JP2008140575A - マイクロ波無電極ランプ、照明装置、プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率が高く、高輝度が得られるマイクロ波無電極ランプを提供する。
【解決手段】マイクロ波無電極ランプ１０は、発光物質にマイクロ波を照射して発光するマイクロ波無電極ランプであって、非導電性材料からなり、内部に発光物質が封入される封入空間２１を有する膨出部２０と膨出部２０に対向して連設される一対の細管部２２，２３を有する透明容器と、細管部２２，２３それぞれの内部に封入される内部導電体３１，３２と、細管部２２，２３の外周部に、概ね内部導電体３１，３２の長手方向範囲に巻回される外部導電体としてのコイル４１，４２、とから構成され、内部導電体３１，３２とコイル４１，４２とが、それぞれ電気的に浮いた状態で配設される。
【選択図】図５

Description

本発明は、マイクロ波無電極ランプ、照明装置、プロジェクタに関する。

映像信号に応じた画像または映像情報を投写するプロジェクタは、プレゼンテーションや、シアタなどに多く用いられている。これらプロジェクタの光源には、速やかに明るい投写映像を得るために、素早く点灯し、高輝度で安定した光量を確保することができること、発光スペクトルを変えずに光量を調整可能であること、ランプが長寿命であることが期待されている。このような光源としてマイクロ波無電極ランプ及びマイクロ波無電極ランプを用いた照明装置が提案されている。

マイクロ波無電極ランプ及び照明装置としては、膨出部とそれに連設する細管部を有する放電容器と、細管部に支持されて先端部が膨出部の放電空間内に臨む放電コンセントレータ（内部導電体）とからなるランプがあり、このランプの細管部外周に挿着される筒状の外部導電体に、上述の放電コンセントレータに放電を励起するエネルギーを供給する高周波電源を接続してなる照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、発光管が放電発光する前方に凸レンズを配設し、この凸レンズの周囲を導電体リングで保持し、この導電体リングを共振器の接地用導体ケースに導体アームを介して接続して、導電体リングが共振器先端に発生する電界を発光管に導く補助電極の機能を備える無電極放電ランプというものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、発光物質が封入空間に封入されたバルブ部と封入空間内に設置されて各先端が相互に対向するように配置された二つ以上の内部導電体を含むランプと、マイクロ波を発生させるマグネトロンと上述のランプとを備える無電極照明システムというものも知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００１−１０２００５号公報（第３頁、図２） 特開２００３−２７２５６５号公報（第４頁、図４） 特開２００４−１４６３３８号公報（第４，５頁、図２〜図８）

前述した特許文献１では、内部導電体の外周に筒状の外部導電体を設け、外部導電体に高周波電源を接続し、特許文献２では発光管の前方に導電体リングを設け接地させ、また、特許文献３では内部導電体間の距離やバルブの形状を調整することにより、電界を発光部に集中させて輝度を高めている。しかしながら、このようなランプでは、発光効率が充分ではなく、供給するエネルギーに対して高い輝度が得られないという課題がある。

また、前述した特許文献１〜特許文献３では共に、内部導電体または外部導電体のいずれかが高周波電源あるいはＧＮＤに接地されていることから、照明装置にランプを装着する際の装着構造や接続構造が複雑になるということが考えられる。

さらに、高周波電源としてマグネトロンを用いる場合には、発光の始動タイミングが遅く、所望の輝度に達するまでの時間が長いという課題を有している。

本発明の目的は、上述した課題を解決することを要旨とし、長寿命で、発光効率が高く、高輝度が得られるマイクロ波無電極ランプと、瞬時点灯及び瞬時消灯が可能で、発光スペクトルを変えずに調光可能な照明装置と、この照明装置を搭載する利便性が高いプロジェクタを提供することである。

本発明のマイクロ波無電極ランプは、発光物質にマイクロ波を照射して発光するマイクロ波無電極ランプであって、非導電性材料からなり、内部に発光物質が封入される封入空間を有する膨出部と該膨出部に対向して連設される一対の細管部を有する透明容器と、前記細管部それぞれに封入される内部導電体と、前記細管部の外周に、前記内部導電体の概ね長手方向範囲に設けられる外部導電体と、から構成され、前記内部導電体と前記外部導電体とが、それぞれ電気的に浮いた状態であることを特徴とする。

この発明によれば、マイクロ波無電極ランプにマイクロ波を照射したときに内部導電体にマイクロ波の電界成分が集中する。この内部導電体の外周部にさらに外部導電体を設けることにより、外部導電体が電磁界中に置かれたアンテナと等価の役割を有し、内部導電体及び外部導電体が電気的に浮いた状態（つまり、無給電の状態）であっても、マイクロ波の電界成分を内部導電体に集中してマイクロ波無電極ランプ（以降、単にランプと表すことがある）の発光効率を高めることができる。

また、旧来の放電電極を有するランプ、あるいは、内部導電体または外部導電体に直接電界を与えるランプに比べ、ランプの長寿命化を実現できる。

また、このランプは、後述する照明装置に対して電気的に接続されない独立した形態であるために、支持構造等に制約が少なく、支持構造、配設位置などの自由度が高いという利点がある。

また、前記外部導電体が、前記細管部の外周または前記膨出部の外周部を含んで巻回されるコイルであることが好ましい。
また、前記外部導電体が、前記細管部の外周に挿着される側面にスリット状の開口部を有する筒状部材であることが望ましい。

このように外部導電体がコイルであれば、コイルの断面形状、太さ（断面積）、巻き数など自在に設定することが可能であり、製造しやすく材質も適宜選択することができる。

また、コイルにすること、筒部材にスリット状の開口部を設けることにより外部導電体を軽量化することができ、そのことから後述する照明装置の軽量化も可能である。

また、本発明の照明装置は、非導電性材料からなり、内部に発光物質が封入される封入空間を有する膨出部と該膨出部に対向して連設される一対の細管部を有する透明容器と、前記細管部それぞれの内部に封入される内部導電体と、前記細管部の外周に、概ね前記内部導電体の長手方向範囲に設けられる外部導電体と、から構成され、前記内部導電体と前記外部導電体とが、それぞれ電気的に浮いた状態であるマイクロ波無電極ランプと、前記マイクロ波無電極ランプにマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置と、が備えられていることを特徴とする。

この発明によれば、前述した発光効率が高いランプを用いることにより、同じ高周波入射電力であれば高輝度の照明装置を実現できる。また、ランプの装着構造を簡単にできるという効果もある。

また、前記マイクロ波発生装置が、弾性表面波共振子を含む固体高周波発振部と導波部とを備えていることが好ましい。
ここで、弾性表面波共振子としては、例えば、ダイヤモンドＳＡＷ共振子が代表される。

弾性表面波共振子、特にダイヤモンドＳＡＷ共振子は、弾性表面波の位相速度を高速にすることができるのが特徴であり、より高い周波数で励振させることができること、励振信号入力から励振始動、あるいは停止までの時間が短く、瞬時にランプを点灯あるいは消灯させることができる。

さらに、ダイヤモンドＳＡＷ共振子は周波数温度特性が優れており、温度変動に対する周波数変動を抑制することができるので、点灯中においてマイクロ波出力を安定させることができる。従って、安定した輝度を維持することができる。

また、本発明のプロジェクタは、非導電性材料からなり、内部に発光物質が封入される封入空間を有する膨出部と該膨出部に対向して連設される一対の細管部を有する透明容器と、前記細管部それぞれの内部に封入される内部導電体と、前記細管部の外周に、概ね前記内部導電体の長手方向範囲に設けられる外部導電体と、から構成されるマイクロ波無電極ランプと、前記マイクロ波無電極ランプにマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置と、が備えられる照明装置と、前記照明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、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、前述した照明装置を採用することにより、ランプ点灯タイミングが早く、しかも高輝度で立ち上がるため、従来のようにスイッチ入力してから所定の輝度にて映像を投写できるまでの待ち時間を格段に短縮することができる。

また、点灯及び消灯を短時間の内に繰り返すことが可能となり、ユーザーの利便性を向上させることができるという効果がある。

さらに、従来の放電式ランプを用いる照明装置を備えたプロジェクタと比較して、照明装置の長寿命化を実現し、照明装置交換の煩わしさや経済的効果を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は本発明に係る照明装置、図５〜図１０はランプの実施例を示し、図１１〜図１３は、照明装置の高周波入射電力と明るさ経過時間との関係を示し、図１４は、本発明に係るプロジェクタの概略構成を示している。
（照明装置）

図１は、本発明に係る照明装置の概略構造を示す模式図である。図１において、照明装置６０は、マイクロ波発生部１００と、発光部５００と、マイクロ波発生部１００及び発光部５００を収容する遮蔽部としての照明ケース８０とを有して構成される。また、発光部５００は、ランプ１０と反射器７１とリフレクタ７０と支持部９０とを有して構成される。

マイクロ波発生部１００は、リフレクタ７０の背面側に配置されている。
なお、ランプ１０の詳しい構造については、後述する図５〜図１０を参照して説明する。また、一般に、マイクロ波帯としての慣用的周波数は、３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚをいうが、本案件では、ＵＨＦ帯からＳＨＦ帯に相当する３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ帯と定義する。

反射器７１は、導電性材料である金属材料で形成され、球面形状の曲面を有するマイクロ波反射面７２を有している。そして、反射器７１には、マイクロ波の１／４波長以下の口径を有する孔部７３が複数形成されている（図示は簡略化している）。また、マイクロ波反射面７２の球面形状は、ランプ１０の中心部の発光領域２１が略焦点となるように構成されている。このマイクロ波反射面７２はマイクロ波を反射させる。また、複数の孔部７３は、リフレクタ７０の光束反射面７０ａで反射した光束５００ｂを通過させる。なお、マイクロ波反射面７２の形状は放物面形状の曲面を有していても良い。なお、マイクロ波反射面７２の形状は収束性の面では、放物面形状の曲面を有することが好ましいが、製造簡易性の面では、球面形状の曲面を有する方が有利である。

リフレクタ７０は石英ガラスで形成され、内面側には、ランプ１０の外面に相対して放物面形状の曲面を有する光束反射面７０ａが形成されている。光束反射面７０ａは、マイクロ波を透過し、光束を反射する誘電体多層膜により構成される。また、光束反射面７０ａの放物面形状は、リフレクタ７０の内面側に設置されるランプ１０の中心部の発光領域２１が略焦点となるように形成されている。なお、光束反射面７０ａの形状は球面形状の曲面を有していても良い。

ここで、リフレクタ７０の開放端部には、反射器７１の開放端部が係合することにより、リフレクタ７０に反射器７１が固定される。

支持部９０は棒状の石英ガラスで形成され、一端はランプ１０の膨出部２０（発光領域２１の外周部）を、後述する細管部２２，２３（図５、参照）の長手方向に対して略垂直に支持固定し、他端はリフレクタ７０に支持固定されている。これにより、ランプ１０は、リフレクタ７０の内面側の所定位置で支持され、内面側に突出した形態でリフレクタ７０に固定される。

なお、支持部の構造は図１に示す支持部９０に限らずランプ１０が支持固定されれば限定されない。例えば、細管部２２，２３の外側端部をリフレクタ７０の所定位置に固定する構造とすることができる。

照明ケース８０は、マイクロ波が照明装置６０の外部へ漏洩することにより、人体や周辺の電子機器等に悪影響が起きることを防止するために設置されている。このため、照明ケース８０は、マイクロ波を遮蔽する導電性材料（金属材料）を用いて形成されている。

また、照明ケース８０において、発光部５００を構成する反射器７１に相対する面側には、略円形状の孔部８１が形成されており、孔部８１の縁辺は、反射器７１の開放端部外面と同様の曲面を有する内面となるように形成されている。これにより、照明ケース８０は、孔部８１に反射器７１の開放端部を係合させて反射器７１を固定する。従って、照明装置６０は、発光部５００の反射器７１が照明ケース８０から突出した形態となる。また、照明ケース８０は、マイクロ波発生部１００と発光部５００とを収容している。本実施形態では、照明ケース８０と反射器７１とにより、照明装置６０からマイクロ波が漏洩することを防止している。

なお、照明ケース８０は、マイクロ波の波長の１／４波長以下の口径を有するような、網目状に編んだものや複数の孔を有するように形成されていても良い。また、照明ケース８０は、マイクロ波を遮蔽する構成をとることができるのであれば、他の部材を用いても良い。

マイクロ波発生部１００は、高周波信号を生成しマイクロ波として、反射器７１へ向けて放射する（マイクロ波発生部１００の構成については後述する）。放射されるマイクロ波は、略平面波であり、リフレクタ７０の光束反射面７０ａを透過し、反射器７１に進行する。反射器７１に到達したマイクロ波は、マイクロ波反射面７２により反射される。反射されたマイクロ波は、ランプ１０の中心部の発光領域２１に収束する。発光領域２１に収束されたマイクロ波により、発光領域２１において、封入される発光物質が励起（及び電離）されプラズマ発光することにより、発光領域２１が発光する。

ランプ１０の発光領域２１が発光することにより、光束が放射される。放射された光束の一部は、リフレクタ７０の光束反射面７０ａに達して反射される。本実施形態では、光束反射面７０ａで反射された光束５００ｂは、照明光軸Ｌ（一点鎖線で図示）に略平行な平行光束となる。そして、反射器７１に形成された複数の孔部７３を通過し光束が射出される。

次に、マイクロ波発生部の構成について図面を参照して説明する。
図２は、マイクロ波発生部の概略構成を示すブロック図である。図２において、マイクロ波発生部１００は、高周波信号を出力する固体高周波発振部１１０と、固体高周波発振部１１０から出力された高周波信号をマイクロ波として放射する導波部１５０とから構成されている。

固体高周波発振部１１０は、電源１１１と、固体高周波発振器としての弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）発振器と、第１増幅器１１２とを有して構成される。本実施形態では弾性表面波発振器としてダイヤモンドＳＡＷ発振器２０２を採用している。導波部１５０は、アンテナ１５１と安全器としてのアイソレータ１５２とを有して構成される。

固体高周波発振部１１０について詳細に説明する。電源１１１は、ダイヤモンドＳＡＷ発振器２０２と第１増幅器１１２とに電力を供給している。ダイヤモンドＳＡＷ発振器２０２の後段は、第１増幅器１１２の前段に接続されている。そして、ダイヤモンドＳＡＷ発振器２０２から出力された高周波信号は、第１増幅器１１２で増幅された後に出力される。この第１増幅器１１２から出力される高周波信号が、固体高周波発振部１１０から出力される高周波信号となる。本実施形態では、固体高周波発振部１１０から、ランプ１０内に封入される発光物質を励起して発光させる高周波出力レベルに増幅された２．４５ＧＨｚ帯の高周波信号を出力する。

次に、導波部１５０について詳細に説明する。導波部１５０は、固体高周波発振部１１０から出力された高周波信号を導波してマイクロ波１００ａとして放射するものであり、マイクロ波１００ａを放射させるアンテナ１５１と反射波対策としてアイソレータ１５２とを備えている。

アンテナ１５１は、本実施形態では、パッチアンテナとして構成されており、単一指向性を有するマイクロ波を放射する平面アンテナとなっている。このアンテナ１５１により、略平面波のマイクロ波１００ａを放射することができる。

アイソレータ１５２は、第１増幅器１１２の後段で、アンテナ１５１との間に設置されている。そのため、アンテナ１５１からマイクロ波１００ａを放射した結果として、対象物となる反射器７１、ランプ１０及び照明ケース８０などからの反射波が固体高周波発振部１１０に戻ることを阻止し、第１増幅器１１２などの故障を防止している。

続いて、ダイヤモンドＳＡＷ発振器について図面を参照して説明する。
図３は、固体高周波発振器としてのダイヤモンドＳＡＷ発振器の概略構成を示すブロック図である。図３において、ダイヤモンドＳＡＷ発振器２０２は、移相回路２１０、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０、第２増幅器２２０および電力分配器２３０でループ回路２４０を構成し、電力分配器２３０の一方の出力側にバッファ回路２５０を接続した構成としている。

移相回路２１０は、電源１１１から制御電圧を入力してループ回路２４０の位相を可変させるものである。これら各ブロックは、一定の特性インピーダンス、具体的には５０Ωに全て整合接続されている。なお、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０は、第２増幅器２２０が飽和状態となる入力電圧が供給されるように第２増幅器２２０の入力側に接続している。

これにより、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０を用いてＧＨｚ帯での高周波信号をダイレクト発振させることが可能となる。また、整合を保ったまま第２増幅器２２０の出力パワーを電力分配器２３０からバッファ回路２５０を介して外部に出力することができる。

また、この回路構成により、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０に印加する電力を最小限として連続発振状態を継続することが可能となる。また、移相回路２１０により、高周波信号に周波数変調をかけることが可能となり、ランプ１０に対して、マイクロ波周波数を可変・調整することが可能になる。なお、本実施形態では、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０は、２．４５ＧＨｚ帯の高周波信号を出力する。また、移相回路２１０は用いなくても良く、その場合には、固体高周波発振器はダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０の特性により一意的に決まる周波数で発振する固定発振器となる。

次に、ダイヤモンドＳＡＷ発振器から出力される信号の特性について図面を参照して説明する。
図４は、ダイヤモンドＳＡＷ発振器から出力される信号の周波数と強度との関係を示すグラフである。図４において、横軸は周波数を示し、縦軸は出力信号の強度を示している。

ダイヤモンドＳＡＷ発振器２０２から出力される信号は、特定の周波数ｆ₁の高周波信号（ＧＨｚ帯）のみを出力する。また、図４に示すように急峻なダイレクト発振ができる。本実施形態では、特定の周波数ｆ₁は、２．４５ＧＨｚ帯の高周波信号を出力する。

続いて、上述した照明装置６０に用いるランプ１０について具体的な実施例を図面を参照して説明する。
（実施例１）

図５は、実施例１に係るランプの構成を示す正面図である。図５において、ランプ１０は、非導電性材料で形成される略球形状の膨出部２０と、この膨出部２０から外側に対向するように延出される一対の細管部２２，２３を有する透明容器であり、石英ガラス、透明セラミックス等から形成される。膨出部２０には、マイクロ波により発光する発光物質を充填した封入空間２１（発光領域２１と表すことがある）が形成されている。封入空間２１の内径は略１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。

細管部２２，２３の内部それぞれには、棒状の内部導電体３１，３２が封入されている。内部導電体３１，３２は、熱膨張係数が小さく耐熱性が高い材料、具体的にはタングステン合金やステンレス合金等が適している。内部導電体３１，３２の内側先端部は僅かに封入空間２１を臨んでいるが、電気的に浮いている状態（無給電の状態）であるので、本発明のランプ１０は、電極を有しない無電極構造である。

なお、封入空間２１に封入される発光物質としては、水銀、希ガス及び少量のハロゲンやネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ハロゲン等の希ガスや、これらのガスと共に水銀やナトリウム等の金属や金属化合物等であってもよい。

細管部２２，２３の外周には膨出部２０を挟んで外部導電体としてのコイル４１，４２が巻回されている。図５では、コイル４１，４２それぞれは、概ね内部導電体３１，３２の長手方向範囲に巻回されている。また、本実施例ではコイル４１，４２の材質としてはＣｕを採用するが、導電性材料で且つ耐熱性が高い材料であればＣｕに限らない。
なお、コイル４１，４２の巻数は４巻きとしているが、巻数は４巻きに限らずもっと多くても少なくしてもよい。

また、コイル４１とコイル４２の巻数は同じでなくてもよく、どちらか一方のみの片巻き構成としてもよい。さらに、巻き方向を図５に示す方向とは逆巻きとしてもよく、コイル４１とコイル４２とを逆方向に巻く構成としてもよい。

内部導電体３１，３２は、マイクロ波を照射したときにマイクロ波の電界成分を集中させるために設けており、外部導電体（つまり、コイル４１，４２）は電磁界中に置かれたアンテナと等価の役割を有し、マイクロ波の電界成分を内部導電体３１，３２に集中してランプの発光効率を高めるために備えている。
（実施例２）

次に、実施例２に係るランプの構成について説明する。実施例２は、実施例１に比べコイルの構成のみが異なる。実施例１と共通部分には同じ符号を附している。
図６は、実施例２に係るランプの構成を示す正面図である。図６において、コイル４１，４２は、巻きピッチを実施例１よりも小さくし、膨出部２０側に偏った位置に配設している。

なお、コイル４１，４２は、概ね内部導電体３１，３２の長手方向の範囲にあれば、細管部２２，２３の外側端部方向に偏った位置に配設しても、一方を内側に他方を外側に配設してもよい。
また、コイル４１，４２の巻数は同じでなくてもよく、どちらか一方のみの片巻き構成としてもよい。さらに、巻き方向を図６に示す方向とは逆巻きとしてもよく、コイル４１とコイル４２とを逆方向に巻く構成としてもよい。
（実施例３）

次に、実施例３に係るランプの構成について説明する。実施例３は、実施例１，２に比べコイルの構成のみが異なる。実施例１と共通部分には同じ符号を附している。
図７は、実施例３に係るランプの構成を示す正面図である。図７において、コイル４３は、実施例１（図５、参照）のコイル４１とコイル４２とを膨出部２０の位置で連続していることに特徴を有している。つまり、膨出部２０に対して右側巻回部４３ａと左側巻回部４３ｂとが、接続部４３ｃで連続した一つのコイルとして構成されている。

なお、コイル４３は、実施例２（図６、参照）による狭巻きピッチの左右のコイルを連続する構成としてもよい。
（実施例４）

次に、実施例４に係るランプの構成について図面を参照して説明する。実施例４は、実施例１〜実施例３に比べコイルの構成のみが異なる。実施例１と共通部分には同じ符号を附している。
図８は、実施例４に係るランプの構成を示す正面図である。図８において、外部導電体としてのコイル４４は、中央の膨出部２０及び細管部２２，２３の外周を覆うように巻回するように構成されている。コイル４４は、図８に示すように全体を同じ巻き外径としても、膨出部２０と細管部２２，２３とで巻き外径を変えてもよい。

前述した実施例１〜実施例４のそれぞれに用いられるコイルの断面形状は、様々な形状のものを使用することができる。
図９は、前述したコイルの断面形状を例示する断面図である。図９において、（ａ）は断面形状が円形、（ｂ）は正方形、（ｃ）は扁平な四角形、（ｄ）は三角形、（ｅ）は扁平な六角形の場合を示している。ここで、二点差線で表される直線は細管部２２，２３の外周面である。従って、三角形及び扁平な六角形の場合には底辺が細管部２２，２３の外周面側になる。
なお、断面形状は、図９に例示する以外の台形、楕円形や他の形状とすることができる。
（実施例５）

次に、実施例５に係るランプの構成について説明する。実施例５は、外部導電体が筒状部材によって構成されているところに特徴を有している。実施例１〜実施例４と共通部分には同じ符号を附している。
図１０は、実施例５に係るランプの構成を示す正面図である。図１０において、外部導電体は筒状部材５１，５２によって構成されている。筒状部材５１，５２は、導電性材料により形成されている。

筒状部材５１には複数のスリット状の開口部５３が相互に間挿するように開設され、筒状部材５２にも複数のスリット状の開口部５４が相互に間挿するように開設されている。図１０では、筒状部材５１，５２は共に内部導電体３１，３２それぞれの長手方向を覆う範囲にわたって配設されている。この筒状部材５１，５２は、前述した外部導電体としてのコイルと同様な機能を有している。

なお、筒状部材５１，５２は、図１０では、同じ形状で膨出部２０に対して対称に配設される場合を例示しているが、左右の形状を変えてもよく、どちらか一方のみの構成としてもよい。
また、開口部５３，５４の数や大きさ、形状も任意に組み合わせて構成してもよい。

続いて、前述したランプを用いた照明装置における高周波入射電力と明るさと点灯タイミングの関係について図面を参照して説明する。
図１１は、外部導電体が無い場合、図１２は、実施例３（図７、参照）のコイルを用いた場合、図１３は、実施例２の（図６、参照）の巻きピッチが小さいコイル４１，４２を連続して巻回した場合を示すグラフである。図１１〜図１３において、横軸には高周波入射電力を入力してからの経過時間（Ｔｉｍｅ：単位秒）、左側縦軸には高周波入射電力（Ｐｆ：単位Ｗ）及び高周波反射電力（Ｐｒ：単位Ｗ）、右側縦軸には照明装置の明るさ（Ｌｉｇｈｔ：単位ｌｍ）の実験値を表している。

図１１〜図１３において、コイルがない場合、コイルがある場合とを比較する。
コイルが無い場合（図１１）では、高周波入射電力Ｐｆを入力（スイッチＯＮ）してからランプが点灯するまでの時間は約１２秒であり、高周波入射電力Ｐｆが１００Ｗの近傍に明るさのピークが存在し、その明るさは概ね５００（ｌｍ）である。

コイルがある場合（図１２）では、高周波入射電力Ｐｆを入力（スイッチＯＮ）してからランプが点灯するまでの時間は約５秒であり、高周波入射電力Ｐｆが１００Ｗの近傍に明るさのピークが存在し、その明るさは１０００（ｌｍ）近い明るさである。

そして、巻きピッチが小さいコイル（図１３）がある場合では、点灯までの時間及び明るさは図１２の場合とほぼ同じ特性を示している。

従って、図１１〜図１３から、外部導電体としてコイルを巻回することにより、コイルが無い場合よりも点灯時間が約１／１０、明るさが約２倍となっていることが分かる。高周波入射電力Ｐｆは約１００Ｗと同じで、明るさが約２倍であることから、コイルがある場合では、無い場合に対して発光効率が約２倍になっているといえる。

以上から、コイルがある場合には、コイルが無い場合に比べて、瞬時点灯ができることを示している。
（プロジェクタ）

続いて、前述した照明装置を適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１４は、本発明のプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。図１４において、プロジェクタ４００は、前述した照明装置６０と光学系４１０とから構成されている。
光学系４１０は、照明光学系４６０と、光変調部４７０と、色合成光学系４８０と、投写部４９０とを有して構成されている。また、照明装置６０は、マイクロ波発生部１００と発光部５００とを有して構成される。

次に、プロジェクタ４００の動作について説明する。マイクロ波発生部１００からはマイクロ波を放射し、発光部５００は、マイクロ波発生部１００から放射されたマイクロ波により発光する。また、照明光学系４６０は、照明装置６０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４７０は、照明光学系４６０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４８０は、照明光学系４６０で色分離され光変調部４７０で変調された各色光の光学像を合成し、投写部４９０にて光学像を投写する。なお、照明装置６０は、マイクロ波発生部１００と発光部５００とを照明ケース８０（図１、参照）によりマイクロ波を遮蔽すると共にユニット化されている。

従って、前述した本発明の実施の形態によれば、ランプ１０は、内部導電体３１，３２と外部導電体としてのコイル４１，４２、またはコイル４３、またはコイル４４、または筒状部材５１，５２を備えることにより、マイクロ波の電界成分を内部導電体３１，３２に集中して発光効率を高めることができる。

また、旧来の放電電極を有するランプに比べ、あるいは、内部導電体または外部導電体に直接電界を与えるランプに比べ、内部導電体、外部導電体に直接高電位が加わらないことから、これらの消耗を抑制し、ランプ１０、つまり照明装置６０の長寿命化を実現できる。

また、このランプ１０は、照明装置６０に対して電気的に接続されない独立した形態であるために、支持構造に制約が少なく、支持構造、配設位置などの自由度が高いという利点がある。

また、外部導電体がコイルであれば、コイルの断面形状、断面積、巻き数など自在に設定することが可能であり、製造しやすく材質も適宜選択することができる。
さらに、外部導電体をコイルにすること、筒状部材にしスリット状の開口部を設けていることによりランプ１０を軽量化することができ、照明装置６０の軽量化も可能である。

また、マイクロ波発生部１００にダイヤモンドＳＡＷ発振器２０２を用いることにより、出力される信号は特定の周波数ｆ₁の高周波信号（ＧＨｚ帯）のみを出力し、急峻なダイレクト発振ができることから、瞬時にランプを点灯させ、短時間で消灯させることができる。

また、高周波入射電力により周波数を変えずに励振強度を調整することが可能であることから発光スペクトルを変えずに調光が可能となる利点を有する。

さらに、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０は周波数温度特性が優れており、温度変動に対する周波数変動を抑制することができるので、マイクロ波出力を安定させることができる。従って、点灯時において安定した輝度を維持することができる。

また、本発明の照明装置６０を搭載するプロジェクタ４００は、ランプ点灯タイミングが早く、しかも高輝度で立ち上がるため、従来の放電式ランプを用いる照明装置を用いるプロジェクタよりもスイッチ入力してから所定の輝度にて映像を投写できるまでの待ち時間を格段に短縮することができる。

また、消灯にかかる時間も短くでき、点灯及び消灯を短時間の内に繰り返すことが可能となり、利便性を向上させるという効果がある。

さらに、ランプは、従来の放電式ランプを用いる照明装置を備えたプロジェクタと比較して、照明装置の長寿命化を実現し、照明装置交換の煩わしさや経済的効果を向上させることができる。

なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明に係る照明装置の概略構造を示す模式図。 本発明に係るマイクロ波発生部の概略構成を示すブロック図。 本発明に係るダイヤモンドＳＡＷ発振器の概略構成を示すブロック図。 本発明に係るダイヤモンドＳＡＷ発振器から出力される信号の周波数と強度との関係を示すグラフ。 本発明の実施例１に係るランプの構成を示す正面図。 本発明の実施例２に係るランプの構成を示す正面図。 本発明の実施例３に係るランプの構成を示す正面図。 本発明の実施例４に係るランプの構成を示す正面図。 本発明の実施例１〜実施例４に係るコイルの断面形状を示す断面図。 本発明の実施例５に係るランプの構成を示す正面図。 外部導電体がない場合における高周波入射電力と明るさと点灯タイミングの関係を示すグラフ。 外部導電体がある場合における高周波入射電力と明るさと点灯タイミングの関係を示すグラフ。 外部導電体がある場合における高周波入射電力と明るさと点灯タイミングの関係を示すグラフ。 本発明に係るプロジェクタの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１０…マイクロ波無電極ランプ（ランプ）、２０…膨出部、２１…封入空間（発光領域）、２２，２３…細管部、３１，３２…内部導電体、４１，４２…外部導電体としてのコイル。

Claims (6)

1. 発光物質にマイクロ波を照射して発光するマイクロ波無電極ランプであって、
   非導電性材料からなり、内部に発光物質が封入される封入空間を有する膨出部と該膨出部に対向して連設される一対の細管部を有する透明容器と、
   前記細管部それぞれに封入される内部導電体と、
   前記細管部の外周に、前記内部導電体の概ね長手方向範囲に設けられる外部導電体と、
   から構成され、
   前記内部導電体と前記外部導電体とが、それぞれ電気的に浮いた状態であることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。
2. 請求項１に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   前記外部導電体が、前記細管部の外周または前記膨出部の外周部を含んで巻回されるコイルであることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。
3. 請求項１に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   前記外部導電体が、前記細管部の外周に挿着される側面にスリット状の開口部を有する筒状部材であることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。
4. 非導電性材料からなり、内部に発光物質が封入される封入空間を有する膨出部と該膨出部に対向して連設される一対の細管部を有する透明容器と、前記細管部それぞれの内部に封入される内部導電体と、前記細管部の外周に、概ね前記内部導電体の長手方向範囲に設けられる外部導電体と、から構成され、前記内部導電体と前記外部導電体とが、それぞれ電気的に浮いた状態であるマイクロ波無電極ランプと、
   前記マイクロ波無電極ランプにマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置と、
   が備えられていることを特徴とする照明装置。
5. 請求項４に記載の照明装置において、
   前記マイクロ波発生装置が、弾性表面波共振子を含む固体高周波発振部と導波部とを備えていることを特徴とする照明装置。
6. 非導電性材料からなり、内部に発光物質が封入される封入空間を有する膨出部と該膨出部に対向して連設される一対の細管部を有する透明容器と、前記細管部それぞれの内部に封入される内部導電体と、前記細管部の外周に、概ね前記内部導電体の長手方向範囲に設けられる外部導電体と、から構成されるマイクロ波無電極ランプと、前記マイクロ波無電極ランプにマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置と、が備えられる照明装置と、
   前記照明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、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。

Images