JP2010027487A - 放電ランプ駆動装置、放電ランプの駆動方法、光源装置、およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】放電ランプの点灯開始時における電極間の温度差を抑えることを目的とする。
【解決手段】光束立ち上げ期間において、第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と比べて、第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量を小さくする。
【選択図】図５

Description

本発明は、第１電極と第２電極とを有する放電ランプの駆動装置と、放電ランプの駆動方法と、光源装置と、プロジェクタとに関するものである。

従来、放電ランプを利用した光源装置が知られている。また、放電ランプに設けられた２つの電極の間で放電を行うために、交流電力を放電ランプに供給する技術が知られている（特許文献１〜４）。

特開２００６−４９１９号公報 特開２００３−３３８３９４号公報 特開２００６−９３００８号公報 特開２００６−１２０６５４号公報

上記従来の技術では、放電ランプに備えられた２つの電極の間に温度差が生じることがあった。温度差が生じるのは、反射鏡からの反射光が放電ランプの一部に照射されて、その部分の温度が高くなり、光源装置内の温度分布に偏りが生じること等、種々の要因による。電極間に温度差が生じると、例えば、一方の電極における放電位置（アーク位置）が安定せずに移動すること等の種々の不具合が発生する虞があった。

なお、放電ランプを点灯させるためには、電極間に高電圧を供給して絶縁破壊させて放電を開始する必要があるが、この絶縁破壊以降の光束立ち上げ期間においては、上述したように電極間に一定の電流を供給する必要があるために、上記電極間の温度差はより大きなものとなった。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、放電ランプの点灯開始時における電極間の温度差を抑えることを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］ 第１電極と第２電極とを有する放電ランプの駆動装置であって、
前記第１電極と前記第２電極との間に交流電力を供給する電力供給部を備え、
前記電力供給部は、
前記放電ランプの定常動作前の光束立ち上げ期間に、前記第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と比べて、前記第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量を小さくする非対称電力設定部
を備える、放電ランプ駆動装置。

この構成によれば、放電ランプの定常動作前の光束立ち上げ期間に、第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と比べて、第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量が小さくなる。このために、光束立ち上げ期間において、第１電極の温度が低く第２電極の温度が高いことを示す温度差が過剰に大きくなることを抑制できる。これらの結果、極性と温度とを考慮して電力を放電ランプに供給することができる。

［適用例２］ 適用例１に記載の放電ランプ駆動装置であって、前記非対称電力設定部は、前記第１状態の累積時間よりも前記第２状態の累積時間が短くなるように前記交流電力の極性を切り替える極性切替設定部を備える、放電ランプ駆動装置。

この構成によれば、極性の切替によって、容易に、第１状態での電力量と比べて第２状態での電力量を小さくすることができる。

［適用例３］ 適用例２に記載の放電ランプ駆動装置であって、前記電力供給部は、前記交流電力として矩形波の駆動信号を供給する構成であり、前記極性切替設定部は、前記駆動信号のデューティ比を、前記第１状態の時間幅と比べて、前記第２状態での時間幅が小さくなるように定めるデューティ比設定部である、放電ランプ駆動装置。

この構成によれば、放電ランプの駆動信号のデューティ比を切り換えるだけで、容易に、第１状態での電力量と比べて第２状態での電力量を小さくすることができる。

［適用例４］ 適用例３に記載の放電ランプ駆動装置であって、前記デューティ比設定部は、時間経過と共に段階的に、前記第２状態での時間幅をより小さく定める構成である、放電ランプ駆動装置。

この構成によれば、段階的に徐々に、第１状態での電力量と比べて第２状態での電力量を小さくすることができる。この結果、第１電極と第２電極との温度差を徐々に抑制することができる。

［適用例５］ 適用例１に記載のランプ駆動装置であって、前記非対称電力設定部は、前記第１状態での最大電流よりも前記第２状態での最大電流を小さくする構成を備える、放電ランプ駆動装置。

この構成によれば、電流の制御によって、容易に、第１状態での電力量と比べて第２状態での電力量を小さくすることができる。

［適用例６］ 適用例１ないし５のいずれかに記載の放電ランプ駆動装置であって、前記電力供給部は、定常動作時に、前記第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と、前記第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量とを等しくする対称電力設定部を備える放電ランプ駆動装置。

この構成によれば、定常動作時には、第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と、前記第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量とが等しくなる。このために、放電ランプの実用域である定常動作時においては、第１状態での電力量と第２状態での電力量が非対称となることによる光のちらつきを防止することができる。

［適用例７］ 光源装置であって、適用例１ないし６のいずれかに記載の放電ランプ駆動装置と、放電ランプと、前記放電ランプの前記第１電極側に配置されるとともに、前記放電ランプからの光を所定方向に向かって反射する主反射鏡と、前記放電ランプの前記第２電極側に配置されるとともに、前記放電ランプからの光を前記主反射鏡に向かって反射する副反射鏡と、を備える、光源装置。

［適用例８］ プロジェクタであって、適用例１ないし６のいずれかに記載の放電ランプ駆動装置と、放電ランプと、前記放電ランプによって発せられた光を、画像を投写するための投写光に変調する空間光変調部と、前記投写光を投写する投写光学系と、を備える、プロジェクタ。

［適用例９］ 第１電極と第２電極とを有する放電ランプの駆動方法であって、前記第１電極と前記第２電極との間に交流電力を供給する電力供給工程を備え、前記電力供給工程は、前記放電ランプの定常動作前の光束立ち上げ期間に、前記第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と比べて、前記第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量を小さくする工程を備える、放電ランプの駆動方法。

上記のように構成された光源装置、プロジェクタ、放電ランプの駆動方法は、適用例１に記載の放電ランプ駆動装置と同様に、光束立ち上げ期間において、第１電極の温度が低く第２電極の温度が高いことを示す温度差が過剰に大きくなることを抑制できるという効果を奏する。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、放電ランプ駆動装置と光源ランプとを有する光源装置の制御方法、その光源装置を有するプロジェクタの制御方法、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、等の形態で実現することができる。

次に、この発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．全体構成：
Ａ−２．電力供給部の構成：
Ａ−３．制御処理：
Ａ−４．作用効果：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．第５実施例：
Ｆ．変形例：

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．全体構成：
図１は、本発明の第１実施例としてのプロジェクタ１０００を示す説明図である。プロジェクタ１０００は、光源装置１００と、平行化レンズ３０５と、照明光学系３１０と、色分離光学系３２０と、３つの液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３４０と、投写光学系３５０とを有している。

光源装置１００は、光源ユニット１１０と電力供給部２００とを有している。光源ユニット１１０は、主反射鏡１１２と放電灯５００とを有している。電力供給部２００は、放電灯５００に電力を供給して、放電灯５００を点灯させる。主反射鏡１１２は、放電灯５００から放出された光を、照射方向Ｄに向けて反射する。照射方向Ｄは、光軸ＡＸと平行である。光源ユニット１１０からの光は、平行化レンズ３０５を通過して照明光学系３１０に入射する。この平行化レンズ３０５は、光源ユニット１１０からの光を、平行化する。

照明光学系３１０は、光源装置１００からの光の照度を均一化する。また、照明光学系３１０は、光源装置１００からの光の偏光方向を一方向に揃える。この理由は、光源装置１００からの光を有効に利用するためである。照度分布と偏光方向とが調整された光は、色分離光学系３２０に入射する。色分離光学系３２０は、入射光を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色光に分離する。３つの色光は、各色に対応付けられた液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂによって、それぞれ変調される。変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム３４０によって合成される。合成光は、投写光学系３５０に入射する。投写光学系３５０は、入射光を、図示しないスクリーンに投写する。これにより、スクリーン上には画像が表示される。

なお、平行化レンズ３０５と、照明光学系３１０と、色分離光学系３２０と、クロスダイクロイックプリズム３４０と、投写光学系３５０とのそれぞれの構成としては、周知の種々の構成を採用可能である。

図２は、光源装置１００の構成を示す説明図である。光源装置１００は、前述したように、光源ユニット１１０と電力供給部２００とを有している。図中には、光源ユニット１１０の断面図が示されている。光源ユニット１１０に備えられた放電灯５００は、放電灯本体５１０と副反射鏡５２０とを有している。放電灯本体５１０は、特許請求の範囲における「放電ランプ」に相当する。

放電灯本体５１０の形状は、第１端部５１０ｅ１から第２端部５１０ｅ２まで、照射方向Ｄに沿って延びる棒形状である。放電灯本体５１０の材料は、例えば、石英ガラス等の透光性材料である。放電灯本体５１０の中央部は球状に膨らんでおり、その内には、放電空間５１２が形成されている。放電空間５１２内には、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。

また、放電空間５１２内には、２つの電極５３２、５４２が、放電灯本体５１０から突出している。第１電極５３２は、放電空間５１２の第１端部５１０ｅ１側に配置され、第２電極５４２は、放電空間５１２の第２端部５１０ｅ２側に配置されている。これらの電極５３２、５４２の形状は、光軸ＡＸに沿って延びる棒形状である。放電空間５１２内では、各電極５３２、５４２の先端（「放電端」とも呼ぶ）が、所定距離だけ離れて向かい合っている。なお、これらの電極５３２、５４２の材料は、例えば、タングステン等の金属である。

放電灯本体５１０の第１端部５１０ｅ１には、第１端子５３６が設けられている。第１端子５３６と第１電極５３２とは、放電灯本体５１０の内部を通る導電性部材５３４によって電気的に接続されている。同様に、放電灯本体５１０の第２端部５１０ｅ２には、第２端子５４６が設けられている。第２端子５４６と第２電極５４２とは、放電灯本体５１０の内部を通る導電性部材５４４によって電気的に接続されている。各端子５３６、５４６の材料は、例えば、タングステン等の金属である。また、各導電性部材５３４、５４４としては、例えば、モリブデン箔が利用される。

これらの端子５３６、５４６は、電力供給部２００に接続されている。電力供給部２００は、これらの端子５３６、５４６に、交流電流を供給する。その結果、２つの電極５３２、５４２の間でアーク放電が起きる。アーク放電により発生した光（放電光）は、破線の矢印で示すように、放電位置から全方向に向かって放射される。

放電灯本体５１０の第１端部５１０ｅ１には、固定部材１１４によって、主反射鏡１１２が固定されている。主反射鏡１１２の反射面（放電灯本体５１０側の面）の形状は、回転楕円形状である。主反射鏡１１２は、放電光を照射方向Ｄに向かって反射する。なお、主反射鏡１１２の反射面の形状としては、回転楕円形状に限らず、放電光を照射方向Ｄに向かって反射するような種々の形状を採用可能である。例えば、回転放物線形状を採用してもよい。この場合は、主反射鏡１１２は、放電光を、光軸ＡＸにほぼ平行な光に変換することができる。従って、平行化レンズ３０５（図１）を省略することができる。

放電灯本体５１０の第２端部５１０ｅ２側には、固定部材５２２によって、副反射鏡５２０が固定されている。副反射鏡５２０の反射面（放電灯本体５１０側の面）の形状は、放電空間５１２の第２端部５１０ｅ２側を囲む球面形状である。副反射鏡５２０は、放電光を、主反射鏡１１２に向かって反射する。これにより、放電空間５１２から放射される光の利用効率を高めることができる。

なお、固定部材１１４、５２２の材料としては、放電灯本体５１０の発熱に耐える任意の耐熱材料（例えば、無機接着剤）を採用可能である。また、鏡１１２、５２０と放電灯本体５１０との配置を固定する方法としては、鏡１１２、５２０を放電灯本体５１０に固定する方法に限らず、任意の方法を採用可能である。例えば、放電灯本体５１０と主反射鏡１１２とを、独立に、プロジェクタの筐体（図示せず）に固定してもよい。副反射鏡５２０についても同様である。

Ａ−２．電力供給部の構成：
図３は、電力供給部２００の構成を示す説明図である。電力供給部２００は、ダウンチョッパ回路Ｃ１と、インバータブリッジ回路Ｃ２と、イグナイタ回路Ｃ３と、回路Ｃ１〜Ｃ２を制御する制御回路Ｃ４と、を有している。

ダウンチョッパ回路Ｃ１は、図示しない直流電源から電力供給を受け、そして、出力電力を制御する。このような回路としては、周知の種々の回路を採用可能である。例えば、図３に示すような、スイッチ素子（トランジスタ）Ｔｒｃと、ダイオードＤ１と、コイルＬ１と、コンデンサＣｄ１とを組み合わせた回路を採用可能である。スイッチ素子Ｔｒｃには、制御回路Ｃ４から制御信号ＣＳｃが入力される。制御信号ＣＳｃは、例えば、ＨレベルとＬレベルとが周期的に繰り返す信号である。制御回路Ｃ４は、制御信号ＣＳｃのデューティ比を制御することによって、出力電圧を制御する。制御回路Ｃ４は、ＣＰＵとメモリとを有するコンピュータにより構成される。なお、制御回路Ｃ４は、コンピュータに換えて、ディスクリートな論理回路により構成してもよい。

インバータブリッジ回路Ｃ２は、ダウンチョッパ回路Ｃ１から電力供給を受け、そして、出力電力の波形を制御する。本実施例では、インバータブリッジ回路Ｃ２は、直流電力を交流電力に変換する。このような回路としては、周知の種々の回路を採用可能である。本実施例では、インバータブリッジ回路Ｃ２は、いわゆるＨ型ブリッジ回路である。このインバータブリッジ回路Ｃ２は、４つのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を有している。２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が、第１出力ラインＯＬ１を制御し、他の２つのトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４が、第２出力ラインＯＬ２を制御する。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４には、制御回路Ｃ４から、制御信号ＣＳ１〜ＣＳ４が、それぞれ入力される。制御回路Ｃ４は、これらの制御信号ＣＳ１〜ＣＳ４によって、出力ラインＯＬ１、ＯＬ２から出力される電力（駆動信号）の波形を制御する。

イグナイタ回路Ｃ３は、図示しない昇圧回路を含んでいる。イグナイタ回路Ｃ３は、点灯開始時に、高電圧パルスを電極５３２、５４２（図２）間に印加する。これにより、電極間の絶縁が破壊されて、放電経路が作られる。その後の定常動作時においては、インバータブリッジ回路Ｃ２は、イグナイタ回路Ｃ３を介して、交流電力（駆動信号）を放電灯５００に供給する。「定常動作」とは、放電灯本体５１０に定常的な電力を供給するものであり、定常的な点灯状態を実現する。なお、このようなイグナイタ回路Ｃ３としては、周知の種々の回路を採用可能である。

Ａ−３．制御処理：
次に、電力の極性と電極の温度との関係と、交流電力（駆動信号）とについて説明し、続けて、制御処理について説明する。

図４は、２つの電極５３２、５４２の動作状態を示す説明図である。図中には、２つの電極５３２、５４２の先端部分が示されている。電極５３２、５４２の先端には突起５３２ｐ、５４２ｐがそれぞれ設けられている。放電は、これらの突起５３２ｐ、５４２ｐの間で生じる。本実施例では、突起が無い場合と比べて、各電極５３２、５４２における放電位置（アーク位置）の移動を抑えることができる。ただし、このような突起を省略してもよい。

図４（Ａ）は、第１電極５３２が陽極として動作し、第２電極５４２が陰極として動作する第１状態Ｓ１を示している。第１状態Ｓ１では、放電によって、第２電極５４２（陰極）から第１電極５３２（陽極）へ電子が移動する。陰極（第２電極５４２）からは、電子が放出される。陰極（第２電極５４２）から放出された電子は、陽極（第１電極５３２）の先端に衝突する。この衝突によって熱が生じ、そして、陽極（第１電極５３２）の先端（突起５３２ｐ）の温度が上昇する。

図４（Ｂ）は、第１電極５３２が陰極として動作し、第２電極５４２が陽極として動作する第２状態Ｓ２を示している。第２状態Ｓ２では、第１状態Ｓ１とは逆に、第１電極５３２から第２電極５４２へ電子が移動する。その結果、第２電極５４２の先端（突起５４２ｐ）の温度が上昇する。

このように、陽極の温度は、陰極と比べて高くなりやすい。ここで、一方の電極の温度が他方の電極と比べて高い状態が続くことは、種々の不具合を引き起こし得る。例えば、高温電極の先端が過剰に溶けた場合には、意図しない電極変形が生じ得る。その結果、アーク長が適正値からずれる場合がある。また、低温電極の先端の溶融が不十分な場合には、先端に生じた微少な凹凸が溶けずに残り得る。その結果、いわゆるアークジャンプが生じる場合がある（アーク位置が安定せずに移動する）。

このような不具合を抑制する技術として、各電極の極性を繰り返し交替させる交流駆動を利用可能である。図５は、放電灯５００（図２）に供給される交流電力（駆動信号）を示す説明図である。この駆動信号は、放電灯５００の定常動作時のものである。横軸は時間Ｔを示し、縦軸は電流Ｉを示している。電流Ｉは、放電灯５００を流れる電流を示す。正値は、第１状態Ｓ１を示し、負値は、第２状態Ｓ２を示す。図５の例では、矩形波交流電流が利用されている。そして、第１状態Ｓ１と第２状態Ｓ２とが交互に繰り返される。ここで、第１時間Ｔ１は、第１状態Ｓ１が続く時間を示し、第２時間Ｔ２は、第２状態Ｓ２が続く時間を示す。また、第１電流値Ｉｍ１は、第１状態Ｓ１での電流値Ｉ（絶対値）を示し、第２電流値Ｉｍ２は、第２状態Ｓ２での電流値Ｉ（絶対値）を示す。

電流Ｉの波形は、正値と負値とが位相をずらして対称となっている。すなわち、電流Ｉの波形は、Ｉｍ１＝Ｉｍ２であり、かつＴ１＝Ｔ２という条件を満たす波形である。この結果、２つの電極５３２、５４２の間で、供給される電力の条件が同一となっている。なお、駆動周波数は、放電灯５００（放電灯本体５１０）の特性に合わせて、実験的に決定可能である（例えば、３０Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲の値が採用される）。他の値Ｉｍ１（＝Ｉｍ２）、Ｔ１（＝Ｔ２）も、同様に実験的に決定可能である。

図６は、電力供給部２００に備えられる制御回路Ｃ４にて実行される点灯制御ルーチンを示すフローチャートである。この点灯制御ルーチンは、制御回路Ｃ４の電源がオンとなった以後、繰り返し実行される。図示するように、処理が開始されると、制御回路Ｃ４は、電源オン時からの経過時間ｔを演算し（ステップＳ１０）、その経過時間ｔが、以下のｉ）〜iii）のいずれに該当するかを判定する（ステップＳ２０）。

ｉ）ｔ≦ｔａ
ii）ｔａ＜ｔ＜ｔｂ
iii）ｔ≧ｔｂ

ただし、ｔａ＜ｔｂの関係を備え、例えば、ｔａは１０［秒］であり、ｔｂは８０［秒］である。なお、ｔａ、ｔｂの値は、放電灯５００（放電灯本体５１０）の特性等に合わせて、実験的に決定可能であり、上記に限る必要はない。ｔａは、例えば、５〜２０秒の範囲内の値としてもよいし、ｔｂは、例えば、６０〜１２０秒の範囲内の値としてもよい。

制御回路Ｃ４は、ステップＳ１０で、ｔ≦ｔａと判定された場合には、始動の処理を行い（ステップＳ３０）、ｔａ＜ｔ＜ｔｂと判定された場合には、光束立ち上げ制御の処理を行い（ステップＳ４０）、ｔ≧ｔｂと判定された場合には、定常動作の処理を行う（ステップＳ５０）。制御回路Ｃ４は、ステップＳ３０、Ｓ４０、またはＳ５０の実行後、「リターン」に抜けて、この点灯制御ルーチンを繰り返し実行する。

点灯制御ルーチンによれば、定常動作に先立って「初期動作」が実行される。この初期動作の期間は、電源オン直後の始動期間と、定常動作前の光束立ち上げ期間とに別れる。すなわち、この点灯制御ルーチンによれば、電源オン時からｔａ秒経過するまでは、始動の処理を行い、その後、電源オン時からｔｂ秒経過するまで、放電灯本体５１０の光束を急速に立ち上げるための光束立ち上げ制御の処理を行い、電源オン時からｔｂ秒経過後においては、定常動作の処理を行う。

図７は、放電灯本体５１０に供給する電流／電力の変化を示すグラフである。この電流／電力の変化は、上記点灯制御ルーチンを実行した結果、得られるものである。図中のグラフの横軸は、電源オン時からの経過時間ｔを示し、グラフの縦軸は、放電灯本体５１０に供給する電流ｉまたは電力Ｗを示す。グラフ中の実線が電流ｉの変化を示し、一点鎖線が電力Ｗの変化を示す。経過時間ｔがｔａ以下であるときが始動期間であり、経過時間ｔがｔａからｔｂまでであるときが光束立ち上げ期間であり、経過時間ｔがｔｂ以上であるときが定常動作期間である。

電力Ｗは、一点鎖線に示すように、始動期間後の光束立ち上げ期間において徐々に増加し、定常動作期間中において一定値に飽和する。電流ｉは、実線に示すように、光束立ち上げ期間において、定常動作期間に比べて大きな値に直ちに上昇し、その後、しばらくほぼ一定の値を保ち、次いで、減少し、その後の定常動作期間中はほぼ一定値に維持される。

上記電流ｉ／電力Ｗの変化を実現すべく、ステップＳ４０の光束立ち上げ制御の処理においては、定電流制御を行い、ステップＳ５０の定常動作の処理においては、定電力制御を行う。光束立ち上げ期間において定電流制御を行うことで、放電灯本体５１０の温度を高めて、放電灯本体５１０の点灯を安定化させる準備を行うことができ、定常動作の処理において定電力制御を行うことで、放電灯本体５１０を安定的に点灯させることができる。

一方、始動期間における始動の処理は、光束立ち上げ期間に先立つ電力供給の準備を進めるもので、この始動期間の終了時点がほぼ、電極間の絶縁が破壊されたのちの高周波電流制御が終了したときである。

さらに、図６に示すように、ステップＳ５０の定常動作の処理は、対称電力設定の処理（ステップＳ５５）を含む。対称電力設定の処理は、インバータブリッジ回路Ｃ２へ出力する制御信号ＣＳ１〜ＣＳ４を調整することにより、放電灯５００に供給される交流電力（駆動信号）の波形を、図５を用いて前述した対称なものとする。

一方、ステップＳ４０の光束立ち上げ制御の処理は、非対称電力設定の処理（ステップＳ４５）を含む。この非対称電力設定の処理は、電流Ｉの波形を非対称な波形とするものであり、次に詳述する。

図８は、光束立ち上げ期間における電流Ｉの波形を示す説明図である。横軸は時間Ｔを示し、縦軸は電流Ｉを示している。定常動作処理では、電流Ｉの波形が対称である（図５参照）のに対して、光束立ち上げ制御処理では、第１電流値Ｉｍ１は第２電流値Ｉｍ２と同じでありながら、第２時間Ｔ２が第１時間Ｔ１よりも短い。すなわち、電力供給部２００（図３）は、第１状態Ｓ１の時間の割合よりも第２状態Ｓ２の時間の割合が小さくなるように、デューティ比を制御する。なお、第１状態Ｓ１のデューティ比は、１周期の時間（Ｔ１＋Ｔ２）に対する第１時間Ｔ１の割合によって表される。また、第２状態Ｓ２のデューティ比は、１周期の時間に対する第２時間Ｔ２の割合によって表される。

第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２とは、予め実験的に決定すればよい。ここで、放電灯５００に供給される総電力量が同じで波形が対称である場合と比べて、第１電極５３２と第２電極５４２との間の温度差が小さくなるように、時間Ｔ１、Ｔ２を決定することが好ましい。例えば、対称波形における２つの時間Ｔ１、Ｔ２を、１周期の時間を変えずに、温度差が小さくなるように調整すればよい。なお、温度差としては、例えば、第１電極５３２の時間平均温度と、第２電極５４２の時間平均温度との差を採用可能である。時間平均は、１周期の平均でもよいが、１周期と比べて十分に長い時間（例えば、数時間といった１００万サイクルより長い時間）の平均であることが好ましい。また、電極の先端部分の温度を比較することが好ましい。なお、温度測定には、例えば、非接触赤外線温度計を用いることができる。

また、第１電極５３２と第２電極５４２とのそれぞれの温度を、計算によって推定してもよい。ここで、このような計算を、光源装置１００の構成部品の熱容量、熱伝導率及び冷却条件等を考慮して行うことが好ましい。

図６に示すステップＳ４５の非対称電力設定の処理では、インバータブリッジ回路Ｃ２へ出力する制御信号ＣＳ１〜ＣＳ４を調整することにより、放電灯５００に供給される交流電力（駆動信号）の波形を、前述した非対称のものとする。

Ａ−４．作用効果：
以上のように構成された第１実施例によれば、放電灯本体５１０の定常動作前の光束立ち上げ期間に、第１電極５３２が陽極として動作する第１状態Ｓ１の時間の割合と比べて、第２電極５４２が陽極として動作する第２状態Ｓ２の時間の割合が小さくなるように、放電灯５００に供給する駆動信号のデューティ比を定める。このために、光束立ち上げ期間において、第１状態Ｓ１での電力量と比べて、第２状態Ｓ２での電力量が小さくなる。したがって、光束立ち上げ期間において、第１電極５３２の温度が低く第２電極５４２の温度が高いことを示す温度差が過剰に大きくなることを抑制できる。

特に本実施例では、放電ランプの駆動信号のデューティ比を切り換えるだけで、容易に、第１状態Ｓ１での電力量と比べて第２状態Ｓ２での電力量を小さくすることができる。また、本実施例では、光束立ち上げ期間後の定常動作期間においては、放電灯５００に供給する駆動信号のデューティ比を、第１状態Ｓ１の時間割合と第２状態Ｓ２の時間の割合とが等しくなるように切り換えていることから、放電ランプの実用域である定常動作時においては、第１状態での電力量と第２状態での電力量が非対称となることによる光のちらつきを防止することができる。

Ｂ．第２実施例：
第２実施例は、第１実施例と比較して、光束立ち上げ期間における非対称電力設定の処理が相違するだけであり、その他の構成は同一である。図９は、第２実施例の光束立ち上げ期間における電流Ｉの波形を示す説明図である。図５に示す定常動作期間における波形との差違は、第２電流値Ｉｍ２が第１電流値Ｉｍ１よりも小さい点だけである。この第２実施例の非対称電力設定の処理では、放電灯５００に供給される交流電力（駆動信号）の波形を、図９に示すものとしている。

この結果、第２実施例では、第２状態Ｓ２（図４（Ｂ））で第２電極５４２が電子衝突によって受けるエネルギ（熱）が、第１状態Ｓ１（図４（Ａ））で第１電極５３２が電子衝突によって受けるエネルギ（熱）よりも小さい。従って、第１実施例と同様に、第１電極５３２の温度が低く第２電極５４２の温度が高いことを示す温度差が過剰に大きくなることを抑制できる。

なお、第１電流値Ｉｍ１と第２電流値Ｉｍ２とは、予め実験的に決定すればよい。電流値Ｉｍ１、Ｉｍ２の決定方法としては、第１実施例における時間Ｔ１、Ｔ２の決定方法と同様の方法を採用可能である。例えば、対称波形における２つの電流値Ｉｍ１、Ｉｍ２を、総電力量を変えずに（すなわち、２つの電流値Ｉｍ１、Ｉｍ２の合計を変えずに）、温度差が小さくなるように調整すればよい。

Ｃ．第３実施例：
図１０は、第３実施例の光束立ち上げ期間における電流Ｉの波形を示す説明図である。図８に示す第１実施例の光束立ち上げ期間における波形との差違は、第２電流値Ｉｍ２が第１電流値Ｉｍ１よりも小さい点だけである。この結果、第１電極５３２の温度が低く第２電極５４２の温度が高いことを示す温度差が過剰に大きくなることを、第１実施例と比べて強く抑制することができる。なお、時間Ｔ１、Ｔ２と電流値Ｉｍ１、Ｉｍ２との決定方法としては、第１と第２の実施例と同様の方法を採用可能である。

Ｄ．第４実施例：
図１１は、第４実施例における光源装置１００Ａ（光源ユニット１１０Ａ）の構成を示す説明図である。図２に示す光源装置１００（光源ユニット１１０）との差違は、副反射鏡５２０と固定部材５２２とが省略されている点だけである。他の構成は、図２の光源装置１００と同じである。なお、本実施例の光源装置１００Ａは、上述の各実施例において、光源装置１００の代わりに利用可能である。

図２に示す実施例と同様に、放電灯本体５１０（放電灯５００Ａ）の第１端部５１０ｅ１には、主反射鏡１１２が固定されている。放電灯本体５１０の温度が上昇すると、熱が、放電灯本体５１０から固定部材１１４を介して主反射鏡１１２に伝導する。このように、主反射鏡１１２は、放電灯本体５１０の放熱器として機能する。特に、主反射鏡１１２は、第２端部５１０ｅ２側よりも、第１端部５１０ｅ１側を強く冷却する。すなわち、第２電極５４２の温度が、第１電極５３２の温度と比べて、高温となり得る。このように、副反射鏡５２０が無い場合であっても、第２電極５４２の温度は、第１電極５３２の温度と比べて、高温になり易い。そこで、上述の各実施例のように、非対称な波形の電流Ｉを利用することによって、第１電極５３２の温度が低く第２電極５４２の温度が高いことを示す温度差が過剰に大きくなることを抑制することができる。

Ｅ．第５実施例：
図１２は、第５実施例における光源装置１００Ｂ（光源ユニット１１０Ｂ）の構成を示す説明図である。図１１に示す光源装置１００Ａ（光源ユニット１１０Ａ）との差違は、主反射鏡１１２Ｂの向きが９０度だけ回転している点だけである。他の構成は、図１１の光源装置１００Ａと同じである。なお、本実施例の光源装置１００Ｂは、上述の各実施例において、光源装置１００の代わりに利用可能である。

本実施例では、主反射鏡１１２Ｂは、２つの電極５３２、５４２を通るラインＥＤとは垂直な照射方向ＤＢを向いている（放電灯本体５１０からみて、ラインＥＤは図１１の光軸ＡＸと同じである）。そして、光軸ＡＸＢは、ラインＥＤと垂直で、２つの電極５３２、５４２の間を通る。このように、２つの電極５３２、５４２を通るラインＥＤが、光軸ＡＸＢと平行でなくてもよい。

このような光源ユニット１１０Ｂを利用する場合にも、種々の要因が、２つの電極５３２、５４２の間の温度差を引き起こし得る。例えば、図中の破線の矢印は、図示しない冷却ファンからの冷却風ＣＷの流れを示している。図示するように、冷却風ＣＷは、主反射鏡１１２Ｂの反射面に沿って流れる。本実施例では、冷却風ＣＷは、第１端部５１０ｅ１側を流れた後、第２端部５１０ｅ２側を流れる。その結果、冷却風ＣＷは、第２端部５１０ｅ２側よりも、第１端部５１０ｅ１側を強く冷却する。すなわち、第２電極５４２の温度が、第１電極５３２の温度と比べて、高温となり得る。そこで、上述の各実施例のように、非対称な波形の電流Ｉを利用することによって、第１電極５３２の温度が低く第２電極５４２の温度が高いことを示す温度差が過剰に大きくなることを抑制することができる。

Ｆ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や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。

変形例１：
上述の各実施例において、光束立ち上げ期間において２つの電極５３２、５４２に供給される駆動信号としては、図８）、図９、図１０に示す駆動信号に限らず、種々の駆動信号を採用可能である。一般には、以下のような条件を満たす駆動信号を採用することが好ましい。すなわち、第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と比べて、第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量が小さいことが好ましい。このような駆動信号を利用すれば、第１電極の温度が低く第２電極の温度が高いことを示す温度差が過剰に大きくなることを抑制することができる。なお、第２電極としては、２つの電極の内の比較的高温になりやすい電極を選択することが好ましい。そして、第１状態での電力量と第２状態での電力量との合計値である総電力量が同じで対称な矩形波電流を利用した場合と比べて、２つの電極間の温度差が小さくなるように、駆動信号を決定することが好ましい。なお、第１状態での電力量と、第２状態での電力量とを比較する場合には、１周期における累積電力を利用可能である。ただし、１周期と比べて十分に長い時間（例えば、数時間といった１００万サイクルより長い時間）の間、放電ランプを点灯させた場合の累積電力を利用することが好ましい。こうすれば、放電ランプの長時間点灯を考慮して、第１状態での電力量と第２状態での電力量とを比較することができる。なお、このような電力量は、電極が受けるエネルギに相当する、と考えることができる。

上述の条件を満たす場合には、以下のような駆動信号の変形も可能である。例えば、図８の実施例において、第２電流値Ｉｍ２が第１電流値Ｉｍ１よりも大きくてもよい。また、図９の実施例において、第２時間Ｔ２が第１時間Ｔ１よりも長くてもよい。また、駆動信号の波形としては、矩形波に限らず、上述の条件を満たすような任意の形状を採用可能である。例えば、第１状態Ｓ１が続く時間内において、電流Ｉが時間Ｔとともに変化してもよい。同様に、第２状態Ｓ２が続く時間内において、電流Ｉが時間Ｔとともに変化してもよい。いずれの場合も、第１状態Ｓ１での最大電流よりも第２状態Ｓ２での最大電流が小さいことが好ましい。こうすれば、電流の制御によって、容易に、第１状態Ｓ１での電力量と比べて第２状態Ｓ２での電力量を小さくすることができる。また、第１状態Ｓ１の累積時間よりも第２状態Ｓ２の累積時間が短くなるように、交流電力の極性を切り替えることが好ましい。こうすれば、極性の切替によって、容易に、第１状態Ｓ１での電力量と比べて第２状態Ｓ２での電力量を小さくすることができる。ここで、累積時間としては、１周期と比べて十分に長い時間（例えば、数時間といった１００万サイクルより長い時間）の間、放電ランプを点灯させた場合の、各状態Ｓ１、Ｓ２のそれぞれの累積時間を利用すればよい。いずれの場合も、デューティ比が、時間とともに変化してもよい。

変形例２：
上述の各実施例および変形例により、光束立ち上げ期間における駆動信号の波形を説明してきたが、これらの例では、その波形は一定のもので光束立ち上げ期間内においては同一のものであった。これに変えて、光束立ち上げ期間内において、時間経過と共に段階的に、第２状態での時間幅をより小さく定める構成としてもよい。例えば、電源がオンとなってから１０〜３０秒においては、第１状態Ｓ１が続く時間である第１時間Ｔ１と第２状態Ｓ２が続く時間である第２時間Ｔ２との割合を６０：４０とし、３０〜５０秒においては、上記割合を７０：３０とし、５０〜８０秒においては、上記割合を８０：２０としてもよい。この結果、第１電極と第２電極との温度差を徐々に抑制することができる。

なお、上記割合の具体的な数値や、時間の刻み幅は上記例に限る必要ななく、さまざま数値とすることができる。なお、増減の方向は時間経過とともに一様とすることができる。また、例えば、光束立ち上げ期間を前半と後半に分けて、前半部分では上記割合が５０：５０として、後半部分だけで、第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と比べて、記第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量を小さくする構成としてもよい。

変形例３：
上述の各実施例および変形例によれば、主反射鏡１１２側の第１電極５３２の温度が低く副反射鏡５２０側の第２電極５４２の温度が高くなることを前提に、放電灯本体５１０の駆動信号の波形を定めていた。これに対して、設計によっては、第１電極５３２の温度が低く第２電極５４２の温度が高くなることがあり得る。例えば、副反射鏡５２０の戻り光が第１電極に強く当たる場合にこうしたことがあり得る。この場合には、前述した矩形の駆動波形において、第１電流値Ｉｍ１は第２電流値Ｉｍ２と同じでありながら、第１時間Ｔ１が第２時間Ｔ２よりも短い構成とすればよい。すなわち、光束立ち上げ期間に、第２電極５４２が陽極として動作する第２状態での電力量と比べて、第１電極５３２が陽極として動作する第１状態での電力量を小さくすればよい。なお、この関係を実現するためには、前述した時間幅を変えるだけではなく、上述の各実施例および変形例と同様に、第１電流値Ｉｍ１、第２電流値Ｉｍ２を変化させてもよい。

変形例４：
上述の各実施例において、放電灯本体５１０の構成、材料等は一例であり、他の構成、材料等を採用可能である。例えば、２つの電極５３２、５４２が同じ軸上で向かい合う代わりに、２つの電極５３２、５４２が同じ方向に向かって突出してもよい。一般には、２つの放電電極を含む任意の構成を採用可能である。また、ランプの種類としては、例えば、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の種々の種類を採用可能である。また、光源ユニットの構成としては、図２、図８、図９に示す構成に限らず、放電ランプを含む任意の構成を採用可能である。例えば、反射鏡１１２、５２０が省略されてもよい。

変形例５：
上述の各実施例では、液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂは透過型であるが、この代わりに、反射型の液晶ライトバルブを採用してもよい。また、上述の各実施例において、放電ランプによって発せられた光を、画像を投写するための投写光に変調する空間光変調部としては、液晶ライトバルブに限らず、任意の空間光変調装置を採用可能である。例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：ＴＩ社の商標）などのマイクロミラー型光変調装置を用いることもできる。また、空間光変調部の総数は、３に限らず、任意である。例えば、１つや２つや４以上を採用可能である。

変形例６：
上述の各実施例において、光源装置１００、１００Ａ、１００Ｂは、プロジェクタに限らず、他の任意の装置に組み込んでもよい。例えば、車両のヘッドライトや、照明機器を採用可能である。

変形例７：
上述の各実施例において、電力供給部２００の構成としては、図３に示す構成に限らず、上述したような交流電力を出力可能な任意の構成を採用可能である。例えば、ダウンチョッパ回路Ｃ１が省略されてもよい。また、イグナイタ回路Ｃ３の代わりに、他の点灯開始装置を利用してもよい。また、交流電力の波形を制御する回路としては、インバータブリッジ回路Ｃ２に限らず、他の種々の回路を採用可能である。

また、放電ランプの駆動装置としては、電力供給部２００を有する種々の構成を採用可能である。例えば、電力供給部２００と電源とを含む構成を採用可能である。この代わりに、駆動装置から電源を省略してもよい。この場合、外部電源を利用すればよい。

変形例８：
上記各実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部あるいは全部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。

また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。

本発明の第１実施例としてのプロジェクタ１０００を示す説明図である。 光源装置１００の構成を示す説明図である。 電力供給部２００の構成を示す説明図である。 ２つの電極５３２、５４２の動作状態を示す説明図である。 放電灯５００に供給される交流電力（駆動信号）を示す説明図である。 電力供給部２００に備えられる制御回路Ｃ４にて実行される点灯制御ルーチンを示すフローチャートである。 放電灯本体５１０に供給する電流／電力の変化を示すグラフである。 光束立ち上げ期間における電流Ｉの波形を示す説明図である。 第２実施例の光束立ち上げ期間における電流Ｉの波形を示す説明図である。 第３実施例の光束立ち上げ期間における電流Ｉの波形を示す説明図である。 第４実施例における光源装置１００Ａの構成を示す説明図である。 第５実施例における光源装置１００Ｂの構成を示す説明図である。

符号の説明

１００、１００Ａ、１００Ｂ…光源装置
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ…光源ユニット
１１２、１１２Ｂ…主反射鏡
１１４…固定部材
２００…点灯駆動部
３０５…平行化レンズ
３１０…照明光学系
３２０…色分離光学系
３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂ…液晶ライトバルブ
３４０…クロスダイクロイックプリズム
３５０…投写光学系
５００、５００Ａ…放電灯
５１０…放電灯本体
５１２…放電空間
５２０…副反射鏡
５２２…固定部材
５３２…第１電極
５３２ｐ…突起
５３４…導電性部材
５３６…第１端子
５４２…第２電極
５４２ｐ…突起
５４４…導電性部材
５４６…第２端子
１０００…プロジェクタ
５１０ｅ１…第１端部
５１０ｅ２…第２端部
Ｃ１…ダウンチョッパ回路
Ｄ１…ダイオード
Ｌ１…コイル
Ｃｄ１…コンデンサ
Ｃ２…インバータブリッジ回路
Ｃ３…イグナイタ回路
Ｃ４…制御回路
ＤＢ…照射方向
ＥＤ…ライン
ＣＷ…冷却風
ＡＸ、ＡＸＢ…光軸
ＯＬ１…第１出力ライン
ＯＬ２…第２出力ライン
ＣＳｃ、ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４…制御信号
Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４…トランジスタ
Ｔｒｃ…スイッチ素子

Claims (9)

1. 第１電極と第２電極とを有する放電ランプの駆動装置であって、
   前記第１電極と前記第２電極との間に交流電力を供給する電力供給部を備え、
   前記電力供給部は、
   前記放電ランプの定常動作前の光束立ち上げ期間に、前記第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と比べて、前記第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量を小さくする非対称電力設定部
   を備える、放電ランプ駆動装置。
2. 請求項１に記載の放電ランプ駆動装置であって、
   前記非対称電力設定部は、
   前記第１状態の累積時間よりも前記第２状態の累積時間が短くなるように前記交流電力の極性を切り替える極性切替設定部を備える、放電ランプ駆動装置。
3. 請求項２に記載の放電ランプ駆動装置であって、
   前記電力供給部は、前記交流電力としての矩形波の駆動信号を供給する構成であり、
   前記極性切替設定部は、
   前記駆動信号のデューティ比を、前記第１状態の時間幅と比べて、前記第２状態での時間幅が小さくなるように定めるデューティ比設定部である、放電ランプ駆動装置。
4. 請求項３に記載の放電ランプ駆動装置であって、
   前記デューティ比設定部は、
   時間経過と共に段階的に、前記第２状態での時間幅をより小さく定める構成である、放電ランプ駆動装置。
5. 請求項１に記載の放電ランプ駆動装置であって、
   前記非対称電力設定部は、
   前記第１状態での最大電流よりも前記第２状態での最大電流を小さくする構成を備える、放電ランプ駆動装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の放電ランプ駆動装置であって、
   前記電力供給部は、
   定常動作時に、前記第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と、前記第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量とを等しくする対称電力設定部
   を備える放電ランプ駆動装置。
7. 光源装置であって、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の放電ランプ駆動装置と、
   放電ランプと、
   前記放電ランプの前記第１電極側に配置されるとともに、前記放電ランプからの光を所定方向に向かって反射する主反射鏡と、
   前記放電ランプの前記第２電極側に配置されるとともに、前記放電ランプからの光を前記主反射鏡に向かって反射する副反射鏡と、
   を備える、光源装置。
8. プロジェクタであって、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の放電ランプ駆動装置と、
   放電ランプと、
   前記放電ランプによって発せられた光を、画像を投写するための投写光に変調する空間光変調部と、
   前記投写光を投写する投写光学系と、
   を備える、プロジェクタ。
9. 第１電極と第２電極とを有する放電ランプの駆動方法であって、
   前記第１電極と前記第２電極との間に交流電力を供給する電力供給工程を備え、
   前記電力供給工程は、
   前記放電ランプの定常動作前の光束立ち上げ期間に、前記第１電極が陽極として動作する第１状態での電力量と比べて、前記第２電極が陽極として動作する第２状態での電力量を小さくする工程
   を備える、放電ランプの駆動方法。

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