(57)【要約】【課題】小型の放電ランプを用いて高輝度の発光を生成可能とした高周波無電極放電ランプ装置を提供する。【解決手段】六面の一面に開放端を有する導電材料からなる長方形の導波管１の上記開放端を短絡する導電性メッシュ２と、導波管１の長辺面から当該導波管の内部に高周波エネルギーを導入する高周波エネルギー供給手段６と、導波管１の長辺面の一方に固定されて向かい合う他方の長辺面へ延びる導電性部材３と、導電性メッシュ２と導電性部材３との間に無電極放電ランプ４を設置し、高周波エネルギー供給手段６から導入された高周波エネルギーにより無電極放電ランプ４の管内部に放電プラズマを形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
六面の一面に開放端を有する導電材料からなる長方形の筐体と、
前記筐体の前記開放端を短絡する導電性メッシュあるいは導電性有孔板体と、前記筐体の長辺面から当該筐体の内部に高周波エネルギーを導入する高周波エネルギー供給手段と、
前記長辺面の一方に固定されて向かい合う他方の長辺面へ延びる導電性部材と、
前記導電性メッシュあるいは導電性有孔板体と前記他方の長辺面へ延びる前記導電性部材との間に設置した無電極放電ランプを有し、
前記高周波エネルギー供給手段から導入された高周波エネルギーにより前記無電極放電ランプの管内部に放電プラズマを形成することを特徴とする高周波無電極放電管ランプ装置。
【請求項２】
前記高周波エネルギー発生手段がマグネトロンであることを特徴とする請求項１に記載の高周波無電極放電管ランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波などの高周波エネルギーでランプ管内に封入された水銀などを電離励起してプラズマ化し、このプラズマで発生した光を光源として利用するための高周波無電極放電ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波無電極放電ランプ装置は、そのランプ管内に電極を有しないために電極損失を考慮する必要がなく、有電極放電ランプに比べて長寿命であるという特徴を有し、液晶プロジェクタの光源や半導体製造工程の露光プロセスにおける光源に適している。
【０００３】
従来の高周波無電極放電ランプ装置には、例えば「特許文献１」あるいは「特許文献２」に開示されているように、多数の空洞共振器を放射状に配置した多空洞共振器の中央に無電極放電ランプを設置したものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２０９９５２号
【特許文献２】
特許第３２０９９７０号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１、２に記載された高周波無電極放電ランプ装置は、点対称に配置した多空洞共振器の中央部に無電極放電ランプを配置することで高周波エネルギー効率を向上させている。しかし、このような点対称に配置した多空洞共振器の中央に無電極放電ランプを設置したものでは、各空洞共振器のそれぞれを同一の周波数に共振駆動させる必要があるため、輝度調整のためのマイクロ波の発振電力を多数の空洞共振器で同等に制御することが難しい。また、各空洞共振器をその発振特性が同一となるように製造するためには製造工程が複雑で高度なものとなる。さらに、無電極放電ランプを多空洞共振器の中央に高精度に設置する必要がある、等、組立て工程が複雑となり低コスト化が困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、単一の共振器を用いて調整可能なプラズマを発生させ、高輝度の発光を生成可能とした高周波無電極放電ランプ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による高周波無電極放電管ランプ装置は、方形等の単一共振空洞形状をもつ導波管を共振器とし、その中に無電極放電ランプを設置して当該単一の共振器に導入される高周波エネルギーで無電極放電ランプを励起発光させる構成とした。すなわち、本発明は、六面の一面に開放端を有する導電材料からなる長方形の導波管と、この導波管の前記開放端を短絡する導電性メッシュあるいは導電性有孔板体と、上記導波管の長辺面から当該導波管の内部に高周波エネルギーを導入する高周波エネルギー供給手段と、上記導波管の長辺面の一方に固定されて向かい合う他方の長辺面へ延びる導電性部材と、上記導電性メッシュあるいは導電性有孔板体と前記他方の長辺面へ延びる上記導電性部材との間に無電極放電ランプを設置し、上記高周波エネルギー供給手段から導入された高周波エネルギーにより上記無電極放電ランプの管内部に放電プラズマを形成することを特徴とする。
【０００８】上記の高周波エネルギー供給手段としては既知のマイクロ波発生器を用いることが可能であるが、本発明ではマグネトロンを用いるのが好適である。そして、無電極放電ランプの管内部に生成されるプラズマは、当該管内に封入されたネオン、アルゴン等の不活性ガスや水銀あるいは硫黄等の原子または分子を励起し、可視光や紫外線を発生させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明において共振器として採用される方形導波管を用いた共振器について説明する。方形導波管の両側の開放端を短絡して共振器とする。この共振器の電界分布と電界集中について図１を用いて説明する。図１はＥＩＡＪ規格にある２．４５ＧＨｚ帯連続波マグネトロン導波管の両端を短絡した状態の説明図である。図中、参照符号１は導波管、２は短絡板、６はマグネトロンのアンテナを模式的に示す。導波管の一方の端からマグネトロンのアンテナ６の中心までの距離Ｐをバックプランジャー距離と称する。
【００１０】
図１に示されたように、原点Ｏ、及びｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を取り、ＥＩＡＪ規格にある２．４５ＭＨｚ帯の連続波マグネトロンの高周波結合器すなわち導波管寸法から、導波管の長辺Ａ＝９６ｍｍ、短辺Ｂ＝５４ｍｍ、バックプランジャー距離Ｐ＝１８．３ｍｍとする。自由空間では、１２２．４ｍｍの波長である２．４５ＭＨｚの高周波も、このような寸法の導波管内を伝播するときには約１６０ｍｍの波長となる。
【００１１】
今、原点Ｏから導波管１のｚ方向のＬ寸法を任意にとる。例えば、Ｌ＝１８５ｍｍとして導波管１内の電界の分布を解析すると図２に示したようになる。図２（Ａ）は図１の導波管をｘ＝０の面で切った断面での電界の強さを示し、電界集中を矩形ラインで表す。ここで、電界の強さを１６段階で表し、最大強さを１６とする。図２（Ｂ）は図２（Ａ）の電界が集中している導波管内部をｚ＝１４４ｍｍの面で切った断面図である。このｚ＝１４４ｍｍの面での電界集中は１６段階のうちの電界集中の強さ（集中度）を示す矩形ラインは２本で示されている。
【００１２】
次に、図１に示した導波管内でのマグネトロンのアンテナ配置における共振条件となるＬ＝１２０ｍｍで解析すると図３に示した結果が得られる。図３（Ａ）は図１の導波管をｘ＝０の面で切った断面での電界の強さを示し、電界集中を矩形ラインで表す。図３（Ｂ）は図３（Ａ）の電界が集中している導波管内部をｚ＝１２０ｍｍの面で切った断面図である。この場合、マグネトロンのアンテナから遠い導波管内部の電界集中度は矩形ライン８本で示されており、図２に比較して電界集中が強くなっていることが分かる。
【００１３】
このように、マグネトロンのアンテナから遠い導波管内部で、その電界集中度ができる限る矩形ライン１６本となる構造とすれば、小さな放電ランプでも点灯できる高周波無電極放電ランプ装置が得られることになる。
【００１４】
すなわち、この種の高周波無電極放電ランプ装置における放電ランプとして要求される項目に小型化がある。図１における導波管での高周波の伝播のためにはＡ寸法を高周波の自由空間波長の２分の１（導波管はハイパスフィルタに相当し、導入する高周波はこのカットオフ周波数より高くする必要がある）より長くしなくてはならない。しかし、Ａ寸法を高周波の自由空間波長の２分の１に近づけると、方形導波管の管内波長が長くなるという欠点がある。したがって、Ａ寸法を高周波の自由空間波長の２分の１より大きい条件で小型の放電ランプを用いた高周波無電極放電ランプ装置が望まれる。
【００１５】
「第１実施例」
図４は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第１実施例を説明する模式図である。図中、参照符号１は導電性材料からなる方形導波管（六面の一面を欠いている）、この方形導波管１の底にあたる面が１ｅで、この面１ｅの長辺に連なる面が向かいあった１ａおよび面１ｂである。一方、面１ｅの短辺に連なる面が向かいあった面１ｃおよび面１ｄである。これらの面１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅのより方形導波管１が構成されている。なお、この方形導波管１の角部分には丸みを持たせてもよい。各面の辺寸法Ａ、Ｂ、Ｌは図示したとおりである。
【００１６】
この方形導波管１の長手方向側面の一方に寄って、内部に高周波を導入する部材６が設置されている。図４では、電界結合による導入方式としているが、磁界結合方式でもよい。寸法Ａは高周波の自由空間における波長の２分の１より長い。このような構成では、高周波導入部材６から導入された高周波は導波管１の開放端（図の右側）に向かって伝播する。
【００１７】
一般に、図４に示した構成では、その開放端は導電性材料からなるメッシュあるいは多数の穴の空いた導電性板（以下、メッシュ）２で短絡されている。このメッシュ２の設置は、高周波を遮断し、放電ランプ４からの光線を透過させるためである。その結果、メッシュ２で短絡された方形導波管１は、特定の高周波に対し共振特性を持つ。
【００１８】
長辺側の面１ａまたは面１ｂには、導電性部材３が接続されている。この導電性部材３の近傍には、水銀、硫黄、アルゴン、キセノン等、各種元素や化合物を封入した無電極放電ランプ４が設置されている。この無電極放電ランプ４は高周波損失の少ない絶縁材料からなる支持棒５で支えられている。支持棒５は長辺面１ｂに固定されているが、面１ａ、面１ｂ、面１ｃ、面１ｄの何れに固定してもよい。また、この支持棒５を無電極放電ランプ４の両側に設けて上下あるいは左右の対向する２面に固定してもよい。参照符号７と８は無電極放電ランプ４を冷却する風を導入するパイプであり、高周波の影響が少ない絶縁物で構成される。
【００１９】
導電性部材３は銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいは鉄（Ｆｅ）等の良導体からなり、高周波電界を集中させる機能を持ち、その集中した高周波電界の中に無電極放電ランプ４を配置することで当該無電極放電ランプ４は放電し、紫外線（ＵＶ）や可視光等の所望の光線を得ることができる。
【００２０】
図４に示した構造の方形導波管における電界集中度の解析を図５を用いて説明する。図５には図４に示した無電極放電ランプ４、支持棒５は図示を省略してある。図４において、寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１６０ｍｍとする。図５に示したように方形導波管１内に導電性部材３を設置した場合、図６に示したような電界集中となる。ここで、導電性部材３は、ｘ方向幅２ｃｍ、ｙ方向高さ３ｃｍ、ｚ方向長さ３ｃｍとし、メッシュ２から１ｃｍ内側に設置してある。図６に示されたように、導電性部材３の先端とメッシュ２の間で電界集中が見られるが、集中度を示す矩形ラインは６本となっており、電界集中度は弱い。
【００２１】
これに対し、図２と同一条件（Ａ＝９６ｍｍ、Ｂ＝５４ｍｍ、Ｌ＝１８５ｍｍ）で図７に示したように、導電性部材３をメッシュ２から１ｃｍ内側に設置した場合、図８に示したように電界集中が見られる。図８（ａ）は図６と同様の断面、図８（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）は図８（ａ）の（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）での図（Ｂ）と同様の断面を示す。すなわち、上記と同じ寸法の導電性部材３の先端とメッシュ２との間での電界集中は矩形ライン１６本という強い電界集中度が得られた。したがって、本実施例によれば、この電界集中部分に小さな放電ランプを設置することにより、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができる。
【００２２】
「第２実施例」
図９は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第２実施例を説明する模式図である。図中、図４と同一参照符号は同一機能部分に対応する。図９に示した実施例が第１実施例と異なる点は、導電性部材３の形状である。すなわち、本実施例の導電性部材３は、この導電性部材３を設置する面１ｂに接する部分で、当該導電性部材３がメッシュ２と対向する側を切り欠かれている。図１０は図９における導電性部材３の形状説明図であり、図１０（ａ）は高周波導入部材６側の背面形状を示す斜視図、図１０（ｂ）はメッシュ２側の正面形状を示す斜視図でる。
【００２３】
図１０において、寸法導電性部材３の寸法Ｐ＝３ｃｍ、寸法Ｑ＝２ｃｍ、寸法Ｒ＝３ｃｍ、寸法Ｓ＝１ｃｍ、寸法Ｔ＝１ｃｍとしている。また、図９において、メッシュ２と導電性部材３の間を１ｃｍとし、導電性部材３がメッシュ２に対向する正面は面３ｂ、高周波導入部材６に対向する背面は面３ａである。図９における寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１８５ｍｍである。このときの電界集中解析図が図１１で、その電界集中解析結果は図１２に示される。図１２は図６と同様の断面、図１２（ｂ）はｘ＝０、ｚ＝１７７．５ｍｍの部分での断面、図１２（ｃ）はｘ＝０、ｚ＝１８０ｍｍの部分での断面、図１２（ｄ）はｘ＝０、ｚ＝１８２．５ｍｍの部分での断面を示す。すなわち、導電性部材３の形状を図１０に示したように切り欠いたことにより、図１０（ｂ）に示した面３ｂが全て矩形ライン１６本以上の電界集中度が得られることが示されている。
【００２４】
したがって、本実施例により、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができると同時に、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００２５】
「第３実施例」
図１３は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第３実施例を説明する模式図である。図中、前記実施例の図面における参照符号と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、導電性部材３の形状を図１０（ａ）に示したものと同様とし、寸法Ｐ＝３ｃｍ、寸法Ｑ＝３ｃｍ、寸法Ｒ＝３ｃｍ、寸法Ｓ＝１ｃｍ、寸法Ｔ＝１ｃｍとしてメッシュ２と導電性部材３の間を２ｃｍとした。そして、メッシュ２と対向する面が３ｂで、高周波導入部材６に対向する背面は面３ａである。また、寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１９５ｍｍである。この構造とした場合の解析結果を図１４に示す。図１４（ａ）、（ｂ１）〜（ｂ３）は前記実施例の場合と同様の断面における電界集中度を示す。本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００２６】
「第４実施例」
図１５は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第４実施例を説明する模式図である。図中、前記実施例の図面における参照符号と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、導電性部材３の形状を図１０（ａ）に示したものと同様とし、寸法Ｐ＝３ｃｍ、寸法Ｑ＝３ｃｍ、寸法Ｒ＝３ｃｍ、寸法Ｓ＝１ｃｍ、寸法Ｔ＝１ｃｍとしてメッシュ２と導電性部材３の間を２ｃｍとした。そして、メッシュ２と対向する面が３ｂで、高周波導入部材６に対向する背面は面３ａである。また、寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１８５ｍｍである。この構造とした場合の解析結果を図１６に示す。図１６（ａ）、（ｂ１）〜（ｂ３）は前記実施例の場合と同様の断面における電界集中度を示す。本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００２７】
「第５実施例」
図１７は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第５実施例を説明する模式図である。図中、前記実施例の図面における参照符号と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、導電性部材３の形状を図１０（ａ）に示したものと同様とし、寸法Ｐ＝３ｃｍ、寸法Ｑ＝３ｃｍ、寸法Ｒ＝３ｃｍ、寸法Ｓ＝１ｃｍ、寸法Ｔ＝１ｃｍとしてメッシュ２と導電性部材３の間を１．５ｃｍとした。そして、メッシュ２と対向する面が３ｂで、高周波導入部材６に対向する背面は面３ａである。また、寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１８５ｍｍである。この構造とした場合の解析結果を図１８に示す。図１８（ａ）、（ｂ１）〜（ｂ３）は前記実施例の場合と同様の断面における電界集中度を示す。本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００２８】
「第６実施例」
図１９は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第６実施例を説明する模式図である。図中、前記実施例の図面における参照符号と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、導電性部材３の形状を図１０（ａ）に示したものと同様とし、寸法Ｐ＝３ｃｍ、寸法Ｑ＝２ｃｍ、寸法Ｒ＝３ｃｍ、寸法Ｓ＝１ｃｍ、寸法Ｔ＝１ｃｍとしてメッシュ２と導電性部材３の間を１．０ｃｍとした。そして、メッシュ２と対向する面が３ｂで、高周波導入部材６に対向する背面は面３ａである。また、寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１００ｍｍである。この構造とした場合の解析結果を図２０に示す。図２０（ａ）、（ｂ）は前記実施例の場合と同様の断面における電界集中度を示す。本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００２９】
「第７実施例」
図２１は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第７実施例を説明する模式図である。図中、前記実施例の図面における参照符号と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、導電性部材３の形状を図１０（ａ）に示したものと同様とし、寸法Ｐ＝３ｃｍ、寸法Ｑ＝２ｃｍ、寸法Ｒ＝３ｃｍ、寸法Ｓ＝１ｃｍ、寸法Ｔ＝１ｃｍとしてメッシュ２と導電性部材３の間を１．０ｃｍとした。
そして、メッシュ２と対向する面が３ｂで、高周波導入部材６に対向する背面は面３ａである。また、寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１１０ｍｍである。この構造とした場合の解析結果を図２２に示す。図２２（ａ）、（ｂ）は前記実施例の場合と同様の断面における電界集中度を示す。本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００３０】
「第８実施例」
図２３は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第８実施例を説明する模式図である。図中、前記実施例の図面における参照符号と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、導電性部材３の形状を図１０（ａ）に示したものと同様とし、寸法Ｐ＝３ｃｍ、寸法Ｑ＝２ｃｍ、寸法Ｒ＝３ｃｍ、寸法Ｓ＝１ｃｍ、寸法Ｔ＝１ｃｍとしてメッシュ２と導電性部材３の間を１．５ｃｍとした。
そして、メッシュ２と対向する面が３ｂで、高周波導入部材６に対向する背面は面３ａである。また、寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１１０ｍｍである。この構造とした場合の解析結果を図２４に示す。図２４（ａ）、（ｂ１）（ｂ２）は前記実施例の場合と同様の断面における電界集中度を示す。本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００３１】
「第９実施例」
図２５は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第９実施例を説明する模式図である。図中、前記実施例の図面における参照符号と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、導電性部材３の形状を図１０（ａ）に示したものと同様とし、寸法Ｐ＝３ｃｍ、寸法Ｑ＝３ｃｍ、寸法Ｒ＝３ｃｍ、寸法Ｓ＝１ｃｍ、寸法Ｔ＝１ｃｍとしてメッシュ２と導電性部材３の間を２．０ｃｍとした。
そして、メッシュ２と対向する面が３ｂで、高周波導入部材６に対向する背面は面３ａである。また、寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１１５ｍｍである。この構造とした場合の解析結果を図２６に示す。図２６（ａ）、（ｂ１）（ｂ２）（ｂ３）は前記実施例の場合と同様の断面における電界集中度を示す。本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００３２】
「第１０実施例」
図２７は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第１０実施例を説明する模式図である。図中、前記実施例の図面における参照符号と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、導電性部材３の形状を図１０（ａ）に示したものと同様とし、寸法Ｐ＝３ｃｍ、寸法Ｑ＝２ｃｍ、寸法Ｒ＝３ｃｍ、寸法Ｓ＝１ｃｍ、寸法Ｔ＝１ｃｍとしてメッシュ２と導電性部材３の間を１．０ｃｍとした。そして、メッシュ２と対向する面が３ｂで、高周波導入部材６に対向する背面は面３ａである。また、寸法Ａ＝９６ｍｍ、寸法Ｂ＝５４ｍｍ、寸法Ｌ＝１８０ｍｍである。この構造とした場合の解析結果を図２８に示す。図２８（ａ）、（ｂ１）（ｂ２）（ｂ３）は前記実施例の場合と同様の断面における電界集中度を示す。本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００３３】
図２９は上記した各実施例における導電性部材と放電ランプの他の構成例の説明図である。この構成例では、放電ランプ４を絶縁支持棒５で導電性部材３の正面３ｂに取りつけている。そして、導電性部材３には冷却流体（風等）の導入孔３ｄおよび吹き出し孔３ｃを形成してあり、導入孔３ｄを介して矩形導波管の外部から導入した冷却流体を吹き出し孔３ｃから放電ランプ４に当てて冷却を行う。他の構成は前記各実施例と同様である。
【００３４】
図３０は上記した各実施例における導電性部材と放電ランプのさらに他の構成例の説明図である。この構成例では、放電ランプ４を支持する絶縁支持棒５は例えば図４に示したように矩形導波管１側に取付け、この絶縁支持棒５で固定された放電ランプ４に導電性部材３に形成した吹き出し孔３ｃから冷却流体を吹き出させて放電ランプ４の冷却を行うようにしたものである。他の構成は前記各実施例と同様である。
【００３５】
「第１１実施例」
図３１は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第１１実施例を説明する模式図である。本実施例では、導電性部材３として高周波導入部材６に対向する斜面を有する一対の台形ブロック３１、３２と、箱型の一対のブロック３３、３４で構成し、これらを図２９に示したように配置した。これらの各ブロックの中央部に小さな放電ランプ４を設置した。各ブロックの寸法例は図示のとおりであるが、これに限らない。図３２は図３１の構造における電界集中度を示し、図３２（ａ）は図２９の矩形導波管１の長辺面側で導電性部材３をｘ方向から見た電界集中度を、図３２（ｂ）は図３１の矩形導波管１の高周波導入部材６側で導電性部材３をｚ方向から見た電界集中度を、図３２（ｃ）は図２９の矩形導波管１のメッシュ２側で導電性部材３をｚ方向に見た電界集中度を示す。
【００３６】
本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００３７】
「第１２実施例」
図３３は本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第１２実施例を説明する模式図である。本実施例は図３１で説明した第１１実施例の変形例に相当し、導電性部材３として高周波導入部材６に対向する斜面を有する一対の台形ブロック３１、３２の間かつメッシュ２側の端部に小型の放電ランプ４を配置したものである。この構造とした矩形導波管１における電界集中度を図３４に示す。図３４（ａ）は図３３の矩形導波管１の長辺面側で導電性部材３をｘ方向から見た電界集中度を、図３４（ｂ）は図３３の矩形導波管１の高周波導入部材６側で導電性部材３をｚ方向から見た電界集中度を、図３４（ｃ）は図３３の矩形導波管１のメッシュ２側で導電性部材３をｚ方向に見た電界集中度を示す。
【００３８】
本実施例によっても、小さな放電ランプでも効率よく点灯させることができ、その設置場所の公差も大きくとることができる。なお、前記実施例と同様に面３ｂは放電ランプからの光線を効率よく反射させるために光沢を持たせたり、パラボラ面に加工することでより高輝度の光線を得ることができる。
【００３９】
図３５は本発明における高周波導入部の一例を説明する部分断面図である。矩形導波管１の高周波導入部材６には他の導波管を介して高周波エネルギーを供給することができるが、本構成例では、マグネトロン２０を矩形導波管１に一体化し、高周波導入部材６をマグネトロン２０のアンテナとする。このような構成としたことにより、高周波無電極放電ランプ装置を一つの複合部品として取り扱うことができ、点光源を必要とする各種のプロジェクター、各種の露光装置への取付けが容易になる。
【００４０】
なお、導電性部材の形状、高周波導入部材の設置形態は上記各実施例で説明したものに限らない。また、共振空洞として方形導波管を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、円筒形や楕円筒形等とすることもでき、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、方形等の単一共振空洞形状をもつ導波管を共振器とし、その中に無電極放電ランプを設置して当該単一の共振器に導入される高周波エネルギーで無電極放電ランプを励起発光させる構成としたため、高周波エネルギー供給手段から導入された高周波エネルギーにより上記無電極放電ランプの管内部に放電プラズマを形成することが可能となり、小型の放電ランプを用いて高輝度の光線を出射する高周波無電極放電ランプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＩＡＪ規格にある２．４５ＧＨｚ帯連続波マグネトロン導波管の両端を短絡した状態の説明図である。
【図２】導波管内の電界分布の解析結果の説明図である。
【図３】導波管内でのマグネトロンのアンテナ配置における電界集中の解析結果の説明図である。
【図４】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第１実施例を説明する模式図である。
【図５】図４に示した構造の方形導波管における電界集中度の解析のための図１と同様の説明図である。
【図６】本発明の第１実施例の構造における電界集中度の解析結果の説明図である。
【図７】図４における導電性部材をメッシュから図５よりも内側に設置した場合の電界集中度の解析のための説明図である。
【図８】図７に示した構造の方形導波管における電界集中度の解析結果の説明図である。
【図９】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第２実施例を説明する模式図である。
【図１０】図９における導電性部材の形状説明図である。
【図１１】図９における構造における電界集中の解析のための図１と同様の説明図である。
【図１２】図９における構造における電界集中の解析結果の説明図である。
【図１３】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第３実施例を説明する模式図である。
【図１４】本発明の第３実施例の構造における電界集中度の解析結果の説明図である。
【図１５】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第４実施例を説明する模式図である。
【図１６】本発明の第４実施例の構造における解析結果の説明図である。
【図１７】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第５実施例を説明する模式図である。
【図１８】本発明の第５実施例の構造における解析結果の説明図である。
【図１９】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第６実施例を説明する模式図である。
【図２０】本発明の第６実施例の構造における解析結果の説明図である。
【図２１】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第７実施例を説明する模式図である。
【図２２】本発明の第７実施例の構造における解析結果の説明図である。
【図２３】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第８実施例を説明する模式図である。
【図２４】本発明の第８実施例の構造における解析結果の説明図である。
【図２５】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第９実施例を説明する模式図である。
【図２６】本発明の第９実施例の構造における解析結果の説明図である。
【図２７】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第１０実施例を説明する模式図である。
【図２８】本発明の第１０実施例の構造における解析結果の説明図である。
【図２９】本発明の各実施例における導電性部材と放電ランプの他の構成例の説明図である。
【図３０】本発明の各実施例における導電性部材と放電ランプのさらに他の構成例の説明図である。
【図３１】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第１１実施例を説明する模式図である。
【図３２】本発明の第１１実施例の構造における解析結果の説明図である。
【図３３】本発明による高周波無電極放電ランプ装置の第１２実施例を説明する模式図である。
【図３４】本発明の第１２実施例の構造における解析結果の説明図である。
【図３５】本発明における高周波導入部の一例を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
１・・・・導波管、２・・・・短絡板、６・・・・マグネトロンのアンテナ、４・・・・無電極放電ランプ、５・・・・支持棒。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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