(57)【要約】      （修正有）【課題】放電電流の方向とガスの対流の方向との関係に起因するアークのゆらぎを抑制することによってフリッカーの低減を可能にする光源装置を提供する。【解決手段】先端同士が近接配置されたアノード２１とカソード２２とを有する放電ランプを備え、カソード２２の先端が、定常状態において、アノード２１の先端よりも高く、アノード２１の中心軸から外れた位置に配置される、光源装置。【選択図】図３
2016058132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端同士が近接配置されたアノードとカソードとを有する放電ランプを備え、
前記カソードの先端が、定常状態において、
前記アノードの先端よりも高く、該アノードの中心軸から外れた位置に配置された、
光源装置。
【請求項２】
前記カソードが、その中心軸を略水平方向に向けて配置された、
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記カソードの中心軸方向に向かって鉛直上向きを０時方向としたときに、
定常状態において、前記アノードの先端に対する前記カソードの中心軸の方向が、９時方向から３時方向までの範囲内にある、
請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記放電ランプが、
前記カソードを下方より片持ち梁状に支持する導電性の支持部材を備えた、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
常温において、前記アノードと前記カソードが略同軸上に配置される、
請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記放電ランプが、
前記カソードを側方より支持する複数の支柱を備え、
前記複数の支柱が、
前記カソードの中心軸の周りに略回転対称に配置された、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記放電ランプが、
前記カソードの中心軸に対して略線対称に配置された一対の前記支柱を備えた、
請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記放電ランプが、
二次曲面状の凹面鏡を備え、
定常状態においてアーク輝点が出現する位置に前記凹面鏡の焦点が配置されたショートアークランプである、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記凹面鏡が放物面鏡又は楕円面鏡である、
請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記放電ランプのアークに鉛直下向きのローレンツ力を作用させる磁場を発生する磁場発生手段を備えた、
請求項８又は請求項９に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記磁場発生手段が、
永久磁石又はソレノイドであり、
前記放電ランプに設けられた、
ことを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記放電ランプがキセノンランプ又はメタルハライドランプである、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１３】
アノードと、
前記アノードと先端同士が近接配置されたカソードと、
前記カソードを側方より支持する複数の支柱と、
を備え、
前記カソードの先端が、定常状態において、
前記アノードの先端よりも高く、前記アノードの中心軸から外れた位置に配置され、
前記複数の支柱が、
前記カソードの中心軸の周りに略回転対称に配置された、
放電ランプ。
【請求項１４】
前記カソードの中心軸に対して略線対称に配置された一対の前記支柱を備えた、
請求項１３に記載の放電ランプ。
【請求項１５】
前記放電ランプが、
二次曲面状の凹面鏡を備え、
アーク輝点が出現する位置に前記凹面鏡の焦点が配置されたショートアークランプである、
請求項１３又は請求項１４に記載の放電ランプ。
【請求項１６】
前記凹面鏡が放物面鏡又は楕円面鏡である、
請求項１５に記載の放電ランプ。
【請求項１７】
前記アークに鉛直下向きのローレンツ力を作用させる磁場を発生する磁場発生手段を備えた、
請求項１５又は請求項１６に記載の放電ランプ。
【請求項１８】
前記磁場発生手段が、永久磁石又はソレノイドである、
ことを特徴とする請求項１７に記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプ及びこれを使用した光源装置に関連し、特にショートアークランプ及びこれを使用した光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡用の光源として、キセノンショートアークランプ等のガス放電ランプが使用されている。ガス放電ランプは、発光管内に封入されたガス中での放電によって発生する光を利用した光源である。
【０００３】
放電によって高温に加熱されたガスは、浮力によって上昇した後、発光管の壁面によって冷却されて降下する。これにより、発光管内にガスの対流が発生する。この対流により、アークには鉛直上向きの浮力が加わる。その結果、上下方向（重力方向）においてアーク輝点が形成される位置が不安定になって、アークがふらつき、ガス放電ランプから放射される光の輝度分布にゆらぎが生じる。そして、この光を照明に使用して撮影した映像にも明るさの時間的なゆらぎ（ちらつき、フリッカー）が生じていた。
【０００４】
特許文献１には、アークを下側に（すなわち、ガスの対流による浮力を相殺する方向に）誘引する方向の磁束を供給する手段を設けることによって、アークのふらつきを防止する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８７２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の構成は、浮力によるアークのゆらぎの低減に有効ではあるが、この構成だけではアークのゆらぎを解消することができなかった。すなわち、アークのゆらぎの要因がガスの対流方向以外にもあることが予想された。
【０００７】
そして、本発明者の研究により、放電方向とガスの対流の方向との関係がアークのゆらぎの一因であることが明らかになった。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、放電方向とガスの対流の方向との関係に起因するアークのゆらぎを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、先端同士が近接配置されたアノードとカソードとを有する放電ランプを備え、カソードの先端が、定常状態において、アノードの先端よりも高く、アノードの中心軸から外れた位置に配置される、光源装置が提供される。
【００１０】
上記の光源装置において、カソードが、その中心軸を略水平方向に向けて配置された構成としてもよい。
【００１１】
上記の光源装置において、カソードの中心軸方向に向かって鉛直上向きを０時方向としたときに、定常状態において、アノードの先端に対するカソードの中心軸の方向が、９時方向から３時方向までの範囲内にある構成としてもよい。
【００１２】
上記の光源装置において、放電ランプが、カソードを下方より片持ち梁状に支持する導電性の支持部材を備えた構成としてもよい。
【００１３】
上記の光源装置において、常温において、アノードとカソードが略同軸上に配置される構成としてもよい。
【００１４】
上記の光源装置において、放電ランプが、カソードを側方より支持する複数の支柱を備え、複数の支柱が、カソードの中心軸の周りに略回転対称に配置された構成としてもよい。
【００１５】
上記の光源装置において、放電ランプが、カソードの中心軸に対して略線対称に配置された一対の支柱を備えた構成としてもよい。
【００１６】
上記の光源装置において、放電ランプがショートアークランプである構成としてもよい。
【００１７】
上記の光源装置において、放電ランプが、二次曲面状の凹面鏡を備え、定常状態においてアーク輝点が出現する位置に凹面鏡の焦点が配置された構成としてもよい。
【００１８】
上記の光源装置において、凹面鏡が放物面鏡又は楕円面鏡である構成としてもよい。
【００１９】
上記の光源装置において、放電ランプのアークに鉛直下向きのローレンツ力を作用させる磁場を発生させる磁場発生手段を備えた構成としてもよい。
【００２０】
上記の光源装置において、磁場発生手段が、永久磁石又はソレノイドであり、放電ランプに設けられた構成としてもよい。
【００２１】
上記の光源装置において、放電ランプがキセノンランプ又はメタルハライドランプである構成としてもよい。
【００２２】
また、本発明の一実施形態によれば、アノードと、アノードと先端同士が近接配置されたカソードと、カソードを側方より支持する複数の支柱と、を備え、カソードの先端が、定常状態において、アノードの先端よりも高く、アノードの中心軸から外れた位置に配置され、複数の支柱が、カソードの中心軸の周りに略回転対称に配置された、放電ランプが提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、放電電流の方向とガスの対流の方向との不調和に起因するアークのゆらぎを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る内視鏡用光源装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、放電ランプの概略構造を示す斜視断面図である。
【図３】図３は、定常状態におけるアノード及びカソードの先端部近傍を拡大した放電ランプの縦断面図である。
【図４】図４は、実施例（ａ）及び比較例（ｂ）、（ｃ）の定常状態におけるアノードとカソードの位置関係を示した図である。
【図５】図５は、実施例（ａ）及び比較例（ｂ）、（ｃ）の定常状態におけるアノードとカソードの位置関係を示した図である。
【図６】実施例（ａ）及び（ｅ）並びに比較例（ｂ）〜（ｄ）及び（ｆ）〜（ｈ）の測定結果を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態の変形例１を示す図である。
【図８】本発明の実施形態の変形例２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る内視鏡用光源装置１（以下、単に「光源装置１」という。）の概略構成を示すブロック図である。光源装置１は、ランプ２、イグナイタ３、集光レンズ４、絞り５及び制御部６を備えている。ランプ２は、白色の平行光を発生するリフレクタ付きのキセノンショートアークランプである。イグナイタ３は、ランプ２の放電に必要な高電圧を発生してランプ２に供給する。集光レンズ４は、ランプ２から放射される照明光を集光して、絞り５を介して内視鏡のＬＣＢ（Light Carrying Bundle）７に導入する。絞り５は、ＬＣＢ７に導入する照明光の光量を調整する。また、制御部６は、光源装置１の各部の動作を制御する。
【００２７】
図２は、ランプ２の概略構造を示す斜視断面図である。以下の説明において、図２における左方向（ランプ２から光が射出する方向）を前方、右方向を後方と呼ぶ。ランプ２は、アノード（陽極）２１、カソード（陰極）２２、支持部材２３、胴体２４、絶縁リング２５、接続リング２６、窓枠２７、窓部材２８及び一対の永久磁石２９を備えている。
【００２８】
胴体２４は、アルミナ等の非磁性体の電気絶縁材料から形成された部材であり、楕円放物面状の凹面を有している。胴体２４の凹面には、銀やアルミニウム等の反射膜がコーティングされて、凹鏡面であるリフレクタ２４ａが形成されている。なお、リフレクタ２４ａの曲面形状は、回転放物面や双曲放物面、その他の二次曲面の形状としてもよい。
【００２９】
アノード２１は、タングステン等から形成された丸棒状の電極部材である。アノード２１は、リフレクタ２４ａの頂点付近においてランプ２の光軸Ｏ（リフレクタ２４ａの楕円放物面の長軸）と略同軸に配置され、胴体２４に固定されている。また、リフレクタ２４ａから突出したアノード２１の先端部は、先細りの略円錐状に形成されている。アノード２１は、電気接続経路（不図示）を介してイグナイタ３の陽極端子に電気的に接続されている。
【００３０】
カソード２２は、例えば少量の酸化トリウムを含有するタングステン合金から形成された丸棒状の電極部材である。カソード２２は、その先端部がアノード２１の先端部と近接して対向するように、光軸Ｏと略同軸に配置されている。カソード２２の先端部も、先細りの略円錐状に形成されている。カソード２２は、その基端部（アノード２１と反対側の端部）において支持部材２３に固定されている。カソード２２は、電気接続経路（不図示）を介してイグナイタ３の陰極端子に電気的に接続されている。
【００３１】
絶縁リング２５は、リフレクタ２４ａの開口部の内径と略同径の内周面を有する環状の部材であり、アルミナ等の電気絶縁材料から形成されている。絶縁リング２５は、その内周面がリフレクタ２４ａの反射面と共に連続する曲面を形成するように、リフレクタ２４ａと同軸に配置されている。
【００３２】
接続リング２６は、コバール等から形成された環状の部材であり、胴体２４及び絶縁リング２５とそれぞれロウ付け等により接合されることにより、両者を一体に接続する。
【００３３】
支持部材２３は、銅タングステン合金等の高い耐熱性と熱伝導性を有する導電材料から形成された部材であり、カソード２２と略同軸に配置された環状の基部２３ｂと、基部２３ｂの内周面から中心軸へ向かって延びる支柱２３ａを備えている。支柱２３ａの先端部には基部２３ｂの中心軸上に延びる貫通孔が形成されていて、この貫通穴にカソード２２の基端部が挿入され、溶接により固定されている。基部２３ｂは、絶縁リング２５の中空部に嵌め込まれて固定されている。
【００３４】
絶縁リング２５の前面には、窓枠２７が被せられている。窓枠２７は、太径部と細径部を有する段付き円筒状の板金部材であり、後方の太径部に絶縁リング２５が嵌め込まれ、前方の細径部には窓部材２８が嵌め込まれる。窓部材２８は、サファイアガラスや石英ガラス等から形成された円板状の透明部材である。窓枠２７と絶縁リング２５及び窓部材２８とは、ロウ付け又はシーリング材等によって気密に接合される。
【００３５】
胴体２４（リフレクタ２４ａ）、絶縁リング２５、窓枠２７及び窓部材２８によって、キセノンガスが封入される気密な内部空間（放電空間）を有する発光管が形成される。イグナイタ３が発生する高電圧がアノード２１とカソード２２の間に印加されると、放電空間内に対向配置されたアノード２１とカソード２２の先端間でアーク放電が起こる。
【００３６】
永久磁石２９は、例えばネオジム磁石等の磁束密度の高いものが使用される。一対の永久磁石２９は、光軸Ｏを挟んで水平方向に並べて配置され、胴体２４の両側面に固定されている。この一対の永久磁石２９が作る磁場Ｈによって、アーク（電子又はキセノン陽イオン）に鉛直下向きのローレンツ力が作用する。
【００３７】
次に、アノード２１とカソード２２の配置関係について詳述する。
【００３８】
図３は、定常状態におけるアノード２１及びカソード２２の先端部近傍を拡大したランプ２の縦断面図である。ここで、定常状態とは、ランプ２が点灯してから暫く（例えば１〜３分程度）経過した後、ランプ２の各部の温度が安定して略熱平衡状態に到達し、光量が略一定となった状態（すなわち、ランプ２の各部の温度上昇に伴う光量の変動が略消失した状態）をいう。
【００３９】
また、図３において、上方向をＺ軸方向、右方向（後方）をＸ軸方向とする。本実施形態では、ランプ２は、光軸Ｏ（リフレクタ２４ａの楕円放物面の長軸）を水平方向に向けて、光源装置１に装着される。Ｚ軸方向は鉛直上向き方向ｖであり、Ｘ軸方向は水平方向ｈである。
【００４０】
図３に示すように、カソード２２の中心軸ＡＸ２は、アノード２１の中心軸ＡＸ１よりも所定の距離ΔだけＺ軸方向にずれて配置されている。
【００４１】
また、カソード２２を支持する支持部材２３の支柱２３ａは、その長さ方向をＺ軸方向へ向けて配置されている。ランプ２が点灯すると、放電が発生する熱により支柱２３ａは熱膨張し、Ｚ軸方向へ延びる。その結果、カソード２２は、支柱２３ａの温度上昇と共に胴体２４（リフレクタ２４ａ）に対してＺ軸方向へ移動する。本実施形態のランプ２は、常温（例えば２５℃）において、アノード２１の中心軸ＡＸ１とカソード２２の中心軸ＡＸ２が同軸に配置されるように作製されている。そのため、定常状態において、支柱２３ａの常温から定常状態までの熱膨張による伸びだけ、カソード２２の中心軸ＡＸ２がアノード２１の中心軸ＡＸ１よりもＺ軸方向にずれることになる。
【００４２】
定常状態における支柱２３ａの温度は約１５０（初期）〜１８０（寿命末期）℃であり、また、支柱２３ａの熱膨張率（線膨張率）は約７×１０−６／Ｋ、長さは約１３ｍｍである。従って、線膨張率の誤差等を考慮すると、常温の初期状態から定常状態までの支柱２３ａの熱膨張による伸び、すなわち定常状態におけるアノード２１の中心軸ＡＸ１とカソード２２の中心軸ＡＸ２とのＺ軸方向の距離Δは、大凡０．０１〜０．０１５ｍｍと見積もることができる。また、Ｘ軸方向にけるアノード２１とカソード２２の先端間の距離は、大凡０．０３〜０．０５ｍｍである。
【００４３】
イグナイタ３によりアノード２１とカソード２２の間に高電圧を印加すると、アノード２１の先端とカソード２２の先端との間でアーク放電が発生する。本実施形態のランプ２は、定常状態においてアーク輝点（Ａｒｃ）が出現する位置がリフレクタ２４ａの焦点と一致するように構成されている。そのため、定常状態において、最も良好な平行光を得ることができる。なお、定常状態においては、アノード２１の中心軸ＡＸ１はランプ２の光軸Ｏよりも僅かに下方に位置し、カソード２２の中心軸ＡＸ２は光軸Ｏよりも僅かに上方に位置する。
【００４４】
次に、本発明の実施の形態に係る光源装置１が発生する光の照度の安定性について説明する。定常状態において、光源装置１から射出される光の照度の変動を、フォトダイオードを光検出素子として備えた照度計によって測定した。
【００４５】
測定は、永久磁石２９を装着した場合と、装着しない場合について行った。また、アノード２１とカソード２２の位置関係が異なる幾つかの比較例についても同じ条件で測定を行った。
【００４６】
測定を行った光源装置の構成の一覧を表１に示す。
【表１】
2016058132.tif 000003
【００４７】
図４及び図５は、実施例（ａ）及び比較例（ｂ）、（ｃ）の定常状態におけるアノード２１とカソード２２の位置関係を示した図である。図４はランプ２を正面から（Ｘ軸方向を向いて）見た図であり、図５はランプ２を側面から（Ｙ軸方向を向いて）見た図である。但し、図５は、実施例（ｅ）及び比較例（ｆ）〜（ｈ）の説明にも使用するため、磁界Ｈが図示されている。
【００４８】
なお、表１における「放電方向」とは、図４（光軸Ｏと垂直な平面への投影図）における、アノード２１の先端（符号ＡＸ１により示される）からカソード２２の先端（符号ＡＸ２により示される）に向かってキセノンガス中を流れる放電電流の向きを示す。
【００４９】
また、「電子流の方向」は、同じく図４における、カソード２２の先端からキセノンガス中に放出されてアノード２１の先端に突入する電子ｅ−の流れの向きであり、「放電方向」の逆方向である。
【００５０】
また、「支柱の方向」とは、同じく図４における、カソード２２から支柱２３ａが突出する方向である。なお、本明細書において、「放電方向」、「電子流の方向」及び「支柱の方向」の各方向は、それぞれ図４における（すなわち、ランプ２を正面から見たときの）方向として定義し、鉛直上向き（Ｚ軸方向）を０時方向とする。
【００５１】
［実施例（ａ），（ｅ）の構成］
実施例（ｅ）の構成は、上述した本発明の実施形態に係る光源装置１と同一のものである。また、実施例（ａ）の構成は、上述した光源装置１の構成からランプ２の永久磁石２９を取り外し、アークに磁界Ｈを印加しないようにしたものである。実施例（ａ）及び（ｅ）の電極の配置関係は、いずれも図４（ａ）及び図５（ａ）によって示される。
【００５２】
図４に示すように、実施例（ａ），（ｅ）では、支持部材２３の支柱２３ａが、カソード２２の６時方向（鉛直下向き）において、カソード２２と基部２３ｂとを連結する。そのため、支柱２３ａの熱膨張によりカソード２２は０時方向（鉛直上向き）に移動し、定常状態においてカソード２２の中心軸ＡＸ２はアノード２１の中心軸ＡＸ１に対して０時方向にずれて配置される。その結果、アノード２１の先端からカソード２２の先端への放電の方向は図４において０時方向となり、カソード２２の先端からアノード２１の先端への電子流の方向は図４において６時方向となる。
【００５３】
定常状態において、アノード２１及びカソード２２の先端部周辺のキセノンガスは、放電によって高温に加熱されるため、鉛直上向きの浮力を受けて上昇し、その後、リフレクタ２４ａによって冷却されて、リフレクタ２４ａに沿って下降する。これにより、放電空間内にはキセノンガスの対流が発生する。
【００５４】
図５に示すように、アノード２１とカソード２２の間に発生するアークは、キセノンガスの対流により、鉛直上向きの力Ｆｆ（以下「浮力Ｆｆ」という。）を受ける。実施例（ａ）及び（ｅ）では、図５（ａ）に示すように、放電の電子流が鉛直下向きの成分を有する。言い換えれば、アノード２１とカソード２２の間に印加される高電圧により、カソード２２から放出された電子ｅ−は鉛直下向きの電気力ＦＥｚを受ける。この電気力ＦＥｚが浮力Ｆｆを打ち消す方向に作用するため、浮力Ｆｆに起因するアークのゆらぎを抑制して、ランプ２の発光状態を安定化させる効果があると考えられる。
【００５５】
更に、実施例（ｅ）では、アークが発生する電極間には、永久磁石２９によってＹ軸方向の磁場Ｈが作られる。この磁場Ｈにより、アークは鉛直下向きのローレンツ力ＦＨを受ける。このローレンツ力ＦＨも浮力Ｆｆを打ち消す方向に作用するため、浮力Ｆｆに起因するアークのゆらぎを抑制して、ランプ２の発光状態を安定化させる効果があると考えられる。
【００５６】
［比較例（ｂ），（ｆ）の構成］
比較例（ｂ）及び（ｆ）の電極の配置関係は、いずれも図４（ｂ）及び図５（ｂ）によって示される。比較例（ｂ）及び（ｆ）は、図４に示すように、支柱２６ａがカソード２２から突出する方向が９時方向（Ｙ軸負方向）である点で、上述した本発明の実施形態に係る光源装置１（すなわち実施例（ｅ））と相違する。この構成により、支柱２６ａの熱膨張によってカソード２２が９時方向（水平方向）に変位するため、定常状態においてもアノード２１とカソード２２は同じ高さに配置される。従って、カソード２２から放出された電子ｅ−は鉛直下向きの電気力ＦＥｚを受けないため、電気力ＦＥｚによるアークのゆらぎを抑制する効果は生じないと考えられる。
【００５７】
また、比較例（ｆ）においては、実施例（ｅ）との放電方向の角度差が大きくないため、磁場Ｈによりアークに作用する６時方向のローレンツ力ＦＨの大きさ（すなわち、磁場によりアークのゆらぎを抑制する効果）は実施例（ｅ）と同程度になると考えられる。
【００５８】
［比較例（ｃ），（ｇ）の構成］
比較例（ｃ）及び（ｇ）の電極の配置関係は、いずれも図４（ｃ）及び図５（ｃ）によって示される。比較例（ｃ）及び（ｇ）は、図４に示すように、支柱２６ａがカソード２２から突出する方向が０時方向（Ｙ軸負方向）である点で、実施例（ｅ）と相違する。この構成により、支柱２６ａの熱膨張によってカソード２２が６時方向（鉛直下向き）に変位し、定常状態においてカソード２２の中心軸ＡＸ２はアノード２１の中心軸ＡＸ１に対して６時方向に配置される。その結果、アノード２１の先端からカソード２２の先端への放電の方向は図４において６時方向となり、カソード２２の先端からアノード２１の先端への電子流の方向は図４において０時方向となる。
【００５９】
そのため、図５（ｃ）に示すように、カソード２２から放出された電子ｅ−は鉛直上向きの電気力ＦＥｚを受ける。この電気力ＦＥｚは、浮力Ｆｆを促進する方向に作用するため、浮力Ｆｆに起因するアークのゆらぎを増強して、ランプ２の発光状態を不安定にすると考えられる。
【００６０】
また、比較例（ｆ）においては、実施例（ｅ）との放電方向の角度差が大きくないため、磁場Ｈによりアークに作用する６時方向のローレンツ力ＦＨの大きさは実施例（ｅ）と同程度になると考えられる。
【００６１】
［比較例（ｄ），（ｈ）の構成］
比較例（ｄ）及び（ｈ）の電極の配置関係は、いずれも図４（ｂ）の左右を反転したもの及び図５（ｂ）によって示される。比較例（ｄ）及び（ｆ）においても、比較例（ｂ）及び（ｆ）と同様に、定常状態においてアノード２１とカソード２２が同じ高さに配置されるため、カソード２２から放出された電子ｅ−は鉛直下向きの電気力ＦＥｚを受けず、電気力ＦＥｚによるアークのゆらぎを抑制する効果は生じないと考えられる。
【００６２】
また、比較例（ｈ）においては、実施例（ｅ）との放電方向の角度差が大きくないため、磁場Ｈによりアークに作用する６時方向のローレンツ力ＦＨの大きさは実施例（ｅ）と同程度になると考えられる。
【００６３】
［測定結果］
実施例（ａ）及び（ｅ）並びに比較例（ｂ）〜（ｄ）及び（ｆ）〜（ｈ）の測定結果を図６に示す。図６において、波形ｉは照度のＡＣ成分の時間変動を示す波形であり、波形ｊは照度のＤＣ成分の時間変動を示す波形である。また、図６における波形ｋは照度のＡＣ成分の周波数スペクトラムである。
【００６４】
［磁場の効果］
まず、図６において、磁場Ｈを印加しない場合（実施例（ａ）及び比較例（ｂ）〜（ｄ））と磁場Ｈを印加した場合（実施例（ｅ）及び比較例（ｆ）〜（ｈ））とをそれぞれ比較すると、磁場Ｈを印加した場合の方が明らかに照度の時間変動の振幅が小さく、特に、ちらつき（フリッカー）の原因となる低周波数成分（７０Ｈｚ未満の成分）が少ない。従って、電極の配置関係に拘わらず、磁場Ｈ（ローレンツ力ＦＨ）により浮力Ｆｆを打ち消す効果が得られることが確認された。
【００６５】
［電極配置の効果］
図６において、実施例（ｅ）及び比較例（ｆ）〜（ｈ）の測定結果を比較すると、６時方向に放電する実施例（ｇ）において、照度の時間変動を示す波形ｉの振幅が最も小さく、また、最も正弦波に近く規則性の高い波形となっている。この正弦波（周波数スペクトラムｋにおける１００Ｈｚのピーク）は、イグナイタ３のスイッチングに起因するものである。大凡７０Ｈｚを超える高い周波数で照度が変動しても人間はフリッカーを感じないため、１００Ｈｚの変動はフリッカーの原因とはならない。周波数スペクトラムｋに着目すると、実施例（ｅ）では、フリッカーの原因となる７０Ｈｚ未満（特に、フリッカーへの影響が強い３０〜５０Ｈｚ）の周波数領域の照度の変動が最も良好に抑制されている。波形ｉを見ても、実施例（ｅ）が殆どフリッカーの無い光を発生することが分かる。
【００６６】
一方、６時方向に放電する比較例（ｇ）の波形ｉは、最も振幅が大きく、また、最も不規則な波形となっている。また、比較例（ｆ）及び（ｈ）の波形ｉは、実施例（ｅ）と比較例（ｇ）の中間程度の振幅及び不規則性を有している。
【００６７】
以上より、少なくとも磁場Ｈを印加した場合には、定常状態においてカソード２２の先端をアノード２１の先端よりも高い位置に配置することにより、放電ガスの対流による浮力Ｆｆを打ち消す鉛直下向きの電気力ＦＥｚがカソード２２から放出された電子ｅ−に作用し、浮力Ｆｆに起因するアークのゆらぎを抑制して、ランプ２の発光状態を安定化させる効果が得られることが確認された。
【００６８】
また、逆に、カソード２２の先端をアノード２１の先端よりも低い位置に配置した場合には、放電ガスの対流による浮力Ｆｆを増大させる鉛直上向きの電気力ＦＥｚがカソード２２から放出された電子ｅ−に作用し、浮力Ｆｆに起因するアークのゆらぎを促進して、ランプ２の発光状態を不安定にする効果が生じることも確認された。
【００６９】
次に、磁場Ｈを印加しない場合の実験結果を検討する。図６において、実施例（ａ）及び比較例（ｂ）〜（ｄ）を比較すると、磁場Ｈを印加した場合ほど違いは顕著ではないが、やはり０時方向に放電する実施例（ａ）において波形ｉの振幅が最も小さい。
【００７０】
以上により、磁場Ｈを印加しない場合でも、定常状態においてアノード２１の先端とカソード２２の先端の高さをずらして配置することにより、カソード２２から放出された電子ｅ−に鉛直方向の電気力ＦＥｚが作用して、浮力Ｆｆに起因するアークのゆらぎを抑制又は促進して、フリッカーを低減又は増大させる効果があることが確認された。
【００７１】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば、明細書中に例示的に明示される構成や明細書に記載された事項から自明な構成を適宜組み合わせた構成も本発明の実施形態に含まれる。以下、本発明の実施形態の変形例を幾つか挙げて説明する。
【００７２】
［変形例１］
図７に、本発明の実施形態の変形例１を示す。上記の実施形態は、カソード２２が支持部材２３の支柱２３ａによって片持ち梁状に支持される構造となっているため、支柱２３ａの熱膨張によってカソード２２が支柱２３ａの長さ方向に移動する。このことが、ランプ２の始動時（点灯開始から定常状態に到達する迄の期間）に照度が大きく変動する一因となっている。
【００７３】
図７に示す変形例１では、支持部材２３が、カソード２２を挟んで上下に対称に配置された一対の支柱２３ａを有している。この構成では、各支柱２３ａの熱膨張によってカソード２２に加えられる上下方向の力が釣り合うため、支持部材２３の温度が変化してもカソード２２の位置は変化しない。その結果、ランプ２の始動時に生じる照度変化が低減される。
【００７４】
また、変形例１では、アノード２１の中心軸ＡＸ１とカソード２２の中心軸ＡＸ２の位置関係が温度によらず一定となる。そのため、常温において、カソード２２の中心軸ＡＸ２がアノード２１の中心軸ＡＸ１に対して０時の方向にずれて配置されるように作製されている。その結果、常に放電方向が０時方向となるため、電気力ＦＥｚが浮力Ｆｆを打ち消す方向に作用して、ランプ２のフリッカーが低減する。
【００７５】
上記の変形例１では、一対の支柱２３ａがカソード２２を挟んで上下方向に対称に（中心軸ＡＸに対して線対称に）に配置されているが、一対の支柱２３ａはカソード２２を挟んでカソード２２の直径方向両側に対称に配置されていれば、中心軸ＡＸ１周りのいずれの方位に配置されていてもよい。
【００７６】
［変形例２］
図８に、本発明の実施形態の変形例２を示す。変形例２は、カソード２２の中心軸ＡＸ２の周りに回転対称に配置された３つの支柱２３ａによりカソード２２を支持するものである。本変形例でも、各支柱２３ａの熱膨張によってカソード２２に加えられるＹ軸方向及びＺ軸方向の力が釣り合うため、支持部材２３の温度が変化してもカソード２２の位置は変化せず、その結果、ランプ２の始動時に生じる照度変化が低減される。
【００７７】
また、変形例１と同様に、変形例２でもアノード２１の中心軸ＡＸ１とカソード２２の中心軸ＡＸ２の位置関係が温度によらず一定となるため、常温において、カソード２２の中心軸ＡＸ２がアノード２１の中心軸ＡＸ１に対して０時の方向にずれて配置されるように作製されている。その結果、常に放電方向が０時方向となるため、電気力ＦＥｚが浮力Ｆｆを打ち消す方向に作用して、ランプ２のフリッカーが低減する。
【００７８】
上記に説明した実施形態及び変形例は、いずれも光軸Ｏ、アノード２１の中心軸ＡＸ１及びカソード２２の中心軸ＡＸ２を略水平方向に向けて配置した構成を有しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、カソード２２の先端がアノード２１の先端よりも高い位置に配置されるよう、光軸Ｏ、アノード２１の中心軸ＡＸ１及びカソード２２の中心軸ＡＸ２を鉛直方向又は斜め方向（非水平且つ非鉛直方向）に向けて配置した構成も本発明に含まれる。
【００７９】
また、上記の実施形態では、放電方向が図４（ａ）における０時方向となるように構成されているが、本発明はこの構成に限定されない。放電方向が９時方向から０時方向を経由して３時方向までの範囲にあるときに、放電ガスの対流による浮力Ｆｆを打ち消す方向の電気力ＦＥｚがアークに作用し、浮力Ｆｆに起因するアークのゆらぎを抑制するという本発明に特有の効果が得られる。この効果は、放電方向とＺ軸方向のなす角が４５°以下（すなわち、放電方向が図４における１０時３０分から１時３０分までの範囲内）のときに強く現れ、放電方向が図４における１１時から１時までの範囲にあるときに特に良好なフリッカーの低減効果が得られる。
【００８０】
また、上記の実施形態では、永久磁石２９を使用して磁場Ｈが作られているが、永久磁石の代わりにソレノイドを使用してもよい。また、使用する磁石の個数は、１個又は３個以上でもよい。また、磁石は、放電空間内に配置してもよいし、ランプ２の外部に配置してもよい。
【００８１】
上記の実施形態は、キセノンショートアークランプを備えた内視鏡用光源装置に本発明を適用した例であるが、本発明はこの構成に限定されず、水銀ランプ、水銀キセノンランプ、メタルハライドランプ等の各種ショートアークランプやロングアークランプにも適用することができる。また、本発明は、プロジェクタ、映写機、血液検査装置、分光光度計、蛍光光度計、蛍光顕微鏡、表面検査装置、半導体露光装置、例えばフォトレジストやＵＶ接着剤等の紫外線硬化型樹脂の硬化等に使用されるＵＶスポット光源及びＵＶキュア光源、自動車用ヘッドライト、サーチライト、その他各種照明装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１      内視鏡用光源装置
２      ランプ
２１    アノード（陽極）
２２    カソード（陰極）
２３    支持部材
２３ａ  支柱
２３ｂ  基部
２４    胴体
２４ａ  リフレクタ
２５    絶縁リング
２６    連結リング
２７    窓枠
２８    窓部材
３      イグナイタ
【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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【図７】
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【図８】
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