(57)【要約】【課題】ランプより放射した光を、光伝達手段により被照射物に光を導く光照射装置において、ランプを収納する光源部に装着された光フィルタ、光マスク、光拡散板、またはレンズ等の光部品を、光源部を分解することなく、容易にかつ短時間に交換可能な光照射装置、およびその交換方法の提供を課題とする。【解決手段】光源部１００への光伝達手段３００の取り付け方法を、保持部材８に、予め内部に光フィルタ２０を有する光部品収納部２００を挿入した後、光伝達手段３００の入射端部材３２を、前記光部品収納部２００に挿入し、固定カバー３３で固定する構造とする。【選択図】図１
2006318813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射するランプと、前記ランプを収納するランプハウスと、前記ランプハウスに開設された光出射口に取り付けられた、その内部に貫通孔を有する保持部材と、前記保持部材の貫通孔内にその入射端部が収納された光伝達部材と、前記光伝達部材の入射端部に入射する光軸上に設けられた光部品とを備えた光照射装置において、
前記光部品を収納し、固定する円筒状の光部品収納部材を有し、
前記光部品収納部材を前記保持部材の貫通孔内に着脱自在に挿入し、
前記光伝達部材の入射端部を前記光部品収納部材内に着脱自在に挿入し固定することを特徴とする光部品を有する光照射装置。
【請求項２】
前記光部品収納部材が光部品ホルダーと光部品押え金具とを有し、前記光部品が前記光部品ホルダー内に収納され、かつ、前記光部品押え金具の先端側外周面部分に形成されたネジを前記光部品ホルダーの内周面に形成されたネジに螺合して、前記光部品押え金具の先端側外周面部分を前記光部品ホルダー内に収納することにより、前記光部品が前記光部品ホルダーと前記光部品押え金具とにより挟持されることを特徴とする請求項１に記載の光部品を有する光照射装置。  
【請求項３】
前記光部品が弾性部材を介して押圧されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光部品を有する光照射装置。
【請求項４】
光を放射するランプと、前記ランプを収納するランプハウスと、前記ランプハウスに開設された光出射口に取り付けられる、その内部に貫通孔を有する保持部材と、前記保持部材の貫通孔内にその入射端部が収納される光伝達手段と、前記光伝達部材の入射端部に入射する光軸上に設けられる光部品とを用意して組み立てられる光照射装置の光部品の取り付け方法において、
前記光部品を円筒状の光部品収納部材内に収納し、
前記光部品収納部材を前記保持部材の貫通孔内に着脱自在に挿入し、
前記光伝達部材の入射端部を前記光部品収納部材内に着脱自在に挿入し固定することを特徴とする光照射装置の光部品の取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプからの放射光を、導光ファイバ等の光伝達手段を介して外部へ導き、被照射物を照射する技術に関し、より詳細には光部品を備えた光照射装置およびその取り付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ランプから放射された光を、回転楕円体ミラー等の集光手段を用いて集光し、この集光した光を導光ファイバ等の光伝達手段により外部へ導き、被照射物へ照射する光照射装置が知られている。
【０００３】
このような光照射装置では、必要に応じて集光手段から光伝達手段への光軸上に、各種の光部品を設けている。
【０００４】
例として、集光した光に含まれる熱線により、光伝達手段が損傷を受けることを防止するための光部品として、熱線カットフィルタを設けたものがある。また、被照射物への照射の際に有用となる特定の波長範囲の光を選択的に透過するバンドパスフィルタ等を設けたものがある。上記のように、集光手段と光伝達手段の光軸上に光フィルタを設けた光照射装置としては、
【特許文献１】に示される装置がある。
【０００５】
また、上記光フィルタ以外の光部品としては、光拡散板、光マスク、またはレンズ等が挙げられ、これらの光部品は、光伝達手段に入射する光の光量分布や配光特性を整えるために用いられる。
【０００６】
これらの光部品は、交換あるいはメンテナンス等、光照射装置の使用状況に応じて、光照射装置より着脱する必要がある。
【０００７】
例えば、光照射装置を光硬化型接着剤の硬化装置として使用する場合には、使用する接着剤の種類に応じて、照射する光の波長範囲を適宜選択する必要性があり、この選択は、異なる光透過特性の光フィルタを入れ替えることにより行なわれている。
【０００８】
例として、アクリレート系の紫外線硬化型接着剤は、一般に精密な接着を必要とする場合に用いられるが、紫外線照射時に余計な熱が加えられると、硬化後に接着剤が収縮する等の問題が発生するため、上記光フィルタとしては、照射する光に可視領域の光が含まれないように、赤外領域に加えて可視領域の光をも遮断し、紫外領域のみを透過する特性を有したものを用いることがある。
【０００９】
これに対して、エポキシ系の紫外線硬化型接着剤は、紫外線照射時にある程度の熱を加えることにより、より良好な接着特性が得られるため、上記光フィルタは、紫外領域から可視領域に透過特性を有するものを用いることがある。
【００１０】
また、光照射装置を上記のような光硬化型接着剤を硬化する目的以外に使用する場合であっても、光フィルタ等の光部品は、集光手段による集光点に近い位置に配置されることが多いため、光部品自体が熱または光による損傷を受ける可能性があり、使用状況に応じてこれを交換する必要がある。
【００１１】
しかしながら、上記の
【特許文献１】に示す従来の光照射装置では、これらの光部品が装置内部の構造物に取り付けられる構造となっているため、光部品の取り付けや交換を行う際は、装置の分解や組み立ての作業を伴うこととなり、多大な時間を要するという欠点があった。
【特許文献１】特開２００４−６３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、上記の従来技術の問題点を解決することを目的とする。具体的には、本発明は、光部品を容易にかつ短時間に取り付け可能な、光部品を有する光照射装置および同装置の光部品の取り付け方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するために、本発明は、次のような手段を有している。
（１）
光を放射するランプと、前記ランプを収納するランプハウスと、前記ランプハウスに開設された光出射口に取り付けられた、その内部に貫通孔を有する保持部材と、前記保持部材の貫通孔内にその入射端部が収納された光伝達部材と、前記光伝達部材の入射端部に入射する光軸上に設けられた光部品とを備えた光照射装置において、
前記光部品を収納し、固定する円筒状の光部品収納部材を有し、
前記光部品収納部材を前記保持部材の貫通孔内に着脱自在に挿入し、
前記光伝達部材の入射端部を前記光部品収納部材内に着脱自在に挿入し固定することを特徴とする光部品を有する光照射装置。
（２）
前記光部品収納部材が光部品ホルダーと光部品押え金具とを有し、前記光部品が前記光部品ホルダー内に収納され、かつ、前記光部品押え金具の先端側外周面部分に形成されたネジを前記光部品ホルダーの内周面に形成されたネジに螺合して、前記光部品押え金具の先端側外周面部分を前記光部品ホルダー内に収納することにより、前記光部品が前記光部品ホルダーと前記光部品押え金具とにより挟持されることを特徴とする（１）に記載の光部品を有する光照射装置。
（３）
前記光部品が弾性部材を介して押圧されることを特徴とする（１）または（２）に記載の光部品を有する光照射装置。
（４）
光を放射するランプと、前記ランプを収納するランプハウスと、前記ランプハウスに開設された光出射口に取り付けられる、その内部に貫通孔を有する保持部材と、前記保持部材の貫通孔内にその入射端部が収納される光伝達手段と、前記光伝達部材の入射端部に入射する光軸上に設けられる光部品とを用意して組み立てられる光照射装置の光部品の取り付け方法において、
前記光部品を円筒状の光部品収納部材内に収納し、
前記光部品収納部材を前記保持部材の貫通孔内に着脱自在に挿入し、
前記光伝達部材の入射端部を前記光部品収納部材内に着脱自在に挿入し固定することを特徴とする光照射装置の光部品の取り付け方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による、光部品を有する光照射装置および同装置の光部品の取り付け方法によれば、光部品の取り付けを容易にかつ短時間に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の光部品を有する光照射装置、および同装置の光部品の取り付け方法とを図面と共に詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一の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、本明細書において数値を挙げて説明したものと必ずしも一致していない。
【００１６】
図１は、本発明に係る実施例1の光部品を有する光照射装置の構造を示す、光の出射方向に沿った垂直断面図である。
図２は、同装置の光部品の取り付け方法を示す、光の出射方向に沿った垂直断面図である。
【００１７】
本実施例の光照射装置は、図１に示すように、内部に放電ランプ１等を有する光源部１００と、内部に光フィルタ２０等を有する光部品収納部２００と、放電ランプ１からの出射光を外部の被照射物へ導くための光伝達部３００とにより構成される。
【００１８】
光源部１００は、放電ランプ１のほか、この放電ランプ１への印加電圧を供給するための電源２、放電ランプ１より放射した光を集光するための回転楕円体ミラー３、回転楕円体ミラー３で集光した光の照射範囲が、後述する光伝達部材３０の入射端３０ａに対して最適な位置となるように放電ランプ１の位置を調整するための光軸調整手段４、および放電ランプ１を冷却するためのファンモータ５を有し、これらをランプハウス６に収納している。
【００１９】
本実施例の放電ランプ１は、超高圧水銀ランプであり、内部に一対の電極１ａおよび１ｂを有し、この一対の電極に挟まれた領域に放電空間１ｃを形成している。
【００２０】
一対の電極１ａおよび１ｂは、放電ランプ１の長手方向の両端にある口金１ｄ、１ｅに内部でそれぞれ電気的に接続されており、この口金１ｄ、１ｅに、ケーブル７ａ、７ｂを経て電源２より電力を供給することにより、放電ランプ１は、放電空間１ｃより紫外線を含む光を放射する。
【００２１】
放電ランプ１は、予め光軸調整手段４によって、放電空間１ｃの位置が、前記回転楕円体ミラー３の第１の焦点位置Ｆ１となるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向に調節されているため、放電空間１ｃより放射した光は、回転楕円体ミラー３の反射面３ａで反射された後、回転楕円体ミラー３の第２の焦点位置Ｆ２に集光される。
【００２２】
一方、ランプハウス６には、前記第２の焦点位置Ｆ２に集光された光を取り出すための光出射口６ａが設けられており、光出射口６ａには、その内部に貫通孔８ａ（内径：２２．１ｍｍ）を有する保持部材８を備えている。
【００２３】
保持部材８は、上記貫通孔８ａと、その貫通孔８ａの挿入側（図２において、右側）の開口端部の外周面にネジ８ｂ、その内周面に受け段部８ｃがそれぞれ形成されている。
【００２４】
この保持部材８の貫通孔８ａには、後述する通り、光部品収納部２００、および光伝達部３００の光伝達部材３０を収納した入射端金具３２とが挿入され、固定された状態で、光伝達部材３０の入射端３０ａが、前述した回転楕円体ミラー３の第２の焦点位置Ｆ２と合致するように位置調整されて、ランプハウス６に固定される。
この保持部材８の固定は、保持部材８の外側部の４箇所に形成されたネジ挿入孔８ｄに止めネジ９をそれぞれ挿入して、この止めネジ９をランプハウス６側のネジに螺合して行われる。
【００２５】
光伝達部３００は、図１および図２に示すように、外径２００μｍの石英ガラスファイバ素線を約５００本束ねた導光ファイバ束からなる光伝達部材３０と、この光伝達部材３０を収納して、保護するためのフレキシブルな金属管３１と、この光伝達部材３０の入射端金具３２（外径：１４．０ｍｍ）と、その付属物として、固定カバー３３とを有している。なお、光伝達部材３０の出射端部には図示しない出射端金具が取り付けられている。
【００２６】
図３は、光部品収納部２００の構造と組み立て手順を示す断面図である。
光部品収納部２００は、直径１６．０ｍｍ、厚さ３ｍｍの光学ガラス製の光フィルタからなる光部品２０と、この光部品２０を収納して保持する内径１６．５ｍｍおよび外径２２．０ｍｍとする略円筒状の光部品ホルダー２１と、その先端側半分が、光部品２０を収納した光部品ホルダー２１の内部に挿入される略円筒状の光部品押え金具２２とを有し、本例の光部品収納部材は、光部品ホルダー２１と光部品押え金具２２とを有して構成される。
【００２７】
光部品ホルダー２１は、光入射側（図３において左側）の開口端部が内側に曲折し、この光部品ホルダー２１の内径よりも小さい内径１５．０ｍｍを有する段部２１ａが形成され、この段部２１ａを除く内周面にネジ２１ｂが加工されている。そして、光部品ホルダー２１の外周面は、前述した保持部材８の貫通孔８ａの内径２２．１ｍｍと嵌合する外径２２．０ｍｍを有している。
【００２８】
光部品押え金具２２は、その先端部を含む前側部分（図３において左側）の外周面に、前述した光部品ホルダー２１のネジ２１ｂと螺合するようにネジ２２ａが加工されている。そして、その後ろ側部分（図３において右側）の外径は、光部品ホルダー２１の外径と同様に、前述した保持部材８の貫通孔８ａと嵌合する寸法（２２．０ｍｍ）であり、さらに、後ろ側の開口端部（図３において右端）には、この光部品押え金具２２の後ろ側部分の外周面から突き出た段部２２ｂを有している。
【００２９】
光部品２０は、図３に示すように、光部品ホルダー２１に収納された後、光部品押え金具２２のネジ２２ａを光部品ホルダー２１のネジ２１ｂに螺合することにより挿入して、光部品ホルダー２１の段部２１ａと、光部品押え金具２２の先端側開口端２２ｃとにより挟持される。
【００３０】
以上の通り、光部品ホルダー２１と光部品押え金具２２とを有してなる光部品収納部材に光部品２０を収納した光部品収納部２００は、図１および図２に示すように、前述した保持部材８の貫通孔８ａ内に挿入され、光部品押え金具２２の段部２２ｂを保持部材８の受け段部８ｃに、段差なく収納される。
【００３１】
光伝達部３００の入射端金具３２は、前記光部品押え金具２２の内径と嵌合する外径を有しており、具体的には、入射端金具３２の外径は、光部品押え金具２２の内径に対して、１００分の３ｍｍ小さい寸法に加工されている。
【００３２】
そして、光伝達部３００は、図２に示すように、光部品押え金具２２の円筒内に、光伝達部材３０の入射端３０ａを収納した入射端金具３２を挿入して、保持部材８と光部品押え金具２２のそれぞれの開口端部と、入射端金具３２の突出部３２ａとが当接し、この当接した状態で、光伝達部３００の出射端部側から挿入した固定カバー３３が、突出部３２ａを内包するように、固定カバー３３のネジ３３ａが保持部材８のネジ８ｂに螺合することにより、固定される。
【００３３】
以上説明した手順とは逆にして、固定カバー３３と保持部材８とのネジの螺合を開放して、この固定カバー３３を光伝達部３００から取り外すことにより、光伝達部３００を光部品収納部２００から取り出して、光部品収納部２００を保持部材８の貫通孔８ａから取り出すことができる。
【００３４】
また、本実施例では、図３に示すように、光部品押え金具２２のネジ２２ａを光部品ホルダー２１のネジ２１ｂに螺合することにより光部品収納部材を構成したが、その他の手段として、光部品押え金具２２の先端側外周面と光部品ホルダー２１の内周面を嵌合する寸法とし、光部品ホルダー２１の外周面よりネジ等を挿入し固定することもできる。
【００３５】
以上の通り、本実施例の光部品を有する光照射装置は、光部品２０を光部品収納部２００に収納した状態で、保持部材８の貫通孔８ａ内に着脱自在に挿入し、光伝達部材３０の入射端部３０ａを光部品収納部２００内に着脱自在に挿入し固定することができる構造としたことにより、光源部１００を分解することなく、光部品２０の取り付けや交換の作業を行うことができる。
【００３６】
上述の作業においては、予め新しい光部品２０を装着した光部品収納部２００を用意し、取り付けや交換行っても良いし、取り外した光部品収納部２００に収納されている古い光部品２０を新しい光部品２０と入れ替えることにより、取り外した光部品収納部材を再度使用してもよい。
【００３７】
何れの場合であっても、本実施例の光照射装置における光部品の取り付けや交換作業は、特別な工具を必要とせず、訓練された作業者以外の作業者であっても、容易にかつ短時間で作業を行うことができる。
【００３８】
図４は、本発明に係る実施例２の、光部品収納部２００の構造と組み立て手順を示す断面図である。
【００３９】
本実施例の光部品収納部２００における、実施例１との主な相違点は、２つの光部品２３、２４を有する点と、光部品収納部２００内の光部品２４と光部品押え金具２２の先端側の開口端２２ｃとの間に、弾性部材２５として螺旋状のスプリングを設けた点とにあり、その他の構成は実施例１と実質的に同一である。
【００４０】
光部品２３は、実施例１に示した光照射装置に使用した光部品２０と同様に、波長３８０ｎｍ以下の紫外光を透過する光フィルタであり、光部品２４は波長３３０ｎｍ以下の紫外光を遮断するための光フィルタである。このように、透過波長の異なる複数の光フィルタを組み合わせることにより、特定の波長範囲のみを透過することが可能となり、本実施例では、波長３６５ｎｍにピークを持つ水銀のスペクトルを、光伝達部材３０に入射している。
【００４１】
弾性部材２５は、直径が０．３ｍｍのステンレスからなる針金を、外径が１６ｍｍとなるように３ターン巻回することにより螺旋状に形成したスプリングであり、光部品２４と光部品押え金具２２の先端側の開口部２２ｃとの間に配置するより、光部品２３、２４を光部品ホルダー２１の段部２１ａに押圧して固定している。
【００４２】
ここで、弾性部材２５の外径は、光部品ホルダー２１の内径より小さい寸法であり、かつ導光ファイバ束３０の外径より大きい寸法であることが望ましく、光部品２３および２４の外径寸法と同一であることがより望ましい。また、上記のステンレス以外の材質としては、チタン合金、りん青銅等の弾性を有する金属を用いることができる。
【００４３】
本実施例の光照射装置は、実施例１に記載の光照射装置と同様の効果を奏するとともに、光部品２４と、光部品押え金具２２の先端側開口端２２ｃとの間に、弾性部材２５として螺旋状に形成したスプリングを設けたため、光部品の数が増減した場合、あるいは、光部品を異なる厚みのものに交換した場合においても、光部品押え金具２２の長手方向の寸法を変更することなく、確実に光部品を光部品収納部２００内に固定することができる。
【００４４】
図５は、本発明に係る実施例３の、光部品収納部２００の構造と組み立て手順を示す断面図である。
【００４５】
本実施例の実施例２との主な相違点は、光部品収納部２００内に収納されている弾性部材２６を、図６に示すようなリング状の板ばねとした点にあり、その他の構成は実施例１と実質的に同一である。
本実施例の弾性部材２６は、厚さ０．０５ｍｍのステンレス板を、外径１６ｍｍ、内径１３ｍｍのリング状に加工し、中心付近をくの字状に折り曲げることにより、板バネとしての機能を有している。
【００４６】
本実施例に係る光照射装置は、実施例２に記載の光照射装置と同様の効果を奏するとともに、弾性部材２６をリング状の板ばねとしたため、装着時の弾性部材２６の光軸方向の寸法を、板ばねの厚さである０．０５ｍｍに限りなく近づけることが可能であるため、光部品収納部２００の寸法を小型化することが可能となる。
【００４７】
本発明による光照射装置は、上記したような紫外光を放射する光照射装置に限られるものではなく、ハロゲンランプまたはメタルはライドランプ等を用いた、可視光あるいは赤外光を放射する光照射装置にも適用することができる。
【００４８】
また、本発明による光照射装置は、上記実施例のように、光伝達手段として導光ファイバ束を用いたものに限られるものではなく、光伝導ロッド、レンズ、または反射ミラー等の光学部品を用いたもの、あるいはこれらの光部品を組み合わせたものにも適用することができる。
【００４９】
更に、本発明による光照射装置は、上記実施例のように、光部品として光フィルタを用いたものに限られるものではなく、光拡散版、光マスクあるいはレンズ等の光学部品を用いたものにも適用することができる。
【００５０】
加えて、本発明による光照射装置は、上記実施例のように、集光手段として回転楕円体ミラーを用いたものに限られるものではなく、レンズ等の光学部品を用いたものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る実施例1の、光照射装置の構造を示す光の出射方向に沿った垂直断面図である。
【図２】図１の光照射装置の、光部品の取り付け方法を示す光の出射方向に沿った垂直断面図である。
【図３】図２の光照射装置の、光部品収納部の構造と組み立て手順を示す垂直断面図である。
【図４】本発明に係る実施例２の光部品収納部の構造と組み立て手順を示す垂直断面図である。
【図５】本発明に係る実施例３の光部品収納部の構造と組み立て手順を示す垂直断面図である。
【図６】本発明に係る実施例３に用いた弾性部材の外観図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  放電ランプ  
２  電源
３  回転楕円体ミラー
４  光軸調整手段
５  ファンモータ
６  ランプハウス
６ａ  光出射口
７ａ、７ｂ  ケーブル
８  保持部材
９  止めネジ
２０、２３、２４  光部品（光フィルタ）
２１  光部品ホルダー
２２  光部品押え金具
２５、２６  弾性部材
３０  光伝達部材
３１  金属管    
３２  入射端金具  
３３  固定カバー
１００  光源部  
２００  光部品収納部
３００  光伝達部  
Ｆ１  第１の焦点位置  
Ｆ２  第２の焦点位置  
【図６】
2006318813.tif 000003
【図１】
2006318813.tif 000004
【図２】
2006318813.tif 000005
【図３】
2006318813.tif 000006
【図４】
2006318813.tif 000007
【図５】
2006318813.tif 000008