JP6423997B2 - 光源用熱処理装置及び光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源用熱処理装置及び光源装置に関する。

一般的に、レーザ光源から光を射出し、光ファイバを介して光を対象物に対して照射するための光源装置が知られている。光源では熱が生じるために、光源が安定して動作するために光源が冷却される必要がある。特許文献１では、平面状のベース裏面から複数のベースが起立するヒートシンクのベース表面に多数のレーザダイオード（ＬＤ）光源を千鳥配列し、ヒートシンクのフィンに冷却風を当てることによって各ＬＤ光源に生じた熱を放熱・冷却する光源装置が開示されている。

特開２００４−２５９８２４号公報

一方、例えば、内視鏡の観察用照明光では、観察の手法及び観察部位に合わせて、光の波長を変えることが必要とされる。このような用途には、異なる波長を有する光源を用い、各光源から射出される光の組合せを変えることによって、所望の波長を得ることができる。この場合、光源が交換可能に設置されることができれば、様々な波長の光を生成することが可能となる。このように光源を交換可能とした場合であっても、光源を安定して駆動するために、これらの光源が冷却されることが必要である。特許文献１の光源装置では、同一波長のＬＤ光源を効率良く冷却するための構成が開示されているが、光源を交換可能にする構成は開示されておらず、よって、そのような交換可能な構成での冷却のための構成についても開示されていない。

従って、本発明の目的は、複数の光源が着脱可能で、且つ冷却可能な光源用熱処理装置及びそれを用いた光源装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の光源装置の一態様は、
筐体と、
前記筐体に対し着脱可能であって、レーザ光を出力する複数の光源をそれぞれ有する複数の光源モジュールと、
前記複数の光源の各々に固定され、それぞれ前記複数の光源より発する熱を処理する複数の第１の熱処理部と、
前記筐体に固定され、前記複数の第１の熱処理部から伝達された熱を処理する第２の熱処理部と、
前記複数の第１の熱処理部と前記第２の熱処理部とを着脱可能に熱的に接続する複数の熱接続部と、
前記筐体に固定され、光を処理する光処理部と、
前記複数の光源と前記光処理部とを着脱可能に光学的に接続する複数の光接続部と、
を有する光源装置であって、
前記第２の熱処理部の個数は、前記複数の光源の個数よりも少なく、
前記筐体は、前記複数の光源モジュールを装着可能な箱状の複数のスロットを有し、
前記光源モジュールは、装着のために前記スロットの上方から前記スロットの底面に向かって挿入されて収納され、
前記光源モジュールはそれぞれ、前記光源モジュールの挿入方向の先端に前記複数の熱接続部の第１の熱接続部を配しており、
前記スロットはそれぞれ、前記底面に前記熱接続部の第２の熱接続部を配しており、
前記複数のスロットに前記複数の光源モジュールを装着すると、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とを介して前記複数の第１の熱処理部と前記第２の熱処理部とが熱的に接続される。
また、本発明の光源用熱処理装置の一態様は、
筐体と、
前記筐体に対し着脱可能であって、レーザ光を出力する複数の光源をそれぞれ有する複数の光源モジュールを、前記筐体に対して取り付けるための複数の設置部と、
熱を処理するための熱処理部と、
前記設置部に設置された前記複数の光源から前記熱処理部に熱を伝達するために、前記複数の光源と前記熱処理部とを着脱可能に熱的に接続する複数の熱接続部と、
を有する光源用熱処理装置であって、
前記熱処理部の個数は、前記複数の光源の個数よりも少なく、
前記複数の設置部は、前記複数の光源モジュールが装着可能な箱状の複数のスロットであり、
前記光源モジュールは、装着のために前記スロットの上方から前記スロットの底面に向かって挿入されて収納され、
前記光源モジュールはそれぞれ、前記光源モジュールの挿入方向の先端に前記複数の熱接続部の第１の熱接続部を配しており、
前記スロットはそれぞれ、前記底面に前記熱接続部の第２の熱接続部を配しており、
前記複数のスロットに前記複数の光源モジュールを装着すると、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とを介して前記複数の光源と前記熱処理部とが熱的に接続される。

本発明によれば、複数の光源が着脱可能で、且つ冷却可能な光源用熱処理装置及びそれを用いた光源装置を提供することができる。

図１Ａは、第１の実施形態の光源装置のブロック図である。 図１Ｂは、第１の実施形態の光源用熱処理装置のブロック図である。 図２は、第１の実施形態の光源装置の斜視図である。 図３Ａは、光源モジュールの取り付けの模式図である。 図３Ｂは、光源モジュールの取り付けの模式図である。 図４Ａは、押さえ機構の模式図である。 図４Ｂは、押さえ機構の模式図である。 図５は、第１の実施形態の変形例１の熱的接続の検出するための構成を示す概略図である。 図６は、第１の実施形態の変形例２の熱的接続の検出するための構成を示す概略図である。 図７は、第１の実施形態の変形例３の熱的接続の検出するための構成を示す概略図である。 図８は、第１の実施形態の変形例４の熱交換部材の構成を示す概略図である。 図９Ａは、第２の実施形態の光源装置のブロック図である。 図９Ｂは、第２の実施形態の光源用熱処理装置のブロック図である。 図１０は、第２の実施形態の光源モジュールの取り付けの模式図である。 図１１Ａは、第２の実施形態の変形例１の押さえ機構の概略図である。 図１１Ｂは、第２の実施形態の変形例１の押さえ機構の模式図である。 図１１Ｃは、第２の実施形態の変形例１の押さえ機構の模式図である。

以下、図を参照して実施の形態について説明する。
[第１の実施形態]
光源装置１は、図１Ａ乃至図３Ｂに示すように、筐体２内にそれぞれ配置される、複数の熱接続部３ａと、複数の光接続部４ａと、熱交換部材５と、光処理部材６と、複数の光源モジュール７と、を有する。このように光源装置１は、複数の光源モジュール７を設置可能に構成されるが、本実施形態では、例えば、図１に示すように、光源モジュール７の数は３つとする。熱接続部３ａと光接続部４ａとは、それぞれ光源モジュール７の設置可能な数に対応する数が筐体２内に設けられる。

ここで、光源モジュール７は、観察対象及び観察方法によって、適宜、筐体２内に設置される。したがって、筐体２内には、図１Ｂに示すように、光源モジュール７を容易に着脱するためにスロット（設置部）８が設けられる。なお、図１Ｂに示すような光源モジュール７を設置していない状態の装置を光源用熱処理装置１００と称する。つまり、光源用熱処理装置１００のスロット８に光源モジュール７を設置することで、光源装置１が構成される。本実施形態の光源用熱処理装置１００では、筐体２に、図１Ｂ乃至図３Ｂに示すように、３つの光源モジュール７を取り付けるための３つのスロット８が、長手方向に並べられて、同一の向きで設置される。以下で光源用熱処理装置１００（及び光源装置１）の長手方向において、光処理部材６が設置される方向を先端方向と称する。また、光源装置１において、図２乃至図３Ｂの紙面上の上方向を上側（上方向）、反対の方向を下側（下方向）と称する。

熱接続部３ａと光接続部４ａとは１つずつスロット８の底面に取り付けられている。３つの熱接続部３ａは、詳細には後述するが、熱交換部材５と熱的に接続されている。また、３つの光接続部４ａは、光ファイバ３０を介して光処理部材６と光学的に接続されている。これにより光処理部材６には、各光源モジュール７から射出される光が入力され、該光処理部材６は、それら入力された光を合波して光源装置１の先端方向に、照明光として出力する。

各光源モジュール７は、図１Ａ及び図２に示すように、光源１０と、熱処理部１１と、熱接続部３ｂと、光接続部４ｂと、を有する。熱処理部１１は、伝熱部材２１と温度調整部材２２とを有している。

光源１０は、例えば、各光源モジュール７において、異なる波長のレーザ光を出力するレーザダイオード（ＬＤ）光源である。このような光源１０は、光接続部４ｂと光学的に接続される。すなわち、光源１０より出力された光は、光ファイバ３１を介して光接続部４ｂへ出力される。ここで、光源１０と光ファイバ３１とはレンズ（図示せず）などで光学的に結合されている。具体的には、光源１０から照射された光は、レンズによって光ファイバ３１に集光される。

また、光源１０は、熱処理部１１の伝熱部材２１と熱的に接続される。伝熱部材２１は、光源１０を取り囲むように設けられている。伝熱部材２１は、伝熱性の高い金属で構成される。また、このような伝熱部材２１は、温度調整部材２２と熱的に接続されており、光源１０から発生する熱を温度調整部材２２に伝達する。例えば、温度調整部材２２は、伝熱部材２１に密着して配置される、ペルチェ素子などの電子冷却素子である。このように温度調整部材２２がペルチェ素子である場合に、筐体２内あるいは外に配された制御回路（図示せず）によって駆動電流が制御されることによって、温度調整部材２２は、伝熱部材２１との接着面の温度を調整する。このようにして、温度調整部材２２は、伝熱部材２１を介して光源１０の温度を調整できる。さらに、温度調整部材２２は、熱接続部３ｂと熱的に接続されており、伝熱部材２１の熱を熱接続部３ｂに伝達する。

このような光源モジュール７は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、光源モジュール７が取り付けられていないスロット８に上方向から挿入されて取り付けられる。筐体２側に設けられる第２の熱接続部である熱接続部３ａと光源モジュール７側に設けられる第１の熱接続部である熱接続部３ｂとは、このように光源モジュール７がスロット８に取り付けられたときに、スロット８の底面で互いに接続されるような位置関係に配置される。また、同様に、光接続部４ａと光接続部４ｂとは、スロット８の底面で互いに接続されるような位置関係に配置される。また、略同時に、光源モジュール７は、筐体２内又は外に配された電源（図示せず）及び上記制御回路にも接続されるような電気接続部（図示せず）を有しており、この電気接続部を介して光源１０の発光のための電力と発光タイミング、発光量の制御信号とが供給される構成となっている。

また、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、スロット８には、光源モジュール７の取り付けを確実にするための押さえ機構３８が設けられる。押さえ機構３８は、蓋固定部材４１と、ばね部４２と、蓋部４３と、回転機構４４と、を有する。蓋固定部材４１は、スロット８の上部にスライド移動可能に設置され、スロット８上部に、すなわち、蓋部４３の上部に移動したときに、固定部材４１は、上側に開かないように蓋部４３を固定する。ばね部４２は、蓋部４３の底面に設けられる。ここで、蓋部４３の底面は蓋部４３が閉められたときに、光源モジュール７が設置される方向にある面である。ばね部４２は、光源モジュール７を押さえ付けるように下方に力を印加する。

蓋部４３は、スロット８の上部で開閉可能に設置される。回転機構４４は、スロット８の上部に対し蓋部４３の端部を回動可能に接続する。このような、押さえ機構３８によって、筐体２の熱接続部３ａと光源モジュール７の熱接続部３ｂとが互いに密着させられ、熱的接触が確実になされる。同時に、筐体２の光接続部４ａと光源モジュール７の光接続部４ｂとの光学的接触が確実になされる。

また、筐体２には、図２乃至図３Ｂに示すように、ヒートパイプ３５が、熱接続部３ａと熱交換部材５とを熱的に接続するように設けられる。筐体２内に複数の熱接続部３ａが直列に並べて設置される場合には、ヒートパイプ３５は、それを複数の熱接続部３ａを貫通して設置される。ヒートパイプ３５は、例えば、揮発性の液体がパイプ内に封入され、液体の蒸発・凝縮をサイクル的に発生させる高い熱伝導を持つ高熱伝導性部材である。あるいは、ヒートパイプ３５は、例えば、グラファイトシートなど高熱伝導膜で形成されてもよい。熱接続部３ａに伝達された熱は、このヒートパイプ３５を介して熱交換部材５に伝達される。

熱交換部材５は、ヒートシンク３６と送気ファン３７とを有する。ヒートシンク３６は、例えば、平板のベースから上側に起立する複数のフィンを備え、各フィンは光源モジュール７の配列方向と直交する方向に延びている。ヒートパイプ３５は、このヒートシンク３６のベースを貫通し、伝達された熱は、ヒートパイプ３５を介してヒートシンク３６へ集約される。そして、この集約された熱がヒートシンク３６で放熱され、筐体２の外の雰囲気中へ排出される。
また、送気ファン３７は、フィンが延びている方向に空気を送気するように設けられ、ヒートシンク３６の放熱効果を高めている。

次に本実施形態の動作について説明する。
各光源モジュール７の光源１０より出力された光は、レンズ（図示せず）によって集光される。集光された光は、光ファイバ３１によって光接続部４ｂに導光される。光接続部４ｂに導光された光は、光接続部４ａを介して光ファイバ３０に入射される。光ファイバ３０に入射された光は、該光ファイバ３０により光処理部６へ導光される。複数の光源モジュール７から光処理部６へ導光された複数の光は、光処理部６で合波され、その合波された光が筐体２から外部へ照明光として照射される。なお、光処理部６は、合波を行わず、近接位置からほぼ同じ方向へ各光を出力するようなものであっても良い。

このような光源装置１において、光源１０から光が出力されたとき、光源１０には熱が生じる。光源１０で発生した熱は、第１の熱処理部としての熱処理部１１に伝達される。すなわち、光源１０で発生した熱は、伝熱部材２１に伝達される。伝熱部材２１に伝達した熱は、温度調整部材２２で熱接続部３ｂに伝達される。また、温度調整部材２２がペルチェ素子である場合には、温度調整部材２２が制御されることによって光源１０の温度が一定に保たれる。この結果、光源１０が安定した特性で動作する。熱接続部３ｂに伝達された熱は、熱接続部３ａへ伝達する。熱接続部３ａへ伝達した熱は、ヒートパイプ３５を介して温度の高い方から低い方へ伝達する。すなわち、熱接続部３ａへ伝達した熱は、通常、ヒートパイプ３５を介して熱接続部３ａから熱交換部材５の方向へ伝達する。熱交換部材５では、伝達された熱は、ヒートシンク３６で放熱され、送気ファン３７からの送気された空気によって筐体２の外部に放出される。

本実施形態の光源用熱処理装置１００によれば、複数の光源モジュール７が着脱可能に構成される。したがって、光源用熱処理装置１００に搭載される光源モジュール７から照射される光の波長の組合せによって、光源装置１から照射される光の波長が変わる。すなわち、使用者は光源装置１に搭載する光源モジュール７の組合せを変えることによって光源装置１の照明光を所望の波長の光へ変換できる。

また、光源１０で発生した熱は、第１の熱処理部である熱処理部１１で処理された後、熱接続部４ａ、４ｂを介して第２の熱処理部に伝達される。そして、第２の熱処理部では、このように伝達された熱は、高熱伝導部であるヒートパイプ３５により熱交換部材５に伝達され、筐体２の外部へ放出される。これにより、光源１０は冷却される。また、外部へ放熱するための第２の熱処理部（ヒートパイプ３５、ヒートシンク３６、送気ファン３７）が筐体２に設置されるため、光源モジュール７が小型化できる。

なお、本実施形態の光源装置１では、温度調整部材２２が、光源モジュール７にのみ設けられているが、光源用熱処理装置１００の筐体２に設置されていてもよい。このとき、筐体２において、温度調整部材２２の数は、単数でも複数でもよい。また、筐体２側に温度調整部材２２が設置されている場合には、温度調整部材２２が光源モジュール７に設置されていなくともよい。

次に第１の実施形態の変形例１について図５を参照して説明する。なお、図は簡略化のため、１つのスロット８の部分のみを示している。
本実施形態の変形例１の光源用熱処理装置１００及びそれを用いた光源装置１は、第１の実施形態の光源用熱処理装置１００及び光源装置１とほぼ同等の構成であるが、光源モジュール７と筐体２内のスロット８との接続の構成が一部異なる。したがって、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本変形例１の光源用熱処理装置１００及び光源装置１は、熱接続部３ａと熱接続部３ｂとの熱的接続を確認できる構成である。すなわち、光源装置１の各光源モジュール７は、さらに電気接続部９ｂを有し、第１の熱接続部である各熱接続部３ｂに、温度センサ５１ｂを有する。また、光源用熱処理装置１００は、筐体２内にさらにスロット８ごとに電気接続部９ａと熱接続検出器５０とを有し、第２の熱接続部である熱接続部３ａに温度センサ５１ａを有する。ここで、熱接続検出器５０は、各電気接続部９ａと各温度センサ５１ａとに例えば、電気配線を介し電気的に接続され、電気接続部９ｂは、温度センサ５１ｂに電気配線を介して電気的に接続される。光源モジュール７がスロット８に取り付けられたときに、電気接続部９ａと電気接続部９ｂとは、例えば、平行なスロット８の底面で互いに接続されるような位置関係に配置される。電気接続部９ａと電気接続部９ｂとは、一般的な電気コネクタでも良い。光源１０及びペルチェ素子（温度調整部材）２２が電気接続部９ｂと電気配線で接続される構成でもよい。

このように、温度センサ５１ｂは、光源モジュール７がスロット８に取り付けられたとき、温度センサ５１ｂは、電気接続部９ｂと電気接続部９ａとを介して熱接続検出器５０に接続される。また、電気接続部９ｂを介して光源１０及び温度調整部材２２に電力が供給される。

次に変形例１の動作について説明する。
光源用熱処理装置１００に光源モジュール７を搭載してなる光源装置１が（光源１０が動作する前に）電源投入されたときに、温度調整部材２２は電気配線を介して通電される。通電された温度調整部材２２は、熱接続部３ｂの温度を上昇させる。熱接続部３ａと熱接続部３ｂとが熱的に接続されていれば、熱接続部３ｂの熱は熱接続部３ａに伝達する。これにより、温度センサ５１ａと温度センサ５１ｂとの温度はほぼ同等になる。もし熱的に接続されていなければ、熱の伝達が行われないために、温度センサ５１ａと温度センサ５１ｂとの検出温度に温度差が生じる。したがって、熱接続検出器５０は、これら温度センサ５１ａと温度センサ５１ｂとの検出された温度差によって、第１の熱接続部である熱接続部３ｂと第２の熱接続部である熱接続部３ａとの熱的接続を検出することができる。このように、熱接続検出器５０、温度センサ５１ａ、５１ｂは、熱接続検出部として機能する。

熱接続部３ａと熱接続部３ｂとの接続状態が悪いために、例えば、光源１０の動作に支障が生じ得るのであれば、光源１０の駆動回路（図示せず）が光源の動作を停止するように制御する。ここで、光源１０の動作に支障が生じる状態とは、光源で充分な排熱が行われず、光源１０の温度が上昇してしまう状態などが挙げられる。
本変形例１によれば、光源装置１は、第１の熱接続部である熱接続部３ｂと第２の熱接続部である熱接続部３ａとの温度差を検出できる。この結果、光源装置１は、熱的接続が確実に行われているかを検出できる。

なお、光源用熱処理装置１００は、表示部（図示せず）を有してもよい。例えば、熱接続部３ａと熱接続部３ｂとの熱的接続状態が悪い場合には、光源装置１を使用するユーザに対し熱的接続状態が悪いことを表示部に表示する。この結果、ユーザは熱的接続状態が悪いことを表示部で確認できる。すなわち、光源モジュール７の筐体２への装着の確認及び再装着をユーザに促すことができる。

また、温度センサ５１ａ、５１ｂは、熱接続部３ａ、３ｂに設置されてなくとも、熱接続部３ａ、３ｂに熱的に接続されていれば、どのような位置に配置しても良い。確実に検出を行うためには、動作に支障が生じる状態での熱接続部３ａと熱接続部３ｂとの熱抵抗と比較して、熱接続部３ａと温度センサ５１ａとの間の熱抵抗が充分低く、且つ、熱接続部３ｂと温度センサ５１ｂとの間の熱抵抗が充分低くなる部分に温度センサ５１ａ、５１ｂが設置されると良い。

次に第１の実施形態の変形例２について図６を参照して説明する。なお、図は簡略化のため、１つのスロット８の部分のみを示している。
第１の実施形態の変形例２の光源用熱処理装置１００及びそれを用いた光源装置１は、第１の実施形態の光源用熱処理装置１００及び光源装置１とほぼ同等の構成であるが、光源モジュール７と筐体２内のスロット８との接続の構成が一部異なる。したがって、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

変形例２の光源装置１は、電極間の通電を検出することによって熱接続部３ａ、３ｂの接続を確認できる構造である。すなわち、変形例２の光源装置１においては、各熱接続部３ａ及び各熱接続部３ｂは、変形可能な材料、例えば、弾性部材で形成される。第２の熱接続部である各熱接続部３ａは、２つの検出電極５２ａを有し、該検出電極５２ａは、熱接続部３ａの接続面より後退した位置に設けられている。第１の熱接続部である各熱接続部３ｂは、２つの第２の検出電極５２ｂを有し、該検出電極５２ｂも、検出電極５２ａと同様に、熱接続部３ｂの接続面から後退した位置に設けられている。２つの検出電極５２ｂは、互いに接続されている。各検出電極５２ａは、導通検出器５３に接続されている。

光源装置１では、光源モジュール７がスロット８に設置されるとき、押さえ機構３８は、光源モジュール７に対して熱接続部３ａと熱接続部３ｂとの接触面に垂直な方向に力を印加する。この結果、押さえ機構３８によって、検出電極５２ａと検出電極５２ｂとの電気的接触が確実になされる。すなわち、押さえ機構３８によって光源モジュール７が押されることによって、弾性部材である熱接続部３ａと熱接続部３ｂとが弾性変形し、十分な熱接続が行われると共に、検出電極５２ａと検出電極５２ｂとが接触し、電気的に導通可能な状態とされる。よって、導通検出器５３により、一方の検出電極５２ａから電流を流し、他方の検出電極５２ａから電流が流れてくるのを検出することで、検出電極５２ａと検出電極５２ｂとの電気的導通を確認することができ、これにより、第１の熱接続部である熱接続部３ｂと第２の熱接続部である熱接続部３ａとの熱的接続を確認すことが可能となる。
変形例２の光源装置１によれば、検出電極５２ａと検出電極５２ｂとの電気的導通を確認することによって、使用者が熱接続部３ａと熱接続部３ｂとの熱的接続が確認できる。

次に第１の実施形態の変形例３について図７を参照して説明する。なお、図は簡略化のため、１つのスロット８の部分のみを示している。
第１の実施形態の変形例３の光源用熱処理装置１００及びそれを用いた光源装置１は、第１の実施形態の光源用熱処理装置１００及び光源装置１とほぼ同等の構成であるが、筐体２内の構成が一部異なる。したがって、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

変形例３の光源用熱処理装置１００及び光源装置１は、熱接続部３ａと熱接続部３ｂと間の隙間を検出することによって第１の熱接続部である熱接続部３ｂと第２の熱接続部である熱接続部３ａとの熱的接続を確認できる構成である。すなわち、変形例３の光源用熱処理装置１００は、さらに筐体２内の各スロット８に対応して検出用の光源（ＬＥＤ）５４ａと検出器（ＰＤ）５４ｂとを有する。光源５４ａと検出器５４ｂとは、熱接続部３ａの接続面上で光の送受ができるように対向して設置される。

変形例３では、照明モジュール７がスロット８に挿入されたときに、熱接続部３ａと熱接続部３ｂとの間に間隙がある場合には、検出器５４ｂは、光源５４ａから照射された光を検出する。また、熱接続部３ａと熱接続部３ｂとの間に間隙がない場合には、検出器５４ｂは、光源５４ａから照射された光を検出しない。

したがって、変形例３によれば、検出器５４ｂが光源５４ａから照射された光を検出するか否かより、第１の熱接続部である熱接続部３ｂと第２の熱接続部である熱接続部３ａとの熱的接続を確認することができる。

次に第１の実施形態の変形例４について図８を参照して説明する。
第１の実施形態の変形例４の光源用熱処理装置１００及びそれを用いた光源装置１は、第１の実施形態の光源用熱処理装置１００及び光源装置１とほぼ同等の構成であるが、放熱するための部材の構成が一部異なる。したがって、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

変形例４の光源用熱処理装置１００及び光源装置１では、ヒートパイプ３５が設けられず、熱接続部３ａの底面にヒートシンク３６が接着されている。ヒートシンク３６は、フィンが光源用熱処理装置１００及び光源装置１の長手方向に延びるように設置されている。送気ファン３７は、ヒートシンク３６に形成されたフィンが延びる方向に送風できるように設置されている。

変形例４において、光源１０から発生した熱は、伝熱部材２１、温度調整部材２２、熱接続部３ｂを介して熱接続部３ａに伝達され、該熱接続部３ａに伝達された熱は、送気ファン３７から送風された空気によってヒートシンク３６から外部へ放熱される。

変形例４によれば、熱接続部３ａにヒートシンク３６が直接接着される。この結果、ヒートパイプ３５を設ける必要がない。したがって、放熱するために必要な部材数を減らすことができる。

［第２の実施形態］
以下で図９Ａ乃至図１０を参照して第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の光源用熱処理装置１００及びそれを用いた光源装置１は、第１の実施形態の光源用熱処理装置１００及び光源装置１とほぼ同等の構成であるが、熱を伝達する部材の一部の配置が異なる。したがって、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第２の実施形態おいて、光源モジュール７を小型化するために、第１の実施形態では光源モジュール７に配置されていた温度調整部材２２が筐体２内に配置される。すなわち、図９Ａ及び図１０に示すように、第２の実施形態の光源装置１においては、光源モジュール７は、光源１０と、伝熱部材２１ａと、熱接続部３ｂと、光接続部４ｂと、を有する。光源モジュール７はスロット８に着脱可能に形成される。そして、光源モジュール７を設置可能な数つまりスロット８の数に対応して、筐体２内に、温度調整部材２２と伝熱部材２１ａとが配置されている。温度調整部材２２は、熱接続部３ａと伝熱部材２１ａとに熱的に接続されている。例えば、熱接続部３ａは、温度調整部材２２の上面に設置される。また、伝熱部材２１ａは、温度調整部材２２の底面に設置される。伝熱部材２１ａは、熱交換部材５に熱的に接続されている。具体的には、伝熱部材２１ａは、温度調整部材２２からの熱を、伝熱部材２１ａを貫通して設置されるヒートパイプ３５へ伝達する。このように、本実施形態では、第１の熱処理部は伝熱部材２１ｂを備え、第２の熱処理部は温度調整部材２２、伝熱部材２１ａ及び熱交換部材５を備える。

なお、光源モジュール７がスロット８に取り付けられたときに、図１０に示すように、第２の熱接続部である熱接続部３ａと第１の熱接続部である熱接続部３ｂとは、スロット８の平行な底面で互いに接続されるが、光接続部４ａと光接続部４ｂとは、スロット８の熱接続部３ａ、３ｂと異なる面、例えば、スロット８の底面に垂直な側面で互いに光学的に接続されるようになっている。すなわち、光接続部４ａは、スロット８の側面に固定される。一方、光源モジュール７の光源１０に光ファイバ３１により接続された第１の光接続部である光接続部４ｂは、所望の位置に自在に動かすことができるように光源モジュール７の側面には固定されていない。したがって、光源モジュール７をスロット８に取り付ける際には、使用者は、まず光接続部４ｂをスロット８の側面に固定された第２の光接続部である光接続部４ａの位置にもっていき、光接続部４ｂを光接続部４ａに接続する。その後、光源モジュール７をスロット８に収納する。なお、光接続部４ａ、４ｂは、ＦＣコネクタやＭＣコネクタなど一般的な光ファイバコネクタの構造を用いると良い。

また、逆に、第２の光接続部である光接続部４ａは筐体２内に固定しておき、光ファイバ３１を光源モジュール７から外に出し、その先端に第１の光接続部である光接続部４ｂを接続する構成としても良い。この場合、スロット８に光源モジュール７を出すための開口を設けておく。あるいは、光接続部４ｂを光源モジュール７の筐体に固定し、光接続部４ａを移動可能にしても良い。

次に本実施形態の動作について説明する。
光源用熱処理装置１００に光源モジュール７を搭載してなる光源装置１は、起動させることによって光源１０から光が出力される。このとき、光源１０では、熱が生じる。

光源１０で発生した熱は、伝熱部材２１ｂに伝達される。伝熱部材２１ｂに伝達した熱は、熱接続部３ｂに伝達される。熱接続部３ｂに伝達された熱は、熱接続部３ａより温度調整部２２に伝達される。温度調整部材２２がペルチェ素子である場合、熱接続部３ａ、３ｂを介して伝熱部材２１ｂの温度を調整する。これにより、温度調整部材２２は、伝熱部材２１ｂを介して光源１０の温度を調整できる。また、温度調整部材２２に伝達された熱は、伝熱部材２１ａに伝達される。伝熱部材２１ａに伝達された熱は、ヒートパイプ３５を介して熱交換部材５であるヒートシンク３６へ伝達される。ヒートパイプ３５へ伝達した熱は、温度の高い方から低い方へ伝達する。すなわち、熱は伝熱部材２１ａからヒートシンク３６の方向へ伝達する。ヒートシンク３６へ伝達された熱は、送気ファン３７から送気された空気によって筐体２の外部方向に放熱される。
本実施形態によれば、温度調整部材２２が筐体２内に設置され、光源モジュール７には配置しないので、第１の実施形態と比較して光源モジュール７が小型にできる。

なお、本実施形態の光源用熱処理装置１００では、複数の温度調整部材２２が設けられているが、単数であってもよい。すなわち、複数の光源モジュール７から生じた熱が１つの温度調整部材２２に伝達されるように光源装置１が構成されてもよい。温度調整部材２２と同様に、伝熱部材２１ａも、単数であってもよい。

また、本実施形態の光源装置１では、温度調整部材２２は光源用熱処理装置１００の筐体２にのみ設けられる構成であるが、光源モジュール７にも設けられる構成でもよい。すなわち、光源装置１は、温度調整部材２２が筐体２と光源モジュール７とのそれぞれに設けられる構成でもよい。

次に第２の実施形態の変形例１について説明する。
以下で図１１Ａ乃至図１１Ｃを参照して第２の実施形態の変形例１について説明する。第２の実施形態の変形例１の光源用熱処理装置１００及びそれを用いた光源装置１は、第２の実施形態の光源用熱処理装置１００及び光源装置１とほぼ同等の構成であるが、押さえ機構の構成が異なる。したがって、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

変形例１の光源用熱処理装置１００及び光源装置１では、光源モジュール７が押さえ機構３８によってスロット８に確実に装着されるように構成される。すなわち、変形例１では、光接続部４ｂは、光源モジュール７の熱接続部３ｂが配される面（底面）とは異なる面である、筐体２の側面に固定される。光接続部４ａ、４ｂは、光源モジュール７がスロット８に装着されたときに、対応する位置となるように配置されている。

第２の実施形態の変形例１の押さえ機構３８は、蓋固定部材４１に押し当て部４１ａが設けられている。押し当て部４１ａは、蓋固定部材４１から垂直下方向に延長する棒又は板として構成される。蓋固定部材４１がスロット８の蓋部４３上に無い状態では、押し当て部４１ａはスロット８の側面に形成された空間内に収納され、蓋固定部材４１が蓋部４３上にスライドされると、該空間からスロット８内に移動する。このとき、押し当て部４１ａは、光源モジュール７の光接続部４ｂが設置された側面に対向する側面に当接し、光接続部４ａ方向に光源モジュール７を押す。

次に変形例１の動作について説明する。
図１１Ａに示すように、光源モジュール７がスロット８に挿入される。このとき熱接続部３ａと熱接続部３ｂとは確実には接続されない。また、光接続部４ａと光接続部４ｂとは、上下方向にずれがあり、こちらも接続されない。その後、図１１Ｂのように、蓋部４３を閉じると、蓋部４３が光源モジュール７を押さえ付け、熱接続部３ａと熱接続部３ｂとが当接して、熱的に接続される。また、光接続部４ａと光接続部４ｂとが対向する位置となる。

さらに、図１１Ｃのように、蓋固定部材４１を蓋部４３の上側にスライドすることで、蓋部４３が不用意に開くことを防止し、この熱接続部３ａと熱接続部３ｂの接続を確実なものとする。またこのとき、蓋固定部材４１のスライドに伴って、押し当て部４１ａも水平方向にスライドされるために、押し当て部４１ａによって光源モジュール７が光接続部４ａの方向に押される。これにより、光源モジュール７に設けられた光接続部４ｂとスロット８の側面に設けられた光接続部４ａとが光学的に接続される。

変形例１によれば、押さえ機構３８によって、熱接続部３ａ、３ｂと光接続部４ａ、４ｂとが異なるタイミングで接続される。この結果、熱接続部３ａ、３ｂと光接続部４ａ、４ｂとの接続が段階的に行われるために、光源モジュール７が確実にスロット８に装着される。すなわち、光接続部４ａと光接続部４ｂとが確実に光学的に接続される。略同時に、熱接続部３ａと熱接続部３ｂとが確実に熱的に接続される。
なお、本変形例に示したのは１例であり、同様の接続が達成出来れば他の構成であっても良い。

また、前述の実施形態は、前述の記載によって制限されず、それぞれ組み合わせて構成されてもよい。例えば、第２の実施形態の変形例１の押さえ機構３８が、第１の実施形態の光源装置１に適用されてもよい。

１…光源装置、 ２…筐体、 ３ａ、３ｂ…熱接続部、 ４ａ、４ｂ…光接続部、 ５…熱交換部材、 ６…光処理部材、 ７…光源モジュール、 ８…スロット、 ９ａ、９ｂ…電気接続部、 １０…光源、 １１…熱処理部、 ２１、２１ａ、２１ｂ…伝熱部材、 ２２…温度調整部材、 ３０、３１…光ファイバ、 ３５…ヒートパイプ、 ３６…ヒートシンク、 ３７…送気ファン、 ３８…押さえ機構、 ４１…蓋固定部材、 ４１ａ…押し当て部、 ４２…ばね部、 ４３…蓋部、 ４４…回転機構、 ５０…熱接続検出器、５１ａ、５１ｂ…温度センサ、 ５２ａ、５２ｂ…検出電極、 ５３…導通検出器、 ５４ａ…光源（ＬＥＤ）、 ５４ｂ…検出器（ＰＤ）、 １００…光源用熱処理装置。

Claims (15)

1. 筐体と、
   前記筐体に対し着脱可能であって、レーザ光を出力する複数の光源をそれぞれ有する複数の光源モジュールと、
   前記複数の光源の各々に固定され、それぞれ前記複数の光源より発する熱を処理する複数の第１の熱処理部と、
   前記筐体に固定され、前記複数の第１の熱処理部から伝達された熱を処理する第２の熱処理部と、
   前記複数の第１の熱処理部と前記第２の熱処理部とを着脱可能に熱的に接続する複数の熱接続部と、
   前記筐体に固定され、光を処理する光処理部と、
   前記複数の光源と前記光処理部とを着脱可能に光学的に接続する複数の光接続部と、
   を有する光源装置であって、
   前記第２の熱処理部の個数は、前記複数の光源の個数よりも少なく、
   前記筐体は、前記複数の光源モジュールを装着可能な箱状の複数のスロットを有し、
   前記光源モジュールは、装着のために前記スロットの上方から前記スロットの底面に向かって挿入されて収納され、
   前記光源モジュールはそれぞれ、前記光源モジュールの挿入方向の先端に前記複数の熱接続部の第１の熱接続部を配しており、
   前記スロットはそれぞれ、前記底面に前記熱接続部の第２の熱接続部を配しており、
   前記複数のスロットに前記複数の光源モジュールを装着すると、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とを介して前記複数の第１の熱処理部と前記第２の熱処理部とが熱的に接続される光源装置。
2. 前記第２の熱処理部は、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とを介して前記複数の光源の各々より発せられた熱を受け取り、前記熱を前記筐体外に放出する熱交換部材を有する請求項１の光源装置。
3. 前記複数の第１の熱処理部の各々は、前記複数の光源の各々の温度を調整する温度調整部材を有する請求項１又は請求項２の光源装置。
4. 前記第２の熱処理部は、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とを介して前記複数の光源の温度を調整する少なくとも１つの温度調整部材を有する請求項１から請求項３のいずれか１項の光源装置。
5. 前記複数の熱接続部の各々は、前記第１の熱処理部と前記第２の熱処理部とが熱的に接続されたことを確認する熱接続検出部を有する請求項１から請求項４のいずれか１項の光源装置。
6. 前記第２の熱処理部は、前記複数の熱接続部と前記熱交換部材とを熱的に接続するヒートパイプをさらに有する請求項２の光源装置。
7. 前記複数の光源モジュールの各々が前記筐体に対し取り付けられる際に、前記複数の熱接続部の各々における接続と前記複数の光接続部の各々における接続とが異なるタイミングで実施されるように、前記複数の熱接続部の各々の接続方向と前記複数の光接続部の各々の接続方向とが異なる請求項１から請求項６のいずれか１項の光源装置。
8. 前記複数の光接続部の各々は、互いに分離可能に構成された、前記光源側に設けられる第１の光接続部と前記光処理部側に設けられる第２の光接続部とを有し、
   前記光源と前記第１の光接続部とは光ファイバで接続され、
   前記光処理部と前記第２の光接続部とは光ファイバで接続され、
   前記第１の光接続部又は前記第２の光接続部は移動可能となっている請求項１から請求項７のいずれか１項の光源装置。
9. 前記複数の光源モジュールの各々が前記筐体に取り付けられるときに、前記複数の熱接続部の各々が確実に接続されるように押圧の力を印加する押さえ機構を有する請求項７又は８の光源装置。
10. 前記複数の光源モジュールの各々が前記筐体に取り付けられると略同時に、前記複数の光接続部の各々が接続されて、前記複数の光源の各々から出力されるレーザ光が前記光処理部に伝達可能となる請求項２の光源装置。
11. 前記複数の光源モジュールの各々が前記筐体に取り付けられると略同時に、前記複数の光源の各々の動作に必要な電力を前記光源へ供給する電気配線を接続する複数の電気接続部を有する請求項２の光源装置。
12. 前記第１の熱接続部は、前記第１の熱処理部側に設けられ、前記第２の熱接続部は、前記第２の熱処理部側に設けられ、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とは、互いに分離可能に構成され、
    前記熱接続検出部は、前記第１の熱接続部に配された第１の温度センサと、前記第２の熱接続部に配された第２の温度センサと、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとの温度差を基に前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とが熱的に接続されたことを検出する検出器と、を有する請求項５の光源装置。
13. 前記第１の熱接続部は、前記第１の熱処理部側に設けられ、前記第２の熱接続部は、前記第２の熱処理部側に設けられ、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とは、互いに分離可能に構成され、
    前記熱接続検出部は、前記第１の熱接続部に設けられた第１の検出電極と、前記第２の熱接続部に設けられた第２の検出電極と、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極との導通状態を検出することによって前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とが熱的に接続されたことを検出する検出器と、を有する請求項５の光源装置。
14. 筐体と、
    前記筐体に対し着脱可能であって、レーザ光を出力する複数の光源をそれぞれ有する複数の光源モジュールと、
    前記複数の光源の各々に固定され、それぞれ前記複数の光源より発する熱を処理する複数の第１の熱処理部と、
    前記筐体に固定され、前記複数の第１の熱処理部から伝達された熱を処理する第２の熱処理部と、
    前記複数の第１の熱処理部と前記第２の熱処理部とを着脱可能に熱的に接続する複数の熱接続部と、
    前記筐体に固定され、光を処理する光処理部と、
    前記複数の光源と前記光処理部とを着脱可能に光学的に接続する複数の光接続部と、
    を有する光源装置であって、
    前記第２の熱処理部の個数は、前記複数の光源の個数よりも少なく、
    前記筐体は、前記複数の光源モジュールを装着可能な複数のスロットを有し、
    前記スロットはそれぞれ、その一面に前記熱接続部の一つを配しており、
    前記複数のスロットに前記複数の光源モジュールを装着すると、前記複数の熱接続部を介して前記複数の第１の熱処理部と前記第２の熱処理部とが熱的に接続され、
    前記複数の熱接続部の各々は、前記第１の熱処理部と前記第２の熱処理部とが熱的に接続されたことを確認する熱接続検出部を有し、
    前記複数の熱接続部の各々は、互いに分離可能に構成された、前記第１の熱処理部側に設けられる第１の熱接続部と前記第２の熱処理部側に設けられる第２の熱接続部とを有し、
    前記熱接続検出部は、熱的接続検出用光源と光検出器とを有し、
    前記熱的接続検出用光源と前記光検出器とは、前記複数の熱接続部の各々において、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とに分離された状態では、前記熱的接続検出用光源から射出された出力光が前記光検出器によって検出され、且つ、前記複数の熱接続部の各々において、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とが密着している状態では、前記熱的接続検出用光源から射出された出力光が前記光検出器によって検出されないような位置関係にそれぞれ配置される光源装置。
15. 筐体と、
    前記筐体に対し着脱可能であって、レーザ光を出力する複数の光源をそれぞれ有する複数の光源モジュールを、前記筐体に対して取り付けるための複数の設置部と、
    熱を処理するための熱処理部と、
    前記設置部に設置された前記複数の光源から前記熱処理部に熱を伝達するために、前記複数の光源と前記熱処理部とを着脱可能に熱的に接続する複数の熱接続部と、
    を有する光源用熱処理装置であって、
    前記熱処理部の個数は、前記複数の光源の個数よりも少なく、
    前記複数の設置部は、前記複数の光源モジュールが装着可能な箱状の複数のスロットであり、
    前記光源モジュールは、装着のために前記スロットの上方から前記スロットの底面に向かって挿入されて収納され、
    前記光源モジュールはそれぞれ、前記光源モジュールの挿入方向の先端に前記複数の熱接続部の第１の熱接続部を配しており、
    前記スロットはそれぞれ、前記底面に前記熱接続部の第２の熱接続部を配しており、
    前記複数のスロットに前記複数の光源モジュールを装着すると、前記第１の熱接続部と前記第２の熱接続部とを介して前記複数の光源と前記熱処理部とが熱的に接続される光源用熱処理装置。

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