JP6209071B2

JP6209071B2 - 光源装置

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Publication number: JP6209071B2
Application number: JP2013253264A
Authority: JP
Inventors: 昭典浅井; 福満　憲志; 憲志福満
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: JP2015111515A

Description

本発明は、光源装置に関する。

従来、発光ガスを封入した発光封体の筐体内にレーザ光を照射し、発生したプラズマを利用する光源装置がある。例えば特許文献１に記載の光源では、ガラス製の筐体内に配置した対向電極間に給電することで電極間の放電によるプラズマを発生させ、当該プラズマに集光したレーザ光を継続して照射させることでプラズマ発光であるレーザ支持光を点灯・維持している。

特表２００９−５３２８２９号公報

しかしながら、上述した従来の光源装置では、対向電極間でプラズマが発生し続けることによって対向電極がスパッタリングされ、対向電極の消耗によって発光封体の寿命が短くなるおそれがあった。また、スパッタリングされた物質が筐体の内壁に付着することでレーザ光の入射やレーザ支持光の取出しが阻害されるため、レーザ支持光の発光強度が徐々に低下していき、発光封体としての寿命が短くなるおそれがあった。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、筐体内でのスパッタリングを抑制し、十分な長寿命化が図られる光源装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る光源装置は、レーザ光を出射するレーザ部と、内部空間に発光ガスが封入された発光封体、及び、互いに対向するように内部空間に配置された対向電極を有する光源と、レーザ光を対向電極間に導光する光学系と、対向電極間におけるレーザ光のエネルギー密度を制御する制御部と、を備え、光源は、内部空間において、レーザ部からのレーザ光の照射によって点灯する発光ガスのプラズマ発光であるレーザ支持光を、レーザ部からのレーザ光の照射によって維持し、制御部は、レーザ支持光維持時の対向電極間におけるレーザ光のエネルギー密度を、レーザ支持光点灯時の対向電極間におけるレーザ光のエネルギー密度に対して低くすることを特徴としている。

この光源装置では、対向電極間におけるレーザ光のエネルギー密度を制御すると共に、レーザ支持光維持時の対向電極間におけるレーザ光のエネルギー密度をレーザ支持光点灯時の対向電極間におけるレーザ光のエネルギー密度に対して低くしている。そのため、レーザ支持光維持時には、対向電極間におけるプラズマの発生をスパッタリングが生じない程度に抑制できる。したがって、この光源装置では、発光封体内でのスパッタリングを抑制できるため、十分な長寿命化が図られる。

制御部は、レーザ支持光維持時のレーザ光の集光位置をレーザ支持光点灯時のレーザ光の集光位置に対して対向電極間から離間する方向に移動させる集光位置移動部を有していることが好ましい。この場合、レーザ支持光維持時には、レーザ光の集光位置が対向電極間から離間しているため、より確実に対向電極間におけるプラズマの発生をスパッタリングが生じない程度に抑制できる。

集光位置移動部は、レーザ光の内部空間における光路長を調整する光路長調整部を有していることが好ましい。この場合、光路長調整部によって、レーザ支持光点灯時にはレーザ光の集光位置を適切な位置に保ちつつ、レーザ支持光維持時にはレーザ光の集光位置を容易に対向電極間から離間させることができる。

集光位置移動部は、レーザ支持光維持時の光学系の位置をレーザ支持光点灯時の光学系の位置に対して移動させる光学系移動部を有していることが好ましい。この場合、光学系を移動させることで、レーザ光の集光位置を容易に金属構造体から離間させることができる。

集光位置移動部は、レーザ支持光維持時の発光封体の位置をレーザ支持光点灯時の発光封体の位置に対して移動させる発光封体移動部を有していることが好ましい。この場合、発光封体を移動させることで、レーザ光の集光位置を容易に金属構造体から離間させることができる。

光学系は、レーザ支持光点灯時及び維持時のいずれにおいても、レーザ光を対向電極間から離間した位置に集光させることが好ましい。この場合、最もエネルギー密度の高いレーザ光の集光位置が常に対向電極間以外の位置にあるため、発光封体内でのスパッタリングを抑制できる。したがって、光源装置の十分な長寿命化が図られる。

制御部は、レーザ支持光維持時の光源からのレーザ光の出射エネルギーをレーザ支持光点灯時のレーザ部からのレーザ光の出射エネルギーに対して低くすることが好ましい。この場合、レーザ光の集光位置を機械的に移動させる必要がないため、レーザ光の集光位置を適切な位置に保つことができる。

本発明によれば、筐体内でのスパッタリングを抑制し、十分な長寿命化が図られる。

本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す図である。図１に示した光学部材（光路長調整部）のレーザ支持光点灯時における状態を示す図である。図１に示した光学部材（光路長調整部）のレーザ支持光点灯後における状態を示す図である。第１実施形態の変形例に係る光学部材（光路長調整部）を構成する透明媒体を示す図である。図１に示した光学部材（光路長調整部）のレーザ支持光点灯時における他の態様を示す図である。図１に示した光学部材（光路長調整部）のレーザ支持光点灯後における他の態様を示す図である。本発明の第２実施形態に係る光源装置のレーザ支持光点灯時における状態を示す図である。図７に示した光源装置のレーザ支持光点灯後における状態を示す図である。本発明の第３実施形態に係る光源装置のレーザ支持光点灯時における状態を示す図である。図９に示した光源装置のレーザ支持光点灯後における状態を示す図である。本発明の第５実施形態に係る光源装置を示す図である。図１１に示した光源装置の作用を示す図であり、（ａ）はレーザ支持光点灯時、（ｂ）はレーザ支持光点灯後を示す。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る発光封体の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す概略図である。同図に示すように、光源装置１は、レーザ光を出射するレーザ部２と、レーザ部２からのレーザ光Ｌを導光する光学系３と、互いに対向する対向電極１３，１３を収容する発光封体１１（光源７）とを含んで構成されている。この光源装置１では、対向電極１３，１３の間に放電を発生させ、その放電領域にレーザ光を照射することで、光源７である発光封体１１内において、レーザ光Ｌの集光位置Ｆを含む所定の発光領域を有するプラズマ発光である高輝度のレーザ支持光を発生させることができる。レーザ支持光は、例えば半導体検査用の光源や分光計測用の光として使用される。

レーザ部２は、例えばレーザダイオードである。また、レーザ部２としては、連続レーザ及びパルスレーザのいずれを用いてもよいが、本実施形態においては連続レーザを用いる。レーザ部２からは、発光ガスＧの吸収スペクトルに合わせた波長、例えば波長９８０ｎｍのレーザ光Ｌが出射する。レーザ光Ｌの出力は、例えば３０Ｗ程度となっている。レーザ部２から出射したレーザ光Ｌは、光ファイバ４によって光学系３に導光される。光学系３は、レーザ部２からのレーザ光Ｌを対向電極１３，１３間に導光する光学系である。光学系３は、例えば２つのレンズ５，６によって構成されている。光ファイバ４のヘッド４ａから出射したレーザ光Ｌは、レンズ５によって平行光化した後、レンズ６によって光軸ＬＡをもって発光封体１１に向けて集光する。集光されたレーザ光Ｌの直径は、例えば直径１２０μｍ程度である。

発光封体１１は、より具体的には、内部空間Ｓに発光ガスＧが高圧に封入されたバルブ（筐体）１２と、内部空間Ｓ内で互いに対向する対向電極１３，１３とを含んで構成されている。バルブ１２は、例えばガラスによって中空に形成されている。バルブ１２の内部空間Ｓには、発光ガスＧとして例えばキセノンガスが高圧で封入されている。

対向電極１３，１３は、例えばタングステン等の高融点金属によって棒状に形成されており、その先端側で互いに対向している。対向電極１３の基端側は、バルブ１２の壁部を貫通してバルブ１２の外部に引き出され、図示しない電源部に接続された給電部材１４にそれぞれ接続されることで、電極間放電のための電力が対向電極１３，１３に供給されている。なお、対向電極１３，１３が直接バルブ１２の壁部を貫通するのではなく、対向電極１３，１３と電気的に接続された導電部材がバルブ１２の壁部を貫通してバルブ１２の外部に引き出され、給電部材１４にそれぞれ接続されていてもよい。

以上のような光源装置１では、給電部材１４を介して対向電極１３，１３の間に高電圧を付加することにより、対向電極１３，１３に放電領域が形成され、放電によって内部空間Ｓ内の発光ガスＧがイオン化及びプラズマ化される。この放電領域にレーザ光Ｌが照射されることで、高輝度のレーザ支持光が点灯し、レーザ支持光へのレーザ光Ｌの照射を継続させることで、対向電極１３，１３への電力供給が停止されても、レーザ光Ｌによるエネルギー供給を受けてレーザ支持光が維持される。なお、予めレーザ光Ｌを放電領域に集光させておき、その後、対向電極１３，１３間で放電領域を形成してもよい。さらに、レーザ支持光の点灯後は、対向電極１３，１３への給電を停止してもよく、給電を継続してもよい。

また、光源装置１は、集光位置移動部として、レーザ光Ｌの光路長を調整するための光路長調整部５１を備えている。より詳細には、光路長調整部５１は、バルブ１２の内部空間Ｓにおける、バルブ１２の内壁から集光位置Ｆまでのレーザ光Ｌの光軸ＬＡの長さである光路長ＬＬを調整する。光路長調整部５１としては、例えば図１に示すような光学部材８を用いる。光学部材８は、レーザ光Ｌの光軸ＬＡ方向の厚さ（レーザ光Ｌが透過する長さ）が略均一な板状の透明媒体９と、透明媒体９を保持するアクチュエータ１０とによって構成されている。透明媒体９は、例えば合成石英ガラスといった空気（発光封体１１外部のレーザ光照射雰囲気）よりも高い屈折率を有する材料によって形成されている。アクチュエータ１０に保持された透明媒体９は、レーザ支持光ＬＳ点灯時（図２）及び点灯後（維持時）（図３）のそれぞれに応じてレーザ光Ｌの光軸ＬＡと略直交する方向に移動する。

すなわち、まず、図２に示すように、透明媒体９は、光学系３と発光封体１１との間に介在し、レーザ光Ｌにおける断面方向の全領域が透明媒体９を通るように配置される。このとき、レーザ光Ｌは、例えば対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上、つまり対向電極１３，１３間の放電領域の中でも、最も放電する可能性が高い放電経路に集光している。このときのラインＸ上の集光位置Ｆにおけるレーザ光Ｌのエネルギー密度は、例えば２６０ｋＷ／ｃｍ^２程度となっている。これにより、対向電極１３，１３間の放電領域において発生したプラズマにレーザ光Ｌを照射して、レーザ支持光ＬＳが点灯する。

続いてレーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）には、図３に示すように、透明媒体９は、アクチュエータ１０によって光学系３と発光封体１１との間に介在しないように移動される。このとき、レーザ光Ｌの集光位置Ｆは、レーザ支持光ＬＳ点灯時のレーザ光Ｌの集光位置Ｆに対して光軸ＬＡ方向の手前側（図３の上方側）に移動することとなるため、ラインＸ上におけるレーザ光Ｌのエネルギー密度は、レーザ支持光ＬＳ点灯時（維持時）（図２）のラインＸ上におけるレーザ光Ｌのエネルギー密度に対して低下している。

また、レーザ光Ｌの集光位置Ｆが対向電極１３，１３から離間するのに伴って、プラズマ発光であるレーザ支持光ＬＳも対向電極１３，１３から離間するため、レーザ支持光ＬＳによる対向電極１３，１３のスパッタリングを抑制できる。以上より、スパッタリングによる対向電極１３，１３の劣化や、それに伴ってスパッタリングされた物質がバルブ１２の内壁に堆積していくことによるレーザ光Ｌの入射及びレーザ支持光ＬＳの取出しの阻害を抑制できる。そのため、レーザ支持光ＬＳの発光強度の低下を抑制でき、発光封体１１及び光源装置１の十分な長寿命化が図られる。

さらに、集光位置Ｆにおけるレーザ光Ｌのエネルギー密度を、レーザ支持光ＬＳ点灯時よりもレーザ支持光ＬＳを維持可能な程度に小さくしたり、対向電極１３，１３への電力供給を停止することで、対向電極１３，１３のスパッタリングを更に抑制できる。したがって、発光封体１１および光源装置１の十分な長寿命化が図られる。

光学部材８（光路長調整部５１）の構成は、他の態様をとり得る。光学部材８は、例えば空間光変調素子といった光変調素子によって構成されていてもよい。また、透明媒体９に代えて、例えば図４（ａ）に示すような透明媒体３９を用いることもできる。透明媒体３９は、一面が他面に対して傾斜していることで、レーザ光Ｌの光軸ＬＡ方向の厚さ（レーザ光Ｌが透過する長さ）が連続的に変化する板状をなしており、透明媒体９と同様にアクチュエータ１０に保持された状態で用いられる。

透明媒体３９を用いる場合、まず、透明媒体３９をレーザ光Ｌにおける断面方向の全領域が透明媒体３９を通るように光学系３と発光封体１１との間に介在させ、例えばレーザ光Ｌを対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上で集光させる。これにより、対向電極１３，１３間の放電領域においてレーザ支持光ＬＳが点灯する。

続いて、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）には、透明媒体３９は、アクチュエータ３０によって光学系３と発光封体１１との間に介在しないように移動される。このとき、透明媒体３９の一面が他面に対して傾斜しているため、透明媒体３９の移動に伴って透明媒体３９のレーザ光Ｌが入射する領域における厚さも徐々に小さくなっていく。そのため、レーザ光Ｌの集光位置Ｆは、透明媒体３９の移動に伴って徐々に光軸ＬＡ方向の手前側（図２の上方側）に移動していく。これにより、レーザ支持光ＬＳの維持に十分なエネルギー密度を有する領域が徐々に光軸ＬＡ方向の手前側に移動することとなる。したがって、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）にレーザ光Ｌの集光位置Ｆを光軸ＬＡ方向の手前側に移動させたとしても、レーザ光Ｌの集光位置Ｆの移動は連続的な移動となるため、レーザ支持光ＬＳの維持がより確実になされる。

また、透明媒体２９に代えて、例えば図４（ｂ）に示すような透明媒体４９を用いることもできる。透明媒体４９は、レーザ光Ｌの光軸ＬＡ方向の厚さ（レーザ光Ｌが透過する長さ）が異なる２つの部材が接合されており、例えば４ｍｍ程度の厚さを有する第１の透明媒体４９ａと、例えば２ｍｍ程度の厚さを有する第２の透明媒体４９ｂとが互いの端面同士で接合した構成となっている。

透明媒体４９を用いる場合、まず、透明媒体４９をレーザ光Ｌにおける断面方向の全領域が第１の透明媒体４９ａを通るように光学系３と発光封体１１との間に介在させ、例えばレーザ光Ｌを対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上で集光させる。これにより、対向電極１３，１３間の放電領域においてレーザ支持光ＬＳが点灯する。

続いて、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）には、透明媒体４９は、アクチュエータ３０によって光学系３と発光封体１１との間に介在しないように移動される。このとき、透明媒体４９が厚みの異なる透明媒体４９ａ，４９ｂから構成されているため、透明媒体４９の移動に伴って透明媒体４９のレーザ光Ｌが入射する領域における厚さが段階的に小さくなっていく。そのため、レーザ光Ｌの集光位置Ｆは、透明媒体４９の移動に伴って段階的に光軸ＬＡ方向の手前側（図２の上方側）に移動していく。これにより、レーザ支持光ＬＳの維持に十分なエネルギー密度を有する領域が段階的に光軸ＬＡ方向の手前側に移動することとなる。したがって、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）にレーザ光Ｌの集光位置Ｆを光軸ＬＡ方向の手前側に移動させたとしても、レーザ光Ｌの集光位置Ｆの移動は段階的な（小刻みな）移動となるため、レーザ支持光ＬＳの維持がより確実になされる。

また、上記第１実施形態では、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）のレーザ光Ｌの集光位置Ｆは対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸよりも光軸ＬＡ方向の手前側（図１における上方側）の位置であったが、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）のレーザ光Ｌの集光位置Ｆは、対向電極１３，１３の尖頭部を結ぶラインＸよりも光軸ＬＡ方向の奥側（図１における下方側）の位置であってもよい。

この場合、図５に示すように、レーザ光Ｌにおける断面方向の全領域が透明媒体９を通らないように光学系３と発光封体１１との間から透明媒体９を退避させた状態で、例えばレーザ光Ｌを対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上で集光させる。一方、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）では、図６に示すように、レーザ光Ｌにおける断面方向の全領域が透明媒体９を通るように光学系３と発光封体１１との間に透明媒体９を介在させる。このとき、レーザ光Ｌの集光位置Ｆはレーザ支持光ＬＳ点灯時のレーザ光Ｌの集光位置Ｆに対して光軸ＬＡ方向の奥側（図５における下方側）に移動することとなる。したがって、この場合でも上記第１実施形態と同様に、対向電極１３のスパッタリングを抑制できる。

［第２実施形態］
図７，８は、それぞれ本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す図である。以下では、第２実施形態に係る光源装置について説明するが、第１実施形態と重複する説明は省略する。図７，８に示すように、光源装置２１では、例えば光学系３と光ファイバ４のヘッド４ａとが筐体１７に収容されている。筐体１７は、アクチュエータ１８（光学系移動部５２）に保持されており、レーザ支持光ＬＳ点灯時（図７）及び点灯後（維持時）（図８）それぞれに応じて光軸ＬＡ方向に移動する。

すなわち、まず、図７に示すように、筐体１７は、例えばレーザ光Ｌが対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上で集光するような位置で保持されている。これにより、対向電極１３，１３間の放電領域においてレーザ支持光ＬＳが点灯する。続いてレーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）には、図８に示すように、筐体１７は光軸ＬＡ方向の手前側（図７における上方側）に移動する。これにより、レーザ光Ｌの集光位置Ｆはレーザ支持光ＬＳ点灯時のレーザ光Ｌの集光位置Ｆに対して光軸ＬＡ方向の手前側（図７における上方側）に移動するため、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）の対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上におけるレーザ光Ｌのエネルギー密度がレーザ支持光ＬＳ点灯時の対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上におけるレーザ光Ｌのエネルギー密度に対して低下する。

このように、光学系３を含む筐体１７をアクチュエータ１８（光学系移動部５２）によって移動させるという簡易な構成で、レーザ光Ｌの集光位置Ｆを移動させる（対向電極１３，１３間から離間させる）ことで対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上におけるレーザ光Ｌのエネルギー密度を変化させることができる。そのため、対向電極１３のスパッタリングを抑制でき、光源装置２１の十分な長寿命化が図られる。

上記第２実施形態では、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）のレーザ光Ｌの集光位置は対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸよりも光軸ＬＡ方向の手前側（図７における上方側）の位置であったが、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）のレーザ光Ｌの集光位置は、対向電極１３，１３の尖頭部を結ぶラインＸよりも光軸ＬＡ方向の奥側（図７における下方側）の位置であってもよい。すなわち、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）の筐体１７の保持位置は、レーザ支持光ＬＳ点灯時の筐体１７の保持位置に対して光軸ＬＡ方向の奥側（図７における下方側）であってもよい。

［第３実施形態］
図９，１０は、それぞれ本発明の第３実施形態に係る光源装置を示す図である。以下では、第３実施形態に係る光源装置について説明するが、第１，２実施形態と重複する説明は省略する。図９，１０に示すように、光源装置３１では、発光封体１１は、アクチュエータ１８（発光封体移動部５３）に保持されており、レーザ支持光ＬＳ点灯時（図９）及び点灯後（維持時）（図１０）それぞれに応じて光軸ＬＡ方向に移動する。

すなわち、まず、図９に示すように、発光封体１１は、例えばレーザ光Ｌが対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上で集光するような位置で保持されている。これにより、対向電極１３，１３間の放電領域においてレーザ支持光ＬＳが点灯する。続いてレーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）には、図１０に示すように、発光封体１１は光軸ＬＡ方向の奥側（図９における右方側）に移動する。これにより、レーザ光Ｌの集光位置Ｆはレーザ支持光ＬＳ点灯時のレーザ光Ｌの集光位置Ｆに対して光軸ＬＡ方向の手前側（図９における左方側）に移動するため、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）の対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上におけるレーザ光Ｌのエネルギー密度がレーザ支持光ＬＳ点灯時の対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上におけるレーザ光Ｌのエネルギー密度に対して低下する。

このように、発光封体１１をアクチュエータ１８（発光封体移動部５３）によって移動させるという簡易な構成で、レーザ光Ｌの集光位置Ｆを移動させる（対向電極１３，１３間から離間させる）ことで対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上におけるレーザ光Ｌのエネルギー密度を変化させることができる。そのため、対向電極１３のスパッタリングを抑制でき、光源装置３１の十分な長寿命化が図られる。

上記第３実施形態では、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）のレーザ光Ｌの集光位置Ｆは対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸよりも光軸ＬＡ方向の手前側（図９における左方側）の位置であったが、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）のレーザ光Ｌの集光位置Ｆは、対向電極１３，１３の尖頭部を結ぶラインＸよりも光軸ＬＡ方向の奥側（図９における右方側）の位置であってもよい。すなわち、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）の発光封体１１の保持位置は、レーザ支持光ＬＳ点灯時の発光封体１１の保持位置に対して光軸ＬＡ方向の手前側（図９における左方側）であってもよい。

［第４実施形態］
図１１は、本発明の第４実施形態に係る光源装置を示す図である。以下では、第４実施形態に係る光源装置について説明するが、第１〜３実施形態と重複する説明は省略する。図１１に示すように、光源装置４１は、集光位置移動部として、レーザ部２から出射するレーザ光Ｌの出射エネルギーを調整する制御部５４を備えている。また、光源装置４１では、光学系３は、例えばレーザ光Ｌを対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上よりも光軸ＬＡ方向の手前側（図１１における上方側）の位置で集光させている。

図１２は、制御部５４の作用を示す図である。図１２（ａ）に示すように、制御部５４は、まず、レーザ光Ｌの集光位置Ｆを対向電極１３，１３から離間した位置に設定しつつ、対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸにおけるレーザ光Ｌのエネルギー密度がレーザ支持光ＬＳ点灯可能な程度（例えば２６０ｋＷ／ｃｍ^２程度）となるように、レーザ部２から出射するレーザ光Ｌの出射エネルギーを設定する。これにより、対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸにおけるレーザ光Ｌは、デフォーカス状態でありながら、レーザ支持光ＬＳを点灯することができる。

続いてレーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）では、図１２（ｂ）に示すように、制御部５４は、レーザ光Ｌの集光位置Ｆをレーザ支持光ＬＳ点灯時の位置（図１２（ａ）の位置）に保ったまま、レーザ部２から出射するレーザ光Ｌの出射エネルギーをレーザ支持光ＬＳ点灯時のレーザ光Ｌの出射エネルギーに対して低く設定する。これにより、レーザ支持光ＬＳを維持可能なエネルギーを持つ領域をレーザ光Ｌの集光位置Ｆ近傍のみとすることができるため、レーザ支持光ＬＳを対向電極１３，１３から離間した位置で維持することが可能となる。

このように、光源装置４１では、レーザ光Ｌを常に対向電極１３，１３間から離間した位置に集光させつつ、レーザ部２から出射するレーザ光Ｌの出射エネルギーを制御部５４によって調整することで、対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上におけるレーザ光Ｌのエネルギー密度を変化させることができる。したがって、最もエネルギー密度の高いレーザ光Ｌの集光位置Ｆが常に対向電極１３，１３間に位置することはないため、対向電極１３のスパッタリングを抑制でき、光源装置４１の十分な長寿命化が図られる。また、光源装置４１では、レーザ光Ｌの集光位置Ｆを機械的に移動させる必要がないため、レーザ光Ｌの集光位置を適切な位置に保つことができると共に、光学系３や発光封体１１を移動させるための装置が不要となるため、光源装置の小型化が図られる。

上記第４実施形態では、光学系３はレーザ光Ｌを対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上よりも光軸ＬＡ方向の手前側（図１１における上方側）で集光させていたが、光学系３は、レーザ光Ｌを対向電極１３，１３の尖頭部間を結ぶラインＸ上よりも光軸ＬＡ方向の奥側（図１１における下方側）で集光させてもよい。この場合でも、上記第４実施形態と同様に、制御部５４がレーザ部２から出射するレーザ光Ｌの出射エネルギーを調整することによって、対向電極１３のスパッタリングを抑制できる。

さらに、上記いずれの実施形態においても、集光位置Ｆ（レーザ支持光ＬＳ）はレーザ光Ｌの光軸ＬＡ方向に移動していたが、レーザ支持光ＬＳ点灯後（維持時）のレーザ光Ｌの集光位置Ｆがレーザ支持光ＬＳ点灯時のレーザ光Ｌの集光位置Ｆに対して対向電極１３から離間する位置となるのであれば、レーザ光Ｌの光軸ＬＡ方向とは異なる方向（例えばレーザ光Ｌの光軸ＬＡと交わる方向）に移動してもよい。

１，２１，３１，４１…光源装置、２…レーザ部、３…光学系、７…光源、８…光学部材、９，２９，３９，４９…透明媒体、１１…発光封体、１３…対向電極、１８…アクチュエータ、５１…光路長調整部、５２…光学系移動部、５３…発光封体移動部、５４…制御部、Ｇ…発光ガス、Ｌ…レーザ光、Ｓ…内部空間。

Claims

レーザ光を出射するレーザ部と、
内部空間に発光ガスが封入された発光封体、及び、互いに対向するように前記内部空間に配置された対向電極を有する光源と、
前記レーザ光を前記対向電極間に導光する光学系と、
前記対向電極間における前記レーザ光のエネルギー密度を制御する制御部と、を備え、
前記光源は、前記内部空間において、前記レーザ部からの前記レーザ光の照射によって点灯する前記発光ガスのプラズマ発光であるレーザ支持光を、前記レーザ部からの前記レーザ光の照射によって維持し、
前記制御部は、前記レーザ支持光維持時の前記レーザ光の集光位置を前記レーザ支持光点灯時の前記レーザ光の集光位置に対して前記対向電極間から離間する方向に移動させる集光位置移動部を有し、前記レーザ支持光維持時の前記対向電極間における前記レーザ光のエネルギー密度を、前記レーザ支持光点灯時の前記対向電極間における前記レーザ光のエネルギー密度に対して低くすることを特徴とする光源装置。
前記集光位置移動部は、前記レーザ光の前記内部空間における光路長を調整する光路長調整部を有していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記集光位置移動部は、前記レーザ支持光維持時の前記光学系の位置を前記レーザ支持光点灯時の前記光学系の位置に対して移動させる光学系移動部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
前記集光位置移動部は、前記レーザ支持光維持時の前記発光封体の位置を前記レーザ支持光点灯時の前記発光封体の位置に対して移動させる発光封体移動部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
レーザ光を出射するレーザ部と、
内部空間に発光ガスが封入された発光封体、及び、互いに対向するように前記内部空間に配置された対向電極を有する光源と、
前記レーザ光を前記対向電極間に導光する光学系と、
前記対向電極間における前記レーザ光のエネルギー密度を制御する制御部と、を備え、
前記光源は、前記内部空間において、前記レーザ部からの前記レーザ光の照射によって点灯する前記発光ガスのプラズマ発光であるレーザ支持光を、前記レーザ部からの前記レーザ光の照射によって維持し、
前記制御部は、前記レーザ支持光維持時の前記対向電極間における前記レーザ光のエネルギー密度を、前記レーザ支持光点灯時の前記対向電極間における前記レーザ光のエネルギー密度に対して低くし、
前記光学系は、前記レーザ支持光点灯時及び維持時のいずれにおいても、前記レーザ光を前記対向電極間から離間した位置に集光させることを特徴とする光源装置。
前記制御部は、前記レーザ支持光維持時の前記レーザ部からの前記レーザ光の出射エネルギーを前記レーザ支持光点灯時の前記光源からの前記レーザ光の出射エネルギーに対して低くすることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。