JP2010118305A - 放電灯の駆動装置および駆動方法、光源装置並びに画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フリッカの発生をより確実に抑制する。
【解決手段】放電灯の駆動装置は、放電灯の２つの電極間に交流電流を供給することにより放電灯を駆動する。この駆動装置は、放電灯に供給する交流電流の周波数ｆｄを、放電灯の状態に応じて所定の上下限値の範囲内で変調する。そして、放電灯が第１の状態である際の下限周波数は、放電灯が第１の状態よりもフリッカが発生しにくい第２の状態である際の下限周波数よりも高く設定される。
【選択図】図５

Description

この発明は、電極間の放電により点灯する放電灯の駆動技術に関する。

プロジェクタ等の画像表示装置に使用される光源として、超高圧放電ランプ等の高輝度放電ランプが使用される。このような超高圧放電ランプでは、光源となるアークは、電極に形成された突起間で形成される。そのため、電極先端に突起を形成させて、その突起を基点とするアークを形成させるため、定常周波数に定常周波数よりも低い周波数を挿入した交流電流を超高圧放電ランプに供給することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、超高圧放電ランプの電極間の電圧（ランプ電圧）の上昇もしくは点灯電力の低減に伴って超高圧放電ランプに供給される電流（ランプ電流）が低下した際のアーク輝点を安定させるために、ランプ電流が低下する条件下で、より低い周波数を挿入した交流電流を超高圧放電ランプに供給することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−５９７９０号公報 特開２００６−３３２０１５号公報

しかしながら、ランプ電流が低下する条件下で、より低い周波数を挿入した交流電流を超高圧放電ランプに供給しても、電極の状態によっては好ましい形状の突起が形成されず、アークの輝点が移動するフリッカが発生するおそれがある。この問題は、ランプ電流が低下する条件下のみならず、電極の消耗などフリッカが発生しやすい条件下での放電ランプの駆動時に共通する。

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、フリッカの発生をより確実に抑制することを目的とする。

本発明は、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］
放電灯の駆動装置であって、
前記放電灯の２つの電極間に交流電流を供給する交流電流供給部と、前記交流電流供給部が供給する交流電流の周波数を、前記放電灯の所定の状態に応じて所定の上下限値の範囲内で変調する周波数変調部と、前記周波数変調部による前記周波数の変調条件を設定する変調条件設定部とを備え、前記変調条件設定部は、前記放電灯が第１の状態である際の下限周波数を、前記放電灯が前記第１の状態よりもフリッカが発生しにくい第２の状態である際の下限周波数よりも高くするように、前記変調条件を設定する放電灯の駆動装置。

交流電流の周波数が低い場合、放電による電極の発熱が電極先端の突起全体に分散する。発熱が突起全体に分散すると、突起の溶融が十分に行われないため、突起の先端が平坦化するおそれがある。このように、突起が平坦化すると、平坦化した表面のランダムな位置からアークが発生するフリッカが生じる。また、フリッカが発生しやすい条件下においてフリッカが発生すると、アークの位置が移動することにより、さらに突起全体に発熱が分散して突起の先端の平坦化が進行する。そこで、本適用例のように、フリッカが発生しやすい第１の状態における交流電流の下限周波数を、フリッカが発生しにくい第２の状態における交流電流の下限周波数よりも高くすることにより、発熱の突起全体への分散が抑制され、突起の平坦化が抑制し、フリッカの発生をより確実に抑制することが可能となる。

［適用例２］
適用例１記載の放電灯の駆動装置であって、前記変調条件設定部は、前記放電灯が前記第１の状態である際の上限周波数を、前記放電灯が前記第２の状態である際の上限周波数よりも高くするように、前記変調条件を設定する放電灯の駆動装置。

交流電流の周波数が高い場合、一旦発生したアークの付近に発熱が集中し、突起の一部が十分に溶融される。また、突起の溶融部において、対向する電極に加わる力が集中する。そのため、本適用例によれば、一旦発生したアークの位置において細長い突起の成長が促進されるので、アークの発生位置を安定化し、フリッカをより確実に抑制することが可能となる。

［適用例３］
適用例１または２記載の放電灯の駆動装置であって、前記第１の状態は、前記第２の状態よりも前記交流電流の電力が小さい状態である放電灯の駆動装置。

一般に、交流電流の電力を小さくすることにより、突起における発熱量が低下し、突起の溶融を十分に行うことができなくなるおそれがより高くなる。また、電極および突起の温度の低下により、熱電子の放出位置が移動して、よりフリッカが発生しやすくなる。そこで、本適用例のように交流電流の電力が小さい第１の状態における下限周波数を高くすることにより、交流電流の電力が小さく、フリッカの発生のおそれがより高い状態においても、フリッカをより確実に抑制することができる。

［適用例４］
適用例３記載の放電灯の駆動装置であって、前記放電灯が前記第２の状態から前記第１の状態に切り替わった際の前記第１の状態における初期の周波数を、所定の周波数よりも高い周波数とする放電灯の駆動装置。

交流電流の電力が大きい第２の状態で電極および突起の温度が上昇しているため、第１の状態の初期における温度は、第１の状態が継続している場合よりも高くなる。そのため、突起の溶融が容易な状態で、交流電流の周波数を高くすることにより、細長い突起の成長がより促進され、アークの発生位置を安定化するため、フリッカをより確実に抑制することが可能となる。

［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか記載の放電灯の駆動装置であって、前記周波数変調部は、互いに周波数が異なる複数の期間を有する変調パターンに従って前記周波数を変調し、前記変調条件設定部は、前記第１と第２の状態に応じて、前記周波数変調部に前記第１と第２の状態とのそれぞれに対応する変調パターンを設定する放電灯の駆動装置。

この適用例によれば、互いに周波数が異なる複数の期間を設けることにより、それぞれの周波数に応じた突起が安定的に形成される。

［適用例６］
適用例５記載の放電灯の駆動装置であって、前記第１の状態に対応する変調パターンは、前記第２の状態に対応する変調パターンが有する複数の期間のうち少なくとも前記下限周波数の期間を除去した変調パターンである放電灯の駆動装置。

この適用例によれば、変調パターンの設定がより容易になる。

［適用例７］
適用例５記載の放電灯の駆動装置であって、前記第１の状態に対応する変調パターンは、前記第２の状態に対応する変調パターンが有する複数の期間の各期間の周波数を所定の値高くした変調パターンである放電灯の駆動装置。

この適用例によっても、変調パターンの設定がより容易になる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、放電灯の駆動装置と駆動方法、放電灯を使用した光源装置とその制御方法、その光源装置を利用した画像表示装置、等の態様で実現することができる。

Ａ１．プロジェクタの構成：
図１は、本発明の第１実施例を適用するプロジェクタ１０００の概略構成図である。プロジェクタ１０００は、光源装置１００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とを備えている。

光源装置１００は、放電灯５００が取り付けられた光源ユニット１１０と、放電灯５００を駆動する放電灯駆動装置２００とを有している。放電灯５００は、放電灯駆動装置２００から電力の供給を受けて光を放射する。光源ユニット１１０は、放電灯５００の放射光を照明光学系３１０に向けて射出する。なお、光源ユニット１１０および放電灯駆動装置２００の具体的な構成や機能については、後述する。

光源ユニット１１０から射出された光は、照明光学系３１０により、照度が均一化されるとともに、偏光方向が一方向に揃えられる。照明光学系３１０を経て照度が均一化され偏光方向が揃えられた光は、色分離光学系３２０により、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３色の色光に分離される。色分離光学系３２０により分離された３色の色光は、それぞれ対応する液晶ライトバルブ３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂにより変調される。液晶ライトバルブ３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂにより変調された３色の色光は、クロスダイクロイックプリズム３４０により合成され、投写光学系３５０に入射する。投写光学系３５０が、入射した光を図示しないスクリーン上に投影することにより、スクリーン上には液晶ライトバルブ３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂにより変調された画像が合成されたフルカラーの映像として画像が表示される。なお、第１実施例では、３つの液晶ライトバルブ３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂにより３色の色光を別個に変調しているが、カラーフィルタを備える１つ液晶ライトバルブで光の変調を行うものとしてもよい。この場合、色分離光学系３２０とクロスダイクロイックプリズム３４０を省略することができる。

Ａ２．光源装置の構成：
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、上述のように、光源ユニット１１０と放電灯駆動装置２００とを有している。光源ユニット１１０は、放電灯５００と、回転楕円形の反射面を有する主反射鏡１１２と、出射光をほぼ並行光にする平行化レンズ１１４とを備えている。ただし、主反射鏡１１２の反射面は、必ずしも回転楕円形である必要はない。例えば、主反射鏡の１１２の反射面は、回転放物形であってもよい。この場合、放電灯５００の発光部を放物面鏡のいわゆる焦点に置けば、平行化レンズ１１４を省略することができる。主反射鏡１１２と放電灯５００とは、無機接着剤１１６により接着されている。

放電灯５００は、放電灯本体５１０と、球面状の反射面を有する副反射鏡５２０とを無機接着剤５２２で接着することにより形成されている。放電灯本体５１０は、例えば、石英ガラスなどのガラス材料で形成されている。放電灯本体５１０には、タングステン等の高融点金属の電極材で形成された２つの電極５３２，５４２と、２つの接続部材５３４，５４４と、２つの電極端子５３６，５４６とが設けられている。電極５３２，５４２は、その先端部が放電灯本体５１０の中央部に形成された放電空間５１２において対向するように配置されている。放電空間５１２には、放電媒体として、希ガス、水銀や金属ハロゲン化合物等を含むガスが封入されている。接続部材５３４，５４４は、電極５３２，５４２と、電極端子５３６，５４６とをそれぞれ電気的に接続する部材である。

放電灯５００の電極端子５３６，５４６は、それぞれ放電灯駆動装置２００に接続されている。放電灯駆動装置２００は、電極端子５３６，５４６にパルス状の交流電流（交流パルス電流）を供給する。電極端子５３６，５４６に交流パルス電流が供給されると、放電空間５１２内の２つの電極５３２，５４２の先端部の間で、アークＡＲが生じる。アークＡＲは、アークＡＲの発生位置から全方位に向かって光を放射する。副反射鏡５２０は、一方の電極５４２の方向に放射される光を、主反射鏡１１２に向かって反射する。このように、電極５４２方向に放射される光を主反射鏡１１２に向かって反射することにより、光源ユニット１１０から射出される光の平行度をより高くすることができる。なお、以下では、副反射鏡５２０が設けられている側の電極５４２を「副鏡側電極５４２」とも呼び、他方の電極５３２を「主鏡側電極５３２」とも呼ぶ。

図３は、放電灯駆動装置２００の構成を示すブロック図である。放電灯駆動装置２００は、駆動制御部２１０と、点灯回路２２０とを有している。駆動制御部２１０は、ＣＰＵ６１０と、ＲＯＭ６２０と、ＲＡＭ６３０と、タイマ６４０と、点灯回路２２０に制御信号を出力する出力ポート６５０と、点灯回路２２０からの信号を取得する入力ポート６６０と、外部インタフェース６７０とを備えるコンピュータとして構成されている。外部インタフェース６７０は、プロジェクタ１０００に設けられた操作パネル、あるいは、リモートコントローラからの操作信号の受信部（いずれも図示しない）からの操作信号を取得する。駆動制御部２１０のＣＰＵ６１０は、タイマ６４０と入力ポート６６０と外部インタフェース６７０とからの出力信号に基づいて、ＲＯＭ６２０に格納されたプログラムを実行する。これにより、ＣＰＵ６１０は、駆動周波数変調部６１２、変調パターン設定部６１４、および電力モード設定部６１６としての機能を実現する。

点灯回路２２０は、交流パルス電流を発生するインバータ２２２を有している。点灯回路２２０は、駆動制御部２１０から出力ポート６５０を介して供給される制御信号に基づいて、インバータ２２２を制御する。具体的には、点灯回路２２０は、制御信号により指定された給電条件（例えば、交流パルス電流の電力値や周波数）に応じた、交流パルス電流をインバータ２２２に発生させる。第１実施例では、輝度変動によるスクロールノイズの発生を抑制するため、交流パルス電流を矩形波としている。インバータ２２２は、点灯回路２２０により指定された給電条件に従って、電力モード（後述する）に応じた定電力（例えば、２００Ｗもしくは１５０Ｗ）の交流パルス電流を発生し、発生した交流パルス電流を放電灯５００に供給する。なお、放電灯５００の２つの電極５３２，５４２間の電圧（ランプ電圧）は、放電灯５００に供給する電流値によらずほぼ一定の電圧となる。そのため、電力モードに応じた電力値は、主として電流値を変更することにより行われる。

駆動制御部２１０の電力モード設定部６１６は、外部インタフェース６７０から供給される操作信号に基づいて、点灯回路２２０に対して設定する電力値を切り替える。具体的には、点灯回路２２０が、点灯回路２２０から放電灯５００に供給される電力が放電灯５００の定格電力である定格電力モードと、定格電力モードより小さい電力を放電灯５００に供給する低電力モードとのいずれかの電力モードで動作するように、電力モード設定部６１６が電力値の設定を行う。駆動周波数変調部６１２は、変調パターン設定部６１４により設定される変調パターンに従って、点灯回路２２０が出力する交流パルス電流の周波数（駆動周波数）ｆｄを設定する。変調パターン設定部６１４は、電力モード設定部６１６により設定された点灯回路２２０の電力モードに応じて、変調パターンを設定する。

Ａ３．交流パルス電流による放電灯の駆動：
図４は、放電灯５００を交流パルス電流で駆動した際に、電極５３２，５４２間でアークが発生する様子を示す説明図である。図４に示すように、放電灯５００の２つの電極５３２，５４２には、それぞれ、対向する電極に向かって突起５３８，５４８が形成されている。

図４（ａ）は、主鏡側電極５３２が陽極として動作している状態を示している。図４（ａ）に示すように、主鏡側電極５３２が陽極として動作している期間（陽極期間）においては、電子が副鏡側電極５４２から放出され、主鏡側電極５３２に衝突する。陽極となっている主鏡側電極５３２では、衝突した電子の運動エネルギが熱エネルギに変換され、熱が発生する。一方、陰極となっている副鏡側電極５４２では、電子の衝突が起こらないため、熱はほとんど発生しない。そのため、主鏡側電極５３２の陽極期間においては、主鏡側電極５３２の温度が上昇し、副鏡側電極５４２では、熱伝導や放射等により温度が低下する。同様に、主鏡側電極５３２が陰極として動作している期間（陰極期間）、すなわち、副鏡側電極５４２の陽極期間においては、副鏡側電極５４２の温度が上昇し、主鏡側電極５３２の温度が低下する。

図４（ｂ）および図４（ｃ）は、主鏡側電極５３２が陽極から陰極に切り替えられる前後におけるアークＡＲの発生状態を示している。上述のように、主鏡側電極５３２の陽極期間においては、主鏡側電極５３２の温度が上昇する。そのため、図４（ｂ）に示すように、主鏡側電極５３２の陽極期間の終了時点においては、突起５３８の先端部に最も温度が高い領域（ホットポイント）ＨＰが形成される。次に、主鏡側電極５３２が陰極に切り替えられると、電子は、主鏡側電極５３２から放出され、副鏡側電極５４２に到達する。一般に、電子は、加わる電界が同程度であれば、より温度が高い領域から放出される。従って、主鏡側電極５３２からの電子の放出は、陽極期間の終了時点で最も温度が高いホットポイントＨＰから行われる。なお、このような高温の位置から放出される電子は、「熱電子」と呼ばれる。

放電灯５００に供給する交流パルス電流の電力を小さくすると、ホットポイントＨＰの温度が低下する。陰極状態の電極からの電子の放出がホットポイントＨＰから行われるため、ホットポイントＨＰの温度が低下すると、電子の放出点が移動しやすくなり、アークＡＲの発生位置の変動（フリッカ）が生じるおそれがある。そこで、第１実施例では、フリッカ（「アークジャンプ」とも呼ばれる）の発生を抑制するため、電力モードに応じた変調パターンで交流パルス電流の駆動周波数ｆｄの変調を行っている。

Ａ４．放電灯の駆動周波数変調：
図５は、変調パターン設定部６１４により設定される駆動周波数ｆｄの変調パターンの一例を示す説明図である。図５（ａ）は、点灯回路２２０が定格電力モードに設定されている状態（以下、単に「定格電力モード」という）における変調パターンを示し、図５（ｂ）は、点灯回路２２０が低電力モードに設定されている状態（以下、単に「低電力モード」という）における変調パターンを示している。図５の２つのグラフにおいて、横軸は時間を表しており、縦軸は駆動周波数ｆｄを表している。

図５（ａ）に示すように、定格電力モードにおいては、駆動周波数ｆｄは、変調周期Ｔｍ１（１２秒）で変調されている。駆動周波数ｆｄの変調は、１秒ごとに周波数を５０Ｈｚずつ変更することにより行われる。これにより、駆動周波数ｆｄは、駆動周波数ｆｄが最も低い期間（最低周波数期間）Ｔｌ１の５０Ｈｚから、駆動周波数ｆｄが最も高い期間（最高周波数期間）Ｔｈ１の３５０Ｈｚまでの範囲で変調される。

一方、図５（ｂ）に示すように、低電力モードにおける変調パターンは、図５（ａ）に示す定格電力モードにおける変調パターンの変調周期Ｔｍ１から、５０Ｈｚでの駆動期間（すなわち、最低周波数期間Ｔｌ１）と、その前（あるいは後）の１００Ｈｚでの駆動期間とを除去したパターンとなっている。そのため、駆動周波数ｆｄの変調周期Ｔｍ２は、定格電力モードにおける変調周期Ｔｍ１よりも短い１０秒となっており、駆動周波数ｆｄは、最低周波数期間Ｔｌ２の１００Ｈｚから、最高周波数期間Ｔｈ２の３５０Ｈｚまでの範囲で変調される。なお、図５（ｂ）の例では、周波数が一定となる期間がいずれも１秒となるように、最低周波数期間Ｔｌ１に併せて１００Ｈｚでの駆動期間を除去しているが、最低周波数期間Ｔｌ１のみを除去することも可能である。一般に、低電力モードにおける変調パターンは、定格電力モードにおける変調パターンから少なくとも最低周波数期間Ｔｌ１を除去したものであればよい。

このように、第１実施例では、定格電力モードにおける変調パターンの最低周波数期間Ｔｌ１である５０Ｈｚでの駆動期間を変調周期Ｔｍ１から除去している。そのため、低電力モードにおける最低周波数期間Ｔｌ２の駆動周波数ｆｄ（１００Ｈｚ）は、定格電力モードにおける最低周波数期間Ｔｌ１の駆動周波数ｆｄ（５０Ｈｚ）よりも高く設定され、最高周波数期間Ｔｈ１，Ｔｈ２における駆動周波数ｆｄは、いずれも同じ３５０Ｈｚに設定されている。

なお、第１実施例では、低電力モードの変調パターンとして、定格電力モードの変調パターンから最低周波数期間Ｔｌ１を除去したパターンを用いているが、定格電力モードの変調パターンから除去する期間は、必ずしも最低周波数期間Ｔｌ１に限られない。一般に、低電力モードの変調パターンとしては、定格電力モードの変調パターンから駆動周波数ｆｄが所定の値よりも低い期間を除去したパターンを用いることができる。これにより、低電力モードにおける駆動周波数ｆｄの最低値は、定格電力モードにおける駆動周波数ｆｄの最低値よりも高く設定される。

Ａ５．アークの発生状態：
図６および図７は、電力モードおよび変調パターンがアークの発生状態に与える影響を示す説明図である。図６は、定格電力モードにおいて、駆動周波数ｆｄの違いが主鏡側電極５３２の形状とアークＡＲの発生状態に与える影響を示している。図７は、低電力モードにおける駆動周波数ｆｄの変調が主鏡側電極５３２の形状に与える影響を示している。なお、副鏡側電極５４２の形状に対するこれらの電力モードおよび変調パターンの影響は、主鏡側電極５３２と同様であるので、その説明を省略する。

上述のように、主鏡側電極５３２の陽極期間においては、主鏡側電極５３２の温度が上昇する。そのため、主鏡側電極５３２の突起５３８（図４）には、電極材が溶融した溶融部が発生する。そして、主鏡側電極５３２の極性が陽極から陰極に切り替えられると、主鏡側電極５３２の温度が低下し、突起５３８の先端部に生じた溶融部の固化が始まる。このように、突起５３８に溶融部が発生し、発生した溶融部が固化することにより、突起５３８は、対向電極に向かって凸の形状に維持される。なお、以下では、電力モードおよび駆動周波数ｆｄの高低に応じて異なる形状の突起５３８を区別する際には、符号にａ〜ｄを付している。

図６（ａ）に示すように、駆動周波数ｆｄが低い場合、陽極状態の主鏡側電極５３２の突起５３８ａは、広い範囲にわたって温度が上昇する。また、駆動周波数ｆｄが低い場合には、対向する副鏡側電極５４２（図４）との電位差により溶融部ＭＲａに加わる力も、溶融部ＭＲａの広い範囲に対して加わる。そのため、図６（ａ）に示すように、主鏡側電極５３２の突起５３８ａには、扁平な溶融部ＭＲａが形成される。そして、主鏡側電極５３２が陰極状態になると、溶融部ＭＲａが固化して、扁平な形状の突起５３８ａが形成される。この扁平な突起５３８ａは、固化前の溶融部ＭＲａの表面張力により球面状となる。このように、突起５３８ａが球面状となることにより、アークＡＲは、副鏡側電極５４２に最も近い位置から発生する。そのため、主鏡側電極５３２からのアークＡＲの発生位置が安定する。

一方、図６（ｂ）に示すように、駆動周波数ｆｄが高い場合、陽極状態の主鏡側電極５３２の突起５３８ｂにおいて温度が上昇する範囲は小さくなる。また、突起５３８ｂの溶融部ＭＲｂに加わる力は、溶融部ＭＲｂの中心部に集中する。そのため、図６（ｂ）に示すように、突起５３８ｂに形成される溶融部ＭＲｂの形状は細長くなり、溶融部ＭＲｂの固化した突起５３８ｂの形状は細長くなる。そして、アークＡＲは、細長く形成された突起５３８ｂの先端から安定的に発生する。

さらに、定格電力モードにおいては、駆動周波数ｆｄが低い低周波駆動時において突起５３８ａが十分に溶融されることにより、太い突起５３８ａの成長が促進される。また、駆動周波数ｆｄが高い高周波駆動時には、対向する電極に向かうように突起５３８ｂの成長が促進される。そのため、駆動周波数ｆｄを変調することにより、低周波駆動時における大きな突起５３８ａの形成と、高周波駆動時における細長い突起５３８ｂの成長により、突起５３８は、アークの発生位置が安定する円錐状等の形状となる。

これに対し、低電力モードにおいては、電極５３２，５４２間に流れる電流が小さくなるため、突起５３８における発熱量が低下し、陽極期間における電極５３２，５４２の温度が定格電力モードよりも低くなる。

図７（ａ）に示すように、駆動周波数ｆｄが低い場合には、発熱部が突起５３８ｃの広い範囲に分散するため、溶融部ＭＲｃは、突起５３８ｃの副鏡側電極５４２に近い表面にのみ形成される。このように、低電力モードにおいては、突起５３８ｃが十分に溶融されないため、定格電力モードのような球面状の突起５３８ａ（図６（ａ））が形成されず、突起５３８ｃの先端の平坦化が進行する。そして、突起５３８ｃの先端が平坦化すると、平坦化された突起５３８ｃのランダムな位置からアークＡＲが形成され、フリッカが発生する。

一方、図７（ｂ）に示すように、駆動周波数ｆｄが高い場合には、発熱部が狭い範囲に集中するため、平坦化した突起５３８ｄの一部の発生したアークＡＲの周囲の温度が上昇し、一旦発生したアークＡＲの位置に細長い溶融部ＭＲｄが形成される。そして、アークＡＲは、溶融部ＭＲｄが固化することにより形成された細長い突起５３８ｄの先端から安定的に発生する。

第１実施例では、低電力モードの変調パターンとして、定格電力モードの変調パターンから最低周波数期間Ｔｌ１を除去したパターンを用いて駆動周波数ｆｄを変調する。このように、低電力モードにおける駆動周波数ｆｄの最低値（下限周波数）を、定格電力モードにおける駆動周波数ｆｄの最低値よりも高くすることにより、陽極期間における発熱量が少ない低電力モードにおいて、突起５３８の全体に発熱部が分散することを抑制することができる。これにより、突起５３８の平坦化が抑制されるので、低電力モードにおけるフリッカの発生を抑制することが可能となる。

Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例において、変調パターン設定部６１４により設定される駆動周波数ｆｄの変調パターンの一例を示す説明図である。図８（ａ）は、定格電力モードにおける変調パターンを示しており、図８（ｂ）は、低電力モードにおける変調パターンを示している。図８（ａ）に示す第２実施例の定格電力モードにおける変調パターンは、図５（ａ）に示す第１実施例と同じである。

図８（ｂ）に示すように、第２実施例においては、駆動周波数ｆｄの変調周期Ｔｍ３は、定格電力モードの変調周期Ｔｍ１と同じに設定されている。そして、変調周期Ｔｍ３中の各期間における駆動周波数ｆｄが定格電力モードよりも１００Ｈｚ高く設定される。これにより、低電力モードにおいて、駆動周波数ｆｄは、最低周波数期間Ｔｌ３の１５０Ｈｚから、最高周波数期間Ｔｈ３の４５０Ｈｚまでの範囲で変調される。

このように、第２実施例では、駆動周波数ｆｄを全体に１００Ｈｚ高くすることにより、低電力モードにおける駆動周波数ｆｄの最低値を、定格電力モードにおける駆動周波数ｆｄの最低値よりも高く設定している。そのため、第１実施例と同様に、低電力モードにおけるフリッカの発生を抑制することが可能となる。また、第２実施例では、低電力モードにおける駆動周波数ｆｄの最高値（上限周波数）が、定格電力モードよりも高く設定されている。そのため、より細長い突起５３８ｄ（図７）の形成がより促進され、アークＡＲの発生位置が安定化するため、フリッカの発生が更に抑制される。

Ｃ．第３実施例：
図９は、第３実施例において、電力モードが定格電力モードから低電力モードにより切り替えられる際の駆動周波数ｆｄの変調パターンの一例を示す説明図である。図９に示すように、第３実施例では、定格電力モードから低電力モードに切り替えられた後、駆動周波数ｆｄは最も高い状態に設定される。なお、定格電力モードにおける変調パターンと、低電力モードにおける変調パターンとは、いずれも第２実施例と同じであるので、ここではその説明を省略する。

上述のように、定格電力モードにおいては、突起５３８，５４８（図４）の温度が十分高くなる。そのため、定格電力モードから低電力モードに移行した直後における突起５３８，５４８の温度は、低電力モードで駆動した場合の定常的な突起５３８，５４８の温度よりも高くなっている。このように突起５３８，５４８の温度が比較的高い低電力モードに移行した直後では、突起５３８，５４８が容易に溶融される。このような状態で駆動周波数ｆｄを高くすることにより、突起５３８，５４８が十分に溶解され、アークの発生位置を安定させる細長い突起５３８ｄ（図７）の成長がより促進される。

このように、第３実施例においては、電力モードが定格電力モードから低電力モードに切り替えられた際、切替の直後の駆動周波数ｆｄを高くすることによりアークの発生位置を安定させる細長い突起５３８ｄの成長が促進される。そのため、フリッカの発生を更に抑制することが可能となる。

なお、第３実施例では、電力モードが定格電力モードから低電力モードに切り替えられた際の低電力モードの初期の駆動周波数ｆｄを、低電力モードにおける最高周波数（４５０Ｈｚ）としているが、初期の駆動周波数ｆｄは、必ずしも最高周波数とする必要はない。一般には、低電力モードにおける初期の駆動周波数ｆｄは、最低周波数よりも高い周波数であればよい。このようにしても、初期の駆動周波数ｆｄに応じた細長い突起５３８ｄの形成が促進され、アークＡＲの発生位置が安定化するため、フリッカの発生を抑制することができる。

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記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。

Ｄ１．変形例１：
上記各実施例では、フリッカが発生しやすい低電力モードにおける最低周波数を定格電力モードにおける最低周波数よりも高くしているが、低電力モードに限らず、一般に、フリッカが発生しやすい条件下においてフリッカが発生すると、アークの位置が移動することにより、突起全体に発熱が分散して突起の先端の平坦化が進行する。そこで、特定の条件における最低周波数よりも、その特定の条件よりもフリッカが発生しやすい条件における最低周波数より高くすることにより、駆動周波数ｆｄが低いために生じる突起の平坦画が抑制され、フリッカが発生しやすい条件におけるフリッカの発生を抑制することが可能となる。

具体的には、放電灯５００の劣化が進んでいると判断される条件における最低周波数を、放電灯５００の劣化が進んでいないと判断される条件における最低周波数よりも高くするものとしてもよい。一般的に、放電灯５００の劣化は、電極５３２，５４２が蒸発して消耗することにより進行する。このように電極５３２，５４２が消耗している場合、電極５３２，５４２の先端が荒れ、荒廃した電極表面のランダムな位置からアークＡＲが発生するおそれが高い。従って、放電灯５００の劣化が進んでいると判断された場合に、最低周波数を高くすることにより、低周波駆動することによりアークＡＲがランダムな位置で発生することが抑制されるので、フリッカの発生を抑制することが可能となる。

なお、放電灯５００の劣化が進んでいるか否かは、例えば、電極５３２，５４２間の電圧であるランプ電圧に基づいて判断することができる。一般に、ランプ電圧は、電極５３２，５４２が消耗することにより上昇する。そのため、点灯回路２２０（図３）をランプ電圧を検出可能に構成し、ランプ電圧が所定の電圧を超えた場合に放電灯５００の劣化が進んでいると判断して、最低周波数を高くするものとしてもよい。また、実際のフリッカの発生や、放電空間５１２（図２）の内壁に電極材が蒸着することによる光量の低下などに基づいて放電灯５００の劣化が進んでいるか否かを判断することも可能である。フリッカの発生や光量の低下は、放電灯５００に近接して配置されたフォトダイオード等の光センサを用いて検出することができる。さらに、放電灯５００の累積点灯時間に基づいて、劣化が進んでいるか否かを判断するものとしてもよい。

Ｄ２．変形例２：
上記各実施例では、駆動周波数ｆｄが異なる複数の期間を有する変調パターンに従って、駆動周波数ｆｄの変調を行っているが、駆動周波数ｆｄの変調の態様は、必ずしもこの限りでない。駆動周波数ｆｄの変調範囲、駆動周波数ｆｄが一定に保たれる時間、駆動周波数ｆｄの変化量等は、放電灯５００の特性などによって適宜変更される。さらに、駆動周波数ｆｄを連続的に変調することも可能である。このようにしても、低電力モードにおける最低周波数を定格電力モードにおける最低周波数よりも高くすることにより、フリッカの発生を抑制することができる。但し、突起５３８，５４８の形成をより安定的に行わせることができる点で、所定の駆動周波数ｆｄを所定の時間一定に保つのが好ましい。より好ましくは、駆動周波数ｆｄが互いに異なる複数の期間が設けられる。これにより、それぞれの駆動周波数ｆｄに応じた突起５３８，５４８が安定的に形成される。また、駆動周波数ｆｄの変調の効果を高めるため、少なくとも所定の時間よりも長い最低周波数期間Ｔｌ１〜Ｔｌ３と最高周波数期間Ｔｈ１〜Ｔｈ３とを有する変調パターンに従って駆動周波数ｆｄを変調するのがさらに好ましい。

Ｄ３．変形例３：
上記各実施例では、プロジェクタ１０００（図１）における光変調手段として、液晶ライトバルブ３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂを用いているが、光変調手段としては、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Texas Instruments社の商標）など、他の任意の変調手段を用いることも可能である。また、本発明は、放電灯を光源とする装置であれば、液晶表示装置をはじめとする種々の画像表示装置や、露光装置や照明装置等に適用することもできる。

本発明の第１実施例を適用するプロジェクタの概略構成図。 光源装置の構成を示す説明図。 放電灯駆動装置の構成を示すブロック図。 電極間でアークが発生する様子を示す説明図。 第１実施例における駆動周波数の変調パターンの一例を示す説明図。 電力モードおよび変調パターンがアークの発生状態に与える影響を示す説明図。 電力モードおよび変調パターンがアークの発生状態に与える影響を示す説明図。 第２実施例における駆動周波数の変調パターンの一例を示す説明図。 第３実施例における駆動周波数の変調パターンの一例を示す説明図。

符号の説明

１００…光源装置
１１０…光源ユニット
１１２…主反射鏡
１１４…平行化レンズ
１１６…無機接着剤
２００…放電灯駆動装置
２１０…駆動制御部
２２０…点灯回路
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…放電灯
５１０…放電灯本体
５１２…放電空間
５２０…副反射鏡
５２２…無機接着剤
５３２，５４２…電極
５３４，５４４…接続部材
５３６，５４６…電極端子
５３８，５４８…突起
５３８ａ〜５３８ｄ…突起
６１０…ＣＰＵ
６１２…駆動周波数変調部
６１４…変調パターン設定部
６１６…電力モード設定部
６２０…ＲＯＭ
６３０…ＲＡＭ
６４０…タイマ
６５０…出力ポート
６６０…入力ポート
６７０…外部インタフェース
１０００…プロジェクタ

Claims (10)

1. 放電灯の駆動装置であって、
   前記放電灯の２つの電極間に交流電流を供給する交流電流供給部と、
   前記交流電流供給部が供給する交流電流の周波数を、前記放電灯の所定の状態に応じて所定の上下限値の範囲内で変調する周波数変調部と、
   前記周波数変調部による前記周波数の変調条件を設定する変調条件設定部と
   を備え、
   前記変調条件設定部は、
   前記放電灯が第１の状態である際の下限周波数を、前記放電灯が前記第１の状態よりもフリッカが発生しにくい第２の状態である際の下限周波数よりも高くするように、前記変調条件を設定する
   放電灯の駆動装置。
2. 請求項１記載の放電灯の駆動装置であって、
   前記変調条件設定部は、前記放電灯が前記第１の状態である際の上限周波数を、前記放電灯が前記第２の状態である際の上限周波数よりも高くするように、前記変調条件を設定する
   放電灯の駆動装置。
3. 請求項１または２記載の放電灯の駆動装置であって、
   前記第１の状態は、前記第２の状態よりも前記交流電流の電力が小さい状態である
   放電灯の駆動装置。
4. 請求項３記載の放電灯の駆動装置であって、
   前記放電灯が前記第２の状態から前記第１の状態に切り替わった際の前記第１の状態における初期の周波数を、所定の周波数よりも高い周波数とする
   放電灯の駆動装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか記載の放電灯の駆動装置であって、
   前記周波数変調部は、互いに周波数が異なる複数の期間を有する変調パターンに従って前記周波数を変調し、
   前記変調条件設定部は、前記第１と第２の状態に応じて、前記周波数変調部に前記第１と第２の状態とのそれぞれに対応する変調パターンを設定する
   放電灯の駆動装置。
6. 請求項５記載の放電灯の駆動装置であって、
   前記第１の状態に対応する変調パターンは、前記第２の状態に対応する変調パターンが有する複数の期間のうち少なくとも前記下限周波数の期間を除去した変調パターンである
   放電灯の駆動装置。
7. 請求項５記載の放電灯の駆動装置であって、
   前記第１の状態に対応する変調パターンは、前記第２の状態に対応する変調パターンが有する複数の期間の各期間の周波数を所定の値高くした変調パターンである
   放電灯の駆動装置。
8. 放電灯の駆動方法であって、
   前記放電灯の２つの電極間に供給する交流電流の周波数を、前記放電灯の所定の状態に応じて所定の上下限値の範囲内で変調する際に、前記放電灯が第１の状態である際の下限周波数を、前記放電灯が前記第１の状態よりもフリッカが発生しにくい第２の状態である際の下限周波数よりも高くする
   放電灯の駆動方法。
9. 光源装置であって、
   放電灯と、
   前記放電灯を点灯するために、前記放電灯の２つの電極間に交流電流を供給する交流電流供給部と、
   前記交流電流供給部が供給する交流電流の周波数を、前記放電灯の所定の状態に応じて所定の上下限値の範囲内で変調する周波数変調部と、
   前記周波数変調部による前記周波数の変調条件を設定する変調条件設定部と
   を備え、
   前記変調条件設定部は、
   前記放電灯が第１の状態である際の下限周波数を、前記放電灯が前記第１の状態よりもフリッカが発生しにくい第２の状態である際の下限周波数よりも高くするように、前記変調条件を設定する
   光源装置。
10. 画像表示装置であって、
    画像表示用の光源である放電灯と、
    前記放電灯を点灯するために、前記放電灯の２つの電極間に交流電流を供給する交流電流供給部と、
    前記交流電流供給部が供給する交流電流の周波数を、前記放電灯の所定の状態に応じて所定の上下限値の範囲内で変調する周波数変調部と、
    前記周波数変調部による前記周波数の変調条件を設定する変調条件設定部と
    を備え、
    前記変調条件設定部は、
    前記放電灯が第１の状態である際の下限周波数を、前記放電灯が前記第１の状態よりもフリッカが発生しにくい第２の状態である際の下限周波数よりも高くするように、前記変調条件を設定する
    画像表示装置。

Images