JPH10189270A

JPH10189270A - 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

Info

Publication number: JPH10189270A
Application number: JP29850297A
Authority: JP
Inventors: Akira Hochi; 保知　　昌; Mamoru Takeda; 守竹田; Kazuyuki Sakiyama; 一幸崎山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1998-07-21
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JP3209952B2

Abstract

(57)【要約】【課題】空洞共振器を高周波放電のエネルギー供給手段
として用いる場合、比較的小寸法のプラズマが求められ
る応用分野には適さないという課題。【解決手段】ベイン型側空洞共振器群１０は、銅などの
電気抵抗の低い導電性材料からなり、円筒から４枚の板
（ベイン）１２ａ〜１２ｄを中央に向けて突出した構造
からなっている。その中央には、無電極放電ランプ１１
が設けられている。矢印は共振高周波電場Ｅの電気力線
であり、「＋」および「−」はベインの突出部に生じて
いる電荷Ｑの極性の正と負をそれぞれ表している。上記
共振高周波電場Ｅにより無電極放電ランプ１１内部の可
電離媒体が放電を起こし発光する。この様に高周波エネ
ルギー供給手段を高周波無電極放電ランプ装置に利用す
ることで、比較的小型の無電極放電ランプにも高周波エ
ネルギーを効率的に結合することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【０００２】

【従来の技術】近年、高圧放電ランプ、特にメタルハラ
イドランプは、高効率、高演色性という特性から、ハロ
ゲンランプに変わる高出力点光源として、液晶ビデオプ
ロジェクター用光源などへの応用が進められている。ま
た、その高演色性という特性から、ハイビジョン中継に
対応したスポーツ照明や博物館・美術館の施設照明など
への展開も進められている。

【０００３】中でも、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、かつ高発光効率化が望めるという
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。これらの特徴から次世代の高圧放電ランプとして
研究開発が盛んに行われている。

【０００４】以下に、従来の高周波無電極放電ランプ装
置について、公開特許昭５９−８６１５３号公報に記載
されている「マイクロ波無電極ランプ」を引用して説明
する。

【０００５】即ち、従来のマイクロ波無電極ランプで
は、無電極放電ランプを、マイクロ波を透過させない網
が付設された開口を持つマイクロ波空洞共振器内に設
け、そのマイクロ波空洞共振器にマイクロ波発振器が連
結された構成である。ここで、その無電極放電ランプの
放電管（バルブ）の最大寸法は、使用されるマイクロ波
の波長よりも小さい。

【０００６】このような構成において、マイクロ波発振
器により発生させたマイクロ波エネルギーが、上記マイ
クロ波空洞共振器の壁面に設けられたマイクロ波通過用
のスロットを通じて放電管と結合し、放電管内の封入媒
体を励起するものである。この様にして、マイクロ波無
電極放電ランプより発生した放射光は、上記マイクロ波
空洞共振器に設けられた網を通してマイクロ波空洞共振
器の外部に取り出される構成となっている。

【０００７】このように高周波、特にマイクロ波を用い
る無電極放電ランプ装置の高周波エネルギー供給手段と
しては、空洞共振器を用いるのが、従来より一般的であ
った。

【０００８】ところで、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、配光設計がより理想化で
きるため、照明応用分野において、光源であるプラズマ
アークの小寸法化が広く求められる。

【０００９】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。従
って、プラズマアークの寸法を小さくするには、バルブ
の内径を小さくする必要があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の無
電極放電ランプの空洞共振器により、無電極放電ランプ
のバルブに対してエネルギーを供給する構成では、その
バルブ寸法が上記空洞共振器の寸法に比べて極端に小さ
い場合、マイクロ波エネルギーの結合性が悪くなり、反
射波が増大してランプの発光効率が悪くなったり、ラン
プ点灯時の始動性が急激に低下するなどの悪影響が生じ
る。そのため、バルブの寸法は、空洞共振器の寸法によ
って決まる限界の寸法より小さくすることは出来なかっ
た。

【００１１】また、上記の従来の無電極放電ランプの構
成では、無電極放電ランプへのエネルギー供給手段とし
て空洞共振器を用いている。そして、空洞共振器の寸法
は印加される高周波の波長によって決定される。しか
も、一般の情報通信用波長帯域と区別するために、工業
的用途として使用可能な高周波の波長範囲（ＩＳＭ（Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｍｅｄｉ
ｃａｌ）周波数帯）が、予め定められている。そのた
め、空洞共振器の寸法は、使用可能な高周波の波長限界
から決まる寸法より小さくすることは出来なかった。

【００１２】以上のことから、バルブの寸法は、使用可
能な高周波の波長限界から決まる寸法より小さくするこ
とは出来ないという課題を有していた。

【００１３】例えば、一般的に用いられるＩＳＭ周波数
の２．４５ＧＨｚ（波長：１２２ｍｍ）の高周波では、
安定して放電が持続できるプラズマアークの寸法は経験
的に約１５ｍｍ以上に限られる。

【００１４】一方、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
求められる。

【００１５】従って、空洞共振器を使用する高周波無電
極放電ランプ装置は、高輝度の点光源が求められる応用
分野には適さないという問題点を有していた。そのた
め、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強く望
まれている。

【００１６】本発明は上記従来の課題を考慮し、従来に
比べてより一層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
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、磁場の変化に伴い誘導電流を生じる、導電性材料か
らなる実質上環状の電磁誘導性機能部と、前記誘導電流
の経路の少なくとも一部に設けられた空隙を有する電気
容量性機能部とを備えた側空洞共振器が複数個、実質上
環形状に配置された側空洞共振器群であって、前記電気
容量性機能部は前記側空洞共振器で囲まれる前記環形状
の中央部側にあり、前記側空洞共振器群の外部からエネ
ルギーが与えられた際、前記環形状の中央部に発生する
共振高周波電磁場により、前記中央部に配置された対象
物に対して高周波エネルギーを供給する高周波エネルギ
ー供給手段である。

【００１８】請求項２記載の本発明は、導電性材料から
なる円筒と、導電性材料からなる複数のベインを有する
ベイン型側空洞共振器であって、前記ベイン型側空洞共
振器の外部からエネルギーが与えられた際、前記ベイン
型側空洞共振器の内側に発生する共振高周波電磁場によ
り、前記内側に配置された対象物に対して高周波エネル
ギーを供給する高周波エネルギー供給手段である。

【００１９】請求項６記載の本発明は、ホールとスロッ
トとを複数個有する導電性材料からなるホール・スロッ
ト型側空洞共振器であって、前記ホール・スロット型側
空洞共振器の外部からエネルギーが与えられた際、前記
ホール・スロット型側空洞共振器の内側に発生する共振
高周波電磁場により、前記内側に配置された対象物に対
して高周波エネルギーを供給する高周波エネルギー供給
手段である。

【００２０】請求項１１記載の本発明は、上記の何れか
一つの高周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネル
ギー供給手段の中央部に配置された無電極放電ランプ
と、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、少なくとも
一部が光透過性である高周波漏洩防止手段と、前記高周
波エネルギー供給手段が有する前記複数の側空洞共振器
に共振高周波電磁場を励起するための共振高周波励起手
段と、高周波を発振する高周波発振手段と、前記高周波
発振手段より発振された高周波を前記共振高周波励起手
段に伝播する高周波伝播手段とを備え、前記複数の側空
洞共振器で囲まれる環形状の中央部に発生する前記共振
高周波電磁場により、前記無電極放電ランプの放電に必
要な高周波エネルギーを供給する高周波無電極放電ラン
プ装置である。

【００２１】請求項１２記載の本発明は、上記の何れか
一つの高周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネル
ギー供給手段の中央部に配置された無電極放電ランプ
と、前記無電極放電ランプから出た光を反射する光反射
手段と、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、少なく
とも一部が光透過性である高周波漏洩防止手段と、前記
高周波エネルギー供給手段が有する前記複数の側空洞共
振器に共振高周波電磁場を励起するための共振高周波励
起手段と、高周波を発振する高周波発振手段と、前記高
周波発振手段より発振された高周波を前記共振高周波励
起手段に伝播する高周波伝播手段とを備え、前記光反射
手段は、（１）前記高周波漏洩防止手段を通過した前記
光を外部へ反射する、前記高周波漏洩防止手段の外部に
設けられた第一光反射手段と、（２）前記高周波漏洩防
止手段の内部から外部へ前記光を反射する、前記高周波
漏洩防止手段の内部に設けられた、非導電性材料で構成
された第二光反射手段とを有しており、前記複数の側空
洞共振器で囲まれる環形状の中央部に発生する前記共振
高周波電磁場により、前記無電極放電ランプの放電に必
要な高周波エネルギーを供給する高周波無電極放電ラン
プ装置である。

【００２２】請求項１３記載の本発明は、上記の何れか
一つの高周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネル
ギー供給手段の中央部に配置された無電極放電ランプ
と、前記無電極放電ランプから出た光を反射する光反射
手段と、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、一部が
光透過性である高周波漏洩防止手段と、前記高周波エネ
ルギー供給手段が有する前記複数の側空洞共振器に共振
高周波電磁場を励起するための共振高周波励起手段と、
高周波を発振する高周波発振手段と、前記高周波発振手
段より発振された高周波を前記共振高周波励起手段に伝
播する高周波伝播手段とを備え、前記高周波漏洩防止手
段の内壁面の一部は光反射面であり、且つ、前記内壁面
の前記一部は、前記高周波漏洩防止手段の内部から外部
へ前記光を反射する前記光反射手段であり、前記複数の
側空洞共振器で囲まれる環形状の中央部に発生する前記
共振高周波電磁場により、前記無電極放電ランプの放電
に必要な高周波エネルギーを供給する高周波無電極放電
ランプ装置である。

【００２３】請求項１４記載の本発明は、上記の何れか
一つの高周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネル
ギー供給手段の中央部に配置された無電極放電ランプ
と、前記無電極放電ランプから出た光を反射する光反射
手段と、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、少なく
とも一部が光透過性である高周波漏洩防止手段と、前記
高周波エネルギー供給手段が有する前記複数の側空洞共
振器に共振高周波電磁場を励起するための共振高周波励
起手段と、高周波を発振する高周波発振手段と、前記高
周波発振手段より発振された高周波を前記共振高周波励
起手段に伝播する高周波伝播手段とを備え、前記光反射
手段は、前記高周波漏洩防止手段の外部に設けられてお
り、かつ前記高周波漏洩防止手段を通過した前記光を外
部へ反射するものであり、前記複数の側空洞共振器で囲
まれる環形状の中央部に発生する前記共振高周波電磁場
により、前記無電極放電ランプの放電に必要な高周波エ
ネルギーを供給する高周波無電極放電ランプ装置であ
る。

【００２４】請求項１５記載の本発明は、上記の何れか
一つの高周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネル
ギー供給手段の中央部に配置された無電極放電ランプ
と、前記無電極放電ランプから出た光を反射する光反射
手段と、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、少なく
とも一部が光透過性である高周波漏洩防止手段と、前記
高周波エネルギー供給手段が有する前記複数の側空洞共
振器に共振高周波電磁場を励起するための共振高周波励
起手段と、高周波を発振する高周波発振手段と、前記高
周波発振手段より発振された高周波を前記共振高周波励
起手段に伝播する高周波伝播手段とを備え、前記光反射
手段は、前記高周波漏洩防止手段の内部に設けられてお
り、前記高周波漏洩防止手段の外部へ前記光を反射する
ものであり、且つ、非導電性材料で構成されており、前
記複数の側空洞共振器で囲まれる環形状の中央部に発生
する前記共振高周波電磁場により、前記無電極放電ラン
プの放電に必要な高周波エネルギーを供給する高周波無
電極放電ランプ装置である。

【００２５】以上の構成によれば、例えば、２．４５Ｇ
Ｈｚの高周波を用いても、１０ｍｍ以下の比較的小さな
プラズマアークを安定して点灯維持することが可能とな
る。

【００２６】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。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００２８】（実施の形態１）ここでは、本発明の高周
波エネルギー供給手段の一実施の形態について説明す
る。

【００２９】まず図１（ａ）から図１（ｃ）を参照しな
がら、本実施の形態の構成を述べると同時に、側空洞共
振器群がどのような形で共振電磁場を形成するかを定性
的に説明する。

【００３０】図１（ａ）に示すように、ベイン型側空洞
共振器群１０は、銅などの電気抵抗の低い導電性材料か
らなり、円筒から４枚の板（ベイン）１２ａ〜１２ｄを
中央に向けて突出した構造からなっている。そしてその
中央には、無電極放電ランプ１１が設けられている。

【００３１】図１（ａ）と図１（ｃ）に示す矢印は共振
高周波電場Ｅの電気力線であり、「＋」および「−」は
ベインの突出部に生じている電荷Ｑの極性の正と負をそ
れぞれ表している。前記の共振高周波電場Ｅにより無電
極放電ランプ１１内部の可電離媒体が放電を起こし発光
する。また、図１（ｂ）に示す円印は、ベインと円筒か
らなる略環状の導体部に錯交する共振高周波磁場の方向
を示している。○の中に●で示される印が、紙面に向か
って手前方向に生じている共振高周波磁場であり、○の
中に×で示される印が、紙面向こう側に向かって生じて
いる共振高周波磁場である。また、磁場の記号周辺の渦
状の矢印は、ベインと円筒からなる略環状の電磁誘導性
機能部の表面を流れる電流Ｉの方向を示している。

【００３２】隣接する各ベイン型側空洞共振器の位相が
πずつずれるπモードで動作するように設計されている
時、図１（ａ）に示すように、隣接するベイン突出部に
電荷Ｑが正負逆の極性で交互に帯電される。この時、各
ベインの突出部間の空隙は、キャパシタのような電気容
量性機能部として働き電場Ｅが生じる。次に図１（ｂ）
に示すように、帯電した電荷を打ち消すように表面電流
Ｉが生じて、それに伴い共振高周波磁場Ｈが発生する。
この時、ベインと円筒からなる略環状の導体部はインダ
クタのような電磁誘導性機能部として働いている。この
表面電流Ｉにより、図１（ｃ）に示すような、図１
（ａ）とは逆極性の電荷Ｑの分布と、逆位相（逆方向）
の共振高周波電場Ｅが発生する。このような過程を繰り
返して、電場と磁場が交互に発生しながらベイン型側空
洞共振器群１０は共振を続ける。

【００３３】このような、共振高周波電磁場を得るため
の側空洞共振器群の形状は図１（ａ）に示すような、４
枚ベイン型側空洞共振器群に限られるものではない。例
えば、図２に示す８枚ベイン型側空洞共振器群２２のよ
うにベインの数を増やしても、同様に共振高周波電磁場
を得ることができる。

【００３４】また、図３に示すように導体に複数の円筒
形のホールを設け、ホールの一部に空隙を為すスロット
を設けたホール・スロット型側空洞共振器群３２を用い
ても良い。これらの、側空洞共振器群２２または３２を
用いることで、先に例示した４枚ベイン型側空洞共振器
群と同様に無電極放電ランプ２１または３１に高周波エ
ネルギーを供給できる。

【００３５】尚、本実施の形態のベイン型側空洞共振器
群１０，２２（図１（ａ）、図２参照）の形状、及び、
ホール・スロット型側空洞共振器群３２（図３参照）の
形状は、従来マグネトロンに用いられてきたベイン型側
空洞共振器、及びホール・スロット型側空洞共振器と同
様の形状である。ここで、これら従来の共振器と本願発
明の高周波エネルギー供給手段との主な相違点を述べ
る。

【００３６】即ち、上記従来の共振器は、マグネトロン
の陽極として利用されており、共振器の中央部には、マ
グネトロンの陰極が配置されている。

【００３７】このような従来の構成からも明らかな様
に、本願の高周波エネルギー供給手段が、中央部のバル
ブに対して、高周波エネルギーを供給するものであるの
に対し、従来のマグネトロンに使用される上記共振器
が、中央部の電極から外部に出力されるマイクロ波エネ
ルギーの発振周波数を決定するためのものである点で、
双方の役割・作用は全く異なる。

【００３８】つまり、本願の発明者は、外部から供給さ
れた高周波を利用して、中央部に配置された対象物に対
してエネルギーを供給するという、従来のマグネトロン
の共振器における役割からは誰も思いつかなかった高周
波エネルギー供給手段を発明したのである。

【００３９】さて、上述した側空洞共振器群に生じる高
周波電磁場のモードとして、図１においては隣接する側
空洞共振器の位相がπずつずれたπモードに従って説明
を行ったが、側空洞共振器群のモードはこれに限るもの
ではない。

【００４０】例えば、図４に示すように、πモードで８
孔ホール・スロット型側空洞共振器群４２を駆動する
時、電荷Ｑは一つおきに反対の極性を持つ。この電荷Ｑ
により生じる共振高周波電場Ｅにより、無電極放電ラン
プ４１内部に生じるプラズマ中の電子は十字形に引き寄
せられることになる。このモードで生じる十字形のプラ
ズマ分布は、π周期毎に４５°ずつずれるので、無電極
放電ランプ４１は比較的均一なバルブ表面温度分布を得
ることができる。

【００４１】側空洞共振器群を上記のようなπモードで
積極的に動作させたい場合には、一つおきのベイン（も
しくは突出部）の電荷Ｑの極性が等しくなるように、一
つおきのベイン（もしくは突出部）を導体からなるスト
ラップリングで電気的に結合するのが、より望ましい方
法である。

【００４２】一方、図５に示すように、隣接する側空洞
共振器の位相がπ／４ずつずれたπ／４モードで８孔ホ
ール・スロット型側空洞共振器群５２を駆動する時、電
荷Ｑは対向する突出部において反対の極性を持つ。

【００４３】この電荷Ｑにより生じる共振高周波電場Ｅ
は、側空洞共振器群５２の中央部の直径方向を指向して
おり、無電極放電ランプ５１を横切って行く分布を持
つ。

【００４４】図５に示すような、無電極放電ランプ５１
を横切って行く分布を持つ共振高周波電場を生じさせる
モードを得ることができる側空洞共振器の数は、無論８
個に限られるものではない。側空洞共振器の数がＮ個で
構成される時に、隣接する側空洞共振器間の位相差は２
π／Ｎであるとき、図５に示すのと同様の共振高周波電
場を得ることができる。

【００４５】尚、図５に示す場合、図４の構成に比べて
より強い電場が中央部において得られるモードが実現出
来る。

【００４６】側空洞共振器のひとつを取り出して等価回
路で示すと、図６のようなインダクタンスＬとキャパシ
タンスＣ_rを並列に結合したＬＣ共振器で表される。こ
の時、導体の電気抵抗はＬとＣ_rに対して十分に小さい
ものとして無視している。先に述べたとおり、ベインと
円筒からなる略環状の電磁誘導性機能部が、磁場Ｈと表
面電流ＩによるインダクタンスＬを生じ、各ベイン突出
部間の空隙からなる電気容量性機能部がキャパシタンス
Ｃ_rとして働く。この等価回路のアドミッタンスＹ_rは
（数１）で表される。

【００４７】

【数１】

【００４８】次に、一つの側空洞共振器から、他の（Ｎ
−１）個の側空洞共振器およびプラズマとの結合の等価
回路を図７に示す。各側空洞共振器は、電圧Ｖ_q、電流
Ｉ_qで表される開放端にそれぞれ接続される。ただし、
プラズマの電気抵抗も簡便のため十分に小さいとして無
視している。各相互作用空間の結合容量をＣ_iとする
と、一つの側空洞共振器から見た相互作用空間のアドミ
ッタンスは（数２）のようになる。

【００４９】

【数２】

【００５０】側空洞共振器群の共振は、（数３）に示す
ように、一つの側空洞共振器のアドミッタンスと、一つ
の側空洞共振器から相互作用空間を見たアドミッタンス
が等しいときに起こる。

【００５１】

【数３】

【００５２】（数１）で表されるアドミッタンスより、
一つの側空洞共振器の共振角周波数ω₀は次の（数４）
で表される。

【００５３】

【数４】

【００５４】このとき、側空洞共振器群の共振角周波数
ωは（数３）より、次のように表される。

【００５５】

【数５】

【００５６】ただし、Ｎは先程から述べているように、
側空洞共振器の個数であり、ｎはモードナンバーと呼ば
れ、基本となる共振モードでは１からＮ／２の値を取
る。例えば、先に図４と図５で示した８孔ホール・スロ
ット型側空洞共振器群では、ｎ＝１の時にπ／４モード
で動作し、ｎ＝Ｎ／２＝４の時にπモードで動作するこ
とになる。

【００５７】以上示してきた、側空洞共振器および相互
作用空間の実形状でのアドミッタンス（および共振周波
数）は、側空洞共振器群を形成する導体材料部の、表面
の電界の接線方向成分が０であるという境界条件と、各
側空洞共振器の空隙部の電界Ｅが均一であるという初期
条件を満たす、マックスウェル方程式より導出される微
分方程式の解から求める解析的手法により求めることが
できる。

【００５８】本実施の形態の所望の共振周波数を得るた
めの設計手段は、マグネトロンについて解説された書籍
などが参考となる。

【００５９】従って、より詳細な解析的手法による側空
洞共振器群の設計手段については、Ｇ．Ｂ．Ｃｏｌｌｉ
ｎｓ著の”ＭｉｃｒｏｗａｖｅＭａｇｎｅｔｏｒｏ
ｎ；ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬ（１９４８）”などを参照
すれば良い。

【００６０】また所望の共振周波数を得るために、等価
回路のアドミッタンスをマックスウェル方程式より導出
される微分方程式の解析より求める解析的手法の他に、
最近進歩の著しい計算機での有限要素法による設計も有
効である。

【００６１】ここで、図８に、有限要素法を用いてベイ
ン型側空洞共振器群の共振周波数を求めた解析例を示
す。この場合、ベインの数は８枚、ベインの板厚は２．
５ｍｍ、ベイン突出部が形成する円柱状空間の内半径
（図２において、符号Ａを付した部分の寸法に対応）は
５ｍｍで固定し、円筒部の内半径（図２において、符号
Ｂを付した部分の寸法に対応）を２０ｍｍから２２．５
ｍｍの範囲で変化させたときの、共振周波数を２次元で
の固有値解析より求めた。

【００６２】同じ、円筒半径では周波数が増加するにつ
れて、モードナンバーの小さい（ｎ＝１）π／４モード
から、モードナンバーの大きい（ｎ＝４）πモードまで
順番に共振が起こることが判る。また円筒部の半径が、
大きいほど同じモードでの共振周波数は下がっていく。
例えば、ＩＳＭ周波数である２．４５ＧＨｚでは、円筒
部の半径が約２０ｍｍの時π／４モード、約２２ｍｍの
時にπモードの共振が起こることが判る。

【００６３】この時、無電極放電ランプが設けられるベ
イン突出部が形成する円柱状空間の内直径は１０ｍｍで
ある。一般的な高周波無電極放電で用いられている空洞
共振器では、２．４５ＧＨｚの共振高周波電磁場を得る
ためには、最も小さな直径で共振高周波電磁場を形成で
きる円筒ＴＥ_11nモードでも、直径は約７６ｍｍ以上が
必要である。それと比較すると、このベイン型側空洞共
振器群２２の中央部で発生している共振高周波電場が、
非常に小さな空間に集中できることが解る。

【００６４】図８に示した条件のうち、円筒部の内半径
が２０ｍｍであるπ／４モードの側空洞共振器群を銅を
用いて試作し、無電極放電ランプを点灯したときの分光
分布を図９に示す。これは内径約３ｍｍの球形の石英ガ
ラスからなる無電極放電管に、ＩｎＢｒ０．４ｍｇとＡ
ｒガス１．３３ｋＰａを封入した無電極放電ランプを、
マイクロ波入力１５０Ｗで点灯したときの分光分布であ
る。側空洞共振器群へのマイクロ波入力あたりの全光束
で表されるランプ効率は、約５０ｌｍ／Ｗであった。ち
なみに、この分光分布の標準演色評価指数Ｒａは９６、
色温度は約５８００Ｋであった。

【００６５】以上のように、本実施の形態によるエネル
ギー供給手段は、一般的に用いられる空洞共振器より
も、小さな空間に共振高周波電場を集中する事が可能に
なる。これにより従来よりも、小寸法の無電極放電ラン
プに、高周波エネルギーを効率的に結合することが可能
となる。

【００６６】（実施の形態２）以下、実施の形態１で述
べた高周波エネルギー供給手段を用いた高周波無電極放
電ランプ装置の実施の形態について、図１０を参照しな
がら説明する。

【００６７】図１０において、１０１は高周波によって
放電発光する可電離媒体を充填した球形の石英ガラスか
らなる無電極放電ランプである。無電極放電ランプ１０
１は、同じく石英ガラスからなる支持棒により、前記の
実施の形態１で示した側空洞共振器群１０２の中央部に
支持されている。１０１０は金属導体からなる高周波導
波管である。１０７は高周波を励振するためのマグネト
ロンであり、高周波導波管１０１０内部に発振アンテナ
１０８が設けられている。この発振アンテナ１０８から
発振される高周波の周波数に、側空洞共振器群１０２の
共振周波数が一致するように側空洞共振器群１０２の各
部寸法は設計されている。高電圧電源よりマグネトロン
１０７に高電圧を加えることで高周波導波管１０１０の
内部に高周波が発振され、その伝播した高周波は、結合
アンテナ１０３によって、側空洞共振器群１０２に結合
される。高周波漏洩防止手段１０６は、例えばニッケル
に銀メッキを施したような金属材料からなる網で形成さ
れ、側空洞共振器群１０２の外側に設けられている。こ
れにより、側空洞共振器群１０２の開放端面から放射さ
れる高周波が外部に漏洩するのを実質的に防止してい
る。

【００６８】側空洞共振器群１０２の中央部に発生した
共振高周波電磁場により、無電極放電ランプ１０１内部
の可電離媒体が放電を起こし発光する。放電による発光
は、高周波漏洩防止手段１０６の外部に設けられた第一
の反射鏡１０５と、非導電性材料からなり高周波漏洩防
止手段１０６の内部に設けられた第二の反射鏡１０４に
より反射され所望の方向に放射光を得ることができる。
反射鏡は使用される光学系に合わせて、放物面や楕円面
を用いることができる。

【００６９】高周波導波管１０１０の長さ、特に発振ア
ンテナ１０８から結合アンテナ１０３までの距離は、無
電極放電ランプ１０１の安定点灯時に十分にＶＳＷＲが
小さくなるように定められている。さらにインピーダン
ス整合が良くなるように、必要に応じて、金属導体から
なるスタブや突起などによる整合手段が高周波導波管１
０１０の内部に設けられる。また、１０９は結合アンテ
ナ１０３を適切な位置に固定するための誘電体である。

【００７０】次に、側空洞共振器群に高周波を結合して
励起するための、共振高周波励起手段について図１１と
図１２を参照しながら説明する。図１０に示すように、
マグネトロンなどの高周波発振手段から生じた高周波
は、結合アンテナを通じて側空洞共振器群に結合され
る。この結合方法としては図１１に示すような電場結合
型のものと、図１２に示すような磁場結合型のものが有
る。

【００７１】図１１の側空洞共振器群１１２を励起して
共振させるため同軸管の外周導体部１１４が側空洞共振
器円筒外側に溶接などにより接合され、同軸管の中央導
体部１１３が一つのベイン突出部に溶接またはカシメな
どにより接合されている。同軸管により伝播されてきた
高周波により、中央部円柱導体１１３が接合されたベイ
ンに電荷が生じる。その高周波電場が各側空洞共振器に
伝播して、側空洞共振器群に共振高周波電磁場が生じ
る。無電極放電ランプ１１１は側空洞共振器群１１２の
中央部に生じる共振高周波電場により励起され放電発光
する。

【００７２】同様に、図１２においては、側空洞共振器
群１２２を励起して共振させるため同軸管の外周導体部
１２４が側空洞共振器円筒外側に溶接などにより接合さ
れ、同軸管の中央導体部１２３はベイン間の空間の一つ
に、ループアンテナを形成して円筒内側に溶接などによ
り接合されている。同軸管により伝播されてきた高周波
により中央部円柱導体１２３に流れる電流から、ループ
アンテナ内部に高周波磁場が生じる。その高周波磁場が
各側空洞共振器に伝播して、側空洞共振器群に共振高周
波電磁場が生じる。無電極放電ランプ１２１は、側空洞
共振器群１２２の中央部に生じる共振高周波電場により
励起され放電発光する。

【００７３】以上のように、本実施の形態によるエネル
ギー供給手段を用いた高周波無電極放電ランプ装置は、
一般的な空洞共振器を用いた高周波無電極放電装置より
も、小型の無電極放電ランプに高周波エネルギーを効率
的に結合することが可能となり、かつバルブ温度の均熱
化も可能となる。

【００７４】（実施の形態３）以上の第２の実施の形態
では、主要な高周波伝播手段として導波管を用いた例を
示した。

【００７５】次に、高周波発振手段から直接同軸管を用
いて高周波を伝播する形態を図１３を用いて示す。

【００７６】図１３において、無電極放電ランプ１３１
は、金属網からなる高周波漏洩防止手段１３６の内部に
配置された側空洞共振器群１３２の中央部に支持されて
いる。１３７は高周波を励振するためのマグネトロンで
あり、同軸管外周導体部１３９の内部にマグネトロン１
３７の発振アンテナ１３８が設けられている。発振アン
テナ１３８は同軸管外周導体部１３９とは電気的に絶縁
されており、かつ同軸管中央導体部１３３に接合されて
いる。高電圧電源よりマグネトロン１３７により高周波
が発振され、その伝播した高周波は、同軸管により伝播
され、側空洞共振器群１３２に結合される。

【００７７】共振高周波励起手段としては、図１１およ
び図１２に示した電場結合型および磁場結合型のどちら
でも実施できる。無電極放電ランプ１３１からの放射光
は、図１０で示した形態と同様に、高周波漏洩防止手段
１３６の外部に設けられた第一の反射鏡１３５と、非導
電性材料からなり高周波漏洩防止手段１３６の内部に設
けられた第二の反射鏡１３４により反射され所望の方向
に放射光を得ることができる。同軸管の長さ、特に発振
アンテナ１３８から側空洞共振器群１３２までの距離
は、無電極放電ランプ１３１の安定点灯時に十分にＶＳ
ＷＲが小さくなるように定められている。また、さらに
インピーダンス整合が良くなるように、必要に応じて、
金属導体製のねじからなる整合手段１３１０を同軸管外
周導体部１３９の途中に設けることが望ましい。整合手
段１３１０のねじの同軸管外周導体部１３９への挿入量
を調整することで、より望ましいインピーダンス整合が
得られ、これにより無電極放電ランプ１３１からの放射
光の発光効率もさらに増加できる。

【００７８】本実施の形態で示したように、高周波伝播
手段を同軸管のみからなる構成とすることにより、高周
波導波管を途中に入れる構成に比べて、無電極放電ラン
プ装置全体を小型化することが可能となる。

【００７９】（実施の形態４）第２と第３の実施の形態
では、光反射手段である反射鏡を高周波漏洩防止手段の
内外にひとつずつ設けた構成を示したが、光反射手段の
構成はこれだけに限るものではない。

【００８０】そこで、次に、高周波漏洩防止手段の一部
の内壁面を光反射面とした実施の形態について図１４を
参照しながら説明する。

【００８１】図１４において、無電極放電ランプ１４１
は、支持棒により側空洞共振器群１４２の中央部に支持
されている。１４７は金属導体からなる高周波導波管で
ある。マグネトロンなどの高周波発振手段から伝播した
高周波は、結合アンテナ１４３によって、側空洞共振器
群１４２に結合される。１４６は結合アンテナ１４３を
適切な位置に固定するための誘電体からなる結合アンテ
ナ支持部である。側空洞共振器群１４２の中央部に発生
した共振高周波電磁場により、無電極放電ランプ１４１
が放電を起こし発光する。放電による放射光は、導体か
らなる反射鏡１４４により反射され、金属網１４５を通
じて外部に取り出される。反射鏡１４４と金属網１４５
を合わせて、高周波漏洩防止手段として機能している。

【００８２】本実施の形態に示すような構成とすること
により、高周波漏洩防止手段の一部を光反射手段とする
ことができ、無電極放電ランプ装置の構成をより簡易に
することができる。

【００８３】（実施の形態５）次に、高周波漏洩防止手
段の外部に光反射手段を設けた実施の形態について図１
５を参照しながら説明する。

【００８４】図１５において、無電極放電ランプ１５１
は、側空洞共振器群１５２の中央部に支持されている。
マグネトロンなどの高周波発振手段から高周波導波管１
５７を通じて伝播した高周波は、結合アンテナ１５３に
よって、側空洞共振器群１５２に結合される。１５６は
結合アンテナ１５３を適切な位置に固定するための誘電
体からなる結合アンテナ支持部である。無電極放電ラン
プ１５１の放電による放射光は、主に金属網からなる高
周波漏洩防止手段１５５の外部に設けられた反射鏡１５
４により反射され、所望の方向に取り出される。

【００８５】光反射手段を高周波漏洩防止手段の内部に
設ける場合、光反射手段が導体でなくかつ誘電損失の少
ない材料を選ばなければならない。しかしながら、本実
施の形態に示すような高周波漏洩防止手段の外部にのみ
光反射手段を設けた構成とすることにより、光反射手段
を構成する材料の選択は自由なものとなる。

【００８６】（実施の形態６）次に、高周波漏洩防止手
段の内部に光反射手段を設けた実施の形態について図１
６を参照しながら説明する。

【００８７】図１６において、無電極放電ランプ１６１
は、側空洞共振器群１６２の中央部に支持されている。
マグネトロンなどの高周波発振手段から高周波導波管１
６７を通じて伝播した高周波は、結合アンテナ１６３に
よって、側空洞共振器群１６２に結合される。１６６は
結合アンテナ１６３を適切な位置に固定するための誘電
体からなる結合アンテナ支持部である。無電極放電ラン
プ１６１の放電による放射光は、主に金属網からなる高
周波漏洩防止手段１６５の内部に設けられた誘電体から
なる反射鏡１６４により反射され、所望の方向に取り出
される。

【００８８】本実施の形態に示すような高周波漏洩防止
手段の内部にのみ光反射手段を設けた構成とすることに
より、高周波漏洩手段および光反射手段を構成する部位
の寸法を小型化することができる。

【００８９】以上の第４から第６の実施の形態において
は、第２の実施の形態と同様に高周波伝播手段として高
周波導波管を用いた例を示したが、第３の実施の形態と
同様に同軸管のみで高周波を伝播する構成とすることが
可能であるのは言うまでもない。

【００９０】なお、以上述べてきた第２から第６の実施
の形態においては、高周波発振手段として真空管発振器
であるマグネトロンを例として挙げたが、最近進歩の著
しいＧａＡｓＦＥＴのような半導体増幅器などを用いた
固体発振素子を高周波発振手段として用いることも可能
である。

【００９１】また、以上述べてきた第２から第６の実施
の形態においては、高周波伝搬手段として、高周波導波
管及び同軸線路を用いた例を示したが、これに限らず例
えば、マイクロストリップ線路や平衡型ストリップ線路
のようなストリップ線路などのその他の高周波伝搬手段
を用いることも可能である。

【００９２】また、以上述べてきた第２から第６の実施
の形態においては光反射手段により有効に所望の方向に
放射光を配光する構成を示したが、むろん利用する目的
によっては、光反射手段を設けない構成とすることも可
能である。

【００９３】（実施の形態７）以上の実施の形態で述べ
たように、側空洞共振器群を用いることで、小型の無電
極放電ランプに効率的に高周波を結合することが可能に
なるが、バルブが小型化するとともにバルブに対する熱
的負荷も飛躍的に増大していく。石英ガラスからなるバ
ルブではバルブの表面温度を１０００℃以下に保つこと
が望ましいが、入力高周波エネルギーが増大するに連れ
てそれは困難になっていく。そのため、石英ガラスなど
を無電極放電ランプのバルブ材料に選択した場合、バル
ブ表面温度を１０００℃以下に保つための、何等かのバ
ルブ冷却手段が望まれる。

【００９４】そこで、次に、バルブ冷却手段の一実施の
形態について図１７，１８を参照しながら説明する。

【００９５】図１７において、無電極放電ランプ１７１
は側空洞共振器群１７２より供給される高周波エネルギ
ーにより放電発光している。ノズル１７３は石英ガラス
などの誘電材料からなり、無電極放電ランプ１７１のバ
ルブ表面温度が１０００℃以下に保たれるのに十分な量
の空気を、無電極放電ランプ１７１に向けて吹き出して
いる。

【００９６】また、本実施の形態の別の形態において
は、図１８に示すように側空洞共振器群１８２の各突出
部にノズル１８３を設けて、バルブ表面温度が１０００
℃以下に保たれるのに十分な量の空気を、無電極放電ラ
ンプ１８１に向けて吹き出す構成とすることも可能であ
る。

【００９７】以上のように、本実施の形態によるエネル
ギー供給手段と冷却手段を用いた高周波無電極放電ラン
プ装置は、一般的な高周波無電極放電で用いられている
空洞共振器よりも、小型の無電極放電ランプに高周波エ
ネルギーを効率的に結合することができ、かつ第１から
第６の実施の形態よりもさらに大きな高周波エネルギー
密度での駆動が可能となる。

【００９８】尚、以上述べた実施の形態においては、無
電極放電ランプを石英ガラスで構成した例で説明した
が、これに限らず例えば、その他のアルミナなどの透光
性セラミックを用いることにより、さらに高入力の高周
波エネルギーでの実施が可能となる。

【００９９】また、上述した第２から第７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
いは気体レーザーなどの高周波放電を利用する装置にお
いて、比較的小寸法のプラズマを形成するために、集中
した共振高周波電磁場による放電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。更にまた、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対象物
を加熱、発光、溶融、又は蒸発させることも可能であ
る。

【０１００】以上のように本発明は、空洞共振器に比べ
て小空間に集中した高周波放電が可能となる優れた高周
波エネルギー供給手段を実現できるものである。かつま
た、前記の高周波エネルギー供給手段を用いることによ
り、小型の無電極放電ランプに高周波エネルギーを効率
的に結合することが可能となり、光源の点状化によって
光学設計がより理想化される優れた高周波無電極放電ラ
ンプ装置を実現できるものである。

【０１０１】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、従来に比べてより一層小さな空間に高周波共振
電磁場を集中して供給できるという長所を有する。

【０１０２】また、本発明は、光源をより一層小さくで
きるという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）：本発明の第１の実施の形態に
関わる４枚ベイン型側空洞共振器群の共振高周波電磁場
の図

【図２】本発明の第１の実施の形態に関わる８枚ベイン
型側空洞共振器群の図

【図３】本発明の第１の実施の形態に関わる８孔ホール
・スロット型側空洞共振器群の図

【図４】本発明の第１の実施の形態に関わるπモード動
作の８孔ホール・スロット型側空洞共振器群の共振高周
波電磁場の図

【図５】本発明の第１の実施の形態に関わるπ／４モー
ド動作の８孔ホール・スロット型側空洞共振器群の共振
高周波電磁場の図

【図６】本発明の第１の実施の形態に関わる側空洞共振
器の等価回路図

【図７】本発明の第１の実施の形態に関わる側空洞共振
器群の等価回路図

【図８】本発明の第１の実施の形態に関わる８ベーン型
側空洞共振器群の共振周波数計算解析図

【図９】本発明の第１の実施の形態に関わる８ベーン型
側空洞共振器群による無電極放電ランプの放射スペクト
ル図

【図１０】本発明の第２の実施の形態に関わる高周波無
電極放電ランプ装置の略断面図

【図１１】本発明の第２の実施の形態に関わる電場結合
型側空洞共振器群の共振高周波励起手段の図

【図１２】本発明の第２の実施の形態に関わる磁場結合
型側空洞共振器群の共振高周波励起手段の図

【図１３】本発明の第３の実施の形態に関わる高周波無
電極放電ランプ装置の略断面図

【図１４】本発明の第４の実施の形態に関わる高周波無
電極放電ランプ装置の略断面図

【図１５】本発明の第５の実施の形態に関わる高周波無
電極放電ランプ装置の略断面図

【図１６】本発明の第６の実施の形態に関わる高周波無
電極放電ランプ装置の略断面図

【図１７】本発明の第７の実施の形態に関わる誘電体ノ
ズルを用いたバルブ冷却手段の図

【図１８】本発明の第７の実施の形態に関わる側空洞共
振器群内側突出部穿設ノズルを用いたバルブ冷却手段の
図

【符号の説明】

１０：ベイン型側空洞共振器群１２ａ〜１２ｄ：ベイン３２：ホール・スロット型側空洞共振器群１１、２１、３１、４１、５１、１０１、１１１、１２
１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８
１：無電極放電ランプ１２、２２、３２、４２、５２、１０２、１１２、１２
２、１３２、１４２、１５２、１６２、１７２、１８
２：側空洞共振器群１７３、１８３：バルブ冷却手段ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁場の変化に伴い誘導電流を生じる、導
電性材料からなる実質上環状の電磁誘導性機能部と、前
記誘導電流の経路の少なくとも一部に設けられた空隙を
有する電気容量性機能部とを備えた側空洞共振器が複数
個、実質上環形状に配置された側空洞共振器群であっ
て、前記電気容量性機能部は前記側空洞共振器で囲まれる前
記環形状の中央部側にあり、前記側空洞共振器群の外部からエネルギーが与えられた
際、前記環形状の中央部に発生する共振高周波電磁場に
より、前記中央部に配置された対象物に対して高周波エ
ネルギーを供給す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】導電性材料からなる円筒と、導電性材料
からなる複数のベインを有するベイン型側空洞共振器で
あって、前記ベイン型側空洞共振器の外部からエネルギーが与え
られた際、前記ベイン型側空洞共振器の内側に発生する
共振高周波電磁場により、前記内側に配置された対象物
に対して高周波エネルギーを供給することを特徴とする
高周波エネルギー供給手段。
【請求項３】前記ベインの数は偶数であることを特徴
とする請求項２記載の高周波エネルギー供給手段。
【請求項４】前記ベイン型側空洞共振器は、前記ベイ
ンに対応した側空洞共振器を複数有しており、隣接する
前記側空洞共振器間の位相差はπであることを特徴とす
る請求項３記載の高周波エネルギー供給手段。
【請求項５】前記ベイン型側空洞共振器は、Ｎを２以
上の整数として、前記ベインに対応した側空洞共振器を
Ｎ個有しており、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２または請求
項３記載の高周波エネルギー供給手段。
【請求項６】ホールとスロットとを複数個有する導電
性材料からなるホール・スロット型側空洞共振器であっ
て、前記ホール・スロット型側空洞共振器の外部からエネル
ギーが与えられた際、前記ホール・スロット型側空洞共
振器の内側に発生する共振高周波電磁場により、前記内
側に配置された対象物に対して高周波エネルギーを供給
することを特徴とする高周波エネルギー供給手段。
【請求項７】前記ホール・スロット型側空洞共振器
は、前記ホールとスロットに対応した側空洞共振器を複
数有しており、その数は偶数であることを特徴とする請
求項６記載の高周波エネルギー供給手段。
【請求項８】隣接する前記側空洞共振器間の位相差は
πであることを特徴とする請求項７記載の高周波エネル
ギー供給手段。
【請求項９】前記ホール・スロット型側空洞共振器
は、Ｎを２以上の整数として、前記ホールとスロットに
対応した側空洞共振器をＮ個有しており、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６または請求項７記載の高周波エネルギー供
給手段。
【請求項１０】前記高周波エネルギーが、前記対象物
を放電、加熱、発光、溶融、又は蒸発させることを特徴
とする請求項１〜９の何れか一つに記載の高周波エネル
ギー供給手段。
【請求項１１】請求項１〜９の何れか一つに記載の高
周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネルギー供給手段の中央部に配置された無
電極放電ランプと、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、少なくとも一部
が光透過性である高周波漏洩防止手段と、前記高周波エネルギー供給手段が有する前記複数の側空
洞共振器に共振高周波電磁場を励起するための共振高周
波励起手段と、高周波を発振する高周波発振手段と、前記高周波発振手段より発振された高周波を前記共振高
周波励起手段に伝播する高周波伝播手段とを備え、前記複数の側空洞共振器で囲まれる環形状の中央部に発
生する前記共振高周波電磁場により、前記無電極放電ラ
ンプの放電に必要な高周波エネルギーを供給することを
特徴とする高周波無電極放電ランプ装置。
【請求項１２】請求項１〜９の何れか一つに記載の高
周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネルギー供給手段の中央部に配置された無
電極放電ランプと、前記無電極放電ランプから出た光を反射する光反射手段
と、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、少なくとも一部
が光透過性である高周波漏洩防止手段と、前記高周波エネルギー供給手段が有する前記複数の側空
洞共振器に共振高周波電磁場を励起するための共振高周
波励起手段と、高周波を発振する高周波発振手段と、前記高周波発振手段より発振された高周波を前記共振高
周波励起手段に伝播する高周波伝播手段とを備え、前記光反射手段は、（１）前記高周波漏洩防止手段を通
過した前記光を外部へ反射する、前記高周波漏洩防止手
段の外部に設けられた第一光反射手段と、（２）前記高
周波漏洩防止手段の内部から外部へ前記光を反射する、
前記高周波漏洩防止手段の内部に設けられた、非導電性
材料で構成された第二光反射手段とを有しており、前記複数の側空洞共振器で囲まれる環形状の中央部に発
生する前記共振高周波電磁場により、前記無電極放電ラ
ンプの放電に必要な高周波エネルギーを供給することを
特徴とする高周波無電極放電ランプ装置。
【請求項１３】請求項１〜９の何れか一つに記載の高
周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネルギー供給手段の中央部に配置された無
電極放電ランプと、前記無電極放電ランプから出た光を反射する光反射手段
と、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、一部が光透過性
である高周波漏洩防止手段と、前記高周波エネルギー供給手段が有する前記複数の側空
洞共振器に共振高周波電磁場を励起するための共振高周
波励起手段と、高周波を発振する高周波発振手段と、前記高周波発振手段より発振された高周波を前記共振高
周波励起手段に伝播する高周波伝播手段とを備え、前記高周波漏洩防止手段の内壁面の一部は光反射面であ
り、且つ、前記内壁面の前記一部は、前記高周波漏洩防
止手段の内部から外部へ前記光を反射する前記光反射手
段であり、前記複数の側空洞共振器で囲まれる環形状の中央部に発
生する前記共振高周波電磁場により、前記無電極放電ラ
ンプの放電に必要な高周波エネルギーを供給することを
特徴とする高周波無電極放電ランプ装置。
【請求項１４】請求項１〜９の何れか一つに記載の高
周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネルギー供給手段の中央部に配置された無
電極放電ランプと、前記無電極放電ランプから出た光を反射する光反射手段
と、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、少なくとも一部
が光透過性である高周波漏洩防止手段と、前記高周波エネルギー供給手段が有する前記複数の側空
洞共振器に共振高周波電磁場を励起するための共振高周
波励起手段と、高周波を発振する高周波発振手段と、前記高周波発振手段より発振された高周波を前記共振高
周波励起手段に伝播する高周波伝播手段とを備え、前記光反射手段は、前記高周波漏洩防止手段の外部に設
けられており、かつ前記高周波漏洩防止手段を通過した
前記光を外部へ反射するものであり、前記複数の側空洞共振器で囲まれる環形状の中央部に発
生する前記共振高周波電磁場により、前記無電極放電ラ
ンプの放電に必要な高周波エネルギーを供給することを
特徴とする高周波無電極放電ランプ装置。
【請求項１５】請求項１〜９の何れか一つに記載の高
周波エネルギー供給手段と、前記高周波エネルギー供給手段の中央部に配置された無
電極放電ランプと、前記無電極放電ランプから出た光を反射する光反射手段
と、前記高周波エネルギー供給手段を囲み、少なくとも一部
が光透過性である高周波漏洩防止手段と、前記高周波エネルギー供給手段が有する前記複数の側空
洞共振器に共振高周波電磁場を励起するための共振高周
波励起手段と、高周波を発振する高周波発振手段と、前記高周波発振手段より発振された高周波を前記共振高
周波励起手段に伝播する高周波伝播手段とを備え、前記光反射手段は、前記高周波漏洩防止手段の内部に設
けられており、前記高周波漏洩防止手段の外部へ前記光
を反射するものであり、且つ、非導電性材料で構成され
ており、前記複数の側空洞共振器で囲まれる環形状の中央部に発
生する前記共振高周波電磁場により、前記無電極放電ラ
ンプの放電に必要な高周波エネルギーを供給することを
特徴とする高周波無電極放電ランプ装置。
【請求項１６】前記無電極放電ランプのバルブを冷却
するバルブ冷却手段を有することを特徴とする請求項１
１〜１５の何れか一つに記載の高周波無電極放電ランプ
装置。
【請求項１７】前記バルブ冷却手段は、前記無電極放
電ランプのバルブに指向される冷却用の空気またはガス
を供給することを特徴とする請求項１６に記載の高周波
無電極放電ランプ装置。
【請求項１８】前記バルブ冷却手段は、前記バルブ近
傍に設けられた非導電性材料で構成されたノズルによ
り、前記冷却用の空気またはガスを供給することを特徴
とする請求項１７記載の高周波無電極放電ランプ装置。
【請求項１９】前記バルブ冷却手段は、前記側空洞共
振器の突出部に穿設されたノズルにより、前記冷却用の
空気またはガスを供給することを特徴とする請求項１７
記載の高周波無電極放電ランプ装置。
【請求項２０】前記共振高周波励起手段は、電場結合
型又は磁場結合型であることを特徴とする請求項１１〜
１９の何れか一つに記載の高周波無電極放電ランプ装
置。
【請求項２１】前記バルブの形は、実質上球形である
ことを特徴とする請求項１１〜１９の何れか一つに記載
の高周波無電極放電ランプ装置。