JP2006119130A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 重水素ランプを用いた光源装置の高輝度化を図る。
【解決手段】 球面反射鏡１４、シースルー型の第２の重水素ランプ１２、レンズ１３、シースルー型の第１重水素ランプ１１を一直線上に配置し、レンズ１３及び球面反射鏡１４の作用により、第２重水素ランプ１２の発光点１２ａからの放射光及び第１重水素ランプ１１の発光点１１ａから左方に出射する光をいずれも、発光点１１ａに集光する。したがって、２個の重水素ランプ１１、１２から放射される全ての光が合わさって一方向（右方）に出射されることとなり、１個の重水素ランプの光量の２倍の光量が得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば分光光度計等の光源として利用される光源装置に関し、更に詳しくは、光源装置の高輝度化の技術に関する。

重水素（Ｄ2）ランプは例えば紫外可視分光光度計の光源として広く利用されている。図３は液体クロマトグラフの検出器として使用される分光光度計の概略構成図である（特許文献１など参照）。光源である重水素ランプ１から放出された光はレンズ２で集光され、スリット３を通して回折格子４に導入される。重水素ランプ１からの放出光は各種波長が混じったものであるが、回折格子４で特定の波長を持つ単色光が取り出され、この単色光はフローセル５に集光される。フローセル５には例えば液体クロマトグラフのカラムで成分分離された試料液が順次流れる流路が設けられており、フローセル５に照射された光はこの流路中の試料液を透過して検出器６で検出される。

また、特許文献２に開示されているように、重水素ランプと他の光源を組み合わせることによって、紫外領域から赤外領域までの波長範囲を持つ光源装置を構成することが出来る。
特開２０００−７４８２０号公報 特開２００５−１７１４０号公報

図３に示すような従来の装置では、重水素ランプ１の輝度が高いほど、高精度、高感度の分析が可能であり 、従来より高輝度化が図られている。しかしながら、出力を上げると放熱の問題が生じ、水冷が必要となって扱いがかなり面倒になる。また、光源単体での性能向上には限界があり、大幅な輝度向上はあまり期待できない。

また、紫外領域の光は可視から赤外領域の光と比較して、レンズの透過率、ミラーの反射率ともに悪く、特許文献２に開示されているような重水素ランプと他の光源を組み合わせた光源装置では、光源装置から検出器にいたる光学系にレンズやミラーが多用されている場合、検出器に到達する光のうち、紫外領域の光の損失が可視から赤外領域の光に比べて大きくなる。

本発明はかかる課題を解決するために成されたものであり、重水素ランプ等を用いた光源装置において高輝度で安定した光を得るとともに、重水素ランプ等と他の光源を組み合わせた光源装置においては、紫外領域での光量を増大させることを目的としている。

上記課題を解決するために成された本発明に係る一の光源装置は、障害物が存在しない空間中に発光領域を有する同一種類の複数の光源と、該複数の光源のうちの１つである第１の光源の発光領域に他の光源から放射された光を集光する集光手段と、を備え、前記集光手段により集光されて第１の光源の発光領域を透過した光束と、該第１の光源の発光領域から放射された光束とが重畳した光束を出射光として取り出すようにしたことを特徴としている。

また、本発明に係るもう一つの光源装置は、紫外領域の光と可視から赤外領域の光を重畳もしくは切り替えることによって紫外領域から赤外領域までの光を発生させる光源装置において、前記紫外領域の光を発生させる手段が、前記一の光源装置であることを特徴としている。

ここで「障害物が存在しない空間中に発光領域を有する」光源とは、典型的には、重水素ランプ、キセノンランプ等の放電を利用したランプである。具体的に、特に本発明に係る光源装置において、複数の光源はシースルー型の重水素ランプである構成とすることができる。また、本発明に係るもう一つの光源装置において、赤外領域の光を発生させる光源はタングステンランプである構成とすることが出来る。

本発明に係る一の光源装置において、集光手段は他の光源から放射された光を第１光源の発光領域に集光するため、第１光源の発光領域では、元々の第１光源の発光領域からの光の放射に、上記集光による焦点を見かけ上の発光点とする光の照射が加わることになる。即ち、集光手段により集光されて第１の光源の発光領域を透過した光束と、元々、第１の光源の発光領域から放射された光束とが重畳した光束が、あたかも１つの発光点から放射された光のように出射光として取り出されるので、光源の数を増加した分だけ出射光の光量を増加させることができる。

このように本発明に係る一の光源装置によれば、光源単体の輝度を上げることなく、全体として高輝度化を図ることができる。

また、本発明に係るもう一つの光源装置によれば、紫外領域の光を発生させる手段として前記一の光源装置を使用することによって、紫外領域の光量を増加させることが可能となり、光源装置から放射される紫外領域から赤外領域の光のうち、レンズの透過やミラーの反射によって生じる紫外領域の光の損失を補填することが出来る。

以下、本発明の一実施例である光源装置について図１を参照して説明する。図１（ａ）は本実施例の光源装置の側面光路構成図、（ｂ）は上面光路構成図である。この実施例の光源装置は、図３に示した分光光度計用の、紫外領域（190nm〜400nm程度の範囲）の光源として使用されるものである。

シースルー型の第１、第２重水素ランプ１１、１２は共に発光点１１ａ、１２ａから両方向へ向けての光の放射角がθであり、また波長スペクトルも揃っているものとする。図１（ｂ）に示すように、球面反射鏡１４、第２重水素ランプ１２、レンズ１３、第１重水素ランプ１２は一直線上に配置されている。

詳しく述べると、第２重水素ランプ１２の一方の出射方向には、第２重水素ランプ１２の発光点１２ａから距離Ｂだけ離れた位置に反射面が来るように、曲率半径がＢである球面反射鏡１４が設置されている。これとは反対の第２重水素ランプ１２の出射方向には、発光点１２ａから距離Ａ／２だけ離れた位置に中心軸が来るように焦点距離がＡ／４であるレンズが設置されている。このレンズ１３の反対側の面には、レンズ１３の中心軸に対し対称となる位置に第１重水素ランプ１１が設置されている。したがって、第１重水素ランプ１１の発光点１１ａとレンズ１３の中心軸との距離もＡ／２であり、第１重水素ランプ１１の発光点１１ａと第２重水素ランプ１２の発光点１２ａとの距離はＡである。そして、第１重水素ランプ１１の発光点１１ａからレンズ１３と反対方向に向けて、本光源装置の出射光が放射されるように構成されている。

球面反射鏡１４は放射角θで発光点１２ａから向かって来る光を全て受け、発光点１２ａに集光するように反射する。したがって、理想的には、元々発光点１２ａから右方に向かった光と上記反射鏡１４で反射されて来た光とが合わさり、２倍の光量で以て発光点１２ａから右方に、つまりレンズ１３に向かう。レンズ１３はこうして入射して来た光を第１重水素ランプ１１の発光点１１ａに集光する。したがって、理想的には、第２重水素ランプ１２から出射した光の全てが第１重水素ランプ１１の発光点１１ａに集光されるものとみなせる。

一方、第１重水素ランプ１１の発光点１１ａから放射角θで左方に放射された光は、レンズ１３、第２重水素ランプ１２の発光点１２ａを経て球面反射鏡１４で反射され、上述した第２重水素ランプ１２の発光点１２ａに由来する光と合わさって発光点１１ａに戻って来る。このようにしてレンズ１３により発光点１１ａに集光された光は、あたかも、元々発光点１１ａから放射された光のように右方に出射するから、光の損失を考慮しなければ、第１、第２重水素ランプ１１、１２の両方から放射された全ての光が合わさって、つまり１個の重水素ランプの光量の２倍の光量で以て、右方に出射する。

次に、本発明の他の実施例による光源装置について図２を参照して説明する。図２はこの実施例の光源装置の上面光路構成図である。即ち、この実施例は上記実施例におけるレンズ１３に代わりに凹面反射鏡１５を利用したものである。レンズ１３と凹面反射鏡１５という光学素子の相違に応じて、第１重水素ランプ１２、第２重水素ランプ１２、球面反射鏡１４の配置が変更されているが、球面反射鏡１４及び凹面反射鏡１５の作用により、第２重水素ランプ１２の全ての放射光及び第１重水素ランプ１１の反射鏡１５側に出射する光を第１重水素ランプ１１の発光点１１ａに集光させることは同じである。したがって、この構成によっても、１個の重水素ランプの光量の２倍の光量の出射光が得られる。

また、本発明の他の実施例による光源装置について図４を参照して説明する。図４(ａ)は本実施例の光源装置の側面光路構成図、（ｂ）は上面光路構成図である。この実施例は、図１の構成に加え、タングステンランプ４１を第１重水素ランプ１１、第２重水素ランプ１２と一直線になるように配置した光源装置である。

図４において、図１と同一の構成要素に関しては同一の符号を付して説明を省略する。この実施例の光源装置は第２重水素ランプ１２の光の出射方向のうち、第１重水素ランプ１１と反対方向に距離Ｃ／２だけ離れた位置に中心軸が来るように焦点距離がＣ／４であるレンズ４２が設置されている。このレンズ４２の反対側の面には、レンズ４２の中心軸に対し対称となる位置にタングステンランプ４１が設置されている。したがって、タングステンランプの発光点４１ａとレンズ４２の中心軸との距離もＣ／２であり、タングステンランプ４１の発光点４１ａと第１重水素ランプ１１の発光点１１ａとの距離はＣである。そして、タングステンランプ４１の発光点４１ａからレンズ４２と反対方向に向けて、本光源装置の出射光が放射されるように構成されている。なお、レンズ１３の焦点距離Ａ／４とレンズ４２の焦点距離Ｃ／４は同一であっても良いし、異なっていても良い。

タングステンランプの放射する光の波長は主に可視から赤外領域(350nm〜2500nm程度の範囲)であり、本実施例によって紫外領域から赤外領域までの波長範囲を有する光源装置を構成することができる。特に、紫外領域の光は可視から赤外領域の光と比較して、レンズの透過率、ミラーの反射率ともに悪く、光源装置から検出器にいたる光学系にレンズやミラーが多用されている場合、検出器に到達する光のうち、紫外領域の光の損失が可視から赤外領域の光に比べて大きくなる。したがって、本実施例の光源装置を使用することによって、レンズやミラーによる紫外領域の光の損失をカバーすることができる。

さらに、本発明の他の実施例による光源装置について図５を参照して説明する。図５は本実施例の上面光路構成図である。図５において、図１と同一の構成要素に関しては同一の符号を付して説明を省略する。本実施例では第１重水素ランプ１１および第２重水素ランプ１２から放射される光とタングステンランプ５１から放射される光を切り替えミラー５２で切り替える機構を備えている。切り替えミラー５２は矢印Ｓの方向に移動可能であり、切り替えミラー５２が光路に挿入された時には重水素ランプからの光が出射光として取り出され、切り替えミラー５２が光路から外れた場合にはタングステンランプ５１からの光が出射光として取り出される。この構成によっても紫外領域において１個の重水素ランプの光量の２倍の光量の出射光が得られ、紫外領域から赤外領域までの波長範囲を有する光源装置を得ることができる。

なお、上記実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正、追加を行うことができる。

具体的には、上記実施例では、光源（重水素ランプ）の数を２個としたが、３個以上にしてもよく、基本的にはその数に比例して光量を増加させることができる。また、光源は重水素ランプでなくても、発光点に障害物が存在しないような光源、典型的には放電を利用した光源であれば、特に限定されない。さらにまた、本発明における集光手段としては上記のような凸レンズや凹面反射鏡に限らず、光源の種類や光学配置などに応じて、非球面レンズ、非球面鏡、回折素子、プリズム、或いは複数の異なる種類の光学素子の組み合わせなど、適宜のものを選択すればよい。

本発明の一実施例による光源装置の光路構成図。 本発明の他の実施例による光源装置の光路構成図。 本発明に係る光源装置の適用対象の一例である分光光度計の概略構成図。 本発明の他の実施例による光源装置の光路構成図。 本発明の他の実施例による光源装置の光路構成図。

符号の説明

１１…第１重水素ランプ
１２…第２重水素ランプ
１１ａ、１２ａ…発光点
１３…レンズ
１４…球面反射鏡
１５…凹面反射鏡

Claims (4)

1. 障害物が存在しない空間中に発光領域を有する同一種類の複数の光源と、該複数の光源のうちの１つである第１の光源の発光領域に他の光源から放射された光を集光する集光手段と、を備え、前記集光手段により集光されて第１の光源の発光領域を透過した光束と、該第１の光源の発光領域から放射された光束とが重畳した光束を出射光として取り出すようにしたことを特徴とする光源装置。
2. 前記複数の光源はシースルー型の重水素ランプであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 紫外領域の光と可視から赤外領域の光を重畳もしくは切り替えることによって紫外領域から赤外領域までの光を発生させる光源装置において、前記紫外領域の光を発生させる手段が請求項１または２に記載の光源装置であることを特徴とする光源装置。
4. 前記可視から赤外領域の光を発生させる光源がタングステンランプであることを特徴とする請求項３に記載の光源装置

Images