JP4421048B2 - 光源装置及びスポット光源装置 - Google Patents
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Description
【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、ハウジング内に放電管やその駆動装置などを格納し、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し集光して、ハウジングの一方の面に設けられた出射口へと導光する。そして、集光された光は、出射口に接続された光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】
このような光源装置においては、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(例えば、特公平7−114993号公報参照)。このとき、ハウジングに設けられた外気取込口から内部へと流入した空気流は、装置内部の各部を通過して冷却を行った後、排気口から外部へと排気される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
光源装置の構成として、電源部などを含む装置の駆動系が設置された駆動部と、光源である放電管などを含む光学系が設置された光源部とにハウジング内を区分板によって区分した形態が考えられる。このような構成によれば、駆動部及び光源部を光学的に区分して、光源部から駆動部への光漏れをなくすことができ、また、駆動部と光源部とを独立して別々に構成することが可能となる。
【0005】
このように光源装置を駆動部及び光源部に区分した場合、その空冷において次のような問題を生じる。すなわち、外気取込口から取り込まれた空気流が駆動系の各部及び光学系の各部を順次通過して冷却していく構成では、一方の構成の変更が、他方における空気流の経路にも影響を与える。したがって、一方の構成変更に伴って、他方についても構成を見直す必要を生じてしまうという問題がある。また、駆動部及び光源部を区分している区分板は、両部分を光学的に分離すると同時に空気流のやり取りをも制限している。そのため、上記のように構成変更があった場合には、区分板に設ける通気口の配置についても見直さなくてはならない。このような構成上の問題は、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、駆動部及び光源部内のそれぞれで空気流が好適に制御されて、装置内部の各部が効率的に冷却され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、放電管及び反射ミラー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、出射面に略直交する第1の面を含み、放電管を駆動制御する駆動装置が格納される駆動領域をその内部に有して、装置を動作させる駆動部を構成する第1ハウジング部と、第1の面に対向する第2の面、及び出射面のうち出射口を含む部分を含み、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、放電管及び反射ミラーが配置される光源領域とをその内部に有して、光を出射させる光源部を構成するとともに、光源部を駆動部から区分する区分板を備える第2ハウジング部と、からなり、第1ハウジング部は、第1の面に略直交する面に設けられた排気口と、駆動装置を排気口とともに挟む部位に設けられた第1外気取込口と、を有し、第2ハウジング部は、反射ミラーの出射開口部を出射面とともに挟む区分板の部位に設けられた第1通気口と、出射面と反射ミラーの出射開口部とに挟まれた区分板の部位に設けられた第2通気口と、反射ミラーの出射開口部を第1通気口とともに挟む部位に設けられた第2外気取込口と、を有し、反射ミラーの出射開口部と第2外気取込口との間に設置され、第2外気取込口から反射ミラーの出射開口部への空気流を制限する制風部材を備えるとともに、制風部材は、反射ミラーの外面に、第2外気取込口からの空気流を供給する第1通気部と、反射ミラーの出射開口部の反対側に位置する放電管の電極に、第2外気取込口からの空気流を供給する第2通気部と、反射ミラーの出射開口部側に位置する放電管の電極に、第2外気取込口からの空気流を供給する第3通気部と、を有することを特徴とする。
【0008】
駆動部及び光源部が区分板で光学的に区分された光源装置においては、排気用のファンと駆動装置との配線の必要性から、駆動部側のハウジングに排気口が設置される。これに対して、上記した光源装置においては、駆動部及び光源部を光学的に分離させる区分板を、光源部側の第2ハウジング部に設けている。そして、駆動部側には、第1外気取込口及び排気口を、また、光源部側には、第2外気取込口及び区分板上の第1通気口を、それぞれ空気流の制御のために設置している。
【0009】
このとき、駆動部においては、第1外気取込口から取り込まれた空気流が各部に供給されて内部が冷却(空冷)され、冷却後の空気流は排気口から外部へと排気される。一方、光源部においては、第2外気取込口から取り込まれた空気流が各部に供給されて内部が冷却され、冷却後の空気流は第1通気口から駆動部へと導かれ排気口から外部へと排気される。
【0010】
ここで、光源部における空気流の制御について考えると、駆動部への第1通気口が、駆動部における排気口と同様の役割を有している。これに対して、上記した光源装置では、第1通気口が設けられる区分板を光源部側の第2ハウジング部に対して固定している。したがって、排気口を有していない光源部についても、駆動部の構成とは独立に、光源部の構成のみで光源部内での空気流の経路を設定することが可能となる。
【0011】
また、光源部内の構成については、反射ミラーの出射開口部を挟んで、前方(出射口側)に第2外気取込口、後方に第1通気口を設けることによって、特に冷却が必要な放電管の両電極近傍や反射ミラーの外面などを好適に冷却する空気流の経路が実現されている。
【0012】
本光源装置による具体的な装置構成としては、第1ハウジング部の排気口は、第2ハウジング部の出射口に対して同一の面上に設けられていることを特徴としても良い。
【0013】
あるいは、第1ハウジング部の排気口は、第2ハウジング部の出射口に対して反対の面上に設けられていることを特徴としても良い。
【0014】
特に、駆動部内と光源部内でそれぞれ空気流の経路が設定されている上記の光源装置においては、排気口及び出射口についての2通りの配置のいずれにおいても、空気流による冷却を好適に実現することが可能である。
【0015】
この配置については、さらに、第2ハウジング部が、第1ハウジング部に対して着脱可能であるとともに、出射口の位置が第1ハウジング部に対して反転する2方向のいずれにも装着可能に構成されていることを特徴とすることも可能である。
【0016】
駆動部及び光源部の位置関係が固定されているのではなく、2方向の配置(配置切り換え)が可能な装置構成においても、上記の理由によって、いずれの配置でも好適な空冷が可能な光源装置が得られる。
【0017】
また、出射面と反射ミラーの出射開口部とに挟まれた区分板の部位に、第2通気口がさらに設けられていることを特徴とする。
【0018】
このとき、第2通気口も第1通気口と同様に光源部における排気口の役割を果たすが、反射ミラーの出射開口部の前方に設けることによって、反射ミラーに囲まれている放電管自体を過冷却することなく、出射開口部側の放電管の電極に空気流を供給して冷却を行うことができる。
【0019】
また、反射ミラーの出射開口部と第2外気取込口との間に設置され、第2外気取込口から反射ミラーの出射開口部への空気流を制限する制風部材を備えることを特徴とする。
【0020】
これによって、反射ミラーの出射開口部を通って放電管に供給される空気流が制限され、放電管に生じる過冷却をさらに低減することができる。なお、このように制風板などの制風部材を設置した場合には、制風部材と第2ハウジング部の側面との間に、空気流の経路となる通気領域が形成される。
【0021】
この制風部材については、各部を好適に冷却するため、反射ミラーの外面に、第2外気取込口からの空気流を供給する第1通気部を有することが好ましい。また、制風部材は、反射ミラーの出射開口部の反対側に位置する放電管の電極に、第2外気取込口からの空気流を供給する第2通気部を有することが好ましい。さらに、制風部材は、反射ミラーの出射開口部側に位置する放電管の電極に、第2外気取込口からの空気流を供給する第3通気部を有することが好ましい。また、これ以外にも、これらの通気部への空気流の経路を制御するための制風板などを適宜設置することも可能である。
【0022】
また、排気口に、空気流を排気するためのファンを設置することによって、効率的に空気流の生成と、それによる各部の冷却を行うことができる。
【0023】
また、本発明によるスポット光源装置は、上記した構成による光源装置であって、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、用途に応じた形態及び性能を有するライトガイドを出射口に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。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面ととも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。
【0025】
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(紫外光)スポット光源装置の外面構成を示す斜視図である。このUVスポット光源装置1は、ハウジング10の一方の側面(出射面)に光を出射する出射口13が設けられている側方出射タイプの光源装置である。また、ハウジング10は、スポット光源装置の下面(出射面に直交する第1の面)を含む第1ハウジング部である下部ハウジング20、及びスポット光源装置の上面(第1の面に対向する第2の面)を含む第2ハウジング部である上部ハウジング30、の分割された2つの部分からなる。
【0026】
ここで、スポット光源装置の外面またはハウジング部の接続面(区分面)となる各ハウジング20、30の各面は、下部ハウジング20については、操作パネル14が設けられている面を前面20aとし、後面を20b、左側面を20c、右側面を20d、下面を20e、上部ハウジング30に接続される上面を20fとする。また、上部ハウジング30については、出射口13が設けられている面を前面30aとし、後面を30b、左側面を30c、右側面を30d、下部ハウジング20に接続される下面を30e、上面を30fとする。
【0027】
また、両ハウジング20、30を接続したハウジング10の全体についていう場合には、操作パネル14が設けられている面を前面とする。ただし、これらの各面の前後左右等の名称は説明のため便宜的に付したものであって、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に必ずしもよるものではない。また、以下においては、ハウジング20、30内の各部についても、上記した各面と同様に前後左右を定義して用いることとする。
【0028】
本スポット光源装置1は、下部ハウジング20及びその内部に設置された各要素から構成されて、装置を動作させる駆動部2と、上部ハウジング30及びその内部に設置された各要素から構成されて、光を出射させる光源部3と、を備えている。
【0029】
駆動部2においては、下部ハウジング20の内部に、放電管等の装置各部を駆動制御する駆動装置が格納される駆動領域が設けられており、スポット光源装置1の駆動系が構成されている。下部ハウジング20の前面20aには、操作者が駆動装置等に対して動作のON/OFFや動作状態を指示するための操作パネル14が設置されている。
【0030】
一方、光源部3においては、上部ハウジング30の内部に、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と、放電管及び反射ミラー等が配置される光源領域とが設けられており、スポット光源装置1の光学系が構成されている。上部ハウジング30の前面30aには、生成された紫外光を外部に出射するための略円形の開口部分である出射口13が設置されている。図1においては、出射口13にはファイバ差込口48が取り付けられており、このファイバ差込口48にライトガイドとしてファイバ49が接続されている。これによって、スポット光源装置1から外部への紫外光の出射が行われる。
【0031】
図1に示したスポット光源装置1は、ハウジング10を構成する2つの部分である下部ハウジング20と上部ハウジング30、したがってその内部に設置された各要素を含む駆動部2と光源部3とが、互いに着脱可能(分離及び装着が可能)に構成されている。さらに、上部ハウジング30の下部ハウジング20への装着について、上部ハウジング30の前面30aに設けられた出射口13の位置が下部ハウジング20に対して反転された2方向となるいずれの配置によっても、装着及び固定が可能とされている。
【0032】
すなわち、図1に示す構成においては、上部ハウジング30の前面30aが下部ハウジング20の前面20aと同一面にあって、ハウジング10全体の前面を構成している。このとき、スポット光源装置1は、操作パネル14と同じ側の装置前面に出射口13を有するフロント出射タイプとなっている。
【0033】
これに対して、スポット光源装置1は、上部ハウジング30を反対方向として取り付けることによって、図2に示す構成をとることが可能である。図2においては、上部ハウジング30の後面30bが下部ハウジング20の前面20aと同一面にあって、ハウジング10全体の前面を構成している。このとき、スポット光源装置1は、操作パネル14とは反対側の装置後面に出射口13を有するリア出射タイプとなっている。
【0034】
次に、駆動部2及び光源部3の内部構成について説明する。
【0035】
まず、図1及び図2に示したスポット光源装置1の駆動部2の構成について説明する。図3は、駆動部2の内部構成について、下部ハウジング20を一部破断して示す斜視図である。
【0036】
下部ハウジング20の前面20aには、上述したように操作パネル14が設置されている。また、後面20bには、外部から電源ケーブルが接続されて装置に電源を供給する電源接続部16が設置されている。
【0037】
左側面20c、右側面20d、及び下面20eは、下部カバー21によって構成されている。下部カバー21は着脱が可能であるが、通常は下部ハウジング20の他の部分と固定された状態とされている。また、上面20fは上部ハウジング30と接続される面である。本実施形態においては、上面20fの4隅にハウジング接続部22が設けられており、それ以外の部分は、光源部3との間の配線などを行うための開口となっている。
【0038】
下部ハウジング20の内部は、その全体が駆動領域Aとなっている。
【0039】
駆動領域Aには、スポット光源装置1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3においては、駆動装置15として模式的に示してあるが、駆動装置15は複数の装置(回路等)から構成されて設置されていても良い。この駆動装置15は、各部へ電流を供給する電源部、各部の駆動を行う駆動回路、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には、光源部3との間の配線のため、その端部に容易に着脱できるコネクタを有する接続ケーブル29が所定本数、図3においては2本、設けられている。
【0040】
次に、図1及び図2に示したスポット光源装置1の光源部3の構成について説明する。図4は、光源部3の内部構成について、上部ハウジング30等を一部破断するとともに内部カバー36を外した状態で示す斜視図、図5は、内部カバー36を装着した状態で示す斜視図である。また、図6は、光源部3の下面側の構成を示す斜視図である。なお、図4〜図6においては、光源部3を上部ハウジング30の後面30b側からみて示し、特に、図4及び図5においては、その内部構成の見易さのため、後述するランプ交換扉33を開けた状態で示している。
【0041】
上部ハウジング30の前面30aには、上述したように出射口13が設置されている。また、後面30bは、上部ハウジング30内に設置される放電管40を交換するための、開閉可能なランプ交換扉33によって構成されている。
【0042】
左側面30c、右側面30d、及び上面30fは、上部カバー31によって構成されている。上部カバー31は着脱が可能であり、放電管40の交換以外の光学系の調整や部品交換などの作業を行うために必要な場合には、側面でのネジ止めなどによって固定されている上部カバー31を外して、それらの作業を行うことが可能である。また、下面30eは下部ハウジング20と接続される面である。本実施形態においては、下面30eは、そのほぼ全体を覆うハウジング区分板32から構成されている。このハウジング区分板32は、光源部3から駆動部2の内部への光漏れを防ぐための遮蔽板の機能を有し、これによって、ハウジング20、30を接続した状態で、駆動部2及び光源部3が光学的に分離される。
【0043】
上部ハウジング30の内部には、出力領域B、光源領域C、及び通気領域Dが設けられている。図7は、図4〜図6に示した光源部3の、光出射の光軸を含む水平断面図であり、これらの領域区分についても図示されている。なお、図7においては、出射口13に取り付けられるファイバ差込口48及びファイバ49(図1参照)については図示していない。
【0044】
上部ハウジング30の内部には、これらの各領域を区分するため、前面及び左右の両側面の3面からなる第1区分部材34と、後面及び上面の2面からなる第2区分部材35と、両側面及び上面の3面からなる内部カバー36とが設置されている。これらの区分部材34、35及び内部カバー36は、各領域間を光学的に区切る遮蔽板としての機能を有する。また、後述するように、空冷に用いる空気流の経路を制御する制風板としても機能している。
【0045】
出力領域Bは、出射口13が設けられている上部ハウジング30の前面30aに面する装置前方部分に、その前面及び両側面を第1区分部材34によって、後面及び上面を第2区分部材35によって、また、下面をハウジング区分板32によって区分されて形成されている。
【0046】
第1区分部材34の前面には、上部ハウジング30の前面30aの出射口13に対向する位置に、出射口13に向けて光を通過させるための略円形状の出射開口部34aが設けられている。また、第2区分部材35の後面には、放電管40及び反射ミラー45からの光を出力領域Bへと入射させるための略円形状の開口部35aが設けられている。
【0047】
光源領域Cは、出力領域B及び上部ハウジング30の後面30bで挟まれた装置後方部分に、その前面を第2区分部材35によって、後面を上部ハウジング30の後面30bによって、両側面の前方部分を第1区分部材34によって、両側面の後方部分及び上面を内部カバー36によって、また、下面をハウジング区分板32によって区分されて形成されている。なお、反射ミラー45の下方の外面に対向するハウジング区分板32の部位には、空冷のための空気流を通過させる開口部32aが設けられている(図6参照)。
【0048】
また、出力領域B及び光源領域Cの左右の両側面を規定している第1区分部材34及び内部カバー36は、上部ハウジング30の両側面30c、30dに対して所定の間隔をあけて設置されている。そして、その間には、空気流によって装置内部の各部を冷却(空冷)するための通気領域Dが設けられている。なお、出力領域B及び光源領域Cの上面側についても、第2区分部材35及び内部カバー36と、上部ハウジング30の上面30fとの間に隙間が設けられており、空気流が通過可能な構成となっている。
【0049】
光源領域C及び出力領域B内の各部の具体的な構成、及び光源部3からの紫外光の生成と外部への出射について説明する。紫外光の出射は、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、上記のように第2区分部材35の後面によって区分されている。
【0050】
この第2区分部材35の後面は、光源領域Cから出力領域B内に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、その面上に光出射の光軸を中心として形成された開口部35a内を通過した光以外は、光源領域Cから出力領域Bへは入射されない。ここで、光出射の光軸とは、放電管40(反射ミラー45)の中心軸、及び円形状の出射口13の中心を含む直線によって指定される軸をいう。
【0051】
光源領域C内には、紫外光を放射する放電管40と、反射ミラー45とを含むランプユニット5が設置されている。反射ミラー45としては、例えば楕円集光ミラーなどの所定形状を有するとともに、その内面に反射面が形成されたミラーが用いられる。放電管40から放射された紫外光は、反射ミラー45の反射面によって出力領域Bの方向へと反射される。
【0052】
ランプユニット5は、上部ハウジング30に対して固定された保持部材50によって、放電管40及び反射ミラー45を一体に保持して構成されている。保持部材50は、第1区分部材34の左右の両側面の後端部に接続され、ハウジング区分板32に対して垂直に固定されているミラー保持板51と、ミラー保持板51の4隅の所定の位置に、後方に突出するように取り付けられた支持棒51aと、支持棒51aを介してミラー保持板51に固定されている放電管保持板52と、を有する。
【0053】
ミラー保持板51には、反射ミラー45の出射開口部45aとほぼ同じ内径を有する開口が光軸を中心として形成されており、この開口を臨むように後方から反射ミラー45が固定されている。反射ミラー45は、リング状の板バネ51bによって、ミラー保持板51に対して押し付けられて固定及び位置決めがされている。
【0054】
放電管40は、その一方の電極であるカソード電極41が反射ミラー45の出射開口部45a側に、また、他方の電極であるアノード電極42が反射ミラー45の根元の放電管挿通口側に位置するように固定される。
【0055】
放電管40のアノード電極42側には、保持部材50に位置決めして固定するための位置決めフランジ(図示していない)が設けられている。一方、保持部材50には、放電管保持板52の開口部分に、放電管40の位置決めフランジの外径と略等しい内径を有する円筒状のフランジ保持部53が設置されている。このフランジ保持部53に後方から放電管40を挿通させることによって、放電管40が上部ハウジング30、反射ミラー45等に対して位置決めされる。フランジ保持部53に挿通された放電管40は、固定部材54によって後方から押し付けられて固定される。
【0056】
また、上部ハウジング30には、放電管40のカソード電極41に対して、カソード電極41に電気的に接続させるための接続部材55が設置されている。接続部材55は、カソード電極41の弾頭状プラグ41aに対して直接に接触する電極接続部56aを含む金属板製の電極接続板56を有して構成されている。この電極接続板56は、上部ハウジング30との絶縁のため、ハウジング区分板32に設けられた矩形状の開口(図示していない)を覆うように設置されたセラミック製などの絶縁板37上に設置されている。また、電極接続板56は、付勢手段である板バネ57を介して、絶縁板37に対して固定されている。
【0057】
このとき、放電管40がフランジ保持部53に挿通されて固定部材54によって固定されると、カソード電極41の弾頭状プラグ41aが電極接続板56の電極接続部56aに押し付けられる。一方、電極接続板56は板バネ57によって付勢されているので、これによって、カソード電極41と電極接続板56とが確実に電気的に接続されて、カソード電極41に必要な電圧が供給される。なお、アノード電極42に対しては、フランジ保持部53を介して電圧が供給される。
【0058】
また、接続部材55が固定されている絶縁板37の下方には、放電管40を始動(点灯)させるためのスタータが格納されているスタータ部43が設置されており(図6参照)、カソード電極41及びアノード電極42への電圧は、このスタータから供給される。また、スタータ部43には、駆動部2との間の配線のため、その端部に容易に着脱できるコネクタを有する接続ケーブル39が設けられている。
【0059】
光源領域C内に設置されたランプユニット5において、放電管40から放射され反射ミラー45で反射された紫外光は、第2区分部材35の開口部35a内を通過して出力領域Bに入射される。開口部35aの前方(出力領域B側)には、出射開口部34a及び出射口13の方向に突出するように、筒状部35bが形成されている。
【0060】
筒状部35bは、開口部35aと同様に光軸を中心軸とし、開口部35a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形成されている(図7)。これによって、出力領域Bへと入射される光について、開口部35aによってその入射位置(通過位置)を制限するとともに、筒状部35bによって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。
【0061】
筒状部35bの前方の開口と、開口部34a及び出射口13との間には、出射口13からの光出射のON/OFFを切り換えるためのシャッター47が設置されている(図7)。シャッター47は、シャッター板47a及びシャッター駆動部47bを有して構成されている。本実施形態においては、シャッター47のシャッター板47aは、光出射の光軸(水平)に対して直交している垂直軸を回転軸として、ステッピングモータを含みシャッター板47aの下方に設置されているシャッター駆動部47bによって駆動される。図7においては、シャッター板47aについて、光出射が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)を点線で示している。
【0062】
出力領域Bには、シャッター47のみでなく、光出射を制御するための他の部材等をさらに設置しても良い。例えば、シャッター板47aと出射開口部34aとの間に、出射光量を調整するための光量絞りを設けても良い。また、シャッター47の制御回路等についても、出力領域B内に配置することが可能である。これらのシャッター47、光量絞り、あるいは制御回路等は、第2区分部材35に対して固定して設置し、着脱可能なシャッターユニットを構成することが好ましい。また、出力領域Bに面するハウジング区分板32の所定の位置には、図6に示すように、シャッター駆動部47bと駆動装置15との間の配線などのため、開口部32cが設けられており、駆動部2との間の配線に用いる接続ケーブル39が配置されている。
【0063】
上記の構成による光源部3において、光源領域C内で放電管40から放射された光は反射ミラー45によって反射され、遮蔽板である第2区分部材35後面の開口部35a及び筒状部35b内を通過して出力領域Bに入射される。出力領域Bでは、シャッター47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、光は第1区分部材34の出射開口部34a及び上部ハウジング30の前面30aの出射口13を経て、ファイバ差込口48に接続されたファイバ49に入射・集光されて、外部に出射される。なお、光軸上には、シャッター47などに加えて、上記した光量絞りや、紫外光透過フィルタ46(図7参照)などの要素を必要に応じてさらに設置しても良い。
【0064】
次に、駆動部2及び光源部3の接続方法について説明する。
【0065】
駆動部2を構成している下部ハウジング20の上面20fには、その4隅にハウジング接続部22が形成されている。一方、光源部3を構成している上部ハウジング30の下面30eには、駆動部2及び光源部3を光学的に分離するためのハウジング区分板32が設けられている。光源部3は、ハウジング区分板32の4隅がそれぞれ対応するハウジング接続部22上に位置するように駆動部2上に設置され、ハウジング接続部22とハウジング区分板32とは、ネジ止め等の方法によって4隅で固定されて、両ハウジング20、30が一体化される。
【0066】
ここで、本実施形態では、下部ハウジング20において、図3に示すように、下部カバー21の上端部がハウジング接続部22よりも上方にやや突出して、凹状の構造とされている。また、上部ハウジング30において、図6に示すように、ハウジング区分板32が上部カバー31の下端部よりも下方にやや突出して、凸状の構造とされている。この下部ハウジング20の凹状構造及び上部ハウジング30の凸状構造をはめあわせることによって、上部ハウジング30の下部ハウジング20への装着及び固定が行いやすい構成となっている。
【0067】
また、駆動部2及び光源部3の間の配線は、駆動部2側の駆動装置15からの接続ケーブル29、及び光源部3側のスタータ部43、シャッター47などからの接続ケーブル39によって模式的に示されている双方からの接続ケーブルのコネクタを接続することによって行われる。
【0068】
さらに、本スポット光源装置1においては、上部ハウジング30に設けられたランプ交換扉33が、放電管40が点灯されている状態で開けられてしまうことを防止するためのインターロック回路が設置されている。このインターロック回路は、駆動部2側の第1インターロック回路部28と、光源部3側の第2インターロック回路部38とを、駆動部2及び光源部3の装着時に接続することによって構成される。
【0069】
第1インターロック回路部28は、図3に示すように、電源接続部16からの配線ケーブル28a、及び操作パネル14の電源スイッチからの配線ケーブル28bを有する。一方、第2インターロック回路部38には、図4〜図6に示すように、ハウジング区分板32の下面側に2組の端子38a、38bが設けられており、これらの端子38a、38b間の電気的な接続は、ハウジング区分板32の上面側にあるインターロック解除スイッチ38cによってON/OFFされるようになっている。
【0070】
そして、ランプ交換扉33には、板状のインターロック解除部材38dが、ランプ交換扉33から上部ハウジング30の内側に向かって突出するように取り付けられている。このインターロック解除部材38dは、ランプ交換扉33を閉めたときに、インターロック解除スイッチ38cを押し込むように配置されている。
【0071】
このような第1インターロック回路部28及び第2インターロック回路部38において、回路部28の配線ケーブル28a、28bを、回路部38の端子38a、38bのいずれかにそれぞれ接続して、インターロック回路を構成することによって、ランプ交換扉33の開/閉に伴って解除スイッチ38cがOFF/ONされるインターロックが実現される。
【0072】
次に、本スポット光源装置1における、空気流を用いた各部の冷却(空冷)について説明する。装置内部における空気流の経路は、各部位に設けられた外気取込口、排気口、通気口等によって制御されている。ここで、図8は、図1に示したフロント出射タイプの構成によるスポット光源装置1の、光出射の光軸を含む垂直断面図であり、図9は、図2に示したリア出射タイプの構成によるスポット光源装置1の、光出射の光軸を含む垂直断面図である。また、図7に示す水平断面図、及び図8、図9に示す垂直断面図には、空冷に用いられる空気流の経路が示されている。
【0073】
本スポット光源装置1は、上記したように、下部ハウジング20を含む駆動部2、及び上部ハウジング30を含む光源部3の2つの部分に分割されている。そして、これらの駆動部2の内部と光源部3の内部とは、光源部3側の上部ハウジング30に固定されたハウジング区分板32によって光学的に区分されている。
【0074】
駆動部2及び光源部3のそれぞれは、別々に制御された空気流によって内部が冷却されるように構成されている。
【0075】
まず、駆動部2においては、図3、図8及び図9に示すように、下部ハウジング20の後面20bに排気口73が設置されている。この排気口73には、空冷後の空気流を外部へと排気するためのファン73aが取り付けられている。また、駆動装置15を排気口73とともに挟む両側面20c、20dの前方の所定部位に、第1外気取込口71が設置されている。
【0076】
この構成において、第1外気取込口71から取り込まれた空気流は、駆動装置15等を冷却した後、排気口73からファン73aによって排気される。
【0077】
一方、光源部3においては、図6、図7、図8及び図9に示すように、反射ミラー45の出射開口部45aを上部ハウジング30の前面30a(出射面)とともに挟む、ハウジング区分板32の後方の反射ミラー45の下方に位置する所定部位に、第1通気口として開口部32a及び通気部74が設置されている。
【0078】
この通気部74は、ハウジング区分板32の駆動部2側の面に、開口部32aの後方から前方に向かって開口部32aを覆うように形成されており、これによって、開口部32aを通過する空気流の経路が制御されるとともに、光源部3から駆動部2への光漏れを防ぐ構造となっている。また、反射ミラー45の出射開口部45aを第1通気口(開口部32a及び通気部74)とともに挟む両側面30c、30dの前方の所定部位に、第2外気取込口72が設置されている。なお、図6においては、通気部74の右側部分を一部破断して示している。
【0079】
この構成において、第2外気取込口72から取り込まれた空気流は、ランプユニット5等を冷却した後、駆動部2及び光源部3を連通させている第1通気口を通って駆動部2の内部へと導かれ、排気口73からファン73aによって排気される。
【0080】
光源部3における空気流の経路について、さらに具体的に説明する。
【0081】
光源装置内部の空冷においては、放電管に対して過冷却の状態となると、生成される光量が減少してしまうという問題がある。一方、放電管は多量の熱を発生しており、放電管バルブの側管を伝導して、両電極近傍を高温にしている。特に、反射ミラーの出射開口部側に位置する電極には、反射ミラーからの光によって電極近傍がさらに熱せられるので、温度が過度に上昇してしまい、放電管を劣化させる原因となる。
【0082】
これに対して、上記したスポット光源装置1においては、反射ミラー45の出射開口部45aと第2外気取込口72との間に、第1区分部材34及び内部カバー36が設置されている。この第1区分部材34及び内部カバー36は、第2外気取込口72から反射ミラー45の出射開口部45aへの空気流を制限する制風部材として機能している。この制風部材によって、出射開口部45a後方の反射ミラー45内側部分に位置する放電管40自体に空気流が供給されることがなくなり、放電管40の過冷却が防止される。
【0083】
一方、内部カバー36には、第1区分部材34がなくなるミラー保持板51よりも後方の部分に側面部分が形成されているが、この内部カバー36の側面部分は、図5及び図7に示すように、左右の両側面の間隔が、第1区分部材34の両側面の間隔よりも広くなるように形成されている。このとき、ミラー保持板51と内部カバー36の側面部分の前端部との間の空間によって、第2外気取込口72からの空気流が通過可能な第1通気部77が形成される。この第1通気部77を通過した空気流は、反射ミラー45の外面を冷却した後、開口部32a及び通気部74からなる第1通気口を通過して駆動部2へと流入される。
【0084】
また、内部カバー36の側面部分と上部ハウジング30の両側面30c、30dとの間の空間によって、第2外気取込口72からの空気流が通過可能な第2通気部78が形成される。この第2通気部78を通過した空気流は、放電管40のアノード電極42及びそれを位置決め固定しているフランジ保持部53、固定部材54等を冷却した後、第1通気口を通過して駆動部2へと流入される。なお、この第2通気部78において、内部カバー36の後方部分は、光漏れを防止するとともに空気流を内側へと導くように、上面及び両側面ともに内側に所定角度で曲げられた形状となっている(図5参照)。
【0085】
また、ミラー保持板51よりも前方、したがって反射ミラー45の出射開口部45aよりも前方の第1区分部材34側面の所定部位には、図5に示すように、第3通気部として通気口75が形成されている。また、通気口75の後方には、通気領域Dの一部を塞ぐ制風板75aが設けられている。制風板75aは、垂直方向については通気口75に面する位置のみについて設けられており、その上方及び下方においては、通気領域Dは通気部77、78への空気流の経路として開放されている。
【0086】
また、この通気口75に対応して、反射ミラー45の出射開口部45a前方のハウジング区分板32の所定部位に、図6及び図7に示すように、第2通気口76が設けられている。このような構成において、第2外気取込口72からの空気流の一部は、制風板75aによってその経路が変えられ、第3通気部である通気口75を通過する。そして、通気口75を通過した空気流は、放電管40のカソード電極41及びその近傍等を冷却した後、第2通気口76を通過して駆動部2へと流入される。なお、第2通気口76が出射開口部45aよりも前方に設けられていることによって、通気口75を通過した空気流が放電管40に直接供給されて過冷却となることが防止されている。
【0087】
以上の構成により、光源部3において、放電管40の過冷却が防止されるとともに、その電極41、42近傍や反射ミラー45の外面等が好適に冷却される空気流の経路が設定される。そして、第1通気口(開口部32a及び通気部74)、または第2通気口76を通過して駆動部2に流入した空気流は、駆動部2に設置された排気口73からファン73aによって排気される。
【0088】
なお、出力領域B内のシャッター47等の冷却については、本実施形態ではシャッター駆動部47bにステッピングモータを用いており、その温度上昇が小さいため、開口部32cを介した放熱のみによって冷却を行っている。
【0089】
本実施形態によるスポット光源装置は、上述したように、下部ハウジング20を含む駆動部2と、上部ハウジング30を含む光源部3とにスポット光源装置1が分割されている。そして、駆動装置15との配線の都合上、排気口73及びファン73aが駆動部2側に設けられているのに対して、駆動部2及び光源部3を連通させる第1通気口(あるいはさらに第2通気口)が形成されるハウジング区分板32を、光源部3側の上部ハウジング30の下面30eに設けている。
【0090】
このとき、駆動部2は、第1外気取込口71から排気口73への空気流によって冷却され、一方、光学部3は、第2外気取込口72から第1通気口(開口部32a及び通気部74)または第2通気口76への空気流によって冷却される。すなわち、駆動部2及び光源部3の内部における空気流の経路は、他方の内部構造とは関係なく別々に設定され、それぞれ好適に制御されている。
【0091】
例えば、本実施形態によるスポット光源装置1は、駆動部2の下部ハウジング20及び光源部3の上部ハウジング30が着脱可能であるとともに、2方向に装着可能に構成されている。この場合、装着方向によって、駆動部2及び光源部3の相互の位置関係が変化してしまう。これに対して、上記のように駆動部2及び光源部3のそれぞれで独立に空気流の経路が制御される構成とすることによって、図8(フロント出射タイプ、排気口73は出射口13に対して反対面上)及び図9(リア出射タイプ、排気口73は出射口13に対して同一面上)に示すように、いずれの装着方向であっても、駆動部2及び光源部3の各部が同様に好適に冷却される光源装置が実現される。
【0092】
本発明による光源装置は、上記した実施形態によるスポット光源装置に限られるものではなく、様々な変形が可能である。また、UVスポット光源装置以外にも、例えば可視光を出射する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、様々な構成及び用途の光源装置に適用することが可能である。
【0093】
また、上記した実施形態においては、スポット光源装置1を構成している駆動部及び光源部が互いに着脱可能とされていたが、駆動部と光源部とが、光源部に固定された区分板によって区分されている形態であれば、一体に固定された光源装置においても、上記の構成によって同様に好適な空冷を実現することができる。また、装置の駆動部及び光源部への分割については、上記した実施形態では下部及び上部に分割しているが、左部及び右部に分割して、一方を駆動部、他方を光源部とする形態であっても良い。
【0094】
また、各通気口や通気部、制風部材の具体的構成については、上記した実施形態はその一例を示したものであって、個々の光源装置の構成によって様々な形態のものを用いて良い。例えば、上部ハウジング30の両側面30c、30dに設けられている第2外気取込口72は、前面30aの左右などに形成する構成であっても良い。また、第2外気取込口72及び反射ミラー45の出射開口部45aの間に設置される制風部材については、上記の実施形態では第1区分部材34及び内部カバー36によって構成しているが、これを単一の制風板としても良い。この場合、第1通気部等についても第3通気部である通気口75と同様に、制風板に形成された通気口としても良い。また、出力領域内のシャッター等についても、空冷を行う構成とすることも可能である。
【0095】
【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、光源装置の構成のうち、駆動系を含む駆動部と、光学系を含む光源部とを、光源部を構成する第2ハウジング部に固定された区分板によって光学的に区分する。そして、駆動部側には、第1外気取込口及び排気口を、また、光源部側には、第2外気取込口及び区分板上の第1通気口を、それぞれ空気流の制御のために設置する。
【0096】
このとき、駆動部の第1ハウジング部内は、第1外気取込口から排気口への空気流によって、また、光源部の第2ハウジング部内は、第2外気取込口から第1通気口への空気流によって、それぞれ別々に制御された空気流の経路で好適に冷却される光源装置が実現される。したがって、例えば、フロント出射タイプ及びリア出射タイプのいずれの構成による光源装置に対しても、駆動部及び光源部のそれぞれについて同一の空気流制御方法によって空冷を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】UVスポット光源装置の一実施形態の外面構成を示す斜視図である。
【図2】図1に示したUVスポット光源装置で上部ハウジングを反転したときの外面構成を示す斜視図である。
【図3】駆動部の内部構成について下部ハウジングを一部破断して示す斜視図である。
【図4】光源部の内部構成について上部ハウジングを一部破断するとともに内部カバーを外した状態で示す斜視図である。
【図5】光源部の内部構成について上部ハウジングを一部破断するとともに内部カバーを装着した状態で示す斜視図である。
【図6】光源部の下面側の構成を示す斜視図である。
【図7】光源部の、光出射の光軸を含む水平断面図である。
【図8】図1に示した構成によるスポット光源装置の、光出射の光軸を含む垂直断面図である。
【図9】図2に示した構成によるスポット光源装置の、光出射の光軸を含む垂直断面図である。
【符号の説明】
1…UVスポット光源装置、10…ハウジング、13…出射口、14…操作パネル、15…駆動装置、16…電源接続部、
2…駆動部、20…下部ハウジング、20a…前面、20b…後面、20c…左側面、20d…右側面、20e…下面、20f…上面、21…下部カバー、22…ハウジング接続部、28…第1インターロック回路部、29…接続ケーブル、
3…光源部、30…上部ハウジング、30a…前面、30b…後面、30c…左側面、30d…右側面、30e…下面、30f…上面、31…上部カバー、32…ハウジング区分板、32a…開口部、33…ランプ交換扉、34…第1区分部材、34a…出射開口部、35…第2区分部材、35a…開口部、35b…筒状部、36…内部カバー、37…絶縁板、38…第2インターロック回路部、39…接続ケーブル、
40…放電管、41…カソード電極、41a…弾頭状プラグ、42…アノード電極、43…スタータ部、45…反射ミラー、45a…出射開口部、46…紫外光透過フィルタ、47…シャッター、48…ファイバ差込口、49…ファイバ、5…ランプユニット、50…保持部材、51…ミラー保持板、51a…支持棒51b…リング状板バネ、52…放電管保持板、53…フランジ保持部、54…固定部材、55…接続部材、56…電極接続板、56a…電極接続部、57…板バネ、
71…第1外気取込口、72…第2外気取込口、73…排気口、73a…ファン、74…通気部、75…通気口、75a…制風板、76…第2通気口、77…第1通気部、78…第2通気部。
Claims (7)
- 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、
前記放電管及び前記反射ミラー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、
前記出射面に略直交する第1の面を含み、前記放電管を駆動制御する駆動装置が格納される駆動領域をその内部に有して、装置を動作させる駆動部を構成する第1ハウジング部と、
前記第1の面に対向する第2の面、及び前記出射面のうち前記出射口を含む部分を含み、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、前記放電管及び前記反射ミラーが配置される光源領域とをその内部に有して、光を出射させる光源部を構成するとともに、前記光源部を前記駆動部から区分する区分板を備える第2ハウジング部と、からなり、
前記第1ハウジング部は、前記第1の面に略直交する面に設けられた排気口と、前記駆動装置を前記排気口とともに挟む部位に設けられた第1外気取込口と、を有し、
前記第2ハウジング部は、前記反射ミラーの出射開口部を前記出射面とともに挟む前記区分板の部位に設けられた第1通気口と、前記出射面と前記反射ミラーの前記出射開口部とに挟まれた前記区分板の部位に設けられた第2通気口と、前記反射ミラーの前記出射開口部を前記第1通気口とともに挟む部位に設けられた第2外気取込口と、を有し、
前記反射ミラーの前記出射開口部と前記第2外気取込口との間に設置され、前記第2外気取込口から前記反射ミラーの前記出射開口部への空気流を制限する制風部材を備えるとともに、
前記制風部材は、前記反射ミラーの外面に、前記第2外気取込口からの空気流を供給する第1通気部と、前記反射ミラーの前記出射開口部の反対側に位置する前記放電管の電極に、前記第2外気取込口からの空気流を供給する第2通気部と、前記反射ミラーの前記出射開口部側に位置する前記放電管の電極に、前記第2外気取込口からの空気流を供給する第3通気部と、を有することを特徴とする光源装置。 - 前記第1ハウジング部の前記排気口は、前記第2ハウジング部の前記出射口に対して同一の面上に設けられていることを特徴とする請求項1記載の光源装置。
- 前記第1ハウジング部の前記排気口は、前記第2ハウジング部の前記出射口に対して反対の面上に設けられていることを特徴とする請求項1記載の光源装置。
- 前記第2ハウジング部は、前記第1ハウジング部に対して着脱可能であるとともに、前記出射口の位置が前記第1ハウジング部に対して反転する2方向のいずれにも装着可能に構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光源装置。
- 前記区分板における前記第1通気口、前記第2通気口と、前記制風部材における前記第1通気部、前記第2通気部、前記第3通気部とは、
前記第1通気部を通過した空気流が、前記反射ミラーの外面を冷却した後、前記第1通気口を通過して前記駆動部へと流入し、
前記第2通気部を通過した空気流が、前記反射ミラーの前記出射開口部の反対側に位置する前記放電管の電極を冷却した後、前記第1通気口を通過して前記駆動部へと流入し、
前記第3通気部を通過した空気流が、前記反射ミラーの前記出射開口部側に位置する前記放電管の電極を冷却した後、前記第2通気口を通過して前記駆動部へと流入するように構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光源装置。 - 前記排気口に、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請求項1〜5のいずれか一項記載の光源装置。
- 請求項1〜6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。
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