JP2008171658A - マイクロ波無電極ランプ、照明装置、プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】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を提供する。
【解決手段】マイクロ波無電極ランプ１０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２１と、外周を周回して封入空間２１の内部に入り込む窪み２６を有する透明容器２０と、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、から構成される。マイクロ波無電極ランプ１０は、マイクロ波を照射すると、導電体３０によって、マイクロ波の電界成分を封入空間２１の中央部に集中させて、高効率で発光する。
【選択図】図１

Description

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。

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

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

また、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）。

特開２００１−１０２００５号公報（第３頁、図２） 特開２０００−３４８６８４号公報（第３、４頁、図１，３）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

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

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は本発明に係る照明装置、図５〜図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）

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

マイクロ波発生部１００は、リフレクタ７０の背面側に配置接続されている。
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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。

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

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

また、本発明の照明装置６０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）

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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。

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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。

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。

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。

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

さらに、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。

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。

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。

本発明の実施の形態に係る照明装置の概略構造を示す模式図。 本発明の実施の形態に係るマイクロ波発生部の概略構成を示すブロック図。 本発明の実施の形態に係るダイヤモンドＳＡＷ発振器の概略構成を示すブロック図。 ダイヤモンドＳＡＷ発振器から出力される信号の周波数と強度との関係を示すグラフ。 本発明の実施例１に係るランプの構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図。 本発明の実施例２に係るランプの構造を示す正面図。 本発明の実施例２に係る導電体の形状を示す平面図。 本発明の実施例３に係るランプの構造を示す正面図。 本発明の実施例４に係るランプの構造を正面視した断面図。 本発明のプロジェクタの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１０…マイクロ波無電極ランプ（ランプ）、２０…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。

Claims (9)

1. 発光物質にマイクロ波を照射して発光するマイクロ波無電極ランプであって、
   非導電性材料からなり、内部に発光物質が封入される封入空間と、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。
2. 請求項１に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   前記導電体が、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。
3. 請求項２に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   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。
4. 請求項１に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   前記導電体が、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。
5. 請求項１に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   前記導電体が、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。
6. 請求項１に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   前記導電体が、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。
7. 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照明装置。
8. 請求項７に記載の照明装置において、
   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。
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プロジェクタ。

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