JPH09283088A - 放電灯投光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 〔課題〕 安定動作が可能な高輝度の直流点灯式放電灯
投光装置を提供する。 〔解決手段〕放電灯(10)と、この放電灯(10)に放電の開
始に必要な放電開始電圧を供給しこの後放電状態を持続
するための直流電圧を供給する電源回路(20)と、放電灯
(10)の近傍に配置されこの放電灯が放射した光線を所望
の投光方向に反射させる反射鏡(40)と、放電灯(10)に風
を送る送風手段(30)を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、製品の外観検査用
撮影装置や、高速撮影装置の高輝度照明装置、あるい
は、投射型テレビの光源などとして利用される放電灯投
光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工業製品の製造現場では、搬送中の製品
の外観をテレビカメラなどの撮像装置で撮影し、これを
電子計算機で処理することにより、その良否を判定する
という自動外観検査が採用されている。この場合、製品
の搬送と検査の高速化とを図るために、検査対象の製品
の搬送を中断させることなく搬送状態に保ったままで撮
影を行おうとすると、ぶれを回避するために高速の撮影
が必要になる。

【０００３】また、ある種の外観検査装置では一つの製
品について、異なるパターンやフィルターを通した異な
る色成分の照明を用いるなどして多数回の撮影を反復す
ることが必要になる場合があり、このような場合、１回
ごとの撮影を一層高速化する必要がある。最近では、上
述のような理由から撮影の一層の高速化（露光時間の短
縮）が要求されており、これに伴い必要最小限の露光量
を確保するために極めて高輝度の照明装置が要求されつ
つある。また、高分解能を実現するという目的からも、
高輝度の照明装置が要求されつつある。

【０００４】従来、高輝度、高効率の照明装置として、
水銀灯やメタルハライドランプなどの冷陰極高圧放電灯
を数十KHz の高周波の電圧で点灯させる交流点灯方式の
ものが汎用されてきている。また、この種の高圧放電灯
を使用する高輝度の照明装置では、照度の確保と照明効
率の向上とを図るために、反射鏡や、反射鏡にさらにレ
ンズを付加したものが併用される（例えば、特開平４ー
174902号公報) 。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の実験結果によれば、交流点灯式の放電灯照明装置を
撮影装置の照明装置として使用すると、撮影画面に横方
向のノイズが出現したり、画面全体にテレビカメラの垂
直同期周波数と点滅周波数の差などによるフリッカーが
出現したりして、高品質の映像が得られなくなるという
問題が生じた。

【０００６】本発明者は、上記交流点灯方式の問題点を
解決するために、イグナイターを用いて放電を開始さ
せ、その後は交流ではなく直流電圧を印加することによ
って点灯状態を持続させるという周知の直流点灯方式を
試みた。しかしながら、この周知の直流点灯方式を、本
発明者が必要とした極めて高輝度（大出力) の照明装
置、特に高エネルギー密度のショートアーク管を用いた
照明装置で実現しようとすると、動作の安定化を図るた
めに解決しなければならないいくつかの問題点があるこ
とが判明した。

【０００７】ちみに、通常の照明装置用の放電灯では直
流点灯はあまり行われていない。とりわけ、本発明者が
必要とした極めて高輝度の放電灯（光源から２メートル
ほど離れた箇所の照度が太陽光線の照度の１０倍程度の
１００万ルックスにもなるような高輝度の放電灯）につ
いては、直流点灯が行われた例はないと考えられる。従
って、本発明の一つの目的は、高輝度の放電灯を用いた
直流点灯方式の照明装置装置の安定動作を実現すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる直流点灯
方式の放電灯投光装置は、放電灯と、この放電灯に放電
の開始に必要な放電開始電圧を供給しこの後放電状態を
持続するための直流電圧を供給する電源回路と、この放
電灯の近傍に配置されこの放電灯が放射した光線を所望
の投光方向に反射させる反射鏡とに加えて、放電灯に風
を送る送風手段を備えることにより、放電状態と輝度の
安定化を図るように構成されている。

【０００９】

【発明の実施の態様】管内の温度の上昇と共に放電灯の
インピーダンスが低下し、電流が増加する。本発明の実
施の態様によれば、放電電流が所定の閾値以上になる
と、送風動作が開始され、放電電流が上記閾値未満にな
ると送風動作が停止される。上記送風手段は、送風対象
の放電灯の放電電流の代わりに、管内温度を所定値に保
つように送風量の調整を行う。また、上記送風手段は、
放電灯の封止部を主体に風冷を行うように構成される。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の放電灯照明装置
の構成を示すブロック図であり、１０はメタルハライド
放電灯、２０は電源回路、３０は反射鏡、４０は送風装
置である。

【００１１】メタルハライド放電灯１０は、金属のハロ
ゲン化物、水銀及び始動用の稀ガスが封入された楕円形
状の石英管１１と、この楕円形状の石英管の長軸方向に
沿って対向して配列される陰極１２及び陽極１３と、こ
れらの電極と給電線との間に形成される封止部１４，１
５とから構成されている。このメタルハライド放電灯
は、電極間の距離が比較的短くてショートアーク管と称
されるものが一般的である。封止部１４，１５は、放電
灯からの伝導モードによる熱の逃げを抑制するために、
長くて薄いモリブデンの金属箔導体など熱抵抗の大きな
構造に設定されると共に、金属箔導体の高温による酸化
を防ぐために封止されている。この放電灯１０は、図２
の斜視図に反射鏡４０と共に示すように、水平に設置さ
れている。

【００１２】電源回路２０は、イグナイター２１、直流
安定化電源２２、電流計２３、コントローラ２４、直流
阻止コンデンサ２５及びチョークコイル２６から構成さ
れている。送風装置３０は、ファン３１，３２と、ドラ
イバ３３とから構成されている。反射鏡４０は、全体と
しては回転放物面の一部を切断除去したものに近い形状
を呈しており、封止部１４，１５の先端部分を反射鏡４
０の外部に突出させるための開口４１，４２が形成され
ている。この反射鏡４０は、ガラスの内面にメッキによ
って鏡面を形成することなどによって構成される。

【００１３】放電灯１０の点灯の開始に際しては、電源
回路２０のコントローラ２４は、まず、直流安定化電源
２２を起動し、放電灯１０に放電開始電圧に満たない大
きさの数百Ｖ程度の直流電圧を供給する。次に、コント
ローラ２４は、イグナイター２１を起動して数十ＫＶ程
度の高圧のパルス状の放電開始電圧を発生させ、これを
メタルハライド放電灯１０に供給する。コントローラ２
４は電流計２３を流れる電流値の増加からメタルハライ
ド放電灯１０の内部で放電が開始されたことを検出する
と、イグナイター２１の動作を停止させ、直流安定化電
源２２が発生した直流電圧のみをメタルハライド放電灯
１０に供給することにより放電を持続させる。安定な放
電状態では、放電灯の電力消費量は２〜４ＫＷ程度であ
る。

【００１４】放電灯１０の放電の開始後は、石英管１１
の中心部分の管壁温度は1000^o C 近くもの高温になり、
陰極１２と陽極１３のそれぞれに連なる封止部１４，１
５の端部でもそれぞれの温度は300 ^o C もの高温にな
る。そして、各封止部の先端部は、細い電線を介して電
源回路に接続されているため、そのような細い電線中を
伝導モードによって放電灯外部に放散される熱量は無視
できる程度に小さい。

【００１５】従って、送風装置３０がないとすれば、放
電灯１０から放散される熱は、石英管１１の管壁から自
然対流によって放散される対流成分と、アークや石英管
の管壁などの高温箇所から輻射によって放散される輻射
成分が主体となり、管内温度の不安定化が発生し易い状
態となる。

【００１６】実際には、コントローラ２４は、放電灯１
０に流れる電流を電流計２３によって一定周期で検出
し、これが閾値以上になると、ドライバ３３に信号を送
りファン３１，３２を動作させる。ファン３１，３２が
発生した風は、開口４１，４２と封止部１４，１５との
隙間を通ってかつ封止部１４，１５に沿って石英管１１
に達する。この結果、自然対流によって上方に逃げる放
熱成分に加えて、強制風冷によって水平方向に逃げる放
熱成分が生じ、放電灯１０の管内温度が低下し、これに
伴って放電電流が低下する。

【００１７】コントローラ２４は、電流計２３によって
検出した放電電流が上記閾値未満になると、ドライバ３
３に信号を送りファン３１，３２の動作を停止させる。
送風を反射鏡４０の開口４１，４２を通して横方向から
行うことにより、ファン３１，３２が発生した風は、直
ちにではなく、封止部１４，１５で予熱されたのちに高
温の石英管１１に達するので、石英管１１の急激な風冷
に伴う放電の不安定化も有効に回避される。なお、陽極
１３に比べて高温になる陰極１４側のファン３１は、陽
極１３側のファン３２よりも大きな風量の風を送風する
ように設定されている。

【００１８】図３は、本発明の他の実施例の放電灯照明
装置の放電灯１０の周辺部のみを示す図である。この実
施例において、図１と同一の参照符号を付した構成要素
は、図１で説明した対応の構成要素と同一のものであ
り、これらについては重複する説明を省略する。この実
施例は、封止部１４，１５の根元部分に鍔体３４，３５
を付加することにより、風が石英管１１まで達するのを
阻止する構成となっている。このように、高温の石英管
１１を直接風冷せずに低温の封止部１４，１５を通して
間接的に冷却する構成とすることにより、急激な温度変
化に伴う放電の不安定化を回避できる。

【００１９】図４は、本発明の他の実施例の放電灯照明
装置の放電灯１０の周辺部のみを示す図である。この実
施例において、図１と同一の参照符号を付した構成要素
は、図１で説明した対応の構成要素と同一のものであ
り、これらについては重複する説明を省略する。この実
施例は、反射鏡４０を図示しない支持機構によって個別
に支持される上下の部分４０ａ，４０ｂに分割すること
により、通風性を改良する構成となっている。なお、図
１、図３で説明した実施例の場合と同様に、ファン３
１，３２は封止部１４，１５の外側に配置され、これら
封止部１４，１５に沿うように反射鏡の内部に風を送り
込むようになっている。

【００２０】以上、ファンを放電灯に対する風冷の目的
だけで使用する構成を例示した。しかしながら、このフ
ァンと電熱器とを組合せることにより、放電開始の直後
だけは、放電灯に温風を送って放電が定常状態に達する
までの時間を短縮する構成を採用することもできる。

【００２１】また、送風手段は、前記放電灯の放電電流
を一定に保つように風量の調整を行う構成を例示した
が、放電灯の管内温度を一定に保つように風量の調整を
行うような構成とすることもできる。

【００２２】さらに、製品の外観検査用撮影装置のため
の照明装置として使用する場合を例にとって本発明を説
明した。しかしながら、本発明の用途はそのようなもの
に限られず、投写型テレビやＯＨＰ等の光源や、高速撮
影装置の照明装置など、高輝度を必要とする種々の照明
装置や光源として利用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係わる放電灯照明装置は、放電電流や管内温度を所定の
閾値に保つように風冷を行う構成であるから、高輝度の
照明装置を構成する放電灯、特に直流点灯方式で動作す
る高エネルギー密度のショートアーク管の放電動作の安
定化と、輝度の安定化が実現できると。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の放電灯照明装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】上記実施例の放電灯照明装置のうち放電灯と反
射鏡の部分のみを示す斜視図である。

【図３】本発明の他の実施例の放電灯照明装置のうち、
放電灯反射鏡の周辺部分のみを示す図である。

【図４】本発明の更に他の実施例の放電灯照明装置のう
ち、放電灯反射鏡の周辺部分のみを示す図である。

【符号の説明】

10 メタルハライド放電灯 11 石英管 12,13 電極 20 電源回路 21 イグナイター 22 直流安定化電源 24 コントローラ 30 送風装置 31,32 ファン 33 ドライバ 34,35 鍔体 40 反射鏡 41,42 開口

フロントページの続き (72)発明者 國永 学 千葉県富津市新富20ー１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 石田 忠彦 北海道室蘭市仲町12番地 ニッテツ北海道 制御システム株式会社内 (72)発明者 石田 耕一 東京都杉並区梅里１丁目19番12号 日環工 販株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電灯と、この放電灯に放電の開始に必要
   な放電開始電圧を供給しこの後放電状態を持続するため
   の直流電圧を供給する電源回路と、この放電灯の近傍に
   配置されこの放電灯が放射した光線を所望の投光方向に
   反射させる反射鏡とを備えた直流点灯式の放電灯投光装
   置において、 前記放電灯に風を送る送風手段を備えたことを特徴とす
   る放電灯投光装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記送風手段は、前記放電灯の放電電流を所定値に保つ
   ように動作することを特徴とする放電灯投光装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記送風手段は、前記放電灯の管内温度を所定値に保つ
   ように動作することを特徴とする放電灯投光装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のそれぞれにおいて、 前記放電灯はショートアーク管であることを特徴とする
   放電灯投光装置。