JP4188481B2 - 光源装置及びスポット光源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を照射する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。
【０００３】
このような装置においては、放電管など内部に設置された各部品を冷却するために、空気流による冷却（空冷）が行われる場合がある。このとき、例えば反射ミラーやシャッターなどの部品・部位に対して充分に冷却を行ったときに、放電管に対して過冷却になって光量が減少する問題がある。このような問題に対して、例えば特公平７−１１４９９３号公報に示された装置では、放電管に当たる空気流量を制限するような制風板を設置している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スポット光源装置の内部の温度は、装置各部において大きく異なり、また、好適な冷却の程度も異なるので、同一の空気流を装置内部の全体に供給することによる単純な冷却方法では、上記した放電管の過冷却の問題を生じるなど、かえって充分な動作を確保できなくなることがある。
【０００５】
例えば、制風板を用いた上記した装置においては、空気流量を減少させるのみで、放電管に当たる空気流の温度は、装置の他の部位に当たる空気流の温度と変わらない。また、制風板の設置は、結果的に全体の通気をも制限してしまい、冷却効率を逆に低下させる原因ともなる。このような冷却方法についての問題は、スポット光源装置以外の光源装置においても同様である。
【０００６】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、放電管を過冷却の状態にすることなく、各部品・部位を充分に冷却できる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。
【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、ハウジングの出射面に設けられた出射口と、を有する光源装置において、放電管及び反射ミラーと、ハウジングの出射面との間に、ハウジング内部の出射面側の領域であって、出射口が臨み、光の外部への出射の制御が行われる出力領域と、ハウジング内部の出力領域に対して出射面の反対側にある領域であって、放電管及び反射ミラーが格納される光源領域と、を区分し、光を通過させる開口部を有する遮蔽板と、遮蔽板に出射口に向かって突出するように取り付けられ、光を通過させる導光部を有するとともに、その側面に側面開口部が設けられている筒状部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
光源領域と出力領域とを区分する遮蔽板に設けられた開口部は、光源領域から出力領域への光入射の通路となるとともに、出力領域側から、開口部に対向している放電管に空気流を供給する通気口としても機能する。ここで、上記した構成においては、この開口部に対してさらに筒状部材を接続する。この筒状部材は、開口部による光の入射位置の制限に加えて入射角度をも制限することができ、したがって、余分な光の遮蔽効果を向上させることができる。
【０００９】
同時に、この筒状部材によって遮蔽板の開口部を介して放電管に供給される空気流を制限することができ、これによって、放電管の過冷却を防止して、好適な各部の冷却を行うことができる。
【００１０】
このように筒状部材を設置した場合、逆にこの筒状部材によって放電管の冷却が過度に抑制されてしまう場合がある。また、筒状部材は光を遮蔽することによって加熱されてしまう。これに対して、筒状部材はそれ自身放熱フィンの機能を有しているが、それのみでは充分に冷却が行われない場合がある。
【００１１】
このような問題に対して、上記した装置においては、この筒状部材の側面に側面開口部を形成している。このとき、この側面開口部によって筒状部材内部への空気流の流入が可能となり、これによって放電管の冷却の制御と筒状部材の好適な冷却とをともに実現することができる。
【００１２】
なお、上記した放電管の冷却の制御については、形成される側面開口部の形状や開口面積等を用いて空気流の流量や方向等を変更・設定することによって実現することができる。
【００１３】
また、反射ミラーは、遮蔽板の開口部と対面して、遮蔽板に接続・固定されていることを特徴とする。
【００１４】
このように放電管がその内側に設置される反射ミラーを直接遮蔽板に接続する構成とすることによって、遮蔽板の開口部以外からの空気流を除いて、さらに放電管に供給される空気流の制御性を高めることができる。
【００１５】
また、出力領域内に、シャッター板と、シャッター板を回転駆動させるシャッター駆動部を有し、出射口からの光の出射のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるためのシャッターが設置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、出力領域内において、筒状部材の側面開口部が臨む領域と、シャッター駆動部が設置されている領域とが、空間的に分離されていることを特徴としても良い。
【００１７】
出力領域にシャッターを備えることによって、放電管をＯＮ／ＯＦＦすることなく光の出射のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることができるので、放電管の状態をより安定させることができる。
【００１８】
この場合、筒状部材の側面開口部がロータリーソレノイドなどのシャッター駆動部に対面しない位置に設けられることによって、シャッター駆動部に対する光遮蔽の効果を高めて、シャッター駆動部の光による加熱に起因する故障等を抑制することができる。
【００１９】
あるいは、出力領域内に、シャッターを固定・設置するための支持部材をさらに備えたことを特徴としても良い。
【００２０】
シャッターが遮蔽板等に固定されずに、別に設けられた支持部材に対して固定・設置されることによって、シャッターに対する加熱をさらに抑制して、シャッター部品の劣化を抑制することができる。
【００２１】
また、筒状部材の側面開口部は、互いに対向するように形成された２つの側面開口部を少なくとも備えることを特徴とする。このように構成することによって、対向する２つの側面開口部の間が空気流の通路となるので、より好適な空気流の生成とその制御を実現することができる。
【００２２】
さらに、側面開口部は、放電管または反射ミラーからの光を遮蔽するように構成された光遮蔽開口部からなることを特徴とする。側面開口部を光を通過させない構成とすることによって、筒状部材内部への空気流の流入と光遮蔽効果とをともに向上させることができる。
【００２３】
また、筒状部材は、導光部の形状がハウジングの出射面に向かって先細になるように形成されたことを特徴としても良い。このように先細の形状とすることによって、さらに遮蔽効果を高めることができる。
【００２４】
また、ハウジングの少なくとも一方の面の出力領域に面する所定の部位に、外気取込口が設けられたことを特徴とする
あるいは、出力領域には、ハウジングの出射面側の面の所定の位置に出射口に対向する出射開口部を有するとともに、出射開口部を有する面に対向する面が遮蔽板を構成して筒状部材をその内部に含む内箱が設置され、内箱の少なくとも一方の面の出力領域に面する所定の部位に、通気口が設けられたことを特徴とする。
【００２５】
このように、出力領域に面するハウジングまたは内箱の所定の部位に、外気取込口または通気口を設けることによって、空気流の供給を充分に行うことができる。
【００２６】
上記した構成における具体的な空気流の構成としては、ハウジングは、出射面に直交する第１の直交面に設けられた排気口と、第１の直交面、または出射面及び第１の直交面に直交する第２の直交面の少なくとも一方に設けられた外気取込口と、を有して構成され、ハウジングの内部は、外気取込口が臨み、放電管等を駆動制御する駆動装置が格納される駆動領域と、出射面及び第２の直交面に直交する第３の直交面に隣接するとともに、駆動領域に連通する通気領域と、をさらに有して構成され、排気口は光源領域に臨み、外気取込口から導入された空気流は、駆動領域内を冷却した後、通気領域を経由して出力領域に導入されて出力領域内を冷却し、さらに光源領域に導入されて光源領域内を冷却して、排気口から排気されるように構成しても良い。
【００２７】
また、本発明による光源装置は、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、ハウジングの出射面に設けられた出射口と、を有する光源装置において、ハウジングは、出射面に直交する第１の直交面に設けられた排気口と、第１の直交面、または出射面及び第１の直交面に直交する第２の直交面の少なくとも一方に設けられた外気取込口と、を有して構成され、ハウジングの内部は、外気取込口が臨み、放電管等を駆動制御する駆動装置が格納される駆動領域と、出射面及び第２の直交面に直交する第３の直交面に隣接するとともに、駆動領域に連通する通気領域と、出射口が臨み、光の外部への出射の制御が行われる出力領域と、排気口が臨み、放電管及び反射ミラーが格納される光源領域と、を有して構成され、外気取込口から導入された空気流は、駆動領域内を冷却した後、通気領域を経由して出力領域に導入されて出力領域内を冷却し、さらに光源領域に導入されて光源領域内を冷却して、排気口から排気されるように構成されたことを特徴とする。
【００２８】
このような構成によれば、装置内部の各部の冷却は、駆動領域、出力領域、光源領域の順に行われる。このように冷却の空気流経路を設定することによって、最も高温となる光源領域が最後に冷却されるようにして、他の領域を充分に冷却することができる。また、逆に他の領域を冷却して外気温よりも適度に昇温された空気流を光源領域の冷却に用いることによって、上記した側面開口部を有する筒状部材と同様に、放電管の過冷却を抑制することができる。
【００２９】
また、放電管及び反射ミラーと、ハウジングの出射面との間に、出力領域と光源領域とを区分し、光を通過させる開口部を有する遮蔽板と、遮蔽板に出射口に向かって突出するように取り付けられ、光を通過させる導光部を有するとともに、その側面に側面開口部が設けられている筒状部材と、を備えたことを特徴としても良い。
【００３０】
また、光源領域の容積は、駆動領域及び出力領域のいずれの容積よりも大きく構成されていることを特徴とする。最も温度の高い光源領域の容積を、駆動領域及び出力領域のそれぞれの容積よりも大きく設定することによって、より効果的に各部の冷却を行うことができる。
【００３１】
さらに、排気口に、空気流を排気するためのファンが設置されていることを特徴とすることによって、効率的に空気流による冷却を行うことができる。
【００３２】
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構成とする。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。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による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。
【００３４】
図１は、本発明による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１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。
【００３５】
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１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。
【００３６】
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。
【００３７】
図２及び図３は、図１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２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３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。
【００３８】
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。
【００３９】
まず、装置内部の各部の基本的構成について説明する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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３）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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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４は、図３に示した光出射の光軸を含むＩ−Ｉ矢印垂直断面図、図５は、図４に示したII−II矢印水平断面図である。なお、図４及び図５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４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。
【００５０】
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。
【００５１】
光源領域Ｃには、ＵＶ光を放射・照射する放電管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。反射ミラー２１は、例えば楕円集光ミラーなどの所定形状を有し、その内面を反射面とするミラーから構成されており、放電管２０からのＵＶ光を反射し、出射開口部を介して外部へと光を出射する。
【００５２】
このランプユニット２は、その出射開口部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。
【００５３】
本実施形態においては、ランプユニット２として容易に着脱可能なものが用いられている。このランプユニット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。
【００５４】
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。
【００５５】
また、図４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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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２）に固定されて設置されている。なお、図２及び図５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４及び図５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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
なお、図２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。
【００６３】
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１）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。
【００６４】
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。
【００６５】
次に、本実施形態における装置内部の冷却について、図４及び図５を参照しつつ説明する。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、通気口等によって設定・制御される。
【００６６】
図６は、図１に示したＵＶスポット光源装置の外面構成を図１とは反対側について示す斜視図である。ハウジング外箱１１の右側面１ｄの駆動領域Ａに面する所定の位置には第１の外気取込口６１が、また、ハウジング外箱１１の後面１ｂの駆動領域Ａに面する所定の位置には第２の外気取込口６２が設けられている。一方、ハウジング外箱１１の後面１ｂの光源領域Ｃに面する所定の位置には排気口として機能するファン６３が設置されている。
【００６７】
これによって、第１の外気取込口６１及び第２の外気取込口６２から導入された外気による空気流は、所定の経路によって装置内部の各部位・部品を冷却した後、ファン６３から外部に排気される。なお、外気取込口については、本実施形態においては駆動領域Ａに面して２つの外気取込口６１及び６２を設けているが、どちらか一方のみとする構成であっても良い。
【００６８】
装置内部における空気流の経路は、各領域を区分する区分板等と、各部位に設けられた通気口等によって設定される。すなわち、駆動領域Ａと通気領域Ｄとは連通されているが、駆動領域Ａ及び通気領域Ｄと光出射領域Ｇとは、区分板３１によって空間的に分離され、また、光出射領域Ｇ内の出力領域Ｂと光源領域Ｃとは、内箱３２及び内箱側面カバー３３によって空間的に分離されている。
【００６９】
これに対して、区分板前面３１ａの出力領域Ｂに面する所定の位置、及び内箱３２の前面の所定の位置には、対応して形成された通気口６４及び６５がそれぞれ設けられている。また、内箱底面３２ａの後面側の所定の位置には、通気口６６が設けられている。
【００７０】
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。また、光源領域Ｃに面したファン６３の内側には、光漏れを防止するために通気制御板６７が設置されている。この通気制御板６７には、外部への光漏れが起こらない光遮蔽通気口６８が形成されている。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。
【００７１】
このような構成による装置内部の空気流の経路が、概略的に図４及び図５に示されている。すなわち、第１の外気取込口６１及び第２の外気取込口６２から導入された外気による空気流は、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連通されている通気領域Ｄに流入する。通気領域Ｄに流入した空気流は、通気口６４及び６５から出力領域Ｂに導入されて、その内部に設置されたシャッター４及び筒状部材３７等を冷却し、さらに通気口６６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の各部等を冷却する。上記した経路によって各領域内を冷却した空気流は、通気制御板６７の光遮蔽通気口６８を経由して、ファン６３から外部へ排気される。
【００７２】
上記のように空気流の経路を構成することによって、最も効率的なスポット光源装置の内部各部の冷却を実現することができる。すなわち、冷却すべき駆動領域Ａ、出力領域Ｂ及び光源領域Ｃの各領域の、スポット光源装置が駆動されている時の温度は、駆動領域Ａの温度が電源等からの発熱によって９０℃程度、出力領域Ｂの温度がシャッター駆動部４２等からの発熱によって７０℃程度、光源領域Ｃの温度が放電管２０等からの発熱によって３００℃程度である。したがって空気流が、最も高温である光源領域Ｃを先に通過してしまうと、それによって空気流が大幅に昇温されてしまい、他の領域の各部を充分に冷却できなくなる。これに対して、図４及び図５に示すように、駆動領域Ａにおいて外気による空気流が取り込まれる構成としてまず駆動領域Ａの各部を冷却し、次に通気領域Ｄを経由して出力領域Ｂの各部を冷却して、最後に光源領域Ｃの各部を冷却することによって、各領域を効果的に冷却することができる。
【００７３】
ここで、最も温度の高い光源領域Ｃの容積は、駆動領域Ａ及び出力領域Ｂのそれぞれの容積よりも大きく設定されていることが好ましい。これによって、さらに効果的にランプユニット２の反射ミラー２１等の冷却を行うことができる。
【００７４】
このとき、ランプユニット２については、放電管２０が冷却され過ぎると逆にその発光の効率が落ちて光量が減少してしまう（過冷却）が、上記した経路による空気流においては、駆動領域Ａ及び出力領域Ｂを冷却することによって適度に昇温された空気流を光源領域Ｃに導入して冷却を行うので、上記した過冷却を防止することができる。
【００７５】
また、ランプユニット２が内箱底面３２ａに直接接続されて固定されていることによって、反射ミラー２１によって空気流が光源領域Ｃ側から放電管２０に直接供給されることが防止される。また、出力領域Ｂ内を通過する空気流については、通気経路がないために反射ミラー２１の内側にはわずかしか流入せず、出力領域Ｂ内の空気流による熱交換等によって冷却が行われるので、これによっても放電管２０の過冷却が防止される。
【００７６】
本実施形態においては、ランプユニット２に対面されている内箱底面３２ａの開口部３２ｄに、筒状部材３７がさらに設けられている。この筒状部材３７は、先に述べたように、ランプユニット２からの光のうち出射に用いられない余分な光を遮蔽する効果を有する。また、光の遮蔽によって筒状部材３７自身が加熱されてしまうが、このとき筒状部材３７は放熱フィンの機能をも果たしており、効率的に空気流によって冷却される。なお、この筒状部材３７の材質については、例えば熱伝導性の良い金属製のものなどが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００７７】
このような筒状部材３７を設けた場合、出力領域Ｂ側からのランプユニット２内側への空気流の吹き付け等がさらに抑制されるので過冷却防止にも効果があるが、逆に放電管２０の冷却が充分に行われなくなる場合がある。これに対して筒状部材３７には、その側面に互いに対面している２つの円形状の側面開口部３７ｃ及び３７ｄが形成されている。
【００７８】
筒状部材３７を設けた場合について、その側面に側面開口部を形成することによって、空気流の筒状部材３７の内側（導光部３７ａ）への流入が可能となる。これによって、筒状部材３７の冷却の効率が向上されるとともに、空気流がランプユニット２に対面している開口部３２ｄの近傍を通過するようになるので、熱交換等による放電管２０の好適な冷却を実現することができる。
【００７９】
この側面開口部の構成については、例えば本実施形態においては、対面する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、各側面開口部３７ｃ及び３７ｄ間が空気流の通路となるので、効率的な空気流の供給を行うことができる。これ以外にも、他の諸条件等によって単一の側面開口部、または３つ以上の側面開口部を設ける場合や、対面しない２つの側面開口部を設ける場合など様々な形態によって構成することができる。
【００８０】
なお、これらの側面開口部の形状・面積によって、空気流の流量が設定・制御される。また、側面開口部の位置によって、空気流の経路が設定・制御される。したがって、個々の装置において好適な側面開口部の形態を選択することが必要である。
【００８１】
本実施形態においては、対面する２つの側面開口部３７ｃ及び３７ｄは、側面開口部３７ｃがやや右側面１ｄ側に位置するように、内箱側面カバー３３等に対して約３０°傾いた角度で筒状部材３７の中心を通る直線によって対面させて形成されている。すなわち、出力領域Ｂへの空気流は駆動領域Ａから通気領域Ｄ、通気口６４及び６５を経由して導入されるが、上記したように通気口６４及び６５側にある側面開口部３７ｃを空気流が流入する方向である駆動領域Ａ側にずらした位置に形成することによって、筒状部材３７内側への空気流の導入がより良好に実現される。
【００８２】
また、２つの側面開口部３７ｃ及び３７ｄを結ぶ線と略直交する方向にシャッター４のシャッター駆動部４２が設置されている。すなわち、２つの側面開口部３７ｃ及び３７ｄはいずれもシャッター駆動部４２に面していない。
【００８３】
側面開口部３７ｃ及び３７ｄは光を遮蔽する構造となっていないため、放電管２０及び反射ミラー２１からの光の一部がここから出射される。このとき、この光がロータリーソレノイドなどからなるシャッター駆動部４２に照射されると、シャッター駆動部４２が光によって加熱されて劣化する場合がある。これに対して、上記のような側面開口部３７ｃ及び３７ｄの設置位置とすることによって、シャッター駆動部４２に対して光を遮蔽する機能と、空気流による冷却を制御する機能とを両立させた筒状部材３７とすることができる。
【００８４】
なお、シャッター駆動部４２は、遮蔽板である内箱底面３２ａや筒状部材３７等に接触せずに別に支持部材であるシャッター固定部３３ａを設けてその固定を行っているので、光によって加熱される遮蔽板である内箱底面３２ａ等との接触によるシャッター駆動部４２の間接的な加熱と、それによる劣化が抑制されている。
【００８５】
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、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。
【００８６】
例えば、ランプユニット２については遮蔽板である内箱底面３２ａに直接固定する場合に限らず、遮蔽板から空間的に分離されて設置された場合においても、上記した空気流の経路や、側面開口部を有する筒状部材によって、好適な冷却条件を実現することができる。また、上記した実施形態では出力領域Ｂの形成に内箱３２が用いられており内箱３２に通気口６５が設けられているが、内箱が設置されずに出力領域が直接ハウジングの面に面する場合には、ハウジング面の所定の位置に外気取込口を設けて出力領域内へのシャッター及び筒状部材等の冷却のための空気流を供給する構成としても良い。
【００８７】
筒状部材の形状については先細となる円錐台形状に限らず、円筒状などのものを用いても良い。また、側面開口部については、例えば通気制御板６７に設けられた光遮蔽通気口６８と同様の形態等によって、光を遮蔽する形態による光遮蔽開口部としても良い。
【００８８】
また、上記した実施形態では上方出射型のスポット光源装置を示したが、側方出射型の光源装置についても、同様の構成を用いることが可能である。
【００８９】
【発明の効果】
本発明による光源装置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、駆動領域に面して外気取込口を設け、光源領域に面して排気口を設けて、駆動領域及び出力領域を順次冷却した後、適度に昇温された空気流によって光源領域を冷却する、という経路によって装置内部の各部を空気流によって空冷する構成とすることによって、それぞれの領域において好適な条件による冷却を効率的に行うことができる。例えば、これによって放電管の過冷却が抑制される。
【００９０】
また、光源領域と出力領域とを区分する遮蔽板の出力領域側に側面開口部を有する筒状部材を設けることによっても、上記した放電管の過冷却の抑制など好適な冷却条件が実現される。
【００９１】
上記したように、放電管の過冷却を防ぎつつ、かつ放電管以外の各部分を充分に冷却することが可能な構成とすることによって、装置を構成する各部品の劣化が少なく、長時間安定して動作可能な光源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＵＶスポット光源装置の外面構成を示す斜視図である。
【図２】ＵＶスポット光源装置の内部構成についてハウジング及び内箱等を一部破断して示す斜視図である。
【図３】ＵＶスポット光源装置の内部構成についてハウジングを一部破断して示す斜視図である。
【図４】ＵＶスポット光源装置のＩ−Ｉ矢印垂直断面図である。
【図５】ＵＶスポット光源装置のII−II矢印水平断面図である。
【図６】ＵＶスポット光源装置の外面構成を図１とは反対側から示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ハウジング、１ａ…前面、１ｂ…後面、１ｃ…左側面、１ｄ…右側面、１ｅ…底面、１ｆ…上面、１１…ハウジング外箱、１２…ハウジング側面カバー、１３…出射口、１５…駆動装置、１５ａ…駆動装置設置板、
２…ランプユニット、２０…放電管、２１…反射ミラー、２２…位置決めリング部、２５…ランプユニット設置部、２６…装着ガイド、２７…保持板、２７ａ…固定ネジ、２７ｂ…固定スプリング、２８ａ、２８ｂ…支持バネ、
３１…区分板、３１ａ…区分板前面、３１ｂ…区分板右側面、３２…内箱、３２ａ…内箱底面、３２ｂ…出射開口部、３２ｄ…開口部、３３…内箱側面カバー、３３ａ…シャッター固定部、３４ａ、３４ｂ…カバー側凸状係合部、３４ｃ…ケーブル挿通部、３５ａ、３５ｂ…内箱側凹状係合部、３５ｃ…カバー固定部、３５ｄ、３５ｅ…ガイド部、３５ｆ…凹部、３７…筒状部材、３７ａ…導光部、３７ｂ…開口部、３７ｃ、３７ｄ…側面開口部、
４…シャッター、４１…シャッター板、４１ａ…突起部、４２…シャッター駆動部、４３…位置センサ、４４…コネクタ部、４４ａ…コネクタ、４４ｂ…ケーブル、
５…ファイバ、５０…ファイバ差込口、
６１…第１の外気取込口、６２…第２の外気取込口、６３…ファン、６４、６５、６６…通気口、６７…通気制御板、６８…光遮蔽通気口。

Claims (16)

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、前記ハウジングの出射面に設けられた出射口と、を有する光源装置において、
   前記放電管及び前記反射ミラーと、前記ハウジングの前記出射面との間に、
   前記ハウジング内部の前記出射面側の領域であって、前記出射口が臨み、光の外部への出射の制御が行われる出力領域と、前記ハウジング内部の前記出力領域に対して前記出射面の反対側にある領域であって、前記放電管及び前記反射ミラーが格納される光源領域と、を区分し、光を通過させる開口部を有する遮蔽板と、
   前記遮蔽板に前記出射口に向かって突出するように取り付けられ、光を通過させる導光部を有するとともに、その側面に側面開口部が設けられている筒状部材と、を備えたことを特徴とする光源装置。
2. 前記反射ミラーは、前記遮蔽板の前記開口部と対面して、前記遮蔽板に接続・固定されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
3. 前記出力領域内に、シャッター板と、前記シャッター板を回転駆動させるシャッター駆動部を有し、前記出射口からの光の出射のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるためのシャッターが設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
4. 前記出力領域内において、前記筒状部材の前記側面開口部が臨む領域と、前記シャッター駆動部が設置されている領域とが、空間的に分離されていることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
5. 前記出力領域内に、前記シャッターを固定・設置するための支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４記載の光源装置。
6. 前記筒状部材の前記側面開口部は、互いに対向するように形成された２つの側面開口部を少なくとも備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の光源装置。
7. 前記側面開口部は、前記放電管または前記反射ミラーからの光を遮蔽するように構成された光遮蔽開口部からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光源装置。
8. 前記筒状部材は、前記導光部の形状が前記ハウジングの前記出射面に向かって先細になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の光源装置。
9. 前記ハウジングの少なくとも一方の面の前記出力領域に面する所定の部位に、外気取込口が設けられたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の光源装置。
10. 前記出力領域には、
    前記ハウジングの前記出射面側の面の所定の位置に前記出射口に対向する出射開口部を有するとともに、前記出射開口部を有する面に対向する面が前記遮蔽板を構成して前記筒状部材をその内部に含む内箱が設置され、
    前記内箱の少なくとも一方の面の前記出力領域に面する所定の部位に、通気口が設けられたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の光源装置。
11. 前記ハウジングは、前記出射面に直交する第１の直交面に設けられた排気口と、前記第１の直交面、または前記出射面及び前記第１の直交面に直交する第２の直交面の少なくとも一方に設けられた外気取込口と、を有して構成され、
    前記ハウジングの内部は、
    前記外気取込口が臨み、前記放電管等を駆動制御する駆動装置が格納される駆動領域と、
    前記出射面及び前記第２の直交面に直交する第３の直交面に隣接するとともに、前記駆動領域に連通する通気領域と、をさらに有して構成され、
    前記排気口は前記光源領域に臨み、
    前記外気取込口から導入された空気流は、前記駆動領域内を冷却した後、前記通気領域を経由して前記出力領域に導入されて前記出力領域内を冷却し、さらに前記光源領域に導入されて前記光源領域内を冷却して、前記排気口から排気されるように構成されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の光源装置。
12. 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、前記ハウジングの出射面に設けられた出射口と、を有する光源装置において、
    前記ハウジングは、前記出射面に直交する第１の直交面に設けられた排気口と、前記第１の直交面、または前記出射面及び前記第１の直交面に直交する第２の直交面の少なくとも一方に設けられた外気取込口と、を有して構成され、
    前記ハウジングの内部は、
    前記外気取込口が臨み、前記放電管等を駆動制御する駆動装置が格納される駆動領域と、
    前記出射面及び前記第２の直交面に直交する第３の直交面に隣接するとともに、前記駆動領域に連通する通気領域と、
    前記出射口が臨み、光の外部への出射の制御が行われる出力領域と、
    前記排気口が臨み、前記放電管及び前記反射ミラーが格納される光源領域と、を有して構成され、
    前記外気取込口から導入された空気流は、前記駆動領域内を冷却した後、前記通気領域を経由して前記出力領域に導入されて前記出力領域内を冷却し、さらに前記光源領域に導入されて前記光源領域内を冷却して、前記排気口から排気されるように構成されたことを特徴とする光源装置。
13. 前記放電管及び前記反射ミラーと、前記ハウジングの前記出射面との間に、
    前記出力領域と前記光源領域とを区分し、光を通過させる開口部を有する遮蔽板と、
    前記遮蔽板に前記出射口に向かって突出するように取り付けられ、光を通過させる導光部を有するとともに、その側面に側面開口部が設けられている筒状部材と、を備えたことを特徴とする請求項１２記載の光源装置。
14. 前記光源領域の容積は、前記駆動領域及び前記出力領域のいずれの容積よりも大きく構成されていることを特徴とする請求項１２または１３記載の光源装置。
15. 前記排気口に、前記空気流を排気するためのファンが設置されていることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項記載の光源装置。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項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。

Images