JPS6364259A

JPS6364259A - ア−ク放電管

Info

Publication number: JPS6364259A
Application number: JP21493587A
Authority: JP
Inventors: ロイ　ディー．ロバーツ; ノーマン　エル．ヤング
Original assignee: I L C TECHNOL Inc
Current assignee: I L C TECHNOL Inc
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1987-08-28
Publication date: 1988-03-22
Also published as: JPH0457066B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ１発明の分野本発明１よ、一般的に（よアーク灯に、より特殊的には
、光学用Ｉｔ束とともに用いられるアーク割に関するも
のである。

口、従来形式の説明アーク灯は、器具類や投身１などに用いられる集中的な
点光源を得るためのものであり、医学分野の内視鏡は１
つの使用例である。内視鏡の場合は、アーク灯が光学ｐ
ｌ甘せの照明源としｒ：役立っている。この照明源によ
り、身体の管・道ヤ】１１接の器官を、従来のように手
術をすることなく眼で調べることができる。アーク灯シ
よ、また、ジェット・エンジンの内部など眼で調べるこ
との難しい構造物やコンポネントを点検する工業用内視
鏡に乙用いられている。

光学繊維束とともに用いる典型的な公知形式のアーク灯
システムを示したのが第１図である。この公知形式全体
を参照番号１０で示しである。アーク灯２ｏは軸線２２
を中心としてほぼ対称的で、ベース２４、ボディ２６、
ｒｉＡ極２８、陰極３０、複数の陰極保持アーム３２、
窓部材３４を右している。ベース２４は、一般的には鉄
製である。ボディ２６は、通常はセラミック材料で出来
ている。

ボディ２６は凹面の空所４０を有し、この空所４０は反
射曲面４２を画定している。反）１曲面４２には反射性
金属コーティングが流されている。

陽極２８は、ベース２４からボディ２６を通り、反射曲
面４２の後ろから軸線２２に沿って空所４０内へ延びて
いる。陰極支持アーム３２は、半径方向にボディ２６か
ら軸線２２のｔ、Ｌうへ延びている。陰４４３ｏは、軸
線２２に沿って保ト１アーム３２に取付けられている。

窓３４は、ボディ２６にシール・フィツトしているので
、空所４０は気密である。窓３４４．１透明な材ＩＩで
造られている。使用時には空所４０には不活Ｆ［ガス、
たとえばキセノンが、大気圧の数倍の圧力で充填される
。アーク灯は、破＠電圧がアーク・ギャップを通過し、
その結果、照明７を子流（ずなわらアーク放゛市）が陽
極３０からｌｔ２極２８ヘギャップを通過するときに発
光する。この形式のアーク幻は、通例、約１５０ワツ１
〜から８００ワツトの範囲で動作゛する。

第′１の冷ｎ１ブロツク５０はベース２４にｆ＝Ｊ加さ
れている。冷却ブ［１ツク５０はベース２４からの熱を
吸収する。第２の冷ｎ１ブロツク５２ｔま窓３４に付加
され、窓３４内に発生する熱を吸収１゛る。

光６ｏ（よアーク幻２ｏから出て、レンズ６４を通過す
る。レンズ６４は、光６０を集光し、光学繊維束６８と
ともに用いるのに十分細いビームに変えるのに必要なも
のである。光６０はＣｄ　ｉｆｆ東６８に入る前に常温
ミラー７０によって濾過される。

常温ミラー７０は可視光線７４を繊維束６８に反則する
が赤外光線は通過させて、第３の冷却ブロック８ｏへ送
る。冷却１ブロック８０は赤外光￥Ａ７６の熱を散逸さ
廿る。

前述の公知形式のシステムにｔよ、いくつかの問題があ
る。１つの問題は、このシステムは、かさが大きく、多
数のコンポネントを抱えていることである。また、別の
問題は、たとえば反）１曲面４２などのコンポネントが
、陰極３０．レンズ６４、ミラー７ｏに対して正確に位
置決め８れねばならないことである。これらのコンポネ
ントの整列に僅かでもずれがあれば、重大な１．−宋を
生じうる。

更に別の問題は、反射曲面が光線内部に穴をつくること
である。光線内部のそうした穴は均一な光源の発生を妨
害する。

ハ０本発明の要旨それゆえ、本発明の目的（、ｔ１コンパクトなサイズの
光学繊維アーク灯を得ることにある。

更に本発明の目的は反身」体を用いる必要のない光学ｍ
雑アーク灯を得ることにある。

本発明の更に別の目的は、光線に穴のパターンの生じな
い光学繊維アーク灯を１！′７ることにある。

更に本発明のＬ１的は、光エネル１！−の広スペクトル
の点光源を、５０ミクＩコン以上の自任をもつ光学繊維
光案内朱肉へ映し込むことの（・きるアーク幻を得るこ
とにある。

更にまた本発明の目的もよ、アークのプラズマを、反射
体を間に介在させることなしに、光案内導体内へ直接に
映し込む光学ｗ４雑アーク月を１ｑることにある。

本発明の他の目的は、光源のすぐ近くに小直径の光案内
を設けてアークを直接映し込むことによって、スペース
面の特性が改善された光りｊ【・繊維アーク灯を得るこ
とにある。そのさい、前記光案内の直径はプラズマ・ア
ークのサイズに合わせることができる。

簡単に言うと、本発明の好ましい１実施例では、高圧ガ
スの入った円筒形空所をもつレラミツクツＪボディを右
している。陰極は、円筒形空所の軸線ど同軸的にボディ
の第１端部を通って延びろように取付ｉノられている。

この陰極（ま、また、１」ラド形状をもら、末端部は先
細となり先端がとがっている。この末端部は空所内へ延
びている。陽極警よボディの第２端部を通って延びるよ
うに取付Ｃ）られＣ４３す、円筒形空所の軸線と同軸的
に延びている。この陽極は中空シリンダである。陽（ル
の末端部は空所内に延び、端キ１７ツブを右している。

陰極の先細端部ど陽極の端＝１−ヤップとはアーク・ギ
入７ツプを形成している。陽極の喘キ〜７ツブは穴を有
（〕ている。

円筒形サファイア製光管は、中空陽極内側にフイツ［−
する寸法にされ、空所内側からボディ外側へ扱けている
。アーク・ギャップからの光は陽極の穴を通り、サファ
イヤ製集光管に達づる。集光管は、穴とは反対側に来る
端部が生球形をなし、光が集められる。光はボディの外
側の光学繊維束に集魚を結ぶようにされる。

本発明の利点は、サイズがコンパクトな光学繊維アーク
灯が１ｑられる点である。

更に本発明の利点は、反則体を用いる必要がない点であ
る。

本発明の史に別の利点は、反ｑ１光７・月を用いたアー
ク灯の”ｊ　微ぐあるビーム穴パターンが生じることが
ない点である。

本発明の別の利点（、上、広スペクトルの光［ネルギ一
点光源を、５０ミクロン以−ヒの特徴的な直径をち”つ
光学繊維の光案内東向へ映し込むことがでさる魚にある
。

更にまた本発明の利点は、アークのプラズマが、反射体
を間に介在させることなく、光案内イ）体内へ直接に映
し込まれる点にある、。

史に本発明の他の利点は、光源のすぐ近くに小直径の光
案内を配置して、アークを直接的に映し込むことによ′
つて、スペース面の特性が改善された魚であり、ぞのさ
い、前記光案内の直径はプラズマ・アークのクイズと合
致さけることができる。

更に、本発明の利点は、勺ファイヤ製集光管が、光を極
め゛（直径の小さい繊維束（サイズｔよ５０ミク［二］
ン）内へ光を集められる曲率半径をもつ出口を有してい
る点である。

本発明による前述の目的および利点は、添付図面に示し
た好適実施例についての以下の説明を続めば、この分野
の専門家には疑いなく明らかになることであろう。

二、好適実加例の訂細な説明第２図は本発明のアーク放電管１００を示したものであ
る。ボディ１０６は、軸線１０９をもつレラミツク製円
筒体１０８、陰極内側リング１１０、陰極バックアップ
・リング１１２、陽極内側リング１１４、Ｎｍバックア
ップ・リング１１６から成っている。内側リング１１０
，１１４１よコヴアル（にｏｖａｒ　）材料で３１ｈら
れ、レラミック製円筒体１０８の端部（よ銅ろう付けさ
れている。バックアップ・リング１１２．１１６はレラ
ミックＨ料で造られている。リング１１２　＋；Ｅ内側
リング１１０に銅ろう付すされ、リング１１６はリング
１１４に銅ろうイζｊげされている。気密の空所１１８
は、内側円筒体１０８により形成されている。

陰極保持体１２０は、リング１１２の穴１２２とリング
１１０の穴１２４とを軸′６１０９と同１軸的に真通し
ている。保持体１２０は、ニッケル製の管である。保持
体１２０には、直径が穴１２４より大きいが穴１２２よ
りは小さい部分１３０と、穴１２４にほぼ等しい直径を
もつ部分１３２とが部分１３２は空所１１８内へ延びて
いる。保持体１２０は内側リング１１０に銅または銀で
ろう１・１ｔ）されＣいる。１対のガス穴’１３６，１
３８は保トＳ体１２０の部分１３２に直角にど１通して
Ｊ′３つ、保持体１２０の内表面と交着している。保持
体１２０の内表面は通路１４６を画定している。

陰極１５０は、軸線１０９と同軸的に保持体１２０から
延びている。陰極１５０はロット形状をしており、部分
的に内側通路１４６にはめ込まれている。陰極１５０は
タングステンツＪぐ保持体１２０にろう付けされている
。陰極の末端は、軸線ｉ０９に対して約５０１！２の角
度で先細になり先端がとがっている。

タブ１５６は陰極保持体１２０に銅ろう付（すされてい
る。また、タブ１５６は、１端に穴１５８をらつ平らな
スチール・ストリップである。穴１５８は、陰極保持体
１２０の部分１３０がはめ込まれるような寸法にされて
いる。タブ１５６はバックアップ・リング１１２の外縁
から突出して軸線１０９と直角方向に延びている。

陽極保持体１７０は、リング１１６の穴１７２とリング
１１４の穴１７４とを貫通し、軸線１０９と同軸的に延
びている。保持体１７０には、内部通路１７６と大口の
カットアウト部１７８とが形成されている。また、保持
体１７０は、穴１７２．１７４と直径のほぼ等しい陽極
部分１８０と、陽極部分１８０　Ｊ：り直径の大きいね
じ部分１８２と、陽極部分１８０より直径の小さい後部
１８４とから成っており、内側リング１１４に銅または
銀ろう付けされている。

陽極１９０はタングステン製で、内側通路１９２をもっ
た中空円筒体に似た形状をもっている。

通路１９２は、保持体１７０の通路１７６と直径が等し
い。陽極１９０は、保持体１７０のカットアウト部１７
８とほぼ直径の等しい保持部分１９４を右している。ま
た、陽極１９０は、カットアウト部１７８の内側に部分
的に１，１め合わされている保持部分１９４とともに、
軸線１０９ど同軸的に配置されている。更に、陽極１９
０は保持体１７０に銅ろう付けされて３３す、保持部分
１９４より直径の大きいアーク区域１９６を有している
。

陽極１９０は、また、アーク区域１９６の端部に喘キャ
ップ１９８を有しＣいる。穴２００は、軸線１０９と同
軸的に端主１アップ１９８を貫通している。穴２００　
Ｇ、を通路１９２の直径より小さい直径をもっている。

通路１９２は、穴２００に合うように＋１１線１０９に
対し４５度の角度で先細にされている。

冷７Ｊ１ブロツク２２０は円筒形をしており、この円筒
形部分から半径方向に外方へ延びる複数のフィン２２２
を７４　シていある。冷却ブロック２２０はアルミニウ
ム類で、軸ＩＡ　１０９と同軸的に配置／されている。

内部通路２２４は軸線１０９を中心として対称的て゛あ
る。カットアウトｆｆ１ｉ　２２６により、冷７Ｊ］ブ
ロツク２２０はバックアップ・リング１１６の外縁の周
囲に適合するようになっている。

通路２２４のねじ部分２２８は保［、′ｒ休体７０のね
じ部分１８２と噛合っている。通路２２４の部分２３０
は、保持体１７０の後部１８４の直径にほぼ等しい直径
をもっているので、後部１８４は内側部分２３０に適合
している。通路２２４のフィルタ部分２３６は、内側部
分２３０の後方に軸線１０９と同軸的に配置され、内側
部分２３０より大きい直径を有している。通路２２４の
結合ねじ部分２３８は、フィルタ部分２３６の後方に軸
線１０９と同軸的に配置されている。

熱吸収フィルタ２４２は、冷７Ｊ］ブロツク２２０の内
側部分２３６に配置されている。フィルタ２４２はディ
スク形状で、ガラス製である。円筒形の光学１ｅｆｔコ
ネクタ２５０は、冷７Ｊ］ブロツク２２０のねじ部分２
３８と噛合うねじ部分２５２を有している。コネクタ２
５０は、光学ＲＪ＆柑東と係合するねじ部分２５４を有
しており、また、軸線１０９を中心として対称的な内部
通路２５６を有している。この内部通路２５６は、陽極
保持体１７０の通路１７６とほぼ等しい直径をもってい
る。

１対のスロット２５８が、光学４３１１１束と結合する
ねじ部分２５４の外端部のところの通路２５６に形成さ
れている。コネクタ２５０はアルミニウム類である。

円筒形のサファイヤ製集光管２７０は、保持体１７０１
／）通路１７６と１ａ１９０の通路１９２との内部に配
置されている。集光管２７０の直径は通路１７６．１９
２の直径とほぼ等しい。集光管２７０は、陽極１９０が
らの熱が光学ｍ１ｌｔ束コネクタ２５０に到達する前に
消散させることができるだけの長さでなＣノればならな
い。また、集光管２７０は、一方の端部のところが、光
を集められるように曲面２７２をなしている。更に光を
集めるために他端のところにも、第２の曲面２７４を設
けておいてもよい。

第３図は、アーク放電管１００のエア・ギャップ部分３
００を示したものである。陰極１５０は０．０８１３ｃ
、ｘの直径をもち、穴２００は０．０７８７ｃｍの直径
をもっている。陰極１５０の先端から陽Ｉｆ！１９０ま
でのエア・ギャップ３１０は０．０５１ｃｍであり、穴
２００の深さｔよ０．０３８１ｃｍの深さ３１２だけ延
びている。

動作時には空所１１８は、陰極保持体１２０の通路１４
６を通り、１７気圧のキセノン・ガスが充填される。次
いで、通路１４６がシールされる。

光は、破壊電圧がアーク・ギャップ３１０を越えたとき
に発生づる。典型的な破壊電圧は２５．ＯＯＯボルトで
ある。陰穫１５０から陽１４１９０へギャップを横切る
電子流は、円錐形のアーク放゛心またはプラズマ３２０
を発生する。この円錐形アーク放電３２０は陽！４１９
０の内部通路１９２に光の流れを生じざＶる。穴２００
は光を案内する役割をもつ。

集光管２７０は通路１９２内に配置され、光３２４がそ
の端面２７２を通過するようになっている。端面２７２
は曲面をなしていて、集光管２７０とフィルタ２４２を
通過して光学繊維束コネクタ２５０内に保持されている
繊維束へ進む光が焦点を結ぶようになっている。フィル
タ２４２は赤外熱を吸収し、この熱を冷Ｌ１ブ［］ツク
２２０を介して放散する。曲面２７４も光が焦点を結ぶ
ようになつ゛（Ｊ３す、光ｔ３１ルめて小さな１自径の
光学撰ｔ「東（５０ミクＩコンのリイズ）に焦点を結ぶ
ことが（゛きる。

本発明Ｃは、集光管２７０がアーク・ギャップ３１０の
近くに位置づるのて・、集光のための、かさばる反射体
を必要としない。陽極１９０内に集光管２７０を配置づ
る独１・！Ｉな点により、円錐形のアーク放電３２０に
より光イ１する光を（引めＣ有効に利用できる。

第４図は光が集中的に分イＩｉ寸゛るアーク放電の横Ｉ
！Ｆｉ面を示したしのである。各ラインは、カンアラで
測定した平方ミリ当りの定光度を表わしている。

曲面２７２　＋ｓ　７；ンｂ畠渇’Ｃ”　ｆ）ｊ　６集
中的なアーク光１或に焦点を結んでいる。この光域（：
上陰極１５０の先９号の点４１０である。

以上、本発明を好適実施例について説明したが、本発明
は、ちとよりそれに限定されるもので（は２ｚい。種々
の対案や変化形が可能であることは、以上の開示を読ん
だ専門家には明らかであろう。したがって、付属のクレ
ームは、本発明の頁の思想と範囲に属する一切の代案と
変化形とを含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知形式のアーク灯の横断面図、第２図（よ本
発明によるアーク放電管の横断面図、第３図は第２図の
１’ｌ　７ｉｉ管の１部の拡大横断面図、第４図しよア
ークｆｌｉ　、１ｆの光の集中度を示ケ横所面図である
。図において、１００・・・アーク放電管、１０６・・・
ボディ、１４６・・・内部通路、１５０・・・陰極、１
９０・・・陽極、２２０・・・冷却ブロック、２４２・
・・フィルタ、２５０・・・光学繊維束コネクタ、２７
０・・・リファイヤ製集光管、２７２．２７４・・・集
光曲面。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アーク放電管において、この放電管が、不透明な
誘電性材料で形成されたボディ（１０６）を有しており
、このボディ内部には高圧ガスを密封した空所（１１８
）が形成されており、また、１対の電極（１５０、１９
０）を有しており、この電極対が前記空所（１１８）内
に組付けられ、電極（１５０、１９０）の末端が、エア
・ギャップ（３１０）を形成する間隔だけ離れた位置に
あり、更にまた、円筒形のサフアイヤ製集光管（２７０）を有
しており、この集光管がボディ（１０６）の外側からボ
ディ壁を貫通し前記空所（１１８）内へ達するように取
付けられており、また集光管（２７０）の第１の端部（
２７２）が、前記アーク・ギャップ（３１０）のアーク
放電に焦点を結ぶように前記空所（１１８）内に位置せ
しめられた曲面を有しており、かつまた第２の端部（２
７４）がボディ（１０６）の外側に位置していることを
特徴とするアーク放電管。
（２）電極（１５０、１９０）の１つがロッド状の陰極
部材（１５０）であり、この陰極部材がボディ壁に取付
けられ、末端部が先細になり先端がとがつており、また、電極（１５０、１９０）の他の１つが陽極部材（
１９０）であり、前記ボディ壁に取付けられたこの陽極
部材が、前記サフアイヤ製集光管（２７０）の第１端部
にかぶせられるサイズの中空円筒体であり、また、前記
陽極（１９０）の末端には端キャップ（１９８）が形成
され、この端キャップ（１９８）がアーク放電の光をサ
フアイヤ製集光管（２７０）へ進むのを可能にする穴（
２００）を有しており、更に陽極（１９０）の端キャッ
プ（１９８）が陰極（１５０）の前記先端と一緒にアー
ク・ギャップ（３１０）を形成していることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の放電管。
（３）電極（１５０、１９０）とサフアイヤ製集光管（
２７０）とが軸線（１０９）と同軸線的に配置されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電管
。
（４）熱吸収フィルタ（２４２）が集光管（２７０）の
第２端部（２７４）のところに配置されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電管。
（５）冷却ブロック（２２０）がボディ（１０６）とフ
ィルタ（２４２）に付加されていることを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載の放電管。
（６）光学繊維束コネクタ（２５０）が冷却ブロック（
２２０）に付加され、サフアイヤ製集光管（２７０）が
第２端部（２７４）からの光を受け取る位置に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の放
電管。
（７）アーク放電管において、この放電管が、誘電材料
製の円筒形ボディ（１０６）を有しており、このボディ
（１０６）が軸線（１０９）を中心として対称的な空所
（１１８）を有し、この空所（１１８）には高圧ガスが
充填されており、また、空所（１１８）の第１端部のと
ころに組付けられた陰極（１５０）を有しており、この
陰極（１５０）は、軸線（１０９）と同軸線的に空所（
１１８）内へ延び、末端が先細になつており、更にまた
空所（１１８）の第２端部のところに組付けられた陽極
（１９０）を有しており、軸線（１０９）と同軸線的に
空所（１１８）内へ延びているこの陽極（１９０）が内
部通路（１９２）を有する中空円筒体であり、更にこの
通路（１９２）はボディ（１０６）と陽極端部の端キャ
ップ（１９８）から外方へ延びており、また、穴（２０
０）が端キャップ（１９８）内に軸線（１０９）と同軸
線的に形成されており、陽極末端と陰極とが間隔をおい
て位置し、アーク・ギャップを形づくつており、更に、円筒形のサフアイヤ製集光管（２７０）を有して
おり、この集光管が、軸線（１０９）と同軸線的に通路
（１９２）内に配置され、穴（２００）と対向側の第１
端部（２７２）のところに曲面が形成されており、この
結果、アーク・ギャップ（３１０）の放電による光が集
光管（２７０）に沿つて、その第２端部（２７４）を通
過し、ボディ外部の光点に集中することを特徴とするア
ーク放電管。
（８）金属製の冷却ブロック（２２０）が、ボディ（１
０６）の外側にボディの第２端部を貫通して延びる陽極
区分に付加されており、集光管（２７０）を受容する通
路（２２４）を有していることを特徴とする特許請求の
範囲第７項記載の放電管。
（９）熱吸収フィルタ（２４２）が、集光管第２端部（
２７４）近くの冷却ブロック通路（２２４）内に配置さ
れ、熱を吸収することを特徴とする特許請求の範囲第８
項記載の放電管。
（１０）光学繊維束コネクタ（２５０）が、ボディ（１
０６）に付加され、このコネクタ（２５０）の位置が、
コネクタ内に保持された光学繊維束が集光管（２７０）
からの光を前記光点で受光できる位置であることを特徴
とする特許請求の範囲第７項記載の放電管。
（１１）陽極の内部通路（１９２）の直径が、穴（２０
０）の直径より大きく、かつまた内部通路（１９２）が
先細の部分を有し、この部分が穴（２００）と合致する
ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の放電管。
（１２）円筒形の集光管（２７０）の第２端部（２７４
）が曲面をなしており、光を更に集中させることを特徴
とする特許請求の範囲第７項記載の放電管。