(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプが収容されるランプハウスにおいて、
前記ランプが発する光の一部を反射する反射ミラーと、
前記ランプを介して前記反射ミラーと対向する位置に配されると共に前記ランプが発する光及び前記反射ミラーで反射された反射光が出射される出射窓を有する外ケースと、
前記ランプが発する光及び前記反射ミラーで反射された反射光に含まれる紫外線をカットする紫外線カットフィルタと、
前記出射窓よりも開口面積が小さく且つ前記ランプが発する光及び前記反射光が通過するアパーチャを有するアパーチャ部材と、
前記外ケース内に設けられ、前記ランプを収容する内ケースと、
前記内ケースと前記外ケースとの間に形成され、外部から流入した空気を流通させる空気流通空間部と、
前記外ケースの前記出射窓が形成された外面にネジ止めされたフランジと、を備え、
前記フランジには、前記紫外線カットフィルタが填め込まれたフィルタ部が取り付けられており、
前記アパーチャ部材は、前記アパーチャ部材及び前記フィルタ部に形成されたねじ部によって、前記フィルタ部に着脱可能に取り付けられていることを特徴とするランプハウス。
【請求項２】
請求項１記載のランプハウス内に、ランプが設置されていることを特徴とする光放射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定サンプルに、内部にセットされるキセノンランプや水銀キセノンランプから放射される紫外光や赤外光を照射することにより、測定サンプルの蛍光特性等を検出するランプハウス、及びキセノンランプ等がセットされた光放射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、測定サンプルにキセノンランプや水銀キセノンランプから放射される紫外光や赤外光を照射することにより、測定サンプルの蛍光特性等を検出する光放射装置が知られている。かかる光放射装置の例として特開平１１−３２９０４６号公報に記載された装置があり、同装置では、ランプを収容するランプハウス内に、ランプの他、ランプから発せられた光の一部を反射する反射ミラー等を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光放射装置には、次のような問題があった。すなわち、光放射装置においては、ランプの寿命が来て新たなランプに交換した場合に、交換ランプの光軸調整を行う必要がある。ここで、上記のように反射ミラーを有する光放射装置においては、ランプからの直接の光と反射ミラーで反射された反射光とが出射される。つまり、ランプからの輝点が２つになる。そして、交換ランプを調整する際に、カソード電極の先端部に反射鏡の輝点が重なると、カソード電極の温度が上昇し、内部に含浸してある電子放射物質が蒸発するという事態が起こり得る。このような事態が生じると、ランプの寿命は極端に短くなってしまう。一方、２つの輝点が大幅にずれると、出射光の出力分布が均一にならなくなってしまう。
【０００４】
このように、ランプの光軸調整は反射ミラーを備えるタイプの光放射装置においては特に重要であり、本発明者らにおいても、光軸調整を正確に行える装置の開発が要求されていた。
【０００５】
また、上記のような光放射装置の一つの用途として、透明板に光を照射し、この照射光をスクリーンに投影して透明板の傷やゴミなどを検査する検査装置がある。このような場合、スクリーン上の投影像を見るのはコンピュータではなく検査員であり、検査員がより安全に光放射装置を使用できることが望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、光軸調整を行い易く、且つ、従来よりも安全に使用できるランプハウス及び光放射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】
上記目的を達成するために、本発明は、ランプが収容されるランプハウスにおいて、ランプが発する光の一部を反射する反射ミラーと、ランプを介して反射ミラーと対向する位置に配されると共にランプが発する光及び反射ミラーで反射された反射光が出射される出射窓を有する外ケースと、ランプが発する光及び反射ミラーで反射された反射光に含まれる紫外線をカットする紫外線カットフィルタと、出射窓よりも開口面積が小さく且つランプが発する光及び反射光が通過するアパーチャを有するアパーチャ部材と、外ケース内に設けられ、ランプを収容する内ケースと、内ケースと外ケースとの間に形成され、外部から流入した空気を流通させる空気流通空間部と、外ケースの出射窓が形成された外面にネジ止めされたフランジと、を備え、フランジには、紫外線カットフィルタが填め込まれたフィルタ部が取り付けられており、アパーチャ部材は、アパーチャ部材及びフィルタ部に形成されたねじ部によって、フィルタ部に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の光放射装置は、上記のランプハウス内に、ランプが設置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るランプハウス及び光放射装置によれば、ランプが発する光及び反射ミラーで反射された反射光に含まれる紫外線が、紫外線カットフィルタによってカットされるため、出射光を見た者にとって安全になっている。また、出射窓よりも開口面積が小さなアパーチャを有するアパーチャ部材をランプハウスに取り付けることで、ランプからの直接光及び反射ミラーからの反射光は、アパーチャによって絞られ指向性が高くなる。これにより、アパーチャを通過したランプからの直接光及び反射ミラーからの反射光を例えばスクリーン等に投影させると、各投影像の輪郭が比較的明確になり、光軸調整を行い易くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るランプハウス及び光放射装置の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００１１】
まず、本実施形態に係るランプハウス及び光放射装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るランプハウス２にキセノンランプ４を収容した光放射装置６を示す全体斜視図である。図２は、図１に示す光放射装置６のII-II断面図である。
【００１２】
ランプハウス２は、直方体の外ケース８と当該外ケース８の側部に着脱可能なサイドカバー１０から成り、図１は、サイドカバー１０を外した状態を示している。また、外ケース８の側面には、ランプ４から発せられた光が出射される出射窓１２及び外部の空気が流入する空気流入口１４が形成されている。尚、空気流入口１４は、その長手方向がランプハウス２の側面の短手方向を向くように形成された細長の穴であり、外ケース８の３つの側面及びサイドカバー１０に設けられている。一方、外ケース８の上面には、ランプハウス２内の空気が流出する空気流出口１６が形成されており、さらに、空気流出口１６の下方には、回転することによりランプハウス２内の空気を外部に流出させる冷却ファン１８が配置され、空気流出口１６の上方には、安全カバー１９が取り付けられている。
【００１３】
ランプハウス２内には、ランプ４を収容する鉄製の内ケース２０が設けられている。また、内ケース２０の下部には、二本のレール２２が、長手方向をサイドカバー１０の装着位置に向けて並設されており、さらに、当該二本のレール２２上に、ランプ４を支持する基台２４が摺動可能に配置されている。本実施形態では、内ケース２０、基台２４、及び上記サイドカバー１０に四本の支柱２５を介して接続された内ケースカバー２６により、ランプ４が包囲されるように構成されている。また、内ケース２０の三つの側面のうち、内ケースカバー２６に当接する二つの面には、基台２４の摺動を阻止するストッパー２８が掛け渡されている。尚、ストッパー２８は、ピン２７を軸として回動可能に設けられており、下方に突出する二つの基台固定部２９により基台２４の不意の摺動を阻止するように構成されている。
【００１４】
基台２４の上面の略中央には、ランプ４を固定するランプ固定部であるカソード固定板３０が設けられており、ランプ４のカソード側が、このカソード固定板３０に取り付けられ、ランプ４のアノード側は、円盤状で導電性のアノード放熱板３２に取り付けられている。さらに、アノード放熱板３２には、リード線３４が接続されており、当該リード線は、内ケース２０の側面に開けられたリード線導出口３５から内ケース２０の外部へ導出されている。
【００１５】
また、内ケース２０の側面のうち上記出射窓１２に最も近い面には、円形の光通過口３６が形成されている（図２参照）。一方、ランプ４を挟んで内ケース２０の光通過口３６と対向する位置には、円形のミラー収容穴４２が形成されており、このミラー収容穴４２内には、反射ミラー４４を収容するミラー収容部４６が挿し込まれている。さらに、出射窓１２とランプ４との間には、開口部を有する円盤状の絞り板５４が配置されている。
【００１６】
また、外ケース８の出射窓１２が形成された面には、リング状のフランジ８２がネジ止めされている。フランジ８２の穴と出射窓１２は、径が等しくされている。また、フランジ８２には、紫外線カットフィルタ８４が填め込まれたフィルタ部８５が取り付けられている。詳しくは、フランジ８２の内周面に形成された雌ねじ部８２ｉとフィルタ部８５の外周面に形成された雄ねじ部８５ｏとを螺合させて、フランジ８２に対してフィルタ部８５が固定されている。フィルタ部８５の紫外線カットフィルタ８４は、ランプ４から発せられた光に含まれる紫外線成分をカットするものである。
【００１７】
また、フィルタ部８５は、アパーチャ部材９０が着脱自在とされている。図１は、アパーチャ部材９０を取り外した状態を示し、図２は、アパーチャ部材９０をランプハウス２に取り付けた状態を示している。アパーチャ部材９０の中央部には、出射窓１２よりも開口面積が小さなアパーチャ９２が形成されている。アパーチャ部材９０をフィルタ部８５に取り付けるには、アパーチャ部材９０の外周面に形成された雄ねじ部９０ｏをフィルタ部８５の内周面に形成された雌ねじ部８５ｉにねじ込めばよい。また、アパーチャ部材９０をランプハウス２から取り外す場合は、取付時と反対方向にアパーチャ部材９０を回転させればよい。アパーチャ部材９０の装着時においてアパーチャ９２の中心は出射窓１２と反射ミラー４４とを通る直線上に位置しており、ランプ４が発する光及び反射ミラー４４からの反射光がアパーチャ９２を通過することになる。
【００１８】
図２に示すように、内ケース２０と外ケース８とは離隔しており、内ケース２０と外ケース８との間には、空気流入口１４から流入した空気が流通する空気流通空間部４８が形成されている。すなわち、本実施形態では、空気流入口１４から流入した空気は、内ケース２０内には殆ど流れ込まず、図中の矢印で示した経路をたどることになる。そして、この流入した空気により内ケース２０は冷却され、それによって間接的にランプ４を冷やしており、ランプ４の過大な温度上昇を防止することができる。また、本実施形態では、空気流通空間部４８が形成されているため、流入した空気は、外ケース８の内側近傍を流れることとなり、内ケース２０やランプ４のみならず外ケース８の温度上昇も防止することができる。
【００１９】
光放射時における外ケースの表面温度を測定したところ、ランプを包囲しないランプハウスでは４０度以上であったのに対し、ランプ４を内ケース２０等で包囲して空気流通空間部４８を形成した本実施形態のランプハウス２では約３５度程度であり、外ケースの温度低下が図れていることがわかった。さらに、内ケース２０によってランプ４は包囲されているため、空気流入口１４から空気とともに流入した塵や埃がランプ４の近傍を舞わなくなる。そのため、ランプ４から発せられる光の進行が塵や埃で妨げられることはなく、出射光の出力向上を図ることができる。
【００２０】
冷却ファン１８は、ランプハウス２内の温度が所定温度になったときに温度センサ（図示しない）からの信号を受けて作動し、空気の強制的な流れを生じさせるものである。冷却ファン１８の回転により、外部の空気を外ケース８の空気流入口１４から空気流通空間部４８へスムーズに流し込んだり、空気流通空間部４８の空気を空気流出口１６からスムーズに流出させることができ、ランプ４及び外ケース８の温度上昇を効果的に防止することができる。尚、冷却ファン１８は、温度センサの代わりにスイッチを設け、当該スイッチをオンにすることにより作動するように構成してもよい。
【００２１】
ミラー収容部４６は、外ケース８にねじ込まれた反射ミラー調整ネジ５６と外ケース８に嵌入されたピン５８とによって、外ケース８と所定の間隔を隔てて支持されている。また、ミラー収容部４６は、ミラー収容穴４２の縁と接触せず、離隔して配置されている。このため、光を反射する際に反射ミラー４４に蓄積された熱が外ケース８に伝達されにくく、さらに空気流通空間部４８を流れる空気により反射ミラー４４は冷却されるので、外ケース８の温度上昇を効果的に防止することができる。ミラー収容部４６は、反射ミラー調整ネジ５６を回すことにより図中の左右方向に移動し、出力光が調整される。
【００２２】
外ケース８の底部には、ランプ４のアノード側に電気的に接続されたリード線３４及びランプ４のカソード側に電気的に接続されたリード線６０が接続されるスタータ６２が配置されている。尚、本実施形態の光放射装置６は、外部から電源を供給する必要があり、スタータ６２には、外部電源が接続される電源接続コネクタ６３が設けられている。スタータ６２は、外部電源から一定の電圧が供給された際に、ランプ４内のアノード電極４ａとカソード電極４ｂ間に放電が生じるまで当該電圧を増幅し、電極４ａ，４ｂ間に増幅電圧を印加する。電極４ａ，４ｂ間に放電が生じた後は、スタータの電圧増幅機能は自動的に停止するように構成されている。一方、内ケース２０の一つの側面には、ランプ鉛直移動部６４が設けられており、このランプ鉛直移動部６４が操作されることにより内ケース２０が鉛直方向に移動し、ランプの軸を合わせることができる（詳しくは後述する）。
【００２３】
図３は、図２に示す光放射装置６のIII-III断面図である。この図３と図２より、ランプ４を囲う内ケース２０の各面は全て外ケース８と離隔していることがわかる。また、図３に示すように、内ケース２０は、上記ランプ鉛直移動部６４及びロック部６６を介して、外ケース８に支持されている。ロック部６６は、ネジ６６ａを締めると内ケースが固定されるように構成されており、ランプ鉛直移動部６４によって内ケース２０を鉛直方向に移動させる際には、ネジ６６ａを緩めればよい。ランプ鉛直移動部６４は、回転軸６４ａ、歯車６４ｂ、歯車６４ｂのピッチと等しいピッチで歯が設けられたラック６４ｃ、及びこのラックｃと内ケース２０とを固定する固定部材６４ｄを備え、ラックアンドピニオン機構を構成している。すなわち、回転軸６４ａを回転させると、同時に歯車６４ｂも回転し、この歯車６４ｂとかみ合うラック６４ｃを介して内ケース２０が鉛直方向に移動し、ランプ４の軸調整が可能となる。
【００２４】
次に、図４を用いて、ランプ４をランプハウス２に取り付ける方法を説明する。ランプ４を交換する際は、ストッパー２８を半時計方向に回転させてロックを外した後、ランプ交換位置、すなわち、ランプ４が外ケース８の外に出る位置まで基台２４を手前にスライドさせる。ランプ４のアノード側は、ローレットネジ６８ａを締め付けることによりアノード放熱板３２に固定され、ランプ４のカソード側は、ローレットネジ６８ｂを締め付けることによりカソード固定板３０に固定される。ランプ４が取り付けられたカソード固定板３０は、ネジ７０によりランプ水平移動部７２にねじ止めされる。本実施形態のランプハウス２では、基台２４をランプ４が外ケース８の外に出る位置までスライドできるため、ランプ４の交換時に外ケース８や内ケース２０が邪魔になることなく、上述したランプの取り付けや取り外しをスムーズに行うことができる。
【００２５】
図５は、基台２４を上方から見た平面図である。基台２４の雌ネジ部７３には、所定のピッチでネジ山が形成された軸部７４ｂを有するネジ部材７４がねじ込まれており、当該ネジ部材７４の先端に固着された円盤状の固定盤７４ａが、ランプ水平移動部７２内に回動可能に埋め込まれている。尚、固定盤７４ａは、ランプ水平移動部７２に対して、回動可能ではあるが、固定盤７４ａの円周方向及び軸部７４ｂの軸方向には殆ど動かないように構成されている。基台７６に開けられた調整穴７６（図４参照）に六角レンチ等を差し込みネジ部材７４を回転させると、この回転に伴ってランプ水平移動部７２は、軸部７４ｂの軸方向、より詳しくは、水平方向で、かつ、反射ミラー４４と出射窓１２とを結ぶ線に垂直な方向（図４参照）に移動する。
【００２６】
即ち、本実施形態の光放射装置６では、ランプ鉛直移動部６４であるラックアンドピニオン機構によって、ランプ４の鉛直方向の位置調整ができ（図３参照）、ランプ水平移動部７２によって、ランプ４の水平方向の位置調整ができる（図５参照）。ところで、従来から知られているＸ方向及びＹ方向の位置調整機構が一体的に備えられた、いわゆるＸＹステージ等は、機構が複雑になるため、小型化を図るには限界があった。そのため、例えば、本実施形態のようなランプハウスにＸＹステージを内蔵すると、内ケース２０や外ケース８のサイズも大きくなってしまう。しかし、本実施形態の光放射装置６では、ランプ４を水平方向及び鉛直方向に移動させる機構を一体的にせず、ランプ水平移動部７２とランプ鉛直移動部６４に分離して配置したため、それぞれの機構をコンパクトにすることができ、さらに、内ケース２０や外ケース８の小型化を図ることができる。特に、図３に示すように、内ケース２０のランプ鉛直移動部６４が取り付けられる部分をランプ４方向へへこませることにより、より一層装置全体を小型化することができる。
【００２７】
尚、ランプ水平移動部７２とランプ鉛直移動部６４とに分離して配置したことによるランプハウス２の小型化という効果は、内ケース２０が無くても得ることができる。例えば、内ケース２０の代わりに、基台２４に立設されるスライド板を設け、このスライド板にランプ鉛直移動部６４の固定部材６４ｄを取り付ければよい。また、板ではなく、棒状の部材でもよく、さらには、ランプ４を囲む骨組みのような部材に固定部材６４ｄを取り付けてもよい。
【００２８】
次に、図２を用いて、本実施形態に係る光放射装置６の動作を説明する。光放射装置６からの出射光を透明板等のサンプルに照射し、この照射光をスクリーンに投影することで、透明板の傷やゴミなどを検査することができる。このような検査、実験を行う場合は、アパーチャ部材９０を取り外しておく。そして、電源接続コネクタ６３に外部電源が接続されて電源が供給されると、スタータ６２は、供給電圧を増幅し、アノード電極４ａとカソード電極４ｂとの間に増幅電圧が印加される。増幅電圧を印加し続け、一旦電極４ａ，４ｂ間に放電が生じると、スタータ６２の電圧増幅機能は停止し、外部電源からの電源がそのまま電極４ａ，４ｂ間に印加されることになる。
【００２９】
このようにしてランプ４内で放電が生じた後、放電により発生した放射光のうち絞り板５４の開口部を通過した光は、出射窓１２から出射された後に紫外線カットフィルタ８４を通過して、サンプルに照射される。同様に、反射ミラー４４で反射された光も、出射窓１２から出射された後に紫外線カットフィルタ８４を通過して、サンプルに照射される。ここで、ランプ４が発する直接光及び反射ミラー４４で反射された反射光に含まれる紫外線が、紫外線カットフィルタ８４によってカットされるため、光放射装置６からの出射光を見た検査員等にとって安全になっている。
【００３０】
次に、図６を参照して、ランプ４を新たなものに交換した際の光軸調整過程について説明する。ランプ４の光軸調整を行う場合、まず、アパーチャ部材９０をランプハウス２に取り付ける。また、光放射装置６からの出射光を投影するためのスクリーンＳを配置しておく。次に、アノード電極４０ａとカソード電極４０ｂとの間で放電を発生させ、出射光をスクリーンＳに投影する。本実施形態では、ランプ４からの直接の光と反射ミラー４４で反射された反射光とがスクリーンＳに投影される。
【００３１】
カソード電極４０ｂの先端部に反射ミラー４４の輝点が重なると、カソード電極４０ｂの温度が上昇し、内部に含浸してある電子放射物質が蒸発するという事態が起こり得る。このため、スクリーンＳ上の二つの投影像をある程度離すようにランプ４の位置を調節する必要がある。一方、二つの投影像を離隔させすぎると、出射光の出力分布が均一にならなくなってしまう。このような事情により、ランプ４の光軸調整は正確に行う必要がある。ここで、本実施形態では、スクリーンＳに投影されるランプ４からの直接光及び反射光は、出射窓１２よりも開口面積が小さなアパーチャ９２によって絞られ指向性が高くなっている。このため、スクリーンＳ上の各投影像の輪郭は比較的明確になって見やすくなり、ランプ４の光軸調整を容易に行うことができる。
【００３２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ランプは、キセノンランプでなく、水銀キセノンランプ等でもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るランプハウス及び光放射装置によれば、ランプが発する光及び反射ミラーで反射された反射光に含まれる紫外線が、紫外線カットフィルタによってカットされるため、出射光を見た者にとって安全になっている。また、出射窓よりも開口面積が小さなアパーチャを有するアパーチャ部材をランプハウスに取り付けることで、ランプからの直接光及び反射ミラーからの反射光は、アパーチャによって絞られ指向性が高くなる。これにより、アパーチャを通過したランプからの直接光及び反射ミラーからの反射光を例えばスクリーン等に投影させると、各投影像の輪郭が比較的明確になり、光軸調整を行い易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るランプハウスにキセノンランプを収容した光放射装置を示す全体斜視図である。
【図２】図１に示す光放射装置のII-II断面図である。
【図３】図２に示す光放射装置のIII-III断面図である。
【図４】ランプをランプハウスに取り付ける方法を説明するために用いた斜視図である。
【図５】本発明に係るランプハウスの基台の平面図である。
【図６】ランプの光軸調整の過程を説明するために用いた図である。
【符号の説明】
２…ランプハウス、４…キセノン、６…光放射装置、８…外ケース、１０…サイドカバー、１２…出射窓、１４…空気流入口、１８…冷却ファン、２０…内ケース、２２…レール、２４…基台、２６…内ケースカバー、２８…ストッパー、３０…カソード固定板、３２…アノード放熱板、３６…光通過口、４０ａ…アノード電極、４０ｂ…カソード電極、４２…ミラー収容穴、４４…反射ミラー、４６…ミラー収容部、４８…空気流通空間部、５４…絞り板、６２…スタータ、６４…ランプ鉛直移動部、６４ａ…ピニオン、６４ｃ…ラック、７２…ランプ水平移動部、８２…フランジ、８４…紫外線カットフィルタ、８５…フィルタ部、９０…アパーチャ部材、９２…アパーチャ、Ｓ…スクリーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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