JP2007234433A - Light source device - Google Patents

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正之 金近
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device capable of resonating microwaves by a simple means and continuing the emission of an emissive substance in a light emitting cell even if thermal deformation is generated following the temperature change in a resonator and the resonance frequency of the resonator is changed. <P>SOLUTION: The light source device has a modulation means (voltage-controlled oscillator 9 and sinusoidal wave transmitter 10 for modulating frequencies) for generating microwaves to be modulated for outputting while having frequency distribution with the frequency of microwaves outputted by a microwave oscillator 7 as a center frequency by periodically changing the phase of microwaves outputted from the microwave oscillator 7 on a time axis, thus supplying the microwaves to be modulated outputted from the voltage-controlled oscillator 9 in the modulation means to a resonator 3. In the resonator 3, the light emitting cell 5 enclosing the emissive substance is accommodated, and the emissive substance is excited by the energy of microwaves resonated by the resonator 3 for emitting light. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光セル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。   The present invention relates to a light source device that emits light by exciting a luminescent material enclosed in a light emitting cell with microwave energy.

石英ガラスなどにより構成される発光セル(バルブ)内に、硫黄、水銀、Arガス、Xeガス等の発光物質を封入すると共にこの発光セルをマイクロ波共振器の内部空間(空洞)に収容した光源装置が従来より知られている(例えば特許文献1を参照)。   A light source in which a light emitting material such as sulfur, mercury, Ar gas, Xe gas or the like is enclosed in a light emitting cell (bulb) made of quartz glass or the like and the light emitting cell is accommodated in the internal space (cavity) of the microwave resonator An apparatus is conventionally known (see, for example, Patent Document 1).

この種の光源装置では、マグネトロンなどのマイクロ波発振器から所定周波数(所定波長)のマイクロ波を共振器に供給して共振させ、その共振させたマイクロ波のエネルギーにより発光セル内の発光物質を励起して発光させる。   In this type of light source device, a microwave having a predetermined frequency (predetermined wavelength) is supplied to a resonator from a microwave oscillator such as a magnetron to resonate, and the light emitting material in the light emitting cell is excited by the energy of the resonated microwave. To emit light.

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。
特許公報第2583619号
In this specification, “light” is not limited to visible light, but also includes electromagnetic waves in regions other than visible light (eg, THz wave region, ultraviolet region). That is, the “light” generated by the light source device in this specification is an electromagnetic wave having a wavelength that can be generated by exciting the luminescent material with microwave energy (this depends on the type of the luminescent material). It means an electromagnetic wave with a sufficiently shorter wavelength than the above.
Japanese Patent No. 2583619

ところで、前記特許文献1などに見られる従来の光源装置では、マイクロ波発振器から出力されるマイクロ波の周波数は、単一の一定周波数である。そして、このマイクロ波を供給する共振器は、その共振周波数が、該マイクロ波の周波数と同じになるように構成される。   By the way, in the conventional light source device seen in the said patent document 1, etc., the frequency of the microwave output from a microwave oscillator is a single fixed frequency. And the resonator which supplies this microwave is comprised so that the resonant frequency may become the same as the frequency of this microwave.

一方、マイクロ波を共振させる共振器は、発光セル内の発光物質の発光に伴い発生する熱などによる温度上昇によって、該共振器の熱変形が生じることがある。そして、このような共振器の熱変形が発生すると、該共振器の実際の共振周波数が、マイクロ波発振器から出力されるマイクロ波の周波数からずれ、ひいては、マイクロ波を共振器内で共振させることができなくなって、発光セル内の発光物質の発光が停止してしまうという不都合があった。   On the other hand, in a resonator that resonates microwaves, thermal deformation of the resonator may occur due to a temperature rise due to heat generated by light emission of a light emitting substance in a light emitting cell. When such a resonator is thermally deformed, the actual resonance frequency of the resonator deviates from the frequency of the microwave output from the microwave oscillator, and as a result, the microwave is caused to resonate within the resonator. There is a disadvantage that the light emission of the light emitting substance in the light emitting cell stops.

このような不都合を防止するために、共振器の温度を温度センサを介して監視し、その検出温度に応じてマイクロ波発振器の発振周波数(出力するマイクロ波の周波数)をリアルタイムで補正することが考えられる。   In order to prevent such inconvenience, the temperature of the resonator is monitored via a temperature sensor, and the oscillation frequency (frequency of the output microwave) of the microwave oscillator is corrected in real time according to the detected temperature. Conceivable.

しかるに、共振器の熱変形は、一般に、同一仕様の共振器であっても個々の共振器毎にばらつきを生じる。このため、上記のように共振器の検出温度に応じてマイクロ波発振器の発振周波数を補正するようにする場合には、個々の共振器毎に、検出温度に応じたマイクロ波発振器の発振周波数の補正用パラメータを調整しなければならない。ひいては、光源装置の製造コストの上昇を招くと共に、製造作業に手間がかかるものとなってしまう。   However, the thermal deformation of the resonator generally varies for each resonator even if the resonator has the same specification. Therefore, when correcting the oscillation frequency of the microwave oscillator according to the detected temperature of the resonator as described above, the oscillation frequency of the microwave oscillator corresponding to the detected temperature is set for each resonator. Correction parameters must be adjusted. As a result, the manufacturing cost of the light source device is increased, and the manufacturing work is troublesome.

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、共振器の温度変化に伴う熱変形が生じて該共振器の共振周波数が変化しても、該熱変形のばらつきによらずに簡易な手段によって該共振器内でマイクロ波を共振させることができ、ひいては、発光セル内の発光物質の発光を継続することができる光源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and even if thermal deformation caused by temperature change of the resonator occurs and the resonance frequency of the resonator changes, simple means can be used regardless of variations in the thermal deformation. Accordingly, an object of the present invention is to provide a light source device that can resonate a microwave in the resonator and thus can continue light emission of a light emitting substance in a light emitting cell.

本発明の光源装置は、かかる目的を達成するために、所定周波数のマイクロ波を共振させる内部空間を有する共振器と、該共振器の内部空間で共振させるマイクロ波を出力するマイクロ波発振器と、発光物質が封入され、前記共振器の内部空間に収容された発光セルとを備え、前記マイクロ波発振器から前記共振器にマイクロ波を供給し、該共振器の内部空間で共振させたマイクロ波のエネルギーにより前記発光セル内の発光物質を励起して発光させる光源装置において、前記マイクロ波発振器は、前記所定周波数のマイクロ波の位相を時間軸上で周期的に変化させてなるマイクロ波であって、前記所定周波数を中心周波数とする周波数分布を有する被変調マイクロ波を生成して出力する変調手段を備え、該変調手段から出力される被変調マイクロ波を前記共振器に供給するようにしたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the light source device of the present invention has a resonator having an internal space for resonating a microwave of a predetermined frequency, a microwave oscillator for outputting a microwave to resonate in the internal space of the resonator, A light emitting cell encapsulated in a luminescent material and housed in an internal space of the resonator, and a microwave is supplied from the microwave oscillator to the resonator and resonated in the internal space of the resonator. In the light source device that emits light by exciting the luminescent substance in the light emitting cell with energy, the microwave oscillator is a microwave that is obtained by periodically changing the phase of the microwave of the predetermined frequency on the time axis. A modulation means for generating and outputting a modulated microwave having a frequency distribution having the predetermined frequency as a center frequency, and a modulated signal output from the modulation means; The black wave is characterized in that so as to supply to the resonator.

かかる本発明によれば、前記変調手段によって、前記所定周波数のマイクロ波の位相を時間軸上で周期的に変化させてなるマイクロ波が被変調マイクロ波として生成されて出力される。なお、このような変調手段としては、公知の位相変調器あるいは周波数変調器(変調用の制御信号によって出力するマイクロ波の位相または周波数を変化させ得るもの)を使用すればよい。補足すると、「マイクロ波の位相を時間軸上で周期的に変化させる」ということは、より詳しくは、マイクロ波(被変調マイクロ波)の各時刻の(瞬時瞬時の)位相を所定周波数のマイクロ波の位相から変化させ、また、その位相の変化量を経時に伴い周期的に変動させる(例えば正弦波状に変動させる)ことを意味する。   According to the present invention, the microwave generated by periodically changing the phase of the microwave of the predetermined frequency on the time axis is generated and output as the modulated microwave by the modulation means. As such a modulation means, a known phase modulator or frequency modulator (one that can change the phase or frequency of the microwave output by the modulation control signal) may be used. Supplementally, “periodically changing the phase of the microwave on the time axis” means that the phase of the microwave (modulated microwave) at each time (instantaneous instantaneous) is a micro of a predetermined frequency. It means that the phase of the wave is changed, and the amount of change in the phase is periodically changed over time (for example, changed in a sinusoidal shape).

この場合、前記変調手段から出力される被変調マイクロ波、すなわち、前記共振器に供給される被変調マイクロ波は、前記所定周波数を中心周波数とする周波数分布を有する。このため、前記共振器の温度変化に伴う該共振器の熱変形が生じて、該共振器の共振周波数が前記所定周波数から変化しても、被変調マイクロ波には、共振器の変化後の共振周波数と同じ周波数の成分が含まれる。また、共振器の熱変形に伴う共振周波数の変化量(前記所定周波数からの変化量)は、個々の共振器毎のばらつきはあるものの、一般には比較的小さい。このため、前記被変調マイクロ波のうち、共振器の変化後の共振周波数と同じ周波数の成分のエネルギー強度を、該共振器に供給される被変調マイクロ波の全エネルギー(該被変調マイクロ波の全ての周波数成分のエネルギー強度の総和)に対して十分に高い割合の強度にすることができる。従って、共振器の温度変化に伴う熱変形が生じても、その熱変形後の共振器の共振周波数と同じ周波数を有し、且つ、エネルギー強度が十分に高いマイクロ波を該共振器の内部空間(空洞)で共振させることができる。そして、その共振するマイクロ波のエネルギーによって、発光セル内の発光物質を支障なく励起して、発光させることができる。   In this case, the modulated microwave output from the modulation means, that is, the modulated microwave supplied to the resonator has a frequency distribution having the predetermined frequency as a center frequency. For this reason, even if the resonator is thermally deformed due to the temperature change of the resonator and the resonance frequency of the resonator is changed from the predetermined frequency, the modulated microwave has no change after the change of the resonator. A component having the same frequency as the resonance frequency is included. In addition, the amount of change in the resonance frequency accompanying the thermal deformation of the resonator (the amount of change from the predetermined frequency) is generally relatively small, although there are variations among individual resonators. Therefore, among the modulated microwaves, the energy intensity of the component having the same frequency as the resonant frequency after the change of the resonator is set to the total energy of the modulated microwaves supplied to the resonator (the modulated microwaves). A sufficiently high intensity can be obtained with respect to the sum of the energy intensities of all frequency components. Therefore, even if thermal deformation occurs due to the temperature change of the resonator, a microwave having the same frequency as the resonance frequency of the resonator after the thermal deformation and sufficiently high energy intensity is transferred to the internal space of the resonator. (Cavity) can resonate. Then, the light emitting substance in the light emitting cell can be excited without any trouble by the energy of the resonating microwaves to emit light.

よって、本発明によれば、共振器の温度変化に伴う熱変形が生じて該共振器の共振周波数が変化しても、該熱変形のばらつきによらずに、簡易な手段(前記変調手段)によって該共振器内でマイクロ波を共振させることができる。ひいては、発光セル内の発光物質の発光を継続することができる。   Therefore, according to the present invention, even if the thermal deformation caused by the temperature change of the resonator occurs and the resonance frequency of the resonator changes, a simple means (the modulation means) does not depend on the variation of the thermal deformation. Thus, the microwave can be resonated in the resonator. As a result, light emission of the light emitting substance in the light emitting cell can be continued.

かかる本発明においては、前記所定周波数を中心とする周波数帯域であって、その帯域内における前記被変調マイクロ波のエネルギー強度の、該被変調マイクロ波の全エネルギー強度に対する割合が所定割合以上となる周波数帯域を高エネルギー周波数帯域としたとき、前記変調手段は、前記被変調マイクロ波の周波数分布における前記高エネルギー周波数帯域が前記共振器の温度変化に伴う該共振器の共振周波数の変動範囲を包含するように前記被変調マイクロ波を生成する手段であることが好ましい。   In the present invention, the frequency band is centered on the predetermined frequency, and the ratio of the energy intensity of the modulated microwave in the band to the total energy intensity of the modulated microwave is a predetermined ratio or more. When the frequency band is a high energy frequency band, the modulation means includes a fluctuation range of a resonance frequency of the resonator according to a temperature change of the resonator in the high energy frequency band in the frequency distribution of the modulated microwave. It is preferable that the modulation microwave is generated.

これによれば、前記共振器の熱変形によって該共振器の共振周波数が変化しても、前記被変調マイクロ波のうち、その変化後の共振周波数と同じ周波数を有する周波数成分を前記高エネルギー周波数帯域内に収めることができるので、該周波数成分のエネルギー強度を、確実に十分に高いものにすることができる。従って、共振器の温度変化に伴う共振周波数の変化によらずに、発光物質の励起・発光をより確実に行なうことができる。   According to this, even if the resonance frequency of the resonator changes due to thermal deformation of the resonator, a frequency component having the same frequency as the resonance frequency after the change of the modulated microwave is changed to the high energy frequency. Since it can be accommodated in the band, the energy intensity of the frequency component can be surely made sufficiently high. Therefore, excitation and light emission of the luminescent material can be performed more reliably without depending on the change of the resonance frequency accompanying the temperature change of the resonator.

なお、前記所定割合を例えば95%としたときには、前記高エネルギー周波数帯域は、いわゆる占有帯域に相当するものとなる。また、前記共振器の共振周波数の変動範囲については、例えば、複数の同一の仕様の光源装置について、その光源装置で想定される温度環境下での共振周波数の変動範囲をあらかじめ実験的に計測しておき、その計測結果に基づいて前記高エネルギー周波数帯域内に収めるべき共振周波数の変動範囲を特定しておけばよい。また、変調手段を例えば周波数変調器により構成した場合には、前記高ネエルギー周波数帯域は、被変調マイクロ波の周波数の変化幅や、変調用の信号波の周波数に応じたものとなるので、その周波数の変化幅や変調用の信号波の周波数を適切に設定しておくことで、前記高エネルギー周波数帯域に共振器の共振周波数の変動範囲を包含させることができる。   When the predetermined ratio is 95%, for example, the high energy frequency band corresponds to a so-called occupied band. In addition, as for the fluctuation range of the resonance frequency of the resonator, for example, for a plurality of light source devices having the same specification, the fluctuation range of the resonance frequency under the temperature environment assumed for the light source device is experimentally measured in advance. In addition, the resonance frequency fluctuation range that should be within the high energy frequency band may be specified based on the measurement result. Further, when the modulation means is constituted by, for example, a frequency modulator, the high energy frequency band corresponds to the change width of the frequency of the modulated microwave and the frequency of the signal wave for modulation. By appropriately setting the frequency change width and the frequency of the modulation signal wave, the high energy frequency band can include the fluctuation range of the resonance frequency of the resonator.

本発明の一実施形態を図1および図2を参照して説明する。図1は本実施形態の光源装置の全体構成を示す図、図2(a)は後述するマイクロ波発振器7に備えた周波数変調用正弦波発振器9の出力を一定の直流電圧としたときにマイクロ波発振器7から出力されるマイクロ波の周波数分布を示すグラフ、図2(b)は該周波数変調用制限波発振器9の出力を正弦波信号としたときにマイクロ波発振器7から出力されるマイクロ波(被変調マイクロ波)の周波数分布を示すグラフである。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the light source device of the present embodiment, and FIG. 2A is a diagram showing a micro-wave when the output of a frequency modulation sine wave oscillator 9 provided in a microwave oscillator 7 described later is a constant DC voltage. 2B is a graph showing the frequency distribution of the microwave output from the wave oscillator 7. FIG. 2B shows the microwave output from the microwave oscillator 7 when the output of the frequency modulation limiting wave oscillator 9 is a sine wave signal. It is a graph which shows the frequency distribution of (modulated microwave).

図1を参照して、本実施形態の光源装置1は、マイクロ波を共振させる内部空間(空洞)を有する共振器3と、この共振器3の内部空間に収容された発光セル5と、共振器3に供給する被変調マイクロ波を出力するマイクロ波発振器7とを備えている。被変調マイクロ波は、あらかじめ定められた所定周波数を中心周波数とする周波数分布を有するマイクロ波である。   Referring to FIG. 1, a light source device 1 of the present embodiment includes a resonator 3 having an internal space (cavity) for resonating microwaves, a light emitting cell 5 accommodated in the internal space of the resonator 3, and a resonance. And a microwave oscillator 7 for outputting a modulated microwave to be supplied to the device 3. The modulated microwave is a microwave having a frequency distribution having a predetermined frequency as a center frequency.

共振器3は、本実施形態の例では半同軸共振器である。この半同軸共振器3は、円筒状の外導体11とその軸心部に該外導体11と同軸に設けられた中心導体13とを備える。外導体11および中心導体13は、金属などの導体材から構成されている。また、中心導体13は、その横断面(中心導体13の軸心に直行する断面)が円形となる棒状のものである。なお、外導体11は、円筒状に形成した金属メッシュにより構成してもよい。その場合、外導体11を構成する金属メッシュの目開きは、外導体11の内部空間で共振させるマイクロ波を透過しないような寸法(該マイクロ波の波長よりも十分に小さい寸法)に設定される。   The resonator 3 is a semi-coaxial resonator in the example of this embodiment. The semi-coaxial resonator 3 includes a cylindrical outer conductor 11 and a central conductor 13 provided coaxially with the outer conductor 11 at the axial center thereof. The outer conductor 11 and the center conductor 13 are made of a conductor material such as metal. Further, the center conductor 13 has a rod shape whose cross section (a section perpendicular to the axis of the center conductor 13) is circular. In addition, you may comprise the outer conductor 11 by the metal mesh formed in the cylindrical shape. In that case, the mesh opening of the metal mesh constituting the outer conductor 11 is set to a dimension that does not transmit the microwave resonated in the inner space of the outer conductor 11 (a dimension that is sufficiently smaller than the wavelength of the microwave). .

外導体11の一端部(図1では右側端部。以下、第1端部という)には、その第1端部側の短絡面15a(外導体11の内部空間で共振させるマイクロ波の反射面)を構成する金属製の短絡板17が設けられている。短絡板17は、本実施形態では、外導体11と一体に形成されて該外導体11に導通し、該外導体11の第1端部を閉蓋している。そして、短絡板17の内面(外導体11の内部空間に臨む面)が外導体11の第1端部側の短絡面15aとなっている。なお、短絡板17は、外導体11と別体に構成し、ネジ等の締結部材で外導体11に固定するようにしてもよい。   One end of the outer conductor 11 (right end in FIG. 1; hereinafter referred to as first end) is a short-circuit surface 15a on the first end side (a microwave reflecting surface that resonates in the inner space of the outer conductor 11). A metal short-circuit plate 17 is provided. In this embodiment, the short-circuit plate 17 is formed integrally with the outer conductor 11 and is electrically connected to the outer conductor 11, and closes the first end portion of the outer conductor 11. The inner surface of the short-circuit plate 17 (the surface facing the inner space of the outer conductor 11) is a short-circuit surface 15 a on the first end side of the outer conductor 11. The short-circuit plate 17 may be configured separately from the outer conductor 11 and fixed to the outer conductor 11 with a fastening member such as a screw.

外導体11の他端部(図1では左側端部。以下、第2端部という)には、その第2端部側の短絡面15bを構成する金属メッシュ19が外導体11と導通して装着され、該金属メッシュ19により外導体11の第2端部が閉蓋されている。この金属メッシュ19の内面(外導体11の内部空間に臨む面)が短絡面15bとなっている。この場合、金属メッシュ19は、その目開きが、外導体11の内部空間で共振させるマイクロ波を透過しないような寸法(該マイクロ波の波長よりも十分に小さい寸法)に設定されていると共に、本実施形態の光源装置1で発生させる光を十分に透過し得る寸法(その光の波長よりも十分に大きい寸法)に設定されている。この金属メッシュ19の短絡面15bと短絡板17の短絡面15aと外導体11の内周面とで囲まれた空間(外導体11の内部空間)が、共振器3においてマイクロ波を共振させる空洞である。   At the other end portion of the outer conductor 11 (left end portion in FIG. 1; hereinafter referred to as second end portion), a metal mesh 19 constituting the short-circuit surface 15b on the second end side is electrically connected to the outer conductor 11. The second end of the outer conductor 11 is closed by the metal mesh 19. The inner surface of the metal mesh 19 (the surface facing the inner space of the outer conductor 11) is a short-circuit surface 15b. In this case, the metal mesh 19 is set to a size that does not transmit the microwave that resonates in the internal space of the outer conductor 11 (a size that is sufficiently smaller than the wavelength of the microwave), and It is set to a dimension that can sufficiently transmit light generated by the light source device 1 of the present embodiment (a dimension that is sufficiently larger than the wavelength of the light). A space surrounded by the short-circuit surface 15 b of the metal mesh 19, the short-circuit surface 15 a of the short-circuit plate 17, and the inner peripheral surface of the outer conductor 11 (inner space of the outer conductor 11) is a cavity that resonates microwaves in the resonator 3. It is.

前記短絡板17の外面には、外導体11と同軸心に同軸コネクタ21が装着されている。そして、前記中心導体13は、その短絡板13側の端部が短絡板17に穿設された貫通穴17aに挿入され、同軸コネクタ21の図示しない中心導体に結合されている。なお、中心導体13は、貫通穴17a内で該中心導体13の周囲に設けられた絶縁物23を介して外導体11と絶縁されている。また、同軸コネクタ21の外周部は、外導体11に導通されている。   A coaxial connector 21 is mounted on the outer surface of the short-circuit plate 17 coaxially with the outer conductor 11. The center conductor 13 is inserted into a through hole 17 a formed in the short-circuit plate 17 at the end on the short-circuit plate 13 side, and is coupled to a center conductor (not shown) of the coaxial connector 21. The center conductor 13 is insulated from the outer conductor 11 via an insulator 23 provided around the center conductor 13 in the through hole 17a. The outer peripheral portion of the coaxial connector 21 is electrically connected to the outer conductor 11.

そして、中心導体13は、外導体11の内部空間で、短絡板17側から金属メッシュ19に向かって外導体11と同軸心に延在する。この場合、共振器3は、半同軸共振器であるので、中心導体13の先端は金属メッシュ19の短絡面15bと間隔を存している。   The center conductor 13 extends coaxially with the outer conductor 11 from the short-circuit plate 17 side toward the metal mesh 19 in the inner space of the outer conductor 11. In this case, since the resonator 3 is a semi-coaxial resonator, the tip of the center conductor 13 is spaced from the short-circuit surface 15 b of the metal mesh 19.

本実施形態における共振器3は、以上説明したように外導体11、中心導体13、短絡板17、金属メッシュ19、および同軸コネクタ21を備えた半同軸共振器である。この共振器3では、その内部空間に同軸コネクタ21および中心導体13を介してマイクロ波を供給可能としている。ここで、例えば前記被変調マイクロ波の中心周波数(所定周波数)に等しい単一周波数のマイクロ波を共振器3に供給するようにした場合に、その所定周波数のマイクロ波(その波長を以下、λとする)を共振器3の内部空間で共振させるためには、中心導体13の長さL(詳しくは、短絡面15aから中心導体13の先端までの距離)が、λ/4の奇数倍の長さに設定されていることが必要である。このように中心導体13の長さを設定しておくことで、共振器3の共振周波数が上記所定周波数と同一になる。ただし、共振器3の外導体11や中心導体13は、その温度上昇により比較的高温になると熱変形(熱膨張)を生じる。そして、この場合、特に、中心導体13の熱変形によって、中心導体13の実際の長さLが変化するため、共振器3の実際の共振周波数は、上記所定周波数に対してずれを生じることとなる。本実施形態では、このような共振器3の共振周波数のずれが生じても、後述するように該共振器3でマイクロ波の共振を行なわせることができるようになっている。そして、本実施形態では、中心導体13の長さLは、所定の温度環境下(例えば常温環境下)で、λ/4の長さ(より一般的にはλ/4の奇数倍の長さ)に設定されている。   The resonator 3 in the present embodiment is a semi-coaxial resonator including the outer conductor 11, the center conductor 13, the short-circuit plate 17, the metal mesh 19, and the coaxial connector 21 as described above. In the resonator 3, microwaves can be supplied to the internal space via the coaxial connector 21 and the center conductor 13. Here, for example, when a microwave having a single frequency equal to the center frequency (predetermined frequency) of the modulated microwave is supplied to the resonator 3, the microwave of the predetermined frequency (the wavelength is referred to as λ below) In order to cause resonance in the internal space of the resonator 3, the length L of the center conductor 13 (specifically, the distance from the short-circuit surface 15a to the tip of the center conductor 13) is an odd multiple of λ / 4. It must be set to length. By setting the length of the center conductor 13 in this way, the resonance frequency of the resonator 3 becomes the same as the predetermined frequency. However, the outer conductor 11 and the center conductor 13 of the resonator 3 undergo thermal deformation (thermal expansion) when the temperature rises due to the temperature rise. In this case, in particular, the actual length L of the center conductor 13 changes due to thermal deformation of the center conductor 13, and therefore the actual resonance frequency of the resonator 3 is deviated from the predetermined frequency. Become. In the present embodiment, even if such a resonance frequency shift of the resonator 3 occurs, the resonator 3 can resonate microwaves as will be described later. In the present embodiment, the length L of the central conductor 13 is a length of λ / 4 (more generally, an odd multiple of λ / 4) under a predetermined temperature environment (for example, a room temperature environment). ) Is set.

前記発光セル5は、中心導体13の先端と金属メッシュ19との間で共振器13の内部空間(外導体11の内部空間)に収容されている。本実施形態では、発光セル5は、中空の円板形状に形成され、その外周面を外導体11の内周面に接触させた状態で外導体11と同軸心に該外導体11の内部空間に収容されている。そして、該発光セル5の内部には、硫黄、水銀、アルゴンガス(Ar)、キセノンガス(Xe)等の発光物質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、光源装置1で生成し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5は、共振器3で共振させるマイクロ波が透過し、且つ、該発光セル5内の発光物質が励起されて発生する光が透過し得る材質から構成され、その材質は、本実施形態では石英ガラスである。   The light emitting cell 5 is accommodated in the internal space of the resonator 13 (internal space of the outer conductor 11) between the tip of the center conductor 13 and the metal mesh 19. In the present embodiment, the light emitting cell 5 is formed in a hollow disk shape, and the inner space of the outer conductor 11 is coaxial with the outer conductor 11 in a state where the outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the outer conductor 11. Is housed in. The light emitting cell 5 is filled with a light emitting substance such as sulfur, mercury, argon gas (Ar), xenon gas (Xe) or the like alone or in a mixed state. The type of the luminescent material is selected according to the wavelength (or frequency) of desired light to be generated by the light source device 1. The light emitting cell 5 is made of a material through which microwaves resonated by the resonator 3 can pass and light generated by excitation of the light emitting substance in the light emitting cell 5 can pass through. In the embodiment, it is quartz glass.

補足すると、本実施形態では、外導体11の第2端部側の短絡面15bを金属メッシュ19により構成したが、発光セル5内の発光物質から発光させる光が可視光である場合には、発光セル5の軸心方向の両端面のうちの、外導体11の第2端部側の端面に透明導電性膜(いわゆるITO膜)を固着して外導体11に導通させ、その透明導電性膜により外導体11の第2端部側の短絡面を構成してもよい。   Supplementally, in the present embodiment, the short-circuit surface 15b on the second end side of the outer conductor 11 is configured by the metal mesh 19, but when the light emitted from the light emitting substance in the light emitting cell 5 is visible light, A transparent conductive film (so-called ITO film) is fixed to the end face on the second end side of the outer conductor 11 among both end faces of the light emitting cell 5 in the axial direction, and the transparent conductor is connected to the outer conductor 11. You may comprise the short circuit surface by the side of the 2nd edge part of the outer conductor 11 with a film | membrane.

また、共振器3は、半同軸共振器でなくてもよく、例えば同軸共振器であってもよい。さらに、共振器3は、その内部空間に導波管を介してマイクロ波を供給し得るように構成してもよい。   Further, the resonator 3 may not be a semi-coaxial resonator, and may be a coaxial resonator, for example. Furthermore, the resonator 3 may be configured to supply microwaves to the internal space via a waveguide.

前記マイクロ波発振器7は、本実施形態では、電圧制御発振器9と、周波数変調用正弦波発振器10とを本発明における変調手段として備えている。電圧制御発振器9は、そのコントロール端子9aに付与される制御用電圧信号のレベル(電圧値)に応じた周波数を有するマイクロ波を発振して出力するものであり、その出力側が同軸ケーブル27を介して前記共振器13の同軸コネクタ21に接続されている。   In the present embodiment, the microwave oscillator 7 includes a voltage control oscillator 9 and a frequency modulation sine wave oscillator 10 as modulation means in the present invention. The voltage controlled oscillator 9 oscillates and outputs a microwave having a frequency corresponding to the level (voltage value) of the control voltage signal applied to the control terminal 9 a, and the output side thereof is via the coaxial cable 27. And connected to the coaxial connector 21 of the resonator 13.

また、周波数変調用正弦波発振器10は、電圧制御発振器9に対する制御用電圧信号として、正弦波信号を出力するものであり、その出力側が同軸ケーブルなどで構成された接続線25を介して電圧制御発振器9のコントロール端子9aに接続されている。この場合、周波数変調用正弦波発振器10が出力する正弦波信号は、そのレベル(電圧値)が、所定の直流電圧レベルを中心電圧として、正弦波状に変化する信号である。該正弦波信号の中心電圧は、その電圧値の制御用電圧信号(一定レベルの直流電圧)を電圧制御発振器9のコントロール端子9aに付与したときに該電圧制御発振器9が出力するマイクロ波の周波数が前記所定周波数(=被変調マイクロ波の中心周波数)となるような電圧値である。   The frequency modulation sine wave oscillator 10 outputs a sine wave signal as a control voltage signal for the voltage controlled oscillator 9, and the output side of the frequency modulation sine wave oscillator 10 is voltage controlled via a connection line 25 constituted by a coaxial cable or the like. The control terminal 9a of the oscillator 9 is connected. In this case, the sine wave signal output from the frequency modulation sine wave oscillator 10 is a signal whose level (voltage value) changes in a sine wave shape with a predetermined DC voltage level as a center voltage. The center voltage of the sine wave signal is the frequency of the microwave output by the voltage controlled oscillator 9 when a voltage signal for control (DC voltage at a certain level) is applied to the control terminal 9a of the voltage controlled oscillator 9. Is a voltage value that becomes the predetermined frequency (= the center frequency of the modulated microwave).

このように構成されたマイクロ波発振器7では、周波数変調用正弦波発振器10から電圧制御発振器9に正弦波信号を制御用電圧信号として付与することで、該正弦波信号の中心電圧に対応する所定周波数のマイクロ波をキャリア(搬送波)とし、このキャリアを該正弦波信号によって周波数変調してなるマイクロ波が、電圧制御発振器9により被変調マイクロ波として生成されて出力されることとなる。これにより、マイクロ波発振器7は、時間軸上での位相が前記所定周波数のキャリアの位相に対して周期的に変化する被変調マイクロ波を生成して出力する。該被変調マイクロ波は、換言すれば、時間軸上でキャリアとの位相差が周期的に(正弦波状に)変化するマイクロ波である。   In the microwave oscillator 7 configured as described above, a sine wave signal is applied as a control voltage signal from the frequency modulation sine wave oscillator 10 to the voltage controlled oscillator 9, whereby a predetermined voltage corresponding to the center voltage of the sine wave signal is obtained. A microwave having a frequency microwave as a carrier (carrier wave) and frequency-modulating the carrier with the sine wave signal is generated and output as a modulated microwave by the voltage controlled oscillator 9. Thereby, the microwave oscillator 7 generates and outputs a modulated microwave whose phase on the time axis changes periodically with respect to the phase of the carrier having the predetermined frequency. In other words, the modulated microwave is a microwave whose phase difference with the carrier changes periodically (in a sine wave form) on the time axis.

具体的には、キャリア(前記正弦波信号の中心電圧に対応して電圧制御発振器9が出力するマイクロ波)の周波数をfc、変調用の信号波(前記正弦波信号)の周波数をfs、被変調マイクロ波の周波数をfm、被変調マイクロ波の周波数fmの、キャリアの周波数fcに対する最大偏移量(=|fm−fc|の最大値。以下、最大周波数偏移という)をΔfとすると、被変調マイクロ波の周波数fmは、次式(1)により与えられる。なお、tは時刻である。   Specifically, the frequency of the carrier (the microwave output from the voltage controlled oscillator 9 corresponding to the center voltage of the sine wave signal) is fc, the frequency of the modulation signal wave (the sine wave signal) is fs, Assuming that the modulation microwave frequency is fm and the maximum deviation amount of the modulated microwave frequency fm with respect to the carrier frequency fc (= maximum value of | fm−fc |; hereinafter referred to as the maximum frequency deviation) is Δf, The frequency fm of the modulated microwave is given by the following equation (1). Note that t is time.


fm=fc+Δf・cos(2・π・fs・t) ……(1)

すなわち、マイクロ波発振器7における周波数変調は、被変調マイクロ波の周波数をキャリアの周波数fcに対して正弦波状に変化させる(振動させる)変調である。

fm = fc + Δf · cos (2 · π · fs · t) (1)

That is, the frequency modulation in the microwave oscillator 7 is a modulation that changes (vibrates) the frequency of the modulated microwave in a sine wave shape with respect to the carrier frequency fc.

ここで、時間軸上での被変調マイクロ波の位相(任意の時刻tでの位相角)をθmとすると、その位相θmは、被変調マイクロ波の角周波数(=2・π・fm)を時間積分してなる値であるから、θmは次式(2)により表される。また、被変調マイクロ波は、次式(3)により表される。   Here, if the phase of the modulated microwave on the time axis (phase angle at an arbitrary time t) is θm, the phase θm is the angular frequency (= 2 · π · fm) of the modulated microwave. Since it is a value obtained by time integration, θm is expressed by the following equation (2). The modulated microwave is expressed by the following equation (3).


θm=2・π・fc・t+(Δf/fs)・sin(2・π・fs・t)
=θc+(Δf/fs)・sin(2・π・fs・t) ……(2)

Vm=Vcm・sinθm ……(3)

なお、θc(≡2・π・fc・t)は時刻tでのキャリアの位相(位相角)である。また、Vmは時刻tにおける被変調マイクロ波の電磁場強度、Vcmは該電磁場強度の振幅値である。Vcmは、キャリアの電磁場強度の振幅値と同じである。

θm = 2 · π · fc · t + (Δf / fs) · sin (2 · π · fs · t)
= Θc + (Δf / fs) · sin (2 · π · fs · t) (2)

Vm = Vcm · sinθm (3)

Θc (≡2 · π · fc · t) is the phase (phase angle) of the carrier at time t. Vm is the electromagnetic field intensity of the modulated microwave at time t, and Vcm is the amplitude value of the electromagnetic field intensity. Vcm is the same as the amplitude value of the electromagnetic field strength of the carrier.

本実施形態では、式(3)により表される被変調マイクロ波がマイクロ波発振器7の電圧制御発振器9で生成され、この被変調マイクロ波が電圧制御発振器9から同軸ケーブル27を介して前記共振器13に供給される。この場合、式(2)に見られるように、時間軸上での被変調マイクロ波の位相θm(位相角)とキャリアの位相θc(位相角)との位相差(θm−θc)が正弦波状に周期的に変化することとなる。なお、上記の如くキャリアの周波数変調を行なって被変調マイクロ波を生成する電圧制御発振器9および周波数変調用正弦波発振器10としては、公知のものを使用すればよい。   In the present embodiment, a modulated microwave represented by Expression (3) is generated by the voltage controlled oscillator 9 of the microwave oscillator 7, and the modulated microwave is transmitted from the voltage controlled oscillator 9 through the coaxial cable 27 to the resonance. Is supplied to the vessel 13. In this case, as seen in Equation (2), the phase difference (θm−θc) between the phase θm (phase angle) of the modulated microwave and the phase θc (phase angle) of the carrier on the time axis is sinusoidal. It will change periodically. As the voltage-controlled oscillator 9 and the frequency modulation sine wave oscillator 10 that generate the modulated microwave by performing the frequency modulation of the carrier as described above, known ones may be used.

ここで、電圧制御発振器9のコントロール端子9aに、前記正弦波信号の中心電圧に等しい一定の直流電圧を付与したときに、電圧制御発振器9から出力されるキャリア、すなわち、マイクロ波発振器7から出力されるマイクロ波は、単一周波数(所定周波数fc)であるので、そのキャリアの周波数分布(周波数軸上でのマイクロ波の電力(エネルギー強度)の分布)は、基本的には図2(a)に示すように、周波数fcの成分だけに電力(エネルギー強度)が集中するものとなる。   Here, when a constant DC voltage equal to the center voltage of the sine wave signal is applied to the control terminal 9 a of the voltage controlled oscillator 9, the carrier output from the voltage controlled oscillator 9, that is, the output from the microwave oscillator 7. Since the microwave to be generated has a single frequency (predetermined frequency fc), the frequency distribution of the carrier (distribution of the power (energy intensity) of the microwave on the frequency axis) is basically shown in FIG. ), The power (energy intensity) concentrates only on the component of the frequency fc.

一方、被変調マイクロ波の周波数分布は、基本的には、図2(b)に示すように、キャリアの周波数fcを中心として、その両側の周波数域に広がりを持つものとなる。換言すれば、被変調マイクロ波の電力が周波数fcを中心としてその両側に分散することとなる。そして、該周波数分布では、被変調マイクロ波のうちの周波数fcの成分の電力が最大となり、周波数がfcからずれていくに伴い各周波数成分の電力が減少していくような分布(周波数fcで電力がピーク値となる山型の分布)となる。この場合、被変調マイクロ波の周波数分布の広がり具合は、前記最大周波数偏移Δfや変調用の信号波の周波数fsに応じたものとなる。そして、本実施形態では、これらの最大周波数偏移Δfや変調用の信号波の周波数fsは、前記した共振器3の熱変形に伴う共振周波数の値の変動範囲を考慮して設定されている。これについては後述する。   On the other hand, as shown in FIG. 2B, the frequency distribution of the modulated microwave basically has a spread in the frequency range on both sides of the carrier frequency fc. In other words, the power of the modulated microwave is dispersed on both sides around the frequency fc. In the frequency distribution, the power of the component of the frequency fc of the modulated microwave becomes maximum, and the power of each frequency component decreases as the frequency deviates from fc (with the frequency fc). It is a mountain-shaped distribution in which the power reaches a peak value. In this case, the spread of the frequency distribution of the modulated microwave depends on the maximum frequency deviation Δf and the frequency fs of the modulation signal wave. In this embodiment, the maximum frequency deviation Δf and the frequency fs of the modulation signal wave are set in consideration of the fluctuation range of the resonance frequency value accompanying the thermal deformation of the resonator 3 described above. . This will be described later.

次に、本実施形態の光源装置1の作動を説明する。マイクロ波発振器7(電圧制御発振器9および周波数変調用正弦波発振器10)を起動すると、前記したように周波数変調用正弦波発振器10から電圧制御発振器9のコントロール端子9aに制御用電圧信号としての正弦波信号が付与されることにより、該電圧制御発振器9で前記被変調マイクロ波(キャリアを正弦波信号により周波数変調してなるマイクロ波)が生成されて出力される。なお、キャリアの周波数(被変調マイクロ波の中心周波数)は、例えば2450MHzである。   Next, the operation of the light source device 1 of the present embodiment will be described. When the microwave oscillator 7 (the voltage control oscillator 9 and the frequency modulation sine wave oscillator 10) is activated, the sine as a control voltage signal is transferred from the frequency modulation sine wave oscillator 10 to the control terminal 9a of the voltage control oscillator 9 as described above. By applying a wave signal, the voltage-controlled oscillator 9 generates and outputs the modulated microwave (a microwave obtained by frequency-modulating a carrier with a sine wave signal). The carrier frequency (the center frequency of the modulated microwave) is, for example, 2450 MHz.

そして、その被変調マイクロ波が同軸ケーブル25を介して共振器13に供給される。この場合、常温環境下(共振器13の温度が常温程度となっている状況)では、被変調マイクロ波のうち、キャリアと同一周波数fcの成分のマイクロ波が共振器13の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5内の発光物質が励起され、発光する。さらに、その光は発光セル5および金属メッシュ19を透過して外部に放出される。なお、キャリアの周波数fcは、被変調マイクロ波の周波数分布における中心周波数であるので、その周波数成分の電力(エネルギー強度)は十分に高く、そのエネルギーによって支障なく発光物質を励起して発光させることができる。   Then, the modulated microwave is supplied to the resonator 13 through the coaxial cable 25. In this case, in a room temperature environment (a state where the temperature of the resonator 13 is about room temperature), a microwave having a component having the same frequency fc as the carrier resonates in the internal space of the resonator 13 among the modulated microwaves. . Then, the light emitting substance in the light emitting cell 5 is excited by the energy of the resonating microwave, and emits light. Further, the light passes through the light emitting cell 5 and the metal mesh 19 and is emitted to the outside. Since the frequency fc of the carrier is the center frequency in the frequency distribution of the modulated microwave, the power (energy intensity) of the frequency component is sufficiently high, and the luminescent substance is excited by the energy without causing any trouble to emit light. Can do.

一方、発光セル5内の発光物質の連続的な発光に伴い、共振器3が加熱されて該共振器3の温度が上昇する。この場合、前記したように共振器3の中心導体13などの熱変形(熱膨張)によって、共振器3の共振周波数がキャリアの周波数fcから変化する。このとき、共振器3に供給される被変調マイクロ波のうちの、キャリアと同一周波数fcの成分は、共振器3で共振できなくなるものの、該被変調マイクロ波には、共振器3の変化後の共振周波数の成分も含まれるので、その成分のマイクロ波を共振器3で共振させることができる。そして、前記最大周波数偏移Δfや変調用の信号波の周波数fsを以下に説明するように設定しておくことで、被変調マイクロ波のうちの、共振器3の変化後の共振周波数と同一周波数の成分の電力(エネルギー強度)を、発光物質を励起する上で十分に高い電力にすることができる。このため、共振器3の共振周波数が中心導体13などの熱変形によって変化しても、その変化後の共振周波数と同一周波数を有する高エネルギーのマイクロ波を該共振器3で共振させ、発光物質の励起・発光を継続することができる。   On the other hand, with the continuous light emission of the luminescent substance in the light emitting cell 5, the resonator 3 is heated and the temperature of the resonator 3 rises. In this case, as described above, the resonance frequency of the resonator 3 changes from the carrier frequency fc due to thermal deformation (thermal expansion) of the center conductor 13 and the like of the resonator 3. At this time, the component of the modulated microwave supplied to the resonator 3 having the same frequency fc as the carrier cannot be resonated by the resonator 3, but the modulated microwave has no change after the change of the resonator 3. Since the component of the resonance frequency is also included, the microwave of the component can be resonated by the resonator 3. Then, by setting the maximum frequency deviation Δf and the frequency fs of the modulation signal wave as described below, the same as the resonance frequency of the modulated microwave after the change of the resonator 3 The power (energy intensity) of the frequency component can be made high enough to excite the luminescent material. For this reason, even if the resonance frequency of the resonator 3 changes due to thermal deformation of the center conductor 13 or the like, a high-energy microwave having the same frequency as the resonance frequency after the change is resonated by the resonator 3, and the luminescent material Excitation / emission can be continued.

前記最大周波数偏移Δfや変調用の信号波の周波数fsは次のように設定されている。すなわち、本実施形態では、共振器3の熱変形に伴う該共振器3の共振周波数の変動を実験的に計測しておく。この場合、その計測は、複数の同一仕様の共振器3に対して、それぞれの共振器3の温度を変化させながら、共振周波数を実測することで行なわれる。そして、その計測値を基に、共振器3の温度変化に伴う共振周波数の変動範囲(該共振周波数の変動範囲の最小値および最大値)をあらかじめ特定しておく。   The maximum frequency deviation Δf and the frequency fs of the modulation signal wave are set as follows. That is, in this embodiment, the fluctuation of the resonance frequency of the resonator 3 due to the thermal deformation of the resonator 3 is experimentally measured. In this case, the measurement is performed by actually measuring the resonance frequency of a plurality of resonators 3 having the same specifications while changing the temperature of each resonator 3. And based on the measured value, the fluctuation range of the resonance frequency accompanying the temperature change of the resonator 3 (the minimum value and the maximum value of the fluctuation range of the resonance frequency) is specified in advance.

また、本実施形態では、被変調マイクロ波の周波数分布における、いわゆる占有帯域(図2(b)を参照)を、本発明における高エネルギー周波数帯域とし、この占有帯域内に、上記の如く特定した共振周波数の変化範囲が包含されるように、最大周波数偏移Δfおよび変調用の信号波の周波数fsが設定される。ここで、占有帯域は、被変調マイクロ波の周波数分布における中心周波数(=キャリアの周波数fc)を中心とし、その帯域に含まれる被変調マイクロ波の各周波数成分の電力の総和(被変調マイクロ波の周波数分布における電力を占有帯域の区間で積分したもの)の、被変調マイクロ波の全電力(全周波数域における電力の総和。これはキャリアの全電力にほぼ等しい)に対する割合が95%以上となるような周波数帯域である。この場合、被変調マイクロ波のうち、占有帯域内の各周波数成分の電力は、十分に大きな電力となる。   Further, in this embodiment, a so-called occupied band (see FIG. 2B) in the frequency distribution of the modulated microwave is set as a high energy frequency band in the present invention, and is specified as described above in this occupied band. The maximum frequency deviation Δf and the frequency fs of the modulation signal wave are set so that the change range of the resonance frequency is included. Here, the occupied band is centered on the center frequency (= carrier frequency fc) in the frequency distribution of the modulated microwave, and the sum of the power of each frequency component of the modulated microwave included in the band (modulated microwave). The ratio of the power in the frequency distribution of the integrated frequency in the section of the occupied band) to 95% or more of the total power of the modulated microwave (the sum of the power in the entire frequency range, which is approximately equal to the total power of the carrier) It is such a frequency band. In this case, the power of each frequency component in the occupied band of the modulated microwave is sufficiently large.

ここで、占有帯域の幅BW(占有帯域の上限の周波数と下限の周波数との差)は、前記変調用の信号波の最大周波数をfsm(これは本実施形態では一定値fsである)としたとき、近似的に、次式(4)により表される。この式(4)は、いわゆる、カールソンの帯域幅の近似式である。   Here, the occupied band width BW (difference between the upper limit frequency and the lower limit frequency of the occupied band) is the maximum frequency of the modulation signal wave as fsm (this is a constant value fs in this embodiment). Is approximately expressed by the following equation (4). This equation (4) is an approximation of the so-called Carlson bandwidth.


BW=2・(Δf+fsm) ……(4)

従って、占有帯域の下限の周波数は、fc−(Δf+fsm)となり、上限の周波数は、fc+(Δf+fsm)となる。

BW = 2 · (Δf + fsm) (4)

Therefore, the lower limit frequency of the occupied band is fc− (Δf + fsm), and the upper limit frequency is fc + (Δf + fsm).

そして、本実施形態では、この占有帯域に、前述の如くあらかじめ特定した共振器3の共振周波数の変動範囲が包含されるように最大周波数偏移Δfおよび変調用の信号波の周波数fs(=fsm)が設定されている。この場合、例えば共振周波数の変動範囲の最大値の周波数と前記キャリアの周波数fcとの差の絶対値と、該変動範囲の最小値の周波数と前記キャリアの周波数fcとの差の絶対値とのうちのいずれか大きい方の値をδfとしたとき、このδfにΔf+fsmが一致するか、もしくは、δfよりもΔf+fsmが若干大きな値となるようにΔf、fsm(=fs)を設定すればよい。   In this embodiment, the maximum frequency deviation Δf and the frequency fs (= fsm) of the modulation signal wave are included so that the occupied range includes the fluctuation range of the resonance frequency of the resonator 3 specified in advance as described above. ) Is set. In this case, for example, the absolute value of the difference between the maximum value of the fluctuation range of the resonance frequency and the frequency fc of the carrier, and the absolute value of the difference between the minimum value of the fluctuation range and the frequency fc of the carrier When δf is set as the larger one of them, Δf and fsm (= fs) may be set so that Δf + fsm matches δf or Δf + fsm is slightly larger than δf.

例えば、キャリアの周波数fc(=マイクロ波発振器7から出力される被変調マイクロ波の中心周波数=前記所定周波数)を2450MHzとし、共振器3の共振周波数の変動範囲を、2450MHz−500kHzから2450MHz+500kHzとしたとき、Δf、fsmはそれぞれ250kHz、250kHzに設定しておけばよい。   For example, the carrier frequency fc (= the center frequency of the modulated microwave output from the microwave oscillator 7 = the predetermined frequency) is 2450 MHz, and the fluctuation range of the resonance frequency of the resonator 3 is 2450 MHz-500 kHz to 2450 MHz + 500 kHz. At this time, Δf and fsm may be set to 250 kHz and 250 kHz, respectively.

上記のように、Δf、fsmを設定しておくことにより、共振器3の熱変形により、該共振器3の共振周波数が変化しても、被変調マイクロ波のうち、共振器3の変化後の共振周波数と同一の周波数を有する高エネルギーのマイクロ波を共振器3で共振させることができる。その結果、前記した如く、発光セル5内の発光物質の発光を支障なく継続することができる。   As described above, by setting Δf and fsm, even if the resonance frequency of the resonator 3 changes due to thermal deformation of the resonator 3, after the change of the resonator 3 of the modulated microwaves. A high-energy microwave having the same frequency as that of the resonance frequency can be resonated by the resonator 3. As a result, as described above, the light emission of the light emitting material in the light emitting cell 5 can be continued without any trouble.

なお、以上説明した実施形態では、マイクロ波発振器7から出力されるマイクロ波の位相を変化させるための変調手段として、電圧制御発振器9および周波数変調用正弦波発振器10により周波数変調を行なうもの示したが、その代わりに、位相変調器を使用して、マイクロ波の位相を変化させるようにしてもよい。その場合には、電圧制御発振器9から単一周波数(前記キャリアの周波数)のマイクロ波を出力するようにして、この電圧制御発振器9と共振器3との間に位相変調器を介装すればよい。該位相変調器としては、誘電体を利用してマイクロ波(キャリア)の波長を変化させるような公知のものを使用すればよい。   In the embodiment described above, as the modulation means for changing the phase of the microwave output from the microwave oscillator 7, the voltage-controlled oscillator 9 and the frequency modulation sine wave oscillator 10 perform frequency modulation. However, instead, a phase modulator may be used to change the phase of the microwave. In that case, a microwave having a single frequency (the frequency of the carrier) is output from the voltage controlled oscillator 9, and a phase modulator is interposed between the voltage controlled oscillator 9 and the resonator 3. Good. As the phase modulator, a known one that changes the wavelength of a microwave (carrier) using a dielectric may be used.

本発明の一実施形態の光源装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole light source device structure of one Embodiment of this invention. 図2(a)は図1の光源装置に備えたマイクロ波発振器の周波数変調用正弦波発振器の出力を一定の直流電圧としたときにマイクロ波発振器から出力されるマイクロ波の周波数分布を示すグラフ、図2(b)は該周波数変調用正弦波発振器の出力を正弦波信号としたときにマイクロ波発振器から出力される被変調マイクロ波の周波数分布を示すグラフ。FIG. 2A is a graph showing the frequency distribution of the microwave output from the microwave oscillator when the output of the frequency modulation sine wave oscillator of the microwave oscillator provided in the light source device of FIG. 1 is a constant DC voltage. FIG. 2B is a graph showing the frequency distribution of the modulated microwave output from the microwave oscillator when the output of the frequency modulation sine wave oscillator is a sine wave signal.

符号の説明Explanation of symbols

1…光源装置、3…共振器、5…発光セル、7…マイクロ波発振器、9…電圧制御発振器(変調手段)、10…周波数変調用正弦波発振器(変調手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source device, 3 ... Resonator, 5 ... Light emitting cell, 7 ... Microwave oscillator, 9 ... Voltage controlled oscillator (modulation means), 10 ... Sine wave oscillator for frequency modulation (modulation means).

Claims (2)

所定周波数のマイクロ波を共振させる内部空間を有する共振器と、該共振器の内部空間で共振させるマイクロ波を出力するマイクロ波発振器と、発光物質が封入され、前記共振器の内部空間に収容された発光セルとを備え、前記マイクロ波発振器から前記共振器にマイクロ波を供給し、該共振器の内部空間で共振させたマイクロ波のエネルギーにより前記発光セル内の発光物質を励起して発光させる光源装置において、
前記マイクロ波発振器は、前記所定周波数のマイクロ波の位相を時間軸上で周期的に変化させてなるマイクロ波であって、前記所定周波数を中心周波数とする周波数分布を有する被変調マイクロ波を生成して出力する変調手段を備え、該変調手段から出力される被変調マイクロ波を前記共振器に供給するようにしたことを特徴とする光源装置。
A resonator having an internal space for resonating a microwave of a predetermined frequency, a microwave oscillator for outputting a microwave to resonate in the internal space of the resonator, and a luminescent material are enclosed and accommodated in the internal space of the resonator. The microwave oscillator supplies the microwave to the resonator and excites the luminescent substance in the light emitting cell by the energy of the microwave resonated in the internal space of the resonator to emit light. In the light source device,
The microwave oscillator generates a modulated microwave having a frequency distribution in which the phase of the microwave having the predetermined frequency is periodically changed on the time axis and having a frequency distribution centered on the predetermined frequency. The light source device is characterized in that it comprises a modulating means for outputting and the modulated microwave output from the modulating means is supplied to the resonator.
前記所定周波数を中心とする周波数帯域であって、その帯域内における前記被変調マイクロ波のエネルギー強度の、該被変調マイクロ波の全エネルギー強度に対する割合が所定割合以上となる周波数帯域を高エネルギー周波数帯域としたとき、前記変調手段は、前記被変調マイクロ波の周波数分布における前記高エネルギー周波数帯域が前記共振器の温度変化に伴う該共振器の共振周波数の変動範囲を包含するように前記被変調マイクロ波を生成する手段であることを特徴とする請求項1記載の光源装置。   A frequency band centered on the predetermined frequency, wherein the frequency band in which the ratio of the energy intensity of the modulated microwave to the total energy intensity of the modulated microwave is equal to or greater than a predetermined ratio is a high energy frequency. When the band is set, the modulation means includes the modulated frequency so that the high energy frequency band in the frequency distribution of the modulated microwave includes a fluctuation range of the resonance frequency of the resonator accompanying a temperature change of the resonator. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a means for generating a microwave.
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