(57)【要約】【課題】マイクロ波を利用した光源装置において点灯時の放電の安定性、効率の良い放電状態の確保と、光を取り出すまでの光のロスを抑えて光の利用効率を高めることと、光源装置の製作コストが嵩まない簡易な構成とすることを技術的課題としている。【解決手段】本発明のマイクロ波光源装置は、マイクロ波発振器（５）とマイクロ波共振器（４）からなり、前記マイクロ波共振器内にマイクロ波によって放電する放電物質を封入した発光管（１）と前記発光管からの光をマイクロ波共振器（４）の外へ取り出すための誘電体からなる反射鏡（２）を備え、また、共振器壁に光取り出し口（１１）を備えている【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発振器とマイクロ波共振器からなり、前記マイクロ波共振器内にマイクロ波によって放電する放電物質を封入した発光管と前記発光管からの光を共振器の外へ取り出すための誘電体からなる反射鏡を備え、また、共振器壁に光取り出し口を備えていることを特徴とするマイクロ波光源装置。
【請求項２】
前記発光管は、耐熱容器でなる放電容器内に、少なくとも一つの電極が配置されると共に、放電物質が封入されており前記電極の軸方向が共振器内の電界の方向と平行である請求項１に記載のマイクロ波光源装置。
【請求項３】
マイクロ波発振器とマイクロ波共振器からなり、前記マイクロ波共振器内にマイクロ波によって放電する放電物質を封入した発光管と前記発光管からの光を共振器の外へ取り出すための誘電体からなる反射鏡を備え、また、共振器壁に光取り出し口を備えており、さらに共振器内の少なくとも一つの壁がスライドできる構造となっていることを特徴とするマイクロ波光源装置。
【請求項４】
前記マイクロ波共振器が基本モードだけで動作するように寸法が定められた請求項１または請求項３記載のマイクロ波光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を利用した照明及びプロジェクタ用光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波を利用した光源装置は、放電空間に電極が無くても点灯ができ、封入物と電極の化学反応等による発光管内の黒化が抑えられるため、従来より長寿命な無電極照明装置として実用化されている。また、電極からの２次電子の放出が無くとも放電を維持でき、電極の損耗が少ないことからプロジェクタ等に使われる有電極の光源装置においても応用が勧められている。
【０００３】
図５に示す従来の光源装置は、第１のマイクロ波導波管に反射鏡形状の第２のマイクロ波導波管を接合し、反射鏡形状の焦点部分に無電極放電ランプを配置することで光の利用効率を改善している。（特許文献１参照）
【０００４】
また、図６に示す従来の光源装置は、金属網状の共振器内での発光管の位置を変化させることができ、また共振調節部材により効率よく無電極電球を点灯できるとある。（特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１７３３６２号公報
【特許文献２】特許第４０９１５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、マイクロ波を利用した光源装置において点灯時の放電の安定性、効率の良い放電状態の確保と、光を取り出すまでの光のロスを抑えて光の利用効率を高めることと、光源装置の製作コストが嵩まない簡易な構成とすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するために、請求項１のマイクロ波光源装置は、マイクロ波発振器とマイクロ波共振器からなり、前記マイクロ波共振器内にマイクロ波によって放電する放電物質を封入した発光管と前記発光管からの光を共振器の外へ取り出すための誘電体からなる反射鏡を備え、また、共振器壁に光取り出し口を備えていることを特徴とする。
請求項２のマイクロ波光源装置は、請求項１において、前記発光管は、耐熱容器でなる放電容器内に、少なくとも一つの電極が配置されると共に、放電物質が封入されており前記電極の軸方向が共振器内の電界の方向と平行であることを特徴とする。
請求項３のマイクロ波光源装置は、マイクロ波発振器とマイクロ波共振器からなり、前記マイクロ波共振器内にマイクロ波によって放電する放電物質を封入した発光管と前記発光管からの光を共振器の外へ取り出すための誘電体からなる反射鏡を備え、また、共振器壁に光取り出し口を備えており、さらに共振器内の少なくとも一つの壁がスライドできる構造となっていることを特徴とする。
請求項４のマイクロ波光源装置は、請求項１または請求項３において、前記マイクロ波共振器が基本モードだけで動作するように寸法が定められたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、共振器内に誘電率の高い物質から成る光を取り出すための反射鏡を配置する構成としたことで波長短縮効果により共振器の長手方向の寸法を小さくでき、且つ共振器形状は矩形または、円筒形の単純な構造とすることで基本モードで動作させることができるため共振条件をとりやすく、最も電界強度が強くなる条件を得られた。さらに、光は共振器壁に設けた光取り出し口から取り出すため金属網を通過させる構造のような光ロスもなく、また簡易な構造であるため製作コストは嵩まない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る光源装置の一例を示す図
【図２】本発明に係る光源装置の一例を示す図
【図３】本発明に係る光源装置の別の実施例を示す図
【図４】本発明に係る光源装置の別の実施例を示す略図
【図５】光源装置の光の利用効率を高めるための従来技術を示す図。
【図６】光源装置の照明効率を高めるための従来技術を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る光源装置の最良の実施形態は、マイクロ波発振器とマイクロ波共振器からなり、前記マイクロ波共振器内にマイクロ波によって放電する放電物質を封入した発光管と前記発光管からの光を共振器の外へ取り出すための誘電体からなる反射鏡を備え、さらに共振器壁に光取り出し口を備えている。
【００１１】
共振器は金属からなり、共振器内はマイクロ波発振器からのマイクロ波によって共振状態が形成されており、また、前記共振器の壁に光取り出し口が設けられている。共振器の形状は矩形または、円筒形の単純な構造とするのが好ましい。
【００１２】
反射鏡は耐熱ガラス、セラミックスなど誘電体からなり反射面にはＴｉＯ２等からなる多層膜が形成されている。
【００１３】
発光管は、その本体が耐熱性の容器で形成され、当該耐熱性容器の内部に、放電物質が封入されると共に、タングステン等の金属棒でなる対向する１対の電極が収容配設されている。なお、電極は１対の対向する構成に限らず、片側１つだけでも良いし、無くても良い。
【実施例１】
【００１４】
本発明に係る光源装置の実施例を図１、図２に示す。図１に示す光源装置は、発光管１と、当該発光管１から放射される光を反射する凹面反射鏡２とマイクロ波励振アンテナ３を内部に配置している共振器４と前記共振器４と接続されたマイクロ波発振器５からなり、発光管１は、石英ガラスで成る放電容器６内に、一対のタングステン電極７Ｒ、７Ｌが約０．９ｍｍ程度の短い極間距離で対向して配置されると共に、水銀と臭素等のハロゲンとアルゴンガス等の始動用ガスとが封入され、その放電容器６から発光管１の両端に至る部分を気密に封止して各電極７Ｒ、７Ｌとこれに接続されたモリブデン箔で成る金属箔を封着した一対の電極封着部８Ｒ、８Ｌが形成されている。
【００１５】
凹面反射鏡２は、最外径φ４０ｍｍ程度の結晶化ガラスからなり、その底部に発光管１の片方の電極封着部８Ｒを挿通させてセメント等で固定するボトム孔が開口形成されると共に、その第１焦点６．８ｍｍ、第２焦点５３ｍｍの楕円形状反射部９にはＴｉＯ２、ＳｉＯ２の多層膜が形成されている。発光管１の発光部が凹面反射鏡２の焦点に配置されることで光を集光することができる。
【００１６】
誘電体である凹面反射鏡２が共振器４内にあることで波長短縮効果により凹面反射鏡２がない場合に比べて共振器の寸法を小さくすることができるようになる。
【００１７】
共振器４の内部にはφ３ｍｍ、長さ１０ｍｍのマイクロ波励振アンテナ３が配接されマイクロ波発振器５からの２．４５ＧＨｚのマイクロ波を共振器４内に供給しており、また共振器４はアルミニウム製であり高さ４０ｍｍ、幅８０ｍｍ、長さ９５ｍｍ程度の方形形状である。
【００１８】
共振モードは共振器の寸法で決定されるため共振器４は基本モードであるＴＥ１０１モードのみで動作しモード間の干渉による位相歪を生じることも無く、最も電磁界の強度が強い状態になり、その電界の方向は矢印１０の方向で存在する。また、発光管１の電極７Ｒ、７Ｌの軸方向はこの電界の方向と平行になるように配置されている。これにより、安定した放電が実現できる。
【００１９】
また、共振器４の壁にはΦ８ｍｍの光取り出し口１１が設けられており、凹面反射鏡２によって反射された光は前記光取り出し口１１を通り外部へ放射される。光取り出し口の大きさは使用するマイクロ波の波長と凹面反射鏡２の焦点により決定され、マイクロ波が共振器４から漏洩せず、且つ凹面反射鏡で集光された光が遮蔽されることの無い大きさとなり、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用した場合φ１０ｍｍ以下の大きさであることが好ましい。
【００２０】
よって、本構成を用いれば小型で簡易な構成であるため製作コストが嵩まない光の利用効率が高い光源装置が実現できる。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明に係る光源装置の別の実施例を図３、図４に示す。発光管１は図１の実施例
と同一の仕様である。斜線部で示した凹面反射鏡１２は高誘電率であるセラミックからな
り共振器４内をほぼ埋める大きさの立方体に楕円形状を削り出して、削り出した楕円面１
４に図１と同様の反射膜を塗布した構成となっている。共振器内の大部分を誘電体で占め
ることでさらに光源装置の小型化が可能となる。
【００２２】
また、共振器４の一方に金属板からなるスライド壁１３を設け、モーターなどで可動させ
共振器４の全長Ｄを変化させて共振状態を変化させることができるようにした。
【００２３】
これにより、発光管１の点灯時から安定時までのインピーダンスの変化、及び寿命中のイ
ンピーダンスの変化に対しても共振状態を変えることによって消灯や立消えが発生しない
安定した点灯が可能となった。
【００２４】
また、さらなる利点として発光管１、共振器４、及びマイクロ波発振器５等の構成部品の製造上の個体差によるインピーダンスマッチング条件の差も共振状態を変えることにより
解決された。
【００２５】
以上の実施例ではスライド壁13は一方にしか設けてないが他方にも追加で設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明はマイクロ波を利用した照明及びプロジェクタ用光源装置に関するものである。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・発光管
２・・・凹面反射鏡
３・・・マイクロ波励振アンテナ
４・・・共振器
５・・・マイクロ波発振器
６・・・放電容器
７Ｒ・・タングステン電極
７Ｌ・・タングステン電極
８Ｒ・・電極封着部
８Ｌ・・電極封着部
９・・・楕円反射部
１０・・・電界方向
１１・・・光取り出し口
１２・・・凹面反射鏡
１３・・・スライド壁
１４・・・楕円面
【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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