JP2008171658A - Microwave electrodeless lamp, lighting system, and projector - Google Patents
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本発明は、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と、このマイクロ波無電極ランプを備える照明装置と、この照明装置を備えるプロジェクタに関する。 The present invention relates to a microwave electrodeless lamp that emits light by irradiating a luminescent material with microwaves, an illumination device including the microwave electrodeless lamp, and a projector including the illumination device.
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。 Projectors that project images or video information according to video signals are often used for presentations, theaters, and the like. The light sources of these projectors can be quickly turned on in order to obtain a bright projected image quickly, ensuring a high intensity and a stable amount of light, adjusting the amount of light without changing the emission spectrum, Long life is expected. Microwave electrodeless lamps and illumination devices using microwave electrodeless lamps as such light sources have been proposed.
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)。 As a microwave electrodeless lamp and an illuminating device, a discharge vessel having a bulging portion and a thin tube portion connected to the bulging portion, and a discharge concentrator supported by the thin tube portion and having a tip portion facing the discharge space of the bulging portion (internal conductivity) And a high-frequency power source for supplying energy to excite discharge to the above-described discharge concentrator is connected to a cylindrical external conductor inserted on the outer periphery of the thin tube portion of the lamp. Is known (see, for example, Patent Document 1).
また、マイクロ波発生器に一端が接続される同軸伝送線にアンテナを結合し、このアンテナを介して同軸伝送線に結合された同軸共振器が設けられ、同軸共振器を構成する軸状の内導体の周囲を取り巻くドーナツ形状のランプ、または内導体の先端部が埋没する窪みを有するランプを備えた照明装置というものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 Also, an antenna is coupled to a coaxial transmission line having one end connected to the microwave generator, and a coaxial resonator coupled to the coaxial transmission line via the antenna is provided. There is known a lighting device including a donut-shaped lamp surrounding a conductor or a lamp having a recess in which a tip portion of an inner conductor is buried (for example, see Patent Document 2).
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、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、供給するエネルギに対して高い輝度が得られないという課題がある。 In Patent Document 1 described above, a cylindrical external conductor is provided on the outer periphery of the internal conductor, a high frequency power source is connected to the external conductor, and the electric field is concentrated on the light emitting portion to increase the luminance. However, such a lamp has a problem that the luminous efficiency is not sufficient, and high luminance cannot be obtained with respect to the supplied energy.
また、特許文献2によれば、マイクロ波発生器に接続される同軸伝送線にアンテナを接続し、アンテナを介して同軸伝送線に結合する同軸共振器が設けられている。同軸共振器に備えられる内導体は放電開始補助体と考えられ、電界をランプ内に効率よく集中できないという課題を有している。また、発光領域が広く点光源にはなりにくいという課題もある。 According to Patent Document 2, a coaxial resonator is provided in which an antenna is connected to a coaxial transmission line connected to a microwave generator and coupled to the coaxial transmission line via the antenna. The inner conductor provided in the coaxial resonator is considered as a discharge starting auxiliary body, and has a problem that the electric field cannot be efficiently concentrated in the lamp. In addition, there is a problem that the light emitting area is wide and it is difficult to become a point light source.
本発明の目的は、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、省電力が可能な照明装置と、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。 An object of the present invention is to provide a microwave electrodeless lamp that has a long lifetime, high luminous efficiency, and high brightness, an illuminating device capable of instantaneous lighting and power saving, and a highly convenient projector equipped with the illuminating device. Is to provide.
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と、外周部を周回して前記封入空間の内部に入り込む窪みを有する透明容器と、前記窪みの外周部に沿って設けられる導電体と、からなることを特徴とする。 The microwave electrodeless lamp of the present invention is a microwave electrodeless lamp that emits light by irradiating a luminescent material with microwaves, and is made of a non-conductive material, and includes an enclosed space in which the luminescent material is enclosed, and an outer periphery. It is characterized by comprising a transparent container having a recess that goes around the portion and enters the inside of the enclosed space, and a conductor provided along the outer periphery of the recess.
この発明によれば、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)は、発光物質が封入される封入空間内に入り込む窪みの外周部に沿って導電体を設けているので、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、マイクロ波の電界成分を導電体の中心部に集中してランプの発光効率を高めることができる。 According to the present invention, the microwave electrodeless lamp (hereinafter sometimes simply referred to as a lamp) is provided with the conductor along the outer periphery of the recess that enters the enclosed space in which the luminescent material is enclosed. The electric conductor has a role equivalent to that of an antenna placed in an electromagnetic field, and the electric field component of the microwave can be concentrated on the central portion of the electric conductor to increase the luminous efficiency of the lamp.
さらに、発光物質は、導電体を設けることにより、導電体に囲まれた領域に電界がより集中して強く発光するので、後述するプロジェクタにおいて好ましい点光源に近づく。 Furthermore, since the light emitting material emits strong light by concentrating the electric field in a region surrounded by the conductor by providing the conductor, the light emitting material approaches a point light source preferable in a projector described later.
また、導電体は電気的に独立していることから、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マイクロ波ランプに比べ、ランプの長寿命化を実現できる。 In addition, because the conductors are electrically independent, the lamp life is extended compared to conventional lamps with discharge electrodes or microwave lamps that directly apply an electric field to internal or external conductors. it can.
また、本発明のランプは、後述する照明装置に対して電気的に接続しないため、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。 Further, since the lamp of the present invention is not electrically connected to a lighting device to be described later, there are few restrictions on the support structure and the like, and there are advantages that the degree of freedom of the support structure and the arrangement position is high.
また、前記導電体が、前記窪みの外周部に沿って設けられるリング状の導電性部材からなることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said conductor consists of a ring-shaped electroconductive member provided along the outer peripheral part of the said hollow.
このように、導電体をリング状の導電性部材とすることで、ランプのほぼ全周からのマイクロ波を導電体の中心部に集中することができ、点光源化を可能にし、発光効率を高めることができる。 In this way, by making the conductor a ring-shaped conductive member, microwaves from almost the entire circumference of the lamp can be concentrated at the center of the conductor, enabling a point light source and improving the luminous efficiency. Can be increased.
また、前記導電体が、周回途中で分割されていることが好ましい。
ここで、周回途中で分割されている形態とは、例えば、周回途中に間隙部を有する所謂Cリングや、分割はされているものの分割面が密接している形態等を意味する。
Moreover, it is preferable that the said conductor is divided | segmented in the middle of circulation.
Here, the form divided in the middle of circulation means, for example, a so-called C-ring having a gap part in the middle of circulation or a form in which the divided surfaces are in close contact with each other.
このようにすれば、導電体を容易に製造できると共に、透明容器の窪みに導電体を組み込みやすいという効果があり、そのことからコストの低減にも寄与する。
なお、導電体が分割面を密接している形態では、分割されていない導電体と同様な電界集中効果を有し、間隙部を有する形態では、間隙部の距離を適宜調整することで同レベルの電界集中効果を得ることができる。
In this way, it is possible to easily manufacture the conductor, and it is easy to incorporate the conductor into the hollow of the transparent container, which contributes to cost reduction.
It should be noted that, when the conductor is in close contact with the dividing surface, the electric field concentration effect is the same as that of the conductor that is not divided, and in the form having a gap, the same level can be obtained by appropriately adjusting the distance of the gap. The electric field concentration effect can be obtained.
また、前記導電体が、前記窪みの外周部に沿って設けられる複数の導電性部材からなることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the conductor is composed of a plurality of conductive members provided along the outer periphery of the recess.
この発明の導電体は、具体的には、2分割または3分割された複数の導電性部材を窪みの外周部に沿って配設することで構成される。つまり、複数の導電性部材を窪みの外周部に沿って配設し、リング状に構成するので、導電性部材が製造しやすくなる他、窪みの形状が限定されないという効果がある。 Specifically, the conductor of the present invention is configured by disposing a plurality of conductive members divided into two or three along the outer periphery of the recess. That is, since a plurality of conductive members are arranged along the outer periphery of the recess and configured in a ring shape, the conductive member can be easily manufactured, and the shape of the recess is not limited.
また、前記導電体が、前記窪みの外周部に沿って設けられる導電性膜であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said conductor is a conductive film provided along the outer peripheral part of the said hollow.
導電体を導電性膜にしても前述したリング状の導電性部材を用いる構造と同様な電界集中効果を有し、窪みの形状に対応して成膜パターンに自由度がある導電体を形成できるという効果がある。 Even if the conductor is a conductive film, it has the same electric field concentration effect as the structure using the ring-shaped conductive member described above, and can form a conductor having a degree of freedom in the film formation pattern corresponding to the shape of the recess. There is an effect.
また、前記導電体が、前記窪みに巻回される導電性を有するコイルからなることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said conductor consists of a coil which has the electroconductivity wound by the said hollow.
導電体をコイルにすれば、所望の電界集中効果に対応してコイルの断面形状、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。 If the conductor is a coil, the coil cross-sectional shape, thickness (cross-sectional area), number of turns, etc. can be freely set according to the desired electric field concentration effect. be able to.
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と、外周部を周回して前記封入空間の内部に入り込む窪みを有する透明容器と、前記窪みの外周部に沿って設けられる導電体と、からな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部と、が備えられていることを特徴とする。 Further, the lighting device of the present invention is made of a non-conductive material, an enclosed space in which a luminescent substance is enclosed, a transparent container having a recess that goes around the outer periphery and enters the inside of the enclosed space, and the recess A microwave electrodeless lamp made of a conductor provided along the outer periphery of the electrode, and a microwave generator for irradiating the microwave electrodeless lamp with microwaves.
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を入力すれば高輝度の照明装置を実現できる。つまり、省電力化が図れる。 According to the present invention, a high-luminance lighting device can be realized by using the above-described lamp having high luminous efficiency and inputting the same high-frequency incident power. That is, power saving can be achieved.
前記マイクロ波発生部が、弾性表面波共振子を含む固体高周波発振部と導波部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。
It is preferable that the microwave generation unit includes a solid high-frequency oscillation unit including a surface acoustic wave resonator and a waveguide unit.
Here, as the surface acoustic wave resonator, for example, a diamond SAW resonator is represented.
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、導波部によりマイクロ波を効率よくランプに照射することができる。 The diamond SAW resonator has excellent frequency-temperature characteristics and can suppress frequency fluctuations with respect to temperature fluctuations, so that the microwave output can be stabilized during lighting. Therefore, stable luminance can be maintained. In addition, it is possible to efficiently irradiate the lamp with microwaves by the waveguide portion.
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と、外周部を周回して前記封入空間の内部に入り込む窪みを有する透明容器と、前記窪みの外周部に沿って設けられる導電体と、からな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部と、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、が備えられていることを特徴とする。 The projector of the present invention is made of a non-conductive material, and includes a sealed space in which a luminescent material is sealed, a transparent container having a recess that goes around the outer periphery and enters the sealed space, A lighting device comprising: a conductor provided along an outer periphery; a microwave electrodeless lamp; and a microwave generation unit that irradiates the microwave electrodeless lamp with microwaves; and an emission from the lighting device A light modulation unit that modulates the light flux according to input image information to form an optical image, and a projection unit that projects the optical image formed by the light modulation unit. And
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。 According to the present invention, since the lighting device described above is employed, the lamp lighting timing is fast and the lamp starts up with high brightness, so that it is possible to wait until the image can be projected with the predetermined brightness after switch input as in the prior art. Time can be significantly reduced.
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。 Moreover, it becomes possible to repeat lighting and extinction within a short time, and there is an effect that the convenience for the user can be improved.
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を低減し、経済的効果を向上させることができる。 Furthermore, compared with the projector provided with the illuminating device using the conventional discharge-type lamp, the lifetime of the illuminating device can be extended, the troublesomeness of replacing the illuminating device can be reduced, and the economic effect can be improved.
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9はランプの実施例を示し、図10は、本発明に係るプロジェクタの概略構成を示している。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
(照明装置)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show an illumination apparatus according to the present invention, FIGS. 5 to 9 show an embodiment of a lamp, and FIG. 10 shows a schematic configuration of a projector according to the present invention.
Note that the drawings referred to in the following description are schematic views in which the vertical and horizontal scales of members or portions are different from actual ones for convenience of illustration.
(Lighting device)
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。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic structure of a lighting device according to the present invention. In FIG. 1, the
マイクロ波発生部100は、リフレクタ70の背面側に配置接続されている。
なお、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、本発明では、UHF帯からSHF帯に相当する300MHz〜30GHz帯をマイクロ波帯と定義する。
The
In general, a conventional frequency as a microwave band is 3 GHz to 30 GHz. In the present invention, a 300 MHz to 30 GHz band corresponding to a UHF band to an SHF band is defined as a microwave band.
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の略中心部が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。
The
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。また、マイクロ波反射面72の形状は光束の収束性としては、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。
In addition, the shape of the
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の発光領域21の略中心部が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。
The
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。
Here, the
ランプ10は、発光物質が収容された透明容器20と、透明容器20の外周部を周回して封入空間21(発光領域21と表すことがある)の内部に入り込むように形成される窪み26の外周に沿って設けられるリング状の導電性部材からなる導電体30と、から構成されている。そして、ランプ10は、支持部90によりリフレクタ70の内側底部に固定されている。なお、ランプ10の詳しい構造については、後述する実施例にて説明する。
The
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の透明容器20の凸部領域を、導電体30の周回面に対して略垂直に接合され、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。
The
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を与え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)を用いて形成される。
The
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、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の開放端部を嵌着させて反射器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。
In the
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ものであれば、他の部材を用いても良い。
Note that the
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方向に進行する。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、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。
The
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。
When the
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。
Next, the configuration of the microwave generator will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the microwave generation unit. In FIG. 2, the
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。
The solid-state high-
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高周波信号(本実施形態では2.45GHz帯)を出力する。
The solid high-
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。
Next, the
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。
In this embodiment, the
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、反射波による第1増幅器112などの故障を防止している。
The
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。
Next, the diamond SAW oscillator will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a diamond SAW oscillator as a solid-state high-frequency oscillator. In FIG. 3, the
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の入力側に接続されている。
The
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。
Thereby, it is possible to directly oscillate a high frequency signal in the GHz band using the
そして、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、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。
With this circuit configuration, it is possible to continue the continuous oscillation state while minimizing the power applied to the
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。
Next, characteristics of signals output from the diamond SAW oscillator will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the frequency and intensity of the signal output from the diamond SAW oscillator. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the intensity of the output signal.
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。
As a signal output from the
従って、前述した本発明の照明装置60は、ランプ10に発光物質が封入される封入空間21内に入り込む窪み26の外周部に沿ってリング状の導電性部材からなる導電体30を備えているので、導電体30が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導電体30のリング中心部に集中してランプの発光効率を高めることができる。
Therefore, the
さらに、発光物質は、導電体30を設けることにより、導電体30に囲まれた領域に電界成分がより集中して強く発光するので、後述するプロジェクタにおいて好ましい点光源に近づく。
Furthermore, since the light emitting material emits strong light by concentrating electric field components in a region surrounded by the
また、導電体30は電気的に独立していることから、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圧を印加するマイクロ波ランプに比べ、ランプの長寿命化を実現できる。
In addition, since the
また、本発明のランプ10は、後述する照明装置に対して電気的に接続しないため、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。
Further, since the
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10を点灯させ、短時間で消灯させることができる。
In addition, by using the
また、ダイヤモンドSAW発振器202は、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。
Further, the
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。
Furthermore, the
また、本発明の照明装置60は、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。つまり、省電力化が図れる。
(ランプの構造)
In addition, the
(Lamp structure)
続いて、上述した照明装置60に用いるランプ10の具体的な構造の実施例について図面を参照して説明する。
(実施例1)
Next, an example of a specific structure of the
(Example 1)
図5は、実施例1に係るランプの構造を示し、(a)は正面図、(b)は導電体の平面図(図5(a)の上方から視認)である。図5(a),(b)において、ランプ10は、非導電性材料で形成される透明容器20と、透明容器20の外周部を周回して封入空間21の内部に入り込む窪み26の外周部に沿って設けられるリング形状の導電体30とから構成されている。
5A and 5B show the structure of the lamp according to Example 1. FIG. 5A is a front view, and FIG. 5B is a plan view of a conductor (viewed from above in FIG. 5A). 5A and 5B, the
透明容器20は、非導電性材料である石英ガラスまたは透明セラミックス等により形成される。透明容器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。そして、透明容器20の外周を周回する窪み26が形成されている。このことにより、透明容器20は、窪み26によってくびれた略瓢箪状の形状をしており、窪み26の内側は封入空間21の大部分の球形領域20aよりも内側に入り込む深さを有している。
The
導電体30は、熱膨張係数が小さく耐熱性が高い材料が用いられる。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。図5では、導電体30の断面30bは円形をしているが、断面形状は円形でも、楕円でも四角形でもよく限定されない。また、導電体30の内側面30aは、窪み26の外周部に密接させても、離間させてもよい。離間させる場合には、内側面30aが封入空間21の大部分の球形領域20aよりも内側に入り込む大きさとする。
このように構成されるランプ10は、導電体30が電気的に独立している状態(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。
The
Since the
なお、透明容器20は、中空の球体を製造した後に変形可能な温度まで加熱し、窪み26の断面形状を有するバンドにてバンド締めを行うことにより形成することができる。また、透明容器20の外周の直径と導電体30の内径との差が小さい場合には、導電体30を透明容器20に圧入してもよい。この場合、導電体30を加熱して焼き嵌めとしてもよい。
The
発光物質の封入は、透明容器20に小さな貫通孔(図示せず)を設け、封入空間21の内部に発光物質を封入した後、封止部材にて封止することで行うことができる。
Encapsulation of the luminescent material can be performed by providing a small through hole (not shown) in the
また、封入空間21に封入される発光物質としては、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスや、これらのガスの他に水銀、金属ハロゲン化合物等であってもよい。
Moreover, as a luminescent substance enclosed with the
ランプ10は、透明容器20の窪み26に導電体30を嵌め込んだ状態で一体化し、支持部90によってリフレクタ70に固定される(図1、参照)。
The
導電体30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、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導電体30の中央部に集中(図中、二点鎖線Eで表す)してランプの発光効率を高めるために備えている。従って、導電体30の中央部領域には、より電界成分が集中するため、発光の強度も高まり、点光源に近い発光となる。
(実施例2)
The
(Example 2)
次に、実施例2に係るランプの構造について説明する。実施例2は、実施例1に比べ、導電体の形状が異なることに特徴を有している。実施例1と共通部分には同じ符号を附して説明する。
図6は、実施例2に係るランプの構造を示す正面図である。図6において、透明容器20には、実施例1と同様な窪み26が設けられ、窪み26の外周部に沿って導電体30が設けられている。
Next, the structure of the lamp according to Example 2 will be described. The second embodiment is characterized in that the shape of the conductor is different from that of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
FIG. 6 is a front view illustrating the structure of the lamp according to the second embodiment. In FIG. 6, the
導電体30は、図6では窪み26の外周部に密接するように図示しているが、遊嵌の関係として、透明容器に20に対して導電体30が回転する構造としても構わない。
In FIG. 6, the
図7に実施例2に係る導電体30の形状を例示している。(a)は図6に図示した導電体、(b)はその第1変形例、(c)は第2変形例を示している。まず、図7(a)に示す形状について説明する。図7(a)において、導電体30は、周回途中で分割され、間隙部30cを有するCリング形状をしている。間隙部30cの分割面間の距離Dは、マイクロ波の電界成分集中を低下させない範囲の任意の大きさとする。
FIG. 7 illustrates the shape of the
この導電体30の断面30bは、円形を図示しているが、断面形状は円形でも、楕円でも四角形でもよく限定されない。また、導電体30の内側面30aは、窪み26の外周部に密接させても、離間させてもよい。離間させる場合には、内側面30aが封入空間21の大部分の球形領域20aよりも内側に入り込む大きさとする。
The
続いて、実施例2に係る導電体の第1変形例について図面を参照して説明する。
図7(b)において、導電体30は、(a)に示す間隙部30cの距離Dを“0”にしている。つまり、分割面30eが密接された形状である。
Then, the 1st modification of the conductor which concerns on Example 2 is demonstrated with reference to drawings.
In FIG. 7B, the
なお、図7(a)、(b)に示す導電体30は、透明容器20の窪み26に線材を巻回して組み込むことができる。また、導電体30を予め図示したように成形しておき、導電体30の弾性を利用して嵌め込んでもよい。また、導電体30を形状記憶合金にて透明容器20に組み込みやすい形状としておき、組み込み後、加熱して所望の形状にするという方法を選択してもよい。
In addition, the
次に、実施例2に係る導電体の第2変形例について説明する。図7(c)において、導電体30は、2分割された導電性部材31,32によって構成されている。ここで、導電性部材31,32は、それぞれ単独で形成しても、リング形状の導電体30を切断して2分割してもよい。
Next, a second modification of the conductor according to the second embodiment will be described. In FIG.7 (c), the
そして、透明容器20の窪み26の外周部に導電性部材31,32それぞれを装着する。この際、導電性部材31,32の間に間隙部30c,30dが設けられる。間隙部30c,30dそれぞれの分割面間の距離の大きさは同じにしてもよく、偏りがあってもよい。例えば、間隙部30cを“0”とし、間隙部30dのみとする場合には、先述した図7(a)と同じ形態となる。また、間隙部30c,30dの両方を“0”にすれば、図7(b)と同じ形態となる。
Then, the
なお、第2変形例では、導電体30が導電性部材31,32の2体構成を例示したが、導電性部材を3体構成、あるいはもっと細分化する構成としてもよい。
In the second modified example, the
導電性部材31,32の透明容器20への固定方法としては、耐熱性接着剤を用いて接着することで容易に行うことができる。また、2体構成の場合には、導電性部材31,32をその両端部が窪み26の外形よりも僅かに小さい馬蹄形にすることで、導電性部材31,32の弾性を利用して、導電性部材31,32の両端部で透明容器20を圧接して保持する構造を採用できる。
As a method of fixing the
従って、前述した実施例2によれば、導電体30を透明容器20の窪み26に組み込みやすく、そのことからコストの低減にも寄与する。
また、実施例2(第1変形例及び第2変形例を含む)において、間隙部30c、間隙部30cと間隙部30dの分割面間の距離が“0”の形態では、実施例1と同様な電界集中効果を有し、間隙を有する形態では、間隙の距離を適宜調整することで同レベルの電界成分集中効果を得ることができる。
Therefore, according to the second embodiment described above, the
Further, in the second embodiment (including the first and second modified examples), the
また、第2変形例では、導電性部材31,32を窪み26の外周部に沿って配設し、窪み26の外周部に沿ってリング形状に構成するので、導電性部材31,32が製造しやすくなる他、窪み26の形状が限定されないという効果がある。
(実施例3)
In the second modification, the
(Example 3)
次に、実施例3に係るランプの構造について説明する。実施例3は、前述した実施例1,2がリング状の導電体を備えていることに対して、導電体として導電性膜を設けたところに特徴を有している。透明容器20は、実施例1,2と共通である。
図8は、実施例3に係るランプの構造を示す正面図である。図8において、透明容器20には、実施例1と同様な窪み26が設けられ、窪み26の外周部に沿って導電性膜37が設けられている。
Next, the structure of the lamp according to Example 3 will be described. The third embodiment is characterized in that a conductive film is provided as a conductor, whereas the first and second embodiments are provided with a ring-shaped conductor. The
FIG. 8 is a front view illustrating the structure of the lamp according to the third embodiment. In FIG. 8, the
導電性膜37は、耐熱性を有する金属膜から構成される。具体的には、タングステンやクロムまたはそれらの合金が用いられる。そして、導電性膜37は、窪み26の外周部表面に蒸着、スパッタリング等の成膜手段で形成する。導電性膜37の成膜範囲及び厚さは、マイクロ波の電界成分集中効果をモニター(光の強度としてモニター)して設定する。
The
従って、上述した実施例3によれば、導電体を導電性膜37にしても前述した実施例1、実施例2によるリング状の導電体を用いる構造と同様な電界成分集中効果を有し、窪み26の形状に対応して導電体を形成できるという効果がある。
(実施例4)
Therefore, according to Example 3 described above, even if the conductor is the
Example 4
次に、本発明の実施例4に係るランプについて図面を参照して説明する。実施例4は、導電体として導電性材料からなるコイルを用いたことに特徴を有している。
図9(a)、(b)は、実施例4に係るランプの構造を正面視した断面図である。図9(a)において、ランプ10は、非導電性材料で形成される透明容器20と、透明容器20の外周部を周回して封入空間21の内部に入り込む窪み26の外周部に沿って巻回されるコイル41とから構成されている。
Next, a lamp according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the drawings. Example 4 is characterized in that a coil made of a conductive material is used as a conductor.
FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views of the structure of the lamp according to the fourth embodiment when viewed from the front. In FIG. 9A, the
透明容器20には、コイル41が装着される範囲の窪み26が設けられ、窪み26の外周部形状はなだらかな円弧を有している。コイル41は、この窪み26の外周部に沿って巻回されている。
The
コイル41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、マイクロ波の電界成分をコイルの中央部に集中(図中、二点鎖線Eで表す)してランプの発光効率を高める。
The
また、コイル41は、概ね窪み26の形成範囲にあれば、透明容器20に密接させても、僅かに離間させてもよく、透明容器20から離間したコイルの一方の外側端部方向に偏った位置に配設してもよい。また、コイル41のコイル線断面形状は、円形、正方形、扁平な四角形、三角形、六角形、台形や楕円形としてもよい。
In addition, the
次に、実施例4の変形例について図面を参照して説明する。
図9(b)は、実施例4の変形例を示す断面図である。透明容器20には、窪み26の底部が直線的に形成されている。そして、この窪み26にコイル41が巻回されている。窪み26の底部が直線的であるために、コイル41は、巻き外径が一定の単純コイルでよい。
Next, a modification of the fourth embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 9B is a cross-sectional view showing a modification of the fourth embodiment. In the
なお、コイル41は、図9に図示したように予め成形しておき、コイルの弾性を利用して、透明容器20に嵌め込むことができる。または、透明容器20の窪み26の外周部に沿ってコイル41を巻回してもよい。
In addition, the
また、図9では、コイル41は、巻数を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てもよい。さらに、本実施例では、コイル41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。
In FIG. 9, the
従って、上述した実施例4によれば、導電体としてコイル41を用いることにより、所望の電界成分集中効果に対応してコイルの断面形状、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。
(プロジェクタ)
Therefore, according to the fourth embodiment described above, by using the
(projector)
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10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10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。
Next, a projector to which the above-described illumination device is applied will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of the projector of the present invention. In FIG. 10, the
The
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。
Next, the operation of the
本発明のプロジェクタ400は、前述した照明装置60を搭載しているために、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搭載す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。
Since the
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。 In addition, the time required for turning off the light can be shortened, and it becomes possible to repeat the turning on and off in a short time, thereby improving the convenience.
さらに、搭載されるランプ10はマイクロ波無電極ランプであり、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60の長寿命化を実現し、照明装置交換の煩わしさを軽減し、経済的効果を向上させることができる。
Further, the
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。
例えば、前述した実施の形態では、ランプ10は、照明装置60に対して支持部90を介して固定した例を示したが、透明容器20から柱状突起部を突設させて直接リフレクタ70に固定する構造としてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, in the embodiment described above, the
また、前述した実施の形態で説明したマイクロ波無電極ランプ10及び照明装置60は、プロジェクタ400の光源として適用した例を示しているが、プロジェクタとしては、フロントプロジェクタに限らずリアプロジェクタにも適用できる。また、小型軽量の照明装置は、他の光学機器に適用しても良く、航空、船舶、車輌などの照明機器や、屋内照明機器などへも好適に適用することができる。
Moreover, although the
10…マイクロ波無電極ランプ(ランプ)、20…透明容器、21…封入空間(発光領域)、26…透明容器の窪み、30…導電体。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
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と、外周部を周回して前記封入空間の内部に入り込む窪みを有する透明容器と、
前記窪みの外周部に沿って設けられる導電体と、
からなることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。 A microwave electrodeless lamp that emits light by irradiating a luminescent material with microwaves,
A non-conductive material, a sealed space in which a luminescent substance is enclosed, and a transparent container having a recess that goes around the outer periphery and enters the inside of the enclosed space;
A conductor provided along the outer periphery of the depression;
A microwave electrodeless lamp characterized by comprising:
前記導電体が、前記窪みの外周部に沿って設けられるリング状の導電性部材からなることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。 The microwave electrodeless lamp according to claim 1,
The microwave electrodeless lamp, wherein the conductor is made of a ring-shaped conductive member provided along an outer peripheral portion of the recess.
前記導電体が、周回途中で分割されていることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。 The microwave electrodeless lamp according to claim 2,
The microwave electrodeless lamp, wherein the conductor is divided in the course of circulation.
前記導電体が、前記窪みの外周部に沿って設けられる複数の導電性部材からなることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。 The microwave electrodeless lamp according to claim 1,
The microwave electrodeless lamp, wherein the conductor is composed of a plurality of conductive members provided along an outer peripheral portion of the recess.
前記導電体が、前記窪みの外周部に沿って設けられる導電性膜であることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。 The microwave electrodeless lamp according to claim 1,
The microwave electrodeless lamp, wherein the conductor is a conductive film provided along an outer peripheral portion of the depression.
前記導電体が、前記窪みに巻回される導電性を有するコイルからなることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。 The microwave electrodeless lamp according to claim 1,
The microwave electrodeless lamp, wherein the conductor is made of a conductive coil wound around the depression.
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部と、
が備えられていることを特徴とする照明装置。 An encapsulated space made of a non-conductive material, in which a luminescent substance is encapsulated, a transparent container having a recess that goes around the outer periphery and enters the interior of the encapsulated space, and a conductive provided along the outer periphery of the recess A microwave electrodeless lamp comprising a body,
A microwave generator for irradiating the microwave electrodeless lamp with microwaves;
An illumination device comprising:
前記マイクロ波発生部が、弾性表面波共振子を含む固体高周波発振部と導波部を備えていることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 7.
The illumination device, wherein the microwave generation unit includes a solid-state high-frequency oscillation unit including a surface acoustic wave resonator and a waveguide unit.
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、
が備えられていることを特徴とするプロジェクタ。 An encapsulated space made of a non-conductive material, in which a luminescent substance is encapsulated, a transparent container having a recess that goes around the outer periphery and enters the interior of the encapsulated space, and a conductive provided along the outer periphery of the recess A microwave electrodeless lamp composed of a body, and a microwave generator for irradiating the microwave electrodeless lamp with microwaves, and an illumination device comprising:
A light modulation unit that modulates a light beam emitted from the illumination device according to input image information to form an optical image, a projection unit that projects an optical image formed by the light modulation unit, and
A projector comprising:
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