スポット光源装置

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【発明の名称】	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】ライトガイド差込口を効果的に冷却して、長時間安定して動作が可能なスポット光源装置を提供する。【解決手段】光の外部への導光のためのファイバ５が取り付けられるファイバ差込口５０に、外気取込孔５５が設けられることによって、この外気取込孔５５を通過する外気によって直接にファイバ差込口５０が冷却され、かつファイバ５も冷却されるので、それらの劣化を抑制されたスポット光源装置が実現される。また、このとき、外気取込孔５５を光が通過できないように構成し、さらにその外側に光遮蔽部材５４を設置することによって、外気取込孔５５からの光漏れを防止することができる。このとき、光遮蔽部材５４は放熱フィンの役割をも果たして、さらに冷却の効率を高めることができる。

【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反射させる反射ミラーと、前記放電管と、前記反射ミラーとが内部に格納されるハウジングと、前記反射ミラーからの光を出射するための、前記ハウジングの前面に設けられた出射口と、を有するスポット光源装置において、前記出射口に、出射される光を導光するライトガイドを取り付けるためのライトガイド差込口が設置され、前記ライトガイド差込口には、外気を導入するための外気取込孔が設けられていることを特徴とするスポット光源装置。
【請求項２】前記外気取込孔は、屈曲した部分を有して、光漏れを防ぐように構成されたことを特徴とする請求項１記載のスポット光源装置。
【請求項３】前記外気取込孔の、前記ハウジングの外側の端部近傍に、光漏れを防ぐ遮蔽部材をさらに設けたことを特徴とする請求項１または２記載のスポット光源装置。
【請求項４】前記ハウジングの所定の位置に、前記ハウジング内部の空気流を排気するための排気口を設けたことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載のスポット光源装置。
【請求項５】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請求項１～４のいずれか一項記載のスポット光源装置。
【請求項６】前記ライトガイドは、筒体の内部に導光性を有する液体が充填されているライトガイドであることを特徴とする請求項５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、出射口から外部に出射される。
【０００３】スポット光源装置からの外部への光の出射・導光の手段としては、例えばファイバなどの導光手段（ライトガイド）が用いられる（例えば特開平９－２８１３６１号）。すなわち、スポット光源装置の出射口にライトガイド差込口が設置され、このライトガイド差込口にライトガイドが接続されて光の出射が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような装置においては、光が照射されることによって、ファイバなどのライトガイド、及びライトガイド差込口が加熱され、ライトガイド等の劣化・破損等の原因となる。このような加熱は、例えばライトガイドとして熱に弱く加熱によって破損または光の透過率の低下を起こしやすい液体ファイバを用いた場合などに特に問題となる。
【０００５】このような問題に対して、ライトガイド差込口に放熱フィンを設置した場合、それによって充分な冷却を行うためには放熱フィンを大型にする必要があり、装置を小型化することができない。
【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ライトガイド差込口を効果的に冷却して、長時間安定して動作が可能なスポット光源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、本発明によるスポット光源装置は、光を放射する放電管と、放電管から放射された光を反射させる反射ミラーと、放電管と、反射ミラーとが内部に格納されるハウジングと、反射ミラーからの光を出射するための、ハウジングの前面に設けられた出射口と、を有するスポット光源装置において、出射口に、出射される光を導光するライトガイドを取り付けるためのライトガイド差込口が設置され、ライトガイド差込口には、外気を導入するための外気取込孔が設けられていることを特徴とする。
【０００８】このように、ファイバなどのライトガイドを取り付けるためのライトガイド差込口に外気取込孔を設けることにより、外気取込孔を通過する外気によって直接かつ最も効果的にライトガイド差込口を冷却することができる。このような構成によれば、ライトガイド差込口が大型化することもないので、装置の小型化ができない等の問題も生じない。また、このように外気取込孔を通過してライトガイド差込口を冷却した外気は、さらに装置内部に導入されて、スポット光源装置内の各部の冷却にも用いられる。
【０００９】また、外気取込孔は、屈曲した部分を有して、光漏れを防ぐように構成されたことを特徴とする。
【００１０】さらに、外気取込孔の、ハウジングの外側の端部近傍に、光漏れを防ぐ遮蔽部材をさらに設けたことを特徴としても良い。
【００１１】屈曲した部分を有して光が直進して通過できないような形状に外気取込孔を構成することによって、この外気取込孔からの外部への光漏れを抑制することができる。さらに、外気取込孔の外側に遮蔽部材を設置することによって、確実に光漏れを防止することができる。なお、このように外側に設けられた遮蔽部材は放熱フィンの機能をも有して、ライトガイド差込口の冷却の効率をさらに高めることができる。
【００１２】また、ハウジングの所定の位置に、ハウジング内部の空気流を排気するための排気口を設けることによって、外気取込孔からの外気の取込を促進して、より効率的に冷却を行うことができる。
【００１３】また、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構成としても良い。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。この場合、ライトガイドは、固定されるライトガイド差込口が外気取込によって冷却されているので、それによって冷却され、その劣化が抑制される。
【００１４】ライトガイドとしては、例えば筒体の内部に導光性を有する液体が充填されているライトガイドを用いても良い。このような液体を用いたライトガイドとしては、安価でかつ開口数（ＮＡ）が大きい液体ファイバなどがある。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるスポット光源装置に係るＵＶ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。なお、スポット光源装置の外面を構成するハウジングの各面については、底面及び上面と、それ以外の４面については、放電管及び反射ミラーの開口部に対向して出射口が設けられている面を前面、反対側を後面、前面に対して左側を左側面、右側を右側面とする。
【００１６】図１は、本発明の一実施形態に係るＵＶスポット光源装置の、放電管２０の中心を含む平面での水平端面図を示す。また、図２及び図３は、図１に示したＵＶスポット光源装置の概略構成を示す斜視図である。本実施形態におけるハウジング１は、ハウジング台部１１及びハウジングカバー１２からなり、図２においては、ハウジング台部１１及びハウジングカバー１２を破断して、装置内部の概略構成を示してある。また、後述する内箱カバー３３及び光源カバー３５については、ここでは図示していない。また、図３においては、ハウジング台部１１及びハウジングカバー１２の破断については図２と同様であるが、内箱カバー３３及び光源カバー３５を図示して、ハウジング１内部の各領域の区分を明示している。
【００１７】ここで、ハウジング１の各面については、前面を１ａ、後面を１ｂ、左側面を１ｃ、右側面を１ｄ、底面を１ｅ、上面を１ｆとし、前面１ａには、所定の位置に光を出射するための出射口１３が設けられている。これらの各面に対し、ハウジング台部１１はハウジング１の前面１ａ、後面１ｂ及び底面１ｅを構成し、ハウジングカバー１２はハウジング１の左側面１ｃ、右側面１ｄ及び上面１ｆを構成する。
【００１８】ハウジング１の内部は、図１に示すように電源や回路等、駆動のための装置が格納される駆動領域Ａ、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、放電管及び反射ミラー等が格納される光源領域Ｃ、空気流の経路を制御するための通気領域Ｄ、及び空気流の排気のための排気口を有する後部領域Ｅの５つの領域から構成されている。
【００１９】駆動領域Ａは、区分板３１によって装置右側に形成されている。区分板３１は、左側面と後面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３１の後面はハウジング１の右側面１ｄに接続しており、これによって駆動領域Ａは、左側面及び後面を区分板３１により、前面、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の左側面の前方は一部開放されて、後述する通気領域Ｄに連通されている。
【００２０】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。また、駆動装置１５は、例えばハウジング１の前面１ａの駆動領域Ａに面した所定の位置に設置されたパネル等に接続されて、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。
【００２１】出力領域Ｂは、内箱３２及び内箱カバー３３によって装置左側前方に形成されている。内箱３２は、内箱前部３２ａと、内箱後部３２ｃとから構成されている。内箱前部３２ａの前面の、出射口１３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、内箱後部３２ｃの後面には、放電管２０からの光を入射・導光させるための開口部３２ｄが設けられている。内箱前部３２ａ及び内箱後部３２ｃからなる内箱３２の高さは、ハウジング１の高さよりも低く設定されており、その上面には内箱カバー３３が設置される。これによって出力領域Ｂは、前面、後面、左側面及び右側面を内箱３２により、底面をハウジング１の底面１ｅにより、上面を内箱カバー３３により区分されて構成される。
【００２２】図２においては、内箱３２の内箱前部３２ａ及び内箱後部３２ｃを一部破断して、その内部を示してある。この出力領域Ｂには、内箱前部３２ａの内部にシャッター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に固定されて設置されている。また、シャッター板４１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によって検出して、位置を確認している。この位置センサ４３は、位置センサ固定部３３ｂに固定されて設置されている。
【００２３】これらシャッター４及び位置センサ４３が固定されているシャッター固定部３３ａ及び位置センサ固定部３３ｂは、内箱カバー３３に一体に固定されて、容易に着脱が可能なように設置されている。なお、図２においては前述したように内箱カバー３３を図示しておらず、したがってこれらは図中では中空に浮いた状態で示されている。また、図２においては、シャッター板４１の位置は光の出射がＯＮである状態を示している。光の出射がＯＦＦである状態、すなわちシャッター板４１が出射される光の光軸（以下、単に光軸という）上にあって光の出射を遮っている状態、については点線によって示してある。なお図１には、光の出射がＯＮであるときにはシャッター４の各部は光軸上にはないため、シャッター４は図示されていない。
【００２４】出射開口部３２ｂ及び出射口１３からなる開口部分には、本実施形態においてはライトガイドとしてファイバ５が接続されており、その接続・固定のためにライトガイド差込口であるファイバ差込口５０が設置されている。なお、内箱前部３２ａと内箱後部３２ｃとの境界には、フィルタ固定板３２ｅ（図２においては図示されていない）が設置される。フィルタ固定板３２ｅには、内箱３２後面の開口部３２ｄと内箱３２前面の出射開口部３２ｂとの間の所定の位置に開口部が設けられており、フィルタ固定板３２ｅの内箱後部３２ｃ側には、その開口部を覆うように紫外光透過フィルタ１４（図２においては図示されていない）が設置されている。
【００２５】光源領域Ｃは、光源区分板３４及び光源カバー３５によって装置左側に形成されている。光源区分板３４は、右側面と後面とによって構成され、その高さはハウジング１の高さよりも低く設定されている。また、光源区分板３４の右側面は内箱３２の内箱後部３２ｃの後面に接続されている。光源カバー３５は、左側面と上面とによって構成され、光源区分板３４に接続されて設置される。これによって光源領域Ｃは、右側面及び後面を光源区分板３４により、左側面及び上面を光源カバー３５により、前面を内箱３２の内箱後部３２ｃにより、底面をハウジング１の底面１ｅにより区分されて構成される。
【００２６】この光源領域Ｃには、放電管２０と反射ミラー２１を有するランプユニット２が設置されている。ランプユニット２は、ランプユニット２の位置決めリング２２、及び内箱後部３２ｃの後面に設置されたランプ保持部２８によって、内箱後部３２ｃの開口部３２ｄに面して固定されている。また、放電管２０の各電極は絶縁基板２３に接続され、ここから電源への接続（図示していない）が行われる。
【００２７】なお、光源カバー３５は、光源カバー固定部３５ａによってハウジングカバー１２の上面１ｆに接続・固定されている。この光源カバー３５の後方には、下方に突出しているインターロック解除部３５ｃが設けられている。これによって、ハウジングカバー１２が正しく装着されたときに、このインターロック解除部３５ｃによって、光源区分板３４の通気領域Ｄ側の面に固定されたインターロック制御部１６の、ハウジング１の後面１ｂ側に設置されたインターロック解除スイッチ１６ａ（図１に示されている）が押されてインターロックが解除され、装置の動作が可能な状態となるように構成されている。
【００２８】また、本実施形態においては、ランプユニット２として容易に着脱が可能なものを用いており、装着されたランプユニット２は、内箱後部３２ｃの左側面に設けられたランプ固定部２９のロック部２９ａによって固定される。これについても、光源カバー３５には、このランプ固定部２９に設けられた台部側ランプ固定係合部２９ｂに対応して、ランプユニット２が正しく固定されたときに台部側ランプ固定係合部２９ｂに係合するカバー側ランプ固定係合部３５ｄが設けられている。
【００２９】通気領域Ｄは、駆動領域Ａを形成する区分板３１の左側面と、出力領域Ｂ及び光源領域Ｃを形成する内箱３２及び光源区分板３４の右側面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目的で設けられているもので、本実施形態においては、通気制御板３６によって前後２つの領域にさらに区分されて、通気制御板３６の前方は空気流合流領域Ｆを構成している。通気領域Ｄの上面は、光源領域Ｃと同様に光源カバー３５によって覆われている。また、光源カバー３５の最前方の上部には、光源領域Ｃの上部から通気領域Ｄの上部にわたって、通気を制限するための通気制御板３５ｂが設けられている。
【００３０】後部領域Ｅは、駆動領域Ａ及び光源領域Ｃを形成する区分板３１及び光源区分板３４の後面と、ハウジング１の後面１ｂとによって挟まれて形成されている。
【００３１】このような構成において、光源領域Ｃ内に設置されたランプユニット２の放電管２０から放射された光は、反射ミラー２１によって反射されて出力領域Ｂに入射され、シャッター４によって光の出射のＯＮ／ＯＦＦが制御されて、シャッター４がＯＮの状態であるときには、光は出射開口部３２ｂ及び出射口１３を経てファイバ差込口５０に接続されたファイバ５に入射され、外部に出力される。
【００３２】本実施形態におけるファイバ差込口５０について説明する。図４は、ファイバ差込口５０の構成を示す拡大断面図である。また図５は、ファイバ差込口５０について破断し、展開して示す斜視図である。なお、図５においては、ハウジング１の前面１ａ及び内箱前部３２ａについては、ファイバ差込口５０の周辺の部分のみを破断して示してある。
【００３３】このファイバ差込口５０は、光軸を中心として円筒状に形成されており、ファイバ固定部材５１、外気取込部材５２、固定部材５３、及び光遮蔽部材５４から構成されている。ファイバ固定部材５１は、その後部側が装置本体に対して装着するためにその外径が小さく形成されている。また、内部には所定の内径を有する円筒形のファイバ挿入部５１ａが設けられており、ライトガイドであるファイバ５（図４及び図５には図示していない）は、このファイバ挿入部５１ａに挿入されて、固定される。
【００３４】なお、ファイバ５として例えば液体ファイバが使用される場合がある。液体ファイバの先端部は、石英ロッドによって構成され、その周縁部がテフロン材によって固定されているが、このファイバ周縁部のテフロン材に光が照射されると、熱によりテフロン材が劣化・破損することがある。そのような破損を防止するためには、光が入射するファイバ挿入部５１ａの後部先端部分に、ファイバ挿入部５１ａの周縁部を覆うように遮光部５１ｂが設けられて、石英ロッドのみに光が入射する構成とされる。
【００３５】外気取込部材５２及び固定部材５３は、ファイバ差込口５０の固定、及び冷却のための外気取込、の２つの機能を有する。すなわち、ファイバ差込口５０の固定については、外気取込部材５２はファイバ固定部材５１とともに、ハウジング１の前面１ａの出射口１３、及び内箱前部３２ａの出射開口部３２ｂの外側から設置され、固定部材５３は、出射口１３及び出射開口部３２ｂの内側から設置されて、内箱前部３２ａの前面を挟んで図４に示すように固定される。ただしここでは、ネジ等による具体的な固定方法については図示していない。なお、外気取込部材５２及び固定部材５３には、それぞれファイバ固定部材５１の後部の外径に対応した内径を有する円筒形の開口部５２ａ及び５３ａが設けられており、ファイバ固定部材５１は、その後部がこれらを貫通するように設置・固定される。
【００３６】また、外気取込については、外気取込部材５２には外気導入部５２ｂ及び通気部５２ｃが、また、固定部材５３には通気部５３ｂが設けられ、これらによってファイバ差込口５０の外気取込孔５５が形成されている。ファイバ差込口５０は、この外気取込孔５５が、内箱前部３２ａの出射開口部３２ｂの周辺の所定の位置に設けられた通気口３２ｇと接続されるように取り付けられており、これにより、この外気取込孔５５から導入された外気によって、空気流の外気取込孔５５の通過時にファイバ差込口５０及びファイバ５が冷却されるとともに、内箱３２の内部に導入された空気流によって内箱３２内の各部が冷却される。また、ハウジング１の後面１ｂの所定の位置にはファン６３が設置されており、このファン６３により装置内部の空気流が排気されることによって、外気取込孔５５からの充分な外気取込が実現される。
【００３７】通気部５２ｃは、外気取込部材５２の開口部５２ａ周辺の、内箱前部３２ａの通気口３２ｇに対向する位置に、光軸と平行な円筒形を有して所定の個数（本実施形態においては３個）形成される。一方、外気導入部５２ｂ及び通気部５３ｂは、それぞれ通気部５２ｃ及び通気口３２ｇに対応した位置に、外気取込部材５２及び固定部材５３の半径方向、すなわち光軸に対して垂直な方向の溝状に形成される。さらに、外気導入部５２ｂの外側には、ファイバ固定部材５１の前部の外径に略同一である半径のリング状に形成された光遮蔽部材５４が、ファイバ固定部材５１に固定されて、外気導入部５２ｂが臨み、光の通過が可能な領域を覆うように設置されている。
【００３８】図４に、上記の構成によるファイバ差込口５０の外気取込孔５５における、導入される外気の流れが図示されている。このようなファイバ差込口５０を用いることによって、ファイバ差込口５０、ファイバ５、及び内箱３２内部の各部の冷却のために外気が導入され、かつ、その経路である外気取込孔５５の形状及び構成によって、紫外光の外部への光漏れが防止された外気取込孔５５を実現することができる。また、光遮蔽部材５４は、その形状から放熱フィンの機能をも有しており、これによってファイバ差込口５０の冷却の効率をさらに高めることができる。
【００３９】ファイバ差込口５０及びその外気取込孔５５については、上記の形態のものに限られず、様々な形状・経路の光漏れが防止された外気取込孔を用いることができる。また、ファイバ差込口は一体に形成されたものを用いても良い。
【００４０】装置内部の冷却に用いられる空気流の経路は、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。これらの通気口等の配置は図１に示してあり、図２及び図３には図示していない。
【００４１】なお、装置全体の空気流の経路は、概略以下の通りである。すなわち、ハウジング１の右側面１ｄの第１の外気取込口６１から導入された第１の空気流は、駆動領域Ａ内に設置された駆動装置１５等の各部を冷却して、前方の開放部分から空気流合流領域Ｆに流入する。また、ハウジング１の左側面１ｃの第２の外気取込口６２から導入された第２の空気流は、内箱前部３２ａの光遮蔽通気口６４から内箱３２内に導入されてその内部に設置されたシャッター４等の各部を冷却して、フィルタ固定板３２ｅの通気口６５を通過して内箱後部３２ｃの通気口６６から空気流合流領域Ｆに流入する。空気流合流領域Ｆに流入した第１の空気流、第２の空気流、及び上記したファイバ差込口５０の外気取込孔５５からの空気流は、合流して第３の空気流を形成する。第３の空気流は、光源区分板３４の光遮蔽通気口６７から光源領域Ｃに導入されてその内部に設置されたランプユニット２等の各部を冷却して、光源区分板３４及び光源カバー３５の間の通気部６８から後部領域Ｅに流入し、最終的にファン６３から外部へ排気される。
【００４２】本発明によるスポット光源装置は、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、例えば可視光のスポット光源装置など、様々な形態・用途のスポット光源装置に適用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】本発明による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、光の外部への導光のためのファイバなどのライトガイドが取り付けられるライトガイド差込口に、外気取込孔が設けられることによって、この外気取込孔を通過する外気によって直接にライトガイド差込口が冷却され、かつそれによってライトガイド差込口にライトガイドが接続されたときに、そのライトガイドも冷却されるので、ライトガイド差込口等が効果的に冷却され、それらの劣化を抑制されたスポット光源装置が実現される。
【００４４】また、このとき、外気取込孔を光が通過できないように構成し、さらにその外側に光の遮蔽部材を設置することによって、外気取込孔からの光漏れを防止することができる。このとき、取り付けられた遮蔽部材は放熱フィンの役割をも果たして、さらに冷却の効率を高めることができる。

【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１０年８月７日（１９９８．８．７）
【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２０００－５７８４１（Ｐ２０００－５７８４１Ａ）
【公開日】	平成１２年２月２５日（２０００．２．２５）
【出願番号】	特願平１０－２２５００５