JP2004164999A

JP2004164999A - 光源装置

Info

Publication number: JP2004164999A
Application number: JP2002329323A
Authority: JP
Inventors: Kunikiyo Kaneko; 邦清金子
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【目的】ランプ消灯後、高輝度放電ランプが再点灯可能な状態となるまでに要する時間を短縮することが可能な光源装置を得る。
【構成】高輝度放電ランプ２と、この高輝度放電ランプ２を装着するランプホルダ３と、このランプホルダ３を介して高輝度放電ランプ２に組み付けられた反射ミラー４と、これら高輝度放電ランプ２、ランプホルダ３及び反射ミラー４を含むランプ周辺部全体に送風する第１冷却用ファン６と、高輝度放電ランプ２のランプバルブ２ａに向けて送風する第２冷却用ファン８とを備え、第１冷却用ファン６を常時動作させつつ、第２冷却用ファン８をランプ消灯時に動作開始させる光源装置。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、メタルハライドランプや水銀ランプ等の高輝度放電（ＨＩＤ）ランプを用いた光源装置に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
例えば内視鏡用の光源装置には、キセノンランプやハロゲンランプが多用されているが、最近では、メタルハライドランプや水銀ランプ等のいわゆる高輝度放電ランプを用いたものがある。
【０００３】
高輝度放電ランプは、その特性を十分に発揮できるように予め設定された温度範囲内で点灯させることが望ましく、この温度範囲よりも高温ではランプ短寿命化の要因となり、同温度範囲よりも低温では十分な発光量を得られない虞がある。また高輝度放電ランプは、ランプバルブ温度が高過ぎる状態では放電電極間に絶縁破壊が生じないことから、一度消灯されるとランプバルブの温度が所定温度を下回るまで再点灯できないという性質を有している。
【０００４】
このような高輝度放電ランプを用いた光源装置では、例えば特開平１１−４２２１２号公報に記載されているように冷却用ファンが備えられており、ランプ消灯後はこの冷却用ファンによって高輝度放電ランプを強制冷却している。
【０００５】
しかしながら、上記冷却用ファンの取付位置や風量は、ランプ点灯時に上記温度範囲を保持できるように、且つ、ランプバルブだけでなくランプ周辺部をも冷却できるように調整されていて、実際にランプバルブに当たる風量は少ない。また、ランプ消灯後もランプバルブに当たる風量は点灯時と同じであった。このため、ランプバルブ温度の低下が遅く、高輝度放電ランプを再点灯できる状態となるまでに時間がかかり過ぎていた。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、ランプ消灯後、高輝度放電ランプが再点灯可能な状態となるまでに要する時間を短縮することが可能な光源装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、高輝度放電ランプと、この高輝度放電ランプに組み付けられた反射ミラーと、高輝度放電ランプ及び反射ミラーを含むランプ周辺部全体に送風する第１の冷却用ファンと、高輝度放電ランプのランプバルブに向けて送風する第２の冷却用ファンとを備え、上記第１の冷却用ファンを常時動作させ、上記第２の冷却用ファンをランプ消灯時に動作開始させることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、ランプ周辺部全体を冷却する第１の冷却用ファンとランプバルブを冷却する第２の冷却用ファンとを別個に備え、ランプ消灯時は２つの冷却用ファンによってランプバルブを冷却するので、ランプ消灯時はランプバルブへの送風量が増大し、ランプバルブの温度が急速に低下する。これにより、ランプが再点灯可能な状態になる（ランプバルブの温度が所定温度よりも低くなる）までに要する時間を大幅に短縮することができる。
【０００９】
第２の冷却用ファンは、ランプが再点灯可能な状態になる温度までランプバルブを確実に冷却できるように、高輝度放電ランプが点灯した後に動作停止されることが好ましい。あるいは、高輝度放電ランプのランプバルブ温度が所定温度まで低下した後に動作停止されることが好ましい。
【００１０】
本発明の別の態様では、高輝度放電ランプと、この高輝度放電ランプに組み付けられた反射ミラーと、高輝度放電ランプ及び反射ミラーを含むランプ周辺部全体に送風可能な全体送風位置と、高輝度放電ランプのランプバルブに向けて送風可能なバルブ送風位置とに移動可能な冷却用ファンと、この冷却用ファンを、高輝度放電ランプの点灯状態では全体送風位置で保持させ、消灯状態ではバルブ送風位置で保持させる制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、ランプの点灯／消灯状態に応じて全体冷却と部分冷却（ランプバルブ冷却）が切り替わり、ランプ消灯時はランプバルブへの送風量が増大するので、ランプを消灯してからランプが再点灯可能な状態になるまでに要する時間を大幅に短縮でき、より短い間隔でランプを再点灯させることができる。また冷却用ファンが可動式であるので、ランプ消灯時には、冷却用ファンをランプの照射範囲内であっても自由に移動させることができ、最も効率的にランプバルブを冷却できる位置に冷却用ファンを保持することができる。
【００１２】
冷却用ファンは、ランプが再点灯可能な状態になる温度までランプバルブを確実に冷却できるように、高輝度放電ランプが点灯した後に、または高輝度放電ランプのランプバルブ温度が所定温度まで低下した後に、動作停止されることが好ましい。
【００１３】
上記各態様において、高輝度放電ランプを装着するランプホルダを備えるのが実際的であり、反射ミラーはこのランプホルダを介して高輝度放電ランプに組み付けることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。本明細書中では、図示した回路構成要素において、ロー（グランド）レベルの電圧を論理値“Ｌ”、ハイレベルの電圧を論理値“Ｈ”とする。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態による光源装置の主要構成を示すブロック図である。本光源装置１は、光源として、メタルハライドランプや水銀ランプ等のいわゆる高輝度放電ランプ（以下、単に「ランプ」という。）２を用いている。ランプ２は、図２に示すように外管となるランプバルブ２ａとランプバルブ２ａに嵌めた口金２ｂを備え、このランプバルブ２ａ内に、発光物質（水銀、アルゴンガス、金属ハロゲン化物質など）を封入した発光管や該発光管の両端に挿入した一対の放電電極などを収容している。このランプ２は、口金２ｂを介してランプホルダ３に装着され、反射ミラー４と組み合わせて使用することができる。ランプ２から発せられた光は、反射ミラー４によって反射され、図２に示される集光ポイントＰに集められて外方に射出される。反射ミラー４はランプホルダ３に取り付けられている。上記ランプ２は、周知のように、始動時にランプバルブ２ａの温度が高すぎると、放電電極間に絶縁破壊が生じないため、発光できないという性質を有する。
【００１６】
光源装置１は、装置全体の動作を総括する制御手段としてマイコン１０を備えている。マイコン１０には、ＡＣ電源ラインＶの電圧がＡＣ／ＤＣ電源５により定電圧Ｖｍとされて供給される。ＡＣ／ＤＣ電源５はさらに、ＡＣ電源ラインＶからの電圧を定電圧Ｖｆとして第１冷却用ファン６に供給する。第１冷却用ファン６は、図２に示すようにランプ２、ランプホルダ３及び反射ミラー４を含むランプ周辺部全体に向けて送風可能な位置に配置（固定）されており、ＡＣ／ＤＣ電源５からの電源供給を受けて常時動作する。第１冷却用ファン６の送風量及び送風強度は、ランプ２の点灯時にランプバルブ２ａの温度を所定の最適動作温度範囲内で保てるように、予め調整されている。
【００１７】
マイコン１０には、光源装置１の外面に設けられた、主電源をオン／オフ操作する電源スイッチＳＷＭ及びランプ２の点灯／消灯を操作するランプスイッチＳＷＬが接続されている。マイコン１０は、電源スイッチＳＷＭのオンにより起動してランプスイッチＳＷＬのスイッチ状態を検知し、ランプスイッチＳＷＬのオン状態ではランプ点灯信号“Ｈ”、オフ状態ではランプ点灯信号“Ｌ”をランプ点灯回路７に出力する。
【００１８】
ランプ点灯回路７は、ランプ点灯信号“Ｈ”を入力するとランプ２を点灯させると共に、ランプ２のランプ電圧（放電電極間電圧）をモニタリングしてランプ２が点灯しているか否かを示す点灯状態信号“Ｈ”または“Ｌ”をマイコン１０に出力する。一方、ランプ点灯信号“Ｌ”を入力すると、ランプ２を消灯する。本実施形態では、ランプ２が点灯している状態を点灯状態信号“Ｈ”、消灯している状態を点灯状態信号“Ｌ”としている。
【００１９】
以上の光源装置１には、ランプ２、ランプホルダ３及び反射ミラー４を含むランプ周辺部全体を常時冷却する第１冷却用ファン６とは別に、ランプバルブ２ａを直接冷却する第２冷却用ファン８が備えられている。第２冷却用ファン８は、図２に示すようにランプバルブ２ａに向かって直接送風可能な位置（第２冷却用ファン８からの風がランプバルブ２ａに直接当たる位置）であってランプ２から発せられた光を遮らない（干渉しない）位置に、配置（固定）されている。この第２冷却用ファン８は、第２冷却用ファンドライブ回路９を介してマイコン１０により動作制御される。マイコン１０は、ランプ２の消灯時のみ、第２冷却用ファン８を動作させる。すなわち、点灯状態信号“Ｌ”を入力している状態では、第２冷却用ファンドライブ回路９を介して第２冷却用ファン８を動作させ、点灯状態信号“Ｈ”を入力している状態では、第２冷却用ファンドライブ回路９を介して第２冷却用ファン８の動作を停止させる。
【００２０】
以下では、図３を参照し、光源装置１のメイン動作について説明する。マイコン１０は、電源スイッチＳＷＭのオンにより起動し、電源スイッチＳＷＭがオンしている間は以下のメイン動作を繰り返し実行する。
【００２１】
このメイン動作では先ず、ランプ点灯回路７からの点灯状態信号が“Ｌ”でるか否かによりランプ２が消灯しているか否かをチェックし（Ｓ１１）、点灯状態信号が“Ｌ”となるまで待機する（Ｓ１１；Ｎ）。点灯状態信号が“Ｌ”となったら（Ｓ１１；Ｙ）、第２冷却用ファンドライブ回路９を介して第２冷却用ファン８を動作させ、ランプバルブ２ａの強制冷却を開始する（Ｓ１３）。
【００２２】
次に、ランプスイッチＳＷＬがオンしているか否かをチェックし（Ｓ１５）、ランプスイッチＳＷＬがオンしていれば、ランプ点灯信号“Ｈ”をランプ点灯回路７に出力する（Ｓ１５；Ｙ、Ｓ１７）。すると、ランプ点灯回路７は、ランプ２の放電電極間に絶縁破壊を生じさせるパルス電圧をランプ２の負極側に印加し、ランプ２を点灯（照射、発光）させる。ランプ点灯信号“Ｈ”を出力したら、ランプ点灯回路７からの点灯状態信号が“Ｈ”になるまで待機する（Ｓ１９；Ｎ）。ランプ２が点灯開始すると、ランプ電圧が上昇し、ランプ点灯回路７から出力される点灯状態信号が“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わる。点灯状態信号が“Ｈ”となったら（Ｓ１９；Ｙ）、第２冷却用ファンドライブ回路９を介して第２冷却用ファン８の動作を停止し（Ｓ２１）、Ｓ１７へ戻る。
【００２３】
上記Ｓ１５〜Ｓ２１により、ランプスイッチＳＷＬがオンされている間は、ランプ２が点灯される。このランプ点灯中は、ランプバルブ２ａを冷却する第２冷却用ファン８は停止され、第１冷却用ファン６のみによってランプ周辺部全体が適度に冷却される。これにより、ランプ点灯中はランプバルブ２ａの温度を予め設定された最適動作温度範囲内で保持することができ、そのランプ特性（発光効率、光量など）を十分に発揮させることができる。
【００２４】
一方、Ｓ１５にてランプスイッチＳＷＬがオンしていなければ、ランプ点灯信号“Ｌ”をランプ点灯回路７に出力し（Ｓ１５；Ｎ、Ｓ２３）、Ｓ１１へ戻る。すると、ランプ点灯回路７が動作停止して放電電極（負電極側）への電流供給が遮断され、ランプ２が消灯する。ランプ２が消灯すると、ランプ電圧は下降し、ランプ点灯回路７から出力される点灯状態信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わる。Ｓ１１に戻ったら、点灯状態信号が“Ｌ”になるまで待機し（Ｓ１１；Ｎ）、点灯状態信号が“Ｌ”になったら第２冷却用ファンドライブ回路９を介して第２冷却用ファン８を動作させる（Ｓ１１；Ｙ、Ｓ１３）。
【００２５】
上記Ｓ１５、Ｓ１１、Ｓ１３により、ランプスイッチＳＷＬがオフしている間は、ランプ２が消灯される。このランプ消灯中は、第１冷却用ファン６によってランプ２、ランプホルダ３及び反射ミラー４を含むランプ周辺部全体が冷却されるほか、第２冷却用ファン８によってランプバルブ２ａが冷却される。すなわち、ランプバルブ２ａは、第１冷却用ファン６及び第２冷却用ファン８の両方によって冷却される。これにより、短時間でランプバルブ２ａの温度が低下し、ランプ２が再点灯可能な状態になる（ランプバルブ２ａの温度が所定温度よりも低くなる）までに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００２６】
以上の第１実施形態では、ランプ周辺部全体を冷却する第１冷却用ファン６に加えて、ランプバルブ２ａを直接冷却する第２冷却用ファン８を備え、ランプ消灯時は２つの冷却用ファン６、８によってランプバルブ２ａを冷却するので、ランプバルブ２ａを急速に冷却することができる。これにより、ランプ２を消灯してからランプ２が再点灯可能な状態になるまでに要する時間が大幅に短縮され、より短い間隔でランプ２を再点灯させることができる。また、ランプ点灯中は第２冷却用ファン８を動作させないので、点灯中のランプバルブ２ａの温度が低くなり過ぎず、十分な発光量を得ることができる。本実施形態では、第２冷却用ファン８と第２冷却用ファンドライブ回路９が備えられることから部品点数が増加しているが、低コストで実現可能である。
【００２７】
この第１実施形態では、点灯状態信号が“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わった（ランプ２が点灯した）ときに第２冷却用ファン８の動作を停止しているが、別の実施形態として、ランプバルブ２ａの温度をモニタリングする温度センサをさらに備え、マイコン１０が上記温度センサを介して検出されたランプバルブ温度と所定温度を比較し、ランプバルブ温度が所定温度よりも下回ったときに第２冷却用ファン８の動作を停止することも可能である。
【００２８】
図４〜図６は、本発明の第２実施形態による光源装置１００の主要構成を示すブロック図である。図４〜図６において、第１実施形態と実質的に同じ機能を有する構成要素には、図１と同一符号を付してある。
【００２９】
この第２実施形態では、第１実施形態の２つの冷却用ファン６、８に替えて、ランプ２を冷却する１つの冷却用ファン６０と、この冷却用ファン６０を図５に示すようにランプ２、ランプホルダ３及び反射ミラー４を含むランプ周辺部全体に向けて送風可能な全体送風位置Ａと、ランプバルブ２ａに直接送風可能なバルブ送風位置Ｂとに移動させる駆動部材６１と、この駆動部材６１に駆動力を与える駆動回路６２とを備えている。上記バルブ送風位置Ｂは、ランプの照射範囲内であっても自由に設定可能である。
【００３０】
図６は、光源装置１００のメイン動作を示すフローチャートである。マイコン１０は、図６に示すように、点灯状態信号が“Ｌ”になると、上記駆動回路６２及び駆動部材６１を介して冷却用ファン６０をバルブ送風位置Ｂに移動させ（Ｓ１１０；Ｙ、Ｓ１３０）、点灯状態信号が“Ｈ”になると、上記駆動回路６２及び駆動部材６１を介して冷却用ファン６０を全体送風位置Ａに移動させる（Ｓ１９０；Ｙ、Ｓ２１０）。すなわち、冷却用ファン６０は、ランプ点灯時は全体送風位置Ａで保持されてランプ周辺部全体を冷却し、ランプ消灯時はバルブ送風位置Ｂで保持されてランプバルブ２ａを集中的に冷却する。なお、図６に示すＳ１１０、Ｓ１５０、Ｓ１７０、Ｓ１９０及びＳ２３０は、図３に示すＳ１１、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１９及びＳ２３の各ステップと同様であるから、説明省略する。
【００３１】
以上の第２実施形態のように、ランプ２の点灯／消灯状態に応じて冷却用ファン６０の位置を移動させ、これによりランプ全体冷却と部分冷却（ランプバルブ冷却）とを切り替える構成としても、ランプ２を消灯してからランプ２が再点灯可能な状態になるまでに要する時間を大幅に短縮でき、より短い間隔でランプ２を再点灯させることができる。
【００３２】
また第２実施形態では、冷却用ファン６０が可動式であるので、消灯時に移動させるバルブ送風位置Ｂを自由に設定でき、より確実かつ効果的な位置でランプバルブ２ａを冷却することができる。
【００３３】
上記第２実施形態では、点灯状態信号が“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わった（ランプ２が点灯した）ときに冷却用ファン６０をバルブ送風位置Ｂから全体送風位置Ａに移動させているが、別の実施形態として、ランプバルブ２ａの温度をモニタリングする温度センサをさらに備え、マイコン１０が上記温度センサを介して検出されたランプバルブ温度と所定温度を比較し、ランプバルブ温度が所定温度よりも下回ったときに冷却用ファン６０をバルブ送風位置Ｂから全体送風位置Ａに移動させることも可能である。
【００３４】
以上の各実施形態では、高輝度放電ランプと反射ミラーとが別個に形成されているミラー別体型高輝度放電ランプを用いているが、本発明は反射ミラーと高輝度放電ランプとが一体に形成されたミラー内蔵型高輝度放電ランプにも適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、高輝度放電ランプを用いた光源装置において、消灯後のランプバルブを急速に冷却することができ、ランプが再点灯可能な状態となるまでに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による光源装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す第１及び第２冷却用ファンの配置を説明する図である。
【図３】図１に示す光源装置のメイン動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態による光源装置の主要構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す冷却用ファンの保持位置を説明する図である。
【図６】図４に示す光源装置のメイン動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１光源装置
２ランプ
２ａランプバルブ
２ｂ口金
３ランプホルダ
４反射ミラー
５ＡＣ／ＤＣ電源
６第１冷却用ファン（常時用冷却ファン）
７ランプ点灯回路
８第２冷却用ファン（消灯時専用冷却ファン）
９第２冷却用ファンドライブ回路
１０マイコン（制御手段）
６０冷却用ファン
６１駆動部材
６２駆動回路
１００光源装置

Claims

高輝度放電ランプと、
この高輝度放電ランプに組み付けられた反射ミラーと、
前記高輝度放電ランプ及び前記反射ミラーを含むランプ周辺部全体に送風する第１の冷却用ファンと、
前記高輝度放電ランプのランプバルブに向けて送風する第２の冷却用ファンとを備え、
前記第１の冷却用ファンを常時動作させ、前記第２の冷却用ファンをランプ消灯時に動作開始させることを特徴とする光源装置。
請求項１記載の光源装置において、前記第２の冷却用ファンは、前記高輝度放電ランプが点灯した後に、動作停止される光源装置。
請求項２記載の光源装置において、前記第２の冷却用ファンは、前記高輝度放電ランプのランプバルブ温度が所定温度まで低下した後に、動作停止される光源装置。
高輝度放電ランプと、
この高輝度放電ランプに組み付けられた反射ミラーと、
前記高輝度放電ランプ及び前記反射ミラーを含むランプ周辺部全体に送風可能な全体送風位置と、前記高輝度放電ランプのランプバルブに向けて送風可能なバルブ送風位置とに移動可能な冷却用ファンと、
この冷却用ファンを、前記高輝度放電ランプの点灯状態では前記全体送風位置で保持させ、消灯状態では前記バルブ送風位置で保持させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする光源装置。
請求項４記載の光源装置において、前記冷却用ファンは、前記高輝度放電ランプが点灯した後に、前記バルブ送風位置から前記全体送風位置に移動される光源装置。
請求項４記載の光源装置において、前記冷却用ファンは、前記高輝度放電ランプのランプバルブ温度が所定温度まで低下した後に、前記バルブ送風位置から前記全体送風位置に移動される光源装置。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光源装置において、前記高輝度放電ランプを装着するランプホルダを備え、前記反射ミラーは、このランプホルダを介して前記高輝度放電ランプに組み付けられる光源装置。