(57)【要約】【課題】発光安定性を向上させ長寿命化を図った発光装置、発光方法及びプロジェクタを提供する。【解決手段】光源装置１１は、マイクロ波の照射を受けて励起されて光を発する物質が封入された発光部７１と、前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生部５１と、発光部７１を挟んで対峙する一対の電界誘導棒７７ａ及び７７ｂと、マイクロ波発生部５１が前記マイクロ波を発生したときに電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの間に生じる電界に応じて、発光部７１に及ぶ磁界を発生させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波の照射を受けて励起されて光を発する物質が封入された発光部と、前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、前記発光部を挟んで対峙する一対の導電体部と、前記マイクロ波発生部が前記マイクロ波を発生したときに前記一対の導電体部の間に生じる電界に応じて、前記発光部に及ぶ磁界を発生させる磁界発生部と、を備えていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記磁界発生部は、前記電界の波形のピークに応じて、前記磁界の波形のピークが出現するように前記磁界を発生させることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記磁界発生部は、コイル部と、前記電界に応じて前記コイル部に電流を発生させる電流発生部と、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記コイル部は、前記発光部を囲んで巻回されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記マイクロ波発生部は、電力を生成する電力生成部と、前記電力の供給を受けて前記マイクロ波を放射する導波部と、前記電力を、前記導波部に前記マイクロ波の発生に用いられるマイクロ波発生電力として供給し、前記電流発生部に前記磁界の発生に用いられる磁界発生電力として供給する分配部と、を備えており、
前記電流発生部は、前記一対の導電体部のうちの少なくとも一方の電位の変化を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記電位の変化に基づいて前記磁界発生電力の位相を調整し、前記位相が調整された前記磁界発生電力を前記コイル部に供給する位相調整部と、を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記分配部は、前記マイクロ波発生電力と前記磁界発生電力との比を変化させることができる可変分配部で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記発光部の発光状態を検出する状態検出部と、前記状態検出部によって検出された前記発光状態に基づいて、前記分配部における前記比を制御する分配制御部と、を備えていることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記状態検出部によって検出された前記発光状態に基づいて、前記電力生成部が生成する前記電力の量を制御する電力制御部を備えていることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記状態検出部は、前記導波部から放射された前記マイクロ波が、前記導波部に戻ってくる反射波の電力である反射電力を検出する電力検出部で構成され、
前記分配制御部は、前記電力検出部によって検出された前記反射電力に基づいて、前記分配部における前記比を制御し、
前記電力制御部は、前記電力検出部によって検出された前記反射電力に基づいて、前記電力の量を制御することを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記分配制御部は、前記反射電力が所定量に下がったことに基づいて、前記電力に対する前記磁界発生電力の割合が増加するように前記比を制御し、
前記電力制御部は、前記反射電力が前記所定量に下がったことに基づいて、前記電力の量を下げるように制御することを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記電流発生部は、前記一対の導電体部のうちの少なくとも一方に接続された一次コイル部と、前記コイル部に接続された二次コイル部とを有するトランス部で構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の発光装置。
【請求項１２】
マイクロ波の照射を受けて励起されて光を発する物質が封入された発光部と、前記発光部を挟んで対峙する一対の導電体部とに対して前記マイクロ波を照射し、前記一対の導電体部の間に生じる電界に応じて、前記発光部に及ぶ磁界を発生させることを特徴とする発光方法。
【請求項１３】
マイクロ波の照射を受けて励起されて光を発する物質が封入された発光部と、前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、前記発光部を挟んで対峙する一対の導電体部と、前記マイクロ波発生部が前記マイクロ波を発生したときに前記一対の導電体部の間に生じる電界に応じて、前記発光部に及ぶ磁界を発生させる磁界発生部と、前記発光部からの前記光を画像データに応じて変調して光学像を形成する光変調部と、前記光変調部によって形成された前記光学像を投写する投写部とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、発光方法及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタは、映像投写装置として会議でのプレゼンテーション用や家庭におけるホームシアター用など各方面に利用されている。このようなプロジェクタに使用される光源装置は、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、及び高圧水銀ランプなどの電極を有する放電式ランプが主に用いられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７２７２６号公報
【特許文献２】特開２００１−３５６４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の放電式ランプのように電極を用いた光源装置は、連続使用にともなう経年変化により、電極先端部の消耗や変形が進み、放電時にアークスポットが移動してアークジャンプが生じ易くなり、放電が不安定となり、発光管内部での発光が不安定となり、発光ムラが発生していた。その結果、スクリーン上での投写映像に照度変動（チラツキ）という現象が発生していた。また、電極物質の蒸発により電極物質が発光管の内壁に付着して黒化する現象や、発光管の部分的な温度上昇により発光管の内壁の一部が白濁して失透する現象などが発生していた。これらの現象などにより、電極を用いた光源装置は、ランプ寿命が低下してしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発光安定性を向上させ長寿命化を図った発光装置、発光方法及び発光装置を備えたプロジェクタ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】
【０００６】
本発明の発光装置は、マイクロ波の照射を受けて励起されて光を発する物質が封入された発光部と、前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、前記発光部を挟んで対峙する一対の導電体部と、前記マイクロ波発生部が前記マイクロ波を発生したときに前記一対の導電体部の間に生じる電界に応じて、前記発光部に及ぶ磁界を発生させる磁界発生部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この発光装置では、発光部に封入された物質がマイクロ波の照射を受けて励起されることにより、発光部から光が発生する。つまり、この発光装置は、放電のための電極を有していない。従って、放電式ランプを用いた発光装置に比較して、発光装置の長寿命化が図られるとともに、電極の消耗にともなって発生する不安定な放電を低く抑えることができ、発光安定性の向上が図られる。
【０００８】
また、この発光装置では、マイクロ波発生部からのマイクロ波の電界成分が一対の導電体部によって集められる。一対の導電体部は、発光部を挟んで互いに対峙している。このため、集められた電界成分を発光部に集中させやすくすることができる。従って、発光部に封入された物質の励起状態が高められ、発光部の輝度を向上させやすくすることができる。
【０００９】
また、この発光装置では、一対の導電体部の間に生じる電界に応じて、発光部に及ぶ磁界を発生させる磁界発生部を備えている。このため、発光部に封入された物質の励起状態が磁界によって一層高められる。従って、この発光装置では、発光状態を維持しつつマイクロ波の発生にかかる電力を低減しやすくすることが可能となる。
【００１０】
上記の発光装置では、前記磁界発生部は、前記電界の波形のピークに応じて、前記磁界の波形のピークが出現するように前記磁界を発生させてもよい。
【００１１】
この構成によれば、電界の波形のピークと、磁界の波形のピークとを合わせやすくすることができる。なお、波形のピークには、正側のピークと、負側のピークとが含まれる。
【００１２】
上記の発光装置では、前記磁界発生部は、コイル部と、前記電界に応じて前記コイル部に電流を発生させる電流発生部と、を備えていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、コイル部に電流を発生させたり、電流を停止させたりすることにより、コイル部から発生する磁界を変化させることができるため、導電体部同士間に生じる電界に応じて、磁界を発生させやすくすることが可能となる。また、コイル部では、コイル部の材質、断面積、巻き数などの設定の変更が容易であるため、発生する磁界の磁束密度を高めやすい。そのため、マイクロ波の発生にかかる電力よりも少ない電力で、発光部に封入された物質の励起状態を高めやすくすることが可能となる。
【００１４】
上記の発光装置では、前記コイル部は、前記発光部を囲んで巻回されていてもよい。
【００１５】
この構成によれば、発光部を貫通する磁束の密度を高めやすくすることができるため、発光部に封入された物質の励起状態が一層高められる。これにより、発光状態を維持しつつマイクロ波の発生にかかる電力を一層低減しやすくすることができる。
【００１６】
上記の発光装置では、前記マイクロ波発生部は、電力を生成する電力生成部と、前記電力の供給を受けて前記マイクロ波を放射する導波部と、前記電力を、前記導波部に前記マイクロ波の発生に用いられるマイクロ波発生電力として供給し、前記電流発生部に前記磁界の発生に用いられる磁界発生電力として供給する分配部と、を備えており、前記電流発生部は、前記一対の導電体部のうちの少なくとも一方の電位の変化を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記電位の変化に基づいて前記磁界発生電力の位相を調整し、前記位相が調整された前記磁界発生電力を前記コイル部に供給する位相調整部と、を備えていてもよい。
【００１７】
この発光装置は、電力生成部によって生成された電力を、導波部及び電流発生部のそれぞれに供給する分配部を備えている。このため、この発光装置では、磁界の発生にかかる電力源と、マイクロ波の発生にかかる電力源との共通化が図られる。また、この発光装置は、電流発生部が、一対の導電体部のうちの少なくとも一方の電位の変化を検出する検出部と、この検出部によって検出された電位の変化に基づいて磁界発生電力の位相を調整し、位相が調整された磁界発生電力をコイル部に供給する位相調整部とを備えている。つまり、コイル部には、導電体部の電位の変化に基づいて位相が調整された状態で磁界発生電力が供給される。従って、この発光装置では、導電体部同士間に生じる電界に応じて、コイル部から磁界を発生させることができる。
【００１８】
上記の発光装置では、前記分配部は、前記マイクロ波発生電力と前記磁界発生電力との比を変化させることができる可変分配部で構成されていてもよい。
【００１９】
この構成によれば、マイクロ波発生電力と磁界発生電力との比を変化させることができるため、導電体部同士間に生じる電界の強さと、コイル部から発生する磁界の強さとの比を変化させることが可能となる。
【００２０】
上記の発光装置では、前記発光部の発光状態を検出する状態検出部と、前記状態検出部によって検出された前記発光状態に基づいて、前記分配部における前記比を制御する分配制御部と、を備えていてもよい。
【００２１】
この構成によれば、発光部の発光状態を検出することができ、検出した発光状態に基づいて、マイクロ波発生電力と磁界発生電力との比を制御することができる。
【００２２】
上記の発光装置では、前記状態検出部によって検出された前記発光状態に基づいて、前記電力生成部が生成する前記電力の量を制御する電力制御部を備えていてもよい。
【００２３】
この構成によれば、状態検出部によって検出された発光状態に基づいて、電力生成部が生成する電力の量を制御することができる。これにより、例えば、発光部が発光したときに、電力を下げることが可能となる。
【００２４】
上記の発光装置では、前記状態検出部は、前記導波部から放射された前記マイクロ波が、前記導波部に戻ってくる反射波の電力である反射電力を検出する電力検出部で構成され、前記分配制御部は、前記電力検出部によって検出された前記反射電力に基づいて、前記分配部における前記比を制御し、前記電力制御部は、前記電力検出部によって検出された前記反射電力に基づいて、前記電力の量を制御してもよい。
【００２５】
この構成によれば、マイクロ波発生電力と磁界発生電力との比と、電力生成部が生成する電力の量とを、反射電力に基づいて制御することができる。ここで、反射電力は、発光部の発光状態に応じて変化する。従って、反射電力を検出することで、発光状態を検出することができる。つまり、この発光装置では、反射電力を検出することで発光状態を検出することができ、検出した反射電力に基づいて、マイクロ波電力と磁界発生電力との比と、電力生成部が生成する電力の量と、を制御することができる。
【００２６】
上記の発光装置では、前記分配制御部は、前記反射電力が所定量に下がったことに基づいて、前記電力に対する前記磁界発生電力の割合が増加するように前記比を制御し、前記電力制御部は、前記反射電力が前記所定量に下がったことに基づいて、前記電力の量を下げるように制御してもよい。
【００２７】
この構成によれば、反射電力が所定量に下がったことに基づいて、電力に対する磁界発生電力の割合を増加させ、電力生成部が生成する電力の量を下げることができる。発光部に封入された物質の励起にマイクロ波が消費され、励起状態が高くなると、反射電力の量が下がるため、反射電力が所定量に下がったことに基づいて、発光部が発光したことを検出することができる。そして、発光部が発光したことに基づいて、電力に対する磁界発生電力の割合が増加され、電力生成部が生成する電力の量が下げられるので、マイクロ波電力を低減しつつ磁界発生電力を維持しやすくすることができる。これにより、発光部の発光状態を維持しつつ、投入電力の量を低減しやすくすることができる。従って、低消費電力で発光状態を維持しやすくすることができる。
【００２８】
上記の発光装置では、前記電流発生部は、前記一対の導電体部のうちの少なくとも一方に接続された一次コイル部と、前記コイル部に接続された二次コイル部とを有するトランス部で構成されていてもよい。
【００２９】
この構成によれば、一対の導電体部のうちの少なくとも一方における電位の変化に応じた電力が、トランス部の二次コイル部からコイル部に供給される。トランス部を介してコイル部に供給される電力は、導電体部の電位の変化に応じた誘導起電力である。従って、この発光装置では、磁界の発生にかかる電力源を省略することができるとともに、コイル部からの磁界の強弱を、導電体部同士間に生じる電界の強弱に同期させやすくすることができる。
【００３０】
本発明の発光方法は、マイクロ波の照射を受けて励起されて光を発する物質が封入された発光部と、前記発光部を挟んで対峙する一対の導電体部とに対して前記マイクロ波を照射し、前記一対の導電体部の間に生じる電界に応じて、前記発光部に及ぶ磁界を発生させることを特徴とする。
【００３１】
この発光方法では、発光部に封入された物質がマイクロ波の照射を受けて励起されるので、発光部から光を発生させることができる。つまり、この発光方法では、発光部が放電のための電極を有していなくても、発光部に封入された物質を発光させることができる。従って、放電式ランプを用いた発光方法に比較して、発光部の長寿命化が図られるとともに、電極の消耗にともなって発生する不安定な放電を低く抑えることができ、発光安定性の向上が図られる。
【００３２】
また、この発光方法では、照射したマイクロ波の電界成分が一対の導電体部によって集められるため、集められた電界成分を発光部に集中させやすくすることができる。従って、発光部に封入された物質の励起状態が高められ、発光部の輝度を向上させやすくすることができる。また、この発光方法では、導電体部同士間に生じる電界に応じて、発光部に及ぶ磁界を発生させるので、発光部に封入された物質の励起状態が磁界によって一層高められる。従って、この発光方法では、発光状態を維持しつつマイクロ波の発生にかかる電力を低減しやすくすることが可能となる。
【００３３】
本発明のプロジェクタは、マイクロ波の照射を受けて励起されて光を発する物質が封入された発光部と、前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、前記発光部を挟んで対峙する一対の導電体部と、前記マイクロ波発生部が前記マイクロ波を発生したときに前記一対の導電体部の間に生じる電界に応じて、前記発光部に及ぶ磁界を発生させる磁界発生部と、前記発光部からの前記光を画像データに応じて変調して光学像を形成する光変調部と、前記光変調部によって形成された前記光学像を投写する投写部とを備えていることを特徴とする。
【００３４】
このプロジェクタでは、発光部に封入された物質がマイクロ波の照射を受けて励起されることにより、発光部から光が発生する。そして、発光部からの光は、光変調部によって光学像に変調され、投写部によって光学像が投写される。つまり、このプロジェクタは、発光部に放電のための電極を有していない。従って、放電式ランプを用いたプロジェクタに比較して、長寿命化が図られるとともに、電極の消耗にともなって発生する不安定な放電を低く抑えることができ、発光安定性の向上が図られる。
【００３５】
また、このプロジェクタでは、マイクロ波発生部からのマイクロ波の電界成分が一対の導電体部によって集められる。一対の導電体部は、発光部を挟んで互いに対峙している。このため、集められた電界成分を発光部に集中させやすくすることができる。従って、発光部に封入された物質の励起状態が高められ、発光部の輝度を向上させやすくすることができる。
【００３６】
また、このプロジェクタでは、一対の導電体部の間に生じる電界に応じて、発光部に及ぶ磁界を発生させる磁界発生部を備えている。このため、発光部に封入された物質の励起状態が磁界によって一層高められる。従って、このプロジェクタでは、投写部を介して投写される光学像の明るさを向上させやすくすることができるとともに、発光部の発光状態を維持しつつマイクロ波の発生にかかる電力を低減しやすくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施形態を説明する前に、その背景について説明する。
本発明者等は、特願２００６−２８０２０において、マイクロ波を照射してプラズマを励起させることで発光部を発光させることができるとともに、プラズマを集中させる磁場を発生させることができる光源装置を提案している。この光源装置では、発光部から電極を省略できるため、放電式ランプよりも発光部の長寿命化が図られる。また、この光源装置では、磁場発生部を備えており、プラズマが磁場によって集中するため、光源を点光源に近づけることができる。
このような長寿命化や点光源化が図られる光源装置であっても、マイクロ波の発生にかかる電力を少なくすると、マイクロ波の強度が弱くなるため、発光状態を維持することが困難であるという未解決の課題がある。
本発明の実施形態は、この未解決の課題に着目してなされたものであり、発光状態を維持しつつマイクロ波の発生にかかる電力を低減しやすくすることができる光源装置、発光方法及びプロジェクタを提供することを目的としている。
次に、本発明の実施形態を、プロジェクタを例に説明する。
本実施形態におけるプロジェクタ１は、ブロック図である図１に示すように、光学系３と、制御回路５と、電源部７とを備えている。このプロジェクタ１は、外部から入力される画像信号に応じた画像を、光学系３を介してスクリーンＳなどに投写するものである。なお、プロジェクタ１では、外部電源９からの交流電力が電源部７によって直流電力に変換され、直流電力が電源部７から光学系３や制御回路５などに供給される。
【００３８】
光学系３は、光源装置１１と、照明光学系１３と、光変調部１５と、色合成光学系１７と、投写部１９とを備えている。光源装置１１は、画像をスクリーンＳに投写するための光を発生する。照明光学系１３は、光源装置１１から射出された光束の照度を均一化し、均一化された光束を、ダイクロイックミラーや反射ミラーなどを介して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色の光に分離する。
【００３９】
光変調部１５は、Ｒ、Ｇ及びＢの各色の光に対応して設けられる各色一対の偏光板の間に液晶パネルを配置した構成を有し、照明光学系１３で分離された各色の光束を画像データに応じて変調して光学像を形成する。色合成光学系１７は、光変調部１５で変調された各色の光学像を、クロスダイクロイックプリズムなどを介して合成し、カラー画像を形成する。投写部１９は、色合成光学系１７で各色の光学像が合成されて形成されたカラー画像を、レンズなどを介してスクリーンＳに投写する。
【００４０】
制御回路５は、図１に示すように、制御部３１と、光源駆動部３５と、パワーモニタ３３と、画像処理部３７と、信号変換部３９と、液晶パネル駆動部４１とを備えている。制御部３１は、例えば、マイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４３と、記憶部４５とを備えている。
【００４１】
ＣＰＵ４３は、記憶部４５に格納されている制御プログラムに従って、プロジェクタ１の動作を統括制御する。記憶部４５は、フラッシュメモリ等のＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んだ構成を有している。ＲＯＭは、ＣＰＵ４３が実行する制御プログラムなどが格納されている。ＲＡＭは、ＣＰＵ４３によって実行される制御プログラムを一時的に展開したり、各種設定値等を一時的に格納したりする。
【００４２】
光源駆動部３５は、制御部３１からの指示に基づいて、光源装置１１に駆動信号を出力して、光源装置１１の駆動を制御する。なお、パワーモニタ３３、反射電力及び制御信号については、詳細を後述する。
画像処理部３７は、信号変換部３９、液晶パネル駆動部４１に接続されており、制御部３１からの指示に基づいて、信号変換部３９に入力された画像信号に対する各種処理や、光変調部１５での画像形成の制御を行う。
【００４３】
信号変換部３９は、外部から供給される画像信号を、画像処理部３７が処理可能な形式の画像データに変換してから画像処理部３７に出力する。画像処理部３７は、信号変換部３９から入力された画像データを、この画像データに種々の処理を施してから、液晶パネル駆動部４１に出力する。なお、画像処理部３７が画像データに施す処理としては、各種の画質調整や、メニュー、メッセージ等のＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）画像を合成する処理などが挙げられる。また、各種の画質調整としては、解像度変換、輝度調整、コントラスト調整、シャープネス調整などが挙げられる。
【００４４】
液晶パネル駆動部４１は、入力された画像データに応じて、光変調部１５を構成する図示しない各液晶パネルの駆動を制御する。光変調部１５は、各液晶パネルの駆動が液晶パネル駆動部４１によって制御されることにより、Ｒ、Ｇ及びＢの各色の光を画像データに応じて変調して光学像を形成する。光変調部１５で形成された光学像は、色合成光学系１７でカラー画像に合成されてから、投写部１９を介してスクリーンＳに投写される。
【００４５】
ここで、光源装置１１の構成を詳細に説明する。
光源装置１１は、図２に示すように、マイクロ波発生部５１と、ランプ５３と、コイル５５と、電流発生部５７と、リフレクタ５９と、反射器６１と、ケース６３とを備えている。なお、図２では、構成をわかりやすく示すため、ランプ５３、コイル５５、リフレクタ５９、反射器６１及びケース６３を概略の断面図で図示した。
【００４６】
マイクロ波発生部５１は、マイクロ波を放射する。ランプ５３は、マイクロ波発生部５１からマイクロ波の照射を受けて発光する。ここで、マイクロ波とは、一般的に周波数が３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの電磁波を指すが、本明細書では、ＵＨＦ帯からＳＨＦ帯に相当する３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの帯域の電磁波を指す。
【００４７】
ランプ５３は、図３に示すように、発光部７１と、封入部７３と、支持腕７５ａ及び７５ｂと、２つの電界誘導棒７７ａ及び７７ｂと、被保持部７９とを有している。
発光部７１は、例えば石英ガラスなどで形成された封入部７３内に、マイクロ波の照射を受けて発光する物質が封入された構成を有している。
封入部７３内に封入される物質としては、例えば、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガス、水銀、金属ハロゲン化合物などが採用され得る。
【００４８】
支持腕７５ａ及び７５ｂは、例えば石英ガラスなどで封入部７３と一体的に形成されており、それぞれ封入部７３から封入部７３の外側に向かって延びている。これらの支持腕７５ａ及び７５ｂは、封入部７３を挟んで互いに対峙する位置に形成されている。被保持部７９は、支持腕７５ａが延びる方向に沿って、支持腕７５ａの端部に形成されている。
【００４９】
電界誘導棒７７ａ及び７７ｂのそれぞれは、導電性を有し、熱膨張係数が小さく耐熱性が高い材料から、棒状に形成されている。このような電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの材料としては、例えば、タングステンやステンレスなどが採用され得る。電界誘導棒７７ａ及び７７ｂのそれぞれは、各支持腕７５ａ及び７５ｂが延びる方向に沿って延びており、電界誘導棒７７ａが支持腕７５ａに埋設され、電界誘導棒７７ｂが支持腕７５ｂに埋設されている。
【００５０】
ここで、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂは、発光部７１側のそれぞれの一端が、発光部７１に向かって細くなるように形成されている。以下においては、発光部７１に向かって細くなるように形成されている電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの各一端側を先端側と表現し、先端側の各端部を各先端部と表現する。
【００５１】
これらの各電界誘導棒７７ａ及び７７ｂは、各先端側が発光部７１に向けられた状態で、それぞれ、各支持腕７５ａ及び７５ｂに支持されている。つまり、２つの電界誘導棒７７ａ及び７７ｂは、発光部７１の外側で発光部７１を挟んで互いに対峙している。
【００５２】
コイル５５は、図２に示すように、ランプ５３の発光部７１の外側を囲っている。つまり、発光部７１は、コイル５５の内側に位置している。このコイル５５は、例えば銅、アルミニウムなどの導電性や耐熱性が高い線材が、発光部７１の外側を囲んで巻回された構成を有している。なお、コイル５５は、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士を結ぶ線がコイル５５の内側を貫く向きに設けられている。
【００５３】
電流発生部５７は、マイクロ波発生部５１から後述する磁界発生電力が供給され、供給された磁界発生電力をコイル５５に供給する。なお、電流発生部５７の構成については、詳細を後述する。磁界発生電力が供給されたコイル５５は、その磁界発生電力に応じた交番磁界を発生する。
【００５４】
リフレクタ５９は、例えば石英ガラスで形成され、図４に示すように、内面側に、放物面形状の曲面を有する光束反射面８１が形成されている。光束反射面８１は、マイクロ波を透過し、光束を反射する誘電体多層膜により構成されている。光束反射面８１の放物面形状の頂部には、光束反射面８１とは反対側、すなわちリフレクタ５９の外側に、マイクロ波発生部５１に結合される部位である結合部８３が形成されている。結合部８３の光束反射面８１側には、図３に示すランプ５３の被保持部７９が嵌入されて、ランプ５３を保持する保持部８５が形成されている。
【００５５】
上記の構成を有するリフレクタ５９は、図２に示すように、ランプ５３を保持した状態で、結合部８３がマイクロ波発生部５１に固定されている。光束反射面８１の放物面形状は、リフレクタ５９の内側に位置する発光部７１に焦点が合うように形成されている。
【００５６】
ここで、ランプ５３の発光について説明する。マイクロ波発生部５１は、図５に示すように、リフレクタ５９の結合部８３側からリフレクタ５９の内側に向けてマイクロ波８７を放射する。放射されたマイクロ波８７がランプ５３に照射されると、封入部７３内に封入された発光物質が、マイクロ波８７の電界成分によって励起されて発光部７１が発光し、発光部７１から光束８９ａが射出される。
【００５７】
このとき、マイクロ波８７の電界成分は、上述した電界誘導棒７７ａ及び７７ｂによって、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂ同士間に集められる。つまり、発光部７１を挟んで対峙する電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に、交番する強い電界が形成される。これにより、封入部７３内の発光物質の励起状態が高められ、発光状態が強まる。
【００５８】
そして、発光部７１からの光束８９ａは、発光部７１に焦点が合っている光束反射面８１で反射して、光軸Ｌに略平行な光束８９ｂとなる。なお、この図５では、わかりやすく示すため、コイル５５及び電流発生部５７を省略して図示した。
【００５９】
反射器６１は、導電性材料である金属材料で形成され、図５に示すように、球面形状の曲面を有するマイクロ波反射面９１を有している。そして、反射器６１には、マイクロ波８７の１／４波長以下の口径を有する孔部９３が複数形成されている（図示は簡略化している）。また、マイクロ波反射面９１の球面形状は、ランプ５３の発光部７１に焦点が合うように構成されている。このマイクロ波反射面９１はマイクロ波８７を反射させる。また、複数の孔部９３は、リフレクタ５９の光束反射面８１で反射した光束８９ｂを通過させる。
【００６０】
ケース６３は、導電性材料でメッシュ状に形成されており、図２に示すように、マイクロ波発生部５１と、リフレクタ５９と、ランプ５３と、コイル５５と、電流発生部５７とを覆っている。このケース６３は、マイクロ波８７を遮蔽している。ケース６３において、反射器６１に相対する面側には、略円形状の孔部９５が形成されており、孔部９５の縁辺は、反射器６１の開放端部外面と同様の曲面を有する内面となるように形成されている。
【００６１】
ケース６３は、孔部９５に反射器６１の開放端部が係合されて、反射器６１が固定される。従って、光源装置１１は、反射器６１がケース６３から突出した状態となる。反射器６１は、ケース６３とともに、マイクロ波発生部５１と、リフレクタ５９と、ランプ５３と、コイル５５と、電流発生部５７とを覆って、マイクロ波８７を遮蔽している。
【００６２】
マイクロ波発生部５１は、図６に示すように、固体高周波発振部１０１と、電力分配器１０３と、導波部１０５とを備えている。固体高周波発振部１０１は、ダイヤモンドＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）発振器１０７と、電源１０９と、増幅器１１１とを備えている。導波部１０５は、アンテナ１１３と、サーキュレータ１１５とを備えている。ダイヤモンドＳＡＷ発振器１０７は、移相回路１１７と、ダイヤモンドＳＡＷ共振子１１９と、増幅器１２１と、電力分配器１２３と、バッファ回路１２５とを備えている。
【００６３】
電源１０９は、前述した制御部３１からの駆動信号に基づいて、ダイヤモンドＳＡＷ発振器１０７と、増幅器１１１とに電力を供給する。ダイヤモンドＳＡＷ発振器１０７は、増幅器１１１の前段に接続されており、２．４５ＧＨｚ帯の高周波電力を生成するとともに、生成した高周波電力を増幅器１１１に供給する。増幅器１１１は、供給された高周波電力を増幅してから、この高周波電力を図６に示す高周波電力Ｐ１として電力分配器１０３に供給する。このとき、高周波電力Ｐ１は、増幅器１１１において、ランプ５３の封入部７３内に封入された物質を励起させ、発光部７１を発光させることができる出力レベルに達している。
【００６４】
電力分配器１０３は、固体高周波発振部１０１と導波部１０５との間に設けられている。電力分配器１０３は、供給された高周波電力Ｐ１を、導波部１０５にマイクロ波発生電力Ｐ２として供給し、電流発生部５７に磁界発生電力Ｐ３として供給する。つまり、この電力分配器１０３は、高周波電力Ｐ１を導波部１０５と電流発生部５７とに分配する。
【００６５】
なお、この電力分配器１０３は、可変分配器で構成されており、マイクロ波発生電力Ｐ２と磁界発生電力Ｐ３との分配比を変化させることができる。電力分配器１０３は、前述した図１に示す制御部３１から出力された制御信号に基づいて、マイクロ波発生電力Ｐ２と磁界発生電力Ｐ３との分配比が制御される。
【００６６】
電力分配器１０３から導波部１０５に供給されたマイクロ波発生電力Ｐ２は、アンテナ１１３を介してマイクロ波８７として放射される。本実施形態では、アンテナ１１３は、パッチアンテナとして構成されており、単一指向性を有するマイクロ波８７を放射する平面アンテナとなっている。このアンテナ１１３により、マイクロ波８７は、略平面波として放射される。
【００６７】
サーキュレータ１１５は、電力分配器１０３とアンテナ１１３との間に設けられており、反射器６１、ランプ５３、ケース６３などからアンテナ１１３を介して戻ってくる反射波の反射電力を、図１に示すパワーモニタ３３に導く。これにより、反射波が固体高周波発振部１０１に戻ることが阻止され、電力分配器１０３や増幅器１１１などの故障が防止される。
【００６８】
ダイヤモンドＳＡＷ発振器１０７は、図６に示すように、移相回路１１７、ダイヤモンドＳＡＷ共振子１１９、増幅器１２１及び電力分配器１２３が構成するループ回路１２７に、バッファ回路１２５を接続した構成を有している。バッファ回路１２５は、電力分配器１２３の一方の出力側に接続されている。移相回路１１７は、電源１０９から制御電圧が入力され、ループ回路１２７の位相を可変させるものである。これら各ブロックは、一定の特性インピーダンス、具体的には５０Ωに全て整合接続されている。なお、ダイヤモンドＳＡＷ共振子１１９は、増幅器１２１が飽和状態となる入力電圧が供給されるように、増幅器１２１の入力側に接続されている。
【００６９】
これにより、ダイヤモンドＳＡＷ共振子１１９を用いてＧＨｚ帯での高周波信号をダイレクト発振させることが可能となる。また、整合を保ったまま増幅器１２１の出力パワーを電力分配器１２３からバッファ回路１２５を介して外部に出力することができる。
【００７０】
また、この回路構成により、ダイヤモンドＳＡＷ共振子１１９に印加する電力を最小限として連続発振状態を継続することが可能となる。また、移相回路１１７により、高周波信号に周波数変調をかけることが可能となり、ランプ５３に対して、マイクロ波８７の周波数を可変したり、調整したりすることが可能になる。なお、固体高周波発振部１０１に適用される発振器としては、ダイヤモンドＳＡＷ共振子１１９を用いたダイヤモンドＳＡＷ発振器１０７に限定されず、誘電体共振子やＬＣ共振子などを用いた発振器であってもよい。
【００７１】
電流発生部５７は、検出部１３１と、位相調整部１３３とを有している。検出部１３１は、電界誘導棒７７ｂに接続されており、電界誘導棒７７ｂの電位の変化を検出する。位相調整部１３３は、コイル５５の一端側に接続されている。なお、コイル５５の他端側は、グランドに接地されており、グランド電位に保たれている。位相調整部１３３には、電力分配器１０３から磁界発生電力Ｐ３が供給される。
【００７２】
そして、位相調整部１３３は、供給された磁界発生電力Ｐ３の位相を、検出部１３１が検出した電界誘導棒７７ｂの電位に基づいて調整して、磁界発生電力Ｐ３を磁界発生電力Ｐ３’としてからコイル５５に供給する。磁界発生電力Ｐ３’が供給されたコイル５５は、磁界発生電力Ｐ３’の位相に同期した交番磁界を発生する。
【００７３】
磁界発生電力Ｐ３の位相の調整では、電界誘導棒７７ｂの電位の高低に応じて、電界誘導棒７７ｂの電位が高いときに、コイル５５の一端側の電位を高くし、電界誘導棒７７ｂの電位が低いときに、コイル５５の一端側の電位を低くするように調整することができる。
【００７４】
このように調整すれば、交番電界と交番磁界との波形を説明する図である図７（ａ）に示すように、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に発生する電界Ｅの強弱に応じて、コイル５５から磁界Ｆが発生する。このとき発生する磁界Ｆは、磁界Ｆの各ピークＰｆの発生タイミングが、電界Ｅの各ピークＰｅの発生タイミングに同期している。
【００７５】
そして、発光部７１は、封入部７３内に封入された発光物質が、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に発生する交番電界によって励起されるとともに、発光物質の励起状態が、コイル５５からの交番磁界によって一層高められる。なお、電流発生部５７としては、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路や、ＤＬＬ（Delay Locked Loop）回路などが採用され得る。
【００７６】
ここで、アンテナ１１３から放射されたマイクロ波８７が発光物質の励起に消費されると、マイクロ波８７の反射波は減少する傾向にある。つまり、サーキュレータ１１５からパワーモニタ３３に導かれる反射電力は、発光状態によって変化する。従って、反射電力の量を検出することによって発光状態を検出することができる。これは、発光部７１の発光状態がプロジェクタ１にとってじゅうぶんな輝度となったときの反射電力の所定量を決定しておくことで達成され得る。
【００７７】
そこで、プロジェクタ１では、図１に示すＣＰＵ４３がパワーモニタ３３での検出結果を判定した結果に基づいて、光源駆動部３５に電力制御指示を出力し、電力分配器１０３に制御信号を出力する。ＣＰＵ４３は、パワーモニタ３３が検出する反射電力が所定量に下がったときに、光源駆動部３５に対して、固体高周波発振部１０１が生成する高周波電力Ｐ１を下げるように指示する。また、ＣＰＵ４３は、パワーモニタ３３が検出する反射電力が所定量に下がったときに、電力分配器１０３に対して、磁界発生電力Ｐ３の量を維持しつつ、マイクロ波発生電力Ｐ２の量を下げるように制御信号を出力する。
【００７８】
なお、本実施形態において、コイル５５がコイル部に対応し、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂが導電体部に対応し、パワーモニタ３３が電力検出部に対応し、固体高周波発振部１０１が電力生成部に対応し、電力分配器１０３が可変分配部としての分配部に対応し、光源装置１１が発光装置に対応し、高周波電力Ｐ１が電力に対応し、ＣＰＵが状態検出部並びに分配制御部及び電力制御部に対応している。
【００７９】
本実施形態のプロジェクタ１では、発光部７１を挟んで対峙する電界誘導棒７７ａ及び７７ｂを有するランプ５３と、発光部７１を囲むコイル５５と、マイクロ波８７を発生するマイクロ波発生部５１と、コイル５５に磁界発生電力Ｐ３’を供給する電流発生部５７とを有する光源装置１１が採用されている。この光源装置１１では、マイクロ波発生部５１からのマイクロ波８７の電界成分が電界誘導棒７７ａ及び７７ｂによって集められるため、集められた電界成分を発光部７１に集中させやすくすることができる。
【００８０】
従って、封入部７３内に封入された発光物質の励起状態が高められ、発光部７１の輝度を向上させやすくすることができる。また、この光源装置１１では、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に生じる電界Ｅに応じて、コイル５５から磁界Ｆを発生させることができる。このため、発光物質の励起状態が磁界Ｆによって一層高められる。従って、この光源装置１１では、発光状態を維持しつつマイクロ波発生電力Ｐ２を低減しやすくすることが可能となる。
【００８１】
従って、このプロジェクタ１では、投写部１９を介して投写される光学像の明るさを向上させやすくすることができるとともに、発光部７１の発光状態を維持しつつマイクロ波発生電力Ｐ２を低減しやすくすることが可能となる。
【００８２】
また、本実施形態では、コイル５５は、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士を結ぶ線がコイル５５の内側を貫く向きに設けられている。従って、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に発生する電界Ｅの方向と、コイル５５からの磁界Ｆの方向とを合わせやすくすることができる。これにより、発光物質の励起状態が一層高められる。
【００８３】
また、本実施形態では、電流発生部５７からコイル５５に磁界発生電力Ｐ３’を供給することで、コイル５５から磁界Ｆを発生させる。コイル５５では、供給される磁界発生電力Ｐ３’に応じた磁界Ｆを発生させることができる。従って、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に発生する電界Ｅの強弱に応じて、磁界Ｆの強弱を変化させることができる。また、コイル５５では、線材の材質、断面積、巻き数などの設定の変更が容易であるため、発生する磁界Ｆの磁束密度を高めやすい。そのため、マイクロ波発生電力Ｐ２よりも少ない電力で、発光物質の励起状態を高めやすくすることが可能となる。
【００８４】
また、本実施形態では、コイル５５が、発光部７１を囲んで巻回された構成を有している。このため、発光部７１を貫く磁束の密度を高めやすくすることができるため、発光物質の励起状態が一層高められる。これにより、発光状態を維持しつつマイクロ波発生電力Ｐ２を一層低減しやすくすることができる。
【００８５】
また、本実施形態では、光源装置１１は、固体高周波発振部１０１によって生成された高周波電力Ｐ１を、導波部１０５及び電流発生部５７のそれぞれに供給する電力分配器１０３を備えている。このため、光源装置１１では、磁界Ｆの発生にかかる電力源と、マイクロ波８７の発生にかかる電力源との共通化が図られる。また、電力分配器１０３が可変分配器で構成されているため、マイクロ波発生電力Ｐ２と、磁界発生電力Ｐ３との分配比を変化させることができる。
【００８６】
また、本実施形態では、導波部１０５にサーキュレータ１１５が設けられ、制御回路５にパワーモニタ３３が設けられている。ＣＰＵ４３は、パワーモニタ３３がサーキュレータ１１５からの反射電力を検出した結果から、反射電力が所定量に下がったか否かを判定する。そして、反射電力が所定量に下がったと判定されると、ＣＰＵ４３は、光源駆動部３５に対して高周波電力Ｐ１を下げるように指示し、電力分配器１０３に対して、磁界発生電力Ｐ３の量を維持しつつ、マイクロ波発生電力Ｐ２の量を下げるように制御信号を出力する。これにより、発光部７１の発光状態を維持しつつ、投入電力の量を低減しやすくすることができる。従って、プロジェクタ１では、低消費電力で発光状態を維持しやすくすることができる。
【００８７】
なお、本実施形態では、コイル５５がリフレクタ５９の内側に設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、コイル５５はリフレクタ５９の外側に設けられていてもよい。この場合、発光部７１から射出される光束８９ａや、リフレクタ５９の光束反射面８１で反射した光束８９ｂがコイル５５に遮られることを低く抑えることが可能となる。
【００８８】
また、本実施形態では、検出部１３１で電界誘導棒７７ｂの電位の変化を検出し、電界誘導棒７７ｂの電位に基づいて、磁界発生電力Ｐ３の位相を調整したが、これに限定されず、検出部１３１で電界誘導棒７７ａの電位の変化を検出し、電界誘導棒７７ａの電位に基づいて、磁界発生電力Ｐ３の位相を調整してもよい。つまり、磁界発生電力Ｐ３の位相は、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂのうちの少なくとも一方の電位の変化に基づいて調整され得る。
【００８９】
また、本実施形態では、磁界発生電力Ｐ３の位相の調整において、電界誘導棒７７ｂの電位の高低に応じて、電界誘導棒７７ｂの電位が高いときに、コイル５５の一端側の電位を高くし、電界誘導棒７７ｂの電位が低いときに、コイル５５の一端側の電位を低くするように調整するようにした。しかし、磁界発生電力Ｐ３の位相の調整は、これに限定されず、電界誘導棒７７ｂの電位が高いときに、コイル５５の一端側の電位を低くし、電界誘導棒７７ｂの電位が低いときに、コイル５５の一端側の電位を高くするように調整するようにしてもよい。
【００９０】
つまり、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に発生する電界の向きと、コイル５５からの磁界の向きとは、交番電界と交番磁界との波形の他の例を説明する図である図７（ｂ）に示すように、異なる向きであってもよい。図７（ｂ）に示す場合、磁界Ｆは、磁界Ｆの負側の各ピークＰｆの発生タイミングが、電界Ｅの正側の各ピークの発生タイミングに同期し、磁界Ｆの正側の各ピークＰｆの発生タイミングが、電界Ｅの負側の各ピークの発生タイミングに同期している。
【００９１】
また、本実施形態では、検出部１３１で電界誘導棒７７ｂの電位の変化を検出し、電界誘導棒７７ｂの電位に基づいて、磁界発生電力Ｐ３の位相を調整したが、磁界発生電力Ｐ３の位相の調整は、これに限定されない。磁界発生電力Ｐ３の位相は、電界誘導棒７７ａと電界誘導棒７７ｂとの間の電位差に基づいて調整され得る。この場合、電界誘導棒７７ａと電界誘導棒７７ｂとの間の電位差としては、電界誘導棒７７ａの電位から電界誘導棒７７ｂの電位を減じる場合と、電界誘導棒７７ｂの電位から電界誘導棒７７ａの電位を減じる場合との２通りが考えられる。磁界発生電力Ｐ３の位相は、これら２通りのうちのいずれによっても調整され得る。
【００９２】
また、本実施形態では、電流発生部５７が検出部１３１と位相調整部１３３とを有する場合を例に説明したが、電流発生部５７の構成はこれに限定されない。例えば、電流発生部５７は、図８に示すように、一次コイル１４１と、二次コイル１４３とを有するトランスで構成され得る。この場合、マイクロ波発生部５１では、図６に示す電力分配器１０３が省略される。固体高周波発振部１０１からの高周波電力Ｐ１は、図８に示すように、電流発生部５７に分配されることなく、マイクロ波発生電力Ｐ２として導波部１０５に供給される。
【００９３】
一次コイル１４１は、一端側が電界誘導棒７７ｂに接続されており、他端側がグランドに接地されている。二次コイル１４３は、一端側がコイル５５の一端側に接続されており、他端側がグランドに接地されている。一次コイル１４１には、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に発生する交番電界に応じて、交番電流が発生する。
【００９４】
一次コイル１４１に交番電流が発生すると、この交番電流に応じて、二次コイル１４３の内側を貫く交番磁界が発生する。二次コイル１４３には、この二次コイル１４３の内側を貫く交番磁界によって、誘導起電力が発生する。そして、二次コイル１４３に発生した誘導起電力が、磁界発生電力Ｐ３’としてコイル５５に供給される。
【００９５】
また、この場合、図１に示すＣＰＵ４３は、パワーモニタ３３での検出結果を判定した結果に基づいて、光源駆動部３５に電力制御指示を出力する。ＣＰＵ４３は、パワーモニタ３３が検出する反射電力が所定量に下がったときに、光源駆動部３５に対して、固体高周波発振部１０１が生成する高周波電力Ｐ１を下げるように指示する。
【００９６】
この構成によれば、マイクロ波発生部５１から、図６に示す電力分配器１０３を省略することができる。また、この構成によれば、トランスという簡易な構成で、磁界発生電力Ｐ３’を生成することができるとともに、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に発生する電界に同期した磁界をコイル５５から発生させることが可能となる。また、一次コイル１４１、二次コイル１４３及びコイル５５のうちのいずれかの巻き方向を変化させることで、電界誘導棒７７ａ及び７７ｂの先端部同士間に発生する電界の向きと、コイル５５からの磁界の向きとを、同じ向きにも異なる向きにもすることができる。
【００９７】
また、本実施形態では、外部に設置されるスクリーンＳに対して投写を行うフロントタイプのプロジェクタ１に光源装置１１を適用した場合を例に説明したが、光源装置１１の適用はこれに限定されない。光源装置１１は、例えば、プロジェクタに内蔵されているスクリーンに対して投写を行うリアタイプのプロジェクタにも適用され得る。
【００９８】
また、光源装置１１の適用は、プロジェクタ１のみならず、他の光学機器の光源や、航空、船舶、車両などの照明機器や、屋内照明機器などにも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態におけるプロジェクタの主要構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態におけるプロジェクタの光源装置の構成を説明する図。
【図３】本発明の実施形態におけるプロジェクタのランプの構成を説明する図。
【図４】本発明の実施形態におけるプロジェクタのリフレクタを説明する断面図。
【図５】本発明の実施形態におけるプロジェクタのランプの発光を説明する図。
【図６】本発明の実施形態におけるプロジェクタのマイクロ波発生部及び電流発生部の主要構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施形態におけるプロジェクタの交番電界と交番磁界との波形を示す図。
【図８】本発明の実施形態におけるプロジェクタのマイクロ波発生部及び電流発生部の他の例を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１００】
１…プロジェクタ、１１…光源装置、１５…光変調部、１９…投写部、３３…パワーモニタ、４３…ＣＰＵ、５１…マイクロ波発生部、５３…ランプ、５５…コイル、５７…電流発生部、７１…発光部、７７ａ，７７ｂ…電界誘導棒、８７…マイクロ波、１０１…固体高周波発振部、１０３…電力分配器、１０５…導波部、１１３…アンテナ、１３１…検出部、１３３…位相調整部、１４１…一次コイル、１４３…二次コイル。
【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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