成され、ランプユニットが内部に格納されるハウジングと、ランプユニットからの光を出射するための、ハウジングの出射面に設けられた出射口と、を有する。
【００２３】さらに、ハウジングの上面が出射面とされ、ランプユニットは、鉛直上方をその光の出射方向としてハウジング内部に設置されることを特徴とする。
【００２４】上記したランプユニットを用いることによって、長時間にわたって安定して動作が可能な光源装置とすることができる。特に、上方出射タイプの光源装置に対しては、陽極からの熱による陰極の劣化・破損が防止される光源装置とすることができる。
【００２５】また、本発明によるスポット光源装置は、上記した光源装置であって、出射口に接続されて、出射される光を導光するライトガイドをさらに備えることを特徴とする。例えばファイバなど、用途に応じた形態・性能を有するライトガイドを接続することによって、効率的に光の出射とその利用を行うことができる。
【００２６】また、出射口は、ランプユニットの出射開口部に対向する位置に設けられていることを特徴としても良い。
【００２７】出射口がランプユニットの出射開口部に対向するように設けた場合には、例えばランプユニットを上向きに設置したときに、出射光路上に反射板などの光路変更のための光学要素を設置せずに、上方出射タイプの構成とすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるランプユニットとこれを用いた光源装置及びスポット光源装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２９】図１は、本発明によるランプユニットの一実施形態の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示したランプユニットについて反射ミラーを破断して示す斜視図である。ランプユニット２は放電管２０と反射ミラー２１とが一体に固定されたものであり、これによって光源装置への設置時等に容易に着脱を行うことができる構成とされている。すなわち、放電管２０と反射ミラー２１との固着・固定時にそれらの位置決めをあらかじめ行っておくことにより、装置への設置時には放電管２０と反射ミラー２１との位置合わせの作業を行うことなく容易かつ正確に設置することができる。
【００３０】放電管２０は、光が生成される放電部２００と、陰極側側管部２０１及び陽極側側管部２０２とを有して構成されている。放電管２０内部の陰極側側管部２０１側には陰極２１１が設けられ、この陰極２１１はモリブデン箔導体などの金属箔導体２２１を介してリード線２０ｂに接続されている。一方、陽極側側管部２０２側には陽極２１２が設けられ、この陽極２１２はモリブデン箔導体などの金属箔導体２２２を介してリード線２０ｃに接続されている。
【００３１】陰極２１１としては、多孔質の高融点金属に易電子放射物質を含浸させた含浸型、または高融点金属に易電子放射物質を含有させて焼結させた焼結型金属からなるものを用いることが好ましい。これらの電極は熱陰極動作をしないタイプの陰極であって、これを用いることによって放電管２０を長時間にわたって安定して動作可能として長寿命化することができる。
【００３２】放電管２０は、その放電部２００が反射ミラー２１の内側の所定の位置に配置されるように、反射ミラー２１に対して位置決めされて設置される。反射ミラー２１は、所定の軸を中心にした略軸対称形である楕円集光ミラーなどの所定の形状に形成されて、その内面側が光を反射する反射面２１０とされたミラー部２１ａを有し、また、その中心軸を光の出射軸とし、出射方向の端部を光が出射される略円形状の出射開口部２１ｂとして構成されている。
【００３３】放電管２０は、上記した反射ミラー２１の中心軸に沿って配置される。本実施形態においては、放電管２０が有する２つの電極に対して、陰極側側管部２０１が反射ミラー２１の出射開口部２１ｂの反対側に接続して設けられた放電管固定部２３に挿通されている。また、陽極側側管部２０２はミラー部２１ａの内側に位置している。ここで、陽極側側管部２０２はその端部が反射ミラー２１の外側に突出しないように設置されており、これによって、陽極側側管部２０２の他への接触による破損等を防止することができる。
【００３４】放電管固定部２３は、反射ミラー２１の中心軸を軸とした略円筒形状に、反射面２１０側の内面開口部２３１から、ミラー部２１ａの外部にある外面開口部２３２へとミラー部２１ａの外面から突出して形成される。さらに、この放電管固定部２３は、外面開口部２３２側（外部側）の部分を側管固定部２３ａ、内面開口部２３１側（ミラー部２１ａ側）の部分を側管保温部２３ｂとする２つの部分によって構成されている。
【００３５】放電管固定部２３に挿通された放電管２０の陰極側側管部２０１の端部近傍の所定範囲の外壁には、放電管２０の固着に用いられる口金２０ａが設けられている。この口金２０ａは放電管固定部２３の外面開口部２３２側である側管固定部２３ａの内部に挿入・配置されて、固着剤２３ｃによって側管固定部２３ａの内壁に固着・固定される。これによって、放電管２０と反射ミラー２１とが一体に位置決めされて固定されたランプユニット２が形成される。
【００３６】一方、放電管固定部２３の内面開口部２３１側である側管保温部２３ｂの内部には、陰極側側管部２０１のうち口金２０ａと放電部２００との間の所定の部分が位置している。この部分については陰極側側管部２０１の反射ミラー２１への固定には用いられず、したがって、陰極側側管部２０１の外壁と側管保温部２３ｂの内壁との間には、所定の間隔による隙間状の空間からなる保温空隙部２３ｄが形成されている。
【００３７】放電管と反射ミラーとの固定において動作時により高温となる陽極側を放電管固定部に挿通して固定した場合には、固着剤を介して陽極側の熱が反射ミラーに伝導され、ガラス製などの反射ミラーが高温となって破損してしまうという問題を生じる。
【００３８】また、特に、上方出射タイプの光源装置に放電管と反射ミラーとを一体化したランプユニットを用いた場合には、下方に位置する陽極側の熱が対流等によって上方に位置する陰極側に伝わってしまう。この場合、特に上記したように長寿命化が可能な含浸型または焼結型の陰極を用いた場合に、熱によって陰極が劣化・破損してしまう。
【００３９】これに対して、本実施形態によるランプユニット２においては、放電管２０の陰極２１１側である陰極側側管部２０１が放電管固定部２３に挿通されて固定されている。これによって、陽極側側管部２０２からの過度の加熱による反射ミラー２１の破損を防止することができる。
【００４０】このような構成とした場合、陰極側側管部２０１が固着剤２３ｃを介した放熱や、反射ミラー２１のミラー部２１ａ内部での対流等によって冷却されるが、このとき、逆に陰極側側管部２０１が過冷却の状態となる場合がある。一方、放電管２０の内部においては、通常、陰極２１１と金属箔導体２２１の接合部付近の封止部管壁に微小な隙間があり、この部分が過冷却の状態となると隙間部分において水銀ガスなどの封入物がトラップされて固化し、これによって、電圧が低下して放電管２０の光量が低下してしまうという問題を生じる。
【００４１】本実施形態においては、この過冷却の問題を防止するために、放電管固定部２３を側管固定部２３ａのみでなくさらにミラー部２１ａ側に側管固定部２３ａとミラー部２１ａの内部空間とを隔てる側管保温部２３ｂを有して構成している。
【００４２】放電管固定部２３の全体を陰極側側管部２０１の固定に用いた場合には、固着に用いられる口金２０ａ以外の陰極側側管部２０１はすべてミラー部２１ａ内に位置する。この場合、陰極側側管部２０１の周辺の空間はミラー部２１ａ内部空間の全体に対して空間的に開放されているので、これによって陰極側側管部２０１の冷却が促進されてしまう。
【００４３】これに対して、放電管固定部２３の外面開口部２３２側のみを側管固定部２３ａとして陰極側側管部２０１の固定に用い、ミラー部２１ａ内面の反射面２１０に面する内面開口部２３１側の領域を固定に用いない側管保温部２３ｂとする。
【００４４】このとき、側管保温部２３ｂ内に位置する陰極側側管部２０１の部位の周辺は陰極側側管部２０１の外壁と側管保温部２３ｂの内壁とによって所定の間隔を有して形成される隙間状の空間である保温空隙部２３ｄとなる。この保温空隙部２３ｄは内面開口部２３１のみを通じてミラー部２１ａの内部空間と連通されるので、陰極側側管部２０１の周辺空間のミラー部２１ａの内部空間への開放部分（連通部分）の面積が小さくされる。したがって、陰極側側管部２０１の周辺空間からミラー部２１ａの内部空間への対流による放熱が抑制されて、陰極側側管部２０１が保温され過度の低温化が防止される。
【００４５】このとき、特に放電管固定部２３の形状については、その各部位の内径が内面開口部２３１において最も小さい、したがってその面積が最も小さいように形成することが好ましい。また、内面開口部２３１を含む部分に内壁側に段差状に突出した突出部を形成することが好ましい。このように構成することによって、保温空隙部２３ｄのミラー部２１ａの内部空間への開放部分の面積をさらに小さくして、側管保温部２３ｂによる陰極側側管部２０１の保温効果を高めることができる。
【００４６】本実施形態においては、側管保温部２３ｂのうち内面開口部２３１近傍の部分が、その内壁を内側に段差状に突出した突出部２３ｅとして形成されている。このような突出部２３ｅを設けることによって、保温空隙部２３ｄのミラー部２１ａの内部空間に対する空間的閉鎖性をさらに向上させて、保温効果をさらに高めることが可能となる。なお、突出部２３ｅ以外の放電管固定部２３の部分については、本実施形態ではすべて同じ内径によって形成している。また、放電管固定部２３の形状についてはこのようなものに限らず、例えば内面開口部２３１から外面開口部２３２へ順次内径が増大するテーパ状に形成しても良い。また、全体にわたって内径が一定な円筒状など、様々な形態を用いることができる。
【００４７】このような内面開口部２３１の構成は、ランプユニット２の光出射効率を向上させる効果をも有する。すなわち、内面開口部２３１を小さく形成することによって、反射面２１０の面積を大きくすることができ、これによって放電管２０から放射された光のうち反射面２１０によって反射されて出射される光量を増大させることができる。
【００４８】なお、側管固定部２３ａにおける陰極側側管部２０１の固定は口金２０ａを介してのみ行われており、陰極側側管部２０１は直接には固着剤２３ｃと接触しない構成とされて、したがって、固着剤２３ｃを介した陰極側側管部２０１の放熱が抑制されている。また、口金２０ａ自体はある程度の冷却を必要としているので、固着剤２３ｃを介した放熱によって放電管の寿命特性が向上される。
【００４９】さらに、陰極側側管部２０１外壁の所定の部位には、保温膜２４が塗布・形成されている（図２中の斜線部分）。これによって、さらに陰極側側管部２０１から周辺の空間への放熱が低減される。本実施形態においては、陰極側側管部２０１のほぼ全体にわたって保温膜２４を形成しているが、特にこの保温膜２４が覆う陰極側側管部２０１の部位については、陰極側側管部２０１内部にある陰極２１１と金属箔導体２２１との接合部を少なくとも覆うように形成することが好ましい。
【００５０】上述したように、陰極側側管部２０１において過冷却を生じた場合には、陰極２１１と金属箔導体２２１付近の封止部管壁での微小な隙間における封入物の固化が、光量の低下の主な原因となる。これに対して、保温膜２４をこの陰極２１１と金属箔導体２２１との接合部を覆うように形成することによって、効果的に封入物の固化を抑制して、光量低下を防止することができる。
【００５１】なお、保温膜２４としては、例えばアルミナ等の耐熱性酸化物や、水白金などを塗布するなど、保温性に優れるものを用いることが好ましい。また、保温膜の形成については例えば特開平８−３１３８３号公報に記載がある。
【００５２】ランプユニット２の光源装置等への設置に関しては、反射ミラー２１の出射開口部２１ｂには、ミラー部２１ａから外側に円形状に突出したフランジ状の位置決めリング部２２が、ガラス材料によってミラー部２１ａと一体に形成されている。この位置決めリング部２２及びその光出射方向側の面であるリング前面２２ａによって、ランプユニット２をスポット光源装置などのランプユニットを備える装置に設置するときに、容易に固定及び位置決めを行うことが可能となる。この位置決めリング部２２はガラス製であってミラー部２１ａと一体成型とされているが、例えば金属製のリング状部材を接続する構成としても良い。
【００５３】さらに、本実施形態によるランプユニット２においては、リング前面２２ａの円周方向の所定の位置に、回転方向位置決め部である位置決め凹部２２ｂが形成されている。これを用いることによって、水平・垂直方向に加えて回転方向についても、ランプユニット２の位置決め及びその再現性を向上させることができる。したがって、ランプユニット２が光源装置に対して常に同一の条件で設置されるので、その光の出射効率などの性能をランプユニットの設置・交換時などにおいても安定にすることができる。
【００５４】また、放電管２０の側管部２０２側の電極からのリード線２０ｃは、反射ミラー２１のミラー部２１ａの所定の位置に形成されたリード線挿通部２１ｃから反射ミラー２１の外部へ導かれる。このとき、位置決め凹部２２ｂとこのリード線挿通部２１ｃが一定の位置関係、本実施形態においては９０°の位置、を有して形成されることが装置への設置時の配線において好ましい。
【００５５】リード線挿通部２１ｃの構成については、ミラー部２１ａに設けられた開口に筒状のリベット２１ｄが固定されてその中を通ってリード線２０ｃが反射ミラー２１の外部に導かれ、さらにリベット２１ｄのミラー部２１ａ外側に接続された圧着端子２１ｅによって電極からのリード線２０ｃと配線に用いられるリード線２０ｄとが接続されている。また、側管部２０１側の電極からは、リード線２０ｂが接続・配線されている。これらのリード線２０ｂ及び２０ｄについては、必要があればその端部に所定のコネクタ２０ｅが接続された構成としても良い。なお、リード線挿通部２１ｃの構成については、上記したものに限られない。
【００５６】図３は、図１及び図２に示したランプユニット２を用いた、本発明による光源装置、スポット光源装置の一実施形態に係るＵＶスポット光源装置の外面構成を示す斜視図である。ここで、ＵＶスポット光源装置の外面を構成するハウジング１の各面については、図３の左前方に示されている面を前面１ａとし、後面を１ｂ、左側面を１ｃ、右側面を１ｄ、底面を１ｅ、上面を１ｆとする。ただし、前面１ａ、後面１ｂ、左側面１ｃ、及び右側面１ｄの各面については、これらの各面の名称は便宜的に付したものであって、ＵＶスポット光源装置における前後方向など、実際の装置構成や機能の別等によるものではない。以下においては、ハウジング１以外についても、上記にしたがってその前後左右を便宜的に定義して用いる。
【００５７】本実施形態においては、ハウジング１の開口部分である出射口（図３においては図示していない）はハウジング１の上面１ｆの所定の位置に設けられ、したがって上面１ｆが出射面とされており、これによって本ＵＶスポット光源装置は上方出射タイプの光源装置を構成している。出射口にはファイバ差込口５０が設置されており、このファイバ差込口５０にライトガイドとしてファイバ５が接続・固定されている。これによって、外部へのＵＶ光の出射が行われる。
【００５８】なお、ハウジング１の左側面１ｃは、ハウジング１からの脱着が可能な板状のハウジング側面カバー１２によって構成されており、このハウジング側面カバー１２は、ハウジング１の他の面を構成しているハウジング外箱１１に対してネジ止め等によって固定されて、ハウジング１の全体が形成されている。なお、ハウジング外箱１１についても、さらに複数の部分から構成しても良い。
【００５９】図４及び図５は、図３に示したＵＶスポット光源装置の装置内部の概略構成について、ハウジング１のハウジング外箱１１及びハウジング側面カバー１２を一部破断して示す斜視図である。図４においては、区分板３１及び内箱３２についても一部破断し、また内箱側面カバー３３の図示を省略している。一方、図５においては、区分板３１及び内箱３２を破断せず、かつ内箱側面カバー３３をも図示してハウジング１内部の各領域の区分を明示している。
【００６０】ハウジング１の内部は、電源や回路等、装置駆動のための装置が格納される駆動領域Ａ、光の放射及び出射が行われる光出射領域Ｇ、及び空気流の経路を制御するための通気領域Ｄの各領域から構成され、光出射領域Ｇはさらに、光の外部への出射を制御するシャッター等が設置される出力領域Ｂ、及び放電管及び反射ミラー等が格納される光源領域Ｃから構成されている。
【００６１】まず、装置内部の各部の基本的構成について説明する。
【００６２】駆動領域Ａは、区分板３１の右側面３１ｂによってハウジング１の右側面１ｄ側に形成されている。区分板３１は、区分板前面３１ａと区分板右側面３１ｂとによって構成され、その高さは、ハウジング１の底面１ｅから上面１ｆまでの距離、すなわちハウジング１の高さと等しい。また区分板右側面３１ｂはハウジング１の後面１ｂに接続しており、これによって駆動領域Ａは、左側面を区分板３１により、後面、右側面、底面及び上面をハウジング１の各面により区分されて構成され、また、駆動領域Ａの前面は開放されて、後述する通気領域Ｄに連通されている。
【００６３】この駆動領域Ａには、ＵＶスポット光源装置の各部を駆動制御するための駆動装置が設置されている。図中においては、駆動装置設置板１５ａによって設置された駆動装置１５として模式的に簡略化して示してあるが、駆動装置１５は複数の装置から構成されて設置されても良い。例えばこの駆動装置は、各部へ電流を供給する電源、各部の駆動を行う回路、及びそれらを制御するコンピュータ等を有して構成される。
【００６４】また、駆動装置１５は、例えばハウジング１の前面１ａや右側面１ｄの所定の位置に設置された操作パネルなどに接続されて、これを介して操作者によって操作される構成としても良い。なお、図中においては、駆動装置１５とＵＶスポット光源装置の各部との接続等については図示していない。
【００６５】光出射領域Ｇは、区分板３１によってハウジング１の左側面１ｃ側に形成されている。区分板３１は、区分板右側面３１ｂが上記したようにハウジング１の後面１ｂに接続しているとともに区分板前面３１ａがハウジング１の左側面１ｃに接続している。これによって光出射領域Ｇは、前面及び右側面を区分板３１により、後面、左側面、底面及び上面をハウジング１の各面により区分されて構成される。
【００６６】この光出射領域Ｇは、さらに出力領域Ｂ及び光源領域Ｃに区分される。
【００６７】出力領域Ｂは、内箱３２及び内箱側面カバー３３によって光出射領域Ｇの上方部分に形成されている。内箱３２の上面の、ハウジング１の上面１ｆに設けられた出射口１３（図５）に対向する所定の位置には、光を出射するための出射開口部３２ｂが形成されている。また、内箱３２の内箱底面３２ａには、後述するランプユニット２の放電管２０からの光を入射・導光させるための開口部３２ｄが設けられ、さらにその内箱３２の内側に筒状部材３７が接続・形成されている。
【００６８】内箱３２は、その左側面が開放されて構成されており、この左側面には内箱側面カバー３３が設置・固定される。これによって出力領域Ｂは、前面、後面、右側面、底面及び上面を内箱３２により、左側面を内箱側面カバー３３により区分されて構成される。
【００６９】光源領域Ｃは、区分板３１及び内箱３２の内箱底面３２ａによって光出射領域Ｇの下方部分に形成されている。すなわち光源領域Ｃは、前面及び右側面を区分板３１により、後面、左側面及び底面をハウジング１の各面により、上面を内箱底面３２ａにより区分されて構成される。
【００７０】また、通気領域Ｄは、区分板前面３１ａ及びハウジング１の前面１ａとによって挟まれて形成されている。この通気領域Ｄは、空気流による各部の冷却経路を制御することを主な目的として設けられているものであるが、それ以外にも例えば、各部の配線等がこの通気領域Ｄで行われる構成であっても良い。
【００７１】次に、光源領域Ｃ及び出力領域Ｂの各部の構成について説明し、これらを合わせた光出射領域ＧからのＵＶ光の放射・生成と外部への出射について説明する。図６は、図５に示した光出射の光軸を含むＩ−Ｉ矢印垂直断面図、図７は、図６に示したII−II矢印水平断面図である。なお、図６及び図７においては、ハウジング１の出射口１３、内箱３２の出射開口部３２ｂ、及び後述する各通気口・外気取込口については、見やすさのために端面図として示してある。また、図６においては、出射口１３に取り付けられるファイバ差込口５０及びファイバ５については図示していない。
【００７２】光の出射は、光源領域Ｃにおける光の放射及び反射による導光と、出力領域Ｂにおける光の出射制御及び出射とによって行われる。光源領域Ｃと出力領域Ｂとは、放電管２０及び反射ミラー２１と、ハウジング１の出射面である上面１ｆとの間にある内箱底面３２ａによって区分されている。この内箱底面３２ａは、光源領域Ｃから出力領域Ｂへ入射しようとする余分な光を遮蔽する遮蔽板として機能しており、遮蔽板である内箱底面３２ａの所定の位置に光軸（放電管２０の中心軸と出射口１３の中心とを結び、光の出射が行われる軸）を中心として形成された円形状の開口部３２ｄを通過した光以外は、光源領域Ｃから出力領域Ｂに入射しないように構成されている。
【００７３】光源領域Ｃには、図１に示した形態によるランプユニット２が設置されている。このランプユニット２は、その出射開口部２１ｂの外周に形成された位置決めリング部２２、及び内箱底面３２ａの下面側に設けられたランプユニット設置部２５によって、遮蔽板である内箱底面３２ａの開口部３２ｄに面して固定されている。なお、放電管２０からのリード線とその接続等については、ここでは図示していない。
【００７４】ランプユニット２は、ハウジング側面カバー１２によって開放が可能なハウジング１の左側面１ｃ側から装着される。また、ランプユニット設置部２５は、内箱底面３２ａの下面側を設置面とし、装着ガイド２６、保持板２７、固定ネジ２７ａ、及び固定スプリング２７ｂを有して構成されている。
【００７５】装着ガイド２６は、内箱底面３２ａの下面に固定されて左側面１ｃ側を開放端とするＵ字形状に形成されており、これによって左側面側から装着されたランプユニット２は、それを保持する保持板２７と、保持板２７を介してランプユニット２を押さえ付けて固定するための付勢部材である固定ネジ２７ａ及び固定スプリング２７ｂとによって、その位置決めリング部２２が、リング前面２２ａと設置面である内箱底面３２ａとが接触した状態で下方から内箱底面３２ａの下面に押さえ付けられて固定かつ装置の光軸に対して位置決めされる。
【００７６】また、装置ガイド２６の内側のランプユニット２の装着方向軸上の奥側の所定位置には、ランプユニット２の位置決め凹部２２ｂと係合される位置決め凸部（図示していない）が形成されており、これによって回転方向についても位置決めが行われる。
【００７７】また、図６に示すように、保持板２７に付属して装置前面側に形成されている支持バネ２８ａ、及びハウジング側面カバー１２の内側の面に設けられた支持バネ２８ａと同様な支持バネ２８ｂ（図示していない）によってもランプユニット２が支持・固定される。
【００７８】光源領域Ｃにおいて放射・反射された放電管２０及び反射ミラー２１からの光は、内箱底面３２ａの開口部３２ｄから出力領域Ｂに入射される。開口部３２ｄの上方には筒状部材３７が、内箱底面３２ａからハウジング１の出射口１３の方向に突出するように、内箱３２と一体に固定されて設けられている。
【００７９】筒状部材３７は光軸を中心軸とし、開口部３２ｄと接続されて出射口１３に向かって先細となる円錐台形状に一定の厚さで形成されている。これによって、内箱３２の開口部３２ｄから入射された光は、筒状部材３７の内部に形成された円錐台形状の導光部３７ａにより、出射側である開口部３７ｂに導光される。このとき、遮蔽板である内箱底面３２ａの開口部３２ｄと、筒状部材３７の導光部３７ａとを通過した光のみを出力領域Ｂ内に入射する構成によって、光の入射位置のみでなく入射角度をも制限することができ、余分な光の効果的な遮蔽が可能となる。
【００８０】筒状部材３７の開口部３７ｂと、出射開口部３２ｂ及び出射口１３との間には、出射口１３からの光の出射のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるためのシャッター４が設置されている。シャッター４はシャッター板４１とシャッター駆動部４２とから構成され、シャッター固定部３３ａ（図４）に固定されて設置されている。なお、図４及び図７においては、シャッター板４１のＯＮの位置（光軸を開放した状態）を実線で、ＯＦＦの位置（光軸を遮断した状態）を点線で示してある。また、図６及び図７においては、シャッター板４１以外のシャッター駆動部４２や位置センサ４３等については図示していない。
【００８１】シャッター板がＯＮである位置は、シャッター板４１に設けられた突起部４１ａを位置センサ４３によって検出することによって確認している。この位置センサ４３についても、シャッター４と同様にシャッター固定部３３ａに固定されて設置されている。
【００８２】シャッター４及び位置センサ４３が位置決め・固定されているシャッター固定部３３ａは、板状部材であり、内箱側面カバー３３の内側の面に一体に位置決め・固定されて、容易に着脱することが可能なように設置されている。ここで、板状部材であるシャッター固定部３３ａは、内箱底面３２ａに対して平行に設置される。すなわち、シャッター固定部３３ａは光軸に対して垂直に設置され、これによってシャッター４のシャッター板４１は、筒状部材３７の開口部３７ｂと内箱３２の出射開口部３２ｂとの間に、光軸に対して垂直な所定の平面内において、光軸に平行な軸をその回転軸として回転駆動されるように設置される。
【００８３】本実施形態においては、内箱側面カバー３３はさらにその両側端部にカバー側凸状係合部３４ａ及び３４ｂを有し、これらが内箱側凹状係合部３５ａ及び３５ｂに係合することによって、さらに位置決めされる。また、内箱３２の側面のうち内箱側面カバー３３が取り付けられる開放面が左側面であることに対応して、ハウジング１の左側面１ｃを容易に脱着可能なハウジング側面カバー１２によって構成している。したがって、ハウジング１についてはハウジング側面カバー１２をはずすことによって、シャッター４等の設置・交換等の作業が可能とされている。
【００８４】なお、図４においては内箱側面カバー３３を図示しておらず、したがって、これらのシャッター４等は図中で中空に浮いた状態で示されている。
【００８５】以上述べた構成による光出射領域Ｇを有するスポット光源装置において、光源領域Ｃ内のランプユニット２の放電管２０から放射された光は反射ミラー２１によって反射され、遮蔽板である内箱底面３２ａの開口部３２ｄ、及び筒状部材３７の導光部３７ａを介して出力領域Ｂに入射される。出力領域Ｂでは、シャッター４によって光の出射のＯＮ／ＯＦＦが切り換えられ、ＯＮの状態とされている場合には、光は内箱３２の出射開口部３２ｂ及びハウジング１の出射口１３を経てファイバ差込口５０（図３）に接続されたライトガイドであるファイバ５に入射され、外部に出力される。
【００８６】ここで、光軸上には、出力領域Ｂ内またはファイバ差込口５０内等に、紫外線透過フィルタや、光量調整のためのスリットなどの他の必要な要素をさらに設置しても良い。また、内箱側面カバー３３、ハウジング側面カバー１２、及びランプユニット２の着脱等については、インターロックを設けて、それらが適正に装着されていない場合には装置が作動されない構成としても良い。
【００８７】なお、装置内部の冷却については、概略以下の通りである（図６及び図７参照）。本ＵＶスポット光源装置における内部の冷却は、外部から導入された外気による空気流によって行われ、空気流の経路は各部位に設けられた外気取込口、通気口等によって制御される。
【００８８】外気取込口は、いずれも駆動領域Ａに面して形成されている。すなわち、駆動領域Ａに面するハウジング１の右側面１ｄに第１の外気取込口６１が、また、後面１ｂの駆動領域Ａに面する部位に第２の外気取込口６２が形成されている。第１の外気取込口６１及び第２の外気取込口６２から装置内部に導入された空気流は、駆動装置１５を冷却した後、連通されている通気領域Ｄに流入する。なお、駆動領域Ａは、区分板３１によって光出射領域Ｇから光遮蔽されているので、上記した各外気取込口６１及び６２から光漏れを生じることはない。
【００８９】通気領域Ｄに流入した空気流は、区分板前面３１ａの上部に設けられた通気口６４、及び通気口６４に対応して内箱３２の前面に設けられた通気口６５を介して出力領域Ｂに導入されて、シャッター４及び筒状部材３７等を冷却する。さらに、内箱底面３２ａの後面側に設けられた通気口６６から光源領域Ｃへと導入され、ランプユニット２の各部を冷却する。
【００９０】ここで、本実施形態においては、出力領域Ｂの筒状部材３７の側面に、互いに対面している２つの側面開口部３７ｃ及び３７ｄが形成されている。これによって、上記した空気流は筒状部材３７の内部をも通過して、さらに筒状部材３７が冷却されるとともに、熱交換等によってランプユニット２の反射ミラー２１の内側、特に図１及び図２に示した陽極側側管部２０２が適温に保たれる。また、筒状部材３７における側面開口部の形状、個数、及び配置等によって陽極側側管部２０２の冷却を制御することが可能である。
【００９１】ハウジング１の後面１ｂの下部の光源領域Ｃに面する部位には、排気口が形成されてファン６３が取り付けられており、光源領域Ｃに導入された空気流は、最終的にこのファン６３によって外部に排気される。なお、ファン６３の内側には通気制御板６７が設けられており、空気流はこの通気制御板６７に形成された光遮蔽通気口６８を介してファン６３に到達して排気される。これによって、この排気口からの光漏れが防止される。なお、通気制御板６７については、例えば区分板右側面３１ｂ、またはハウジング１の左側面１ｃに接続される形態としても良い。
【００９２】本発明による光源装置は、上記したようなＵＶスポット光源装置に限られるものではなく、図１に示したランプユニットは例えば可視光のスポット光源装置や、ファイバなどのライトガイドを有しない光源装置など、様々な形態・用途の光源装置に適用することが可能である。上記したスポット光源装置は上方出射タイプのものであるが、それ以外の側方出射タイプなどにおいても好適に用いることができる。
【００９３】また、本発明によるランプユニットについても、図１及び図２に示した形態のものに限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、位置決めリング等についてはそれを有しない構成であっても良い。また、陰極については含浸型及び焼結型以外の陰極であっても良い。
【００９４】
【発明の効果】本発明によるランプユニット及びスポット光源装置は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、放電管及び反射ミラーを一体に固定したランプユニットにおいて、陰極側を筒状の放電管固定部に挿通・固定することによって陽極の熱による反射ミラーの破損を防止する。それとともに、放電管固定部を外部側の側管固定部と内部側の側管保温部とから構成することによって筒状の内側部分である側管保温部を固定に用いずに隙間である保温空隙部を形成する。この隙間によってその内部に位置する陰極側側管部が保温されて、放電管内部における水銀ガスの固化などによる光量減少を防止することができる。
【００９５】上記の構成によって、放電管の各部がその動作中においてもそれぞれ好適に保たれ、これによって、動作中での光量の減少などの性能変化などを抑制して安定した動作が可能となり、また、加熱による電極等の劣化・破損などを抑制してランプユニットの長寿命化が可能となる。また、このようなランプユニットを用いることによって、長時間安定して動作・使用が可能な光源装置及びスポット光源装置を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００２３６４３６
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
【出願日】 平成１１年３月１２日（１９９９．３．１２）
【代理人】 【識別番号】１０００８８１５５
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹 （外２名）
【公開番号】 特開２０００−２６８６０２（Ｐ２０００−２６８６０２Ａ）
【公開日】 平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【出願番号】 特願平１１−６７４１３