JPH11233280A - 高周波エネルギー供給手段および高周波無電極放電ランプ装置 - Google Patents
高周波エネルギー供給手段および高周波無電極放電ランプ装置Info
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- JPH11233280A JPH11233280A JP33321398A JP33321398A JPH11233280A JP H11233280 A JPH11233280 A JP H11233280A JP 33321398 A JP33321398 A JP 33321398A JP 33321398 A JP33321398 A JP 33321398A JP H11233280 A JPH11233280 A JP H11233280A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の無電極放電管では、最も強い電場を得
るため、２π／Ｎモードで動作させたときに、電場の方
向が一定方向であるため、熱対流によるプラズマの位置
移動が生じたときモードが乱れて、放電プラズマが不安
定になるという現象が生じやすいという問題点があっ
た。 【解決手段】 中央部に発生する共振高周波電磁場を用
いて高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に
結合された側空洞共振器群と、複数の高周波伝播経路よ
り伝播した複数の高周波エネルギーを前記側空洞共振器
群に結合するための複数の高周波結合手段とを備え、前
記複数の高周波結合手段より前記側空洞共振器群に結合
される複数の高周波は、それぞれ互いに位相かつ／また
は周波数が異なっていることを特徴とする高周波エネル
ギー供給手段である。
るため、２π／Ｎモードで動作させたときに、電場の方
向が一定方向であるため、熱対流によるプラズマの位置
移動が生じたときモードが乱れて、放電プラズマが不安
定になるという現象が生じやすいという問題点があっ
た。 【解決手段】 中央部に発生する共振高周波電磁場を用
いて高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に
結合された側空洞共振器群と、複数の高周波伝播経路よ
り伝播した複数の高周波エネルギーを前記側空洞共振器
群に結合するための複数の高周波結合手段とを備え、前
記複数の高周波結合手段より前記側空洞共振器群に結合
される複数の高周波は、それぞれ互いに位相かつ／また
は周波数が異なっていることを特徴とする高周波エネル
ギー供給手段である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波エネルギー
供給手段と、それを用いた高周波無電極放電ランプ装置
に関するものである。
供給手段と、それを用いた高周波無電極放電ランプ装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高周波無電極放電ランプは、有電極アー
ク放電ランプに比べて、電磁エネルギーを充填物に結合
しやすく、放電発光のための充填物から水銀を省くこと
が可能であり、かつ電極損失が無いことなどから高発光
効率化が望めるといった優れた利点を持つ。また、放電
空間内部に電極を持たないため、電極蒸発によるバルブ
内壁の黒化が発生しない。これによりランプ寿命を大幅
に伸ばすことが可能となる。これらの特徴から、高周波
無電極放電ランプは次世代の高輝度放電ランプとして、
研究が近年盛んに行われている。
ク放電ランプに比べて、電磁エネルギーを充填物に結合
しやすく、放電発光のための充填物から水銀を省くこと
が可能であり、かつ電極損失が無いことなどから高発光
効率化が望めるといった優れた利点を持つ。また、放電
空間内部に電極を持たないため、電極蒸発によるバルブ
内壁の黒化が発生しない。これによりランプ寿命を大幅
に伸ばすことが可能となる。これらの特徴から、高周波
無電極放電ランプは次世代の高輝度放電ランプとして、
研究が近年盛んに行われている。
【０００３】また、一般的に放電ランプ装置において
は、光源を小さくするほど点光源に近付き、配光設計が
より理想化できるため、光源であるプラズマアークの小
寸法化が強く求められる。例えば、標準的な液晶ビデオ
プロジェクター等への応用を考えると、放射光の利用効
率を高めるための光学設計上の都合から、約３ｍｍ以下
のプラズマアーク寸法が求められている。一方、無電極
放電ランプではプラズマアークの寸法は、バルブの内径
によって決定されているが、従来使用されてきた空洞共
振器を使用する高周波無電極放電ランプ装置は、波長に
よって小型化が制限されるため、高輝度の点光源が求め
られる応用分野には適さなかった。そこで、空洞共振器
よりも小さな空間に高周波共振電磁場を集中して供給で
きる高周波エネルギー供給手段が近年開発されてきてい
る。
は、光源を小さくするほど点光源に近付き、配光設計が
より理想化できるため、光源であるプラズマアークの小
寸法化が強く求められる。例えば、標準的な液晶ビデオ
プロジェクター等への応用を考えると、放射光の利用効
率を高めるための光学設計上の都合から、約３ｍｍ以下
のプラズマアーク寸法が求められている。一方、無電極
放電ランプではプラズマアークの寸法は、バルブの内径
によって決定されているが、従来使用されてきた空洞共
振器を使用する高周波無電極放電ランプ装置は、波長に
よって小型化が制限されるため、高輝度の点光源が求め
られる応用分野には適さなかった。そこで、空洞共振器
よりも小さな空間に高周波共振電磁場を集中して供給で
きる高周波エネルギー供給手段が近年開発されてきてい
る。
【０００４】以下に、特開平１０−１８９２７０号公報
に開示された「高周波エネルギー供給手段と高周波無電
極放電ランプ装置」を基に、図１０を参照しながら従来
の技術について説明する。
に開示された「高周波エネルギー供給手段と高周波無電
極放電ランプ装置」を基に、図１０を参照しながら従来
の技術について説明する。
【０００５】特開平１０−１８９２７０号公報の高周波
エネルギー供給手段は、環状の導電性材料からなる電磁
誘導性機能部と、空隙からなる電気容量性機能部とを合
わせ持つ側空洞共振器を複数有し、内側に前記電気容量
性機能部が対向するように複数の前記側空洞共振器を円
環状に配置する側空洞共振器群の、円環中央部の共振高
周波電磁場により、放電に必要な高周波エネルギーを供
給する構成を有している。これにより、空洞共振器より
も小さな空間に高周波共振電磁場を集中して供給できる
高周波エネルギー供給手段、およびそれを用いた高周波
無電極放電ランプ装置を提供することを目的としてい
る。
エネルギー供給手段は、環状の導電性材料からなる電磁
誘導性機能部と、空隙からなる電気容量性機能部とを合
わせ持つ側空洞共振器を複数有し、内側に前記電気容量
性機能部が対向するように複数の前記側空洞共振器を円
環状に配置する側空洞共振器群の、円環中央部の共振高
周波電磁場により、放電に必要な高周波エネルギーを供
給する構成を有している。これにより、空洞共振器より
も小さな空間に高周波共振電磁場を集中して供給できる
高周波エネルギー供給手段、およびそれを用いた高周波
無電極放電ランプ装置を提供することを目的としてい
る。
【０００６】図１０では側空洞共振器群の一例として、
導電性材料からなる円筒１０４の内周から、同じく導電
性材料からなる８枚の板状のベイン１０５を中央に向け
て突出させた８ベイン型共振器１０２を示している。円
筒１０４と隣接する２つのベイン１０５の内壁表面とそ
れらが形成する空間が電磁誘導性機能部として働き、隣
接する２つのベイン突出部とその間の空隙が電気容量性
機能部として働く。無電極放電ランプ１０１は８ベイン
型共振器１０２の中央部に配置されている。高周波発振
手段より伝播した高周波エネルギーは、ベイン１０５の
一つにカシメまたは溶接により電気的に接合された電場
結合型高周波結合手段１０３によって、８ベイン型共振
器１０２に結合される。なお、８ベイン型共振器１０２
は、結合される高周波エネルギーの周波数において共振
するように予め設計されている。こうして、８ベイン型
共振器１０２の中央部に生じた共振高周波電場Ｅによ
り、無電極放電ランプ１０１に高周波放電に必要なエネ
ルギーが供給される。
導電性材料からなる円筒１０４の内周から、同じく導電
性材料からなる８枚の板状のベイン１０５を中央に向け
て突出させた８ベイン型共振器１０２を示している。円
筒１０４と隣接する２つのベイン１０５の内壁表面とそ
れらが形成する空間が電磁誘導性機能部として働き、隣
接する２つのベイン突出部とその間の空隙が電気容量性
機能部として働く。無電極放電ランプ１０１は８ベイン
型共振器１０２の中央部に配置されている。高周波発振
手段より伝播した高周波エネルギーは、ベイン１０５の
一つにカシメまたは溶接により電気的に接合された電場
結合型高周波結合手段１０３によって、８ベイン型共振
器１０２に結合される。なお、８ベイン型共振器１０２
は、結合される高周波エネルギーの周波数において共振
するように予め設計されている。こうして、８ベイン型
共振器１０２の中央部に生じた共振高周波電場Ｅによ
り、無電極放電ランプ１０１に高周波放電に必要なエネ
ルギーが供給される。
【０００７】特に、側空洞共振器の数がＮ個で構成され
る時に、隣接する共振の側空洞共振器の位相が２π／Ｎ
ずつずれたモードで側空洞共振器群を駆動するように、
高周波の周波数や、側空洞共振器の形状などを設計した
時、電荷は対向する突出部において反対の極性を持つ。
この電荷により生じる共振高周波電場Ｅは、側空洞共振
器群の中央部の直径方向を指向しており、無電極放電ラ
ンプ１０１を横切って行く分布を持つ。この２π／Ｎモ
ードで共振器を動作させる時、最も強い電場を、無電極
放電ランプ１０１の配置された中央部において得ること
ができる。
る時に、隣接する共振の側空洞共振器の位相が２π／Ｎ
ずつずれたモードで側空洞共振器群を駆動するように、
高周波の周波数や、側空洞共振器の形状などを設計した
時、電荷は対向する突出部において反対の極性を持つ。
この電荷により生じる共振高周波電場Ｅは、側空洞共振
器群の中央部の直径方向を指向しており、無電極放電ラ
ンプ１０１を横切って行く分布を持つ。この２π／Ｎモ
ードで共振器を動作させる時、最も強い電場を、無電極
放電ランプ１０１の配置された中央部において得ること
ができる。
【０００８】なお、高周波結合手段は図１１に示すよう
な磁場結合型とすることも可能である。図１１におい
て、ループアンテナ１１３の終端部は、８ベイン型共振
器１１２の円筒部に終端部が電気的に接続されている。
このループアンテナ１１３から発振される高周波磁場に
より、８ベイン型共振器１１２の中央部に共振高周波電
場Ｅが発生する。この共振高周波電場Ｅにより、無電極
放電ランプ１１１に高周波放電エネルギーが供給され
る。
な磁場結合型とすることも可能である。図１１におい
て、ループアンテナ１１３の終端部は、８ベイン型共振
器１１２の円筒部に終端部が電気的に接続されている。
このループアンテナ１１３から発振される高周波磁場に
より、８ベイン型共振器１１２の中央部に共振高周波電
場Ｅが発生する。この共振高周波電場Ｅにより、無電極
放電ランプ１１１に高周波放電エネルギーが供給され
る。
【０００９】以上の特開平１０−１８９２７０号公報の
高周波放電エネルギー供給手段によれば、２．４５ＧＨ
ｚの高周波を用いても、１０ｍｍ以下の比較的小さな寸
法のプラズマアークを点灯維持することが可能となる。
高周波放電エネルギー供給手段によれば、２．４５ＧＨ
ｚの高周波を用いても、１０ｍｍ以下の比較的小さな寸
法のプラズマアークを点灯維持することが可能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、最も強い電場を得るため、２π／Ｎモードで動
作させたときに、電場の方向が一定方向であるため、熱
対流によるプラズマの位置移動が生じたときモードが乱
れて、放電プラズマが不安定になるという現象が生じや
すいという問題点があった。また、電場が一定方向に偏
向しているため、無電極放電ランプの放電管壁への熱負
荷が、電場方向に偏って高くなるという問題点も有して
いた。
成では、最も強い電場を得るため、２π／Ｎモードで動
作させたときに、電場の方向が一定方向であるため、熱
対流によるプラズマの位置移動が生じたときモードが乱
れて、放電プラズマが不安定になるという現象が生じや
すいという問題点があった。また、電場が一定方向に偏
向しているため、無電極放電ランプの放電管壁への熱負
荷が、電場方向に偏って高くなるという問題点も有して
いた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第一の本発明（請求項１
に対応する）は、中央部に発生する共振高周波電磁場を
用いて高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状
に結合された側空洞共振器群と、複数の高周波伝播経路
より伝播した複数の高周波エネルギーを前記側空洞共振
器群に結合するための複数の高周波結合手段とを備え、
前記複数の高周波結合手段より前記側空洞共振器群に結
合される複数の高周波は、それぞれ互いに位相かつ／ま
たは周波数が異なっていることを特徴とする高周波エネ
ルギー供給手段である。
に対応する）は、中央部に発生する共振高周波電磁場を
用いて高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状
に結合された側空洞共振器群と、複数の高周波伝播経路
より伝播した複数の高周波エネルギーを前記側空洞共振
器群に結合するための複数の高周波結合手段とを備え、
前記複数の高周波結合手段より前記側空洞共振器群に結
合される複数の高周波は、それぞれ互いに位相かつ／ま
たは周波数が異なっていることを特徴とする高周波エネ
ルギー供給手段である。
【００１２】第二の本発明（請求項２に対応する）は、
前記高周波結合手段は、２個存在し、その結合手段のな
す空間的角度は１８０度をなすことは無いことを特徴と
する第一の本発明の高周波エネルギー供給手段である。
前記高周波結合手段は、２個存在し、その結合手段のな
す空間的角度は１８０度をなすことは無いことを特徴と
する第一の本発明の高周波エネルギー供給手段である。
【００１３】第三の本発明（請求項３に対応する）は、
中央部に発生する共振高周波電磁場を用いて高周波エネ
ルギーを供給する電気的に実質上環状に結合された側空
洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波伝播手段と、
前記高周波発振手段より発生し前記高周波伝播手段を通
じて伝播した前記高周波エネルギーを複数伝播径路に分
配するための高周波分配手段と、前記複数伝播経路の複
数の高周波の位相を異なったものにする高周波移相手段
と、前記複数の位相の異なる高周波を前記側空洞共振器
群に結合するための複数の高周波結合手段を有し、前記
高周波結合手段の数をＭで表すとき、隣接する前記高周
波結合手段が前記側空洞共振器群の環中央に対してなす
角のうち小さい方の角がπ／Ｍであり、かつその隣接す
る前記高周波結合手段により結合される高周波の位相が
前記高周波移相手段により互いにπ／Ｍずつ異なってい
ることを特徴とする高周波エネルギー供給手段である。
中央部に発生する共振高周波電磁場を用いて高周波エネ
ルギーを供給する電気的に実質上環状に結合された側空
洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波伝播手段と、
前記高周波発振手段より発生し前記高周波伝播手段を通
じて伝播した前記高周波エネルギーを複数伝播径路に分
配するための高周波分配手段と、前記複数伝播経路の複
数の高周波の位相を異なったものにする高周波移相手段
と、前記複数の位相の異なる高周波を前記側空洞共振器
群に結合するための複数の高周波結合手段を有し、前記
高周波結合手段の数をＭで表すとき、隣接する前記高周
波結合手段が前記側空洞共振器群の環中央に対してなす
角のうち小さい方の角がπ／Ｍであり、かつその隣接す
る前記高周波結合手段により結合される高周波の位相が
前記高周波移相手段により互いにπ／Ｍずつ異なってい
ることを特徴とする高周波エネルギー供給手段である。
【００１４】第四の本発明（請求項４に対応する）は、
中央部に発生する共振高周波電磁場を用いて高周波エネ
ルギーを供給する電気的に実質上環状に結合された側空
洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波伝播手段と、
前記高周波発振手段より発生し前記高周波伝播手段を通
じて伝播した前記高周波エネルギーを複数伝播径路に分
配するための高周波分配手段と、前記複数伝播経路の複
数の高周波の位相を異なったものにする高周波移相手段
と、前記複数の位相の異なる高周波エネルギーを前記側
空洞共振器群に結合するための複数の高周波結合手段を
有し、前記高周波結合手段の数をＭで表すとき、Ｍは少
なくとも３であり、かつ隣接する前記高周波結合手段が
前記側空洞共振器群の環中央に対してなす角のうち小さ
い方の角が２π／Ｍであり、かつその隣接する前記高周
波結合手段より結合される高周波の位相が前記高周波移
相手段により互いに２π／Ｍずつ異なっていることを特
徴とする高周波エネルギー供給手段である。
中央部に発生する共振高周波電磁場を用いて高周波エネ
ルギーを供給する電気的に実質上環状に結合された側空
洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波伝播手段と、
前記高周波発振手段より発生し前記高周波伝播手段を通
じて伝播した前記高周波エネルギーを複数伝播径路に分
配するための高周波分配手段と、前記複数伝播経路の複
数の高周波の位相を異なったものにする高周波移相手段
と、前記複数の位相の異なる高周波エネルギーを前記側
空洞共振器群に結合するための複数の高周波結合手段を
有し、前記高周波結合手段の数をＭで表すとき、Ｍは少
なくとも３であり、かつ隣接する前記高周波結合手段が
前記側空洞共振器群の環中央に対してなす角のうち小さ
い方の角が２π／Ｍであり、かつその隣接する前記高周
波結合手段より結合される高周波の位相が前記高周波移
相手段により互いに２π／Ｍずつ異なっていることを特
徴とする高周波エネルギー供給手段である。
【００１５】第五の本発明（請求項５に対応する）は、
中央部に発生する共振高周波電磁場を用いて高周波エネ
ルギーを供給する電気的に実質上環状に結合された側空
洞共振器群と、複数の高周波発振手段と、複数の高周波
伝播手段と、前記高周波発振手段から発生し、前記高周
波伝搬手段により伝搬する複数の高周波エネルギーを前
記側空洞共振器群に結合するための複数の高周波結合手
段を有し、前記複数の高周波発振手段と前記複数の高周
波伝播手段と前記複数の高周波結合手段は同数であり、
かつ前記複数の高周波結合手段はそれぞれ前記側空洞共
振器群を形成する異なる側空洞共振器に結合されてお
り、かつ前記複数の高周波発振手段の発振する高周波の
周波数はそれぞれ互いに異なっていることを特徴とする
高周波エネルギー供給手段である。
中央部に発生する共振高周波電磁場を用いて高周波エネ
ルギーを供給する電気的に実質上環状に結合された側空
洞共振器群と、複数の高周波発振手段と、複数の高周波
伝播手段と、前記高周波発振手段から発生し、前記高周
波伝搬手段により伝搬する複数の高周波エネルギーを前
記側空洞共振器群に結合するための複数の高周波結合手
段を有し、前記複数の高周波発振手段と前記複数の高周
波伝播手段と前記複数の高周波結合手段は同数であり、
かつ前記複数の高周波結合手段はそれぞれ前記側空洞共
振器群を形成する異なる側空洞共振器に結合されてお
り、かつ前記複数の高周波発振手段の発振する高周波の
周波数はそれぞれ互いに異なっていることを特徴とする
高周波エネルギー供給手段である。
【００１６】第六の本発明（請求項６に対応する）は、
前記高周波結合手段の数をＭで表すとき、隣接する前記
高周波結合手段が側空洞共振器群の環中央に対してなす
角のうち小さい方の角がπ／Ｍであることを特徴とする
第五の本発明の高周波エネルギー供給手段である。
前記高周波結合手段の数をＭで表すとき、隣接する前記
高周波結合手段が側空洞共振器群の環中央に対してなす
角のうち小さい方の角がπ／Ｍであることを特徴とする
第五の本発明の高周波エネルギー供給手段である。
【００１７】第七の本発明（請求項７に対応する）は、
前記側空洞共振器が前記側空洞共振器群の環中央に対し
てなす角は、前記側空洞共振器群の数をＮとすると、そ
れぞれ２π／Ｎであることを特徴とする第一から第六の
いずれかの本発明の高周波エネルギー供給手段である。
前記側空洞共振器が前記側空洞共振器群の環中央に対し
てなす角は、前記側空洞共振器群の数をＮとすると、そ
れぞれ２π／Ｎであることを特徴とする第一から第六の
いずれかの本発明の高周波エネルギー供給手段である。
【００１８】第八の本発明は（請求項８に対応する）
は、前記側空洞共振器群を形成する側空洞共振器の数を
Ｎと表すとき、隣接する前記側空洞共振器間の位相差は
２π／Ｎであることを特徴とする第一から第六のいずれ
かの本発明の高周波エネルギー供給手段である。
は、前記側空洞共振器群を形成する側空洞共振器の数を
Ｎと表すとき、隣接する前記側空洞共振器間の位相差は
２π／Ｎであることを特徴とする第一から第六のいずれ
かの本発明の高周波エネルギー供給手段である。
【００１９】第九の本発明（請求項９に対応する）は、
前記側空洞共振器群はベイン型共振器であることを特徴
とする第一から第八のいずれかの本発明の高周波エネル
ギー供給手段である。
前記側空洞共振器群はベイン型共振器であることを特徴
とする第一から第八のいずれかの本発明の高周波エネル
ギー供給手段である。
【００２０】第十の本発明（請求項１０に対応する）
は、前記高周波結合手段は、電場結合型または磁場結合
型であることを特徴とする第一から第九のいずれかの高
周波エネルギー供給手段である。
は、前記高周波結合手段は、電場結合型または磁場結合
型であることを特徴とする第一から第九のいずれかの高
周波エネルギー供給手段である。
【００２１】第十一の本発明（請求項１１に対応する）
は、第一から第十のいずれかの本発明の高周波エネルギ
ー供給手段と、無電極放電ランプとを有し、前記無電極
放電ランプは前記高周波エネルギー供給手段の環中央部
に配置され、かつ前記高周波放電エネルギー供給手段よ
り供給される高周波エネルギーにより前記無電極放電ラ
ンプの放電管内部に放電プラズマを形成することを特徴
とする高周波無電極放電ランプ装置である。
は、第一から第十のいずれかの本発明の高周波エネルギ
ー供給手段と、無電極放電ランプとを有し、前記無電極
放電ランプは前記高周波エネルギー供給手段の環中央部
に配置され、かつ前記高周波放電エネルギー供給手段よ
り供給される高周波エネルギーにより前記無電極放電ラ
ンプの放電管内部に放電プラズマを形成することを特徴
とする高周波無電極放電ランプ装置である。
【００２２】以上の構成によれば、電場が一方向に偏向
する事が無くなり、放電プラズマが安定に点灯維持しや
すくなり、かつまた無電極放電ランプの放電管壁への熱
負荷が平均化される。
する事が無くなり、放電プラズマが安定に点灯維持しや
すくなり、かつまた無電極放電ランプの放電管壁への熱
負荷が平均化される。
【００２３】なお、本明細書内における「高周波」と
は、１ＭＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数の電磁波を指す。
特に、周波数範囲が３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの「マイ
クロ波」周波数において、本発明は好適な効果を得るこ
とが出来る。
は、１ＭＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数の電磁波を指す。
特に、周波数範囲が３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの「マイ
クロ波」周波数において、本発明は好適な効果を得るこ
とが出来る。
【００２４】
【発明の実施の形態】(実施の形態１）以下、本発明の
高周波エネルギー供給手段の第一の実施の形態につい
て、図１から図５を参照しながら説明する。
高周波エネルギー供給手段の第一の実施の形態につい
て、図１から図５を参照しながら説明する。
【００２５】図１の８ベイン型共振器１２は、中央部に
配置された無電極放電ランプ１１を共振高周波電場が横
切り、強い電場が得られるように、周波数や共振器の形
状などを設計してある。すなわち、共振器１２に単一の
高周波結合手段より高周波エネルギーを結合する場合、
隣接する側空洞共振器の位相が（２π／８）つまり（π
／４）づつずれたモードで動作するように、結合される
高周波エネルギーの周波数に合わせて予め設計してお
く。そして８ベイン型共振器１２には、高周波結合手段
である電場結合型アンテナ１３が、８ベイン型共振器１
２の中心部に対してなす角のうち小さい方の角が９０°
（π／２）の角をなすように２つ結合されている。第一
の電場結合型アンテナ１３ａにより結合された高周波エ
ネルギーにより、８ベイン型共振器１２の中央部には、
図面横向きの共振高周波電場Ｅxが生じる。同様に、第
二の電場結合型アンテナ１３ｂにより結合された高周波
エネルギーにより、図面縦向きの共振高周波電場Ｅyが
生じる。
配置された無電極放電ランプ１１を共振高周波電場が横
切り、強い電場が得られるように、周波数や共振器の形
状などを設計してある。すなわち、共振器１２に単一の
高周波結合手段より高周波エネルギーを結合する場合、
隣接する側空洞共振器の位相が（２π／８）つまり（π
／４）づつずれたモードで動作するように、結合される
高周波エネルギーの周波数に合わせて予め設計してお
く。そして８ベイン型共振器１２には、高周波結合手段
である電場結合型アンテナ１３が、８ベイン型共振器１
２の中心部に対してなす角のうち小さい方の角が９０°
（π／２）の角をなすように２つ結合されている。第一
の電場結合型アンテナ１３ａにより結合された高周波エ
ネルギーにより、８ベイン型共振器１２の中央部には、
図面横向きの共振高周波電場Ｅxが生じる。同様に、第
二の電場結合型アンテナ１３ｂにより結合された高周波
エネルギーにより、図面縦向きの共振高周波電場Ｅyが
生じる。
【００２６】次に、高周波発振手段と、高周波分配移相
手段を含めた構成について図２を参照しながら説明す
る。高周波電源から発振した高周波エネルギーは、同軸
線や導波管などからなる高周波伝播手段により分配器お
よび移相器に伝播される。高周波分配手段である前記の
分配器により伝播した高周波エネルギーは２つに分配さ
れる。さらに分配された２つの高周波伝播手段が８ベイ
ン型共振器２２に結合される第一の電場結合型アンテナ
１３ａの結合部２３ａと第二の電場結合型アンテナ１３
ｂの結合部２３ｂにおいて、高周波の位相が９０°（π
／２）異なるように、高周波移相手段である前記の移相
器により設定されている。
手段を含めた構成について図２を参照しながら説明す
る。高周波電源から発振した高周波エネルギーは、同軸
線や導波管などからなる高周波伝播手段により分配器お
よび移相器に伝播される。高周波分配手段である前記の
分配器により伝播した高周波エネルギーは２つに分配さ
れる。さらに分配された２つの高周波伝播手段が８ベイ
ン型共振器２２に結合される第一の電場結合型アンテナ
１３ａの結合部２３ａと第二の電場結合型アンテナ１３
ｂの結合部２３ｂにおいて、高周波の位相が９０°（π
／２）異なるように、高周波移相手段である前記の移相
器により設定されている。
【００２７】この時の前記の８ベイン型共振器中央部の
電場は（数１）で表される。
電場は（数１）で表される。
【００２８】
【数１】
【００２９】ωは印加される高周波の角周波数、ｔは時
間、Ｅ0はそれぞれの高周波結合手段から結合される共
振電場の最大値を表している。（数１）は、８ベイン型
共振器中央部の電場が、印加される高周波の角周波数ω
で回転することを表している。 図１および図２の無電
極放電ランプ１１および２１が設置された８ベイン型共
振器１２および２２の中央部での共振高周波電場の時間
的変化を図３に図示する。
間、Ｅ0はそれぞれの高周波結合手段から結合される共
振電場の最大値を表している。（数１）は、８ベイン型
共振器中央部の電場が、印加される高周波の角周波数ω
で回転することを表している。 図１および図２の無電
極放電ランプ１１および２１が設置された８ベイン型共
振器１２および２２の中央部での共振高周波電場の時間
的変化を図３に図示する。
【００３０】高周波発振手段は２．４５ＧＨｚの正弦波
で発振しており、第一の電場結合型アンテナ１３ａによ
り結合されるｘ方向の共振高周波電場Ｅxの時間変化を
左欄の上に、第二の電場結合型アンテナ１３ｂにより結
合されるｙ方向の共振高周波電場Ｅyの時間変化を左列
の下にそれぞれ示している。このようにｘ方向の共振高
周波電場Ｅxとｙ方向の共振高周波電場Ｅyが９０°ずれ
て印加されるとき、中央部で重ね合わされた電場は右欄
に示すように、高周波の周波数に同期して回転すること
になる。
で発振しており、第一の電場結合型アンテナ１３ａによ
り結合されるｘ方向の共振高周波電場Ｅxの時間変化を
左欄の上に、第二の電場結合型アンテナ１３ｂにより結
合されるｙ方向の共振高周波電場Ｅyの時間変化を左列
の下にそれぞれ示している。このようにｘ方向の共振高
周波電場Ｅxとｙ方向の共振高周波電場Ｅyが９０°ずれ
て印加されるとき、中央部で重ね合わされた電場は右欄
に示すように、高周波の周波数に同期して回転すること
になる。
【００３１】なお、高周波結合手段は図１に示したよう
な電場結合型アンテナに限られるものではなく、図４に
示すような磁場結合型とすることも可能である。図４に
おいて、２つのループアンテナ４３ａおよび４３ｂの終
端部は、８ベイン型共振器４２の円筒内壁部にそれぞれ
電気的に接続されている。このループアンテナ４３から
発振される２つの移相高周波磁場により、８ベイン型共
振器４２の中央部に共振高周波回転電場が発生し、無電
極放電ランプ４１に高周波エネルギーが供給される。
な電場結合型アンテナに限られるものではなく、図４に
示すような磁場結合型とすることも可能である。図４に
おいて、２つのループアンテナ４３ａおよび４３ｂの終
端部は、８ベイン型共振器４２の円筒内壁部にそれぞれ
電気的に接続されている。このループアンテナ４３から
発振される２つの移相高周波磁場により、８ベイン型共
振器４２の中央部に共振高周波回転電場が発生し、無電
極放電ランプ４１に高周波エネルギーが供給される。
【００３２】なお、上記の効果が得られる構成は、８ベ
イン型共振器および２つの高周波結合手段に限られるも
のではない。例えば、図５に示すように、６ベイン型共
振器と３つの高周波結合手段とすることが可能である。
イン型共振器および２つの高周波結合手段に限られるも
のではない。例えば、図５に示すように、６ベイン型共
振器と３つの高周波結合手段とすることが可能である。
【００３３】図５の６ベイン型共振器５２は、単一の高
周波結合手段より高周波エネルギーを結合する場合、中
央部に配置された無電極放電ランプ５１を共振高周波電
場が横切る２π／３モードで動作するように、結合され
る高周波エネルギーの周波数に合わせて予め設計されて
いる。ここでは、６枚のベインからなる６ベイン型共振
器５２に、高周波結合手段の結合部が、６ベイン型共振
器５２の中心部に対して６０°（π／３）の角をなすよ
うに３つ結合されている。高周波電源より発振した高周
波エネルギーは、同軸線や導波管などからなる高周波伝
播手段により分配器および移相器に伝播される。高周波
分配手段である前記の分配器により伝播した高周波エネ
ルギーは３つに分配される。さらに分配された３つの高
周波伝播手段が６ベイン型共振器５２に結合される３つ
の結合部において、それぞれ高周波の位相が６０°（π
／３）ずつ異なるように、高周波移相手段である前記の
移相器により設定されている。このような構成とするこ
とにより、前述の８ベイン型共振器と２つの高周波結合
手段による構成と同様に、６ベイン型共振器５２の中央
部の共振高周波電場は、結合される高周波の周波数に同
期して回転させることができ、同様の効果を得ることが
できる。
周波結合手段より高周波エネルギーを結合する場合、中
央部に配置された無電極放電ランプ５１を共振高周波電
場が横切る２π／３モードで動作するように、結合され
る高周波エネルギーの周波数に合わせて予め設計されて
いる。ここでは、６枚のベインからなる６ベイン型共振
器５２に、高周波結合手段の結合部が、６ベイン型共振
器５２の中心部に対して６０°（π／３）の角をなすよ
うに３つ結合されている。高周波電源より発振した高周
波エネルギーは、同軸線や導波管などからなる高周波伝
播手段により分配器および移相器に伝播される。高周波
分配手段である前記の分配器により伝播した高周波エネ
ルギーは３つに分配される。さらに分配された３つの高
周波伝播手段が６ベイン型共振器５２に結合される３つ
の結合部において、それぞれ高周波の位相が６０°（π
／３）ずつ異なるように、高周波移相手段である前記の
移相器により設定されている。このような構成とするこ
とにより、前述の８ベイン型共振器と２つの高周波結合
手段による構成と同様に、６ベイン型共振器５２の中央
部の共振高周波電場は、結合される高周波の周波数に同
期して回転させることができ、同様の効果を得ることが
できる。
【００３４】以上述べてきた本実施の形態の構成におい
て、高周波結合手段の数がＭ個、それぞれの高周波結合
手段から結合される共振電場の最大値が等しくＥ0であ
る時、側空洞共振器群中央部の電場は（数２）で表され
る。
て、高周波結合手段の数がＭ個、それぞれの高周波結合
手段から結合される共振電場の最大値が等しくＥ0であ
る時、側空洞共振器群中央部の電場は（数２）で表され
る。
【００３５】
【数２】
【００３６】（数１）と同じく、ωは印加される高周波
の角周波数、ｔは時間を表している。ただし、側空洞共
振器群を形成する側空洞共振器の数をＮとする時、Ｍは
２以上であり、かつＮ／２以下の整数である。（数２）
は、側空洞共振器群中央部の電場が、印加される高周波
と同じ角周波数ωで回転することを表している。
の角周波数、ｔは時間を表している。ただし、側空洞共
振器群を形成する側空洞共振器の数をＮとする時、Ｍは
２以上であり、かつＮ／２以下の整数である。（数２）
は、側空洞共振器群中央部の電場が、印加される高周波
と同じ角周波数ωで回転することを表している。
【００３７】以上のような構成とすることにより、電場
の方向が一方向に偏らず回転するため、無電極放電ラン
プの放電プラズマおよび管壁の熱分布が均一化される。
これにより、プラズマの熱対流によるモードの乱れが生
じにくくなり、かつ無電極放電ランプの耐熱性が向上す
る。
の方向が一方向に偏らず回転するため、無電極放電ラン
プの放電プラズマおよび管壁の熱分布が均一化される。
これにより、プラズマの熱対流によるモードの乱れが生
じにくくなり、かつ無電極放電ランプの耐熱性が向上す
る。
【００３８】（実施の形態２）以下、本発明の高周波エ
ネルギー供給手段の第二の実施の形態について、図６と
図７を参照しながら説明する。
ネルギー供給手段の第二の実施の形態について、図６と
図７を参照しながら説明する。
【００３９】図６の６ベイン型共振器６２は、単一の高
周波結合手段より高周波エネルギーを結合する場合、中
央部に配置された無電極放電ランプ６１を共振高周波電
場が横切る２π／３モードで動作するように、結合され
る高周波エネルギーの周波数に合わせて予め設計されて
いる。６ベイン型共振器６２には、高周波結合手段であ
る３つの電場結合型アンテナ６３が、６ベイン型共振器
１２の中心部に対してそれぞれ１２０°（２π／３）の
角をなすように結合されている。
周波結合手段より高周波エネルギーを結合する場合、中
央部に配置された無電極放電ランプ６１を共振高周波電
場が横切る２π／３モードで動作するように、結合され
る高周波エネルギーの周波数に合わせて予め設計されて
いる。６ベイン型共振器６２には、高周波結合手段であ
る３つの電場結合型アンテナ６３が、６ベイン型共振器
１２の中心部に対してそれぞれ１２０°（２π／３）の
角をなすように結合されている。
【００４０】次に、高周波発振手段と、高周波分配移相
手段を含めた構成について図７を参照しながら説明す
る。高周波電源から発振した高周波エネルギーは、同軸
線や導波管などからなる高周波伝播手段により分配器お
よび移相器に伝播される。高周波分配手段である前記の
分配器により伝播した高周波エネルギーは３つに分配さ
れる。さらに分配された３つの高周波伝播手段が６ベイ
ン型共振器７２に結合される第一の電場結合型アンテナ
６３ａの結合部７３ａ、第二の電場結合型アンテナ６３
ｂの結合部７３ｂ、第三の電場結合型アンテナ６３ｃの
結合部７３ｃにおいて、それぞれ高周波の位相が１２０
°（２π／３）異なるように、高周波移相手段である前
記の移相器により設定されている。
手段を含めた構成について図７を参照しながら説明す
る。高周波電源から発振した高周波エネルギーは、同軸
線や導波管などからなる高周波伝播手段により分配器お
よび移相器に伝播される。高周波分配手段である前記の
分配器により伝播した高周波エネルギーは３つに分配さ
れる。さらに分配された３つの高周波伝播手段が６ベイ
ン型共振器７２に結合される第一の電場結合型アンテナ
６３ａの結合部７３ａ、第二の電場結合型アンテナ６３
ｂの結合部７３ｂ、第三の電場結合型アンテナ６３ｃの
結合部７３ｃにおいて、それぞれ高周波の位相が１２０
°（２π／３）異なるように、高周波移相手段である前
記の移相器により設定されている。
【００４１】この時の前記の６ベイン型共振器中央部の
電場は次の（数３）で表される。
電場は次の（数３）で表される。
【００４２】
【数３】
【００４３】ωは印加される高周波の角周波数、ｔは時
間、Ｅ0はそれぞれの高周波結合手段から結合される共
振電場の最大値を表している。（数３）は、前記の６ベ
イン型共振器７２中央部の電場が、印加される高周波と
同じ角周波数ωで回転することを表している。
間、Ｅ0はそれぞれの高周波結合手段から結合される共
振電場の最大値を表している。（数３）は、前記の６ベ
イン型共振器７２中央部の電場が、印加される高周波と
同じ角周波数ωで回転することを表している。
【００４４】なお、上記の効果が得られる構成は、６ベ
イン型共振器および３つの高周波結合手段に限られるも
のではない。
イン型共振器および３つの高周波結合手段に限られるも
のではない。
【００４５】以上述べてきたような本実施の形態の構成
において、高周波結合手段の数がＭ個、それぞれの高周
波結合手段から結合される共振電場の最大値が等しくＥ
0である時、側空洞共振器群中央部の電場は（数４）で
表される。
において、高周波結合手段の数がＭ個、それぞれの高周
波結合手段から結合される共振電場の最大値が等しくＥ
0である時、側空洞共振器群中央部の電場は（数４）で
表される。
【００４６】
【数４】
【００４７】（数３）と同じく、ωは印加される高周波
の角周波数、ｔは時間を表している。ただし、側空洞共
振器群を形成する側空洞共振器の数をＮとする時、Ｍは
３以上であり、かつＮ以下の整数である。（数４）は、
側空洞共振器群中央部の電場が、印加される高周波と同
じ角周波数ωで回転することを表している。
の角周波数、ｔは時間を表している。ただし、側空洞共
振器群を形成する側空洞共振器の数をＮとする時、Ｍは
３以上であり、かつＮ以下の整数である。（数４）は、
側空洞共振器群中央部の電場が、印加される高周波と同
じ角周波数ωで回転することを表している。
【００４８】以上のような構成とすることにより、第一
の実施の形態と同様に、電場の方向が一方向に偏らず回
転するため、無電極放電ランプの放電プラズマおよび管
壁の熱分布が均一化される。これにより、プラズマの熱
対流によるモードの乱れが生じにくくなり、かつ無電極
放電ランプの耐熱性が向上する。また、第一の実施の形
態と比較して、側空洞共振器群の対向側からも電場が重
ね合わされるため、側空洞共振器群を２π／Ｎモードで
動作させ易くすることができるという特徴を有してい
る。
の実施の形態と同様に、電場の方向が一方向に偏らず回
転するため、無電極放電ランプの放電プラズマおよび管
壁の熱分布が均一化される。これにより、プラズマの熱
対流によるモードの乱れが生じにくくなり、かつ無電極
放電ランプの耐熱性が向上する。また、第一の実施の形
態と比較して、側空洞共振器群の対向側からも電場が重
ね合わされるため、側空洞共振器群を２π／Ｎモードで
動作させ易くすることができるという特徴を有してい
る。
【００４９】（実施の形態３）以下、本発明の高周波エ
ネルギー供給手段の第三の実施の形態について、図８お
よび図９を参照しながら説明する。
ネルギー供給手段の第三の実施の形態について、図８お
よび図９を参照しながら説明する。
【００５０】それぞれ２つの高周波発振手段と２つの高
周波伝播手段と２つの高周波結合手段をもつ、８ベイン
型共振器を用いた高周波無電極放電ランプ装置の構成に
ついて図８を参照しながら説明する。なお、ここで用い
る８ベイン型共振器８２と高周波結合手段である２つの
アンテナ８３ａと８３ｂは、第一の実施の形態において
図１または図４に示したものと同じものである。
周波伝播手段と２つの高周波結合手段をもつ、８ベイン
型共振器を用いた高周波無電極放電ランプ装置の構成に
ついて図８を参照しながら説明する。なお、ここで用い
る８ベイン型共振器８２と高周波結合手段である２つの
アンテナ８３ａと８３ｂは、第一の実施の形態において
図１または図４に示したものと同じものである。
【００５１】高周波電源１から発振した高周波エネルギ
ーは、同軸線や導波管などからなる第一の高周波伝播手
段により伝播され、第一の高周波結合手段により８ベイ
ン型共振器８２の８３ａの部分に結合される。また、高
周波電源２から発振した高周波エネルギーは、同軸線や
導波管などからなる第二の高周波伝播手段により伝播さ
れ、第二の高周波結合手段により８ベイン型共振器８２
の８３ｂの部分に結合される。第一の高周波結合手段８
３ａにより結合された高周波エネルギーにより、８ベイ
ン型共振器８２の中央部には、図面横向きの共振高周波
電場Ｅxが生じる。同様に、第二の高周波結合手段８３
ｂにより結合された高周波エネルギーにより、図面縦向
きの共振高周波電場Ｅyが生じる。
ーは、同軸線や導波管などからなる第一の高周波伝播手
段により伝播され、第一の高周波結合手段により８ベイ
ン型共振器８２の８３ａの部分に結合される。また、高
周波電源２から発振した高周波エネルギーは、同軸線や
導波管などからなる第二の高周波伝播手段により伝播さ
れ、第二の高周波結合手段により８ベイン型共振器８２
の８３ｂの部分に結合される。第一の高周波結合手段８
３ａにより結合された高周波エネルギーにより、８ベイ
ン型共振器８２の中央部には、図面横向きの共振高周波
電場Ｅxが生じる。同様に、第二の高周波結合手段８３
ｂにより結合された高周波エネルギーにより、図面縦向
きの共振高周波電場Ｅyが生じる。
【００５２】この時、高周波電源１より発振される高周
波の角周波数をω1、高周波電源２より発振される高周
波の角周波数をω2とすると、８ベイン型共振器８２の
中央部に生じる電場のｘ成分とｙ成分は（数５）のよう
に表される。
波の角周波数をω1、高周波電源２より発振される高周
波の角周波数をω2とすると、８ベイン型共振器８２の
中央部に生じる電場のｘ成分とｙ成分は（数５）のよう
に表される。
【００５３】
【数５】
【００５４】なお、ｔは経過時間、Ｅ0はそれぞれの高
周波結合手段から結合される共振電場の最大値を表して
いる。例えば、高周波電源２より発振される高周波の角
周波数ω2が、高周波電源１より発振される高周波の角
周波数ω1より１０％大きい場合、（数５）は（数６）
で表される。
周波結合手段から結合される共振電場の最大値を表して
いる。例えば、高周波電源２より発振される高周波の角
周波数ω2が、高周波電源１より発振される高周波の角
周波数ω1より１０％大きい場合、（数５）は（数６）
で表される。
【００５５】
【数６】
【００５６】この時、高周波電源１より発振される高周
波が５周期するまでの時間tを変化させたとき（０≦ω2
ｔ≦１０π）の８ベイン型共振器８２の中央部に生じる
電場のｘ，ｙ成分の軌跡を記した結果が、図９に示して
ある。
波が５周期するまでの時間tを変化させたとき（０≦ω2
ｔ≦１０π）の８ベイン型共振器８２の中央部に生じる
電場のｘ，ｙ成分の軌跡を記した結果が、図９に示して
ある。
【００５７】ｔが０の時、右斜め上から左斜め下の方向
に向いていたＥxとＥyの合成成分は、周波数のずれに伴
って少しずつずれていきやがて、右斜め下から左斜め上
の方向へと変化している。
に向いていたＥxとＥyの合成成分は、周波数のずれに伴
って少しずつずれていきやがて、右斜め下から左斜め上
の方向へと変化している。
【００５８】以上のように、高周波電源１より発振され
る高周波の周波数と高周波電源２より発振される高周波
の周波数を異なるものとすることにより、８ベイン型共
振器８２に結合される高周波電場のそれぞれの合成成分
は周波数差で回転していきながら周回を繰り返す。
る高周波の周波数と高周波電源２より発振される高周波
の周波数を異なるものとすることにより、８ベイン型共
振器８２に結合される高周波電場のそれぞれの合成成分
は周波数差で回転していきながら周回を繰り返す。
【００５９】以上のような構成とすることにより、第一
および第二の実施の形態と同様に、電場の方向が一方向
に偏らず変化するため、無電極放電ランプ８１の放電プ
ラズマおよび管壁の熱分布が均一化される。これによ
り、プラズマの熱対流によるモードの乱れが生じにくく
なり、かつ無電極放電ランプ８１の耐熱性が向上する。
さらに、第一および第二の実施の形態と比較して、位相
差の調整というどちらかと言えば微妙な作業を行う必要
がないという特徴を有している。
および第二の実施の形態と同様に、電場の方向が一方向
に偏らず変化するため、無電極放電ランプ８１の放電プ
ラズマおよび管壁の熱分布が均一化される。これによ
り、プラズマの熱対流によるモードの乱れが生じにくく
なり、かつ無電極放電ランプ８１の耐熱性が向上する。
さらに、第一および第二の実施の形態と比較して、位相
差の調整というどちらかと言えば微妙な作業を行う必要
がないという特徴を有している。
【００６０】ここでは、１０％の周波数差を用いた例を
示したが、もちろん周波数差はこれに限られるものでは
ない。さらに好適には、工業的に使用が許される高周波
の周波帯であるＩＳＭ（Industrial Scientific Medica
l）周波数帯にはそれぞれ帯域幅があるため、その帯域
幅内で周波数差を持たせるのが望ましい。例えば、中心
周波数２．４５ＧＨｚのＩＳＭ周波数帯において許され
る帯域幅は±０．０５ＧＨｚである。したがってこの
時、周波数差は０．１ＧＨｚ以内で変化させることがで
きる。ちなみに現実には、マグネトロンなどの高周波発
振器は上述の許容帯域幅内で必ず発振周波数に誤差を持
っているため、特に周波数を変化させようとしなくて
も、複数の高周波発振器を用意すれば、周波数差は自然
と得ることができる。
示したが、もちろん周波数差はこれに限られるものでは
ない。さらに好適には、工業的に使用が許される高周波
の周波帯であるＩＳＭ（Industrial Scientific Medica
l）周波数帯にはそれぞれ帯域幅があるため、その帯域
幅内で周波数差を持たせるのが望ましい。例えば、中心
周波数２．４５ＧＨｚのＩＳＭ周波数帯において許され
る帯域幅は±０．０５ＧＨｚである。したがってこの
時、周波数差は０．１ＧＨｚ以内で変化させることがで
きる。ちなみに現実には、マグネトロンなどの高周波発
振器は上述の許容帯域幅内で必ず発振周波数に誤差を持
っているため、特に周波数を変化させようとしなくて
も、複数の高周波発振器を用意すれば、周波数差は自然
と得ることができる。
【００６１】ただし、周波数差があまり大きいと、側空
洞共振器群の共振周波数から外れたり、他の共振モード
の発生が考えられるため、あまり望ましいことではな
い。したがって、周波数差は同一の共振モードが起こり
うる周波数幅内で収めることが望ましい。
洞共振器群の共振周波数から外れたり、他の共振モード
の発生が考えられるため、あまり望ましいことではな
い。したがって、周波数差は同一の共振モードが起こり
うる周波数幅内で収めることが望ましい。
【００６２】なお、以上の効果が得られる構成は、それ
ぞれ２つずつの高周波発振手段と高周波伝播手段と高周
波結合手段をもつ８ベイン型共振器に限られるものでは
ない。例えば、図５に示したような、６ベイン型共振器
と３つの高周波結合手段を用いて、それぞれ３つずつの
高周波発振手段と高周波伝播手段と高周波結合手段をも
つ構成とすることも可能である。
ぞれ２つずつの高周波発振手段と高周波伝播手段と高周
波結合手段をもつ８ベイン型共振器に限られるものでは
ない。例えば、図５に示したような、６ベイン型共振器
と３つの高周波結合手段を用いて、それぞれ３つずつの
高周波発振手段と高周波伝播手段と高周波結合手段をも
つ構成とすることも可能である。
【００６３】なおまた、以上の第一から第三の実施の形
態において、側空洞共振器群としてベーン型共振器を用
いた例を示したが、ホール・スロット型共振器などのそ
の他の側空洞共振器群を用いることが可能である。
態において、側空洞共振器群としてベーン型共振器を用
いた例を示したが、ホール・スロット型共振器などのそ
の他の側空洞共振器群を用いることが可能である。
【００６４】さらにまた、以上の第一から第三の実施の
形態においては、本発明の側空洞共振器群を用いた高周
波エネルギー供給手段を、高周波無電極放電ランプ装置
へ応用する形態でのみ示したが、本発明の高周波エネル
ギー供給手段の応用分野はこれだけにのみ限られるもの
ではない。例えば、プラズマＣＶＤやプラズマトーチ、
あるいはガス放電レーザーなどの高周波放電を利用する
装置において、比較的小径の安定した放電プラズマを形
成するために、集中しかつ偏向していない共振高周波電
場によるエネルギーの供給が必要な場合に、本発明の高
周波エネルギー供給手段は有用である。
形態においては、本発明の側空洞共振器群を用いた高周
波エネルギー供給手段を、高周波無電極放電ランプ装置
へ応用する形態でのみ示したが、本発明の高周波エネル
ギー供給手段の応用分野はこれだけにのみ限られるもの
ではない。例えば、プラズマＣＶＤやプラズマトーチ、
あるいはガス放電レーザーなどの高周波放電を利用する
装置において、比較的小径の安定した放電プラズマを形
成するために、集中しかつ偏向していない共振高周波電
場によるエネルギーの供給が必要な場合に、本発明の高
周波エネルギー供給手段は有用である。
【００６５】かつまた、上記高周波エネルギーにより、
上記高周波エネルギー供給手段の中央部に配置された比
較的小径の対象物を加熱、発光、溶融、または蒸発させ
るために、集中しかつ偏向していない均一な共振高周波
電場による放電エネルギーの供給が必要な場合にも本発
明は有用である。
上記高周波エネルギー供給手段の中央部に配置された比
較的小径の対象物を加熱、発光、溶融、または蒸発させ
るために、集中しかつ偏向していない均一な共振高周波
電場による放電エネルギーの供給が必要な場合にも本発
明は有用である。
【００６６】また、本発明は、高周波結合手段により結
合される複数の高周波及び位相差を互いに異ならせるよ
うにしてもかまわない。
合される複数の高周波及び位相差を互いに異ならせるよ
うにしてもかまわない。
【００６７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来の側空洞共振器群を用いたマイクロ波エネルギー供給
手段に比べて、電場が一方向に偏向する事が無くなり、
電場の方向が回転もしくは周期的に変化することで、均
一な高周波エネルギーを供給することが可能となる。
来の側空洞共振器群を用いたマイクロ波エネルギー供給
手段に比べて、電場が一方向に偏向する事が無くなり、
電場の方向が回転もしくは周期的に変化することで、均
一な高周波エネルギーを供給することが可能となる。
【００６８】これにより、プラズマの熱対流によるモー
ドの乱れが生じにくくなることで、放電プラズマが安定
に点灯維持しやすくなり、かつまた無電極放電ランプの
放電管壁への熱負荷が平均化され、無電極放電ランプの
耐熱性が向上する。
ドの乱れが生じにくくなることで、放電プラズマが安定
に点灯維持しやすくなり、かつまた無電極放電ランプの
放電管壁への熱負荷が平均化され、無電極放電ランプの
耐熱性が向上する。
【００６９】さらにまた、加熱、発光、溶融、または蒸
発のためのエネルギー供給もまた均一にすることが可能
となる。
発のためのエネルギー供給もまた均一にすることが可能
となる。
【図１】第一の実施の形態に関わる２つの電場結合型ア
ンテナを有する８ベイン型共振器の図
ンテナを有する８ベイン型共振器の図
【図２】第一の実施の形態に関わる２つの電場結合型ア
ンテナを有する８ベイン型共振器を用いる高周波無電極
放電ランプ装置の概略図
ンテナを有する８ベイン型共振器を用いる高周波無電極
放電ランプ装置の概略図
【図３】第一の実施の形態に関わる電場の時間変化の図
【図４】第一の実施の形態に関わる２つの磁場結合型ア
ンテナを有する８ベイン型共振器の図
ンテナを有する８ベイン型共振器の図
【図５】第一の実施の形態に関わる３つの電場結合型ア
ンテナを有する６ベイン型共振器を用いる高周波無電極
放電ランプ装置の概略図
ンテナを有する６ベイン型共振器を用いる高周波無電極
放電ランプ装置の概略図
【図６】第二の実施の形態に関わる３つの電場結合型ア
ンテナを有する６ベイン型共振器の図
ンテナを有する６ベイン型共振器の図
【図７】第二の実施の形態に関わる３つの電場結合型ア
ンテナを有する６ベイン型共振器を用いる高周波無電極
放電ランプ装置の概略図
ンテナを有する６ベイン型共振器を用いる高周波無電極
放電ランプ装置の概略図
【図８】第三の実施の形態に関わる２つの高周波電源を
用いる高周波無電極放電ランプ装置回路の概略図
用いる高周波無電極放電ランプ装置回路の概略図
【図９】第三の実施の形態に関わる電場の時間変化軌跡
の図
の図
【図１０】従来の技術に関わる電場結合型アンテナを有
する８ベイン型共振器の図
する８ベイン型共振器の図
【図１１】従来の技術に関わる磁場結合型アンテナを有
する８ベイン型共振器の図
する８ベイン型共振器の図
１１，２１，４１，６１ 無電極放電ランプ １２，２２，４２，６２ ベイン型共振器 １３，６３ 電場結合型アンテナ ４３ 磁場結合型アンテナ
Claims (11)
- 【請求項１】中央部に発生する共振高周波電磁場を用い
て高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に結
合された側空洞共振器群と、複数の高周波伝播経路より
伝播した複数の高周波エネルギーを前記側空洞共振器群
に結合するための複数の高周波結合手段とを備え、前記
複数の高周波結合手段より前記側空洞共振器群に結合さ
れる複数の高周波は、それぞれ互いに位相かつ／または
周波数が異なっていることを特徴とする高周波エネルギ
ー供給手段。 - 【請求項２】前記高周波結合手段は、２個存在し、その
結合手段のなす空間的角度は１８０度をなすことは無い
ことを特徴とする請求項１記載の高周波エネルギー供給
手段。 - 【請求項３】中央部に発生する共振高周波電磁場を用い
て高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に結
合された側空洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波
伝播手段と、前記高周波発振手段より発生し前記高周波
伝播手段を通じて伝播した前記高周波エネルギーを複数
伝播径路に分配するための高周波分配手段と、前記複数
伝播経路の複数の高周波の位相を異なったものにする高
周波移相手段と、前記複数の位相の異なる高周波を前記
側空洞共振器群に結合するための複数の高周波結合手段
を有し、前記高周波結合手段の数をＭで表すとき、隣接
する前記高周波結合手段が前記側空洞共振器群の環中央
に対してなす角のうち小さい方の角がπ／Ｍであり、か
つその隣接する前記高周波結合手段により結合される高
周波の位相が前記高周波移相手段により互いにπ／Ｍず
つ異なっていることを特徴とする高周波エネルギー供給
手段。 - 【請求項４】中央部に発生する共振高周波電磁場を用い
て高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に結
合された側空洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波
伝播手段と、前記高周波発振手段より発生し前記高周波
伝播手段を通じて伝播した前記高周波エネルギーを複数
伝播径路に分配するための高周波分配手段と、前記複数
伝播経路の複数の高周波の位相を異なったものにする高
周波移相手段と、前記複数の位相の異なる高周波エネル
ギーを前記側空洞共振器群に結合するための複数の高周
波結合手段を有し、前記高周波結合手段の数をＭで表す
とき、Ｍは少なくとも３であり、かつ隣接する前記高周
波結合手段が前記側空洞共振器群の環中央に対してなす
角のうち小さい方の角が２π／Ｍであり、かつその隣接
する前記高周波結合手段より結合される高周波の位相が
前記高周波移相手段により互いに２π／Ｍずつ異なって
いることを特徴とする高周波エネルギー供給手段。 - 【請求項５】中央部に発生する共振高周波電磁場を用い
て高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に結
合された側空洞共振器群と、複数の高周波発振手段と、
複数の高周波伝播手段と、前記高周波発振手段から発生
し、前記高周波伝搬手段により伝搬する複数の高周波エ
ネルギーを前記側空洞共振器群に結合するための複数の
高周波結合手段を有し、前記複数の高周波発振手段と前
記複数の高周波伝播手段と前記複数の高周波結合手段は
同数であり、かつ前記複数の高周波結合手段はそれぞれ
前記側空洞共振器群を形成する異なる側空洞共振器に結
合されており、かつ前記複数の高周波発振手段の発振す
る高周波の周波数はそれぞれ互いに異なっていることを
特徴とする高周波エネルギー供給手段。 - 【請求項６】前記高周波結合手段の数をＭで表すとき、
隣接する前記高周波結合手段が側空洞共振器群の環中央
に対してなす角のうち小さい方の角がπ／Ｍであること
を特徴とする請求項５に記載の高周波エネルギー供給手
段。 - 【請求項７】前記側空洞共振器が前記側空洞共振器群の
環中央に対してなす角は、前記側空洞共振器群の数をＮ
とすると、それぞれ２π／Ｎであることを特徴とする請
求項１〜６のいずれかに記載の高周波エネルギー供給手
段。 - 【請求項８】前記側空洞共振器群を形成する側空洞共振
器の数をＮと表すとき、隣接する前記側空洞共振器間の
位相差は２π／Ｎであることを特徴とする請求項１から
６のいずれかに記載の高周波エネルギー供給手段。 - 【請求項９】前記側空洞共振器群はベイン型共振器であ
ることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の
高周波エネルギー供給手段。 - 【請求項１０】前記高周波結合手段は、電場結合型また
は磁場結合型であることを特徴とする請求項１から９の
いずれかに記載の高周波エネルギー供給手段。 - 【請求項１１】請求項１から１０のいずれかに記載の高
周波エネルギー供給手段と、無電極放電ランプとを有
し、前記無電極放電ランプは前記高周波エネルギー供給
手段の環中央部に配置され、かつ前記高周波放電エネル
ギー供給手段より供給される高周波エネルギーにより前
記無電極放電ランプの放電管内部に放電プラズマを形成
することを特徴とする高周波無電極放電ランプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33321398A JP3209970B2 (ja) | 1997-11-28 | 1998-11-24 | 高周波無電極放電ランプ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32777697 | 1997-11-28 | ||
| JP9-327776 | 1997-11-28 | ||
| JP33321398A JP3209970B2 (ja) | 1997-11-28 | 1998-11-24 | 高周波無電極放電ランプ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233280A true JPH11233280A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3209970B2 JP3209970B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=26572636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33321398A Expired - Lifetime JP3209970B2 (ja) | 1997-11-28 | 1998-11-24 | 高周波無電極放電ランプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209970B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100531908B1 (ko) * | 2003-09-03 | 2005-11-29 | 엘지전자 주식회사 | 무전극 조명기기의 마이크로파 집속장치 |
| WO2007052827A1 (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-10 | Seiko Epson Corporation | プロジェクタ |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP33321398A patent/JP3209970B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100531908B1 (ko) * | 2003-09-03 | 2005-11-29 | 엘지전자 주식회사 | 무전극 조명기기의 마이크로파 집속장치 |
| WO2007052827A1 (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-10 | Seiko Epson Corporation | プロジェクタ |
| JP5040659B2 (ja) * | 2005-11-01 | 2012-10-03 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3209970B2 (ja) | 2001-09-17 |
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Legal Events
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