(57)【要約】【課題】電力効率及びランプの輝度を高めつつ、ゆらぎを発生させずに発光させることを可能とする液晶プロジェクタに適用される光源装置を提供する。【解決手段】マイクロ波が供給されることで電離及び励起されて発光する封入気体が封入されたランプ部を備えた光源装置の、マイクロ波電源が、ランプ部の封入気体に対するマイクロ波の供給停止に伴うプラズマの電子温度の低下を打ち消して電子温度を封入気体のプラズマの所定レベル以上の励起状態を維持する電子温度に保つ傾きで予め定められる初期値から出力値が増加し、一定周期ごとに初期値に立ち下がるパルス波形を有し、予め定められる所定周波数で変調したマイクロ波を出力する手順と、導波路が、マイクロ波電源からのマイクロ波をランプ部へ伝送する手順と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2009283386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波が供給されることで電離及び励起されて発光する封入気体が封入されたランプ部と、
前記ランプ部の前記封入気体に対する前記マイクロ波の供給停止に伴うプラズマの電子温度の低下を打ち消して前記電子温度を前記封入気体のプラズマの所定レベル以上の励起状態を維持する電子温度に保つ傾きで予め定められる初期値から出力値が増加し、一定周期ごとに前記初期値に立ち下がるパルス波形を有し、予め定められる所定周波数で変調したマイクロ波を出力するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波電源からのマイクロ波を前記ランプ部へ伝送する導波路と、
を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記マイクロ波の供給停止に伴う電子温度の低下の特性が、ｅｘｐ（−ｔ／τ）（ｔは経過時間、τは時定数）で示される場合、
前記マイクロ波電源は、
前記出力値がｅｘｐ（ｔ／τ）の傾きで上昇し、前記一定周期ごとに前記初期値に立ち下がるパルス波形を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記マイクロ波電源は、
前記一定周期の１周期内の時間経過に従って前記出力値が増加し、前記一定周期ごとに前記初期値に立ち下がる三角波を前記パルス波形として出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記マイクロ波電源は、
前記パルス波形のパルス信号を出力するパルス発生回路と、
前記パルス発生回路から出力される前記パルス信号を前記所定周波数の信号で変調したマイクロ波を発生する発振器と、
前記発振器の出力と、前記パルス発生回路の出力に接続され、前記発振器から出力されるマイクロ波を増幅して前記導波路に出力し、前記パルス発生回路の出力値のレベルに応じて増幅したマイクロ波の出力を停止する増幅回路と、
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項５】
前記所定レベルとは、光量変化が５％以下となるレベルである
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項６】
マイクロ波が供給されることで電離及び励起されて発光する封入気体が封入されたランプ部を備えた光源装置の発光制御方法であって、
マイクロ波電源が、前記ランプ部の前記封入気体に対する前記マイクロ波の供給停止に伴うプラズマの電子温度の低下を打ち消して前記電子温度を前記封入気体のプラズマの所定レベル以上の励起状態を維持する電子温度に保つ傾きで予め定められる初期値から出力値が増加し、一定周期ごとに前記初期値に立ち下がるパルス波形を有し、予め定められる所定周波数で変調したマイクロ波を出力する手順と、
導波路が、前記マイクロ波電源からのマイクロ波を前記ランプ部へ伝送する手順と、
を備えたことを特徴とする発光制御方法。
【請求項７】
光源装置と、前記光源装置から射出された光束を、入力される画像情報に応じて変調し光学像を形成する光変調部と、前記光変調部により形成された光学像を投写する投写部と、を備えるプロジェクタであって、
前記光源装置は、
マイクロ波が供給されることで電離及び励起されて発光する封入気体が封入されたランプ部と、
前記ランプ部の前記封入気体に対する前記マイクロ波の供給停止に伴うプラズマの電子温度の低下を打ち消して前記電子温度を前記封入気体のプラズマの所定レベル以上の励起状態を維持する電子温度に保つ傾きで予め定められる初期値から出力値が増加し、一定周期ごとに前記初期値に立ち下がるパルス波形を有し、予め定められる所定周波数で変調したマイクロ波を出力するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波電源からのマイクロ波を前記ランプ部へ伝送する導波路と、
を備えた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、マイクロ波励起ランプを使用した光源装置、光源装置の発光制御方法、およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタのランプにおいて、ランプ内の封入気体にマイクロ波を与えて電離、励起させてプラズマを発生させることにより発光させる技術が知られている。
特許文献１、特許文献２に示されるマイクロ波励起ランプでは、マイクロ波の発生装置としてマグネトロンを用いることを前提としている。マグネトロンを用いる場合、一般的にはランプに継続的にマイクロ波を与えることになり、例えば、輝度を高めようとした場合、多くの電力が必要となり、また、プラズマの電子温度が高くなってしまい電極摩耗も生じてしまうという問題がある。この問題を解決するため、特許文献３には、マグネトロンではなく固定マイクロ波発生器を適用して、矩形波のパルスを発生させることで、電力効率を高めつつ、輝度を高める技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１０２００５号公報
【特許文献２】特開２００４−１４６３３８号公報
【特許文献３】特開２００７−１１５５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、光源のプラズマについては、光源への電力の供給を停止（ＯＦＦ）した場合、電子温度が低下してから、ある程度の電子温度を下回るまでは、励起状態が維持されて発光状態が維持され、その後さらに電子温度が低下するに連れて徐々に消光するという現象が知られている（電力供給の停止から励起状態が維持される期間を以下、プラズマ寿命という）。前述した特許文献３に記載の発明に係る矩形のパルスでは、パルスとパルスとの間において電子温度の低下が発生することから、消光はしないまでも、励起状態が安定して維持されず発光輝度においてゆらぎが発生してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、電力効率及びランプの輝度を高めつつ、さらに、ゆらぎを発生させずに、発光させることを可能とする液晶プロジェクタに適用される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】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の光源装置は、マイクロ波が供給されることで電離及び励起されて発光する封入気体が封入されたランプ部と、ランプ部の封入気体に対するマイクロ波の供給停止に伴うプラズマの電子温度の低下を打ち消して電子温度を封入気体のプラズマの所定レベル以上の励起状態を維持する電子温度に保つ傾きで予め定められる初期値から出力値が増加し、一定周期ごとに初期値に立ち下がるパルス波形を有し、予め定められる所定周波数で変調したマイクロ波を出力するマイクロ波電源と、マイクロ波電源からのマイクロ波をランプ部へ伝送する導波路と、を備えたことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、マイクロ波電源が、ランプ部の封入気体に対するマイクロ波の供給停止に伴うプラズマの電子温度の低下を打ち消して電子温度を封入気体のプラズマの所定レベル以上の励起状態を維持する電子温度に保つ傾きで予め定められる初期値から出力値が増加し、一定周期ごとに初期値に立ち下がるパルス波形を有し、予め定められる所定周波数で変調したマイクロ波を出力し、導波路により、マイクロ波が供給されることで電離及び励起されて発光する封入気体が封入されたランプ部へ伝送される。
これにより、ランプ部に供給するマイクロ波を、電子温度の低下を打ち消して電子温度を封入気体のプラズマの励起状態を維持する電子温度に保つパルス波形とし、プラズマの励起状態を維持することができるので、ゆらぎを防止しつつ、また、パルス波形とすることで電力効率を良くすることができ、さらに、電子温度も低く保つことができるため、電極摩耗も防ぐことが可能となる。
【０００６】
また、本発明の光源装置において、マイクロ波の供給停止に伴う電子温度の低下の特性が、ｅｘｐ（−ｔ／τ）（ｔは経過時間、τは時定数）で示される場合、マイクロ波電源は、出力値がｅｘｐ（ｔ／τ）の傾きで上昇し、一定周期ごとに初期値に立ち下がるパルス波形を出力することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、マイクロ波の供給停止に伴う電子温度の低下の特性ｅｘｐ（−ｔ／τ）に応じて、マイクロ波電源は、出力値がｅｘｐ（ｔ／τ）の傾きで上昇し、一定周期ごとに初期値に立ち下がるパルス波形を出力する。
これにより、電子温度の低下の特定と逆の傾きで上昇するパルス波形を出力し、電子温度の低下を打ち消して電子温度を封入気体のプラズマの励起状態を維持することができるので、ゆらぎを防止しつつ、また、パルス波形とすることで電力効率を良くすることができ、さらに、電子温度も低く保つことができるため、電極摩耗も防ぐことが可能となる。
【０００７】
また、本発明の光源装置において、マイクロ波電源は、一定周期の１周期内の時間経過に従って出力値が増加し、一定周期ごとに初期値に立ち下がる三角波をパルス波形として出力することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、マイクロ波電源は、一定周期の１周期内の時間経過に従って出力値が増加し、一定周期ごとに初期値に立ち下がる三角波をパルス波形として出力する。
これにより、時間経過に伴う電子温度の低下を、時間経過に従って増加するマイクロ波電源の出力値によって打ち消し、電子温度を封入気体のプラズマの励起状態を維持することができるので、ゆらぎを防止しつつ、また、パルス波形とすることで電力効率を良くすることができ、さらに、電子温度も低く保つことができるため、電極摩耗も防ぐことが可能となる。
【０００８】
また、本発明の光源装置において、マイクロ波電源は、パルス波形のパルス信号を出力するパルス発生回路と、パルス発生回路から出力されるパルス信号を所定周波数の信号で変調したマイクロ波を発生する発振器と、発振器の出力と、パルス発生回路の出力に接続され、発振器から出力されるマイクロ波を増幅して導波路に出力し、パルス発生回路の出力値のレベルに応じて増幅したマイクロ波の出力を停止する増幅回路と、を有することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、マイクロ波電源は、パルス発生回路が出力するパルス波形のパルス信号を所定周波数の信号で変調したマイクロ波を発生させ、増幅回路は、発生されるマイクロ波を増幅して導波路に出力し、パルス発生回路の出力値のレベルに応じて増幅したマイクロ波の出力を停止する。
これにより、パルス発生回路の出力値のレベルに応じて増幅したマイクロ波の出力を停止することができるので、電力効率を良くすることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の光源装置において、所定レベルとは、光量変化が５％以下となるレベルであることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、マイクロ波電源は、プラズマの光量変化が５％以下となるレベルの励起状態を維持する電子温度に保つ。
これにより、光学的にちらつきのないレベルの励起状態を保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
＜第１の実施形態：構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の光源装置は、固体マイクロ波電源２００と、ランプ部１００と、固体マイクロ波電源２００に備えられる端子２０１から導波路３００によって接続されるランプ部１００と、を備えている。
【００１１】
固体マイクロ波電源２００は、マイクロ波を発振する固体高周波発振器である発振器２１０と、増幅回路２４０と、発振器２１０と増幅回路２４０との間に接続され、パルス発生回路２２０から出力されるパルスに応じてON／OFFを切替えて発振器２１０から出力されるマイクロ波の変調を行うスイッチ２３０と、パルス発生回路２２０と、パルス発生回路２２０と増幅回路２４０との間に接続され、パルス発生回路２２０から出力されるパルスに応じてパルス発生回路２２０からランプ部１００への電力の供給のON／OFFを切替えるパワースイッチ２５０と、を備えている。
【００１２】
発振器２１０は、電圧によって発振するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な発振器である。発振器２１０には、例えば、参考文献１（特開２００３−１２４７４４号公報）、参考文献２（特開２００４−３６３９２２号公報）などに記載された電圧制御発振器が適用できる。本実施形態における発振器２１０は、２．４５GHｚ帯の周波数で発振したマイクロ波信号を出力する。ここで、発振器２１０は、立ち上がり特性に優れ、温度特性が安定していることが望ましい。本実施形態では、発振器２１０として、プロジェクタに搭載可能な程度に小型であり、アンプの発熱による温度変化が生じても安定した信号を出力することが可能な弾性表面波（Surface Acoustic Wave：SAW）発振器を適用する。
【００１３】
パルス発生回路２２０は、定められた周波数によるパルス信号を出力する。本実施形態におけるパルス発生回路２２０は、例えば、３０ｋHz帯のパルス信号を出力する。
スイッチ２３０は、パルス発生回路２２０から出力されるパルス信号に応じて電路の開閉を行う開閉器である。スイッチ２３０は、パルス発生回路２２０から出力されるパルス信号の立ち上がりに応じて接続状態となり（ＯＮ）、立ち下がりに応じて切断状態となる（ＯＦＦ）。このように、スイッチ２３０は、パルス発生回路２２０から出力されるパルスに応じてスイッチをON／OFFすることで、パルス発生回路２２０から出力されるパルス信号を変調波とし、発振器２１０から出力されるマイクロ波信号を搬送波とする振幅変調波信号を出力する。
【００１４】
発振器２１０から出力され、スイッチ２３０で変調された振幅変調波信号は、増幅回路２４０で増幅される。ここで、光源装置をプロジェクタに搭載可能な程度に小型化し、さらにランプ部１００の出力を５０Ｗ以上とすることから、単一のアンプの利得が１０ｄＢを超えるものとすると、発振してしまう。そこで、本実施形態における増幅回路２４０では、１０ｄＢ以下のアンプを３段に構成したアンプ２４１、アンプ２４２、アンプ２４３を適用する。このうち、アンプ２４３は、パワースイッチ２５０により、発振器２１０から出力されるパルス信号の周期にあわせて、パルス信号の下限で電流がＯＦＦとなるように制御される。ここで、固体マイクロ波電源２００からランプ部１００に出力するマイクロ波電力を５０Ｗ〜２００Ｗであるとすると、電圧は２８Ｖとなり、３．５Ｖ〜７．０Ａの電流が発生することから、その電流をパワースイッチ２５０によってＯＮ／ＯＦＦして制御し、発光効率を上げる。このようにして効率化すると、アンプの発生する熱を抑えることができ、光源装置をプロジェクタに搭載可能な程度に小型化することが可能となる。なお、この場合、アンプ２４１とアンプ２４２とのそれぞれの出力は１〜５Ｗ程度となり、電圧は５Ｖで０．２Ａ〜１Ａの電流が発生する。
【００１５】
図２は、アンプ２４３の詳細な構成を示す図である。アンプ２４３は、アンプ２４２からの振幅波変調信号が入力される端子２０２と、キャパシタＤＣ＿ＣＵＴ１と、整合回路２４４と、インダクタンスＬ１と、キャパシタＣ１と、インダクタンスＬ１とキャパシタＣ１との間に接続されるバイアス回路２４６と、トランジスタＱ１と、パワースイッチ２５０からの２８Ｖの電圧がかかる端子２０３と、インダクタンスＬ２と、キャパシタＣ２と、整合回路２４５と、キャパシタＤＣ＿ＣＵＴ２と、導波路３００に増幅された振幅変調波信号を出力する端子２０１とを備えている。
【００１６】
端子２０２には、アンプ２４２に接続され、発振器２１０から出力されスイッチ２３０で振幅変調されたマイクロ波信号である振幅変調波信号が入力される。端子２０２に入力される振幅変調波信号は、直流成分を遮断するキャパシタＤＣ＿ＣＵＴ１を介して、整合回路２４４に伝達される。整合回路２４４は、振幅変調波信号のインピーダンス整合を行う素子である。整合回路２４４の他端は、トランジスタＱ１のゲート側に接続される。
【００１７】
整合回路２４４からトランジスタＱ１に入力される振幅変調波信号には、バイアス回路２４６によりバイアス電圧がかけられる。インダクタンスＬ１は、端子２０２から入力される振幅変調波信号がバイアス回路２４６に流入することを防ぐチョークコイルである。インダクタンスＬ１は、キャパシタＣ１の一端に接続され、キャパシタＣ１の他端は接地される。
【００１８】
トランジスタＱ１には、増幅素子であるＦＥＴ（Field effect transistor）が適用され、ゲート側が整合回路２４４に接続され、ドレイン側がインダクタンスＬ２に接続され、ソース側が接地されている。トランジスタＱ１は、整合回路２４４から供給される振幅変調波信号を増幅して、整合回路２４５側に出力する。トランジスタＱ１のドレイン側には、端子２０３を介してパワースイッチ２５０から２８Ｖの電圧が印加される。インダクタンスＬ２は、交流を遮断して振幅変調波信号の端子２０３側への流出を防ぐチョークコイルである。インダクタンスＬ２と端子２０３との間には、キャパシタＣ２が接続され、接地される。
【００１９】
端子２０３から供給され、２８Ｖの電圧によってトランジスタＱ１で増幅された振幅変調波信号は、整合回路２４５に供給される。整合回路２４５は、振幅変調波信号のインピーダンス整合を行う。整合回路２４５から端子２０１に供給される振幅変調波信号は、キャパシタＤＣ＿ＣＵＴ２によって直流成分が遮断され、端子２０１によって出力される。
【００２０】
図３は、パワースイッチ２５０の詳細な構成を示す図である。パワースイッチ２５０は、電源Ｅｒと、抵抗Ｒと、抵抗Ｒｐと、アンプＡ１と、パルストランスＴｉと、２８Ｖの電圧電源である直流電源Ｅｄｃと、トランジスタＱ２と、キャパシタＣｏと、出力Ｅｏとを備えている。
【００２１】
端子２０４には、パルス発生回路２２０からのパルス信号が入力される。端子２０４から入力されたパルス信号は、パルストランスＴｉにより変圧され、アンプＡ１に供給される。アンプＡ１は、電源Ｅｒから印加される電圧と、パルストランスＴｉから印加される電圧とに応じて、トランジスタＱ２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。トランジスタＱ２がＯＮの状態であると、Ｅｄｃからの２８Ｖの電圧が、出力Ｅｏに伝達され、端子２０３を介してアンプ２４３に出力される。
【００２２】
増幅回路２４０で増幅されたマイクロ波は、端子２０１を介して接続されたマイクロ波伝送線路である導波路３００によりランプ部１０に給電される。なお、このマイクロ波伝送線路は、同軸ケーブル、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、導波管などさまざまな伝送線路を適用することができる。
【００２３】
ランプ部１０は、非導電性材料で形成される略球形状の膨出部を有する透明な発光物質容器で構成されたマイクロ波励起ランプである。この発光物質容器は、石英ガラス、サファイアガラス、透明セラミックス等から形成される。また、膨出部には、マイクロ波により発光する発光物質を充填した発光部（発光ガスを封入した封入空間）が形成されている。発光部（封入空間）の内径は例えば、略１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
発光部のガスは、点灯中の水銀蒸気圧が１〜２００気圧程度（超高圧水銀ランプ程度）になるように水銀を封じこめたものか、キセノンガスにヨウ化ナトリウムやヨウ化スカンジウムを用いたものを用いても良い。
【００２４】
図４は、固体マイクロ波電源２００からランプ部１００に供給されるマイクロ波の振幅変調波信号の電力と、ランプ部１００に形成されたプラズマ中の電子温度との関係を示す図である。図４の（ａ）は、供給されるマイクロ波の振幅変調波信号が矩形波である場合の電力とプラズマ中の電子温度との関係を示す図である。図４の（ａ−１）は、プラズマ中の電子温度を示し、（ａ−２）は、マイクロ波の振幅変調波信号の電力を示している。このように、マイクロ波の振幅変調波信号の電力が矩形状に供給される場合、電子温度は、電力の立ち上がりから少し遅れて急激に上昇し、電力の立下りとともに下降する。このとき、電子温度の上限と下限の差が大きく開くこととなり、ちらつきの原因となる。
【００２５】
そこで、マイクロ波の振幅変調波信号を三角波、特に図４の（ｂ）に示されるような、のこぎり状の鋸歯状波とする場合を考える。図４の（ｂ）は、供給されるマイクロ波の振幅変調波信号が鋸歯状波である場合の電力とプラズマ中の電子温度との関係を示す図である。図４の（ｂ−１）は、プラズマ中の電子温度を示し、（ｂ−２）は、マイクロ波の振幅変調波信号の電力を示している。このように、マイクロ波の振幅変調波信号の電力がのこぎり状に供給される場合、電子温度は、緩やかな電力の立ち上がりに伴って上昇し、電力の立下りとともに下降するが、立ち下がった電力が再度、緩やかに立ち上がってくるために、充分に下降する前に再び上昇する。これにより、電子温度は充分に下がることなく、一定以上の電子温度を保つこととなる。すなわち、マイクロ波の振幅変調波信号を鋸歯状波とすると、ちらつきを抑えることが可能となる。
【００２６】
図５の（ａ）は、マイクロ波の供給を停止した後の時間経過に伴う電子温度の下降を示す図である。図５の（ａ）に示されるように、プラズマ中の電子温度は、Ｙ＝Ａｅｘｐ（−ｔ／τ）（ｔは経過時間、τは時定数）となる。ここで、Ｙは電子温度であり、Ａは係数である。本実施形態では、図５の（ａ）のように下降する電子温度に対し、図５の（ｂ）に示されるようなｅｘｐ（ｔ／τ）の傾きで上昇する電力を供給し、電子温度を一定以上に保ち、ゆらぎを防ぐ。
【００２７】
図６は、発光部に封入される発光ガスについて、その電離電圧と、光学的にちらつきのないデューティ比との関係を示す図である。ここで、「光学的にちらつきのない」とは、光量変化が５％以下であることとする。パルス発生回路２２０が発生させるパルス信号のデューティ比は、このような特性に従って、光量変化が５％以下となるデューティ比を適用する。ここで、電離電圧が低いと、プラズマができやすいため、デューティ比が小さくても、光学的にちらつきがない。また、デューティ比が小さいと、マイクロ波電源の消費電力が小さくて済むため、省電力となる。そこで、ちらつきがなく、省電力となる最適なマイクロ波の振幅変調波信号により発光部を発光させるためには、電離電圧が低い発光ガスを選択することが望ましい。
【００２８】
＜第１の実施形態：動作＞
次に、本実施形態による光源装置の動作例を説明する。まず、図１における発振器２１０が、２．４５GHｚ帯の周波数で発振したマイクロ波信号を出力する。また、パルス発生回路２２０は、図４の（ｂ）の（ｂ−２）に示したような３０ｋHz帯の鋸歯状のパルス信号を出力する。
【００２９】
パルス発生回路２２０から出力された３０ｋHz帯の鋸歯状のパルス信号は、パワースイッチ２５０に入力されて、パワースイッチ２５０によってパルス信号に応じてアンプ２４３の接続状態の切り替えが行われる。図３において、端子２０４から入力されるパルス信号は、パルストランスＴｉによって変圧され、アンプＡ１を介してトランジスタＱ２に出力される。直流電源ＥｄｃからトランジスタＱ２に印加される電圧が、アンプＡ１から入力されるパルス信号の振幅に応じて出力Ｅｏに伝達され、端子２０３を介してアンプ２４３に出力される。
【００３０】
一方、図１に戻り、スイッチ２３０は、パルス発生回路２２０から出力された鋸歯状のパルス信号に応じてスイッチをON／OFFすることで、パルス発生回路２２０から出力される鋸歯状のパルス信号を変調波とし、発振器２１０から出力されるマイクロ波信号を搬送波とする振幅変調波信号を、増幅回路２４０に出力する。
【００３１】
増幅回路２４０は、入力される振幅変調波信号を増幅する。図２において、３段構成がとられる増幅回路２４０の３番目のアンプ２４３に端子２０２から入力される振幅変調波信号は、キャパシタＤＣ＿ＣＵＴ１によって直流成分が遮断され、整合回路２４４によってインピーダンス整合が行われる。また、振幅変調波信号は、バイアス回路２４６によってバイアス電圧が加えられた後、トランジスタＱ１に出力される。
【００３２】
トランジスタＱ１に入力された振幅変調波信号は、トランジスタＱ１がパワースイッチ２５０から端子２０３を介して入力される２８Ｖの電圧に応じてＯＮ／ＯＦＦされることで増幅され、整合回路２４５に出力される。増幅された振幅変調波信号は、整合回路２４５によってインピーダンス整合が行われ、キャパシタＤＣ＿ＣＵＴ２に直流成分が遮断されて端子２０１から出力される。端子２０１から出力されたマイクロ波の振幅変調波信号は、ランプ部１００に封入された発光ガスに出力され、ランプ部１００が発光する。
【００３３】
なお、本実施形態では、マイクロ波の振幅変調波信号を鋸歯状波とすることとしたが、電源電力、発光ガスの特性、ランプ部の大きさなどに応じて、階段状波、三角波などのプラズマの電子温度の低下を打ち消す最適な形状のパルス波形として良い。
【００３４】
以上説明したように、本説明によれば、ランプ部に供給するマイクロ波を、電子温度の低下を打ち消して電子温度を封入気体のプラズマの励起状態を維持する電子温度に保つパルス波形とし、プラズマの励起状態を維持することができるので、ゆらぎを防止しつつ、また、パルス波形とすることで電力効率を良くすることができ、さらに、電子温度も低く保つことができるため、電極摩耗も防ぐことが可能となる。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の光源装置を使用したプロジェクタについて図面を参照して説明する。
図７は、本発明の光源装置を備えるプロジェクタの構成を示す図である。図７に示すように、プロジェクタ１０１は、光学系１０２と、制御回路１０３と、電源部１０４とを備えている。このプロジェクタ１０１は、外部から入力される画像信号に応じた画像を、光学系１０２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１０１では、外部電源１０５からの交流電力が電源部１０４によって直流電力に変換され、直流電力が電源部１０４から光学系１０２や制御回路１０３などに供給される。
【００３６】
また、図８は、図７に示すプロジェクタの光学系１０２の構成を示すブロック図である。図８に示すように、光学系１０２は、前述した本発明の固体マイクロ波電源２００と固体マイクロ波電源２００とを備える光源装置１１１と、照明光学系１１２と、光変調部１１３と、色合成光学系１１４と、投写部１１５とを有して構成されている。
【００３７】
次に、図８を参照して、この光学系１０２の動作について説明する。
光源装置１１１内の固体マイクロ波電源２００から出力されたマイクロ波信号が、導波路３００によりランプ部１００に向けて出力される。ランプ部１００は、照明光学系１１２に光束を射出する。
照明光学系１１２は、光源装置１１１から射出された光束の照度を均一化し、各色光に分離する。光変調部１１３は、照明光学系１１２で分離された各色光の光束に対して画像情報に応じて変調して光学像を形成する。色合成光学系１１４は、照明光学系１１２で色分離され光変調部１１３で変調された各色光の光学像を合成し、投写部１１５にて光学像を投写する。
【００３８】
以上説明したように、本発明のプロジェクタにおいては、本発明による光源装置を使用しており、ゆらぎを防止しつつ、また、電力効率の良い光源装置を搭載したプロジェクタを提供することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のマイクロ波励起ランプを使用した光源装置、およびプロジェクタは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す図。
【図２】本発明の光源装置におけるアンプの回路を示す図。
【図３】本発明の光源装置におけるパワースイッチの回路を示す図。
【図４】本発明の光源装置におけるマイクロ波の振幅変調波信号の電力とプラズマ中の電子温度との関係を示す図である。
【図５】本発明の光源装置における電子温度と与える波形とを示す図である。
【図６】発光部に封入される発光ガスの電離電圧と、光学的にちらつきのないデューティ比との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図８】プロジェクタの光学系の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１００・・・ランプ部、２００・・・固体マイクロ波電源、２０１・・・端子、２０２・・・端子、２０３・・・端子、２０４・・・端子、２０５・・・端子、２１０・・・発振器、２２０・・・パルス発生回路、２３０・・・スイッチ、２４０・・・増幅回路、２４１・・・アンプ、２４２・・・アンプ、２４３・・・アンプ、２４４・・・整合回路、２４５・・・整合回路、２４６・・・バイアス回路、２５０・・・パワースイッチ、３００・・・導波路３００
【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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