光源装置、光源装置の発光制御方法、およびプロジェクタ
【課題】マイクロ波励起ランプのエネルギー効率を高めことができる、光源装置を提供する。
【解決手段】出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御する電圧制御発振器２を内蔵する固体マイクロ波電源１から照射されるマイクロ波を同軸ケーブル４により伝送し、発光物質が封入された発光部１４にマイクロ波を給電する。ここで、固体マイクロ波電源１が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路６を設ける。この制御回路６により、発光部１４に給電されるマイクロ波の周波数を調整し、発光部１４のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【解決手段】出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御する電圧制御発振器２を内蔵する固体マイクロ波電源１から照射されるマイクロ波を同軸ケーブル４により伝送し、発光物質が封入された発光部１４にマイクロ波を給電する。ここで、固体マイクロ波電源１が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路６を設ける。この制御回路６により、発光部１４に給電されるマイクロ波の周波数を調整し、発光部１４のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波励起ランプを使用した光源装置に関し、特にマイクロ波励起ランプのエネルギー効率を高めることができる、光源装置、光源装置の発光制御方法、およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波励起ランプは従来の白熱灯や高圧水銀ランプに代表される放電灯と異なりランプ内部に放電用の電極を持たないため、フィラメントや電極の消耗や、それに伴うガラスの白濁等のランプ劣化要因を持たないという特徴を有する。また、内部ガスの選択肢が広がり、必ずしも水銀を使用する必要がないので不必要な紫外線を放出せずに済み、液晶プロジェクタ向けの長寿命光源として有力である。
【０００３】
このようなマイクロ波励起ランプを用いた光源装置として、例えば、特許文献１および特許文献２には、高周波電源から誘導コイルに高周波電力を供給してプラズマを励起する方法が提案されている。また、特許文献３および特許文献４には、導波路やスタブチューナなどのマッチング回路を用いてランプ部のインピーダンス整合を行い、エネルギー効率を高める光源装置が提案されている。
【特許文献１】特表２００２−５１０１２３号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３４８３号公報
【特許文献３】特開２００１−２０２９２４号公報
【特許文献４】特開２００４−２７３４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術によるマイクロ波励起の光源装置では、スラグチューナやスタブチューナなどのマッチング回路の機械動作によってインピーダンス整合を行っている。一般的に、機械動作による回路では、例えば振動や磨耗などによってその回路に劣化が生じる場合があり、電気的な制御を行う場合に比べて装置全体としての信頼性が低くなる。すなわち、このようなインピーダンス整合は、電気的な処理によって行われることが望ましい。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、電気的な処理によってインピーダンス整合を行うことが可能な光源装置、光源装置の発光制御方法、およびプロジェクタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の光源装置は、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電するマイクロ波伝送線路と、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源から照射されるマイクロ波をマイクロ波伝送線路により伝送し、発光物質が封入された発光部にマイクロ波を給電する。ここで、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路を設ける。この制御回路により、発光部に給電されるマイクロ波の周波数を調整し、発光部のインピーダンスが最小インピーダンスとなる条件とする。すなわち、マイクロ波の周波数を、発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、機械回路を用いずとも、発光輝度を容易に制御するとともに、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【０００７】
また、本発明の光源装置において、マイクロ波電源は、出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御する電圧制御発振器であることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、制御回路やマイクロ波出力回路は５０Ω系で構成されており、制御回路は、出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御する電圧制御発振器を制御することでマイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を変化させ、発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【０００８】
また、本発明の光源装置において、マイクロ波伝送線路を介して発光容器内に入射されるマイクロ波に対応する反射波を検出する反射波モニタと、をさらに備え、制御回路は、反射波モニタが検出する反射波に基づいて、反射波が低減するようにマイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、マイクロ波伝送線路において反射波を検出する反射波モニタを設け、制御回路はこの反射波を低減するようにマイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を変化させ、発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【０００９】
また、本発明の光源装置において、制御回路は、電圧制御発振器がマイクロ波を出力してから、発光容器内に封入された発光物質が発光を開始するまでの間は、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数の制御を行わないことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、制御回路は、マイクロ波電源がマイクロ波を出力してから、発光容器内に封入された発光物質が発光を開始するまでの間は、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数の制御を行わない。
これにより、発光部にマイクロ波が給電されてから、プラズマが励起するまでの、発光部の状態が安定せずに著しく変化を続ける間には、照射するマイクロ波の周波数の制御を行わないこととし、制御効率を高めることができる。
【００１０】
また、本発明の光源装置において、制御回路は、反射波モニタが検出する反射波が、予め定められた異常値を示す場合は、マイクロ波電源からのマイクロ波の出力を停止することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、制御回路は、反射波モニタが検出する反射波が、予め定められた異常値を示す場合は、マイクロ波電源からのマイクロ波の出力を停止する。
これにより、反射波モニタが検出する反射波が、予め定められた異常値を示す場合は、発光部になんらかの故障があるものとみなしてマイクロ波の供給を止め、無用なマイクロ波の供給を防ぐことができる。
【００１１】
また、本発明の光源装置の発光制御方法は、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、を備えた光源装置の発光制御方法であって、マイクロ波伝送線路が、前記一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電する手順と、制御回路が、マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する手順と、を備えることを特徴とする。
上記手順による本発明の発光制御方法では、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源から照射されるマイクロ波をマイクロ波伝送線路により伝送し、発光物質が封入された発光部にマイクロ波を給電する。ここで、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路が、発光部に給電されるマイクロ波の周波数を調整し、発光部のインピーダンスが最小インピーダンスとなる条件とする。すなわち、マイクロ波の周波数を発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光輝度を容易に制御するとともに、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【００１２】
また、本発明のプロジェクタは、光源装置と、光源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、光変調部により形成された光学像を投写する投写部と、を備えるプロジェクタであって、光源装置は、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電するマイクロ波伝送線路と、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のプロジェクタでは、出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御するマイクロ波電源から照射されるマイクロ波をマイクロ波伝送線路により伝送し、発光物質が封入された発光部にマイクロ波を給電する。ここで、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路を設ける。この制御回路により、発光部に給電されるマイクロ波の周波数を調整し、発光部のインピーダンスが最小インピーダンスとなる条件とする。すなわち、マイクロ波の周波数を発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置を備えたプロジェクタにおいて、発光輝度を容易に制御するとともに、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を用いて参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の光源装置は、固体マイクロ波電源１と、ランプ部１０と、固体マイクロ波電源１とランプ部１０とを接続する同軸ケーブル４と、同軸ケーブル４に設けられるマッチング回路７と、マッチング回路７と固体マイクロ波電源１との間の同軸ケーブル４に設けられるサーキュレータ５と、サーキュレータ５に接続された制御回路６と、を備えている。なお、一般に、マイクロ波帯としての慣用的周波数は、３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚをいうが本案件では、ＵＨＦ帯からＳＨＦ帯に相当する３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ帯と定義する。
【００１４】
固体マイクロ波電源１は、固体高周波発振器としての電圧制御発振器２と、増幅器３とを有して構成される。電圧制御発振器２は、電圧によって発振するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な発振器である。電圧制御発振器２には、例えば、参考文献１（特開２００３−１２４７４４号公報）、参考文献２（特開２００４−３６３９２２号公報）などに記載された電圧制御発振器が適用できる。電圧制御発振器２から出力されたマイクロ波の高周波信号は、増幅器３で増幅される。増幅器３で増幅されたマイクロ波は、マイクロ波伝送線路となる同軸ケーブル４によりランプ部１０に給電される。なお、このマイクロ波伝送線路は同軸ケーブルに限られず、ストリップ線路や、マイクロストリップ線路、導波管などさまざまな伝送線路を用いることができる。
【００１５】
ランプ部１０は、非導電性材料で形成される略球形状の膨出部１３と、この膨出部１３から外側に対向するように延出される一対の細管部１１、１２を有する透明な発光物質容器で構成されたマイクロ波励起ランプ部である。この発光物質容器は、石英ガラス、サファイアガラス、透明セラミックス等から形成される。また、膨出部１３には、マイクロ波により発光する発光物質を充填した発光部１４（発光ガスを封入した封入空間）が形成されている。発光部（封入空間）１４の内径は例えば、略１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
【００１６】
細管部１１、１２の内部それぞれには、棒状の内部導電体がアンテナ２１、２２として封入され、アンテナ２１に同軸ケーブル４の中心線（中心導体）が接続される。ここで、同軸ケーブル４の中心線をアンテナ２１に直接接続せずに、例えば、細管部１１の長手方向の範囲に巻回されたコイルを通して、マイクロ波をアンテナ２１に給電するようにしてもよい。
【００１７】
２本のアンテナ２１、２２は、発光部１４の発光領域１５に対して対称に配置されている。アンテナ２１、２２は発光部１４に侵入してもしなくても構わない。アンテナ２１、２２の材質は導体とし、特に、熱膨張係数が小さく耐熱性が高い材料、具体的にはタングステン合金やステンレス合金、モリブデン等が適している。途中、石英ガラスとの熱膨張差を打ち消すために、一部分が箔になっていても良い。
【００１８】
発光部１４中のガスは、点灯中の水銀蒸気圧が１〜２００気圧程度（超高圧水銀ランプ程度）になるように水銀を封じこめたものか、キセノンガスにヨウ化ナトリウムやヨウ化スカンジウムを用いたものを用いても良い。
なお、アンテナ２１、２２の先端がガスの発光部１４に侵入する場合は内部に充填するガスの種類にもよるが、ガスとの反応によりアンテナ材料の金属が腐食することが考えられるので、その場合は保護膜などを備えることが望ましい。
【００１９】
ここで、ランプ部１０の構造が、アンテナ部分とギャップ部を含む全長を「λ／２」とする場合について考える。ランプ部のアンテナ部分の石英の比誘電率（εｒ）が４．２であることから、２．４５ＧＨｚのマイクロ波の石英中のマイクロ波の１／４波長（λｇ）は、空気中のλ０／４波長３．００ｃｍから次式で求める。
【００２０】
λｇ＝λ０／√εｒ
【００２１】
その結果、石英中のλｇ／４波長は、１．４９ｃｍとなる。ギャップ間を１．０ｍｍとすると、ａの部分は、１．４４ｃｍとなる。この結果、ギャップ間で電界の強度が大きく振幅し、効率よくプラズマを点灯し維持できる。
【００２２】
このように、本発明の光源装置においては、エネルギー効率の高いマイクロ波励起ランプを使用した光源装置を提供することができる。また、ギャップ間での電界の強さと、ランプから発光される輝度とは比例するため、固体マイクロ波電源１から出力されるマイクロ波の強度を調整することにより、ランプ部１０の発光輝度を調整することができる。
【００２３】
図２は、本発明の光源装置におけるランプ部の等価回路を示す図である。
図２に示すように、ランプ部の全体のトータルインピーダンスＺＯは、インダクタンスＬ１、キャパシタＣ１、抵抗Ｒｐ、キャパシタＣ２、およびインダクタンスＬ２の直列回路で表される。
【００２４】
ここで、インダクタンスＬ１は、棒状の導体であるアンテナ２１により生じるインダクタンス成分である。キャパシタＣ１は、アンテナ２１の先端部ａと発光領域（プラズマ状態部）１５との間のギャップｇ１により生じるキャパシタンス成分である。抵抗Ｒｐは、発光領域１５を抵抗成分で表したものである。
【００２５】
また、キャパシタＣ２は、アンテナ２２の先端部ｂと発光領域１５との間のギャップｇ２により生じるキャパシタンス成分である。インダクタンスＬ２は、棒状の導体であるアンテナ２２により生じるインダクタンス成分である。
ここで、発光部１４のインピーダンス｜ＺＬ｜は、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２、Ｃ＝（Ｃ１・Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）とすると、（Ｒ１２＋（（ωＬ−１）／ωＣ））１／２として表される。また、発光部１４のインピーダンスが５０Ωとなる周波数は、ｆｒ＝１／（２π・（ＬＣ）１／２）となる。ここで、ｆｒが２．４５ＧＨｚとなるように、予めＬとＣとを調整しておく。具体的には、ランプ部１０に封止するガス圧を最適化することで可能である。
【００２６】
そして、図３に示すように、マイクロ波の波長をλとした場合に、ランプ部１０のアンテナ２１、２２とギャップ部を含む長さＬ（Ｌ＝ａ＋ｇ＋ａ）を「λｇ／２」とする。この長さの規定により、ギャップ中心部が腹となるような定在波を起こすことができ、発光効率が良くなる。また、Ｌはマイクロ波の波長λの半分（λｇ／２）に限られず、その奇数倍（Ｌ＝ｎ・λｇ／２、ここでｎは奇数）でもよい。
【００２７】
図１に戻り、光源装置の全体としてのエネルギー効率を上げるために重要なことは、固体マイクロ波電源の伝送線路の特性インピーダンスと発光部１４の入力インピーダンスとを整合させることである。すなわち、発光部１４のインピーダンス｜ＺＬ｜が５０Ωとなるようにして、すなわちｆｒが｜ＺＬ｜を５０Ωにして出力回路と整合が取れ、反射波が生じないようして、反射による損失を生じさせないように、かつ、電力を最大限ランプに与えることが出来るようにすることである。上述のように、予め発光部１４が５０ΩのインピーダンスとなるようにＬとＣとを調整しても、外気の温度、点灯するランプ部１０自体の温度などにより、ランプ部１０の温度が変化してランプ部１０の圧力に変動が生じ、プラズマインピーダンスに変化が生じる。すなわち、共振周波数が変化して、同軸ケーブル４からランプ部１０に入射されるマイクロ波に対する反射波が大きくなる。
【００２８】
そこで、本発明による光源装置には、電圧制御発振器２から出力されるマイクロ波の周波数を制御する制御回路６を設ける。
反射波モニタ３０はサーキュレータ５を介して同軸ケーブル４とマッチング回路７との間に配置される。このサーキュレータ５には、マイクロ波の反射波が電源側や増幅器側へ戻ることを防ぐためのアイソレータとしての機能も付加することができる。
反射波モニタ３０では、サーキュレータ５から出力されるマイクロ波の反射波を減衰器３１で所定の範囲の電力強度の信号に減衰させ、パワーメータ３２に過大な信号が印加され、破壊されるのを防ぐようにしている。パワーメータ３２は、入力される反射波を検出して、信号強度を測定する。なお、パワーメータ３２は、マイクロ波電流を測定する電流計であってもよい。
【００２９】
制御回路６は、このパワーメータ３２により測定される反射波の信号強度に応じて、その値が‘０’または‘０’に近い値になるように、電圧制御発振器２の電圧を変化させ、固体マイクロ波電源１が出力するマイクロ波の周波数を変化させて制御する。
また、制御回路６は、マッチング回路７の可変リアクタンス値を、制御回路６を介して制御する。マッチング回路７は、図４に示すように、リアクタンス値が可変な可変リアクタンス素子７１、７２で構成することができる。このリアクタンス素子７１、７２の成分は、インダクタンスＬまたはキャパシタＣのどちらであってもよく、ランプ部１０からの反射波強度に応じてＬまたはＣを変化させる機構を有する。
【００３０】
このように、図１に示す構成例では、反射波の強度が常に最小になるように、固体マイクロ波電源１が出力する周波数及びマッチング回路７の可変リアクタンス（Ｌ又はＣ）を調整するフィードバック制御が行われる。これにより、ランプ部１０からの反射波による伝送損失を低減させ、光源装置の全体としてのエネルギー効率を上げることができる。
【００３１】
また、固体マイクロ波電源１からランプ部１０にマイクロ波を供給している際、ランプ部１０からの反射波が異常に大きい場合は、ランプ部１０にランプが存在しない場合や、ランプ部１０のガスがなくなっているなど、ランプ部１０に異常があると考えられる。そこで、制御回路６は、この反射波モニタ３０が検出する反射波の信号強度に異常がある場合は、固体マイクロ波電源１からのランプ部１０へのマイクロ波（電力）の供給を停止する。
【００３２】
例えば、図５は、ランプ部１０へ投入する電力を横軸とし、ランプ部１０のインピーダンス値を縦軸とする表である。点線（ア）と点線（イ）との間が、予め定められた正常値であり、ランプ部１０がこれ以外のインピーダンス値を示す場合は、異常があるとする。例えば、（ａ）は、ランプ部１０に電力を供給しているにも関わらず、インピーダンスが一定以上となっている。このような場合、ランプ部１０が故障していると考えられるので、制御回路６が、固体マイクロ波電源１からの電力の供給を停止させる。（ｂ）は、ランプが正常に点灯していない場合を示し、（ｄ）は、電力の投入にも関わらずインピーダンスが一定以下であるので、ランプ部１０が故障していると考えられる。（ｂ）および（ｄ）の場合、制御回路６は、固体マイクロ波電源１からランプ部１０への電力の供給を停止させる。（ｃ）は、一定以上の電力を投入し、ランプが正常に点灯した場合を示している。しかし、温度が安定しないなどの外乱要因により、インピーダンスは一定範囲内で変動する。本発明は、このような変動を、上述の制御回路６によって固体マイクロ波電源１から出力されるマイクロ波の周波数を制御して、一定に保つものである。
【００３３】
このように、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
続いて、本発明の光源装置を使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６は、本発明の光源装置を備えるプロジェクタの構成を示す図である。図６に示すように、プロジェクタ１０１は、光学系１０２と、制御回路１０３と、電源部１０４とを備えている。このプロジェクタ１０１は、外部から入力される画像信号に応じた画像を、光学系１０２を介してスクリーンＳなどに投写するものである。なお、プロジェクタ１０１では、外部電源１０５からの交流電力が電源部１０４によって直流電力に変換され、直流電力が電源部１０４から光学系１０２や制御回路１０３などに供給される。
【００３５】
また、図７は、図６に示すプロジェクタの光学系１０２の構成を示すブロック図である。図７に示すように、光学系１０２は、前述した本発明の光源装置１１１と、照明光学系１１２と、光変調部１１３と、色合成光学系１１４と、投写部１１５とを有して構成されている。また、光源装置１１１は、前述した本発明の光源装置で構成されるものである。
【００３６】
次に、図７を参照して、この光学系１０２の動作について説明する。
光源装置１１１内の固体マイクロ波電源１では、電圧制御発振器２から出力されたマイクロ波信号を、増幅器３で増幅した後に、同軸ケーブル４によりランプ部１０に向けて出力する。
【００３７】
固体マイクロ波電源１からランプ部１０に入射されるマイクロ波の反射波を反射波モニタ３０が検出する。制御回路６は、反射波モニタ３０に検出された反射波に基づいて、固体マイクロ波電源１から出力されるマイクロ波の周波数を、ランプ部１０の反射波が最小となるように制御する。これにより、ランプ部１０のインピーダンスを５０Ωに保つことができる。
【００３８】
照明光学系１１２は、光源装置１１１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１１３は、照明光学系１１２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１１４は、照明光学系１１２で色分離され光変調部１１３で変調された各色光の光学像を合成し、投写部１１５にて光学像を投写する。
【００３９】
以上説明したように、本発明のプロジェクタにおいては、本発明による光源装置を使用しており、エネルギー効率の高い光源装置を搭載したプロジェクタを提供することができる。したがって、旧来の光源装置を有するプロジェクタに比べ、プロジェクタの消費電力を低減させることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、光源装置はマッチング回路７を備え、制御回路６はマッチング回路７をも制御することとしたが、マッチング回路７は備えずに、固体マイクロ波電源１から出力される周波数のみによってランプ部１０のインピーダンス整合を行っても良い。
また、本発明による光源装置は、図８に示すように構成しても良い。すなわち、同軸ケーブル４からランプ部１０に供給されるマイクロ波を、電力分配を行ってアンテナ２１とアンテナ２２とに接続し、アンテナ２１とアンテナ２２との両端からランプ部１０に電力を供給するように構成しても良い。
また、増幅器３、同軸ケーブル４、サーキュレータ５、マッチング回路７、反射波モニタ３０、制御回路６の全ての構成の組み合わせをアンテナ２１に接続された組み合わせと同様に設けて、アンテナ２２に接続するようにしても良い。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のマイクロ波励起ランプを使用した光源装置、およびプロジェクタは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の構成を示す図。
【図２】本発明の光源装置におけるランプ部の等価回路を示す図。
【図３】ランプ部の構成を説明するための図。
【図４】マッチング回路の例を示す図。
【図５】ランプへの投入電力とランプ部のインピーダンスとの関係を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図７】プロジェクタの光学系の構成を示す図。
【図８】本発明の一実施形態に係る光源装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・固体マイクロ波電源、２・・・電圧制御発振器、３・・・増幅器、４・・・同軸ケーブル、５・・・サーキュレータ、６・・・制御回路、７・・・マッチング回路、１０・・・ランプ部、１１・・・細管部、１２・・・細管、１３・・・膨出部、１４・・・発光部、２１・・・アンテナ、２２・・・アンテナ、３０・・・反射波モニタ、３１・・・減衰器、３２・・・パワーメータ、７１・・・可変リアクタンス素子、７２・・・可変リアクタンス素子、１１１・・・光源装置、１１２・・・照明光学系、１１３・・・光変調部、１１４・・・色合成光学系、１１５・・・投写部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波励起ランプを使用した光源装置に関し、特にマイクロ波励起ランプのエネルギー効率を高めることができる、光源装置、光源装置の発光制御方法、およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波励起ランプは従来の白熱灯や高圧水銀ランプに代表される放電灯と異なりランプ内部に放電用の電極を持たないため、フィラメントや電極の消耗や、それに伴うガラスの白濁等のランプ劣化要因を持たないという特徴を有する。また、内部ガスの選択肢が広がり、必ずしも水銀を使用する必要がないので不必要な紫外線を放出せずに済み、液晶プロジェクタ向けの長寿命光源として有力である。
【０００３】
このようなマイクロ波励起ランプを用いた光源装置として、例えば、特許文献１および特許文献２には、高周波電源から誘導コイルに高周波電力を供給してプラズマを励起する方法が提案されている。また、特許文献３および特許文献４には、導波路やスタブチューナなどのマッチング回路を用いてランプ部のインピーダンス整合を行い、エネルギー効率を高める光源装置が提案されている。
【特許文献１】特表２００２−５１０１２３号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３４８３号公報
【特許文献３】特開２００１−２０２９２４号公報
【特許文献４】特開２００４−２７３４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術によるマイクロ波励起の光源装置では、スラグチューナやスタブチューナなどのマッチング回路の機械動作によってインピーダンス整合を行っている。一般的に、機械動作による回路では、例えば振動や磨耗などによってその回路に劣化が生じる場合があり、電気的な制御を行う場合に比べて装置全体としての信頼性が低くなる。すなわち、このようなインピーダンス整合は、電気的な処理によって行われることが望ましい。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、電気的な処理によってインピーダンス整合を行うことが可能な光源装置、光源装置の発光制御方法、およびプロジェクタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の光源装置は、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電するマイクロ波伝送線路と、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源から照射されるマイクロ波をマイクロ波伝送線路により伝送し、発光物質が封入された発光部にマイクロ波を給電する。ここで、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路を設ける。この制御回路により、発光部に給電されるマイクロ波の周波数を調整し、発光部のインピーダンスが最小インピーダンスとなる条件とする。すなわち、マイクロ波の周波数を、発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、機械回路を用いずとも、発光輝度を容易に制御するとともに、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【０００７】
また、本発明の光源装置において、マイクロ波電源は、出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御する電圧制御発振器であることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、制御回路やマイクロ波出力回路は５０Ω系で構成されており、制御回路は、出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御する電圧制御発振器を制御することでマイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を変化させ、発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【０００８】
また、本発明の光源装置において、マイクロ波伝送線路を介して発光容器内に入射されるマイクロ波に対応する反射波を検出する反射波モニタと、をさらに備え、制御回路は、反射波モニタが検出する反射波に基づいて、反射波が低減するようにマイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、マイクロ波伝送線路において反射波を検出する反射波モニタを設け、制御回路はこの反射波を低減するようにマイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を変化させ、発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【０００９】
また、本発明の光源装置において、制御回路は、電圧制御発振器がマイクロ波を出力してから、発光容器内に封入された発光物質が発光を開始するまでの間は、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数の制御を行わないことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、制御回路は、マイクロ波電源がマイクロ波を出力してから、発光容器内に封入された発光物質が発光を開始するまでの間は、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数の制御を行わない。
これにより、発光部にマイクロ波が給電されてから、プラズマが励起するまでの、発光部の状態が安定せずに著しく変化を続ける間には、照射するマイクロ波の周波数の制御を行わないこととし、制御効率を高めることができる。
【００１０】
また、本発明の光源装置において、制御回路は、反射波モニタが検出する反射波が、予め定められた異常値を示す場合は、マイクロ波電源からのマイクロ波の出力を停止することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の光源装置では、制御回路は、反射波モニタが検出する反射波が、予め定められた異常値を示す場合は、マイクロ波電源からのマイクロ波の出力を停止する。
これにより、反射波モニタが検出する反射波が、予め定められた異常値を示す場合は、発光部になんらかの故障があるものとみなしてマイクロ波の供給を止め、無用なマイクロ波の供給を防ぐことができる。
【００１１】
また、本発明の光源装置の発光制御方法は、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、を備えた光源装置の発光制御方法であって、マイクロ波伝送線路が、前記一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電する手順と、制御回路が、マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する手順と、を備えることを特徴とする。
上記手順による本発明の発光制御方法では、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源から照射されるマイクロ波をマイクロ波伝送線路により伝送し、発光物質が封入された発光部にマイクロ波を給電する。ここで、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路が、発光部に給電されるマイクロ波の周波数を調整し、発光部のインピーダンスが最小インピーダンスとなる条件とする。すなわち、マイクロ波の周波数を発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光輝度を容易に制御するとともに、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【００１２】
また、本発明のプロジェクタは、光源装置と、光源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、光変調部により形成された光学像を投写する投写部と、を備えるプロジェクタであって、光源装置は、出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電するマイクロ波伝送線路と、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のプロジェクタでは、出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御するマイクロ波電源から照射されるマイクロ波をマイクロ波伝送線路により伝送し、発光物質が封入された発光部にマイクロ波を給電する。ここで、マイクロ波電源が出力するマイクロ波の周波数を制御する制御回路を設ける。この制御回路により、発光部に給電されるマイクロ波の周波数を調整し、発光部のインピーダンスが最小インピーダンスとなる条件とする。すなわち、マイクロ波の周波数を発光部のインピーダンスが５０Ωとなるようにする。
これにより、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置を備えたプロジェクタにおいて、発光輝度を容易に制御するとともに、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を用いて参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の光源装置は、固体マイクロ波電源１と、ランプ部１０と、固体マイクロ波電源１とランプ部１０とを接続する同軸ケーブル４と、同軸ケーブル４に設けられるマッチング回路７と、マッチング回路７と固体マイクロ波電源１との間の同軸ケーブル４に設けられるサーキュレータ５と、サーキュレータ５に接続された制御回路６と、を備えている。なお、一般に、マイクロ波帯としての慣用的周波数は、３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚをいうが本案件では、ＵＨＦ帯からＳＨＦ帯に相当する３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ帯と定義する。
【００１４】
固体マイクロ波電源１は、固体高周波発振器としての電圧制御発振器２と、増幅器３とを有して構成される。電圧制御発振器２は、電圧によって発振するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な発振器である。電圧制御発振器２には、例えば、参考文献１（特開２００３−１２４７４４号公報）、参考文献２（特開２００４−３６３９２２号公報）などに記載された電圧制御発振器が適用できる。電圧制御発振器２から出力されたマイクロ波の高周波信号は、増幅器３で増幅される。増幅器３で増幅されたマイクロ波は、マイクロ波伝送線路となる同軸ケーブル４によりランプ部１０に給電される。なお、このマイクロ波伝送線路は同軸ケーブルに限られず、ストリップ線路や、マイクロストリップ線路、導波管などさまざまな伝送線路を用いることができる。
【００１５】
ランプ部１０は、非導電性材料で形成される略球形状の膨出部１３と、この膨出部１３から外側に対向するように延出される一対の細管部１１、１２を有する透明な発光物質容器で構成されたマイクロ波励起ランプ部である。この発光物質容器は、石英ガラス、サファイアガラス、透明セラミックス等から形成される。また、膨出部１３には、マイクロ波により発光する発光物質を充填した発光部１４（発光ガスを封入した封入空間）が形成されている。発光部（封入空間）１４の内径は例えば、略１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
【００１６】
細管部１１、１２の内部それぞれには、棒状の内部導電体がアンテナ２１、２２として封入され、アンテナ２１に同軸ケーブル４の中心線（中心導体）が接続される。ここで、同軸ケーブル４の中心線をアンテナ２１に直接接続せずに、例えば、細管部１１の長手方向の範囲に巻回されたコイルを通して、マイクロ波をアンテナ２１に給電するようにしてもよい。
【００１７】
２本のアンテナ２１、２２は、発光部１４の発光領域１５に対して対称に配置されている。アンテナ２１、２２は発光部１４に侵入してもしなくても構わない。アンテナ２１、２２の材質は導体とし、特に、熱膨張係数が小さく耐熱性が高い材料、具体的にはタングステン合金やステンレス合金、モリブデン等が適している。途中、石英ガラスとの熱膨張差を打ち消すために、一部分が箔になっていても良い。
【００１８】
発光部１４中のガスは、点灯中の水銀蒸気圧が１〜２００気圧程度（超高圧水銀ランプ程度）になるように水銀を封じこめたものか、キセノンガスにヨウ化ナトリウムやヨウ化スカンジウムを用いたものを用いても良い。
なお、アンテナ２１、２２の先端がガスの発光部１４に侵入する場合は内部に充填するガスの種類にもよるが、ガスとの反応によりアンテナ材料の金属が腐食することが考えられるので、その場合は保護膜などを備えることが望ましい。
【００１９】
ここで、ランプ部１０の構造が、アンテナ部分とギャップ部を含む全長を「λ／２」とする場合について考える。ランプ部のアンテナ部分の石英の比誘電率（εｒ）が４．２であることから、２．４５ＧＨｚのマイクロ波の石英中のマイクロ波の１／４波長（λｇ）は、空気中のλ０／４波長３．００ｃｍから次式で求める。
【００２０】
λｇ＝λ０／√εｒ
【００２１】
その結果、石英中のλｇ／４波長は、１．４９ｃｍとなる。ギャップ間を１．０ｍｍとすると、ａの部分は、１．４４ｃｍとなる。この結果、ギャップ間で電界の強度が大きく振幅し、効率よくプラズマを点灯し維持できる。
【００２２】
このように、本発明の光源装置においては、エネルギー効率の高いマイクロ波励起ランプを使用した光源装置を提供することができる。また、ギャップ間での電界の強さと、ランプから発光される輝度とは比例するため、固体マイクロ波電源１から出力されるマイクロ波の強度を調整することにより、ランプ部１０の発光輝度を調整することができる。
【００２３】
図２は、本発明の光源装置におけるランプ部の等価回路を示す図である。
図２に示すように、ランプ部の全体のトータルインピーダンスＺＯは、インダクタンスＬ１、キャパシタＣ１、抵抗Ｒｐ、キャパシタＣ２、およびインダクタンスＬ２の直列回路で表される。
【００２４】
ここで、インダクタンスＬ１は、棒状の導体であるアンテナ２１により生じるインダクタンス成分である。キャパシタＣ１は、アンテナ２１の先端部ａと発光領域（プラズマ状態部）１５との間のギャップｇ１により生じるキャパシタンス成分である。抵抗Ｒｐは、発光領域１５を抵抗成分で表したものである。
【００２５】
また、キャパシタＣ２は、アンテナ２２の先端部ｂと発光領域１５との間のギャップｇ２により生じるキャパシタンス成分である。インダクタンスＬ２は、棒状の導体であるアンテナ２２により生じるインダクタンス成分である。
ここで、発光部１４のインピーダンス｜ＺＬ｜は、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２、Ｃ＝（Ｃ１・Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）とすると、（Ｒ１２＋（（ωＬ−１）／ωＣ））１／２として表される。また、発光部１４のインピーダンスが５０Ωとなる周波数は、ｆｒ＝１／（２π・（ＬＣ）１／２）となる。ここで、ｆｒが２．４５ＧＨｚとなるように、予めＬとＣとを調整しておく。具体的には、ランプ部１０に封止するガス圧を最適化することで可能である。
【００２６】
そして、図３に示すように、マイクロ波の波長をλとした場合に、ランプ部１０のアンテナ２１、２２とギャップ部を含む長さＬ（Ｌ＝ａ＋ｇ＋ａ）を「λｇ／２」とする。この長さの規定により、ギャップ中心部が腹となるような定在波を起こすことができ、発光効率が良くなる。また、Ｌはマイクロ波の波長λの半分（λｇ／２）に限られず、その奇数倍（Ｌ＝ｎ・λｇ／２、ここでｎは奇数）でもよい。
【００２７】
図１に戻り、光源装置の全体としてのエネルギー効率を上げるために重要なことは、固体マイクロ波電源の伝送線路の特性インピーダンスと発光部１４の入力インピーダンスとを整合させることである。すなわち、発光部１４のインピーダンス｜ＺＬ｜が５０Ωとなるようにして、すなわちｆｒが｜ＺＬ｜を５０Ωにして出力回路と整合が取れ、反射波が生じないようして、反射による損失を生じさせないように、かつ、電力を最大限ランプに与えることが出来るようにすることである。上述のように、予め発光部１４が５０ΩのインピーダンスとなるようにＬとＣとを調整しても、外気の温度、点灯するランプ部１０自体の温度などにより、ランプ部１０の温度が変化してランプ部１０の圧力に変動が生じ、プラズマインピーダンスに変化が生じる。すなわち、共振周波数が変化して、同軸ケーブル４からランプ部１０に入射されるマイクロ波に対する反射波が大きくなる。
【００２８】
そこで、本発明による光源装置には、電圧制御発振器２から出力されるマイクロ波の周波数を制御する制御回路６を設ける。
反射波モニタ３０はサーキュレータ５を介して同軸ケーブル４とマッチング回路７との間に配置される。このサーキュレータ５には、マイクロ波の反射波が電源側や増幅器側へ戻ることを防ぐためのアイソレータとしての機能も付加することができる。
反射波モニタ３０では、サーキュレータ５から出力されるマイクロ波の反射波を減衰器３１で所定の範囲の電力強度の信号に減衰させ、パワーメータ３２に過大な信号が印加され、破壊されるのを防ぐようにしている。パワーメータ３２は、入力される反射波を検出して、信号強度を測定する。なお、パワーメータ３２は、マイクロ波電流を測定する電流計であってもよい。
【００２９】
制御回路６は、このパワーメータ３２により測定される反射波の信号強度に応じて、その値が‘０’または‘０’に近い値になるように、電圧制御発振器２の電圧を変化させ、固体マイクロ波電源１が出力するマイクロ波の周波数を変化させて制御する。
また、制御回路６は、マッチング回路７の可変リアクタンス値を、制御回路６を介して制御する。マッチング回路７は、図４に示すように、リアクタンス値が可変な可変リアクタンス素子７１、７２で構成することができる。このリアクタンス素子７１、７２の成分は、インダクタンスＬまたはキャパシタＣのどちらであってもよく、ランプ部１０からの反射波強度に応じてＬまたはＣを変化させる機構を有する。
【００３０】
このように、図１に示す構成例では、反射波の強度が常に最小になるように、固体マイクロ波電源１が出力する周波数及びマッチング回路７の可変リアクタンス（Ｌ又はＣ）を調整するフィードバック制御が行われる。これにより、ランプ部１０からの反射波による伝送損失を低減させ、光源装置の全体としてのエネルギー効率を上げることができる。
【００３１】
また、固体マイクロ波電源１からランプ部１０にマイクロ波を供給している際、ランプ部１０からの反射波が異常に大きい場合は、ランプ部１０にランプが存在しない場合や、ランプ部１０のガスがなくなっているなど、ランプ部１０に異常があると考えられる。そこで、制御回路６は、この反射波モニタ３０が検出する反射波の信号強度に異常がある場合は、固体マイクロ波電源１からのランプ部１０へのマイクロ波（電力）の供給を停止する。
【００３２】
例えば、図５は、ランプ部１０へ投入する電力を横軸とし、ランプ部１０のインピーダンス値を縦軸とする表である。点線（ア）と点線（イ）との間が、予め定められた正常値であり、ランプ部１０がこれ以外のインピーダンス値を示す場合は、異常があるとする。例えば、（ａ）は、ランプ部１０に電力を供給しているにも関わらず、インピーダンスが一定以上となっている。このような場合、ランプ部１０が故障していると考えられるので、制御回路６が、固体マイクロ波電源１からの電力の供給を停止させる。（ｂ）は、ランプが正常に点灯していない場合を示し、（ｄ）は、電力の投入にも関わらずインピーダンスが一定以下であるので、ランプ部１０が故障していると考えられる。（ｂ）および（ｄ）の場合、制御回路６は、固体マイクロ波電源１からランプ部１０への電力の供給を停止させる。（ｃ）は、一定以上の電力を投入し、ランプが正常に点灯した場合を示している。しかし、温度が安定しないなどの外乱要因により、インピーダンスは一定範囲内で変動する。本発明は、このような変動を、上述の制御回路６によって固体マイクロ波電源１から出力されるマイクロ波の周波数を制御して、一定に保つものである。
【００３３】
このように、マイクロ波励起ランプを使用する光源装置において、発光の際のエネルギー効率を高めることができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
続いて、本発明の光源装置を使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６は、本発明の光源装置を備えるプロジェクタの構成を示す図である。図６に示すように、プロジェクタ１０１は、光学系１０２と、制御回路１０３と、電源部１０４とを備えている。このプロジェクタ１０１は、外部から入力される画像信号に応じた画像を、光学系１０２を介してスクリーンＳなどに投写するものである。なお、プロジェクタ１０１では、外部電源１０５からの交流電力が電源部１０４によって直流電力に変換され、直流電力が電源部１０４から光学系１０２や制御回路１０３などに供給される。
【００３５】
また、図７は、図６に示すプロジェクタの光学系１０２の構成を示すブロック図である。図７に示すように、光学系１０２は、前述した本発明の光源装置１１１と、照明光学系１１２と、光変調部１１３と、色合成光学系１１４と、投写部１１５とを有して構成されている。また、光源装置１１１は、前述した本発明の光源装置で構成されるものである。
【００３６】
次に、図７を参照して、この光学系１０２の動作について説明する。
光源装置１１１内の固体マイクロ波電源１では、電圧制御発振器２から出力されたマイクロ波信号を、増幅器３で増幅した後に、同軸ケーブル４によりランプ部１０に向けて出力する。
【００３７】
固体マイクロ波電源１からランプ部１０に入射されるマイクロ波の反射波を反射波モニタ３０が検出する。制御回路６は、反射波モニタ３０に検出された反射波に基づいて、固体マイクロ波電源１から出力されるマイクロ波の周波数を、ランプ部１０の反射波が最小となるように制御する。これにより、ランプ部１０のインピーダンスを５０Ωに保つことができる。
【００３８】
照明光学系１１２は、光源装置１１１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１１３は、照明光学系１１２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１１４は、照明光学系１１２で色分離され光変調部１１３で変調された各色光の光学像を合成し、投写部１１５にて光学像を投写する。
【００３９】
以上説明したように、本発明のプロジェクタにおいては、本発明による光源装置を使用しており、エネルギー効率の高い光源装置を搭載したプロジェクタを提供することができる。したがって、旧来の光源装置を有するプロジェクタに比べ、プロジェクタの消費電力を低減させることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、光源装置はマッチング回路７を備え、制御回路６はマッチング回路７をも制御することとしたが、マッチング回路７は備えずに、固体マイクロ波電源１から出力される周波数のみによってランプ部１０のインピーダンス整合を行っても良い。
また、本発明による光源装置は、図８に示すように構成しても良い。すなわち、同軸ケーブル４からランプ部１０に供給されるマイクロ波を、電力分配を行ってアンテナ２１とアンテナ２２とに接続し、アンテナ２１とアンテナ２２との両端からランプ部１０に電力を供給するように構成しても良い。
また、増幅器３、同軸ケーブル４、サーキュレータ５、マッチング回路７、反射波モニタ３０、制御回路６の全ての構成の組み合わせをアンテナ２１に接続された組み合わせと同様に設けて、アンテナ２２に接続するようにしても良い。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のマイクロ波励起ランプを使用した光源装置、およびプロジェクタは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の構成を示す図。
【図２】本発明の光源装置におけるランプ部の等価回路を示す図。
【図３】ランプ部の構成を説明するための図。
【図４】マッチング回路の例を示す図。
【図５】ランプへの投入電力とランプ部のインピーダンスとの関係を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図７】プロジェクタの光学系の構成を示す図。
【図８】本発明の一実施形態に係る光源装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・固体マイクロ波電源、２・・・電圧制御発振器、３・・・増幅器、４・・・同軸ケーブル、５・・・サーキュレータ、６・・・制御回路、７・・・マッチング回路、１０・・・ランプ部、１１・・・細管部、１２・・・細管、１３・・・膨出部、１４・・・発光部、２１・・・アンテナ、２２・・・アンテナ、３０・・・反射波モニタ、３１・・・減衰器、３２・・・パワーメータ、７１・・・可変リアクタンス素子、７２・・・可変リアクタンス素子、１１１・・・光源装置、１１２・・・照明光学系、１１３・・・光変調部、１１４・・・色合成光学系、１１５・・・投写部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、
前記一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、前記マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電するマイクロ波伝送線路と、
前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記周波数可変発振器は、出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御する電圧制御発振器である
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記マイクロ波伝送線路を介して前記発光容器内に入射される前記マイクロ波に対応する反射波を検出する反射波モニタと、をさらに備え、
前記制御回路は、前記反射波モニタが検出する前記反射波に基づいて、前記反射波が低減するように前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記マイクロ波電源が前記マイクロ波を出力してから、前記発光容器内に封入された前記発光物質が発光を開始するまでの間は、前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数の制御を行わないこと
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記反射波モニタが検出する前記反射波が、予め定められた異常値を示す場合は、前記マイクロ波電源からの前記マイクロ波の出力を停止すること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、前記マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、を備えた光源装置の発光制御方法であって、
マイクロ波伝送線路が、前記一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、前記マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電する手順と、
制御回路が、前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する手順と、
を備えることを特徴とする発光制御方法。
【請求項７】
光源装置と、前記光源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、を備えるプロジェクタであって、
前記光源装置は、
出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、
前記一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、前記マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電するマイクロ波伝送線路と、
前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１】
出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、
前記一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、前記マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電するマイクロ波伝送線路と、
前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記周波数可変発振器は、出力するマイクロ波の周波数を電圧によって変化させて制御する電圧制御発振器である
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記マイクロ波伝送線路を介して前記発光容器内に入射される前記マイクロ波に対応する反射波を検出する反射波モニタと、をさらに備え、
前記制御回路は、前記反射波モニタが検出する前記反射波に基づいて、前記反射波が低減するように前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記マイクロ波電源が前記マイクロ波を出力してから、前記発光容器内に封入された前記発光物質が発光を開始するまでの間は、前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数の制御を行わないこと
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記反射波モニタが検出する前記反射波が、予め定められた異常値を示す場合は、前記マイクロ波電源からの前記マイクロ波の出力を停止すること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、前記マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、を備えた光源装置の発光制御方法であって、
マイクロ波伝送線路が、前記一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、前記マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電する手順と、
制御回路が、前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する手順と、
を備えることを特徴とする発光制御方法。
【請求項７】
光源装置と、前記光源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、を備えるプロジェクタであって、
前記光源装置は、
出力するマイクロ波の周波数を変化させることが可能な周波数可変発振器を内蔵するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波の照射を受けて発光する発光物質が封入された発光容器内に、互いに対向する一端が離間して挿入された一対のアンテナと、
前記一対のアンテナのうち少なくとも一方のアンテナに、前記マイクロ波電源から出力されるマイクロ波を給電するマイクロ波伝送線路と、
前記マイクロ波電源が出力する前記マイクロ波の周波数を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１８１７７１（Ｐ２００９−１８１７７１Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８９３９（Ｐ２００８−１８９３９）
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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