JP2010109412A - 原子発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、点灯・発光持続動作が安定した優れた特性を有する光源ランプを備えた原子発振器を提供する。
【解決手段】原子発振器１００Ａは、ガスセル１０と、光源ランプ３０と、フォトセンサ４０と、を有している。また、光源ランプ３０の近傍には、光源ランプの点灯を補助する発光手段としてのＬＥＤ５０が配置されている。光源ランプ３０はランプ励振回路３１に接続されている。また、ＬＥＤ５０はＬＥＤ制御回路５１に接続されている。また、フォトセンサ４０は、周波数合成回路３５と、ＬＥＤ制御回路５１に接続された点灯判定手段５５Ａとにそれぞれ接続されている。光源ランプ３０の点灯を開始する際には、ＬＥＤ５０を光源ランプ３０に向けて点灯させ、このＬＥＤ５０から照射される光子のエネルギーにより光源ランプ３０の点灯を開始させる構成となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、原子発振器に関し、さらに詳しくは、小型で、点灯・発光持続動作が安定した優れた特性を有する光源ランプを備えた原子発振器に関するものである。

従来、ルビジウムやセシウムなどのアルカリ金属原子を封入したガスセルを用いたガスセル型の原子発振器が周波数標準として広く用いられている。ガスセル型の原子発振器は、ガスセルと、ガスセル内のガス化されたアルカリ金属原子の励起用光源と、ガスセルを通過した励起用光源からの光を受光して検出する光検出手段とを少なくとも含む。
例えば、アルカリ金属としてルビジウムを用いたルビジウム原子発振器において、ルビジウム原子の励起用光源として用いられる光源ランプとしてのルビジウムランプは、ランプ内のルビジウムガスを高周波信号による電磁誘導によって無電極放電させることにより発光させている。

このように、高周波放電発光させる光源ランプの放電開始時には、一旦開始した放電の維持時に比べて大きな励振電力が必要であるため、光源ランプの点灯方法としては、初めから放電開始に十分な励振電力で光源ランプを励振する方法と、それだけでは放電を開始しない弱い励振電力で光源ランプを励振しておき、その光源ランプに強制的に高圧パルスを印加して放電を開始する方法とがある。ただし、一般に、光源ランプの励振電力が大きくなるほど原子発振器の長期周波数安定度や周波数温度特性が悪化し、また、光源ランプの寿命が短くなり、信頼性も低下するので、光源ランプの励振電極はできるだけ小さいことが望ましい。したがって、大きな励振電力を必要とする前者の方法は、光源ランプの長寿命化、あるいは高信頼化を実現するうえで得策でない。
一方、放電開始時のみにスタートパルスを印加する後者の方法は、光源ランプを比較的小さい励振電力で励振できるので有利であるが、スタートパルス発生器を必要とするため原子発振器の小型化を図るうえで不利である。
このような前者および後者の欠点を解決するものとして、光源ランプの点灯開始時には、光源ランプに点灯開始に十分な励振電力を供給し、点灯後は励振電力を低下させることにより、光源ランプの長寿命化、原子発振器の特性の保持あるいは小型化を図ることが可能な原子発振器、および原子発振器における光源ランプの点灯方法が、例えば特許文献１に紹介されている。

特許文献１に記載の原子発振器において、直流結合増幅器により光検出手段の出力をバックグランドが実用的な電圧レベルに達するまで増幅し、さらに交流増幅器により直流増幅器出力のうち共鳴信号だけを実用レベルにまで増幅する。このような共鳴信号の前置増幅系における直流増幅器出力の直流分を利用して、光源ランプの点灯、非点灯を判別し、ランプ励振器の電力を制御する。すなわち、起動時には光源ランプを点灯させるために励振器の発振を強くしておき、光源ランプが点灯して直流結合増幅器出力が検出されたら、自動的にランプ励振器の発振レベルを下げる。これにより、点灯開始時には光源ランプに点灯開始に十分な励振電力が供給され、光源ランプの点灯後には励振電力を低下させて弱い電力で励振されるようになるとともに、スタートパルス発生回路が不要になるので、光源ランプの長寿命化及び原子発振器の小型化が可能となる。

特開昭５８−２２０４８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の原子発振器、およびその原子発振器における光源ランプの点灯方法では、光源ランプの高周波電磁界を発生するためのコイルから、発光を維持するときよりも極端に高いエネルギーを与える構成となっている。このため、高い電源電圧が必要になり、発振器の電源電圧を低電圧化設計した場合にはこの手法をとり難いという問題があった。
また、光源ランプにおけるコイルの組み付け位置により点灯性が悪くなったり、ランプの劣化の状態により励振コイルの等価Ｑ値が低下して点灯し難くなる虞があるなど、点灯の確実性が悪く、安定した光源ランプの点灯を保持するのが難しいという問題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

〔適用例１〕本適用例にかかる原子発振器は、アルカリ金属原子を封入したガラスランプと、前記ガラスランプに金属線材を巻きつけて形成されたコイル（インダクタ）と、前記コイルと一体になって発振回路を形成すると共に、前記コイルに高周波信号を供給して前記アルカリ金属原子を無電極放電させ、前記ガラスランプを点灯させるランプ励振回路と、を備えた原子発振器であって、前記アルカリ金属原子に対して光を照射し、前記ガラスランプの点灯を補助する発光手段を備えたことを特徴とする。

発明者は、光源ランプ点灯を開始するためのエネルギーを与える方法として、光子のエネルギーを利用する方法が有効であることを見出した。すなわち、副発光源としての発光手段を光源ランプに近接させて配置し、光源ランプ点灯開始時にその発光手段を点灯し、発光手段から照射される光子のエネルギーを光源ランプに当てることにより、光源ランプを確実に点灯させることができることを見出した。
この構成によれば、発光手段を配置することにより、複雑な光源ランプ点灯回路を必要とせず、簡便な回路で、且つ、比較的低電圧にて光源ランプを確実に点灯させることができる。また、高電圧を必要としないので、光源ランプの寿命を劣化させることなく、信頼性の高い光源ランプおよびそれを用いた原子発振器を提供することができる。

〔適用例２〕上記適用例にかかる原子発振器において、前記発光手段が半導体発光素子であることを特徴とする。

この構成によれば、広く用いられる半導体発光素子を利用して、比較的簡便には光源ランプの点灯開始用発光手段を構成することができ、光源ランプの寿命を劣化させることなく、信頼性の高い光源ランプおよびそれを用いた原子発振器の提供に供する。

〔適用例３〕上記適用例にかかる原子発振器において、前記発光手段が紫外線領域を含むＬＥＤであることを特徴とする。

この構成によれば、近紫外領域以上の波長を含むＬＥＤは高エネルギーを発生するので光源ランプの点灯開始エネルギーとして有効であり、光源ランプをより確実に点灯させることができる。

〔適用例４〕上記適用例にかかる原子発振器において、前記発光手段が高輝度のＬＥＤであることを特徴とする。

この構成によれば、高輝度のＬＥＤを発光手段として用いているので光源ランプを確実に点灯させることができる。

〔適用例５〕上記適用例にかかる原子発振器において、前記発光手段がフラッシュ用ＬＥＤであることを特徴とする。

ここで、フラッシュ用ＬＥＤとは、近年、携帯電話カメラ用のフラッシュとして用いられ、また、開発が進んでいるＬＥＤを指し、瞬間的により高輝度の光を点灯開始時の光源ランプに当てることができるので、光源ランプをより確実に点灯させることができる。

〔適用例６〕上記適用例にかかる原子発振器において、前記発光手段からの光を集光し、その集光された光を前記ガラスランプに供給する集光手段を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、例えばレンズなどを用いて発光手段からの光を集光することにより、エネルギー密度の高い光を光源ランプに供給することができるので、光源ランプを点灯させやすくなる。

〔適用例７〕上記適用例にかかる原子発振器において、前記発光手段からの光を反射し、その反射された光を前記ガラスランプに供給する反射手段を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、発光手段からの光を反射手段により反射させて光源ランプに供給するので、反射手段の配置を調整することにより、発光手段の配置の自由度が上がり、これにともなって原子発振器の設計の自由度が拡大するので、例えば、原子発振器の小型化を図ることが可能になる。

〔適用例８〕上記適用例にかかる原子発振器において、前記発光手段からの光を前記ガラスランプに供給するように導く導光手段を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、例えば光ファイバなどの導光手段を用いることにより、発光手段からの光を光源ランプに照射することができるので、発光手段の配置の自由度が上がるのにともなって原子発振器の設計の自由度も拡大し、原子発振器の小型化に寄与することができる。また、導光手段の光の照射口側の位置を調整することにより、発光手段からの光源ランプへの光の照射位置を容易に調整することができる。

以下、原子発振器の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態にかかる原子発振器のガスセルを模式的に説明するものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。また、図２は、本実施形態の原子発振器を模式的に示す説明図である。

（ガスセル）
まず、本実施形態の原子発振器の主要部であるガスセルについて説明する。
図１において、ガスセル１０は、筒部としての円筒部１と、その円筒部１の両端の開口部を封鎖する窓部２，３とにより、密閉されたキャビティが形成されている。このキャビティ内には、ルビジウム原子やセシウム原子などの量子吸収体となるアルカリ金属原子が干渉ガス（バッファガス）とともに封入される（図示せず）。
なお、キャビティ内に金属原子ガスが封入されたガスセル１０において、金属原子ガスを励起する励起光の光路の入射面および出射面を形成する各窓部２，３は、例えばガラスなどの光透過性を有する材料からなる。一方、円筒部１は光透過性を必要としないので、金属や樹脂などにより形成されていてもよく、また、窓部２，３と同じガラスなどの光透過性材料により形成されていてもよい。

（原子発振器）
次に、上記したガスセル１０を用いた本実施形態のガスセル型の原子発振器について説明する。
図２において、原子発振器１００Ａは、上記のガスセル１０と、ガスセル１０内に封止されたルビジウムなどのアルカリ金属原子を励起するガラスランプとしての光源ランプ３０と、励起光を検出する光検出手段としてのフォトセンサ４０と、を有している。本実施形態では、光源ランプ３０の光をガスセル１０に効率よく照射するために、光源ランプ３０のガスセル１０の反対側に凹球面鏡３３が配置されている。
また、光源ランプ３０の近傍には、光源ランプの点灯を補助する発光手段としてのＬＥＤ５０が配置され、光源ランプ３０とＬＥＤ５０とによる光源点灯補助部１０１が形成されている。
光源ランプ３０はランプ励振回路３１に接続されている。また、ＬＥＤ５０はＬＥＤ制御回路５１に接続されている。また、フォトセンサ４０は、周波数合成回路３５と、ＬＥＤ制御回路５１に接続された点灯判定手段５５Ａとにそれぞれ接続されている。
なお、フォトセンサ４０は、例えば太陽電池あるいはフォトダイオードなどからなる。

本実施形態の光源ランプ３０は、ガスセル１０に封入されたルビジウムなどのアルカリ金属原子を励起する例えばルビジウムランプなどの所謂ガラスランプである。すなわち、ルビジウムなどのアルカリ金属原子が封入されたガラス球（ランプバルブ）に、金属線材を巻きつけてコイル（インダクタ）を形成し、このコイルにより発生させる電磁界によってランプバルブ内のアルカリ金属原子をプラズマ化して発光させるものである。
このようなガラスランプ型の光源ランプ３０は、点灯を開始する際に、点灯を維持するために必要なエネルギーよりも高いエネルギーを一時的に与える必要がある。このため、本実施形態の原子発振器１００Ａにおいては、光源ランプ３０の点灯を開始する際に、光源ランプ３０に近接させて配置したＬＥＤ５０を光源ランプ３０に向けて点灯させ、このＬＥＤ５０から照射される光子のエネルギーにより光源ランプ３０の点灯を開始させる構成となっている。

次に、上記のような光源ランプ３０とＬＥＤ５０とによる光源点灯補助部１０１を備えた原子発振器１００Ａの制御方法の一例について、特に、光源ランプ３０の点灯開始時の制御方法を中心に説明する。
図２に示す原子発振器１００Ａにおいて、光源ランプ３０から照射された光（励起光）は、ガスセル１０内のアルカリ金属原子を励起しながらガスセル１０を通過し、フォトセンサ４０に入射される。フォトセンサ４０で検出された励起光の検出データは、周波数合成回路３５と点灯判定手段５５Ａとにそれぞれデータ送信される。
周波数合成回路３５は、フォトセンサ４０から受信した励起光の検出信号に基づき、所望の周波数のマイクロ波信号を得て、これをガスセル１０に供給している。
一方、点灯判定手段５５Ａは、フォトセンサ４０から受信した励起光の検出データにより、光源ランプ３０から励起光が照射されているか否かを判定する。そして、光源ランプ３０から励起光が照射されていないと判定された場合に、点灯判定手段５５ＡからＬＥＤ制御回路５１の制御データが送信され、ＬＥＤ５０が点灯してその光エネルギーが光源ランプ３０に照射されるようになっている。すると、光源ランプ３０は、ランプ励振回路３１からのランプ点灯継続時の電圧のみが印加された状態で、ＬＥＤ５０の光エネルギーを受けることにより比較的容易に点灯される。

なお、光源ランプ３０の点灯開始時の光エネルギーを供給する発光手段としてのＬＥＤ５０には、光源ランプ３０の点灯を確実に開始するために、輝度の高いＬＥＤを用いることが望ましい。例えば、光エネルギーの高い近紫外領域以上の波長を含むＬＥＤや、より高輝度のＬＥＤとして携帯電話用のカメラに用いられるフラッシュ用のＬＥＤを用いることがより好ましい。

次に、原子発振器１００Ａの動作原理の一例について説明する。
ガスセル型の原子発振器の動作原理は、アルカリ金属原子を励起する光およびマイクロ波を利用した二重共鳴法と、２種類の干渉光により量子干渉効果（以下ＣＰＴ：Coherent Population Trappingと記す）を利用する方法とに大別される。このうち、本実施形態の原子発振器１００Ａは、二重共鳴法を用いたものとして説明する。
図２に示す原子発振器１００Ａにおいて、光源ランプ３０は、所定波長の励起光を生成してガスセル１０に出力している。原子発振器１００Ａは、ガスセル１０に入射した光が、ガスセル１０内に封入されたルビジウム原子やセシウム原子などの量子吸収体にどれだけ吸収されたかを、ガスセル１０に対して光源ランプ３０の反対側に配置されたフォトセンサ４０で検出することにより、原子共鳴を検知して周波数合成回路３５などの制御系にて水晶発振器などの基準信号をその原子共鳴に同期させて出力を得ている。

上記実施形態の原子発振器１００Ａによれば、光源ランプ３０とＬＥＤ５０とからなる光源点灯補助部１０１により、光源ランプ３０の点灯開始時に、ＬＥＤ５０から光源ランプ３０内のアルカリ金属原子に対して光を照射し、その光エネルギーによって光源ランプ３０の点灯を開始させる構成とした。
光源ランプ３０を点灯させるための複雑な光源ランプ点灯回路を必要とせず簡便な回路で、且つ、比較的低電圧にて光源ランプ３０を確実に点灯させることができる。また、高電圧を必要としないので、光源ランプ３０の寿命を劣化させることなく、信頼性の高い光源ランプ３０、およびそれを用いた原子発振器１００Ａを提供することができる。

上記実施形態で説明した原子発振器１００Ａは、以下の変形例として実施することも可能である。

（変形例１）
上記実施形態では、光源ランプ３０の点灯補助用の発光手段としてのＬＥＤ５０を光源ランプ３０の近傍に配置して、光源ランプ３０との間に何ら介することなくＬＥＤ５０の光を照射する構成とした。これに限らず、光源ランプと発光手段との間に集光手段を配置し、発光手段の光を集光させて光源ランプに照射することにより、光源ランプの点灯をより確実に開始させることができる。
図３は、原子発振器のうち、光源ランプと発光手段との間に集光手段を配置した光源点灯補助部のみを模式的に示す説明図である。なお、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

図３に示すように、本変形例の原子発振器の光源点灯補助部１０２は、光源ランプ３０と、光源ランプ３０の近傍に配置され光源ランプ３０の点灯を補助する発光手段としてのＬＥＤ５０と、光源ランプ３０とＬＥＤ５０との間に配置された集光手段としてのレンズ５９が配置されている。レンズ５９は、ＬＥＤ５０からの光を集光し、その集光された光が光源ランプ３０内のアルカリ金属原子に供給される位置に調整して配置されている。

この構成によれば、エネルギー密度の高いＬＥＤ５０の光を光源ランプ３０に供給することができるので、光源ランプ３０をより点灯させやすくすることができる。また、ＬＥＤ５０の消費電力を抑えることも可能になる。

（変形例２）
また、原子発振器において、発光手段からの光を反射し、その反射された光を光源ランプに供給する反射手段を設けることにより、発光手段の配置の自由度が拡大し、原子発振器の小型化を図ることが可能になる。
図４は、発光手段としてのＬＥＤの光を、反射手段により反射させて光源ランプに照射させる原子発振器の光源点灯補助部を模式的に示す説明図である。なお、上記実施形態および変形例１と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、本変形例の原子発振器の光源点灯補助部１０３は、光源ランプ３０と、光源ランプ３０の近傍に配置され光源ランプ３０の点灯を補助する発光手段としてのＬＥＤ５０と、ＬＥＤ５０の光を反射して且つ集光させ、光源ランプ３０内のアルカリ金属原子に供給される位置に配置された光反射手段としてのリフレクタ１５９を備えている。

この構成によれば、ＬＥＤ５０の光をリフレクタ１５９により反射させて光源ランプ３０に供給するので、リフレクタ１５９の配置を調整することにより、発光手段としてのＬＥＤ５０の配置の自由度が上がり、これにともなって原子発振器の設計の自由度が拡大するので、例えば、原子発振器の小型化を図ることが可能になる。
また、本変形例ではＬＥＤ５０の光の反射手段としてリフレクタ１５９を用いているので、ＬＥＤ５０の光を集光させて光源ランプ３０に供給することができるので、光源ランプ３０に供給される光のエネルギー密度が高まり、光源ランプ３０をより点灯させやすくすることができる。

（変形例３）
また、原子発振器において、発光手段からの光を光源ランプに供給するように導く導光手段を用いることによっても、発光手段の配置の自由度が拡大し、原子発振器の小型化を図ることが可能になる。
図５は、発光手段としてのＬＥＤの光を、導光手段を介して光源ランプに照射させる原子発振器の光源点灯補助部を模式的に示す説明図である。なお、上記実施形態および変形例１と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、本変形例の原子発振器の光源点灯補助部１０４は、光源ランプ３０と、光源ランプ３０の近傍に配置され光源ランプ３０の点灯を補助する発光手段としてのＬＥＤ５０と、ＬＥＤ５０の光を光源ランプ３０内のアルカリ金属原子に供給する導光手段としての光ファイバ２５９とを備えている。

この構成によれば、光ファイバ２５９は柔軟性を有するので、光ファイバ２５９を変形させることにより発光手段としてのＬＥＤ５０の配置を変えてもＬＥＤ５０の光を光源ランプ３０に照射することができる。従って、発光手段としてのＬＥＤ５０の自由度が上がるのにともなって原子発振器の設計の自由度も拡大し、原子発振器の小型化に寄与することができる。また、光ファイバ２５９を変形させることにより、ＬＥＤ５０からの光源ランプ３０への光の照射位置を容易に調整することができる。

（変形例４）
上記実施形態では、原子発振器１００Ａにおいて、フォトセンサ４０から受信した励起光の検出データにより、光源ランプ３０から励起光が照射されているか否かを点灯判定手段５５Ａが判定し、励起光が照射されていないと判定された場合に、点灯判定手段５５ＡからＬＥＤ制御回路５１を介してＬＥＤ５０を点灯させた。これに限らず、ランプ励振回路の電力を検出することによって、発光手段としてのＬＥＤを点灯させるか否かを決定する構成としてもよい。
図６は、ＬＥＤ５０を点灯させるか否かを、ランプ励振回路３１の電力を検出することにより判断する制御回路を備えた原子発振器１００Ｂを模式的に示す説明図である。なお、本変形例の原子発振器１００Ｂの特徴的な構成以外は上記実施形態の原子発振器１００Ａと同一構成として、同一符号を付して図示し説明を省略する。

図６に示す本変形例の原子発振器１００Ｂは、ガスセル１０と、光源ランプ３０と、フォトセンサ４０と、を有し、光源ランプ３０の近傍には、発光手段としてのＬＥＤ５０が配置されている。光源ランプ３０はランプ励振回路３１に接続されている。また、ＬＥＤ５０はＬＥＤ制御回路５１に接続されている。また、フォトセンサ４０は、周波数合成回路３５に接続されている。
ランプ励振回路３１は、電力検出手段３８に接続されている。また、電力検出手段３８は、ＬＥＤ制御回路５１に接続された点灯判定手段５５Ｂに接続されている。

上記のように、光源ランプ３０とＬＥＤ５０とによる光源点灯補助部１０１を備えた原子発振器１００Ｂの制御方法の一例について、特に、光源ランプ３０の点灯開始時の制御方法を中心に説明する。原子発振器１００Ｂにおいて、光源ランプ３０から照射されガスセル１０を通過した励起光はフォトセンサ４０に入射され、フォトセンサ４０で検出された励起光の検出データは、周波数合成回路３５にデータ送信される。周波数合成回路３５は、フォトセンサ４０から受信した励起光の検出データから出力を得て、その出力データに基づいてランプ励振回路３１介して光源ランプ３０の発光の強度を制御している。
一方、ランプ励振回路３１が光源ランプ３０を制御することにより変化する電力量は、電力検出手段３８により検出され、その電力検出データが点灯判定手段５５Ｂに送信される。点灯判定手段５５Ａは、電力検出手段３８から受信したランプ励振回路３１の電力量データにより、ランプ励振回路３１により制御された光源ランプ３０から励起光が照射されているか否かを判定する。そして、光源ランプ３０から励起光が照射されていないと判定された場合に、点灯判定手段５５ＡからＬＥＤ制御回路５１の制御データが送信され、ＬＥＤ５０が点灯してその光エネルギーが光源ランプ３０に照射されるようになっている。

この構成によれば、ランプ励振回路３１の電力量の変化に基づいて、光源ランプ３０の点灯を開始するときのみにＬＥＤ５０を点灯させて光源ランプ３０の点灯補助を行う原子発振器１００Ｂを提供することができる。

（変形例５）
上記実施形態または変形例４では、原子発振器１００Ａまたは原子発振器１００Ｂにおいて、フォトセンサ４０から受信した励起光の検出データ、またはランプ励振回路３１の電力データに基づいて光源ランプ３０が点灯しているか否かを判定し、光源ランプ３０が点灯していない場合に発光手段としてのＬＥＤ５０を点灯させる回路を構成した。これに限らず、光源ランプ３０を点灯させるタイミングが予めわかっている場合には、タイマーによって発光手段を点灯させるタイミングを決定するようにしてもよい。
図７は、ＬＥＤ５０を点灯させるタイミングを、タイマーにより設定する原子発振器１００Ｃを模式的に示す説明図である。なお、本変形例の原子発振器１００Ｃの特徴的な構成以外は上記実施形態または変形例４の原子発振器１００Ａまたは原子発振器１００Ｂと同一構成として、同一符号を付して図示し説明を省略する。

図７に示す本変形例の原子発振器１００Ｃは、ガスセル１０と、ランプ励振回路３１に接続された光源ランプ３０と、周波数合成回路３５に接続されたフォトセンサ４０と、を有し、光源ランプ３０の近傍には、ＬＥＤ制御回路５１に接続された発光手段としてのＬＥＤ５０が配置されている。また、ランプ励振回路３１は、ＬＥＤ制御回路５１に接続されたタイマー３９に接続されている。

上記のような構成の原子発振器１００Ｃにおいて、光源ランプ３０の点灯開始時の点灯補助を行う発光手段としてのＬＥＤ５０は、タイマー３９により点灯あるいは消灯状態に制御される。すなわち、消灯状態の光源ランプ３０が点灯されるタイミングが予め確認されていて、その規程のタイミングにてタイマー３９がＬＥＤ制御回路５１を作動させてＬＥＤ５０を点灯させるようになっている。

この構成によれば、点灯判定手段５５Ｂや電力検出手段３８などを使わずに、簡便な回路構成にて光源ランプ３０の点灯を開始するときのみにＬＥＤ５０を点灯させて光源ランプ３０の点灯補助を行う原子発振器１００Ｃを提供することができる。

以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態および変形例では、光源ランプ３０の点灯を補助する発光手段としてＬＥＤ５０を用いた。これに限らず、発光手段として半導体レーザなどの半導体発光素子を用いることもできる。

また、上記実施形態および変形例の原子発振器１００Ａ〜１００Ｃにおいて発光手段として用いたＬＥＤ５０には、上記したとおり、発光手段として有効な種々のＬＥＤ光源が適用可能である。
すなわち、発光手段として紫外線領域を含むＬＥＤを用いることにより、近紫外領域以上の波長を含むＬＥＤは高エネルギーを発生するので、光源ランプの点灯開始エネルギーとして有効であり、光源ランプをより確実に点灯させることができる。
また、発光手段としてより高輝度のＬＥＤをもちいることにより、光源ランプの点灯がより確実に行える。
さらに、発光手段として携帯電話カメラ用のフラッシュとして用いられるフラッシュ用ＬＥＤを適用することにより、瞬間的により高輝度の光を点灯開始時の光源ランプに当てることができるので、光源ランプをより確実に点灯させることができる。

また、上記実施形態および変形例では、開口部の形状が円形である円筒形の筒部である円筒部１を有するガスセル１０について説明した。これに限らず、筒部は開口部の形状が楕円形の円筒形であってよく、また、原子発振器に求める精度によっては多角柱状の筒部であってもよい。また、筒部の長手方向断面が、その中央を頂部として両端側に向けて幅が狭くなる所謂断面コンベックス状であってもよい。

（ａ）は、本実施形態にかかる原子発振器のガスセルを模式的に説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 本実施形態の原子発振器を模式的に示す説明図。 変形例１の原子発振器の光源点灯補助部を模式的に示す説明図。 変形例２の原子発振器の光源点灯補助部を模式的に示す説明図。 変形例３の原子発振器の光源点灯補助部を模式的に示す説明図。 変形例４の原子発振器を模式的に示す説明図。 変形例５の原子発振器を模式的に示す説明図。

符号の説明

１…筒部としての円筒部、２，３…窓部、１０…ガスセル、３０…ガラスランプとしての光源ランプ、３１…ランプ励振回路、３３…凹球面鏡、３５…周波数合成回路、３８…電力検出手段、３９…タイマー、４０…光検出手段としてのフォトセンサ、５０…発光手段としてのＬＥＤ、５１…ＬＥＤ制御回路、５５Ａ，５５Ｂ…点灯判定手段、５９…集光手段としてのレンズ、１００Ａ〜１００Ｃ…原子発振器、１０１〜１０４…光源点灯補助部、１５９…光反射手段としてのリフレクタ、２５９…導光手段としての光ファイバ。

Claims (8)

1. アルカリ金属原子を封入したガラスランプと、
   前記ガラスランプに金属線材を巻きつけて形成されたコイル（インダクタ）と、
   前記コイルと一体になって発振回路を形成すると共に、前記コイルに高周波信号を供給して前記アルカリ金属原子を無電極放電させ、前記ガラスランプを点灯させるランプ励振回路と、を備えた原子発振器であって、
   前記アルカリ金属原子に対して光を照射し、前記ガラスランプの点灯を補助する発光手段を備えたことを特徴とする原子発振器。
2. 請求項１に記載の原子発振器において、
   前記発光手段が半導体発光素子であることを特徴とする原子発振器。
3. 請求項１に記載の原子発振器において、
   前記発光手段が紫外線領域を含むＬＥＤであることを特徴とする原子発振器。
4. 請求項１に記載の原子発振器において、
   前記発光手段が高輝度のＬＥＤであることを特徴とする原子発振器。
5. 請求項１に記載の原子発振器において、
   前記発光手段がフラッシュ用ＬＥＤであることを特徴とする原子発振器。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の原子発振器おいて、
   前記発光手段からの光を集光し、その集光された光を前記ガラスランプに供給する集光手段を備えていることを特徴とする原子発振器。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の原子発振器において、
   前記発光手段からの光を反射し、その反射された光を前記ガラスランプに供給する反射手段を備えていることを特徴とする原子発振器。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の原子発振器において、
   前記発光手段からの光を前記ガラスランプに供給するように導く導光手段を備えていることを特徴とする原子発振器。

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