JP2008300308A - 放電ランプの製造方法、光源装置、及びプロジェクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】初期状態から長期間にわって良好な発光状態を維持することができる放電ランプ
及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】一方の電極、例えば第１電極１５の先端側の表層を溶かしながら他方の電極
、例えば第２電極１６の先端側に先端部１６ａを突起状に成長させる第１成長工程と、第
１電極１５の先端側に先端部１５ａを突起状に成長させる第２成長工程とを行うことによ
り、両電極１５、１６の先端側の表面が滑らかになり、先端側に形成された先端部１５ａ
、１６ａの突起位置やその形状が安定するので、当初からフリッカやアークジャンプの発
生が抑えられる放電ランプを容易に製造できる。つまり、初期状態から長期間にわたって
プロジェクタの照度や照明の利用効率を高い状態に維持することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対の電極を有する放電ランプの製造方法、光源装置、及び光源装置を組み
込んだプロジェクタの製造方法に関する。

高圧放電ランプは、一対の電極の間で放電し発光している。一対の電極において互いに
対向している側には電極の他の部分よりも突出している先端部が設けられている。これら
の先端部によって、発光管の点灯時におけるアークの長さ及び位置が定められている（特
許文献１参照）。
特開平６−１３０２９号公報

しかしながら、高圧放電ランプを長時間点灯すると、電極の先端部及びその周辺部に凹
凸が発生し、その凹凸はアーク移動によるフリッカやアークジャンプの原因となる。近年
、プロジェクタ光源用途の高圧放電ランプに対して長寿命化が強く求められており、寿命
を短縮する要因のひとつである電極の劣化への対策が急務となっている。

そこで、本発明は、初期状態から長期間にわたって良好な発光状態を維持することがで
きる放電ランプ及びその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、このような放電ランプを有する光源装置及びこの光源装置を備えるプ
ロジェクタの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る放電ランプの製造方法は、（ａ）第１電極及
び第２電極を有する発光管を備える放電ランプの製造方法であって、（ｂ）第１電極及び
第２電極の少なくとも一方の電極の本体部の先端側の表層を溶かし、他方の電極の本体部
の先端側に先端部を突起状に成長させる第１成長工程と、（ｃ）一方の電極の本体部の先
端側に先端部を突起状に成長させる第２成長工程と、を備える。ここで、表層とは、電極
本体部の表面層を含み、一定以上の厚みを有する外殻部分をいう。

上記放電ランプの製造方法では、第１成長工程及び第２成長工程を行うことによって、
電極の先端側の表面が滑らかになり、電極の先端側に形成された先端部の突起位置やその
形状が安定するので、当初からフリッカやアークジャンプの発生が抑えられる放電ランプ
を容易に製造できる。つまり、初期状態から長期間にわたってプロジェクタの照度や照明
の利用効率を高い状態に維持することができる。

また、本発明の具体的な態様又は観点では、第１成長工程において一方の電極の陽極期
間を他方の電極の陽極期間より長くし、第２成長工程において一方の電極の陽極期間を他
方の電極の陽極期間より短くする。この場合、電極の陽極期間を調整することにより、電
極本体部の表層の平滑化及び熱容量が大きく電極本体部との接触面積が広い先端部の形成
を行うことができる。ここで、陽極期間とは、１回の交流サイクルにおいて電極が陽極で
ある期間をいう。

本発明のさらに別の態様によれば、第１成長工程において、第１電極及び第２電極に対
する駆動波形のデューティ比を通常点灯時の駆動波形のデューティ比に対して変化させ、
一方の電極の陽極期間比をａとし、他方の電極の陽極期間比を１−ａとして、以下の条件
式
０．５＜ａ＜１
を満足する。この場合、駆動波形（具体的には交流駆動波形）のデューティ比を変化させ
るといった簡単な操作により、必要な程度に電極の先端部及び先端部の周辺部の表層を溶
かしたり、電極の本体部から先端部を成長させたりすることができる。具体的には、一方
の電極の陽極期間比を上記条件を満たす値ａとすることにより、一方の電極の本体部が高
温になり、電極の先端部及び先端部の周辺部を溶解させることができる。また、他方の電
極の陽極期間比を結果的に１−ａとすることにより、他方の電極の本体部に熱容量が大き
く電極本体部との接触面積が広い先端部を成長させることができる。

本発明のさらに別の態様によれば、第２成長工程において、一方の電極の陽極期間比を
ｂとし、他方の電極の陽極期間比を１−ｂとして、以下の条件式
０＜ｂ＜０．５
を満足する。この場合、一方の電極の陽極期間比を上記条件を満たす値ｂとすることによ
り、一方の電極の本体部の先端側に熱容量が大きく電極本体部との接触面積が広い先端部
を成長させることができる。

本発明のさらに別の態様によれば、第１成長工程及び第２成長工程は、複数回繰り返し
行われる。この場合、第１及び第２成長工程を電極の先端部のサイズが均等になるまで繰
り返すことにより、両電極に熱容量が大きく電極本体部との接触面積が広い先端部を形成
することができる。

本発明のさらに別の態様によれば、第１成長工程前に発光管に定電力を供給する通常点
灯動作を行い第１電極及び第２電極に仮突起を形成させる。この場合、発光管に定電力を
供給して通常点灯動作を行なうことで第１電極と第２電極との間が最短となる位置にそれ
ぞれ小さな突起が形成されるので、それを仮突起とすることにより放電起点が安定し、熱
容量が大きく電極本体部との接触面積が広い先端部が形成されるまでの時間を短くするこ
とが可能となる。

本発明のさらに別の態様によれば、一周期における２つの極性期間のうち少なくとも期
間が長い方の駆動波形のピークが極性の切り替わる直前に存在する波形にする。この場合
、陰極期間が長くなる電極の温度が低下しすぎることによるフリッカ発生が抑制され、一
定の位置に集中的に先端部が形成される。

本発明に係る光源装置は、（ａ）上記放電ランプの製造方法によって製造された光源ユ
ニットと、（ｂ）光源ユニットに電流を供給する光源駆動装置と、を備える。

上記光源装置では、熱容量が大きく電極本体部との接触面積が広い先端部を有する電極
の作製による安定した放電により、当初からフリッカやアークジャンプを少なくでき、ア
ークの位置や長さを長時間安定して維持することができる。そのため、後段に組み込まれ
る光学系での照明の利用効率を高くすることができる。

本発明に係るプロジェクタの製造方法では、（ａ）第１電極及び第２電極を有する放電
ランプを備える光源装置と、光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、光
変調装置によって形成された像光を投射する投射光学系と、を備えるプロジェクタの製造
方法であって、（ｂ）第１電極及び第２電極の少なくとも一方の電極の陽極期間を他方の
電極の陽極期間より長くすることによって、一方の電極の本体部の先端側の表層を溶かし
ながら他方の電極の本体部の先端側に先端部を突起状に成長させる第１成長工程と、（ｃ
）一方の電極の陽極期間を他方の電極の陽極期間より短くすることによって、一方の電極
の本体部の先端側に先端部を突起状に成長させる第２成長工程と、を備える。

上記プロジェクタの製造方法では、第１成長工程及び第２成長工程を行う放電ランプの
製造方法を有することによって、光源装置のフリッカやアークジャンプの発生が抑えられ
、長期間にわたって照度や照明の利用効率が高い状態を維持することができる良好な画像
を投射できるプロジェクタを製造することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る光源装置の構造等について説明する
。
図１は、光源装置１００の構造を概念的に説明する断面図である。光源装置１００にお
いて、放電ランプである光源ユニット１０は、放電発光型の発光管１と、楕円型の主反射
鏡であるリフレクタ２と、球面状の副反射鏡である副鏡３とを備える。また、光源駆動装
置７０は、詳細は後述するが、光源ユニット１０に交流電流を供給して所望の状態に発光
させるための電気回路である。

光源ユニット１０において、発光管１は、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス
管から構成され、照明用の光を放射する本体部分１１と、この本体部分１１の両端を通る
軸線に沿って延びる第１及び第２封止部１３、１４とを備える。

本体部分１１内に形成される放電空間１２には、タングステン製の第１電極１５の先端
部分と、同様にタングステン製の第２電極１６の先端部分とが所定距離で離間配置されて
おり、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスが封入されている。この
本体部分１１の両端に延びる各封止部１３、１４の内部には、本体部分１１に設けた第１
及び第２電極１５、１６の根元部分に対し電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１７
ａ、１７ｂが挿入され、両封止部１３、１４は、それ自体或いはガラス材料等によって外
部に対して気密に封止されている。これらの金属箔１７ａ、１７ｂに接続されたリード線
１８ａ、１８ｂに光源駆動装置７０により交流電圧を印加すると、一対の電極１５、１６
間でアーク放電が生じ、本体部分１１が高輝度で発光する。ここで、図１から明らかなよ
うに、リフレクタ２は、第１電極１５側に配置され、副鏡３は、リフレクタ２に対向して
第２電極１６側に配置される。したがって、第１電極１５は、本体部分１１を挟んで副鏡
３と反対側にあることになる。

発光管１の本体部分１１のうち光束射出前方側の略半分は、副鏡３によって覆われてい
る。この副鏡３は、石英ガラス製の一体成形品であり、発光管１の本体部分１１から前方
に放射された光束を本体部分１１に戻す副反射部３ａと、この副反射部３ａの根元部を支
持した状態で第２封止部１４の周囲に固定される支持部３ｂとを備える。支持部３ｂは、
第２封止部１４を挿通させるとともに、副反射部３ａを本体部分１１に対してアライメン
トした状態で保持している。

リフレクタ２は、結晶化ガラスや石英ガラス製の一体成形品であり、発光管１の第１封
止部１３が挿通される首状部２ａと、この首状部２ａから拡がる楕円曲面状の主反射部２
ｂとを備える。首状部２ａは、第１封止部１３を挿通させるとともに、主反射部２ｂを本
体部分１１に対してアライメントした状態で保持している。

発光管１は、主反射部２ｂの光軸に対応するシステム光軸ＯＡに沿って配置されるとと
もに、本体部分１１内の第１及び第２電極１５、１６間の発光中心Ｏが主反射部２ｂの楕
円曲面の第１焦点Ｆ１位置と一致するように配置される。発光管１を点灯した場合、本体
部分１１から放射された光束は主反射部２ｂで反射され、或いは副反射部３ａでの反射を
経て主反射部２ｂでさらに反射され、楕円曲面の第２焦点Ｆ２位置に収束する光束となる
。つまり、リフレクタ２及び副鏡３は、システム光軸ＯＡに対して略軸対称な反射曲面を
有し、一対の電極１５、１６は、その軸心である電極軸をシステム光軸ＯＡと略一致させ
るように配置されている。

光源ユニット１０は、リフレクタ２の底部すなわち首状部２ａに発光管１の第１封止部
１３を挿入した状態で、リフレクタ２の首状部２ａと発光管１の第１封止部１３との隙間
に、無機接着剤Ｃを注入及び充填して固化することにより製造されている。発光管１は、
例えば石英ガラス管中に金属箔１７ａ、１７ｂの先端に固定された第１及び第２電極１５
、１６を支持し、両封止部１３、１４に対応する部分で石英ガラス管を周囲からバーナで
加熱して軟化、収縮させるシリンクシールによって作製される。

以下、上記光源ユニット１０の製造方法について、発光管１の構成要素である第１及び
第２電極１５、１６に関して主に説明する。

図２は、発光管１内に封入された第１及び第２電極１５、１６の先端部分の拡大図であ
る。また、図３は、仕上げ工程時における第１及び第２電極１５、１６の先端部分の状態
の変化を説明する模式図である。第１及び第２電極１５、１６は、先端部１５ａ、１６ａ
と、本体部１５ｂ、１６ｂと、コイル部１５ｃ、１６ｃと、芯棒１５ｄ、１６ｄとを備え
る。第１及び第２電極１５、１６の先端部分は、封入前の段階で、芯棒１５ｄ、１６ｄに
タングステンを巻き付け、これを加熱・溶融することにより形成される。この際、巻き付
けられたタングステンのうち溶融されなかった残りの部分がコイル部１５ｃ、１６ｃとな
る。第１及び第２電極１５、１６の先端側に塊状の本体部１５ｂ、１６ｂを設けることで
、熱容量を大きくすることができる。

さらに、本体部分１１中に封入後の仕上げ工程時には、両電極１５、１６に対し成長工
程としての放電等の処理を行って、両本体部１５ｂ、１６ｂの先端側に所望のサイズの突
起である先端部１５ａ、１６ａを形成することができる。第１及び第２電極１５、１６の
先端部１５ａ、１６ａは、発光管１の点灯時における放電の電極間距離を定めるものとな
り、発光管１の動作状態に影響を与える。

図３（Ａ）は、仕上げ工程の第１成長工程前に仮突起である小さな突起１５ｅ、１６ｅ
が形成された状態の第１電極１５及び第２電極１６を示す。仮突起は、発光管１に定電力
を供給する通常点灯動作を一定時間行うことにより、形成される。

図３（Ｂ）は、第１成長工程において、第１及び第２電極１５、１６のうち一方の電極
、例えば第１電極１５を加熱して先端周辺に溶融部６２を発生させると同時に、熱容量が
大きく本体部１６ｂとの接触面積が広い先端部１６ａを、他方の電極、例えば第２電極１
６に形成した状態を示す。

図３（Ｃ）は、第２成長工程において、第１電極１５の先端側領域１５ｇの表層の溶融
後に、第１電極１５の先端部１５ａを成長させた状態を示す。

以上の両電極１５、１６における第１及び第２成長工程の完了により、両電極１５、１
６の先端側領域１５ｇ、１６ｇの表面が順次滑らかになり、両電極１５、１６の先端側に
サイズが均等な先端部１５ａ、１６ａを順次形成することができる。

図４は、図１に示す光源ユニット１０を動作させ、電極の成長工程を行わせるための光
源駆動装置７０の構成を模式的に示すブロック図である。なお、光源駆動装置７０は、通
常点灯動作すなわち光源ユニット１０の製造後の製品としての点灯動作も可能である。

光源駆動装置７０は、図１等に示す一対の電極１５、１６間で放電を行うための交流電
流を発生させるとともに、両電極１５、１６に対する交流電流の供給状態を制御する。光
源駆動装置７０は、点灯装置７０ａと、制御装置７０ｂと、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０ｃ
とを備える。ここで、点灯装置７０ａと制御装置７０ｂとは、発光管１に電力を供給する
ための駆動装置を構成する。なお、ここでは、一例として、光源駆動装置７０が、外部電
源を使用する場合について説明する。つまり、光源駆動装置７０は、ＡＣ／ＤＣコンバー
タ８１に接続されており、ＡＣ／ＤＣコンバータ８１は、商用電源９０に接続されている
。ＡＣ／ＤＣコンバータ８１は、商用電源９０から供給される交流電流を直流に変換する
。

点灯装置７０ａは、図１の光源ユニット１０を点灯駆動させる回路部分である。点灯装
置７０ａにより、光源駆動装置７０の出力の周波数、デューティ比、正負の電圧比、出力
波形等が調整され、任意の波形、例えば矩形、三角波が出力される。

制御装置７０ｂは、例えば、マイクロプロセッサ等から構成され、点灯装置７０ａを駆
動制御する。制御装置７０ｂは、電源であるＤＣ／ＤＣコンバータ７０ｃにて生成された
適切な駆動電圧により駆動される。

この制御装置７０ｂは、光源ユニット１０の種々の動作を可能にする制御機能を有する
。具体的には、制御装置７０ｂに設けた電力変動制御部７４が、点灯開始時に点灯装置７
０ａを動作させて光源ユニット１０に放電による発光を開始させるとともに、その後の起
動時に点灯装置７０ａの制御によって光源ユニット１０を定電流の交流で駆動し、さらに
その後の通常点灯動作時に点灯装置７０ａの制御によって光源ユニット１０を所望電力の
交流で駆動する。

また、制御装置７０ｂの成長工程動作制御部７５は、第１及び第２成長工程における動
作を制御する。すなわち、成長工程動作制御部７５は、第１及び第２成長工程の切り替え
を行い、第１及び第２電極１５、１６の陽極期間中の供給エネルギーをそれぞれ所定のタ
イミングで所定回数増減させる。

図５（Ａ）は、光源駆動装置７０の駆動波形の一例を示すグラフであり、図５（Ｂ）は
、成長工程の動作のタイミングを示すグラフである。ここで、横軸は時間を示し、縦軸は
それぞれ第１電極１５への供給電流値、及び成長工程の動作のオン・オフを示す。また、
図５（Ｂ）において、信号ＳＡは第１成長工程のオン・オフ、信号ＳＢは第２成長工程の
オン・オフを示す。

図５（Ａ）に示すように、駆動波形は、通常点灯時波形Ｔａと第１成長工程時波形Ｔｂ
と第２成長工程時波形Ｔｃとの３種類で構成されている。両電極１５、１６への供給エネ
ルギーに対応する供給電流値は、通常点灯時波形Ｔａにおいて、デューティ比が例えば０
．５であり、第１電極１５が陽極期間中に電流は値Ｐａに保たれており、第１電極１５が
陰極期間中に電流は値−Ｐａに保たれている。図５（Ｂ）に示すように、制御装置７０ｂ
は、点灯装置７０ａに対して、これを成長工程で動作させるための成長工程信号を出力す
る。成長工程信号は、第１成長工程信号ＳＡと第２成長工程信号ＳＢとを含み、制御装置
７０ｂによって、各信号が出力されるタイミングが制御されている。そして、電流の値が
正である期間が、第１電極１５の陽極期間ｔ１、ｔ２、ｔ３（第２電極１６の陰極期間）
となっており、負である期間が、第１電極１５の陰極期間Ｔ−ｔ１、Ｔ−ｔ２、Ｔ−ｔ３
（第２電極１６の陽極期間）となっている。なお、Ｔは一周期を表す。図５（Ａ）から明
らかなように、光源駆動装置７０は、第１電極１５の陽極期間ｔ１、ｔ２、ｔ３と陰極期
間Ｔ−ｔ１、Ｔ−ｔ２、Ｔ−ｔ３との時間比を制御することにより電力制御を行っている
。ここでは、ｔ１＝Ｔ−ｔ１、ｔ２＞Ｔ−ｔ２、ｔ３＜Ｔ−ｔ３となっており、第１成長
工程時波形Ｔｂのデューティ比と第２成長工程時波形Ｔｃのデューティ比とでは逆転した
ようなものとなっている。

第１成長工程では、第１成長工程信号ＳＡがオンになると、図５（Ａ）に示すように、
一周期における第１電極１５の陽極期間ｔ２が陰極期間より長い第１成長工程時波形Ｔｂ
で所定期間Ｔｐ１駆動する。これによって、第１電極１５においては、陽極期間のエネル
ギーが、陰極期間のエネルギーより大きいものとなり、先端側領域１５ｇの一部が溶融し
て溶融部６２が発生する（図３（Ｂ）参照）。一方、他方の電極となる第２電極１６は、
その陽極期間（Ｔ−ｔ２）のエネルギーを陰極期間のエネルギーより小さくすることで、
熱容量が大きく本体部１６ｂとの接触面積が広い先端部１６ａが形成される（図３（Ｂ）
参照）。なお、本実施形態の説明において、両電極１５、１６への陽極期間中の供給エネ
ルギーとは、着目する電極が陽極として働く時間における消費電力の累積値をいう。

第２成長工程では、第２成長工程信号ＳＢがオンになると、第１成長工程時波形Ｔｂか
ら第２成長工程時波形Ｔｃに移行し、一周期における第１電極１５の陽極期間ｔ３が陰極
期間より短い第２成長工程時波形Ｔｃで所定期間Ｔｐ２駆動する。これによって、第１電
極１５においては、陽極期間のエネルギーが、陰極期間のエネルギーより小さいものとな
り、先端部１５ａが成長する（図３（Ｃ）参照）。一方、第２電極１６は、その陽極期間
（Ｔ−ｔ３）のエネルギーが陰極期間のエネルギーより大きくなり先端部１６ａ及び先端
側領域１６ｇの表層はわずかに溶けるものの、第１成長工程にて熱容量が大きく本体部１
６ｂとの接触面積が広い先端部１６ａが形成されているので、先端部１６ａの位置及び形
状が維持される。
なお、具体的な条件として、例えば陽極期間比ａ＝ｔ２／Ｔ、ｂ＝ｔ３／Ｔは、０．５
＜ａ＜１及び０＜ｂ＜０．５の範囲となっている。

ここで、第１電極１５の陽極期間が長く、陰極期間が短く、第２電極１６の陽極期間が
短く、陰極期間が長い場合に、陰極期間が長い第２電極１６で突起が成長する仕組みにつ
いては、次のように推測される。
第１電極１５が陽極のとき、陽極期間が長いために電極の温度が高くなっている。その
ため、第１電極１５の本体部１５ｂからタングステンが蒸発する。蒸発したタングステン
は陽イオンとなり、陰極になっている第２電極１６に向かって、静電力によって移動する
。この際、第２電極１６は、陽極期間が短く、温度が低くなっているので、タングステン
が固着しやすい状態にある。そのため、第１電極１５で蒸発し、陽イオンとなったタング
ステンが第２電極１６付近に移動すると、第２電極１６に付着する。これと同様の現象が
、第１電極１５が陰極、第２電極１６が陽極の時にも起こっているが、極性が逆のときに
比べて期間が短く、そのため、第２電極１６はそれほど高温にはならず、第２電極１６か
らの電極蒸発量が少ない。したがって、第１電極１５は、蒸発量の方が固着量より多く、
第２電極１６は、固着量の方が蒸発量より多いため、第２電極１６において突起成長が起
こると考えられる。

図６は、図５（Ａ）に示す光源駆動装置７０の動作に関する変形例を示すグラフである
。この場合、第１成長工程信号ＳＡがオンになった際に、供給電流値を増加させるが、こ
の際、第１成長工程時波形Ｔｂにおいて元の矩形波に対して鋸歯状の波形を重畳させその
ピーク値（例えばＰｃ）を調節した三角波とし、その後、第２成長工程信号ＳＢがオンに
なった際にも、第２成長工程時波形Ｔｃにおいて同様にピーク値（例えば−Ｐｃ）を調整
した三角波とし、両信号ＳＡ、ＳＢがオフになった際に、通常点灯時波形Ｔａにおいて元
の矩形波に戻す。各周期における２つの極性のうち期間が長い方の駆動波形を三角波にす
ることにより、陰極期間が長くなる電極（第１電極１５又は第２電極１６）の温度が低下
しすぎることによるフリッカの発生が抑制され、一定の位置に集中的に先端部１５ａ、１
６ａが形成される。この場合も、成長工程での動作により、先端側領域１５ｇ、１６ｇの
表面は滑らかになり、両電極１５、１６に先端部１５ａ、１６ａを形成させることができ
る。なお、三角波による電流増加は、図示のように一様な場合に限らず、一周期における
２つの極性期間のうち少なくとも期間が長い方の駆動波形のピークが極性の切り替わる直
前に存在するように様々な波形に設定することができる。これにより、発光管１の使用開
始から長期間にわたってフリッカやアークジャンプが生じることを防止でき、投射像のチ
ラツキ、照度ムラや照度低下を長期間にわたって抑える光源ユニットを製造することがで
きる。

以下、第１及び第２成長工程を含む仕上げ工程時における動作について詳細に説明する
。
この仕上げ工程では、発光管１の本体部１１の中に封入されている第１及び第２電極１
５、１６のうち一方の電極に対する陽極期間中の供給エネルギー及び他方の電極に対する
陽極期間中の供給エネルギーを順次多くしたり少なくしたりする点灯動作が行われる。以
下に説明する成長工程は、第１及び第２電極１５、１６のうち一方の電極先端部の溶解及
び他方の電極先端部の形成を行う第１成長工程と当該一方の電極先端部の形成を行う第２
成長工程とで構成される。

図７は、仕上げ工程時の光源駆動装置７０の動作例を説明するフローチャートである。
制御装置７０ｂは、点灯スイッチの動作を検出して処理を開始する。まず、制御装置７
０ｂは、点灯装置７０ａを動作させて光源ユニット１０の発光管１に対し放電を開始させ
る（ステップＳ１１）。

次に、制御装置７０ｂは、電力変動制御部７４を介して点灯装置７０ａを適宜動作させ
、光源ユニット１０の発光管１を定電流で発光させる（ステップＳ１２）。これにより、
光源ユニット１０の発光輝度が徐々に上昇し、光源ユニット１０の発光輝度を目標値まで
高めることができる。

その後、制御装置７０ｂは、光源ユニット１０の発光管１への供給電力が目標値に達し
たことを検出した段階で、電力変動制御部７４を介して点灯装置７０ａを適宜動作させ、
発光管１に定電力を供給する通常点灯動作に切り替え、図３（Ａ）に示すような小さな仮
突起１５ｅ、１６ｅを形成させる（ステップＳ１３）。

次に、第１成長工程信号ＳＡがオンになると、第１成長工程において、制御装置７０ｂ
は、成長工程動作制御部７５を介して点灯装置７０ａを適宜動作させ、第１及び第２電極
１５、１６のうち一方の電極の陽極期間中の供給エネルギーが他方の電極の陽極期間中の
供給エネルギーよりも大きい第１成長時波形Ｔｂにて発光管１を所定期間Ｔｐ１駆動させ
る（ステップＳ１４）。具体的に説明すると、成長工程動作制御部７５は、第１及び第２
電極１５、１６に対する駆動波形のデューティ比を調整して、両電極１５、１６のうち一
方の電極の陽極デューティ比（交流出力の陽極期間の割合）を大きくする。すなわち、第
１成長時波形Ｔｂは、一方の電極（例えば第１電極１５）については他方の電極（例えば
第２電極１６）よりも陽極期間が長く、他方の電極については一方の電極よりも陰極期間
が長い波形となる。図３（Ｂ）に示すように、第１電極１５（一方の電極）の本体部１５
ｂの先端側領域１５ｇの一部及び小さな突起１５ｅが溶融した溶融部６２が発生し、第２
電極１６（他方の電極）に小さな突起１６ｅを基として熱容量が大きくその本体部１６ｂ
との接触面積が広い損傷しにくい先端部１６ａが十分に形成されるまでの所定期間、この
ようなデューティ比の第１成長時波形Ｔｂで発光管１を駆動する。

その後、第２成長工程信号ＳＢがオンになると、第２成長工程において、制御装置７０
ｂは、成長工程動作制御部７５を介して点灯装置７０ａを適宜動作させ、第１成長工程と
は逆に一方の電極の陽極期間中の供給エネルギーが他方の電極の陽極期間中の供給エネル
ギーよりも小さい第２成長工程時波形Ｔｃにて発光管１を所定期間Ｔｐ２駆動させる（ス
テップＳ１５）。つまり、陽極デューティ比を通常点灯時よりも減少させ、第１電極１５
に先端部１５ａを成長させる第２成長工程を行う（ステップＳ１５）。具体的に説明する
と、成長動作制御部７５は、第１及び第２電極１５、１６に対する駆動波形のデューティ
比を調整して、第１成長工程において溶融部６２を発生させた第１電極１５（一方の電極
）の陰極デューティ比（交流出力の陰極期間の割合）を大きくする。すなわち、第２成長
工程時波形Ｔｃは、第１成長工程において溶融部６２を発生させた一方の電極（例えば第
１電極１５）については他方の電極（例えば第２電極１６）よりも陰極期間が長く、他方
の電極については一方の電極よりも陽極期間が長い波形となる。図３（Ｃ）に示すように
、第１電極１５（一方の電極）に熱容量が大きくその本体部１５ｂとの接触面積が広い損
傷しにくい先端部１５ａが十分に形成されるまでの所定期間、このようなデューティ比の
第２成長工程時波形Ｔｃで発光管１を駆動する。

成長工程が終了すると、第１及び第２電極１５、１６の駆動波形のデューティ比を通常
点灯動作時の値に戻し、通常点灯動作時の放電状態の確認を行う（ステップＳ１６）。つ
まり、両電極１５、１６に対して増減されていた供給エネルギーが通常点灯動作時の値、
すなわち定供給エネルギーに戻される。

以上において、第１及び第２成長工程が実行される上記所定期間Ｔｐ１、Ｔｐ２は、供
給されるエネルギー量やデューティ比、発光管１のパラメータを考慮して、陽極期間中の
供給エネルギーが減少される電極に、熱容量が大きくその本体部との接触面積が広い先端
部が充分に形成されるまでの期間であり、事前にシミュレーションや実験などによって設
定される。

なお、第１及び第２成長工程での動作は、陽極期間を調整するだけでなく、点灯装置７
０ａの電流値、波形等を調整することによっても可能である。以上のような動作を達成す
るため、電力変動制御部７４は、制御プログラムにしたがって、点灯装置７０ａの動作を
管理し、点灯装置７０ａから図１の光源ユニット１０のリード線１８ａ、１８ｂに供給さ
れる駆動電圧及び駆動電流を制御する。これにより、両電極１５、１６に対する駆動波形
を調整し、具体的には陽極期間中及び陰極期間中における電流の絶対値の最大値を調整し
、或いは矩形波に対して鋸歯状の波形を重畳させて得た三角波のピーク高さを調整するこ
とができる。

以上の成長工程により作製された第１電極１５及び第２電極１６では、電極を一旦溶解
させてから再度先端部１５ａ、１６ａを形成するので、先端部１５ａ、１６ａの熱容量が
大きく電極本体部１５ｂ、１６ｂとの接触面積が広い電極１５、１６にすることができる
。したがって、点灯累積時間が長期間となっても先端部１５ａ、１６ａの形状を維持しア
ークを安定して発生させ後段の光学系へ安定した光を入射させることができ、後述する投
射像の色ムラや照度低下を長期間にわたって抑えることができる。

図８は、光源ユニット１０を組み込んだ実施形態のプロジェクタの構造を説明するため
の概念図である。プロジェクタ２００は、上記実施形態の光源ユニット１０を組み込むこ
とにより製造される。このプロジェクタ２００は、光源装置１００と、照明光学系２０と
、色分離光学系３０と、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、クロスダイクロイ
ックプリズム５０と、投射レンズ６０とを備える。

上記プロジェクタ２００において、光源装置１００は、図１に示した光源ユニット１０
と、光源駆動装置７０とを備え、照明光学系２０等を介して液晶ライトバルブ４０ａ、４
０ｂ、４０ｃを照明するための照明光を発生する。光源ユニット１０の製造において用い
た光源駆動装置７０は、光源ユニット１０の通常点灯時においても用いられる。つまり、
図７に示したように、光源駆動装置７０の制御装置７０ｂは、点灯装置７０ａによる放電
をし（ステップＳ１１）、定電流駆動により発光管１を発光させ（ステップＳ１２）、定
電力駆動により通常点灯動作を行う（ステップＳ１３）。

照明光学系２０は、光源光の光束方向を平行化する光平行化手段である平行化レンズ２
２と、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する第１及び第２フライ
アイレンズ２３ａ、２３ｂと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子２４と、両フライアイ
レンズ２３ａ、２３ｂを経た光を重畳させる重畳レンズ２５と、光の光路を折り曲げるミ
ラー２６とを備え、これらにより均一化された略白色の照明光を形成する。照明光学系２
０において、平行化レンズ２２は、光源ユニット１０から射出された照明光の光束方向を
略平行に変換する。第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂは、それぞれマトリク
ス状に配置された複数の要素レンズからなり、第１フライアイレンズ２３ａを構成する要
素レンズによって平行化レンズ２２を経た光を分割して個別に集光し、第２フライアイレ
ンズ２３ｂを構成する要素レンズによって第１フライアイレンズ２３ａからの分割光束を
適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子２４は、ＰＢＳ、ミラー、位相差板等を一
組の要素とするアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２３ａにより分割された
各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ２５は、偏
光変換素子２４を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変調装置であ
る液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの被照明領域に対する重畳照明を可能にする
。

色分離光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂと、反射ミラ
ー３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ、３３ｂ、３３ｃとを備え
、照明光学系２０により均一化された照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色
に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ導く。
より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの３色のうち
Ｒ光を透過させＧ光及びＢ光を反射する。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、Ｇ
Ｂの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。次に、この色分離光学系３０において、
第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、反射ミラー３２ａを経て入射角度を
調節するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３
１ａで反射され、さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂでも反射されたＧ光は、入射
角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイック
ミラー３１ｂを通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１、ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ、３
２ｃを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。

液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調
する非発光型の光変調装置であり、色分離光学系３０から射出された各色光に対応してそ
れぞれ照明される３つの液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、各液晶パネル４１ａ、４
０ｂ、４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ、４２ｂ、４
２ｃと、各液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃの射出側にそれぞれ配置される３つの第２
偏光フィルタ４３ａ、４３ｂ、４３ｃとを備える。第１ダイクロイックミラー３１ａを透
過したＲ光は、フィールドレンズ３３ａ等を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液
晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａを照明する。第１及び第２ダイクロイックミラ
ー３１ａ、３１ｂの双方で反射されたＧ光は、フィールドレンズ３３ｂ等を介して液晶ラ
イトバルブ４０ｂに入射し、液晶ライトバルブ４０ｂの液晶パネル４１ｂを照明する。第
１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、第２ダイクロイックミラー３１ｂを透過した
Ｂ光は、フィールドレンズ３３ｃ等を介して液晶ライトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライ
トバルブ４０ｃの液晶パネル４１ｃを照明する。各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射し
た照明光の偏光方向の空間的強度分布を変調し、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ
入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号として入力された駆動信
号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、第１偏光フィル
タ４２ａ〜４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射する照明光の偏光方向が
調整されるとともに、第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜
４１ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、
各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、それぞれに対応する各色の像光を形成す
る。

クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０
は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼
り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ、５１ｂが形成されて
いる。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂ
は、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａか
らのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４
０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ、５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、カ
ラー画像による画像光である合成光が形成される。

投射レンズ６０は、投射光学系であり、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成
された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの
画像を投射する。

なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能
である。

以上で説明した光源装置１００において、第１成長工程時波形Ｔｂと第２成長工程時波
形Ｔｃとの間に通常点灯時波形Ｔａを挿入してもよい。また、第１成長工程時波形Ｔｂ、
第２成長工程時波形Ｔｃ、及び通常点灯時波形Ｔａは連続でも、それらの間に異なる駆動
波形が挿入されてもよい。さらに、第１成長工程時波形Ｔｂと第２成長工程時波形Ｔｃの
デューティ比等は、駆動波形ごとに設定されてもよい。また、第１成長工程時波形Ｔｂ、
第２成長工程時波形Ｔｃ及び通常点灯時波形Ｔａのそれぞれの周期は一致している必要は
なく、それぞれ異なる周期でもよい。さらにまた、第１成長工程時波形Ｔｂ、第２成長工
程時波形Ｔｃ及び通常点灯時波形Ｔａは、それぞれその途中で周波数やデューティ比を変
化させてもよい。

以上で説明した光源装置１００の仕上げ工程では、ステップＳ１４の第１成長工程にお
いて、第１電極１５に溶融部６２を発生させるとともに、第２電極１６に完全な先端部１
６ａを形成し、ステップＳ１５の第２成長工程において、第２電極１５に完全な先端部１
５ａを形成させていた。しかし、ステップＳ１４の第１成長工程において、第２電極１６
に完全な先端部１６ａが形成されなくても第１電極１５に溶融部６２が発生した時点で、
ステップＳ１５の第２成長工程に移行し第１電極１５に完全な先端部１５ａを形成させる
とともに、第２電極１６に溶融部６２を発生させ、その後、再度ステップＳ１４と同様の
第１成長工程時波形Ｔｂで発光管１を駆動して第２電極１６に完全な先端部１６ａを形成
させてもよい。

以上で説明した光源ユニット１０の製造方法において、上記実施形態では、第１及び第
２電極１５、１６を発光管１に封入した状態で先端部１５ａ、１６ａを成長させたが、発
光管１に封入しない状態、例えば、チャンバ等に電極を相対させて配置し、放電すること
によって先端部を成長させてもよい。なお、この場合、２つの電極のうち１つは成長工程
専用にし、製品となる電極に対してのみ第１及び第２成長工程を行うこととしてもよい。

以上で説明した光源ユニット１０の製造方法において、上記実施形態では、図７におい
て、各電極１５、１６について第１及び第２成長工程を順番に所定期間行う動作について
説明したが、図９のように、制御装置７０ｂにより両電極１５、１６の先端部１５ａ、１
６ａのサイズが均等になったか否かを自動的に判断し（ステップＳ１７）、先端部１５ａ
、１６ａのサイズが均等になるまで両電極１５、１６の成長工程（ステップＳ１４〜Ｓ１
６）を行うようにしてもよい。

以上説明した光源装置において、光源ユニット１０に用いるランプとしては、高圧水銀
ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。

また、上記実施形態のプロジェクタ２００では、光源装置１００からの光を複数の部分
光束に分割するため、一対のフライアイレンズ２３ａ、２３ｂを用いていたが、この発明
は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用
可能である。さらに、フライアイレンズ２３ａ、２３ｂをロッドインテグレータに置き換
えることもできる。

また、上記プロジェクタ２００において、光源装置１００からの光を特定方向の偏光と
する偏光変換素子２４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換素子２４を用い
ないプロジェクタにも適用可能である。

また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について
説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「
透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを
意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意
味している。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用い
た光変調装置であってもよい。

また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェ
クタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがある
が、図８に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。

また、上記実施形態では、３つの液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジェクタ２０
０の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの
液晶パネルを用いたプロジェクタ、或いは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタ
にも適用可能である。

また、上記実施形態では、色分離光学系３０や液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０
ｃ等を用いて各色の光変調を行っているが、これらに代えて、例えば光源装置１００及び
照明光学系２０によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構
成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイスとを組み合わせたものを用いること
によって、カラーの光変調及び合成を行うこともできる。

光源ユニットについて説明する断面図である。 一対の電極の先端周辺部についての一例を示す拡大図である。 図２の電極の先端部分の状態の変化を説明する模式図である。 光源ユニットに組み込まれた電流駆動装置の構成を示すブロック図である。 （Ａ）、（Ｂ）は動作波形等の一例を示すグラフである。 図５（Ａ）に示す動作の変形例を説明するグラフである。 光源ユニットの動作を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。 図７に示す光源ユニットの動作の変形例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１…発光管、 ２…リフレクタ、 ３…副鏡、 １０…光源ユニット、 １１…本体部
分、 １２…放電空間、 １３…第１封止部、 １４…第２封止部、 １５、１６…電極
、 １５ａ、１６ａ…先端部、 １５ｂ、１６ｂ…本体部、 １５ｃ、１６ｃ…コイル部
、 １５ｄ、１６ｄ…芯棒、 １５ｇ、１６ｇ…先端側領域、 １７ａ、１７ｂ…金属箔
、 １８ａ、１８ｂ…リード線、 ２０…照明光学系、 ２２…平行化レンズ、 ２３ａ
、２３ｂ…フライアイレンズ、 ２４…偏光変換素子、 ２５…重畳レンズ、 ３０…色
分離光学系、 ３１ａ、３１ｂ…ダイクロイックミラー、 ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…液
晶ライトバルブ、 ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…液晶パネル、 ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ…
第１偏光フィルタ、 ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ…第２偏光フィルタ、 ５０…クロスダイ
クロイックプリズム、 ６０…投射レンズ、 ７０…光源駆動装置、 ７０ａ…点灯装置
、 ７０ｂ…制御装置、 ７０ｃ…ＤＣ／ＤＣコンバータ、 ７４…電力変動制御部、
７５…成長工程動作制御部、 ８１…ＡＣ／ＤＣコンバータ、 １００…光源装置、 ２
００…プロジェクタ、 ＯＡ…システム光軸

Claims (9)

1. 第１電極及び第２電極を有する発光管を備える放電ランプの製造方法であって、
   前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極の本体部の先端側の表層を溶か
   し、他方の電極の本体部の先端側に先端部を突起状に成長させる第１成長工程と、
   前記一方の電極の本体部の先端側に先端部を突起状に成長させる第２成長工程と、
   を備える放電ランプの製造方法。
2. 前記第１成長工程において前記一方の電極の陽極期間を前記他方の電極の陽極期間より
   長くし、前記第２成長工程において前記一方の電極の陽極期間を前記他方の電極の陽極期
   間より短くする請求項１記載の放電ランプの製造方法。
3. 前記第１成長工程において、前記第１電極及び前記第２電極に対する駆動波形のデュー
   ティ比を通常点灯時の駆動波形のデューティ比に対して変化させ、前記一方の電極の陽極
   期間比をａとし、前記他方の電極の陽極期間比を１−ａとして、以下の条件式
   ０．５＜ａ＜１
   を満足する請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の放電ランプの製造方法。
4. 前記第２成長工程において、前記一方の電極の陽極期間比をｂとし、前記他方の電極の
   陽極期間比を１−ｂとして、以下の条件式
   ０＜ｂ＜０．５
   を満足する請求項３記載の放電ランプの製造方法。
5. 前記第１成長工程及び前記第２成長工程は、複数回繰り返し行われる、請求項１から請
   求項４までのいずれか一項記載の放電ランプの製造方法。
6. 前記第１成長工程前に前記発光管に定電力を供給する通常点灯動作を行い前記第１電極
   及び前記第２電極に仮突起を形成させる、請求項１から請求項５までのいずれか一項記載
   の放電ランプの製造方法。
7. 一周期における２つの極性期間のうち少なくとも期間が長い方の駆動波形のピークが極
   性の切り替わる直前に存在する波形にする、請求項１から請求項６までのいずれか一項記
   載の放電ランプの製造方法。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項記載の放電ランプの製造方法によって製造さ
   れた光源ユニットと、
   前記光源ユニットに電流を供給する光源駆動装置と、
   を備える光源装置。
9. 第１電極及び第２電極を有する放電ランプを備える光源装置と、前記光源装置からの照
   明光によって照明される光変調装置と、前記光変調装置によって形成された像光を投射す
   る投射光学系と、を備えるプロジェクタの製造方法であって、
   前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極の陽極期間を他方の電極の陽極
   期間より長くすることによって、前記一方の電極の本体部の先端側の表層を溶かしながら
   前記他方の電極の本体部の先端側に先端部を突起状に成長させる第１成長工程と、
   前記一方の電極の陽極期間を前記他方の電極の陽極期間より短くすることによって、前
   記一方の電極の本体部の先端側に先端部を突起状に成長させる第２成長工程と、
   を備えるプロジェクタの製造方法。

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