光源装置
【課題】導光ロッドの光軸方向の移動を防止した光源装置を提供する。
【解決手段】光源５Ｂを楕円反射鏡５Ａの第１焦点Ｆ１に配置し、片端側６ｉｎから入射した光束を均一化して他端側６ｏｕｔから出射する柱状の導光ロッド６を楕円反射鏡５Ａの光軸Ｋ上に配置するとともに、楕円反射鏡５Ａの第２焦点Ｆ２に導光ロッド６の片端側６ｉｎを配置した光源装置１０において、導光ロッド６の外周面６Ａに設けられた係止部４０に係止して光軸Ｋ方向の移動を規制する規制部材を備え、導光ロッド６の係止部４０を、片端側６ｉｎから他端側６ｏｕｔの間の外周面６Ａのうち、片端側６ｉｎから入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１、及び／又は、他端側６ｏｕｔまでの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に設けた構成とする。
【解決手段】光源５Ｂを楕円反射鏡５Ａの第１焦点Ｆ１に配置し、片端側６ｉｎから入射した光束を均一化して他端側６ｏｕｔから出射する柱状の導光ロッド６を楕円反射鏡５Ａの光軸Ｋ上に配置するとともに、楕円反射鏡５Ａの第２焦点Ｆ２に導光ロッド６の片端側６ｉｎを配置した光源装置１０において、導光ロッド６の外周面６Ａに設けられた係止部４０に係止して光軸Ｋ方向の移動を規制する規制部材を備え、導光ロッド６の係止部４０を、片端側６ｉｎから他端側６ｏｕｔの間の外周面６Ａのうち、片端側６ｉｎから入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１、及び／又は、他端側６ｏｕｔまでの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に設けた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射物に対して略均一な光量の光を照射するロッドを備えた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばフラットパネルディスプレイ製造工程では、従来より、検査対象物のガラス板や塗料塗布面に光源装置から光を照射し、これをＣＣＤカメラ等で観察して傷や塗装不良等の欠陥を検知する画像処理検査装置が使用されている。光源装置の光源としては、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等の固体光素子、水銀ランプおよびメタルハライドランプ等の放電灯があり得るが、これらの中でも、放電ランプは、立ち上り時間が遅いものの高い光量が得られることから、この種の光源として最適である。このため、画像処理検査装置用の光源装置として、放電ランプと、当該放電ランプの光を集光させる反射鏡とを組み合わせた集光型放電ランプを内蔵し、反射鏡で集光した光を導光ロッドに入射し、導光ロッドにより光を均一化して検査対象物に照射するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この種の光源装置は、当該光源装置から投射レンズを使用して検査対象物を照明し、画像処理ではなく、検査対象物からの透過光や反射光を検査員が直接目視して検査する目視検査用の光源装置としても利用される。この場合、光源には、メタルハライドランプ、水銀ランプ、ナトリウムランプ等が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３３９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の構成では、導光ロッドを例えばゴム製のシール部材を介して保持部材に嵌め込むことにより、導光ロッドの側面を保持している。
しかしながら、ゴム製のシール部材が経時変化することにより導光ロッドの保持力が弱まると、光源装置の使用中や搬送中に導光ロッドが光軸方向に移動してしまい、光源装置の光学性能に影響を及ぼすおそれがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、導光ロッドの光軸方向の移動を防止した光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、光源を楕円反射鏡の第１焦点に配置し、片端側から入射した光束を均一化して他端側から出射する柱状の導光ロッドを前記楕円反射鏡の光軸上に配置するとともに、前記楕円反射鏡の第２焦点に前記導光ロッドの片端側を配置した光源装置において、前記導光ロッドの外周面に設けられた係止部に係止して光軸方向の移動を規制する規制部材を備え、前記導光ロッドの係止部を、前記片端側から他端側の間の外周面のうち、前記片端側から入射した光束が内面に到達するまでの間、及び／又は、前記他端側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に設けたことを特徴とする。
【０００６】
上記構成において、前記導光ロッドを、前記光軸を中心に回転可能に設けてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、導光ロッドの外周面に設けられた係止部に係止して光軸方向の移動を規制する規制部材を備えたため、導光ロッドの光軸方向への位置ずれを防止できる。また、導光ロッドの係止部を、片端側から他端側の間の外周面のうち、片端側から入射した光束が内面に到達するまでの間、及び／又は、他端側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に設けたため、係止部を設けることによる照射光の均一性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る光源装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】照射装置の外観構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は背面図を示す図である。
【図３】導光ロッドユニットを示す斜視図である。
【図４】導光ロッドユニットを示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は背面図を示す図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面を示す図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面を示す図である。
【図７】導光ロッドが回動する前の導光ロッドユニットを示す断面図である。
【図８】導光ロッドが回動した後の導光ロッドユニットを示す断面図である。
【図９】係止溝の位置を示す説明図であり、（Ａ）は導光ロッドをＸＹＺ方向とともに示す図であり、（Ｂ）は導光ロッドのＹ平面を示す図である。
【図１０】係止溝の形状を示す図である。
【図１１】本発明の変形例に係る係止溝の形状を示す図である。
【図１２】本発明の他の変形例に係る係止溝の形状を示す図である。
【図１３】導光ロッドユニットを示す斜視図である。
【図１４】導光ロッドユニットの横断面を示す図である。
【図１５】本発明の他の実施例に係る係止溝の位置を示す説明図であり、（Ａ）は導光ロッドをＸＹＺ方向とともに示す図であり、（Ｂ）は導光ロッドの断面の対角線を含む対角平面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る光源装置１０を備える検査システム１の構成を模式的に示す図である。
検査システム１は、例えば液晶パネルに用いられるガラス基板、或いは各種の光学部品といった透光性材を検査対象物２とし、当該検査対象物２の表面のキズ、或いは内部の気泡や脈理等の欠陥を目視で観察して検査可能にするシステムである。すなわち、図１に示すように、検査システム１は、検査対象物２の少なくとも検査対象領域（照射面）Ｒ１の全体に光量分布が均一化された検査光（照射光）３を出射する光源装置１０を備え、検査対象物２からの透過光や反射光を検査者が目視観察し、欠陥の有無を検査する。
【００１０】
光源装置１０は、集光型放電ランプユニット５と、当該集光型放電ランプユニット５の放射光を、光軸Ｋの断面（以下、単に断面と言う。）における光量分布を均一にして出力する導光ロッド６と、紫外線・赤外線カットフィルタ７と、カラーフィルタ８と、複数のレンズ９Ａ，９Ｂを有するレンズ群９とを備えている。
【００１１】
集光型放電ランプユニット５は、第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を有する楕円反射鏡５Ａと、第１焦点Ｆ１に発光点が配置された放電ランプ（光源）５Ｂとを備え、第２焦点Ｆ２で集光する光を出射する。
楕円反射鏡５Ａは、内表面に誘電体多層膜を蒸着して可視光を反射し赤外線を透過する、いわゆるコールドミラーとして構成されている。
放電ランプ５Ｂは、水銀ランプ及びメタルハライドランプなどのショートアーク型のランプであり、楕円反射鏡５Ａの第１焦点Ｆ１に配置されている。この放電ランプ５Ｂの放射光は楕円反射鏡５Ａの第２焦点Ｆ２で集束し、この第２焦点Ｆ２に導光ロッド６の入射端面６ｉｎが配置されている。
【００１２】
導光ロッド６は、ガラス体で形成された断面が長方形の柱状体であり、片端側が入射端面６ｉｎ、他端側が出射端面６ｏｕｔとされている。本実施形態では、検査光３を長方形の検査対象物２にそのまま投影する場合を想定しており、導光ロッド６には、断面が検査対象物２の縦横比に等しい四角柱状のロッドインテグレータが用いられている。この導光ロッド６は、その中心軸を楕円反射鏡５Ａの光軸Ｋと同軸に配されると共に、上記第２焦点Ｆ２が入射端面６ｉｎの中心、或いは、この中心軸上に位置するように配されて、楕円反射鏡５Ａが集光する光が導光ロッド６の入射端面６ｉｎから入射するように構成されている。
【００１３】
紫外線・赤外線カットフィルタ７は、紫外線成分及び赤外線成分の光をカットする透過型フィルタであり、集光型放電ランプユニット５の第２焦点Ｆ２よりも当該集光型放電ランプユニット５の側に配置される。
カラーフィルタ８は、例えば、可視光以外の光を反射して可視光を透過させるフィルタであり、集光型放電ランプユニット５の第２焦点Ｆ２よりも当該集光型放電ランプユニット５の側であって、本実施形態では、紫外線・赤外線カットフィルタ７と集光型放電ランプユニット５の第２焦点Ｆ２との間に配置される。カラーフィルタ８は、光軸Ｋに対して傾斜角αで入射面が傾斜して配置されており、カラーフィルタ８の入射面で反射した光が集光型放電ランプユニット５の電極部に入射しないように構成されている。これにより、カラーフィルタ８から楕円反射鏡５Ａに入射した光が第１焦点Ｆ１で集光し放電ランプ５Ｂが早期劣化をすることを避けている。
レンズ９Ａ，９Ｂは、導光ロッド６から射出される検査光３を拡大して検査対象物２まで導く機能を有する。
【００１４】
かかる構成の下、集光型放電ランプユニット５が出射した光は、紫外線・赤外線カットフィルタ７及びカラーフィルタ８を通過することで波長選択されて第２焦点Ｆ２で集光する。そして、この集光した光が導光ロッド６に入射し、出射端面６ｏｕｔに向って直進し、あるいは、側面（外周面）６Ａで内面反射しながら出射端面６ｏｕｔに向かう。
【００１５】
導光ロッド６は、ロッドインテグレータで形成されているので、集光型放電ランプユニット５からの光束の光量分布パターンの変化に起因する照射光量変化があっても、この光量分布パターンが均一化された光が出射端面６ｏｕｔから出射され、検査対象物２（図２）に検査光３として照射される。
したがって、導光ロッド６に入射される光がガウシアン分布のような光量分布を有していても、出射される光の光量分布を均一化することができ、均一の光量分布を有する検査光３が要求される場合に、別途、光を均一化する光学系を設ける必要がない。
【００１６】
図２は照射装置の外観構成を示す図であり、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は側面図、図２（Ｃ）は正面図、図２（Ｄ）は背面図を示す図である。
光源装置１０は、略直方の箱形の装置本体１１を有し、装置本体１１の正面１１Ａには、導光ロッド６が内設された筒体１２と、装置本体１１に外気を導入する外気導入口１３とが設けられている。装置本体１１の背面１１Ｂには、装置本体１１の電源をオン／オフする点灯スイッチ１４と、電源ケーブル（不図示）を接続するための電源コネクタ１５と、例えばコンピュータ端末や画像処理検査装置のコントローラとの間で通信するための信号線が接続される接続コネクタ１６と、装置本体１１の内部の熱を排気する排気口１７とが設けられている。
【００１７】
装置本体１１には、正面１１Ａから背面１１Ｂ側にかけて、図１に示す導光ロッド６、カラーフィルタ８、紫外線・赤外線カットフィルタ７、及び集光型放電ランプユニット５と、ファン１８とが、当該集光型放電ランプユニット５の光軸Ｋの直線上に配置されるように収容されている。
ファン１８は、集光型放電ランプユニット５（図１）の後方に位置して、装置本体１１の正面１１Ａに設けられた外気導入口１３から吸気し、装置本体１１の背面１１Ｂに設けられた排気口１７から外部に排気する。これにより、装置本体１１の内部が冷却される。
【００１８】
筒体１２は、円柱状の部材であって装置本体１１の正面１１Ａから光軸Ｋに同軸に突出して設けられ、検査光３の出射端として機能する。この筒体１２には、図１に示す複数のレンズ９Ａ，９Ｂを有するレンズ群９が設けられ、レンズ群９の後方に、上記導光ロッド６を有する導光ロッドユニット２０の一端側が内設されている。
【００１９】
図３は、導光ロッドユニット２０を示す斜視図である。また、図４は導光ロッドユニット２０を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は側面図、図４（Ｃ）は正面図、図４（Ｄ）は背面図を示す図である。図５は図４のＶ−Ｖ断面を示す図であり、図６は図４のＶＩ−ＶＩ断面を示す図である。さらに、図７は導光ロッド６が回動する前の導光ロッドユニット２０を示す図であり、図８は導光ロッド６が回動した後の導光ロッドユニット２０を示す図である。
導光ロッドユニット２０は、図３及び図４に示すように、導光ロッド６と、導光ロッド６を保持するホルダー２１と、ホルダー２１を装置本体１１（図２）に固定するスタンド２２とを備えている。
【００２０】
本実施形態の導光ロッド６は、光軸Ｋを中心に９０度回動自在に構成されている。具体的には、ホルダー２１は、略円筒状の外側ホルダー２３と、外側ホルダー２３内に回動自在に支持される略円筒状の内側ホルダー２４とを有する二重構造となっており、内側ホルダー２４に導光ロッド６が保持されている。
図５〜図７に示すように、内側ホルダー２４の外周面には、少なくとも１つ（本実施形態では、２つ）の周方向に延びるガイド溝２５が形成されている。また、内側ホルダー２４の外周面には、導光ロッド６の断面形状が横長となる位置と、縦長となる位置とで導光ロッド６を位置決めできるように、同一円周上の９０度離れた位置に２つの位置決め穴２６Ａ，２６Ｂが形成されている。さらに、内側ホルダー２４には、内側ホルダー２４を回動させる際に操作するための摘み２７が取り付けられている。摘み２７は、筒体１２に周方向に形成されたガイドスリット１２Ａ（図２）に挿入され、内側ホルダー２４に固定されている。ガイド溝２５及びガイドスリット１２Ａは、少なくとも内側ホルダー２４の９０度分設ければよい。
【００２１】
一方、外側ホルダー２３には、ガイド溝２５に嵌め込まれる３つのガイドピン２８と、位置決め穴２６Ａ，２６Ｂに嵌め込まれる位置決めピン２９とが設けられている。３つのガイドピン２８は、周方向に略等間隔に配置されている。本実施の形態のガイドピン２８及び位置決めピン２９には、例えば、ボールをばねで付勢したボールプランジャを用いている。
スタンド２２は、装置本体１１（図２）に固定されるベース２２Ａと、ベース２２Ａの両側面から立設してホルダー２１を支持する側板２２Ｂとを備えている。本実施の形態では、ホルダー２１及びスタンド２２が導光ロッド６の保持部材を構成している。
【００２２】
このような構成の下、摘み２７の操作によって内側ホルダー２４の回動方向に力が加わると、位置決めピン２９が一方の位置決め穴２６Ａから外れ、図７に示すように、ガイド溝２５がガイドピン２８に案内されて内側ホルダー２４が回動する。内側ホルダー２４は、９０度回動すると、位置決めピン２９が他方の位置決め穴２６Ｂに嵌まり、固定される。
このように、導光ロッド６を９０度回動可能に構成することで、図１に示す検査対象領域Ｒ１の形状を横長或いは縦長の長方形に変更できる。
【００２３】
次に、導光ロッド６の保持方法について詳細に説明する。
内側ホルダー２４は、図５及び図６に示すように、天壁２４Ａと囲壁２４Ｂとを有する有底円筒状に形成されており、天壁２４Ａには、導光ロッド６を挿入する挿入孔３０が設けられている。導光ロッド６は、この挿入孔３０にシール部材３１を介して挿入され、天壁２４Ａが導光ロッド６の光軸Ｋ方向における略中央部に位置するように配置される。シール部材３１は、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、正面視略Ｌ字状の間隙に配置され、ゴム等の弾性を有する材料で形成される。
【００２４】
挿入孔３０は、導光ロッド６と接触する隣接する２つの基準面３０Ａと、シール部材３１と接触する２つの非基準面３０Ｂとを有し、基準面３０Ａが隣接する角部には、内側ホルダー２４の中心軸方向（Ｋ軸方向）に沿って逃げ溝３０Ｃが形成されている。
外側ホルダー２３及び内側ホルダー２４には、図５及び図６に示すように、非基準面３０Ｂに対向する位置に、それぞれ貫通孔３２及びねじ孔３３が形成されている。この貫通孔３２に固定用ねじ３４を挿入し、ねじ孔３３に螺合してねじ孔３３から突出させることで、導光ロッド６は、シール部材３１を介して基準面３０Ａに押し付けられ、内側ホルダー２４の半径方向への移動が規制される。ここで、基準面３０Ａが隣接する挿入孔３０の角部には、逃げ溝３０Ｃが形成されているため、導光ロッド６及び挿入孔３０の角部に力が集中することを防止できる。
【００２５】
内側ホルダー２４は、図６に示すように、導光ロッド６の側面６Ａに設けられた係止溝（係止部）４０に係止して光軸Ｋ方向の移動を規制する規制部材４１を備えている。本実施の形態では、規制部材４１は、導光ロッド６の対向する２つの側面６Ａ、例えば、短尺側の短尺側面６Ａ１を押さえるように、２つ設けられている。各規制部材４１は、内側ホルダー２４の外周面に形成された平坦部２４Ｃに固定される基体４１Ａと、導光ロッド６の係止溝４０に係止する突出部４１Ｂとを備えており、本実施形態では、板金を略Ｌ字状に折り曲げて突出部４１Ｂを形成している。なお、側板２２Ｂ及び規制部材４１には、固定用ねじ３４を挿通させる挿通孔３４，３５がそれぞれ形成されている。
係止溝４０は、図４（Ｂ）に示すように、導光ロッド６の対向する２つの側面６Ａ、短尺側面６Ａ１に、短尺方向に亘って形成されている。係止溝４０の深さは、光源装置１０（図１）の使用中又は搬送中に規制部材４１の突出部４１Ｂが係止溝４０から外れないように、所定の深さに設定される。
【００２６】
ところで、導光ロッド６は、側面６Ａを鏡面とし、入射した光を内面反射させることにより均一化しているため、導光ロッド６の側面６Ａに係止溝４０を形成すると、係止溝４０の位置によっては、照射光の均一性に影響を与えるおそれがある。
以下、本実施形態の係止溝４０の位置について詳細に説明する。
図９は係止溝４０の位置を示す説明図であり、図９（Ａ）は導光ロッド６をＸＹＺ方向とともに示す図であり、図９（Ｂ）は導光ロッド６のＹ平面ＰＹを示す図である。図９（Ａ）において、導光ロッド６の断面の長尺方向をＸ、短尺方向をＹ、光軸Ｋの進行方向をＺとする。
【００２７】
ここでは、集光型放電ランプユニット５（図１）からの光が第２焦点Ｆ２に集光し、第２焦点Ｆ２に入射端面６ｉｎが位置するものとして説明する。
図９（Ａ）に示すように、第２焦点Ｆ２に集光した光は、導光ロッド６に入射すると、出射端面６ｏｕｔに向って直進し、あるいは、側面６Ａで内面反射しながら出射端面６ｏｕｔに向かう。ここで、入射端面６ｉｎから出射端面６ｏｕｔの間の側面６Ａのうち、入射端面６ｉｎから入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１には、光は到達しない。導光ロッド６に入射した光のうち、入射端面６ｉｎからのＺ方向の距離が最も短くなる所で導光ロッド６の内面に到達する光は、図９（Ｂ）に示すように、最大入射角θ１で入射する光Ｍ１、且つ、Ｙ平面ＰＹ内で進む光Ｍ２である。
【００２８】
したがって、入射端面６ｉｎから出射端面６ｏｕｔの間の側面６Ａのうち、入射端面６ｉｎから入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１に、上記係止溝４０を設ければよい。係止溝４０は所定の深さを有するため、より望ましくは、光Ｍ１が導光ロッド６に入射する入射点Ｐ１（第２焦点Ｆ２）と、光Ｍ２が最初に内面反射する反射点Ｐ２とを通る直線を、光軸Ｋを中心に回転して作られる面より入射側の部分Ａ２に、係止溝４０が収まるように係止溝４０を設ければよい。反射点Ｐ２の入射端面６ｉｎからの距離Ｌ１は、以下のように求められる。
【００２９】
空気中屈折率をｎair（≒１）、導光ロッド６の屈折率をｎとすると、図９（Ｂ）において、スネルの法則により、次式（１）が成り立つ。
ｎairｓｉｎθ１＝ｎｓｉｎθ２ （１）
また、導光ロッド６の短尺方向の距離（厚さ）をＬｓ、入射点Ｐ１と反射点Ｐ２との間の距離をＬ２とすると、幾何学的に次式（２）が求められるから、
ｓｉｎθ２＝（Ｌｓ／２）／Ｌ２＝Ｌｓ／２Ｌ２ （２）
（１）及び（２）式に基づいて次式（３）が導かれる。
Ｌ２＝Ｌｓｎ／２ｓｉｎθ１ （３）
【００３０】
また、三平方の定理より、次式（４）が成り立つから、
Ｌ２2＝Ｌ１2＋（Ｌｓ／２）2 （４）
（３）及び（４）式により次式（５）が導かれる。
Ｌ１2＝Ｌ２2−（Ｌｓ／２）2
＝（Ｌｓｎ／２ｓｉｎθ１）2−（Ｌｓ／２）2
＝（Ｌｓ／２）2｛（ｎ／ｓｉｎθ１）2−１｝ （５）
すなわち、次式（６）が求められる。
Ｌ１＝（Ｌｓ／２）√｛（ｎ／ｓｉｎθ１）2−１｝ （６）
【００３１】
したがって、導光ロッド６の短尺方向の長さＬｓ、導光ロッド６の屈折率ｎ、導光ロッド６に入射する最大入射角θ１を上記（６）式に代入することで、距離Ｌ１が求められる。例えば、Ｌｓ＝１６．９ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５１７（波長５８９ｎｍの場合）、最大入射角θ１≒３１．６度である場合には、入射点Ｐ１及びＬ１≒２２．９６ｍｍとなる反射点Ｐ２を通る直線を、光軸Ｋを中心に回転して作られる面より入射側の部分Ａ２に係止溝４０を形成すれば、照射光に影響は与えることなく、導光ロッド６の光軸Ｋ方向の移動を規制できる。
【００３２】
但し、実際には、集光型放電ランプユニット５及び導光ロッド６等の光学部品の機構的位置関係や放電ランプ５Ｂが点光源でないことにより、導光ロッド６に入射する光は第２焦点Ｆ２からずれる成分も多い。また、導光ロッド６の形状の公差により、導光ロッド６内を進む光は理想的な経路からずれるおそれがある。さらに、導光ロッド６に入射する光の波長により、導光ロッド６の屈折率が異なる。
したがって、距離Ｌ１は、あくまでも目安とし、係止溝４０はできるだけ入射側に形成するのが望ましい。本実施形態では、断面の大きさが１６．９ｍｍ×２１ｍｍ、長さが１９０ｍｍの導光ロッド６を使用し、図１０（Ａ）に示すように、入射端面６ｉｎから６．５ｍｍの位置に、幅１．２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの略半円状の係止溝４０を形成している。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、導光ロッド６の外周面６Ａに設けられた係止溝４０に係止して光軸Ｋ方向の移動を規制する規制部材４１を備えたため、光源装置１０の使用中、あるいは、搬送中に、導光ロッド６の位置がずれることがなく、光源装置１０を縦置きしても導光ロッド６を確実に保持できる。また、導光ロッド６の係止溝４０を、入射端面６ｉｎから出射端面６ｏｕｔの間の外周面６Ａのうち、入射端面６ｉｎから入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１に設けたため、照射光の均一性に影響を与えることがない。
【００３４】
また、本実施形態によれば、導光ロッド６を、光軸Ｋを中心に回転可能に設けたため、導光ロッド６の断面形状を非回転対称な形状とすれば、導光ロッド６を回転させることで検査対象領域Ｒ１の形状を変更できる。例えば、導光ロッド６の断面形状を長方形に形成した場合には、検査対象領域Ｒ１の形状を横長或いは縦長の長方形に変更できる。
【００３５】
但し、上記実施形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施形態では、検査装置として好適な光源装置を例示したが、本発明に係る光源装置を、画像を投射するプロジェクタ装置（画像投射装置）に応用することも可能である。
また、上記実施形態では、光源装置１の光源として、放電ランプ５Ｂを例示したが、これに限らず、例えばＬＥＤ光源であってもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、導光ロッド６の断面形状を長方形とし導光ロッド６を９０度回動可能に構成したが、導光ロッド６の形状や回動角度はこれに限定されるものではなく、任意に変更可能である。
また、上記実施形態では、導光ロッド６の係止部を係止溝として説明したが、係止部は導光ロッド６から突出した突出部として形成してもよい。
【００３７】
また、上記実施の形態では、係止溝４０を、導光ロッド６の短尺側面６Ａ１に、短尺方向に亘って断面半円状に形成していたが、係止溝４０を長尺側面６Ａ２に形成してもよく、また、係止溝４０の形状は、これに限定されず、導光ロッド６の光軸Ｋ方向への移動を規制できる形状であればよい。例えば、図１１に示すように、係止溝（係止部）１４０を断面矩形状に形成してもよい。
また、図１２に示すように、係止溝（係止部）２４０を皿もみ状に形成してもよい。この場合、例えば、図１３及び図１４に示すように、規制部材１４１を板状の基体１４１Ａと、基体１４１Ａに固定され、ピンをばねで付勢したピンプランジャで構成した突出部１４１Ｂとで構成し、突出部１４１Ｂを係止溝２４０に係止させればよい。なお、図１３及び図１４では、図３及び図６と同一部分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
【００３８】
また、上記実施形態では、導光ロッド６の係止溝４０を、入射端面６ｉｎ側から入射した光束と交わらない部分Ａ２に設けたが、出射端面６ｏｕｔ側までの間に十分に内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に係止溝３４０を設けてもよい。この場合の係止部の位置を他の実施形態として以下説明する。
図１５は、他の実施形態に係る係止溝の位置を示す説明図であり、図１５（Ａ）は導光ロッド６をＸＹＺ方向とともに示す図であり、図１５（Ｂ）は導光ロッド６の断面の対角線を含む対角平面ＰＤを示す図である。
【００３９】
図１５（Ａ）に示すように、導光ロッド６の側面６Ａに係止溝３４０を形成しても、係止溝３４０の出射端面６ｏｕｔ側に十分に内面反射を繰り返す距離があれば、係止溝３４０を設けることによる照射光の均一性の低下を最小限に抑えることができる。実験等により、最大入射角θ１で入射して対角平面ＰＤを進む光が係止溝３４０から出射端面６ｏｕｔまでの間に２回以上の内面反射を繰り返す反射範囲Ｂ１を残した形成可能範囲（箇所）Ｂ２に係止溝３４０を設ければ、照射面の照度むらを±１０％程度以内に抑えられることが得られている。照射面の照度むらを±１０％程度以内に抑えることができる係止溝３４０の形成可能範囲Ｂ２は、以下のように求められる。
【００４０】
図１５（Ｂ）において、式（６）と同様の手順により、Ｌ２は次式（７）として求められる。
Ｌ２＝（Ｌｏ／２）√｛（ｎ／ｓｉｎθ１）2−１｝ （７）
図１５（Ｂ）に示すように、導光ロッド６に入射した光が対角平面ＰＤ上で２回内面反射するためには、ロッド長Ｌは３Ｌ２より長いことが必須条件となる。また、導光ロッド６に入射した光が対角平面ＰＤ上で１回内面反射するためには２Ｌ２分の範囲が必要である。したがって、例えば、５Ｌ２≧Ｌ＞３Ｌ２の場合には係止溝３４０の形成可能範囲Ｂ２はＬ２となり、７Ｌ２≧Ｌ＞５Ｌ２の場合には係止溝３４０の形成可能範囲Ｂ２は３Ｌ２となる。以降、ロッド長Ｌが２Ｌ２増える毎に、係止溝３４０の形成可能範囲Ｂ２が２Ｌ２ずつ増えることとなる。
【００４１】
例えば、導光ロッド６の断面の大きさが１６．９ｍｍ×２１ｍｍであり、Ｌｏ＝２６．９６ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５１７（波長５８９ｎｍの場合）、最大入射角θ１≒３１．６度である場合には、Ｌ２≒３６．６２ｍｍとなる。そして、例えば、Ｌ＝１９０ｍｍの場合には、７Ｌ２≧Ｌ＞５Ｌ２となるので、入射端面６ｉｎからの距離が３Ｌ２≒１０９．８６ｍｍとなる形成可能範囲Ｂ２に係止溝３４０を形成すれば、照射光の均一性への影響を抑えつつ、導光ロッド６の光軸Ｋ方向への移動を規制できる。
【００４２】
このように、導光ロッド６の係止溝３４０を、入射端面６ｉｎ側から出射端面６ｏｕｔ側の間の側面６Ａのうち、出射端面６ｏｕｔ側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す反射範囲Ｂ１を残した形成可能範囲Ｂ２に設けたため、照射光の均一性に影響を最小限に抑えつつ、導光ロッド６の光軸Ｋ方向への位置ずれを防止できる。
なお、導光ロッド６の係止溝を、入射端面６ｉｎ側から出射端面６ｏｕｔ側の間の側面６Ａのうち、入射端面６ｉｎ側から入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１、及び、出射端面６ｏｕｔ側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す反射範囲Ｂ１を残した形成可能範囲Ｂ２の両方に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 光源装置
５Ａ 楕円反射鏡
５Ｂ 放電ランプ（光源）
６ 導光ロッド
６Ｉｎ 入射面（片端側）
６Ｏｕｔ 出射面（他端側）
６Ａ 外周面
４０，１４０，２４０，３４０ 係止溝（係止部）
４１，１４１ 規制部材
Ａ１ 間
Ｂ１ 反射範囲（範囲）
Ｂ２ 形成可能範囲（箇所）
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｋ 光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射物に対して略均一な光量の光を照射するロッドを備えた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばフラットパネルディスプレイ製造工程では、従来より、検査対象物のガラス板や塗料塗布面に光源装置から光を照射し、これをＣＣＤカメラ等で観察して傷や塗装不良等の欠陥を検知する画像処理検査装置が使用されている。光源装置の光源としては、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等の固体光素子、水銀ランプおよびメタルハライドランプ等の放電灯があり得るが、これらの中でも、放電ランプは、立ち上り時間が遅いものの高い光量が得られることから、この種の光源として最適である。このため、画像処理検査装置用の光源装置として、放電ランプと、当該放電ランプの光を集光させる反射鏡とを組み合わせた集光型放電ランプを内蔵し、反射鏡で集光した光を導光ロッドに入射し、導光ロッドにより光を均一化して検査対象物に照射するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この種の光源装置は、当該光源装置から投射レンズを使用して検査対象物を照明し、画像処理ではなく、検査対象物からの透過光や反射光を検査員が直接目視して検査する目視検査用の光源装置としても利用される。この場合、光源には、メタルハライドランプ、水銀ランプ、ナトリウムランプ等が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３３９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の構成では、導光ロッドを例えばゴム製のシール部材を介して保持部材に嵌め込むことにより、導光ロッドの側面を保持している。
しかしながら、ゴム製のシール部材が経時変化することにより導光ロッドの保持力が弱まると、光源装置の使用中や搬送中に導光ロッドが光軸方向に移動してしまい、光源装置の光学性能に影響を及ぼすおそれがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、導光ロッドの光軸方向の移動を防止した光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、光源を楕円反射鏡の第１焦点に配置し、片端側から入射した光束を均一化して他端側から出射する柱状の導光ロッドを前記楕円反射鏡の光軸上に配置するとともに、前記楕円反射鏡の第２焦点に前記導光ロッドの片端側を配置した光源装置において、前記導光ロッドの外周面に設けられた係止部に係止して光軸方向の移動を規制する規制部材を備え、前記導光ロッドの係止部を、前記片端側から他端側の間の外周面のうち、前記片端側から入射した光束が内面に到達するまでの間、及び／又は、前記他端側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に設けたことを特徴とする。
【０００６】
上記構成において、前記導光ロッドを、前記光軸を中心に回転可能に設けてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、導光ロッドの外周面に設けられた係止部に係止して光軸方向の移動を規制する規制部材を備えたため、導光ロッドの光軸方向への位置ずれを防止できる。また、導光ロッドの係止部を、片端側から他端側の間の外周面のうち、片端側から入射した光束が内面に到達するまでの間、及び／又は、他端側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に設けたため、係止部を設けることによる照射光の均一性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る光源装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】照射装置の外観構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は背面図を示す図である。
【図３】導光ロッドユニットを示す斜視図である。
【図４】導光ロッドユニットを示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は背面図を示す図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面を示す図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面を示す図である。
【図７】導光ロッドが回動する前の導光ロッドユニットを示す断面図である。
【図８】導光ロッドが回動した後の導光ロッドユニットを示す断面図である。
【図９】係止溝の位置を示す説明図であり、（Ａ）は導光ロッドをＸＹＺ方向とともに示す図であり、（Ｂ）は導光ロッドのＹ平面を示す図である。
【図１０】係止溝の形状を示す図である。
【図１１】本発明の変形例に係る係止溝の形状を示す図である。
【図１２】本発明の他の変形例に係る係止溝の形状を示す図である。
【図１３】導光ロッドユニットを示す斜視図である。
【図１４】導光ロッドユニットの横断面を示す図である。
【図１５】本発明の他の実施例に係る係止溝の位置を示す説明図であり、（Ａ）は導光ロッドをＸＹＺ方向とともに示す図であり、（Ｂ）は導光ロッドの断面の対角線を含む対角平面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る光源装置１０を備える検査システム１の構成を模式的に示す図である。
検査システム１は、例えば液晶パネルに用いられるガラス基板、或いは各種の光学部品といった透光性材を検査対象物２とし、当該検査対象物２の表面のキズ、或いは内部の気泡や脈理等の欠陥を目視で観察して検査可能にするシステムである。すなわち、図１に示すように、検査システム１は、検査対象物２の少なくとも検査対象領域（照射面）Ｒ１の全体に光量分布が均一化された検査光（照射光）３を出射する光源装置１０を備え、検査対象物２からの透過光や反射光を検査者が目視観察し、欠陥の有無を検査する。
【００１０】
光源装置１０は、集光型放電ランプユニット５と、当該集光型放電ランプユニット５の放射光を、光軸Ｋの断面（以下、単に断面と言う。）における光量分布を均一にして出力する導光ロッド６と、紫外線・赤外線カットフィルタ７と、カラーフィルタ８と、複数のレンズ９Ａ，９Ｂを有するレンズ群９とを備えている。
【００１１】
集光型放電ランプユニット５は、第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を有する楕円反射鏡５Ａと、第１焦点Ｆ１に発光点が配置された放電ランプ（光源）５Ｂとを備え、第２焦点Ｆ２で集光する光を出射する。
楕円反射鏡５Ａは、内表面に誘電体多層膜を蒸着して可視光を反射し赤外線を透過する、いわゆるコールドミラーとして構成されている。
放電ランプ５Ｂは、水銀ランプ及びメタルハライドランプなどのショートアーク型のランプであり、楕円反射鏡５Ａの第１焦点Ｆ１に配置されている。この放電ランプ５Ｂの放射光は楕円反射鏡５Ａの第２焦点Ｆ２で集束し、この第２焦点Ｆ２に導光ロッド６の入射端面６ｉｎが配置されている。
【００１２】
導光ロッド６は、ガラス体で形成された断面が長方形の柱状体であり、片端側が入射端面６ｉｎ、他端側が出射端面６ｏｕｔとされている。本実施形態では、検査光３を長方形の検査対象物２にそのまま投影する場合を想定しており、導光ロッド６には、断面が検査対象物２の縦横比に等しい四角柱状のロッドインテグレータが用いられている。この導光ロッド６は、その中心軸を楕円反射鏡５Ａの光軸Ｋと同軸に配されると共に、上記第２焦点Ｆ２が入射端面６ｉｎの中心、或いは、この中心軸上に位置するように配されて、楕円反射鏡５Ａが集光する光が導光ロッド６の入射端面６ｉｎから入射するように構成されている。
【００１３】
紫外線・赤外線カットフィルタ７は、紫外線成分及び赤外線成分の光をカットする透過型フィルタであり、集光型放電ランプユニット５の第２焦点Ｆ２よりも当該集光型放電ランプユニット５の側に配置される。
カラーフィルタ８は、例えば、可視光以外の光を反射して可視光を透過させるフィルタであり、集光型放電ランプユニット５の第２焦点Ｆ２よりも当該集光型放電ランプユニット５の側であって、本実施形態では、紫外線・赤外線カットフィルタ７と集光型放電ランプユニット５の第２焦点Ｆ２との間に配置される。カラーフィルタ８は、光軸Ｋに対して傾斜角αで入射面が傾斜して配置されており、カラーフィルタ８の入射面で反射した光が集光型放電ランプユニット５の電極部に入射しないように構成されている。これにより、カラーフィルタ８から楕円反射鏡５Ａに入射した光が第１焦点Ｆ１で集光し放電ランプ５Ｂが早期劣化をすることを避けている。
レンズ９Ａ，９Ｂは、導光ロッド６から射出される検査光３を拡大して検査対象物２まで導く機能を有する。
【００１４】
かかる構成の下、集光型放電ランプユニット５が出射した光は、紫外線・赤外線カットフィルタ７及びカラーフィルタ８を通過することで波長選択されて第２焦点Ｆ２で集光する。そして、この集光した光が導光ロッド６に入射し、出射端面６ｏｕｔに向って直進し、あるいは、側面（外周面）６Ａで内面反射しながら出射端面６ｏｕｔに向かう。
【００１５】
導光ロッド６は、ロッドインテグレータで形成されているので、集光型放電ランプユニット５からの光束の光量分布パターンの変化に起因する照射光量変化があっても、この光量分布パターンが均一化された光が出射端面６ｏｕｔから出射され、検査対象物２（図２）に検査光３として照射される。
したがって、導光ロッド６に入射される光がガウシアン分布のような光量分布を有していても、出射される光の光量分布を均一化することができ、均一の光量分布を有する検査光３が要求される場合に、別途、光を均一化する光学系を設ける必要がない。
【００１６】
図２は照射装置の外観構成を示す図であり、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は側面図、図２（Ｃ）は正面図、図２（Ｄ）は背面図を示す図である。
光源装置１０は、略直方の箱形の装置本体１１を有し、装置本体１１の正面１１Ａには、導光ロッド６が内設された筒体１２と、装置本体１１に外気を導入する外気導入口１３とが設けられている。装置本体１１の背面１１Ｂには、装置本体１１の電源をオン／オフする点灯スイッチ１４と、電源ケーブル（不図示）を接続するための電源コネクタ１５と、例えばコンピュータ端末や画像処理検査装置のコントローラとの間で通信するための信号線が接続される接続コネクタ１６と、装置本体１１の内部の熱を排気する排気口１７とが設けられている。
【００１７】
装置本体１１には、正面１１Ａから背面１１Ｂ側にかけて、図１に示す導光ロッド６、カラーフィルタ８、紫外線・赤外線カットフィルタ７、及び集光型放電ランプユニット５と、ファン１８とが、当該集光型放電ランプユニット５の光軸Ｋの直線上に配置されるように収容されている。
ファン１８は、集光型放電ランプユニット５（図１）の後方に位置して、装置本体１１の正面１１Ａに設けられた外気導入口１３から吸気し、装置本体１１の背面１１Ｂに設けられた排気口１７から外部に排気する。これにより、装置本体１１の内部が冷却される。
【００１８】
筒体１２は、円柱状の部材であって装置本体１１の正面１１Ａから光軸Ｋに同軸に突出して設けられ、検査光３の出射端として機能する。この筒体１２には、図１に示す複数のレンズ９Ａ，９Ｂを有するレンズ群９が設けられ、レンズ群９の後方に、上記導光ロッド６を有する導光ロッドユニット２０の一端側が内設されている。
【００１９】
図３は、導光ロッドユニット２０を示す斜視図である。また、図４は導光ロッドユニット２０を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は側面図、図４（Ｃ）は正面図、図４（Ｄ）は背面図を示す図である。図５は図４のＶ−Ｖ断面を示す図であり、図６は図４のＶＩ−ＶＩ断面を示す図である。さらに、図７は導光ロッド６が回動する前の導光ロッドユニット２０を示す図であり、図８は導光ロッド６が回動した後の導光ロッドユニット２０を示す図である。
導光ロッドユニット２０は、図３及び図４に示すように、導光ロッド６と、導光ロッド６を保持するホルダー２１と、ホルダー２１を装置本体１１（図２）に固定するスタンド２２とを備えている。
【００２０】
本実施形態の導光ロッド６は、光軸Ｋを中心に９０度回動自在に構成されている。具体的には、ホルダー２１は、略円筒状の外側ホルダー２３と、外側ホルダー２３内に回動自在に支持される略円筒状の内側ホルダー２４とを有する二重構造となっており、内側ホルダー２４に導光ロッド６が保持されている。
図５〜図７に示すように、内側ホルダー２４の外周面には、少なくとも１つ（本実施形態では、２つ）の周方向に延びるガイド溝２５が形成されている。また、内側ホルダー２４の外周面には、導光ロッド６の断面形状が横長となる位置と、縦長となる位置とで導光ロッド６を位置決めできるように、同一円周上の９０度離れた位置に２つの位置決め穴２６Ａ，２６Ｂが形成されている。さらに、内側ホルダー２４には、内側ホルダー２４を回動させる際に操作するための摘み２７が取り付けられている。摘み２７は、筒体１２に周方向に形成されたガイドスリット１２Ａ（図２）に挿入され、内側ホルダー２４に固定されている。ガイド溝２５及びガイドスリット１２Ａは、少なくとも内側ホルダー２４の９０度分設ければよい。
【００２１】
一方、外側ホルダー２３には、ガイド溝２５に嵌め込まれる３つのガイドピン２８と、位置決め穴２６Ａ，２６Ｂに嵌め込まれる位置決めピン２９とが設けられている。３つのガイドピン２８は、周方向に略等間隔に配置されている。本実施の形態のガイドピン２８及び位置決めピン２９には、例えば、ボールをばねで付勢したボールプランジャを用いている。
スタンド２２は、装置本体１１（図２）に固定されるベース２２Ａと、ベース２２Ａの両側面から立設してホルダー２１を支持する側板２２Ｂとを備えている。本実施の形態では、ホルダー２１及びスタンド２２が導光ロッド６の保持部材を構成している。
【００２２】
このような構成の下、摘み２７の操作によって内側ホルダー２４の回動方向に力が加わると、位置決めピン２９が一方の位置決め穴２６Ａから外れ、図７に示すように、ガイド溝２５がガイドピン２８に案内されて内側ホルダー２４が回動する。内側ホルダー２４は、９０度回動すると、位置決めピン２９が他方の位置決め穴２６Ｂに嵌まり、固定される。
このように、導光ロッド６を９０度回動可能に構成することで、図１に示す検査対象領域Ｒ１の形状を横長或いは縦長の長方形に変更できる。
【００２３】
次に、導光ロッド６の保持方法について詳細に説明する。
内側ホルダー２４は、図５及び図６に示すように、天壁２４Ａと囲壁２４Ｂとを有する有底円筒状に形成されており、天壁２４Ａには、導光ロッド６を挿入する挿入孔３０が設けられている。導光ロッド６は、この挿入孔３０にシール部材３１を介して挿入され、天壁２４Ａが導光ロッド６の光軸Ｋ方向における略中央部に位置するように配置される。シール部材３１は、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、正面視略Ｌ字状の間隙に配置され、ゴム等の弾性を有する材料で形成される。
【００２４】
挿入孔３０は、導光ロッド６と接触する隣接する２つの基準面３０Ａと、シール部材３１と接触する２つの非基準面３０Ｂとを有し、基準面３０Ａが隣接する角部には、内側ホルダー２４の中心軸方向（Ｋ軸方向）に沿って逃げ溝３０Ｃが形成されている。
外側ホルダー２３及び内側ホルダー２４には、図５及び図６に示すように、非基準面３０Ｂに対向する位置に、それぞれ貫通孔３２及びねじ孔３３が形成されている。この貫通孔３２に固定用ねじ３４を挿入し、ねじ孔３３に螺合してねじ孔３３から突出させることで、導光ロッド６は、シール部材３１を介して基準面３０Ａに押し付けられ、内側ホルダー２４の半径方向への移動が規制される。ここで、基準面３０Ａが隣接する挿入孔３０の角部には、逃げ溝３０Ｃが形成されているため、導光ロッド６及び挿入孔３０の角部に力が集中することを防止できる。
【００２５】
内側ホルダー２４は、図６に示すように、導光ロッド６の側面６Ａに設けられた係止溝（係止部）４０に係止して光軸Ｋ方向の移動を規制する規制部材４１を備えている。本実施の形態では、規制部材４１は、導光ロッド６の対向する２つの側面６Ａ、例えば、短尺側の短尺側面６Ａ１を押さえるように、２つ設けられている。各規制部材４１は、内側ホルダー２４の外周面に形成された平坦部２４Ｃに固定される基体４１Ａと、導光ロッド６の係止溝４０に係止する突出部４１Ｂとを備えており、本実施形態では、板金を略Ｌ字状に折り曲げて突出部４１Ｂを形成している。なお、側板２２Ｂ及び規制部材４１には、固定用ねじ３４を挿通させる挿通孔３４，３５がそれぞれ形成されている。
係止溝４０は、図４（Ｂ）に示すように、導光ロッド６の対向する２つの側面６Ａ、短尺側面６Ａ１に、短尺方向に亘って形成されている。係止溝４０の深さは、光源装置１０（図１）の使用中又は搬送中に規制部材４１の突出部４１Ｂが係止溝４０から外れないように、所定の深さに設定される。
【００２６】
ところで、導光ロッド６は、側面６Ａを鏡面とし、入射した光を内面反射させることにより均一化しているため、導光ロッド６の側面６Ａに係止溝４０を形成すると、係止溝４０の位置によっては、照射光の均一性に影響を与えるおそれがある。
以下、本実施形態の係止溝４０の位置について詳細に説明する。
図９は係止溝４０の位置を示す説明図であり、図９（Ａ）は導光ロッド６をＸＹＺ方向とともに示す図であり、図９（Ｂ）は導光ロッド６のＹ平面ＰＹを示す図である。図９（Ａ）において、導光ロッド６の断面の長尺方向をＸ、短尺方向をＹ、光軸Ｋの進行方向をＺとする。
【００２７】
ここでは、集光型放電ランプユニット５（図１）からの光が第２焦点Ｆ２に集光し、第２焦点Ｆ２に入射端面６ｉｎが位置するものとして説明する。
図９（Ａ）に示すように、第２焦点Ｆ２に集光した光は、導光ロッド６に入射すると、出射端面６ｏｕｔに向って直進し、あるいは、側面６Ａで内面反射しながら出射端面６ｏｕｔに向かう。ここで、入射端面６ｉｎから出射端面６ｏｕｔの間の側面６Ａのうち、入射端面６ｉｎから入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１には、光は到達しない。導光ロッド６に入射した光のうち、入射端面６ｉｎからのＺ方向の距離が最も短くなる所で導光ロッド６の内面に到達する光は、図９（Ｂ）に示すように、最大入射角θ１で入射する光Ｍ１、且つ、Ｙ平面ＰＹ内で進む光Ｍ２である。
【００２８】
したがって、入射端面６ｉｎから出射端面６ｏｕｔの間の側面６Ａのうち、入射端面６ｉｎから入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１に、上記係止溝４０を設ければよい。係止溝４０は所定の深さを有するため、より望ましくは、光Ｍ１が導光ロッド６に入射する入射点Ｐ１（第２焦点Ｆ２）と、光Ｍ２が最初に内面反射する反射点Ｐ２とを通る直線を、光軸Ｋを中心に回転して作られる面より入射側の部分Ａ２に、係止溝４０が収まるように係止溝４０を設ければよい。反射点Ｐ２の入射端面６ｉｎからの距離Ｌ１は、以下のように求められる。
【００２９】
空気中屈折率をｎair（≒１）、導光ロッド６の屈折率をｎとすると、図９（Ｂ）において、スネルの法則により、次式（１）が成り立つ。
ｎairｓｉｎθ１＝ｎｓｉｎθ２ （１）
また、導光ロッド６の短尺方向の距離（厚さ）をＬｓ、入射点Ｐ１と反射点Ｐ２との間の距離をＬ２とすると、幾何学的に次式（２）が求められるから、
ｓｉｎθ２＝（Ｌｓ／２）／Ｌ２＝Ｌｓ／２Ｌ２ （２）
（１）及び（２）式に基づいて次式（３）が導かれる。
Ｌ２＝Ｌｓｎ／２ｓｉｎθ１ （３）
【００３０】
また、三平方の定理より、次式（４）が成り立つから、
Ｌ２2＝Ｌ１2＋（Ｌｓ／２）2 （４）
（３）及び（４）式により次式（５）が導かれる。
Ｌ１2＝Ｌ２2−（Ｌｓ／２）2
＝（Ｌｓｎ／２ｓｉｎθ１）2−（Ｌｓ／２）2
＝（Ｌｓ／２）2｛（ｎ／ｓｉｎθ１）2−１｝ （５）
すなわち、次式（６）が求められる。
Ｌ１＝（Ｌｓ／２）√｛（ｎ／ｓｉｎθ１）2−１｝ （６）
【００３１】
したがって、導光ロッド６の短尺方向の長さＬｓ、導光ロッド６の屈折率ｎ、導光ロッド６に入射する最大入射角θ１を上記（６）式に代入することで、距離Ｌ１が求められる。例えば、Ｌｓ＝１６．９ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５１７（波長５８９ｎｍの場合）、最大入射角θ１≒３１．６度である場合には、入射点Ｐ１及びＬ１≒２２．９６ｍｍとなる反射点Ｐ２を通る直線を、光軸Ｋを中心に回転して作られる面より入射側の部分Ａ２に係止溝４０を形成すれば、照射光に影響は与えることなく、導光ロッド６の光軸Ｋ方向の移動を規制できる。
【００３２】
但し、実際には、集光型放電ランプユニット５及び導光ロッド６等の光学部品の機構的位置関係や放電ランプ５Ｂが点光源でないことにより、導光ロッド６に入射する光は第２焦点Ｆ２からずれる成分も多い。また、導光ロッド６の形状の公差により、導光ロッド６内を進む光は理想的な経路からずれるおそれがある。さらに、導光ロッド６に入射する光の波長により、導光ロッド６の屈折率が異なる。
したがって、距離Ｌ１は、あくまでも目安とし、係止溝４０はできるだけ入射側に形成するのが望ましい。本実施形態では、断面の大きさが１６．９ｍｍ×２１ｍｍ、長さが１９０ｍｍの導光ロッド６を使用し、図１０（Ａ）に示すように、入射端面６ｉｎから６．５ｍｍの位置に、幅１．２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの略半円状の係止溝４０を形成している。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、導光ロッド６の外周面６Ａに設けられた係止溝４０に係止して光軸Ｋ方向の移動を規制する規制部材４１を備えたため、光源装置１０の使用中、あるいは、搬送中に、導光ロッド６の位置がずれることがなく、光源装置１０を縦置きしても導光ロッド６を確実に保持できる。また、導光ロッド６の係止溝４０を、入射端面６ｉｎから出射端面６ｏｕｔの間の外周面６Ａのうち、入射端面６ｉｎから入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１に設けたため、照射光の均一性に影響を与えることがない。
【００３４】
また、本実施形態によれば、導光ロッド６を、光軸Ｋを中心に回転可能に設けたため、導光ロッド６の断面形状を非回転対称な形状とすれば、導光ロッド６を回転させることで検査対象領域Ｒ１の形状を変更できる。例えば、導光ロッド６の断面形状を長方形に形成した場合には、検査対象領域Ｒ１の形状を横長或いは縦長の長方形に変更できる。
【００３５】
但し、上記実施形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施形態では、検査装置として好適な光源装置を例示したが、本発明に係る光源装置を、画像を投射するプロジェクタ装置（画像投射装置）に応用することも可能である。
また、上記実施形態では、光源装置１の光源として、放電ランプ５Ｂを例示したが、これに限らず、例えばＬＥＤ光源であってもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、導光ロッド６の断面形状を長方形とし導光ロッド６を９０度回動可能に構成したが、導光ロッド６の形状や回動角度はこれに限定されるものではなく、任意に変更可能である。
また、上記実施形態では、導光ロッド６の係止部を係止溝として説明したが、係止部は導光ロッド６から突出した突出部として形成してもよい。
【００３７】
また、上記実施の形態では、係止溝４０を、導光ロッド６の短尺側面６Ａ１に、短尺方向に亘って断面半円状に形成していたが、係止溝４０を長尺側面６Ａ２に形成してもよく、また、係止溝４０の形状は、これに限定されず、導光ロッド６の光軸Ｋ方向への移動を規制できる形状であればよい。例えば、図１１に示すように、係止溝（係止部）１４０を断面矩形状に形成してもよい。
また、図１２に示すように、係止溝（係止部）２４０を皿もみ状に形成してもよい。この場合、例えば、図１３及び図１４に示すように、規制部材１４１を板状の基体１４１Ａと、基体１４１Ａに固定され、ピンをばねで付勢したピンプランジャで構成した突出部１４１Ｂとで構成し、突出部１４１Ｂを係止溝２４０に係止させればよい。なお、図１３及び図１４では、図３及び図６と同一部分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
【００３８】
また、上記実施形態では、導光ロッド６の係止溝４０を、入射端面６ｉｎ側から入射した光束と交わらない部分Ａ２に設けたが、出射端面６ｏｕｔ側までの間に十分に内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に係止溝３４０を設けてもよい。この場合の係止部の位置を他の実施形態として以下説明する。
図１５は、他の実施形態に係る係止溝の位置を示す説明図であり、図１５（Ａ）は導光ロッド６をＸＹＺ方向とともに示す図であり、図１５（Ｂ）は導光ロッド６の断面の対角線を含む対角平面ＰＤを示す図である。
【００３９】
図１５（Ａ）に示すように、導光ロッド６の側面６Ａに係止溝３４０を形成しても、係止溝３４０の出射端面６ｏｕｔ側に十分に内面反射を繰り返す距離があれば、係止溝３４０を設けることによる照射光の均一性の低下を最小限に抑えることができる。実験等により、最大入射角θ１で入射して対角平面ＰＤを進む光が係止溝３４０から出射端面６ｏｕｔまでの間に２回以上の内面反射を繰り返す反射範囲Ｂ１を残した形成可能範囲（箇所）Ｂ２に係止溝３４０を設ければ、照射面の照度むらを±１０％程度以内に抑えられることが得られている。照射面の照度むらを±１０％程度以内に抑えることができる係止溝３４０の形成可能範囲Ｂ２は、以下のように求められる。
【００４０】
図１５（Ｂ）において、式（６）と同様の手順により、Ｌ２は次式（７）として求められる。
Ｌ２＝（Ｌｏ／２）√｛（ｎ／ｓｉｎθ１）2−１｝ （７）
図１５（Ｂ）に示すように、導光ロッド６に入射した光が対角平面ＰＤ上で２回内面反射するためには、ロッド長Ｌは３Ｌ２より長いことが必須条件となる。また、導光ロッド６に入射した光が対角平面ＰＤ上で１回内面反射するためには２Ｌ２分の範囲が必要である。したがって、例えば、５Ｌ２≧Ｌ＞３Ｌ２の場合には係止溝３４０の形成可能範囲Ｂ２はＬ２となり、７Ｌ２≧Ｌ＞５Ｌ２の場合には係止溝３４０の形成可能範囲Ｂ２は３Ｌ２となる。以降、ロッド長Ｌが２Ｌ２増える毎に、係止溝３４０の形成可能範囲Ｂ２が２Ｌ２ずつ増えることとなる。
【００４１】
例えば、導光ロッド６の断面の大きさが１６．９ｍｍ×２１ｍｍであり、Ｌｏ＝２６．９６ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５１７（波長５８９ｎｍの場合）、最大入射角θ１≒３１．６度である場合には、Ｌ２≒３６．６２ｍｍとなる。そして、例えば、Ｌ＝１９０ｍｍの場合には、７Ｌ２≧Ｌ＞５Ｌ２となるので、入射端面６ｉｎからの距離が３Ｌ２≒１０９．８６ｍｍとなる形成可能範囲Ｂ２に係止溝３４０を形成すれば、照射光の均一性への影響を抑えつつ、導光ロッド６の光軸Ｋ方向への移動を規制できる。
【００４２】
このように、導光ロッド６の係止溝３４０を、入射端面６ｉｎ側から出射端面６ｏｕｔ側の間の側面６Ａのうち、出射端面６ｏｕｔ側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す反射範囲Ｂ１を残した形成可能範囲Ｂ２に設けたため、照射光の均一性に影響を最小限に抑えつつ、導光ロッド６の光軸Ｋ方向への位置ずれを防止できる。
なお、導光ロッド６の係止溝を、入射端面６ｉｎ側から出射端面６ｏｕｔ側の間の側面６Ａのうち、入射端面６ｉｎ側から入射した光束が内面に到達するまでの間Ａ１、及び、出射端面６ｏｕｔ側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す反射範囲Ｂ１を残した形成可能範囲Ｂ２の両方に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 光源装置
５Ａ 楕円反射鏡
５Ｂ 放電ランプ（光源）
６ 導光ロッド
６Ｉｎ 入射面（片端側）
６Ｏｕｔ 出射面（他端側）
６Ａ 外周面
４０，１４０，２４０，３４０ 係止溝（係止部）
４１，１４１ 規制部材
Ａ１ 間
Ｂ１ 反射範囲（範囲）
Ｂ２ 形成可能範囲（箇所）
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｋ 光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を楕円反射鏡の第１焦点に配置し、片端側から入射した光束を均一化して他端側から出射する柱状の導光ロッドを前記楕円反射鏡の光軸上に配置するとともに、前記楕円反射鏡の第２焦点に前記導光ロッドの片端側を配置した光源装置において、
前記導光ロッドの外周面に設けられた係止部に係止して光軸方向の移動を規制する規制部材を備え、
前記導光ロッドの係止部を、前記片端側から他端側の間の外周面のうち、前記片端側から入射した光束が内面に到達するまでの間、及び／又は、前記他端側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に設けた
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記導光ロッドを、前記光軸を中心に回転可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項１】
光源を楕円反射鏡の第１焦点に配置し、片端側から入射した光束を均一化して他端側から出射する柱状の導光ロッドを前記楕円反射鏡の光軸上に配置するとともに、前記楕円反射鏡の第２焦点に前記導光ロッドの片端側を配置した光源装置において、
前記導光ロッドの外周面に設けられた係止部に係止して光軸方向の移動を規制する規制部材を備え、
前記導光ロッドの係止部を、前記片端側から他端側の間の外周面のうち、前記片端側から入射した光束が内面に到達するまでの間、及び／又は、前記他端側までの間に少なくとも２回以上の内面反射を繰り返す範囲を残した箇所に設けた
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記導光ロッドを、前記光軸を中心に回転可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−３７９３９（Ｐ２０１３−３７９３９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４０１３（Ｐ２０１１−１７４０１３）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
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