JPH01221896A - マイクロ波駆動型無電極光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技４分■ 本発明は、大略、無電極光源装置に関するものであって
、更に詳細には、マイクロ波励起型無電極光源装置及び
その中に使用するのに適した種々の関連装置に関するも
のである。

災米挟先 マイクロ波励起型無電極光源装置は従来公知である。こ
の様な装置においては、ガス及び固体及び／又は液体状
の添加元素を封入したランプ乃至は球体をマイクロ波室
乃至は空洞内に位置させる。

該マイクロ波空洞は、典型的には、固体壁部分と、光を
通過させるがマイクロ波を反射させるメツシュ壁部分と
によって画定される。マイクロ波を該固体壁部分に形成
した結合スロットを介して該マイクロ波空洞内に導入さ
せ、従って該ランプは該導入させたマイクロ波を吸収し
て光を射出する。

この様なマイクロ波光源装置においては、該ランプに対
して電極を設けていない、従って該ランプは電極を持っ
た従来のランプよりも比較的長い寿命を持っている。従
って、マイクロ波光源装置は、電極を持った従来のラン
プと比較して一層長期間の間安定した光出力を与えるこ
とが可能である。

然し乍ら、マイクロ波光源装置においては、ランプを通
常マグネトロンによって発生されるマイクロ波によって
励起させねばならないので、高強度光出力を供給する上
での困戴性が存在していた。

このことは１部分的には、市販されているマグネトロン
が固定された定格を持っており、それらは多様性が無く
且つパワーがむしろ限定されていることに起因している
。従って、高強度光出力を得る為には、特別の性能を持
ったマグネトロンを注文せねばならないが、それは極め
てコスト高となることがある。更に、マイクロ波光源装
置は、印刷及び半導体製造分野において適用されること
が予測されている。この様な場合に、より高い分解能が
要求され、且つこれらの技術分野においてマイクロ波光
源装置が適用される為には、比較的広い区域に渡って良
好な一様性も要求される。従って、これらの新たに発生
した要求を満足することの可能な改良したマイクロ波励
起型無電極光源装置を開発することの必要性が存在して
いた。

且−旌 本発明は１以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し且つ改良した無電極光
源装置を提供することを主目的としている。本発明の別
の目的とするところは、長期間に渡って安定で且つ高強
度の光出力を供給することの可能なマイクロ波駆動型無
電極光源装置を提供することである。本発明の更に別の
目的とするところは、分解能が高く且つ画像品質の高い
マイクロ波駆動型無電極光源装置を提供することである
０本発明の更に別の目的とするところは。

広い区域に渡って良好な一様性の光出力を供給すること
の可能なマイクロ波駆動型無電極光源装置を提供するこ
とである。

１−玖 本発明の１側面に拠れば、長手軸に沿って延在するマイ
クロ波空洞と、前記空洞内に配設されておりマイクロ波
を吸収して光を射出する手段とを有するマイクロ波駆動
型！！電極光源装置が提供される。該マイクロ波空洞は
、固体壁部分とメツシュ壁部分とを有する壁によって画
定されている。

該固体壁部分は、好適には、例えば銅、ステンレススチ
ール、又はアルミニウム等の導電性物質から構成されて
おり、且つ該メツシュ壁部分は、好適には、光は通過さ
せるがマイクロ波を反射させる導電性メツシュスクリー
ンから構成されている。

従って、メツシュ寸法は、使用されるマイクロ波の波長
を考慮して適宜決定されねばならない。好適実施例にお
いては、該固体壁部分は円筒形状であり、その一端は開
放されており且つ他端は閉塞されており、且つ、同様に
、該メツシュ壁部分も円筒形状であって、その一端は開
放されており且つ他端は閉塞されている。好適には、該
固体壁部分は該メツシュ壁部分にそれらの開放端部を接
続させることによって端部同士を合せて接続され、従っ
て固体及びメツシュ壁部分は該長手軸に沿って軸方向に
整合される。この場合１両方の開放端部を直接的に、又
は両者間に付加的な要素を介在させて間接的に接続させ
ることが可能である。

好適実施例においては、該固体壁部分に少なくとも１個
の結合スロットが形成されている６最も好適には、該結
合スロットは該固体壁部分の側壁部分に形成する。高光
強度適用においては、２つ以上の結合スロットを設ける
ことが可能であり、そうすることにより、マイクロ波を
複数個の結合スロットを介してマイクロ波空洞内へ供給
することが可能である。この場合、複数個の結合スロッ
トの各々は個別的な導波路を介して、典型的にはマグネ
トロンである個別的なマイクロ波発生源へ動作上結合さ
れている。従って、この構成の場合、マイクロ波を複数
個のマグネトロンから同一のマイクロ波空洞内へ供給す
ることが可能である。然し乍ら、この場合に、該結合ス
ロットが直交関係を維持する様にそれらを配設すること
が望まい１゜例えば、各々の結合スロットが個別的なマ
グネトロンと動作上関連付けられている２つの結合スロ
ットが設けられている場合に、該２つの結合スロットを
該マイクロ波空洞の長手軸に垂直な面内において略直角
に配設させる。更に、該光射出手段は、好適には、球状
ランプを有しており、且つ好適には、該メツシュ壁部分
によって画定される領域内に位置されている。

本発明の別の側面に拠れば、マイクロ波駆動型無電極光
源装置に使用する大略ドーム形状をしたメツシュスクリ
ーンが提供される。該ドーム形状をしたメツシュスクリ
ーンは、大略円筒形状の側壁と、光は通過させるがマイ
クロ波は反射させるメツシュ部材から構成されており且
つその周辺部を前記円筒状側壁の一端に固着しているド
ーム形状端壁とを有している。好適には、該側壁も少な
くとも部分的に前記メツシュスクリーンから構成されて
おり、且つ該ドーム形状端壁を該円筒状側壁の端部へ固
着する為に機械的固着手段を使用する。１実施例におい
ては、該機械的固着手段は。

金属締着具又はクランプを有している。好適には。

該メツシュ部材はタングステンから構成されており、且
つ該金属締着具は、アルミニウム又は銅等の金属又＋１
金属の組合せから構成されて１鳥る。好適実施例におい
ては、該円筒状側壁は、平担なメツシュ部材を湾曲させ
且つ湾曲させることにより当接された２つの反対側部を
、例えば金属締着具又はクランプ等の機械的固着手段に
よって固定的にクランプさせることによって形成される
。

この様なドーム形状メツシュスクリーンは、マイクロ波
空洞の少なくとも一部を画定し、且つそれは、増加した
一様性を持った光出力を供給することが可能であるので
、球状又は略球状のランプを該ドーム形状メツシュスク
リーンの内側に位置させる場合に特に効果的である。更
に、円筒状側壁とドーム形状端壁との間に金属締着部乃
至はクランプ等の機械的固着手段を使用しているので、
本ドーム形状メツシュスクリーンは橿めで容易に且つ低
コストで製造する二とが可能である。このことは、該メ
ツシュ部材に対してタングステンを使用する場合には、
タングステンは堅く且つ処理が比較的困難であるから、
特に言えることである。

更に、側壁は湾曲させ且つ金属締着具を使用することに
よって極めて容易に形成することが可能である。この様
な金属締着具を具備するメツシュスクリーンは、又、高
度の構造的一体性を持った補強構造を持っているので、
効果的である。

本発明の更に別の側面に拠れば、マイクロ波駆動型無電
極光源装置に使用するのに特に好適なランプ冷却システ
ムが提供される０本ランプ冷却装置は、マイクロ波空洞
の内側に位置されており且つマイクロ波を吸収して光を
射出するランプの周囲に配設されている複数個のノズル
を有している。

好適実施例においては、該複数個のノズルは、その各々
が該ランプの外側表面上の異なった点に指向されたガス
の流れを放出する様に配列されており、従って該ランプ
はその全表面に渡って実質的に一様に冷却される。１実
施例においては、該ランプはその形状が球状であり、且
つ所定の回転軸の周りに回転駆動される。この場合、該
複数個のノズルは、好適には、該回転軸の周りに配設さ
れ、該複数個のノズルの各々が該回転軸に沿って異なっ
た高さにおいて前記球状ランプに向かってガスの流れを
射出し、その際に該ランプの全表面をカバーする。

該ノズルは、好適には、外部から該マイクロ波空洞内に
延在しており、且つ好適には、実質的にマイクロ波を吸
収することのない物質から構成する０例えば、該ノズル
は石英又はセラミックス等から形成することが可能であ
る。好適には、該ノズルの各々にはその基端部に金属フ
ェルール乃至はフィッティングを具備しており、該フェ
ルールはマイクロ波空洞を画定している壁内に設けられ
ている装着用の孔内に嵌合される。この様な構成は、破
損したり又は機能障害を起こしている場合に、ノズルを
容易に交換することを可能とするので、効果的である。

本発明の更に別の側面に拠れば、マイクロ波駆動型無電
極光源装置に使用するのに特に好適なランプ回転装置が
提供される０本ランプ回転装置は、マイクロ波を吸収し
て光を射出するランプと、前記ランプをマイクロ波空洞
内に保持する保持手段と、前記保持手段を所定の回転軸
の周りに回転自在に支持しており該回転軸に沿って互い
に離隔した２つの支持点で回転自在に支持する支持手段
とを有している。１実施例においては、該保持手段は、
直線的に延在する長尺ステムを有しており、該ステムの
長手軸は該ランプがその周りに回転される回転軸を画定
している。該ランプは、該ステムの自由端に固着されて
いる。該支持手段は、好適には、該ステムをその基端部
において２つの点で支持する為に互いに離隔して位置さ
れている一対の軸受を有している。この様な２点支持構
成においては、ランプがマイクロ波空洞の内側の所定の
位置に維持され、従って光出力を一定に維持することが
可能であるので、極めて効果的である。

１実施例においては、該ランプは球状ランプである。又
、該一対の軸受の間に位置させて該ステムにスプロケッ
トを固着させる。無端状チェーンを、該ステム上に固着
したスプロケットと、モータの駆動シャフト上に固着し
た別のスプロケットとの間に延在させる。この様な構成
においては、ランプが揺動することが防止され、且つ成
る適用例において必要とされることのある様にランプを
比較的高速度で駆動する場合においても、ランプをマイ
クロ波空洞の内側の意図した位置に維持することが可能
となる。

本発明の更に別の側面に拠れば、高分解能無電極光源装
置が提供される工この側面に拠れば、ランプ又は球体が
メツシュスクリーンによって画定されるマイクロ波空洞
の領域内に位置され、従って、光を一層広い方向に照射
させることが可能である。照射された光が画像面へ向か
って前進する様に、該ランプから所定の方向に照射され
た光を反射させる為に反射手段が設けられている。従っ
て、該反射手段は、該画像面に向かって可及的にコリメ
ートされた光を得ることを主目的としている。好適実施
例においては光源から直接的に、該画像面上の成る選択
した点へ入射する光束と該反射手段によって反射された
後に該選択した点へ入射する別の光束との間に定義され
る局所的発散角度が可及的に小さく維持される１分解能
の程度を決定するのはこの局所的発散角度であるからこ
の考えは特に重要であり、且つ局所的発散角度が小さけ
れば小さい程、分解能は一層高くなる。

１実施例においては、該反射手段は、頂部に孔を具備す
る大略傘形状の反射器を有している。好適には、該反射
器は多面構成、即ち複数個のファセットを有する構成で
ある。換言すると、該傘形状反射器は、好適には、各々
の周面が異なった傾斜角度を持っている複数個の切頭円
錐の周面から構成されている。好適実施例においては、
該傾斜角度が内側面（内側ファセット）から外側面（外
側ファセット）へ段階的に単調的に次第に変化している
。この様な面分割構成は、設計及び製造を著しく容易と
するので、特に効果的である。然し乍ら、変形例として
、該反射器を、所望により。

面分割していない連続的な表面を持った構成とすること
も可能である。

更に、該全形状型反射器の縁に付加的なスクリーンを設
けることも可能である。この様な付加的なスクリーンは
、何等かの理由により内側のメツシュスクリーンを介し
て漏れ出てくるマイクロ波が外部へ漏れ出ることを防止
することに貢献する。

この様な付加的なスクリーンは、例えばアルミニウム等
の任意の導電性物質から構成することが可能であり、且
つそれは所定のパターンにエツチングすることにより製
造することが可能である。換言すると、この付加的なス
クリーンは光射出機能に参画するものではないので、任
意の物質から形成することが可能であり、一方、内側メ
ツシュスクリーンは光射出機能に参画し、従って、好適
には、タングステンから構成する。尚、内側メツシュス
クリーンも任意の所望の物質から構成することも可能で
ある。更に、正面構成体全体を被覆する為に保護ガラス
プレートを設けることが望ましい。この様なガラスプレ
ートはパイレックスガラスから形成することが可能であ
り、ランプが爆発した時に破片がオペレータに衝突する
ことを防止する。この様なガラスプレートは、好適には
、その内側又は両側表面を反射防止膜でコーティングす
る。

失凰舅 以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
を実施例を用いて詳細に説明する。

第１図を参照すると、本発明の１実施例に基づいて構成
したマイクロ波駆動型無電極光源装置１が概略示されて
いる。注意すべきことであるが、図示した無電極光源装
置自身が新規な発明を構成すると共に、該図示した装置
内に使用されている種々のパーツ及び部品もその他の発
明を構成している。第１図に示した如く、図示した無電
極光源装置１は、第１図中において垂直に延在して示し
である長尺のマイクロ波室乃至は空洞８を有している。

該マイクロ波空洞８は、大略、固体壁部分８ａ及びメツ
シュ壁部分８ｂによって画定されている０図示例におい
ては、該固体壁部分８ａは、円筒側壁１０と、該円筒側
壁１０の頂端部に封止状に固着した円形状の端部壁１１
と、円筒側壁１０の底端部に封止状に固着した冷却ガス
ブロック１２とを有している。該側壁及び短壁１０及び
１１及び冷却ガスブロック１２の各々は、好適には、導
電性物資から形成されており、且つ、好適には、加工上
の容易さからアルミニウムを使用する。該円筒状側壁１
０は長さＬと直径りを持っており。

それらは動作上使用するマイクロ波の周波数に関連して
決定される。一般的、には、Ｄ／Ｌの比は使。

用されるマイクロ波の周波数と関数的な関係を持ってお
り、従って、同一の周波数に対して１円筒状側壁１０の
長さしを長くすると、該円筒状側壁１０の直径りは短く
することが可能であり、又その逆も真である。注意すべ
きことであるが１図示例においては、側壁１０は円筒状
であり、従ってその断面形状は円形である。然し乍ら、
所望により、側壁１０を、例えば正方形や矩形の任意の
その他の所望の断面形状を持つ様に形成することも可能
である。

第１図に示した実施例において、側壁１０には一対の結
合スロット１０ａ、１０ａが形成されており、これらの
結合スロットは夫々の導波路１４１及び１４ｒと連通さ
れており、それらの導波路はその中の端部に夫々のマグ
ネトロン１５１及び１５ｒを収納している。従って、導
波路１４１及び１４ｒの各々においてマグネトロン１５
１及び１５ｒの各々によってマイクロ波が発生され、且
つその様にして発生されたマイクロ波は夫々の結合スロ
ット１０ａ及び１０ａを介してマイクロ波空洞８内に導
入される０図示例においては、２つのマグネトロン１５
１及び１５ｒがマイクロ波を同一のマイクロ波空洞８内
へ供給するので、マイクロ並空洞８の内側において増幅
されたマイクロ波を得ることが可能であり、そのことは
高強度光出力を得ることに貢献する。然し乍ら、注意す
べきことであるが、更に高強度の光出力を得る為に。

３個以上のマグネトロンを個別的な導波路及び結合スロ
ットを介して同一のマイクロ波空洞８へ結合させる設け
ることも可能である。又は、別法として、十分に高いエ
ネルギを持ったマイクロ波を発生することの可能な単一
のマグネトロンを使用する場合には、この様な単一のマ
グネトロンを使用することで十分な場合もある。然し乍
ら、市場において入手可能なマグネトロンの種類は制限
されているので、パワーを増加させる為には第１図に示
した如くマルチマグネトロン構成とすることが望ましい
。

第１図に示した特定の構成においては、一対の結合スロ
ット１０ａ及び１０ａを特定の角度関係で配設しである
。即ち、好適実施例においては。

結合スロット１０ａ及び１０ａは１円筒状側ｕ１０の長
手軸に垂直な面内において互いに直交する関係で配列さ
れている。このことを、第２図をも参照して更に詳細に
説明する。第２図に示した如く１円筒状側壁１０に形成
した一対の結合スロット１０ａ及び１０ａは、それらが
角度０゜を画定すべくに配列されており、且つ、好適実
施例においては、この角度θ。は９０°乃至はその近辺
に設定される。この様な構成においては、一対の結合ス
ロット１０ａ及び１０ａを介して同一のマイクロ波空洞
８内へ導入される２つのマイクロ波は互いにデカップル
即ち分離されており、従ってそれらは互いに干渉するこ
とが防止されている。従って、２つのマグネトロン１５
１及び１５ｒを使用することによってマイクロ波空洞８
内に増加したパワーが得られる。第２図に示した構成に
おいては、左側導波路１４１は３つの部分、即ち水平導
波路部分１４１−４と、中間導波路部分１４１−２と、
傾斜導波路部分１４１−３とを有している。同様に、右
側導波路１４ｒも３つの部分、即ち水平導波路部分１４
ｒ−１と、中間導波路部分１４ｒ−２と、傾斜導波路部
分１４ｒ−３とを有している。又、導波路の実効長さを
変更させる為の同調スタブ１６１又は１６ｒが中間部分
１４１−２又は１４ｒ−２内に設けられている。水平及
び傾斜部分１４１−１と１４１−３との間に角度θ１が
画定されており、且つ水平及び傾斜部分１４ｒ−１と１
４ｒ−３との間に角度θ２が画定されている。好適には
、左側及び右側の導波路１４１及び１４ｒは構成が対称
的であり、従ってその場合には角度θ１と角度θ２とは
等しく設定される。

第２図の実施例においては、角度θ。は９０”に設定さ
れるので、これらの角度θ□及びθ２は、夫々４５＠ど
なる。

第１図に戻って説明すると、一対の結合スロット１０ａ
及びｌｏａは、マイクロ波空洞８の頂部に比較的近接し
て位置されている。この配置は。

マイクロ空洞８内において一層一様なマイクロ波を得る
ことを可能とするので、好適である。このことは、長尺
のマイクロ波空洞８の一端においてその長手軸に対して
直角な方向にマイクロ波をマイクロ波空洞８内に導入す
るという事実から得られるとも考えられる。然し乍ら、
所望により、変形例として、１つ以上の結合スロットを
端壁１１内に形成することも可能であり、その場合には
、マイクロ波は長尺のマイクロ波空洞８の長手軸と平行
にマイクロ波空洞８内に導入される。

第１図に示した如く、メツシュスクリーン部分８ｂはド
ーム形状型メツシュスクリーン１３を有している。後に
明らかになる如く、第１図に示した無電極光源装置は、
実際には、二重メツシュスクリーン系を構成しており、
且つ該ドーム形状メツシュスクリーン１３は該二重メツ
シュスクリーン系の内側メツシュスクリーンを構成して
いる。

図示した実施例においては、該ドーム形状メツシュスク
リーン１３は、長尺マイクロ波空洞８の底部部分を画定
乃至は構成している１図示したドーム形状メツシュスク
リーン１３は、光を通過させるがマイクロ波を反射する
メツシュ部材によって形成されている。従って、後に更
に詳述する如く。

一対の結合スロット１０ａ及び１０ａを介してマイクロ
波空洞８内に導入したマイクロ波はメツシュスクリーン
１３を介して通過することが防止される。然し乍ら、ラ
ンプ乃至は球体１８ｂによって射出される光はメツシュ
スクリーン１３を介してその外部へ通過することが許容
される１重要なことであるが、メツシュスクリーン１３
は、概略。

円筒形状であり、その一端が開放しており且つ他端はド
ーム形状をしている。従って、該メツシュスクリーン１
３は、円筒状の側’ｉｌｌ　１３　ａと、該円筒状の側
壁１３ａの一端に設げられているドーム形状をした端！
！１３ｂとを有している。この様な構成は、−様な光出
力を発生させる為の安定な動作を得るために効果的であ
ることが判明した。

次に、第３ａ図乃至第３ｅ図を参照して、ドーム形状を
したメツシュスクリーン１３の構成を詳細に説明する。

メツシュスクリーン１３は、円筒状の側壁１３ａと、ド
ーム形状をした端壁１３ｂとを有しており、その各々は
光は通過させるがマイクロ波を反射するメツシュ部材か
ら構成されている。好適には、該メツシュ部材は織った
タングステンワイヤから形成されている。図示した実施
例においては、該ドーム形状をした端壁１３ｂは、例え
ば好適にはアルミニウム、銅等の延性金属から構成され
る金属締着具又はクランプ１３ｅによって円筒状側壁１
３ａの低端部に固着されている。

第３ｃ図に示した如く、該ドーム形状の端壁１３ｂの周
辺部１３ｂ′は屈曲されており、この屈曲周辺部１３ｂ
′は円筒状側壁１３ａの低端部部分と面接触させること
が可能であり、且つ金属円形締着具乃至はクランプ１３
ｅが面接触された側壁及び端壁１３ａ及び１３ｂのこれ
らの部分を締着乃至はクランプする。この様な円形状の
金属締着具１３ｅを設けることは、それにより、ドーム
形状メツシュスクリーン１３に増加した剛性及び強度を
与えるので、特に好適であり、従って、メツシュスクリ
ーン１３に対して何等かの不所望の外力が付与されても
、メツシュスクリーン１３は変形することが防止され且
つその原形を維持することが可能である。この様な形状
維持能力は、マイクロ波駆動型無電極光源装置に使用す
るメツシュスクリーンに対しては特に重要である。何故
ならば、それは−安定した動作を確保することを可能と
するからである。そうでないと、光出力は不所望に変動
する場合がある。第３ｆ図は第３ｃ図に示した構成の変
形例を示している。この変形例においては、ドームリン
グ１３ｂ”が別個に形成され且つドーム１３ｂの周辺部
に固着されて一体化されている。この構成はドーム１３
ｂにその所望の形状を与え且つ向上した構造的一体性を
与える上で効果的である。

側壁１．３ａは、メツシュ部材の平坦片を湾曲させ且つ
反対側の側部を側部金属締着具乃至はクランプ１３ｄに
よってクランプすることによって円筒状の構成に形成さ
れる。即ち、第３ｄ図に示した如く、反対側の側部は屈
曲部１３ａ′及び１３ａ′を画定するべく屈曲されてお
り、これらの屈曲部は面接触すべく当接され、且つ該側
部金属締着具乃至はクランプ１３ｄを付与してこれらの
屈。

曲部１３ａ′及び１３ａ′を一体的に機械的に保持する
。この側部金属締着具１３ｄは、又１組み立てたメツシ
ュスクリ−、ン１３に構造的な剛性及び一体性を与える
ことに貢献する０図示した実施例においては、１つの側
部金属締着具１９ｄのみ設けられているが、所望により
、２個以上のこの様な側部金属締着具１３ｄを設けるこ
とも可能である。２個以上の側部金属締着具１３ｄを設
ける場合には、この様な複数個の側部金属締着具１３ｄ
を円筒状側壁１３ａを長手軸の周りに対称的に配設する
ことが望ましい。更に注意すべきことであるが、この様
な側部金属締着具１３ｄを、不所望な程度に光の通過を
遮断しない程度に、所望の数設けることが可能である。

更に、接続金属締着具乃至はクランプ１３ｃが設けられ
ており、第３ｅ図に示した如く、この接続金属締着具１
３ｃも円形状乃至はリング形状をしており、円筒状側壁
１３ａの頂端部部分にクランプされている。注意すべき
ことであるが、該接続金属締着具１３ｃは、半径方向外
側に延在するフランジを持っており、且つ該フランジに
は複数個の装着孔１３ｆが形成されている。従って、こ
の接続金属締着具１３ｃは、メツシュスクリーン１３に
対して増加した構造的一体性を与えるのみならず、関連
する部品へ接続させる為の手段を与えている。第１図に
示した如く、該接続金属締着具１３ｃは、メツシュスク
リーン１３の頂端部部分に固着されており且つ円形形状
をしており、す、ング形状をした冷却ガスブロック１２
内にきっちりと嵌合されている。該ブロック１２は、実
効的に、長手軸方向における円筒状側壁１０の延長部を
画定している。接続金属締着具１３ｃに形成されている
装着孔１３ｆと対応した位置に複数個の装着孔が設けら
れているリング形状をしたスクリ−ンブラケット３４が
接続金属締着具１３ｃのフランジ上に位置されており、
且つ、次いで、メツシュスクリーン１３がブラケット３
４及び螺子によって冷却ガスブロック１２に固着されて
いる。

注意すべきことであるが、上述した機械的固着手段に加
えて又はその代替として、溶接、半田付け。

焼結等のその他の固着手段を使用することも可能である
。締着具がステンレススチールからできている場合には
、スポット溶接を行６って強度を上げることが可能であ
る。

第１図に示した実施例においては、マイクロ波空洞８の
内側に配設してランプ組立体１８が設けられている。該
ランプ組立体１８は、マイクロ波空洞８の長手軸に大略
沿って延在する細長ステム１８ａと、該ステム１８ａの
自由端に固着されている発光球乃至はランプ１８ｂとを
有している。

該ランプ１８ｂは、当業者等に公知の如く、ガス及び固
体及び／又は液体状の添加元素を収容しており、それは
該マイクロ波空洞８内に導入されたマイクロ波を吸収し
て光を射出する。図示した実施例においては、ランプ１
８ｂは球状ランプである。然し乍ら、所望により、変形
球状ランプや円形ランプ等の非球状ランプを使用するこ
とも可能である。注意すべきことであるが、図示した構
成においては、ランプ１８ｂはメツシュスクリーン１３
によって画定される領域の内側に位置されている。ラン
プ１８ｂから射出される光を可及的に多く集光し、且つ
増加した光出力を得る為に、ランプ１８ｂをメツシュス
クリーン１３の端壁１３ｂに可及的に近接させて位置さ
せることが望ましい、この点に関連して、ドーム形状の
端４１１３ｂを使用することが望ましい、何故ならば、
それにより、ランプ１８ｂをマイクロ波空洞８の閉塞端
から一層離れた位置に位置させることを可能とするのみ
ならず、ランプ１８ｂに対してマイクロ波を一様に付与
することを可能とする。ドーム形状の端壁１３ｂは、形
状が球状であるか又は実質的に球状であるランプ１８ｂ
と結合して使用する場合に特に効果的である。何故なら
ば、この様な結合は、−様な光出力を得ることに貢献す
るがらである。

ランプ１８ｂを所定の位置に保持する為のステム１８は
所望の物質から構成することが可能であるが、それは好
適にはマイクロ波を吸収することのない物質から構成す
る。例えば、ステム１８ａは合成樹脂又はガラスから構
成することが可能である。ステム１８ａは、ランプ１８
ｂを、ｔＭＬ、た位置に保持することを可能とする為に
十分な剛性を持つものとすべきである。１例においては
、ステム１８ａは中空の構成を持つことが可能である。

第１図に示した実施例においては、ランプ組立体１８は
１回転自在に支持されており且つ操作中駆動回転される
０本発明のこの側面に付いて以下詳細に説明する。第１
図に示した如く、貫通孔１１ａが端ｇ１１１の中心に形
成されており、且つ底部軸受２０が該端壁１１内に設け
られている。複数個の支柱２１（第１図中には２１ａと
２１ｂのみが示されている）が上方向に延在して端壁１
１に植設されており、上部プレート２２が支柱２１の頂
部に固着されている。上部軸受２３が上部プレート２２
の中心に且つ底部軸受２０と更にマイクロ波空洞８の長
手軸と軸方向に整合されて設けられている。一方、金属
フェルール１８ｃがステム１８ａの基端部上に嵌着され
ており、且つ金属フェルール１８ｃは、ステム１８ａの
長手軸に沿って互いに離隔して位置されている一対の軸
受２０及び２３を介して延在しており且つこれらによっ
て支持されている。その結果、ランプ組立体１８は２つ
の点、即ち軸受２０及び２３において、ステム１８ａの
長手軸の周りに回転自在に支持されている。この様な２
点支持構成は、ランプ組立体１８を回転自在に支持する
上で極めて有益である。何故ならば、それは、ランプ組
立体１８がマイクロ波空洞８内において駆動回転された
場合においても、ランプ１８ｂを所定の位置に維持する
ことに貢献するからである。このことは穫めて重要であ
る。何故ならば、ランプ１８ｂが駆動回転された時に位
置が変動すると、光出力の強度が変動する。

第１図に示した如く、ランプ組立体１８の金属フェルー
ル１８ｃ上にスプロケット２４が固着されている。又、
端壁１１はその延長部として支持プレート１１ｂを持っ
ており、且つモータ２５が該支持プレートｌｌｂに固着
されている。スプロケット２６が該モータ２５の駆動シ
ャフト上に固着されており、且つ無端状チェーン２７が
駆動スプロケット２６と被駆動スプロケット２４との間
に延在されている。従って、該モータ２５を駆動回転さ
せることによって、該ランプ組立体１８をマイクロ波空
洞８内において駆動回転させること。

が可能である。この場合に、回転力は一対の離隔した軸
受２０及び２３の間に位置されているステム１８ａ即ち
金属フェルール１８ｃの部分に付与されるので、ランプ
１８ｂはそれが駆動回転される場合に揺動することが防
止されている。

次に、第１図に示した装置に組み込まれているランプ１
８ｂに冷却ガスの流れを付与する冷却システムに付いて
説明する。第１図に示した無電極光源袋！！１において
は、ランプ１８ｂを冷却する冷却システムが設けられて
おり、それは、ランプ１８ｂの周り、即ちランプ組立体
１８の長手軸の周りに配設した複数個（図示した実施例
においては４個）のノズル組立体３０を有している。第
１図においては、互いに対抗して配設されている２個の
ノズル組立体３０．３０のみが示されている。

図示した実施例において、ランプ組立体１８の長手軸の
周りに等角度間隔で４個のノズル組立体３０が配設され
ていることに注意すべきである。尚、本発明はこの様な
特定の配置にのみ制限されるべきものではない。各ノズ
ル組立体３０は、第４図に示した構成を持っており、且
つそれは大略Ｓ字形状をしたノズル３１と、該ノズル３
１の基端部に固着された金属フェルール３２とを有して
いる。

該ノズル３１は、好適には、透明、即ちそれを介して光
を透過させることを許容し且つマイクロ波を吸収するこ
とのない物質、例えば石英から構成されている。ノズル
３１は、所望により、例えばセラミックの如き不透明物
質から構成することも可能である。該金属フェルール３
２には、プラグ部分３２ａと、螺設部分３２ｂとが設け
られている。後に明らかにされる如く、注意すべきこと
であるが、ノズル３１の長さのみが異なる４つの異なっ
た種類のノズル組立体３０が設けられている。

即ち、ノズル３１の長さのみが異なる４つの異なった種
類のノズル組立体３０が用意されている。

第１図に示した如く、リング形状をした冷却ガスブロッ
ク１２が、円筒状側壁１１の下端に固着されており、そ
の際に円筒状側壁１１の下部延長部を画定している。ブ
ロック１２には、図示した実施例においては、９０°の
角度間隔で配設された４つの装着孔が具備されている。

又、ノズル組立体３０は、該ブロック１２の対応する装
着孔内に、その金属フェルール乃至はフイツテング３２
を嵌入させて所定位置に装着させることが可能である。

金属フェルール３２上にスペーサ３８を嵌合させ１次い
でロックナツト３９を金属フェルール３２の螺設部分３
２ｂ上に螺着させ、従ってノズル組立体３０は所定の位
置に固着されることとなる。次いで、冷却ガスホース３
５のコネクタ３５ａを金属フェルール３２の螺設部分３
２ｂに螺着させる。従って、例えば空気の如き冷却気体
を、ホース３５を介して冷却ガス源（不図示）からノズ
ル組立体３０へ供給することが可能である。ノズル組立
体３０をその様に所定の位置に装着した状態で、冷却ガ
スが排出されるノズル３１の先端はランプ１８ｂの選択
した緯度位置に対抗して位置される。又、長さの異なる
ノズル３１を持った４個のノズル組立体３０をランプ１
８ｂの周りの所定の位置に装着したので、これらの４個
の異なったノズル組立体３０のノズル３１の先端はラン
プ１８ｂの夫々の選択した緯度位置に指向されている。

この構成においては、これらの４個のノズル組立体３０
から放出されるガスの流れはランプ１８ｂの異なった部
分に指向され、従ってランプ１８ｂの全表面を−様に冷
却させることが可能である。注意すべきことであるが、
ランプ１８ｂの冷却における一様性を増加させる為に、
４個を越えた又はそれより少ない数のノズル組立体３０
を設けることも可能である。この様なランプ１８ｂの−
様な冷却は、不均一な熱分布に起因して発生しランプ１
８ｂを破壊することもある局所的な高い応力が発生する
ことを防止するので、有益である。

図示した実施例においては、ランプ１８ｂは動作中に回
転状態とされるので、ランプ１８ｂの各部分は−様に冷
却させることが可能である。このことは、第５ａ図乃至
第５Ｃ図を参照すると一層良く理解することが可能であ
る。即ち、第５ａ図に示した如く、４個のノズル組立体
３０ａ乃至３０ｄがランプ１８ｂの回転軸の周囲に配設
されている。該４個のノズル組立体の先端は、ランプ１
８ｂの回転軸に沿った異なった高さに位置されている０
例えば、第５ｂ図に示した如く、該回転軸の反対側に配
設されている２つのノズル組立体３０’ａ及び３０ｂは
、ノズル組立体３０ａから排出される冷却用ガスの流れ
がランプ１８ｂの頂部Ａに指向されており、且つ他方の
ノズル組立体３０ｂから排出される冷却用ガスの流れが
ランプ１８ｂの底部Ｂに指向される様に、それらの先端
を位置させている。更に、第５Ｃ図に示される如く、該
回転軸の反対側に配設されている他の２つのノズル組立
体３０ｃ及び３０ｄは、ノズル組立体３０ｃから排出さ
れる冷却用のガスの流れがランプ１８ｂの下側中間部Ｃ
に指向されており、且つノズル組立体３０ｄから排出さ
れる冷却用ガスの流れがランプ１８ｂの上側中間部りに
指向される様に、それらの先端を位置させている。その
結果。

ランプ１８ｂは動作中は回転状態に維持されるので、冷
却用ガスの流れはランプ１８ｂの全表面に満遍無く付与
され、従ってランプ１８ｂは冷却され且つその全表面に
渡って一定の温度に維持される。注意すべきことである
が、ランプ１８ｂの異なった緯度部分に複数個の冷却用
ガスの流れが付与されるので、夫々の緯度部分へ付与さ
れるべき冷却用ガスの量を１つづつ変えて、ランプ１８
ｂの全表面が一定の温度に維持される様にさせることが
可能である。この様な複数個の冷却用ジェットに対して
の可変流量は、ランプ１８ｂが特定の適用において局所
的に加熱される傾向がある場合に有用である。

次に、第１図に示した実施例中に組み込んだより広い区
域において−様な照明を得る場合の本発明の更に別の側
面に付いて説明する。第１図の実施例に示した如く、マ
イクロ波駆動型無電極光源装置１は、傘形状をした反射
器４０を有している。

装置１のフレーム乃至はハウジングの一部を構成するベ
ースプレート３７に中央孔が形成されており、それを介
してマイクロ波空洞８のメツシュ部分８ｂが下方向に延
在している０反射器４０は、ベースプレート３７に固着
されており、且つその頂部には孔が形成されている。従
って、マイクロ波空洞８のメツシュ部分８ｂは更に反射
器４０のこの孔を介しても延在している。冷却用ガスブ
ロック１２とベースプレート３７との間に閉塞部材３３
が設けられており、ブロック１２とベースプレート３７
との間のギャップを封止している。更に、閉塞部材３３
とベースプレート３７との間及びベースプレート３７と
反射器４０の後部表面との間に延在してＲＦガスケット
３６が設けられている。ＲＦガスケット３６を設けるこ
とによって、マイクロ波が外部へ漏れることを効果的に
防止している。

第１図に示した如く、傘形状をした反射器４０はマルチ
ファセット、即ち分割面構成を有している。即ち、反射
器４０は、各々が切頭円錐の周面によって画定される複
数個（図示した実施例においては６個）の反射器４０ａ
乃至４０ｆを有している。従って１図示した実施例にお
いては、反射器セグメント４０ａ乃至４０ｆの各々の反
射表面はその断面が平担な表面である。更に、反射器セ
グメント４０ａ乃至４０ｆの各々の傾斜角度は、内側セ
グメント４０ａから外側セグメント４０ｆへかけて単調
的に次第に増加している。重要なことであるが、このマ
ルチファセット型の反射器４０は、画像面上の広い区域
に渡って高分解能の光照射を与えるべく構成されている
。本発明のこの側面に関して、第７図を参照して以下に
詳細に説明する。

第７図に示した構成においては、簡単化の為に３個の反
射器セグメント４０ａ乃至４０ｃのみを示しである。第
７図に示した如く、ランプ１８ｂの回転軸は、本光源装
置１によって照射される光の照射方向乃至は中心軸を画
定している。ランプ１８ｂから射出された光は、該反射
器セグメントの１つによって反射されて画像面５０上の
選択した点５０ｂ又は５０ｃ上に入射するか、又は直接
的にその選択した点５０ｂ又は５０ｃへ指向される。該
選択した点５０ｂ又は５０ｃ上に入射するこれら２つの
光束の間に形成される角度θ（即ち図示例においてはθ
７又は０６）は局所的発散角度として定義される。中心
軸の周りの中心部近くにおいては、この局所的発散角度
θ（即ち図示例においては、θ、）は同一の反射器セグ
メントの反対側の点から反射する２つの光束によって定
義される０分解能の程度を決定する上で、この局所的発
散角度は重要な役割を演じ、この局所的発散角度が小さ
いと１分解能は高くなる０本面分割した反射器４０は、
光強度を最大としながら、この局所的発散角度を可及的
に最小とすることを可能としている。更に１画像面５０
における関心のある区域全体に渡ってこの局所的発散角
度が実質的に一定に維持されることが重要である。局所
的発散角度が関心のある区域に渡って実質的に一定に維
持される場合には、その関心のある区域に渡って実質的
に一定の分解能を得ることが可能となる。

換言すると１画像面５０上の関心のある区域に渡って局
所的発散角度が実質的に一様である場合には、θ、ＬＴ
θ６押θ７の条件が成立する。

従って１本反射器４０は、画像面５０上の広い区域に渡
って、−様で光強度が高く且つ高分解能の光照射を与え
ることを可能としている。従って、本装置１から結果的
に得られる光照射は、実質的にコリメートされており、
且つ照射方向と平行である。注意すべきことであるが、
反射器４０は寸法が大きい（即ち、大きな直径を持って
いるので。

反射器４０から反射される光は、画像面５０上の広い区
域に渡って正確に実質的に直角に入射する。

更に注意すべきことであるが１局所的発散角度が可及的
に小さく維持され且つ画像面５０上の広い区域に渡って
実質的に一定に維持される。注意すべきことであるが、
反射器４０は面分割せずに。

所望により連続的な反射表面を持つことも可能である。

然し乍ら１面分割構成は、設計及び製造を著しく容易化
させるので、好適である。このことは、反射器４０を金
属から製造する場合に特に言えることであり、何故なら
ば反射器４０を面分割した構成とした場合には機械加工
が著しく容易化されるからである。

第１図に示した無電極光源装置１においては、反射器４
０の外側フランジに固着して外側スクリーン４２も設け
られている。この外側スクリーン４２は、光射出機能に
参画するものではなく、それはマイクロ波空洞８から放
出されることのあるマイクロ波が外部へ排出さ、れるこ
とを防止するものである。マイクロ波空洞８のメツシュ
部分８ｂはメツシュ部材によって画定されているので、
マイクロ波空洞８からマイクロ波が排出される場合があ
り得る。その様な場合でも、外側スクリーン４２はこの
様なマイクロ波が外部へ漏れ出ることを防止すべく機能
する。１例においては、この外部スクリーン４２は、第
６図に示した如くエツチングによって形成したスクリー
ンとして形成することが可能である。この場合に、外側
スクリーン４２は、例えばアルミニウム等から第６図に
示したハニカムパターン等のパターンにエツチングする
ことによって形成することが可能である。この様な二重
スクリーン構成は、マイクロ波の大気への漏れの発生を
防止する上で効果的である。

更に第１図に示した如く、装置１の正面端部には保護用
ガラスプレート４４が設けられている。

この保護用ガラスプレート４４は、塵やほこりが反射器
４０や内側メツシュスクリーン１３上に付着することを
防止すると共に、ランプ１８ｂが何等かの理由によって
爆発する場合に破片が近くのオペレータに衝突すること
を防止すべく機能する。

ガラスプレート４４は、パイレックスガラス又はそれを
介しての光の透過を許容するその他の任意のガラス物質
から形成することが可能である。装置１から得られる合
成光照射は光強度が高く且つ比較的コリメートされてい
るので、その光はガラスプレート４４の表面によって反
射され、その際に局所的発散角度を増加させ且つ分解能
を低下させる傾向となる。この状態に対処する為に、ガ
ラスプレート４４の内側表面上、好適には両側表面上、
に反射防止膜４４ａを形成しである。この構成によれば
、合成光照射は、反射すること無しに、ガラスプレート
４４を通過し、従って局所的発散角度を最小に維持する
ことが可能となる。

羞−来 上述した如く、本発明に拠れば、長期間に渡って安定し
た光出力を供給することの可能なマイクロ波駆動型無電
極光源装置が提供される。更に、高強度光出力を供給す
ることの可能な高パワーマイクロ波空洞が提供される。

更に、光出力は関心のある広い区域に渡って一様であり
且つ高分解能であり、それは従来の無電極光源装置のい
ずれによっても可能なものではなかった。

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが１本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に基づいて構成されたマイク
ロ波駆動型無電極光源装置ｌの全体的構成を示した概略
図、第２図は本発明の１実施例に基づいて構成された同
一のマイクロ波空洞へ２つの別々のマグネトロンが結合
されている２マグネトロンシステムを示した概略図、第
３ａ図乃至第３ｅ図は本発明の１実施例に基づいて構成
されたドーム形状型メツシュスクリーンを示した各概略
図、第３ｆ図は第３ｃ図の変形例を示した概略図、第４
図は本発明の１実施例に基づいて構成されたノズル組立
体を示した概略図、第５ａ図乃至第５Ｃ図は本発明の１
実施例に基づいて構成された冷却システムにおける４つ
のノズル組立体の配列状態を示した各概略図、第６図は
本発明の１実施例に基づいて構成されたエツチング形成
した外側スクリーンを示した概略図、第７図は本発明の
１実施例に基づいて構成された反射器の原理を説明する
のに有用な概略図、である。 （符号の説明） １：マイクロ波駆動型無電極光源装置 ８：マイクロ波空洞 ８ａ：固体壁部分 ８ｂ＝メツシュ壁部分 １０：円筒状側壁 １１：端壁 １２：冷却用ガスブロック １３：ドーム形状メツシュスクリーン １４：導波路 １５：マグネトロン １８：ランプ組立体 １８ａ：ステム １８ｂ：ランプ（球体） ２０．２３：軸受 ３０：ノズル組立体 ４０：反射器 ４２：外側スクリーン ４４：ガラスプレート 第３０図 第３ｂ図 ”　１３ｆ 第３Ｃ図　　　　第３ｄ図 １３ｅ　　　　１３ｂ 第３ｅ図　　　　第３ｆ図“ １３ｅ　　　　　１３ｂ 第４図 ３２ｂ　　３２ａ 第５０図 Ｘ し×・ 第５ｂ図 第５０図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長手軸に沿って延在するマイクロ波空洞の全長より
   も短い所定の長さに渡って前記マイクロ波空洞の一端部
   から延在する前記マイクロ波空洞の一部を光を通過させ
   るがマイクロ波を反射させるメッシュ部材で形成し、前
   記マイクロ波空洞内にマイクロ波を供給する少なくとも
   １個の結合スロットを設け、前記メッシュ部材によって
   画定された前記マイクロ波空洞の領域内に配設したマイ
   クロ波を吸収して光を射出する手段を配設したことを特
   徴とするマイクロ波駆動型無電極光源装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記マイクロ波空
   洞は、導電性物質から構成され且つ前記長手軸に沿って
   第１長さに渡って延在する固体壁部分と、前記長手軸に
   沿って第２長さに渡って延在する導電性メッシュ壁部分
   とを有することを特徴とする装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記固体壁部分は
   その形状が大略円筒状でありその一端は開放し且つ他端
   は閉塞しており、前記メッシュ壁部分も大略円筒形状で
   あってその一端は開放しており且つ他端は閉塞しており
   、且つ前記固体壁部分の前記開放端と前記メッシュ壁部
   分の前記開放端とが直接的又は間接的に接続されて前記
   マイクロ波空洞を画定していることを特徴とする装置。 ４、特許請求の範囲第２項又は第３項において、前記結
   合スロットが前記固体壁部分に形成されていることを特
   徴とする装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記結合スロット
   が前記円筒状固体壁部分の側壁に形成されていることを
   特徴とする装置。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記結合スロット
   を２つ以上前記側壁に形成し、前記結合スロットの各々
   が導波路を介して個別的なマイクロ波発生源に動作上結
   合されていることを特徴とする装置。 ７、特許請求の範囲第１項乃至第６項の内のいずれか１
   項において、前記光射出手段は球状ランプであることを
   特徴とする装置。