JP2009252578A - 高圧放電灯点灯装置及び光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用できる点灯周波数に制約がある場合でもランプ電圧を適切に制御する。
【解決手段】第１及び第２のセットの電流波形の組合せからなる合成電流波形で点灯する高圧放電灯点灯装置において、各セットの単位時間当たりの含有率を制御する制御手段、カラーホイールの回転同期信号を検知する検知手段、同期信号及び含有率に従った合成電流波形を高圧放電灯に印加する出力手段、及びランプ電圧を検出する検出手段を備え、各セットがカラーホイールの回転速度及び少なくとも１つのセグメント位置に対応して反転される波形であり、各セットの期間長がカラーホイールの１回転に相当し、第２のセットにおける反転回数が第１のセットにおける反転回数よりも多く、ランプ電圧が所定値Ｖを超えた場合に第２のセットの含有率をＲ_Ｌ％とし、ランプ電圧が所定値Ｖ´未満となった場合に第２のセットの含有率をＲ_Ｈ％（０≦Ｒ_Ｌ＜Ｒ_Ｈ≦１００）とするよう構成した。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は交流ランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置及びそれを用いた光源装置並びに高圧放電灯の点灯方法に関する。

反射鏡と組み合わされた短アークの高圧放電灯を用いた光源装置は、プロジェクタやプロジェクションＴＶ等のバックライトとして用いられている。
近年、これらの高圧放電灯は、更なる明るさの向上や小型化、長寿命化等様々な特性の改善が要求されている。特に長寿命化は要求が高く、更なる改善が必要とされている。そして、長寿命化のためにはアーク長を寿命期間中に維持することが最も重要な課題となっており、より具体的には高圧放電灯の点灯電圧（以下、「ランプ電圧」という）を一定に維持することが必要とされる。

そのため、これらの高圧放電灯には水銀と微量のハロゲンが封入されており、点灯中に蒸発した電極材のタングステンがハロゲンサイクルによって電極先端に戻り、寿命期間中のアーク長変化を抑制し、ランプ電圧を維持している。
しかし実際には、高圧放電灯の累積点灯時間が数十時間程度の初期に、ランプ電圧は低下し、その後長期にわたる寿命期間中においてはランプ電圧が暫時上昇することが知られている。
また、寿命期間中においてはランプ個々のばらつき、外気温などの点灯条件のばらつきによってもランプ電圧が上昇や下降といった挙動を見せる。

しかしながら、これらのランプ電圧の変動を同じ点灯周波数条件で制御することは難しいことから、周波数を変化させる事により改善を試みる提案もなされている。例えば、特許文献１に記載されているように、ランプ点灯時のランプ電圧に応じて点灯周波数を変化させることによりランプ電圧を制御する方法がその１つである。具体的には、ランプ電圧がある基準値よりも低くなった場合は点灯周波数を高くし、ランプ電圧がある基準値よりも高くなった場合は点灯周波数を低くするという制御をしている。これは、ランプ点灯周波数が高い場合はランプ電圧の挙動が上昇傾向にあり、逆に点灯周波数が低い場合はランプ電圧の挙動が下降傾向にあるという既知の事実に基づいた制御である（以下、それぞれ「高周波」、「低周波」という）。

また別の方策として、例えば特許文献２のように、２つ以上の異なる点灯周波数に複数回切替えて変化させてランプを点灯させる制御が提案されている。すなわち、当初から高周波成分及び低周波成分を含む複数の周波数成分を所定のバランスで合成したランプ電流波形を採用し、高周波による効果及び低周波による効果を複合的に発揮させようというものである。

より具体的には、高圧放電灯に図７で示すように、複数の点灯周波数を組み合わせた交流矩形波電流を流し、前記高圧放電灯を点灯させている。そして図８（ａ）は、その点灯試験における累積点灯時間と輝度維持率の関係を表すグラフであり、図８（ｂ）は、その点灯試験における累積点灯時間とランプ電圧の関係を表すグラフである。この試験結果においては、ランプの寿命における輝度維持率、及びランプ電圧の挙動が良好になるように、複数の点灯周波数が任意に選択され、またその組み合わせを切り替えながら前記高圧放電灯を点灯させる設計となっている。
特開２００６−１８５６６３号公報 特許第３８５１３４３号

上記従来技術の点灯装置でランプを点灯した場合、確かに各文献に記載されるような効果を期待できる。しかし、同文献においては、任意に使用周波数成分が選択されているが、選択されるべき点灯周波数成分にはプロジェクタ等の光源装置に使用される際の特有の制約があることが考慮されていない。

反射型ミラーデバイスを用いたいわゆるＤＬＰ（デジタル・ライティング・プロセッサ）システムを採用した光源装置を考慮した場合、カラーホイールの各色セグメントに同期させて極性を反転させたり、セグメント毎に電流値を増減させたりする制御が用いられるようになってきている。そのため、極性反転数（即ち、点灯周波数）はカラーホイールの回転数とそのセグメント数で概ね決まってしまう。

また、光源装置においてはランプの点灯周波数に同期した微小な輝度変化が存在し、これと光源装置内の映像同期信号の周波数とが干渉し合うことにより、投写映像に縞模様が表れてしまうことがある。これを回避するためには何種類かの限定された点灯周波数しか適用することができないことが確認されてきた。

従って、ランプ電圧の制御を行う際に、上記のような制約下で適切な周波数を選択して点灯周波数の制御を行う必要がある。

本発明の第１の側面は、カラーホイールを用いるＤＬＰシステムに使用される高圧放電灯点灯装置であって、対向配置された一対の電極を有する高圧放電灯を、第１のセットの電流波形及び第２のセットの電流波形の組み合わせからなる合成電流波形で交流点灯させる高圧放電灯点灯装置において、合成電流波形における第１及び第２のセットの単位時間当たりの含有率を制御する制御手段、カラーホイールの回転についての同期信号を検知する検知手段、同期信号及び含有率に従った合成電流波形を高圧放電灯に印加する出力手段、及び高圧放電灯のランプ電圧を検出する検出手段を備え、第１及び第２のセットがカラーホイールの回転速度及びカラーホイールのセグメントの分割位置の少なくとも１つに対応して反転される波形であり、第１及び第２のセットの各期間長がカラーホイールの１回転に相当する長さであり、第２のセットにおける反転回数が第１のセットにおける反転回数よりも多く、制御手段が、ランプ電圧が所定値Ｖを超えた場合に第２のセットの含有率をＲ_Ｌ％とし、ランプ電圧が所定値Ｖ´未満となった場合に第２のセットの含有率をＲ_Ｈ％（０≦Ｒ_Ｌ＜Ｒ_Ｈ≦１００）とするよう構成された高圧放電灯点灯装置である。

ここで、第２のセットにおけるセグメントのうちの少なくとも１つに対応する期間中に反転が行なわれる構成とした。

本発明の第２の側面は上記第１の側面の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯及びカラーホイールを備えたＤＬＰシステムからなる光源装置である。

本発明の第３の側面は、プロジェクタに使用され、対向配置された一対の電極を有する高圧放電灯を複数の周波数成分ｆ１〜ｆｎ（ｎ≧３、ｆｎ−１＜ｆｎ）からなる合成電流波形で交流点灯させる高圧放電灯点灯装置であって、周波数成分ｆ１〜ｆｎの単位時間当たりの含有構成比を制御する制御手段、含有構成比に従った合成電流波形を高圧放電灯に印加する出力手段、及び高圧放電灯のランプ電圧を検出する検出手段を備え、制御手段が、ランプ電圧が所定値Ｖを超えた場合に第１の含有構成比Ｃ_１を選択し、ランプ電圧が所定値Ｖ´未満となった場合に第２の含有構成比Ｃ_２を選択するよう構成され、第２の含有構成比Ｃ_２における平均周波数が第１の含有構成比Ｃ_１における平均周波数よりも高く、複数の周波数成分ｆ１〜ｆｎがプロジェクタに使用される映像信号と干渉しない周波数成分である高圧放電灯点灯装置である。

本発明の第４の側面は、上記第３の側面の高圧放電灯点灯装置及び高圧放電灯を内包したプロジェクタからなる光源装置である。

本発明によると、使用できる点灯周波数に制約がある場合でも、複数の点灯周波数を組み合わせ、さらにランプパラメータに応じて各周波数の単位時間あたりの含有率又は含有構成比を変化させることでランプ電圧を適切に制御することができる。

＜本発明の概要＞
図１は本発明の回路構成図である。図１について以下に説明する。本発明の高圧放電灯点灯装置は、全波整流回路１０、全波整流回路１０の直流電圧をＰＷＭ（パルス幅変調）制御回路により所定のランプ電力又はランプ電流に制御する降圧チョッパ回路２０、降圧チョッパ回路２０の直流出力電圧を交流矩形波電流に変換してランプ６０に印加するためのフルブリッジ回路４０、ランプ始動時に高圧パルス電圧をランプに印加するためのイグナイタ回路５０、並びに降圧チョッパ回路２０及びフルブリッジ回路４０を制御するための制御回路３０で構成されている。なお、図面を見やすくするために整流回路１０として全波整流・コンデンサインプット型の回路を示しているが、必要に応じて昇圧回路（力率改善回路）等も含むものとする。

降圧チョッパ回路２０はＰＷＭ制御回路３４によってＰＷＭ制御されるトランジスタ２１、ダイオード２２、チョークコイル２３、及び平滑コンデンサ２４で構成され、全波整流回路１０から供給される直流電圧を所定のランプ電力又はランプ電流に変換するように制御される。フルブリッジ回路４０はブリッジ制御回路４５によってトランジスタ４１及び４４の組とトランジスタ４２及び４３の組とが所定の周波数で交互にオン／オフするように制御される。これにより、ランプ６０に（基本的には矩形波の）交流電流が印加される。ランプ６０には定格電力５０〜４００Ｗ程度のものを想定している。なお、上記の所定のランプ電力又はランプ電流の値及び所定の周波数は制御回路３０内の中央制御部３５によって決定される。また、定ランプ電流制御には抵抗３３による検出ランプ電流を、定ランプ電力制御には抵抗３１及び３２による検出ランプ電圧と検出ランプ電流の乗算値を中央制御部３５内において必要に応じて使用することができる。

本発明は、選択された周波数成分からなる合成点灯周波数にて高圧放電灯を点灯し、点灯時のランプパラメータを検出し、検出結果に応じて各点灯周波数の単位時間あたりの含有率（又は含有構成比、以下同じ）を調整するものである。ここで単位時間について補足すると、時間的な制約は特にないが、ランプの点灯条件を平均的に安定させることを考慮すると、数秒以内と規定するのが望ましい。また、含有率についても時間で制御する方法、サイクル数で制御する方法があり、同等の効果を得られるが、本実施例では時間での制御を示す。

含有率の調整については例えばランプ電圧を検出し、その検出結果がある基準値Ｖ_Ａよりも低くなった場合は単位時間あたりのｆ２の含有率を高い状態に調整し、逆に別のある基準値Ｖ_Ｂよりも高くなった場合は単位時間あたりのｆ２の含有率が低くなるように調整する（基準値Ｖ_Ａ＜基準値Ｖ_Ｂ）。

本実施例では、反射型ミラーデバイスを用いたいわゆるＤＬＰシステムを採用した光源装置と組合せた場合に適した仕様とした。ここで、ＤＬＰシステムに使用されるカラーホイールの回転数は１００Ｈｚであり、図２に示すように赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）、黄（Ｙ）の５つのセグメントに分割され、それぞれのセグメントの角度は、赤（Ｒ）＝１００ｄｅｇ、緑（Ｇ）＝１００ｄｅｇ、青（Ｂ）＝１００ｄｅｇ、白（Ｗ）＝３０ｄｅｇ、黄（Ｙ）＝３０ｄｅｇである。なお、ランプ定格電力は１７０Ｗである。

また、光源装置からの同期信号と点灯装置からランプに供給される電流波形は図３Ａに示されるようにカラーホイールのセグメントに同期し、さらにそれぞれのセグメントごとに異なる値を有しており、各セグメントの電流値は、Ｉ（Ｙ）＝Ｉ１、Ｉ（Ｒ）＝Ｉ２、Ｉ（Ｇ）＝Ｉ（Ｂ）＝Ｉ（Ｗ）＝Ｉ３である。この時の電流波形をＩａとする。

図３Ａに示すように、Ｉａはカラーホイール１回転の中で極性の反転を３回行なっている（本明細書においては、反転回数はランプ電流波形１セットの開始部分を含まないが終了部分を含むものとする）。従って、１秒あたりの反転数は３００回となり、周波数に換算すると１５０Ｈｚに相当し、同期信号間のランプ電流波形１セットあたりの平均周波数は１５０Ｈｚとなる。

一方、図３Ｂに示すように、Ｉｂは各セグメントの切替り点にて極性の反転を行ない、さらに、緑（Ｇ）と青（Ｂ）のセグメントに１回ずつ極性反転を挿入し、カラーホイール１回転の中での極性の反転回数を７回としたものである。従って、１秒あたりの周波数に換算すると３５０Ｈｚに相当し、同期信号間の１セットあたりの平均周波数は３５０Ｈｚとなる。

従って、このＩａとＩｂの単位時間当たりの含有構成比について、高周波状態としたい場合にはＩｂの含有率を高くし、低周波状態としたい場合にはＩａの含有率を高くすればよい。なお、含有率を決める単位時間は１秒である。

ここで高圧放電灯点灯装置はランプ点灯中のランプ電圧を検出し、ランプ電圧が基準値Ｖ１を超えた場合はＩｂの含有率を下げてＲ_Ｌとし、ランプ電圧が基準値Ｖ１を下回った場合はＩｂの含有率を上げてＲ_Ｈとする。なお、０≦Ｒ_Ｌ＜Ｒ_Ｈ≦１００である。また、基準値Ｖ１はヒステリシスを持った値とし、Ｒ_ＬからＲ_Ｈに切替る時の基準値Ｖ１は６５Ｖであり、Ｒ_ＨからＲ_Ｌに切替る時の基準値Ｖ１´は７５Ｖである。
例えば、ランプ電圧がＶ１´（７５Ｖ）を超えた場合のＩｂの含有率Ｒ_Ｌを０％とし、ランプ電圧がＶ１（６５Ｖ）未満の場合のＩｂの含有率Ｒ_Ｈを１００％とする。

また、含有率の切替えを段階的に行なってもよい。これにより、点灯周波数の急激な変化によるランプの過渡状態を回避できる。
例えば、ランプ電圧がＶ１（６５Ｖ）未満となった場合に、Ｉｂの含有率を以下のＲ_Ｌ→Ｒ_１→Ｒ_２→Ｒ_３→Ｒ_４→Ｒ_Ｈと移行し、ランプ電圧がＶ１´（７５Ｖ）を超えた場合に、Ｒ_Ｈ→Ｒ_４→Ｒ_３→Ｒ_２→Ｒ_１→Ｒ_Ｌと移行するようにしてもよい。
Ｒ_Ｌ：Ｉｂ（３５０Ｈｚ）＝０％
Ｒ_１：Ｉｂ（３５０Ｈｚ）＝２０％［５分継続］
Ｒ_２：Ｉｂ（３５０Ｈｚ）＝４０％［５分継続］
Ｒ_３：Ｉｂ（３５０Ｈｚ）＝６０％［５分継続］
Ｒ_４：Ｉｂ（３５０Ｈｚ）＝８０％［５分継続］
Ｒ_Ｈ：Ｉｂ（３５０Ｈｚ）＝１００％

なお、本実施例では移行期間を２０分としているが、移行期間が１分程度以上であればランプの過渡的な状態を回避する効果が得られる。その効果だけを追求するのであれば移行期間は長い方がよいが、光源装置としての実使用上の観点から１時間以内とすることが望ましい。従って、段階的変化の効果と実使用とを勘案して移行期間は１分〜１時間程度、より好ましくは１０分〜３０分程度とすればよい。

なお、カラーホイールには上記の５色タイプのものの他、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）からなる三原色タイプのもの、三原色にシアン（Ｃ）を加えた４色タイプのもの、三原色にそれぞれの補色である黄（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）を加えた６色タイプのもの等があり、それぞれのセグメント分割角度若しくは配置又はカラーホイールの回転速度にもバリエーションがある。従って、それぞれのカラーホイールの仕様に合わせて反転回数や反転箇所を定める必要がある。
但し、カラーホイールの回転速度は１００〜１８０Ｈｚ程度（１００Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１５０Ｈｚ、１８０Ｈｚ等）であること、セグメント数が３〜６程度であること、必要な高周波側の点灯周波数が２００Ｈｚ〜１ｋＨｚであること等を考慮すると、高周波側の電流波形セットにおいては、少なくとも１つのセグメントに対応する期間中に反転を含む波形とする必要がある。

いずれのタイプのカラーホイールについても、ランプ電流全般にわたって正負対称の電流波形とする場合は、ランプ電流波形１セットにおける反転回数を奇数とすればよい。なぜなら、ｎ番目のセットとｎ＋１番目のセットが時間軸に対して対称となるからである。もちろん、反転回数を偶数としても１セット当たりの正電流の電流時間積と負電流の電流時間積が等しければランプ電流全般における対称性は確保される。なお、反転箇所はセグメントにある程度基づいていればよい。

また逆に、ランプ電流全般にわたって正負非対称のランプ電流とする場合は、ランプ電流波形１セットにおける反転回数を偶数とする必要がある。
例えば、図４Ａに示すような反射鏡付きランプにおいて、正負対称のランプ電流を印加した場合、一対の電極のうちのネック側電極Ａが開口側電極Ｂよりも高温になる。この場合、電極Ａの消耗が早くなるので、電極Ａが陽極として働く作用を軽減し（電極Ｂが陰極として働く作用を増大させ）両電極の消耗の均衡を図ることが望ましい。
従って、電極Ａから電極Ｂへ向かう電流を正電流（その逆を負電流）とした場合、ランプ電流波形を全体として非対称として負電流の電流時間積が正電流の電流時間積よりも大きくなるように１セットを構成すれば、偶数回の反転によって常に同一極性波形のランプ電流が印加されることになり、電極Ａ及びＢの温度的均衡あるいは消耗度の均衡を図ることができる。なお、電流時間積の替りに電流二乗時間積を用いて考えてもよい。

図３Ｃは偶数反転波形（全体として正負非対称となる波形）を示す図である。同図においては、Ｉ（Ｒ）とＩ（Ｙ）の間、及びＩ（Ｗ）とＩ（Ｂ）の間で反転が行われている。その結果、Ｉ（Ｙ）〜Ｉ（Ｗ）の電流時間積がＩ（Ｒ）及びＩ（Ｂ）の電流時間積よりも大きいことから、全体として負電流側に偏った波形となる。ここで、カラーホイールの回転速度を上記と同様に１００Ｈｚとした場合、Ｉｃはカラーホイール１回転の中での極性の反転回数が２回となるので、周波数に換算すると１００Ｈｚに相当する。すなわち、同期信号間の１セットあたりの平均周波数は１００Ｈｚであり、低周波側の電流波形セット（Ｉａの代替）として使用できる。

図３Ｄも偶数反転波形（全体として正負非対称となる波形）を示す図である。同図においては、Ｉ（Ｒ）、Ｉ（Ｇ）及びＩ（Ｂ）ではその中間点で反転が行なわれ、Ｉ（Ｙ）及びＩ（Ｗ）の前後で反転が行われている。その結果、Ｉ（Ｙ）の電流時間積がＩ（Ｗ）の電流時間積よりも大きいことから、全体として負電流側に偏った波形となる。ここで、カラーホイールの回転速度を上記と同様に１００Ｈｚとした場合、Ｉｄはカラーホイール１回転の中での極性の反転回数が８回となるので、周波数に換算すると４００Ｈｚに相当する。すなわち、同期信号間の１セットあたりの平均周波数は４００Ｈｚであり、高周波側の電流波形セット（Ｉｂの代替）として使用できる。

一方、図４Ｂに示すような副反射鏡８０が取り付けられたランプにおいては、正負対称のランプ電流を印加した場合、開口側電極Ｂがネック側電極Ａよりも高温になる。この場合、電極Ｂの消耗が早くなるので、電極Ｂが陽極として働く作用を軽減し（電極Ａが陰極として働く作用を増大させ）両電極の消耗の均衡を図ることが望ましい。
従って、電極Ｂから電極Ａへ向かう電流を正電流（その逆を負電流）とした場合、ランプ電流波形を図３Ｃ又は３Ｄのように非対称として負電流の電流時間積が正電流の電流時間積よりも大きくなるように１セットを構成すればよい。これにより、偶数回の反転によって常に同一極性波形の電流が印加されることになり、電極Ａ及びＢの温度的均衡あるいは消耗度の均衡を図ることができる。

上記により、カラーホイールの仕様により点灯周波数に制約がある場合においても、適切なランプ電圧制御を実現できる。

第２の実施例では、含有すべき周波数成分をプロジェクタに使用される映像同期信号と干渉しない周波数成分とする例を示す。第２の実施例に用いたプロジェクタの場合、使用される映像同期信号と同期しない周波数として、５０Ｈｚ、８２Ｈｚ、１１０Ｈｚ、１６５Ｈｚ、１９０Ｈｚ及び３８０Ｈｚがあることが確認された。なお、使用ランプの定格電力は１７０Ｗである。

ここで、含有する周波数成分として８２Ｈｚ（ｆ１）及び３８０Ｈｚ（ｆ２）を選択した。低周波状態としたい場合にはｆ２の単位時間あたりの含有率を低くし、高周波状態としたい場合にはそれを高くすればよい。なお、含有率を決める単位時間は１秒である。

ここで高圧放電灯点灯装置はランプ点灯中のランプ電圧を検出し、ランプ電圧が基準値Ｖ２を超えた場合はｆ２の含有率を下げてＲ_Ｌとし、ランプ電圧が基準値Ｖ２を下回った場合はｆ２の含有率を上げてＲ_Ｈとする。なお、０≦Ｒ_Ｌ＜Ｒ_Ｈ≦１００である。また、基準値Ｖ２はヒステリシスを持った値とし、Ｒ_ＬからＲ_Ｈに切替る時の基準値Ｖ２は６５Ｖであり、Ｒ_ＨからＲ_Ｌに切替る時の基準値Ｖ２´は７５Ｖである。
例えば、ランプ電圧がＶ２´（７５Ｖ）を超えた場合のｆ２の含有率ＲＬを３０％とし、ランプ電圧がＶ２（６５Ｖ）未満の場合のｆ２の含有率Ｒ_Ｈを７０％とする。

また、含有率の切替えを段階的に行なってもよい。これにより、点灯周波数の急激な変化によるランプの過渡状態を回避できる。
例えば、ランプ電圧がＶ２（６５Ｖ）未満となった場合に、ｆ２の含有率を以下のＲ_Ｌ→Ｒ_１→Ｒ_２→Ｒ_３→Ｒ_Ｈと移行し、ランプ電圧がＶ２´（７５Ｖ）を超えた場合に、Ｒ_Ｈ→Ｒ_３→Ｒ_２→Ｒ_１→Ｒ_Ｌと移行するようにしてもよい。
Ｒ_Ｌ：（８２Ｈｚ＝７０％／３８０Ｈｚ＝３０％）
Ｒ_１：（８２Ｈｚ＝６０％／３８０Ｈｚ＝４０％）［５分継続］
Ｒ_２：（８２Ｈｚ＝５０％／３８０Ｈｚ＝５０％）［５分継続］
Ｒ_３：（８２Ｈｚ＝４０％／３８０Ｈｚ＝６０％）［５分継続］
Ｒ_Ｈ：（８２Ｈｚ＝３０％／３８０Ｈｚ＝７０％）

なお、本実施例では移行期間を１５分としているが、実施例１と同様に、移行期間は１分〜１時間程度、より好ましくは１０分〜３０分程度とすればよい。
上記により、映像同期信号との干渉を回避するために点灯周波数が限定された場合においても、適切なランプ電圧制御を実現できる。

第３の実施例では、実施例２と同様の趣旨から、含有すべき周波数成分として８２Ｈｚ（ｆ１）、１１０Ｈｚ（ｆ２）及び３８０Ｈｚ（ｆ３）を選択し、単位時間あたりの所定含有構成比で点灯周波数を構成する。低周波状態としたい場合にはその含有構成比における平均周波数を低くし、高周波状態としたい場合にはその含有構成比における平均周波数を高くすればよい。なお、含有構成比を決める単位時間は１秒である。

ここで高圧放電灯点灯装置はランプ点灯中のランプ電圧を検出し、ランプ電圧が基準値Ｖ３を超えた場合、含有構成比を以下のＣＭからＣＬへと切替える。ここで基準値Ｖ３を８０Ｖに設定する。
ＣＭ：（８２Ｈｚ＝４０％／１１０Ｈｚ＝２０％／３８０Ｈｚ＝４０％）
ＣＬ：（８２Ｈｚ＝６０％／１１０Ｈｚ＝２０％／３８０Ｈｚ＝２０％）

そしてランプ電圧が再び基準値Ｖ３より低くなると含有率組合せを再びＣＬからＣＭに戻す制御が行われる。ただし、含有率組合せの切替え制御を安定させるために、前記基準値２にはヒステリシスをもたせており、この時の基準値Ｖ３´は７７Ｖである。

また逆に、ランプ電圧が基準値Ｖ４を下回った場合、含有率組合せがＣＭから以下のＣＨへと切替えられる。ここで基準値Ｖ４は６０Ｖに設定される。
ＣＨ：（８２Ｈｚ＝２０％／１１０Ｈｚ＝２０％／３８０Ｈｚ＝６０％）
その後、ランプ電圧が再び基準値Ｖ４より高くなると含有率組合せを再びＣＨからＣＭに戻す制御が行われる。ただし、基準値Ｖ４についても上記基準値Ｖ３と同様にヒステリシスをもたせており、この時の基準値Ｖ４´は６３Ｖである。

また、含有構成比の切替えを段階的に行なってもよく、これにより点灯周波数の急激な変化によるランプの過渡状態を回避できる。
例えば、ＣＭとＣＬの間に、
ＣＬ_１：（８２Ｈｚ＝５５％／１１０Ｈｚ＝２０％／３８０Ｈｚ＝２５％）
ＣＬ_２：（８２Ｈｚ＝５０％／１１０Ｈｚ＝２０％／３８０Ｈｚ＝３０％）
ＣＬ_３：（８２Ｈｚ＝４５％／１１０Ｈｚ＝２０％／３８０Ｈｚ＝３５％）
の段階的変化期間を設けてもよいし、ＣＭとＣＨの間に、
ＣＨ_１：（８２Ｈｚ＝３５％／１１０Ｈｚ＝２０％／３８０Ｈｚ＝４５％）
ＣＨ_２：（８２Ｈｚ＝３０％／１１０Ｈｚ＝２０％／３８０Ｈｚ＝５０％）
ＣＨ_３：（８２Ｈｚ＝２５％／１１０Ｈｚ＝２０％／３８０Ｈｚ＝５５％）
の段階的変化期間を設けてもよい。なお、各段階的変化期間は５分程度であればよい。

上記により、映像同期信号との干渉を回避するために点灯周波数が限定された場合においても、より木目細かい適切なランプ電圧制御を実現できる。

＜アプリケーション＞
上記実施例では、ランプ電圧制御を向上した高圧放電灯点灯装置を示したが、それを用いたアプリケーションとしての光源装置を図５に示す。
図５において、１００は上記で説明した図１の高圧放電灯点灯装置、７０はランプが取り付けられる反射鏡、１１０は高圧放電灯点灯装置、ランプを内蔵する筐体である。なお、図は実施例を模擬的に図示したものであり、寸法、配置などは図面通りではない。そして、図示されない映像系の部材等を筐体に適宜配置してプロジェクタが構成される。
また、ＤＬＰシステムの場合はカラーホイール（図示せず）を備えるものとする。

これにより、あらゆる周波数的制約のあるプロジェクタにおいても適切なランプ電圧制御化可能となり、信頼性の高いプロジェクタを得ることができるとともに、高圧放電灯点灯装置の汎用性を高めることができる。

なお、上記実施例は本発明の最も好適な例として示したものであるが、それに関連して以下を注記しておく。
（１）本実施例における出力電流としての「矩形波」とは、厳密には完全な矩形波ではないような波形も含む。例えば、完全な矩形波では無く、図５Ａのように矩形波半サイクルの開始時の電流値と終了時の電流値とが僅かに異なるような波形や、図５Ｂのように半サイクルの中盤に僅かな凹凸があるような波形、また図５Ｃのように点灯時の極性ごとに電流の時間積が異なる波形も含む。さらに、ＤＬＰシステムに使用されているカラーホイールのセグメントに同期して電流値を変化させ、極性を変化させる図３Ａ、図３Ｂのような波形も含む。従って、通常点灯時におけるランプ電流はそのような波形も含む趣旨である。

（２）本発明においては、周波数の含有率を時間配分として百分率（％）で表現しているが、実際の設計においてはある周波数のサイクル数を数倍した時間と、含有率時間が厳密に一致することはないため、含有率の値はおおよそである場合もあり、周波数があるサイクルの途中で途切れ、別の周波数での点灯が開始されるようなものになるが、趣旨は前記したとおりである。

（３）本発明において、ランプパラメータをランプ電圧としてランプ電圧に応じて低周波と高周波を切替える構成としたが、ランプパラメータを点灯開始からの点灯継続時間として、所定の点灯継続時間ごとに低周波と高周波を切替えるようにしてもよい。予めランプ電圧の挙動が分かっているようなランプの場合には、ランプ電圧を検出することなくこの動作を行なうことができる。

（４）実施例においては、交流電力供給回路を整流回路、降圧チョッパ回路及びフルブリッジ回路で構成したが、ランプに交流矩形波が供給できれば他の構成であってもよい。例えば、入力電源が直流電源であれば、フルブリッジ回路の前段部はＤＣ／ＤＣコンバータのみでよい。また、直流を交流に変換できればフルブリッジ回路の代わりにプッシュプル型インバータなどの他の方式の回路を用いてもよい。

（５）また、制御回路３０は、フルブリッジ回路４０のトランジスタ４１〜４４の反転制御と降圧チョッパ回路２０のトランジスタ２１のＰＷＭ制御を行うことができれば、制御回路内の構成は図示したものに限定されない。

本発明の放電灯点灯装置を示す回路構成図である。 カラーホイールを示す図である。 カラーホイールに同期したランプ電流を示す図である。 カラーホイールに同期したランプ電流を示す図である。 カラーホイールに同期したランプ電流を示す図である。 カラーホイールに同期したランプ電流を示す図である。 本発明を説明する図である。 本発明を説明する図である。 本発明を説明する図である。 本発明を説明する図である。 本発明を説明する図である。 本発明の光源装置を説明する図である。 従来の点灯方法によるランプ電流を示す図である。 従来の点灯方法による累積点灯時間と輝度維持率及びランプ電圧変動を示す図である。

符号の説明

１：ＡＣ電源
１０：全波整流回路
１１：ダイオードブリッジ
１２：コンデンサ
２０：降圧チョッパ回路
２１：トランジスタ
２２：ダイオード
２３：チョークコイル
２４：コンデンサ
３０：制御回路
３１，３２，３３：抵抗
３４：ＰＷＭ制御回路
３５：中央制御部
４０：フルブリッジ回路
４１，４２，４３，４４：トランジスタ
４５：ブリッジ制御回路
５０：イグナイタ回路
５１：イグナイタ制御回路
６０：高圧放電灯
７０：反射鏡
８０：副反射鏡
１００：高圧放電灯点灯装置
１１０：プロジェクタ筐体
Ａ、Ｂ：電極

Claims (5)

1. カラーホイールを用いるＤＬＰシステムに使用される高圧放電灯点灯装置であって、対向配置された一対の電極を有する高圧放電灯を、第１のセットの電流波形及び第２のセットの電流波形の組み合わせからなる合成電流波形で交流点灯させる高圧放電灯点灯装置において、
   前記合成電流波形における前記第１及び第２のセットの単位時間当たりの含有率を制御する制御手段、
   前記カラーホイールの回転についての同期信号を検知する検知手段、
   前記同期信号及び前記含有率に従った合成電流波形を前記高圧放電灯に印加する出力手段、及び
   前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する検出手段
   を備え、
   前記第１及び第２のセットが前記カラーホイールの回転速度及び該カラーホイールのセグメントの分割位置の少なくとも１つに対応して反転される波形であり、該第１及び第２のセットの各期間長が該カラーホイールの１回転に相当する長さであり、該第２のセットにおける反転回数が該第１のセットにおける反転回数よりも多く、
   前記制御手段が、ランプ電圧が所定値Ｖを超えた場合に前記第２のセットの含有率をＲ_Ｌ％とし、ランプ電圧が所定値Ｖ´未満となった場合に該第２のセットの含有率をＲ_Ｈ％（０≦Ｒ_Ｌ＜Ｒ_Ｈ≦１００）とするよう構成された高圧放電灯点灯装置。
2. 請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、
   前記第２のセットにおいて、前記セグメントのうちの少なくとも１つに対応する期間中に反転が行なわれる高圧放電灯点灯装置。
3. 請求項１又は２に記載の高圧放電灯点灯装置、前記高圧放電灯及び前記カラーホイールを備えたＤＬＰシステムからなる光源装置。
4. プロジェクタに使用され、対向配置された一対の電極を有する高圧放電灯を複数の周波数成分ｆ１〜ｆｎ（ｎ≧３、ｆｎ−１＜ｆｎ）からなる合成電流波形で交流点灯させる高圧放電灯点灯装置であって、
   前記周波数成分ｆ１〜ｆｎの単位時間当たりの含有構成比を制御する制御手段、
   該含有構成比に従った合成電流波形を前記高圧放電灯に印加する出力手段、及び
   前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する検出手段
   を備え、
   前記制御手段が、ランプ電圧が所定値Ｖを超えた場合に第１の含有構成比Ｃ_１を選択し、ランプ電圧が所定値Ｖ´未満となった場合に第２の含有構成比Ｃ_２を選択するよう構成され、
   前記第２の含有構成比Ｃ_２における平均周波数が前記第１の含有構成比Ｃ_１における平均周波数よりも高く、前記複数の周波数成分ｆ１〜ｆｎが前記プロジェクタに使用される映像信号と干渉しない周波数成分である高圧放電灯点灯装置。
5. 請求項４記載の高圧放電灯点灯装置及び前記高圧放電灯を内包したプロジェクタからなる光源装置。

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