JP2007220410A

JP2007220410A - 光源装置

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Publication number: JP2007220410A
Application number: JP2006037935A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kanechika; 正之金近
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-02-15
Also published as: JP4757654B2

Abstract

【課題】発光セルの組付け構造を簡単な構造としつつ、共振させるマイクロ波のエネルギーの利用効率を可能な限り高めて、発生する光量を増加させる。
【解決手段】板状導体７と、この板状導体７から延設された棒状導体９と、発光セル１１とを有する。発光セル１１は、その一端面１１ａの中心部に凹み孔２３を有し、この凹み孔２３に棒状導体９が同軸心に挿入される。発光セル１１の一端面１１ａ側に端部の外周部に固設された取り付け部材２７が板状導体７に取り付けられる。発光セルの外周面と他端面１１ｂとには、薄肉導体層２５が固着される。発光セル１１を板状導体７に取り付けることにより半同軸共振器３１が構成され、この半同軸共振器３１の内部空間は発光セル１１で満たされる。共振器３１の内部空間には、板状導体７の外面７ｂに装着したマイクロ波入力部１９からマイクロ波が供給される。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光セル内に封入された発光物質をマイクロ波のエネルギーによって励起して発光させる光源装置に関する。

石英ガラスなどにより構成される発光セル内に、硫黄、水銀、Ａｒガス、Ｘｅガス等の発光物質を封入し、この発光セルの内部にマイクロ波を供給することで、該発光物質を発光させるようにした光源装置として、例えば特許文献１に見られるものが知られている。

なお、本明細書では、「光」は、可視光に限らず、可視光以外の領域（例えばＴＨｚ波領域、紫外領域）の電磁波も含まれる。すなわち、本明細書で光源装置が発生する「光」は、マイクロ波のエネルギーによって発光物質を励起することによって発生可能な波長の電磁波（これは発光物質の種類に依存する）で、該マイクロ波よりも十分に短い波長の電磁波を意味する。

前記特許文献１には、マイクロ波を共振させる同軸共振器の内部における該共振器の軸方向の中央箇所で、中心導体の周囲にドーナツ形状の発光セル（ランプ）を外挿して、該発光セル内の発光物質を均一的に発光させるようにするした光源装置が開示されている。さらに、特許文献１には、マイクロ波を共振させる半同軸共振器の内部の中心導体の先端付近に、該中心導体の先端部を包み込むように湾曲形成した発光セル（ランプ）を配置して、該発光セル内の発光物質を均一的に発光させるようにするした光源装置が開示されている。
特開２０００−３４８６８４号公報

前記特許文献１に見られるような光源装置では、発光セル内の発光物質を均一的に発光させることは可能である。しかるに、かかる従来の光源装置では、発光セル内の発光物質の全体をできるだけ励起・発光させるために、同軸共振器もしくは半同軸共振器の内部空間（マイクロ波を共振させる空間）のうち、マイクロ波のエネルギーが比較的高強度となる箇所で局所的に発光セルが設けられている。このため、該共振器に供給するマイクロ波のエネルギーを十分に活用することができないものとなっていた。すなわち、マイクロ波のエネルギーは共振器の内部空間の全体に分布する（但し、均一ではない）ものの、特許文献１に見られる光源装置では、その発光セル以外の箇所のマイクロ波のエネルギーは全く活用されないこととなる。

また、特許文献１に見られる光源装置では、発光セルを同軸共振器や半同軸共振器内に組付けて保持するための機構も複雑なものとならざるを得ず、ひいては、光源装置の組み立て作業が困難となると共に、その組立コストの増加を招くという不都合があった。さらに、発光セルを保持するための機構を、同軸共振器や半同軸共振器の内部に設けなければならないので、その機構の影響で、該共振器の共振周波数のずれなどを生じる恐れもある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、発光セルの組付け構造を簡単な構造としつつ、共振させるマイクロ波のエネルギーの利用効率を可能な限り高めて、発生する光量を増加させることができる光源装置を提供することを目的とする。

本発明の光源装置の第１の態様は、前記の目的を達成するために、発光物質を封入した発光セルが収容された共振器の内部空間で共振させ、その共振するマイクロ波のエネルギーによって前記発光セル内の発光物質を励起して発光させるようにした光源装置において、板状導体と、該板状導体の表裏面のうちの一方の面を内面、他方の面を外面とし、該板状導体の内面から該板状導体と絶縁されて該板状導体の法線方向に延設された棒状導体と、前記板状導体の外面側から内面側にマイクロ波を入力すべく該板状導体の外面側に設けられたマイクロ波入力部とを備え、前記発光セルは、両端が閉塞された円筒容器状に形成されると共に、その一端面の中心部に、前記棒状導体をその先端から板状導体側の基端まで該発光セルと同軸心に挿入可能に該一端面の中心部を凹ませて成る凹み孔が設けられ、該発光セルの外周面と他端面と一端面の前記凹み孔の周辺箇所を除く面とのうちの少なくとも外周面と他端面とに、前記発光物質が発生する光を通過可能な薄肉導体層が当該面を被覆するように固着され、該発光セルの一端面側の端部の外周部には、前記板状導体に着脱自在に連結可能な取り付け部材が固設され、該発光セルは、前記凹み孔に前記棒状導体を同軸心に挿入すると共に、前記取り付け部材を前記板状導体に連結することにより、前記薄肉導体層を板状導体に導通させつつ該板状導体に着脱可能に取り付けられ、その取り付け状態で前記薄肉導体層の内面と前記板状導体の内面と前記棒状導体の外周面および先端面とで囲まれる空間をマイクロ波を共振させる内部空間とし、且つ前記棒状導体を中心導体として構成される半同軸共振器の内部空間で共振させるマイクロ波を前記マイクロ波入力部から該内部空間に供給するようにしたことを特徴とする。

かかる第１の態様の光源装置によれば、前記発光セルの凹み孔に前記棒状導体を同軸心に挿入すると共に、該発光セルの一端面側（凹み孔の開口側）の端部の外周部に固設された前記取り付け部材を前記板状導体に連結することにより、該発光セルが、前記薄肉導体層を板状導体に導通させつつ該板状導体に着脱可能に取り付けられる。そして、この取り付けによって、前記薄肉導体層の内面と前記板状導体の内面と前記棒状導体の外周面および先端面とで囲まれる空間をマイクロ波を共振させる内部空間とし、且つ前記棒状導体を中心導体とする半同軸共振器が構成されることとなる。この場合、該半同軸共振器の内部空間は、そのほぼ全体が発光セルにより満たされることとなる。このため、前記マイクロ波入力部から半同軸共振器の内部空間にマイクロ波を供給して、そのマイクロ波を該内部空間で共振させると、その内部空間のマイクロ波のほぼ全体を、発光セル内の発光物質の励起・発光のエネルギー源として機能させることができる。

また、前記発光セルを内部空間に有する前記半同軸共振器は、該発光セルの凹み孔に前記棒状導体を同軸心に挿入すると共に、前記取り付け部材を前記板状導体に連結するだけで構成されるので、複雑な組付け構造を必要とすることなく、半同軸共振器の組み立てと、該共振器への発光セルの組み付けとを極めて簡単な構成で容易に行なうことができる。

従って、本発明の第１の態様の光源装置によれば、発光セルの組付け構造を簡単な構造としつつ、共振させるマイクロ波のエネルギーの利用効率を可能な限り高めることができ、ひいては、光源装置で発生する光量をできるだけ多くすることができる。

かかる第１の態様の発明では、前記板状導体は、円板状に形成されると共にその外周部に雄ねじ部を有し、前記取り付け部材は、該板状導体の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周部に有する環状の部材であり、該雌ねじ部を前記板状導体の雄ねじ部に螺合することにより該取り付け部材を板状導体に連結するようにしすることが好適である。

これによれば、前記凹み孔に前記棒状導体を挿入した状態で前記取り付け部材を発光セルと共に、その軸心りに回転させて前記板状導体の雄ねじ部に螺合するだけで、発光セルを板状導体に連結することができる。従って、半同軸共振器の組み立ておよび該共振器への発光セルの組み込みを極めて簡単に行なうことができる。

また、本発明の光源装置の第２の態様は、前記の目的を達成するために、発光物質を封入した発光セルが収容された共振器の内部空間で共振させ、その共振するマイクロ波のエネルギーによって前記発光セル内の発光物質を励起して発光させるようにした光源装置において、板状導体と、該板状導体の表裏面のうちの一方の面を内面、他方の面を外面とし、該板状導体の内面から該板状導体と絶縁されて該板状導体の法線方向に延設された棒状導体と、前記板状導体の外面側から内面側にマイクロ波を入力すべく該板状導体の外面側に設けられたマイクロ波入力部と、前記棒状導体の先端部に該棒状導体と導通して着脱可能に装着可能な環状の導電性押さえ部材とを備え、前記発光セルは、両端が閉塞された円筒容器状に形成されると共に、その軸心部に、前記棒状導体をその先端部が該発光セルの一端面側に突出するように貫挿可能な貫通孔が設けられ、該発光セルの外周面と一端面と他端面の前記貫通孔の周辺箇所を除く面とに、前記発光物質が発生する光を通過可能な薄肉導体層が当該面を被覆するように固着され、該発光セルは、前記貫通孔に前記棒状導体を同軸心に貫挿すると共に、前記他端面の薄肉導体層を前記板状導体の内面に接触・導通させた状態で、前記導電性押さえ部材が前記発光セルの一端面の薄肉導体層に接触・導通するように該導電性押さえ部材を該発光セルの一端面側に突出する前記棒状導体の先端部に装着することにより、該導電性押さえ部材と前記板状導体との間に挟持され、その挟持状態で前記薄肉導体層の内面と前記板状導体の内面と前記棒状導体の外周面とで囲まれる空間をマイクロ波を共振させる内部空間とし、且つ前記棒状導体を中心導体として構成される同軸共振器の内部空間で共振させるマイクロ波を前記マイクロ波入力部から該内部空間に供給するようにしたことを特徴とする。

かかる第２の態様の光源装置によれば、前記発光セルの貫通孔に前記棒状導体を同軸心に貫挿すると共に、前記発光セルの他端面の薄肉導体層を前記板状導体の内面に接触・導通させた状態で、前記導電性押さえ部材が前記発光セルの一端面の薄肉導体層に接触・導通するように該導電性押さえ部材を該発光セルの一端面側に突出する前記棒状導体の先端部に装着することにより、該導電性押さえ部材と前記板状導体との間に挟持される。そして、この挟持によって、前記薄肉導体層の内面と前記板状導体の内面と前記棒状導体の外周面とで囲まれる空間をマイクロ波を共振させる内部空間とし、且つ前記棒状導体を中心導体とする同軸共振器が構成されることとなる。前記薄肉導体層の内面と前記板状導体の内面と前記棒状導体の外周面とで囲まれる空間をマイクロ波を共振させる内部空間とし、且つ前記棒状導体を中心導体とする同軸共振器が構成されることとなる。この場合、該同軸共振器の内部空間は、そのほぼ全体が発光セルにより満たされることとなる。このため、前記マイクロ波入力部から同軸共振器の内部空間にマイクロ波を供給して、そのマイクロ波を該内部空間で共振させると、その内部空間のマイクロ波のほぼ全体を、発光セル内の発光物質の励起・発光のエネルギー源として機能させることができる。

また、前記発光セルを内部空間に有する前記同軸共振器は、該発光セルの貫通孔に前記棒状導体を同軸心に貫挿すると共に、その貫挿により貫通孔から突出する棒状導体の先端部に装着するだけで構成されるので、複雑な組付け構造を必要とすることなく、同軸共振器の組み立てと、該共振器への発光セルの組み付けとを極めて簡単な構成で容易に行なうことができる。

従って、本発明の第２の態様の光源装置によれば、発光セルの組付け構造を簡単な構造としつつ、共振させるマイクロ波のエネルギーの利用効率を可能な限り高めることができ、ひいては、光源装置で発生する光量をできるだけ多くすることができる。

かかる第２の態様の発明では、前記棒状導体は、前記発光セルの一端面側に突出する先端部の外周部に雄ねじ部を有し、前記導電性押さえ部材は、該棒状導体の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周部に有する環状部材であることが好適である。

これによれば、発光セルの貫通孔に棒状導体を貫挿した状態で、前記導電性部材を棒状導体の雄ねじ部に螺合するだけで、同軸共振器の組み立ておよび該共振器への発光セルの組付けを極めて容易に行なうことができる。

以上説明した本発明の第１の態様および第２の態様では、前記薄肉導体層は、それを固着すべき発光セルの面の全体を覆うような透明性導電性膜により構成してもよいが、メッシュ状に形成した透明導電性膜からなることが好ましい。

このように薄肉導体層を透明導電性膜を材質としてメッシュ状に形成することにより、その目開き部分を通って発光セルの外部に放射される光は、薄肉導体層での減衰が生じないので、発光セルから外部の放射される光量をより一層高めることができる。

本発明の光源装置の第１実施形態を図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施形態の光源装置１の全体構成を示す図、図２は該光源装置１の主要部（光源構造体３）の縦断面図、図３は該光源装置１の発光セルおよび取り付け部材の斜視図である。

図１を参照して、本実施形態の光源装置１は、光の発生源の構造体である光源構造体３と、この光源構造体３から放射される光のうち、該光源構造体３の側方に放射される光を反射して、その光の向きを前方に向ける反射鏡５とを備える。

前記光源構造体３の構成を図２および図３を参照して詳細に説明する。光源構造体３は、その主たる構成要素として、板状導体７、棒状導体９、および発光セル１１を備える。

板状導体７は、本実施形態では、金属製のものであり、円板形状に形成されている。この板状導体７の外周面には、雄ねじ部１３が形成されている。また、該板状導体７の軸心部には、貫通穴１５が穿設されている。

この板状導体７の表裏面は、板状導体７の軸心と直交する平面であり、そのうちの一方の面７ａ（図２では左側の面。以下、板状導体７の内面７ａという）から、板状導体７の法線方向（軸心方向）に前記棒状導体９が延設されている。該棒状導体９は、金属製のものであり、その横断面（棒状導体９の軸心に直交する断面）が一定の径の円形となる形状（円柱形状）に形成されている。

この棒状導体９は、板状導体７と同軸心に延在しており、該板状導体７側の端部が板状導体７の貫通穴１３に挿入されている。そして、該貫通穴１５における棒状導体９の周囲には、テフロン（登録商標）等のマイクロ波が透過可能な材質からなる絶縁物１７が介装され、この絶縁物１７により棒状導体９が板状導体７から絶縁されている。

また、板状導体７の他方の面７ｂ（図２では右側の面。以下、板状導体７の外面７ｂという）には、マイクロ波入力部としての同軸コネクタ１９が装着されている。この同軸コネクタ１９は、その中心導体１９ａが棒状導体９の端部の軸心部に穿設された孔２１に挿入されて、該孔２１内で半田付けなどにより該棒状導体９に連結・導通されている。また、同軸コネクタ１９の外周部は、板状導体７に導通されている。なお、同軸コネクタ１９は、図示しないマイクロ波発振器を同軸ケーブルを介して接続するものであり、その接続状態で該マイクロ波発振器から所定周波数のマイクロ波が供給される。

発光セル１１は、大略的には、両端が閉塞された円筒容器状に形成され、その内部に硫黄、水銀、アルゴンガス（Ａｒ）、キセノンガス（Ｘｅ）等の発光物質（図示せず）が単独又は混合状態で封入されている。発光物質の種類は、光源構造体３で発生させようとする所望の光の波長（もしくは周波数）に応じて選択される。

なお、発光セル１１は、その内部の発光物質を励起したときに発生する光とその励起に使用するマイクロ波とを十分に透過させ得る材質から構成され、その材質は例えば石英ガラスである。

発光セル１１の一方の端面１１ａ（図２では右側端面。以下、第１端面１１ａという）は、その中心部を除く箇所が発光セル１１の軸心に直交する平面であるが、他方の端面１１ａ（図２では左側端面。以下、第２端面１１ｂという）は、その全体が発光セル１１の軸心に直交する平面である。そして、該第１端面１１ａの中心部には、その部分を凹ませてなる凹み孔２３が設けられている。この凹み孔２３は、発光セル１１の第１端面１１ａ側から第２端面１１ｂ側に向かって発光セル１１の軸心部に延在し、その深さが、棒状導体９の長さＬ１（詳しくは、板状導体７の内面７ａの位置から棒状導体９の先端までの長さＬ１）と同じ深さか、もしくはそれよりも若干大きい深さに設定されている。また、該凹み孔２３は、一定の径を有し、その径は、棒状導体９の径と同じか、もしくはそれよりも若干大きい径に設定されている。従って、凹み孔２３は、棒状導体９の先端から、板状導体７の内面７ａの位置の基端までの部分を挿入可能に形成されている。

なお、発光セル１１の軸心方向の全長は、凹み孔２３の深さ（棒状導体９の長さＬ１）よりも長く設定されており、発光セル１１の第２端面１１ｂは、凹み孔２３の底面との間に間隔を存する。このため、発光セル１１の発光物質を封入する空間は、凹み孔２３の外周面の周囲の空間と、凹み孔２３の底面と発光セル１１の第２端面１１ｂとの間の空間とから成る。また、発光セル１１の外径は、板状導体７の直径とほぼ同一である。

この発光セル１１の外周面と第２端面１１ｂとには、それらの全面を被覆するように、薄肉導体層２５が固着されている。この薄肉導体層２５は、その各部が互いに導通しており、本実施形態では、透明導電性膜（いわゆるＩＴＯ膜）により構成されている。該透明導電性膜は、発光セル１１の内部の発光物質が発生する光を透過するものであり、例えば酸化インジュウムにスズをドーピングした物質により構成されている。

なお、発光セル１１の外周面および第２端面１１ｂだけでなく、第１端面１１ａの平面部にも薄肉導体層を固着してもよい。ただし、この場合には、凹み孔２３に棒状導体９を挿入したときに、該凹み孔２３の開口端周囲で該棒状導体９と薄肉導体層とが導通しないように、該凹み孔２３の周辺には薄肉導体層を固着しないようにする。また、この場合、発光セル１１の第１端面１１ａの外周寄りの箇所だけに薄肉導体層を固着するようにしてもよい。

図２および図３に示すように、発光セル１１の第１端面１１ａ側の端部の外周部には、環状の（円筒状の）取り付け部材２７が固定されている。この取り付け部材２７は、その一端部（図２では左側端部）が、発光セル１１の第１端面１１ａ側の端部に外挿されて嵌着され、他端部（図２では右側端部）が発光セル１１の第１端面１１ａの正面側に突出されている。本実施形態では、取り付け部材２７は、金属などの導体からなる導電性部材であり、発光セル１１の第１端面１１ａ側の端部の外周部において前記薄肉導体層２５に導通されている。そして、取り付け部材２７の、発光セル１１への嵌着部分を除く内周面には、板状導体７の外周面の雄ねじ部１３に螺合する雌ねじ部２９が形成されている。

上記のように薄肉導体層２５および取り付け部材２７が固着された発光セル１１は、図２に示す如く、その凹み孔２３に棒状導体９を挿入すると共に、該発光セル１１をその軸心まわりに回転させて前記取り付け部材２７の雌ねじ部２９を板状導体７の雄ねじ部１３に螺合して該取り付け部材２７を板状導体７に連結することにより、棒状導体９と同軸心で板状導体７に組付けられている。この組付け状態においては、薄肉導体層２５は、取り付け部材２７を介して板状導体７に導通する。また、発光セル１１の第１端面１１ａの平面部が板状導体７の内面７ａに当接される。これにより、光源構造体３が構成されている。

このように発光セル１１を板状導体７に組付けた状態では、板状導体７の内面７ａと薄肉導体層２５の内面と棒状導体９の外周面および先端面とで囲まれた空間をマイクロ波（前記マイクロ波発振器から同軸コネクタ１９に供給されるマイクロ波）を共振させる空間とし、且つ、棒状導体９を中心導体とする半同軸共振器３１が構成されることとなる。なお、この場合、半同軸共振器３１の管状の外導体は、発光セル１１の外周面を被覆する薄肉導体層２５により構成され、その外導体の両端の短絡面は、発光セル１１の第２端面１１ｂを被覆する薄肉導体層２５と板状導体７の内面７ａとにより構成されることとなる。

補足すると、棒状導体９は、半同軸共振器３１の内部空間でマイクロ波を共振させるために、その長さＬ１が、前記マイクロ波発振器から供給されるマイクロ波の波長λの１／４の長さに設定されている。より一般的には、棒状導体９の長さＬは、λ／４の奇数倍の長さであればよい。

また、発光セル１１の第１端面１１ａにも薄肉導体層を固着した場合には、該第１端面１１ａの薄肉導体層と板状導体７との接触により薄肉導体層２５の全体を板状導体７に導通させるようにしてもよい。その場合には、取り付け部材２７は、樹脂などの絶縁物で構成してもよい。

図１の説明に戻って、前記反射鏡５は、すり鉢状に形成された凹面鏡であり、その底部に形成された穴５ａに前記光源構造体３をほぼ同軸に内挿して、該穴５ａの内周部を前記取り付け部材２７の外周部に固定している。この場合、光源構造体３の発光セル１１は、反射鏡５の内部側に位置し、同軸コネクタ１９が反射鏡５の外部側に突出している。そして、反射鏡５の開口端には、発光セル１１から放射される光を透過するガラス３３が装着されている。

なお、反射鏡５および光源構造体３は、反射鏡５の周囲の図示しない筐体などに各別に取り付けるようにしてもよい。また、図１中の参照符号７７を付した仮想線は本発明の実施形態の変形態様に関するものであり、これについては後述する。

以上説明した本実施形態の光源装置１では、上記のように発光セル１１を板状導体７に組付けた状態で、図示しないマイクロ波発振器から同軸ケーブルを介して同軸コネクタ１９にマイクロ波を供給すると、そのマイクロ波は、同軸コネクタ１９から半同軸共振器３１の内部空間に導入され、該内部空間で共振する。そして、その共振するマイクロ波のエネルギーによって、発光セル１１内の発光物質が励起されて発光する。この場合、本実施形態の光源構造体３では、前述した構造によって、半同軸共振器３１の内部空間のほぼ全体が発光セル１１により満たされている。そのため、該半同軸共振器３１の内部空間の各所で発光物質の励起・発光が行なわれる。なお、半同軸共振器３１では、棒状導体９の先端付近でのマイクロ波のエネルギーが比較的高密度となるため、該先端付近での発光物質の励起・発光が活発に行なわれるが、棒状導体９の周囲でも、その周囲で発光セル１１内に存在する発光物質の一部をマイクロ波のエネルギーによって励起・発光させることができる。

そして、発光セル１１内で発生した光は、前記薄肉導体層２５を通って四方に放射される。このとき、発光セル１１の前方（発光セル１１の第２端面１１ｂの正面方向）に放射される光（図１の矢印Ａで示す光）は、そのまま前記反射鏡５の開口端のガラス３３を通って外部に放射される。また、発光セル１１の側方（径方向）に放射される光（図１の矢印Ｂで示す光）は、前記反射鏡５で反射されて、その向きが発光セル１１の前方に変更され、ガラス３３を通って外部に放射される。これにより、発光セル１１から放射される光の大部分を発光セル１１の前方に指向させることができ、発光セル１１の前方への光量を高めることができる。

かかる本実施形態の光源装置１によれば、光源構造体３の半同軸共振器３１の内部空間で共振するマイクロ波のエネルギーのほぼ全体を有効に活用して、発光セル１１内の発光物質を励起・発光させることができ、ひいては、光源装置１のエネルギー効率を高効率にすることができる。さらに、光源装置１の光源構造体３１で発生させる総光量を可能な限り高めることができる。

なお、本実施形態では、薄肉導体層２５を、これが固着される発光セル１１の面の全体を被覆する膜状のものにしたが、例えば図４に示すようにメッシュ状に形成した透明性導電性膜を薄肉導体層２５’として、発光セル１１に固着するようにしてもよい。なお、この場合、メッシュ状の薄肉導体層２５’の目開きの寸法は、半同軸共振器３１の内部空間で共振させるマイクロ波の波長の１／４よりも十分に小さく、且つ、発光セル１１内の発光物質が発生する光の波長よりも十分に大きく設定される。これにより、マイクロ波が薄肉導体層２５’を透過しないようにし、且つ、発光セル１１内の発光物質が発生する光が薄肉導体層２５’の目開き部分を十分に通過できるようにする。

このように薄肉導体層２５’を透明性導電性膜を材質とするメッシュ状に構成した場合には、薄肉導体層２５’の目開き部分を通って発光セル１１の内部から放出される光は、薄肉導体層２５’の材質部分での減衰が生じないので、発光セル１１の外部に放出される光の量をより一層高めることができる。

また、前記第１実施形態では、取り付け部材２７を板状導体７の外周部に形成した雄ねじ部１３に螺合させるように構成したが、例えば、板状導体７の外周面にフランジを形成し、これに取り付け部材を複数のねじを介して締結するようにしてもよい。

次に、本発明の光源装置の第２実施形態を図５および図６を参照して説明する。図５は本実施形態の光源装置５０の光源構造体５１の縦断面図、図６は該光源構造体５１の発光セル５７の斜視図である。なお、本実施形態は、前記第１実施形態のものと、光源構造体５１の構成のみが相違するものであるので、光源構造体５１の構成を中心に説明する。

図５および図６を参照して、本実施形態の光源構造体５１は、板状導体５３、棒状導体５５および発光セル５７を備える。板状導体５３は、前記第１実施形態の板状導体７と同様に、金属製で、円板形状に形成されている。そして、該板状導体５３の軸心部には、貫通穴５９が穿設されている。また、該板状導体５３の表裏面のうちの一方の面である内面５３ａ（図５では左側の面）と、他方の面である外面５３ｂ（図５では右側の面）とは、板状導体５３の軸心に直交する平面である。なお、本実施形態では、板状導体５３の外周部にはねじ部が形成されていない。

板状導体５３の内面５３ａから、該板状導体５３の法線方向（軸心方向）に前記棒状導体５５が延設されている。この棒状導体５５は、第１実施形態の棒状導体９と同様に、金属製で、その横断面形状が一定の径の円形となる形状である。ただし、本実施形態では、該棒状導体５５の先端部の外周面には、雄ねじ部６１ａが形成され、この雄ねじ部６１ａには、環状の導電性押さえ部材としての金属製のナット６１ｂが着脱自在に螺合可能とされている。この棒状導体５５は、板状導体５３と同軸心に延在しており、第１実施形態のものと同様に、該棒状導体５５の板状導体５３側の端部が板状導体５３の貫通穴５９に挿入され、その貫通穴５０内で棒状導体５５の周囲に介装された絶縁物６３により板状導体５３と絶縁されている。なお、絶縁物６３の材質は、第１実施形態の絶縁物１７と同じである。

そして、板状導体５３の外面５３ｂには、マイクロ波導入部としての同軸コネクタ６５が装着され、この同軸コネクタ６５の中心導体６５ａが、第１実施形態と同様に、棒状導体５５の端部の軸心部に穿設された孔６７に挿入されて、該孔６７内で、半田付けなどにより棒状導体５５に連結・導通されている。なお、同軸コネクタ６５は、第１実施形態の同軸コネクタ１９と同様に図示しないマイクロ波発振器から同軸ケーブルを介して所定周波数のマイクロ波が供給されるマイクロ波入力部であり、その外周部は板状導体５３に導通されている。

発光セル５７は、大略的には、両端が閉塞された円筒容器状に形成され、硫黄、水銀、アルゴンガス（Ａｒ）、キセノンガス（Ｘｅ）等の発光物質（図示せず）が単独又は混合状態で封入されている。なお、該発光セル５７の材質は、第１実施形態の発光セル１１と同じ（本実施形態では石英ガラス）である。

図５および図６に示すように、本実施形態では、発光セル５７の軸心部には、その一方の端面５７ａ（図５では右側端面。以下、第１端面５７ａという）の中心部から、他方の端面５７ｂ（図５では左側端面。以下、第２端面５７ｂという）まで貫通する貫通孔６９が設けられている。従って、発光セル５７の発光物質を封入する空間は、該貫通孔６９の周囲の空間である。この貫通孔６９は、一定の径を有し、その径は、棒状導体５５の径と同じか、もしくはそれよりも若干大きい径に設定されている。また、該貫通孔６９の長さＬ２（＝発光セル５７の軸心方向の長さ）は、棒状導体５５の長さ（詳しくは、板状導体５３の内面５３ａの位置から棒状導体５５の先端までの長さ）よりも短く設定されている。このため、該貫通孔６９は、棒状導体５５を挿入可能に形成されていると共に、該棒状導体５５をその基端（板状導体５３の内面５３ａの位置）まで挿入したとき、該棒状導体５５の先端部の雄ねじ部６１ａが発光セル５７の第２端面５７ｂ側で貫通孔６９から突出するようになっている。

なお、発光セル５７の第１端面５７ａおよび第２端面５７ｂは、いずれも貫通孔６９の箇所を除いて発光セル５７の軸心に直行する平面である。また、発光セル５７の外径は、板状導体５３の直径とほぼ同じである。

この発光セル５７の第１端面５７ａおよび第２端面５７ｂと外周面とには、これらを被覆するように、薄肉導体層７１が固着されている。該薄肉導体層７１は、第１実施形態と同様に、透明性導電性膜（ＩＴＯ膜）により構成され、その各部が互いに導通している。この場合、本実施形態では、薄肉導体層７１は、発光セル５７の外周面の全体を被覆している。一方、発光セル５７の第１端面５７ａおよび第２端面５７ｂにあっては、薄肉導体層７１は、各端面５７ａ，５７ｂのうち、貫通孔６９の周囲の環状部分７３ａ，７３ｂ（各端面５７ａ，５７ｂにおける貫通孔６９の外周円と、図６の破線の円Ｃａ，Ｃｂとの間の領域）を除く箇所の全体を被覆し、且つ、発光セル５７の外周面の薄肉導体層７１と導通するように各端面５７ａ，５７ｂに固着されている。これにより、薄肉導体層７１は、発光セル５７の貫通孔６９に棒状導体５５を挿入したとき、各端面５７ａ，５７ｂの位置で、該棒状導体５５が薄肉導体層７１に接触・導通しないようになっている。

但し、発光セル５７の第２端面５７ｂにあっては、上記環状部分７３ｂを含めて第２端面５７ｂを被覆するように該第２端面５７ｂに薄肉導体層７１を固着するようにしてもよい。そして、この場合、貫通孔６９に棒状導体５５を挿入した状態で該棒状導体５５が第２端面５７ｂの位置で薄肉導体層７１に接触・導通してもよい。また、発光セル５７の第１端面５７ａにおける上記環状部分７３ａの外径は、例えば前記板状部材５３の貫通穴５９の径とほぼ同じか、それよりも若干大きい径でよいが、発光セル５７の第１端面５７ａの外周寄りの箇所だけに、薄肉導体層７１を固着するようにしてもよい。

上記のように薄肉導体層７１が固着された発光セル５７は、図５に示す如く、その貫通孔６９に棒状導体５５を同軸心に挿入・貫通させて、該発光セル５７の第１端面５７ａをそれに固着された薄肉導体層７１を介して板状導体５３の内面５３ａに当接・導通させ、この状態で、発光セル５７の第２端面５７ｂ側で貫通孔６９から突出した棒状導体５５の先端部の雄ねじ部６１ａに前記ナット６１ｂを螺合して、該ナット６１ｂを発光セル５７の第２端面５７ｂに圧接することによって、該ナット６１ｂと板状導体５５との間で挟持される。これにより、本実施形態の光源構造体５１が組み立てられている。

この場合、ナット６１ｂの第２端面５７ｂ側の面の径は、該第２端面５７ｂの前記環状部分７３ｂの外径よりも大きく設定されている。このため、上記のように発光セル５７をナット６１ｂと板状導体５５との間に挟持した状態では、ナット６１ｂは、発光セル５７の第２端面５７ｂで、薄肉導体層７１に接触・導通し、該第２端面５７ｂにおいて、棒状導体５５がナット６１ｂを介して薄肉導体層７１に導通する。

このように構成される光源構造体５１にあっては、板状導体５３の内面５３ａと薄肉導体層７１の内面と棒状導体５５の外周面とで囲まれた空間をマイクロ波（図示しないマイクロ波発振器から同軸コネクタ６５に供給されるマイクロ波）を共振させる空間とし、且つ棒状導体５５を中心導体とする同軸共振器７５が構成されることとなる。なお、この場合、同軸共振器７５の管状の外導体は、発光セル５７の外周面を被覆する薄肉導体層７１により構成され、その外導体の両端の短絡面のうち、発光セル５７の第２端面５７ｂ側の短絡面は、該第２端面５７ｂに固着された薄肉導体層７１と、これに導通するナット６１ｂの第２端面５７ｂ側の面とから構成されることとなる。また、該同軸共振器７５の、発光セル５７の第１端面５７ａ側の短絡面は、第１端面５７ａに固着された薄肉導体層７１とこれに導通する板状態導体５３の内面５３ａとから構成されることとなる。

補足すると、棒状導体９の、同軸共振器７５の内部空間における長さＬ２（＝発光セル５７の軸方向の長さＬ２）は、前記マイクロ波発振器から供給されるマイクロ波を共振させるために、該マイクロ波の波長λの１／２に設定されている。より一般的には、その長さＬ２は、λ／２の整数倍の長さであればよい。

以上が本実施形態における光源装置５０の光源構造体５１の構成である。なお、本実施形態では、反射鏡５とその開口端に装着されるガラス３３とは、前記第１実施形態と同じである。この場合、反射鏡５は、その底部の穴５ａの内周部が板状導体５３の外周部に固定されている。ただし、反射鏡５および光源構造体５１は、反射鏡５の周囲の筐体などに各別に取り付けるようにしてもよい。

以上説明した本実施形態の光源装置５０では、図示しないマイクロ波発振器から同軸ケーブルを介して同軸コネクタ６５にマイクロ波を供給すると、そのマイクロ波は、同軸コネクタ６５から同軸共振器７５の内部空間に導入され、該内部空間で共振する。そして、その共振するマイクロ波のエネルギーによって、発光セル５７内の発光物質が励起されて発光する。この場合、本実施形態の光源構造体５１では、前述した構造によって、同軸共振器７５の内部空間のほぼ全体が発光セル５７により満たされている。そのため、第１実施形態と同様に、同軸共振器７５の内部空間の各所で発光物質の励起・発光が行なわれる。なお、同軸共振器７５では、その軸方向の中央付近でのマイクロ波のエネルギーが比較的高密度となるため、該中央付近での発光物質の励起・発光が活発に行なわれるが、該中央付近以外の箇所でも発光セル５７内に存在する発光物質の一部をマイクロ波のエネルギーによって励起・発光させることができる。

そして、発光セル５７内で発生した光は、前記薄肉導体層７１を通って四方に放射される。さらに、その光は、第１実施形態と同様に、反射鏡５を経由して、もしくは、直接的に、発光セル５７の前方（発光セル５７の第２端面５７ｂの正面方向）に指向し、該反射鏡５の開口端のガラス３３を通って外部に放射される。

かかる本実施形態の光源装置５０によれば、光源構造体５１の同軸共振器７５の内部空間で共振するマイクロ波のエネルギーのほぼ全体を有効に活用して、発光セル５７内の発光物質を励起・発光させることができ、ひいては、光源装置５０のエネルギー効率を高効率にすることができる。さらに、光源装置５０の光源構造体５１で発生させる総光量を可能な限り高めることができる。

なお、本実施形態では、薄肉導体層７１を、これが固着される発光セル５７の面の全体を被覆する膜状のものにしたが、例えば図７に示すようにメッシュ状に形成した透明性導電性膜を薄肉導体層７１’として、発光セル５７に固着するようにしてもよい。なお、この場合、メッシュ状の薄肉導体層７１’の目開きの寸法は、前記図４のものと同様に設定すればよい。

このように薄肉導体層７１’を透明性導電性膜を材質とするメッシュ状に構成した場合には、図４のものと同様に、発光セル５７の外部に放出される光の量をより一層高めることができる。

また、前記第１および第２実施形態で、発光物質として、例えば水銀を使用した場合には、発光セル１１，５７から放射される光は、紫外線となる。この場合、例えば図１の仮想線で示すように、前記反射鏡５の開口端のガラス３３の内面の全体に、紫外線により可視光域の蛍光を発する蛍光体７７を固着するようにして、該蛍光体７７から可視光を放射させるようにしてもよい。なお、蛍光体は、薄膜導体層２５，７１の外面側に固着するようにしてもよい。

また、前記第１および第２実施形態では、薄肉導体層として透明導電性膜を使用したが、薄肉導体層を例えば金属メッシュにより構成し、それを接着剤（発光物質が発生する光を十分に透過し得る接着剤）などで発光セル１１，５７に固着するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態の光源装置の全体構成を示す図。図１の光源装置に主要部である光源構造体の縦断面図。図２の光源構造体に備えた発光セルおよび取り付け部材を示す斜視図。第１実施形態における薄肉導体層の他の例を示す斜視図。本発明の第２実施形態の光源装置の主要部である光源構造体の縦断面図。図５の光源構造体に備えた発光セルを示す斜視図。第２実施形態における薄肉導体層の他の例を示す斜視図。

符号の説明

１，５０…光源装置、７，５３…板状導体、９，５５…棒状導体、１１，５７…発光セル、１３…板状導体の雄ねじ部、１９，６５…同軸コネクタ（マイクロ波入力部）、２３…凹み孔、２５，７１…薄肉導体層、２７…取り付け部材、２９…取り付け部材の雌ねじ部、３１…半同軸共振器、６１ａ…棒状導体の雄ねじ部、６１ｂ…ナット（導電性押さえ部材）、６９…貫通孔、７５…同軸共振器。

Claims

発光物質を封入した発光セルが収容された共振器の内部空間で共振させ、その共振するマイクロ波のエネルギーによって前記発光セル内の発光物質を励起して発光させるようにした光源装置において、
板状導体と、該板状導体の表裏面のうちの一方の面を内面、他方の面を外面とし、該板状導体の内面から該板状導体と絶縁されて該板状導体の法線方向に延設された棒状導体と、前記板状導体の外面側から内面側にマイクロ波を入力すべく該板状導体の外面側に設けられたマイクロ波入力部とを備え、
前記発光セルは、両端が閉塞された円筒容器状に形成されると共に、その一端面の中心部に、前記棒状導体をその先端から板状導体側の基端まで該発光セルと同軸心に挿入可能に該一端面の中心部を凹ませて成る凹み孔が設けられ、
該発光セルの外周面と他端面と一端面の前記凹み孔の周辺箇所を除く面とのうちの少なくとも外周面と他端面とに、前記発光物質が発生する光を通過可能な薄肉導体層が当該面を被覆するように固着され、
該発光セルの一端面側の端部の外周部には、前記板状導体に着脱自在に連結可能な取り付け部材が固設され、
該発光セルは、前記凹み孔に前記棒状導体を同軸心に挿入すると共に、前記取り付け部材を前記板状導体に連結することにより、前記薄肉導体層を板状導体に導通させつつ該板状導体に着脱可能に取り付けられ、
その取り付け状態で前記薄肉導体層の内面と前記板状導体の内面と前記棒状導体の外周面および先端面とで囲まれる空間をマイクロ波を共振させる内部空間とし、且つ前記棒状導体を中心導体として構成される半同軸共振器の内部空間で共振させるマイクロ波を前記マイクロ波入力部から該内部空間に供給するようにしたことを特徴とする光源装置。
前記板状導体は、円板状に形成されると共にその外周部に雄ねじ部を有し、前記取り付け部材は、該板状導体の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周部に有する環状の部材であり、該雌ねじ部を前記板状導体の雄ねじ部に螺合することにより該取り付け部材を板状導体に連結するようにしたことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
発光物質を封入した発光セルが収容された共振器の内部空間で共振させ、その共振するマイクロ波のエネルギーによって前記発光セル内の発光物質を励起して発光させるようにした光源装置において、
板状導体と、該板状導体の表裏面のうちの一方の面を内面、他方の面を外面とし、該板状導体の内面から該板状導体と絶縁されて該板状導体の法線方向に延設された棒状導体と、前記板状導体の外面側から内面側にマイクロ波を入力すべく該板状導体の外面側に設けられたマイクロ波入力部と、前記棒状導体の先端部に該棒状導体と導通して着脱可能に装着可能な環状の導電性押さえ部材とを備え、
前記発光セルは、両端が閉塞された円筒容器状に形成されると共に、その軸心部に、前記棒状導体をその先端部が該発光セルの一端面側に突出するように貫挿可能な貫通孔が設けられ、
該発光セルの外周面と一端面と他端面の前記貫通孔の周辺箇所を除く面とに、前記発光物質が発生する光を通過可能な薄肉導体層が当該面を被覆するように固着され、
該発光セルは、前記貫通孔に前記棒状導体を同軸心に貫挿すると共に、前記他端面の薄肉導体層を前記板状導体の内面に接触・導通させた状態で、前記導電性押さえ部材が前記発光セルの一端面の薄肉導体層に接触・導通するように該導電性押さえ部材を該発光セルの一端面側に突出する前記棒状導体の先端部に装着することにより、該導電性押さえ部材と前記板状導体との間に挟持され、
その挟持状態で前記薄肉導体層の内面と前記板状導体の内面と前記棒状導体の外周面とで囲まれる空間をマイクロ波を共振させる内部空間とし、且つ前記棒状導体を中心導体として構成される同軸共振器の内部空間で共振させるマイクロ波を前記マイクロ波入力部から該内部空間に供給するようにしたことを特徴とする光源装置。
前記棒状導体は、前記発光セルの一端面側に突出する先端部の外周部に雄ねじ部を有し、前記導電性押さえ部材は、該棒状導体の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周部に有する環状部材であることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
前記薄肉導体層は、メッシュ状に形成した透明導電性膜からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置。