JP2010182614A

JP2010182614A - 放電灯点灯装置、放電灯の駆動方法及びプロジェクター

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Publication number: JP2010182614A
Application number: JP2009027162A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Terajima; 徹生寺島; Kazuo Okawa; 一夫大川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-08-19
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Abstract

【課題】放電灯内における定常的な対流の形成を抑えて電極材料の偏った析出を防止するとともに、電極突起の変形を抑制する放電灯点灯装置、放電灯の駆動方法及びプロジェクターを提供すること。
【解決手段】放電灯９０に交流駆動電流Ｉを供給し、放電灯９０を駆動する放電灯駆動部と、交流駆動電流Ｉを規定する駆動パラメーターとして少なくとも交流駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間を記憶する記憶部４４と、記憶部４４に記憶された駆動パラメーターに基づいて放電灯駆動部を制御する制御部４０とを含み、制御部４０は、所与の時間条件に基づいて、保持時間の値を第１範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した保持時間の値に基づいて放電灯駆動部を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、放電灯点灯装置、放電灯の駆動方法及びプロジェクターに関する。

プロジェクターの光源として、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの放電灯（放電ランプ）が使用されている。これらの放電灯においては、放電による電極の消耗や、累積点灯時間の経過に伴う電極の結晶化の進行などにより、溶融性が低下することにより電極の形状が変化する。また、これらに伴い電極先端部に複数の突起が成長したり、電極本体部の不規則な消耗が進行したりすると、アーク起点の移動やアーク長の変化が生じる。これらの現象は、放電灯の輝度低下を招き、放電灯の寿命を縮めることになるため、望ましくない。

この問題を解決する方法として、周波数の異なる交流電流を用いて放電灯を駆動する放電灯点灯装置が知られている。

特開２００６−５９７９０号公報

しかしながら、上記特許文献１のように周波数の異なる交流電流を用いて放電灯を駆動しても、放電灯内で発光に伴う定常的な対流が形成されて、電極材料の偏った析出が生じ、点灯開始時に異常放電を引起し、放電空間を形成する封体（ガラス容器）の損傷を招く可能性がある。

また、周波数のみを変化させても、電極先端の溶融状態が偏りを防ぐには十分ではなく、電極先端の突起が変形してしまう可能性があり、さらに突起形状保持のため、過度に溶融させた場合は、過剰に電極材料が蒸発し黒化などの問題を引き起こす可能性もある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、放電灯内における定常的な対流の形成を抑えて電極材料の偏った析出を防止するとともに、電極突起の変形を抑制する放電灯点灯装置、放電灯の駆動方法及びプロジェクターを提供することを目的とする。

本発明に係る放電灯点灯装置は、放電灯に交流駆動電流を供給し、前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、前記交流駆動電流を規定する駆動パラメーターとして少なくとも前記交流駆動電流が同一極性で継続する保持時間を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記駆動パラメーターに基づいて前記放電灯駆動部を制御する制御部とを含み、前記制御部は、所与の時間条件に基づいて、前記保持時間の値を第１範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記保持時間の値に基づいて前記放電灯駆動部を制御することを特徴とする。

所与の時間条件は、例えば、交流駆動電流の所定周期数を経過する毎であっても、所定時間を経過する毎であってもよい。

所与の確率は、例えば、第１範囲内で一様に分布する確率であっても、特定の分布を持つ確率であってもよい。

本発明によれば、放電灯を駆動する交流駆動電流が同一極性で継続する保持時間が確率的に（ランダムに）変動するため、放電灯内における定常的な対流の形成を抑えて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができる。

また、放電灯の各電極間に供給されるエネルギーも確率的に（ランダムに）変動するため、電極先端の溶融状態の偏りを抑えて、電極先端の突起の変形を抑制することができる。

本発明に係る放電灯点灯装置は、放電灯に交流駆動電流を供給し、前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、前記交流駆動電流を規定する駆動パラメーターとして少なくとも前記交流駆動電流のデューティー比を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記駆動パラメーターに基づいて前記放電灯駆動部を制御する制御部とを含み、前記制御部は、所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流のデューティー比の値を第２範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流のデューティー比の値に基づいて前記放電灯駆動部を制御することを特徴とする。

デューティー比は、第１極性と第２極性とを交互に繰り返す交流駆動電流の１周期の長さに対する第１極性区間の長さの比である。

本発明によれば、放電灯を駆動する交流駆動電流のデューティー比が確率的に（ランダムに）変動するため、放電灯内における定常的な対流の形成を抑えて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができる。

この放電灯点灯装置では、前記記憶部は、前記交流駆動電流を規定する駆動パラメーターとして前記交流駆動電流の周波数を記憶し、前記制御部は、所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流の周波数の値を第３範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流の周波数の値に基づいて前記放電灯駆動部を制御してもよい。

この放電灯点灯装置では、前記記憶部は、前記交流駆動電流を規定する駆動パラメーターとして前記交流駆動電流の波形を記憶し、前記制御部は、所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流の波形を選択可能な複数の波形パターンから所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流の波形に基づいて前記放電灯駆動部を制御してもよい。

この放電灯点灯装置では、前記放電灯の駆動電圧を検出する電圧検出部を含み、前記制御部は、前記電圧検出部で検出された前記駆動電圧に基づいて、前記所与の時間条件、前記第１範囲、前記第２範囲、前記第３範囲及び前記選択可能な複数の波形パターンの少なくとも１つを設定してもよい。

この放電灯点灯装置では、前記制御部は、前記放電灯をそれぞれ異なる駆動電力で駆動する複数の駆動モードを有し、前記駆動モードに基づいて、前記所与の時間条件、前記第１範囲、前記第２範囲、前記第３範囲及び前記選択可能な複数の波形パターンの少なくとも１つを設定してもよい。

この放電灯点灯装置では、前記放電灯駆動部は、放電灯駆動用電力を生成する電力制御回路と、前記電力制御回路が出力する直流電流を所与のタイミングで極性反転することで前記放電灯に供給する前記交流駆動電流を生成出力する交流変換回路とを含み、前記制御部は、前記交流変換回路に対して前記交流駆動電流の極性反転タイミングを制御する交流変換制御と、前記電力制御回路に対して前記電力制御回路が出力する直流電流の電流値を制御する電流制御とのうち少なくとも一方を行うことにより前記放電灯駆動部を制御してもよい。

本発明に係る放電灯の駆動方法は、放電灯に交流駆動電流を供給することにより点灯する放電灯の駆動方法であって、所与の時間条件に基づいて、前記保持時間の値を第１範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記保持時間の値に基づいて前記放電灯を駆動することを特徴とする。

本発明に係る放電灯の駆動方法は、放電灯に交流駆動電流を供給することにより点灯する放電灯の駆動方法であって、
所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流のデューティー比の値を第２範囲内から所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流のデューティー比の値に基づいて前記放電灯を駆動することを特徴とする。

この放電灯の駆動方法では、所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流の周波数の値を第３範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流の周波数の値に基づいて前記放電灯を駆動してもよい。

この放電灯の駆動方法では、所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流の波形を選択可能な複数の波形パターンから所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流の波形で前記放電灯を駆動してもよい。

この放電灯の駆動方法では、前記放電灯の駆動電圧を検出し、前記放電灯の駆動電圧に基づいて前記第１範囲、前記第２範囲、前記第３範囲及び前記選択可能な複数の波形パターンの少なくとも１つを設定してもよい。

この放電灯の駆動方法では、前記放電灯をそれぞれ異なる駆動電力で駆動する複数の駆動モードから１つを選択し、選択した前記駆動モードに基づいて前記第１範囲、前記第２範囲、前記第３範囲及び前記選択可能な複数の波形パターンの少なくとも１つを設定してもよい。

本発明に係るプロジェクターは、これらのいずれかの放電灯点灯装置を含むことを特徴とする。

本発明の一実施例としてのプロジェクターを示す説明図。光源装置の構成を示す説明図。本実施形態に係る放電灯点灯装置の回路図。本実施形態の制御部の構成について説明するための図。図５（Ａ）乃至図５（Ｄ）は、放電灯に供給する駆動電力の極性と電極の温度との関係を示す説明図。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、駆動電圧と駆動パラメーターとの対応関係の一例を示す表。駆動パラメーターを変更して交流駆動電流を生成する手順の一例を示すフローチャート。第１の実施形態で生成される交流駆動電流の波形例を示すタイミングチャート。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、電力制御回路から出力される直流電流の波形と交流駆動電流の波形との関係を示すタイミングチャート。第１の実施形態の変形例で生成される交流駆動電流の波形例を示すタイミングチャート。第２の実施形態で生成される交流駆動電流の波形例を示すタイミングチャート。第２の実施形態の変形例１で生成される交流駆動電流の波形例を示すタイミングチャート。第２の実施形態の変形例２で生成される交流駆動電流の波形例を示すタイミングチャート。駆動モードに応じて駆動パラメーターを変更して交流駆動電流を生成する手順の一例を示すフローチャート。駆動モードに応じて駆動パラメーターを変更して交流駆動電流を生成する手順の一例を示すフローチャート。本実施の形態に係るプロジェクターの回路構成の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．プロジェクターの光学系
図１は、本発明の一実施例としてのプロジェクター５００を示す説明図である。プロジェクター５００は、光源装置２００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２００は、光源ユニット２１０と、放電灯点灯装置１０と、を有している。光源ユニット２１０は、主反射鏡１１２と副反射鏡５０と放電灯９０とを有している。放電灯点灯装置１０は、放電灯９０に電力を供給して、放電灯９０を点灯させる。主反射鏡１１２は、放電灯９０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２１０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２１０からの光を、平行化する。

照明光学系３１０は、光源装置２００からの光の照度を液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂにおいて均一化する。また、照明光学系３１０は、光源装置２００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２００からの光を液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂで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。液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂは、液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂと、液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂのそれぞれの光入射側及び出射側に配置される偏光板を備える。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２００の構成を示す説明図である。光源装置２００は、光源ユニット２１０と放電灯点灯装置１０とを有している。図中には、光源ユニット２１０の断面図が示されている。光源ユニット２１０は、主反射鏡１１２と放電灯９０と副反射鏡５０とを有している。

放電灯９０の形状は、第１端部９０ｅ１から第２端部９０ｅ２まで、照射方向Ｄに沿って延びる棒形状である。放電灯９０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９０の中央部は球状に膨らんでおり、その内には、放電空間９１が形成されている。放電空間９１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９１内には、２つの電極９２、９３が、放電灯９０から突き出している。第１電極９２は、放電空間９１の第１端部９０ｅ１側に配置され、第２電極９３は、放電空間９１の第２端部９０ｅ２側に配置されている。これらの電極９２、９３の形状は、光軸ＡＸに沿って延びる棒形状である。放電空間９１内では、各電極９２、９３の電極先端部（「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９２、９３の材料は、例えば、タングステン等の金属である。

放電灯９０の第１端部９０ｅ１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９２とは、放電灯９０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９０の第２端部９０ｅ２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９３とは、放電灯９０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、放電灯点灯装置１０に接続されている。放電灯点灯装置１０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９２、９３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９０の第１端部９０ｅ１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９０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。したがって、平行化レンズ３０５を省略することができる。

放電灯９０の第２端部９０ｅ２側には、固定部材５２２によって、副反射鏡５０が固定されている。副反射鏡５０の反射面（放電灯９０側の面）の形状は、放電空間９１の第２端部９０ｅ２側を囲む球面形状である。副反射鏡５０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９１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９０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、主反射鏡１１２及び副反射鏡５０と放電灯９０との配置を固定する方法としては、主反射鏡１１２及び副反射鏡５０を放電灯９０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９０と主反射鏡１１２とを、独立に、プロジェクターの筐体（図示せず）に固定してもよい。副反射鏡５０についても同様である。

２．第１の実施形態に係る放電灯点灯装置
（１）放電灯点灯装置の構成
図３は、本実施形態に係る放電灯点灯装置の回路図の一例である。

放電灯点灯装置１０は、電力制御回路２０を含む。電力制御回路２０は、放電灯９０に供給する駆動電力を生成する。本実施形態においては、電力制御回路２０は、直流電源８０を入力とし、当該入力電圧を降圧して直流電流Ｉｄを出力するダウンチョッパー回路で構成されている。

電力制御回路２０は、スイッチ素子２１、ダイオード２２、コイル２３及びコンデンサー２４を含んで構成することができる。スイッチ素子２１は、例えばトランジスターで構成することができる。本実施形態においては、スイッチ素子２１の一端は直流電源８０の正電圧側に接続され、他端はダイオード２２のカソード端子及びコイル２３の一端に接続されている。また、コイル２３の他端にはコンデンサー２４の一端が接続され、コンデンサー２４の他端はダイオード２２のアノード端子及び直流電源８０の負電圧側に接続されている。スイッチ素子２１の制御端子には制御部４０から電流制御信号が入力されてスイッチ素子２１のＯＮ／ＯＦＦが制御される。電流制御信号には、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号が用いられてもよい。

ここで、スイッチ素子２１がＯＮすると、コイル２３に電流が流れ、コイル２３にエネルギーが蓄えられる。その後、スイッチ素子２１がＯＦＦすると、コイル２３に蓄えられたエネルギーがコンデンサー２４とダイオード２２とを通る経路で放出される。その結果、スイッチ素子２１がＯＮする時間の割合に応じた直流電流Ｉｄが発生する。

放電灯点灯装置１０は、交流変換回路３０を含む。交流変換回路３０は、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄを入力し、所与のタイミングで極性反転することにより、任意のデューティー比や周波数をもつ放電灯駆動用の交流駆動電流Ｉを生成出力する。本実施形態においては、交流変換回路３０はインバーターブリッジ回路（フルブリッジ回路）で構成されている。

交流変換回路３０は、例えば、トランジスターなどの第１乃至第４のスイッチ素子３１乃至３４を含んで構成され、直列接続された第１及び第２のスイッチ素子３１及び３２と、直列接続された第３及び第４のスイッチ素子３３及び３４を、互いに並列接続して構成される。第１乃至第４のスイッチ素子３１乃至３４の制御端子には、それぞれ制御部４０から交流変換制御信号が入力され、第１乃至第４のスイッチ素子３１乃至３４のＯＮ／ＯＦＦが制御される。

交流変換回路３０は、第１及び第４のスイッチ素子３１及び３４と、第２及び第３のスイッチ素子３２及び３３を交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの極性を交互に反転し、第１及び第２のスイッチ素子３１及び３２の共通接続点及び第３及び第４のスイッチ素子３３及び３４の共通接続点から、制御されたデューティー比や周波数等をもった交流駆動電流Ｉを生成出力する。

すなわち、第１及び第４のスイッチ素子３１及び３４がＯＮの時には第２及び第３のスイッチ素子３２及び３３をＯＦＦにし、第１及び第４のスイッチ素子３１及び３４がＯＦＦの時には第２及び第３のスイッチ素子３２及び３３をＯＮにするように制御する。したがって、第１及び第４のスイッチ素子３１及び３４がＯＮの時には、コンデンサー２４の一端から第１のスイッチ素子３１、放電灯９０、第４のスイッチ素子３４の順に流れる交流駆動電流Ｉが発生する。また、第２及び第３のスイッチ素子３２及び３３をＯＮの時には、コンデンサー２４の一端から第３のスイッチ素子３３、放電灯９０、第２のスイッチ素子３２の順に流れる交流駆動電流Ｉが発生する。

本実施形態において、電力制御回路２０と交流変換回路３０とを合わせて放電灯駆動部に対応する。

放電灯点灯装置１０は、制御部４０を含む。制御部４０は、電力制御回路２０及び交流変換回路３０を制御することにより、交流駆動電流Ｉの電流値、デューティー比、周波数等を制御する。制御部４０は、交流変換回路３０に対して交流駆動電流Ｉの極性反転タイミングによりデューティー比、周波数等を制御する交流変換制御を行う。また、制御部４０は、電力制御回路２０に対して、出力される直流電流Ｉｄの電流値を制御する電流制御を行う。

また、制御部４０は、外部からモード設定信号Ｓを受け付け、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値を、モード設定信号Ｓに対応した電流値とする電流制御処理を行ってもよい。電力制御信号Ｓは、例えば、ユーザーにモード切替え操作（例えば、高電力駆動の高輝度モードと低電力駆動の長寿命モードの切替え操作）に基づく信号であってもよい。

制御部４０の構成は、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、制御部４０は、システムコントローラー４１、電力制御回路コントローラー４２及び交流変換回路コントローラー４３含んで構成されている。なお、制御部４０は、その一部又は全てを半導体集積回路で構成してもよい。

システムコントローラー４１は、電力制御回路コントローラー４２及び交流変換回路コントローラー４３を制御することにより、電力制御回路２０及び交流変換回路３０を制御する。システムコントローラー４１は、後述する放電灯点灯装置１０内部に設けた動作検出部６０により検出した駆動電圧Ｖｄ及び交流駆動電流Ｉに基づき、電力制御回路コントローラー４２及び交流変換回路コントローラー４３を制御してもよい。

本実施形態においては、システムコントローラー４１は記憶部４４を含んで構成されている。なお、記憶部４４は、システムコントローラー４１とは独立に設けてもよい。

システムコントローラー４１は、記憶部４４に格納された情報に基づき、電力制御回路２０及び交流変換回路３０を制御してもよい。記憶部４４には、例えば交流駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間、交流駆動電流Ｉの電流値、デューティー比、周波数、波形等の駆動パラメーターに関する情報が格納されていてもよい。

電力制御回路コントローラー４２は、システムコントローラー４１からの制御信号に基づき、電力制御回路２０へ電流制御信号を出力することにより、電力制御回路２０を制御する。

交流変換回路コントローラー４３は、システムコントローラー４１からの制御信号に基づき、交流変換回路３０へ交流変換制御信号を出力することにより、交流変換回路３０を制御する。

なお、制御部４０は、専用回路により実現して上述した制御や後述する処理の各種制御を行うようにすることもできるが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部４４等に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、これらの処理の各種制御を行うようにすることもできる。すなわち、図４に示すように、制御部４０は、制御プログラムにより、電力制御回路２０を制御する電流制御手段４０−１、交流変換回路３０を制御する交流変換制御手段４０−２、乱数を生成又は選択する乱数生成手段４０−３、駆動パラメーターを選択する駆動パラメーター選択手段４０−４として機能するように構成してもよい。

放電灯点灯装置１０は、動作検出部６０を含んでもよい。動作検出部６０は、例えば放電灯９０の駆動電圧Ｖｄを検出し、駆動電圧情報を出力する電圧検出部や、交流駆動電流Ｉを検出し、駆動電流情報を出力する電流検出部を含んでもよい。本実施形態においては、動作検出部６０は、第１乃至第３の抵抗６１乃至６３を含んで構成されている。

本実施形態において、電圧検出部は、放電灯９０と並列に、互いに直列接続された第１及び第２の抵抗６１及び６２で分圧した電圧により駆動電圧Ｖｄを検出する。また、本実施形態において、電流検出部は、放電灯９０に直列に接続された第３の抵抗６３に発生する電圧により交流駆動電流Ｉを検出する。

放電灯点灯装置１０は、イグナイター回路７０を含んでもよい。イグナイター回路７０は、放電灯９０の点灯開始時にのみ動作し、放電灯９０の点灯開始時に放電灯９０の電極間を絶縁破壊して放電路を形成するために必要な高電圧（通常制御動作時よりも高い電圧）を放電灯９０の電極間に供給する。本実施形態においては、イグナイター回路７０は、放電灯９０と並列に接続されている。

図５（Ａ）乃至図５（Ｄ）は、放電灯９０に供給する駆動電力の極性と電極の温度との関係を示す説明図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、２つの電極９２、９３の動作状態を示している。図中には、２つの電極９２、９３の先端部分が示されている。電極９２、９３の先端には突起５５２ｐ、５６２ｐがそれぞれ設けられている。放電は、これらの突起５５２ｐ、５６２ｐ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９２、９３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５（Ａ）は、第１電極９２が陽極として動作し、第２電極９３が陰極として動作する第１極性状態Ｐ１を示している。第１極性状態Ｐ１では、放電によって、第２電極９３（陰極）から第１電極９２（陽極）へ電子が移動する。陰極（第２電極９３）からは、電子が放出される。陰極（第２電極９３）から放出された電子は、陽極（第１電極９２）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９２）の先端（突起５５２ｐ）の温度が上昇する。

図５（Ｂ）は、第１電極９２が陰極として動作し、第２電極９３が陽極として動作する第２極性状態Ｐ２を示している。第２極性状態Ｐ２では、第１極性状態Ｐ１とは逆に、第１電極９２から第２電極９３へ電子が移動する。その結果、第２電極９３の先端（突起５６２ｐ）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（Ｃ）は、放電灯９０（図２）に供給される交流駆動電流（駆動信号）を示すタイミングチャートである。横軸は時間Ｔを示し、縦軸は交流駆動電流Ｉの電流値を示している。交流駆動電流Ｉは、放電灯９０を流れる電流を示す。正値は、第１極性状態Ｐ１を示し、負値は、第２極性状態Ｐ２を示す。図５（Ｃ）の例では、矩形波交流電流が利用されている。そして、第１極性状態Ｐ１と第２極性状態Ｐ２とが交互に繰り返される。ここで、第１極性区間Ｔｐは、第１極性状態Ｐ１が続く時間を示し、第２極性区間Ｔｎは、第２極性状態Ｐ２が続く時間を示す。また、第１極性区間Ｔｐの平均電流値はＩｍ１であり、第２極性区間Ｔｎの平均電流値は−Ｉｍ２である。なお、駆動周波数は、放電灯９０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、Ｔｐ、Ｔｎも、同様に実験的に決定可能である。

図５（Ｄ）は、第１電極９２の温度変化を示すタイミングチャートである。横軸は時間Ｔを示し、縦軸は温度Ｈを示している。第１極性状態Ｐ１では、第１電極９２の温度Ｈが上昇し、第２極性状態Ｐ２では、第１電極９２の温度Ｈが降下する。また、第１極性状態Ｐ１と第２極性状態Ｐ２状態が繰り返されるので、温度Ｈは、最小値Ｈｍｉｎと最大値Ｈｍａｘとの間で周期的に変化する。なお、図示は省略するが、第２電極９３の温度は、第１電極９２の温度Ｈとは逆位相で変化する。すなわち、第１極性状態Ｐ１では、第２電極９３の温度が降下し、第２極性状態Ｐ２では、第２電極９３の温度が上昇する。

第１極性状態Ｐ１では、第１電極９２（突起５５２ｐ）の先端が溶融するので、第１電極９２（突起５５２ｐ）の先端が滑らかになる。これにより、第１電極９２での放電位置の移動を抑制できる。また、第２電極９３（突起５６２ｐ）の先端の温度が降下するので、第２電極９３（突起５６２ｐ）の過剰な溶融が抑制される。これにより、意図しない電極変形を抑制できる。第２極性状態Ｐ２では、第１電極９２と第２電極９３の立場が逆である。したがって、２つの状態Ｐ１、Ｐ２を繰り返すことによって、２つの電極９２、９３のそれぞれにおける不具合を抑制できる。

ここで、電流Ｉの波形が対称である場合、すなわち、電流Ｉの波形が「｜Ｉｍ１｜＝｜−Ｉｍ２｜、Ｔｐ＝Ｔｎ」という条件を満たす場合には、２つの電極９２、９３の間で、供給される電力の条件が同じである。したがって、２つの電極９２、９３の間の温度差が小さくなると推定される。ところが、このような対称の電流波形での駆動を維持し続けると、放電空間９１内に定常的な対流が発生し電極の軸部の局所に電極材料が堆積あるいは偏析して針状に成長し、放電空間９１を包囲する透光性材料の壁面に向けて意図しない放電が生じる可能性がある。このような意図しない放電は、当該内壁を劣化させ、放電灯９０の寿命を低下させる原因となる。また、このような対称の電流波形での駆動を維持し続けると、電極が一定の温度分布で長時間持続されるため、経時的な状態変化に伴って生じた電極の非対称性が、時間と共により助長される方向に向かう。

また、電極が広い範囲にわたり加熱されすぎる（アークスポット（アーク放電に伴う電極表面上のホットスポット）が大きくなる）と過剰な溶融により電極の形状が崩れる。逆に、電極が冷えすぎる（アークスポットが小さくなる）と電極の先端が十分に溶融できず、先端を滑らかに戻せない、すなわち電極の先端が変形しやすくなる。したがって、電極に対して一様なエネルギー供給状態を継続すると、電極の先端（突起５５２ｐ、５６２ｐ）が意図しない形状に変形しやすくなる。

（２）放電灯点灯装置の制御例
次に、本実施形態に係る放電灯点灯装置１０の制御の具体例について説明する。

本実施形態に係る放電灯点灯装置１０の制御部４０は、所与の時間条件に基づいて、交流駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間の値を第１範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した保持時間の値に基づいて放電灯駆動部を制御する。

保持時間とは、すなわち交流駆動電流Ｉの極性反転タイミングから次の極性反転タイミングまでの時間である。

所与の時間条件は、例えば、交流駆動電流の所定周期数を経過する毎であっても、所定時間を経過する毎であってもよい。本実施形態においては、１／２周期ごとに保持時間を選択して駆動する例について説明する。

所与の確率は、例えば、第１範囲内で一様に分布する確率であってもよいし、特定の分布（例えば正規分布）を持つ確率であってもよい。本実施形態においては、第１範囲内で一様に分布する確率である例について説明する。

制御部４０は、動作検出部６０の電圧検出部で検出された放電灯の駆動電圧Ｖｄに基づいて、第１範囲を設定してもよい。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、駆動電圧Ｖｄと駆動パラメーターとの対応関係の一例を示す表である。図６（Ａ）は、相対的に高い駆動電力で放電灯９０を駆動する駆動モードの場合の対応関係、図６（Ｂ）は、相対的に低い駆動電力で放電灯９０を駆動する駆動モードの場合の対応関係を示す。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、第１列が駆動電圧Ｖｄを表す。また、第２列が保持時間の最小値、第３列が保持時間の最大値を表し、各駆動電圧Ｖｄに対応する保持時間の最小値から最大値までの範囲が第１範囲に対応する。

図７は、駆動パラメーターを変更して交流駆動電流Ｉを生成する手順の一例を示すフローチャートである。所与の時間条件を満たすごとに図７に示す手順を実行してもよいし、図７に示す手順の１回の実行で所定時間（例えば数分間）分の交流駆動電流Ｉの波形をまとめて生成してもよい。

なお、図７に示す例では、既にある駆動パラメーターで交流駆動電流Ｉを生成している状態において、駆動パラメーターを変更する例について示している。放電灯９０の点灯開始後の所定期間においては、例えば、初期設定の駆動パラメーターで交流駆動電流Ｉを生成してもよいし、前回の消灯直前期において使用した駆動パラメーターで交流駆動電流Ｉを生成してもよい。

まず、乱数生成手段４０−３により乱数Ｒｎを生成し選択する（ステップＳ１００）。乱数生成手段４０−３は、予め記憶部４４等に記憶された乱数表から乱数Ｒｎを選択してもよいし、擬似乱数を生成して乱数Ｒｎを選択してもよい。本実施形態においては、乱数Ｒｎは０から１までのいずれかの値をとり、一様に分布する乱数として説明する。なお、例えば正規分布を持つ乱数（正規乱数）は、一様な分布を持つ乱数をボックス＝ミューラー法（Box-Muller transform）で変換することにより生成することができる。

次に、電圧検出部により駆動電圧Ｖｄを検出する（ステップＳ１０２）。検出する駆動電圧Ｖｄは、所定時間（例えば数分間）の平均値としてもよい。

次に、駆動パラメーター選択手段４０−４により、乱数Ｒｎと駆動電圧Ｖｄとに基づいて駆動パラメーターを選択する（ステップＳ１０４）。本実施形態においては、駆動パラメーターの１つとして保持時間について説明する。

例えば、相対的に高い駆動電力で放電灯９０を駆動する駆動モードで駆動中に駆動電圧Ｖｄが８７Ｖであった場合、図６（Ａ）により、第１範囲は０．００２４秒〜０．００４４秒である。したがって、この第１範囲内の値から保持時間を選択する。

保持時間をＴｘ、第１範囲の下限をＴｍｉｎ、第１範囲の上限をＴｍａｘとして、保持時間Ｔｘは、以下の式で計算する。
Ｔｘ＝Ｔｍｉｎ＋（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）×Ｒｎ
例えばＲｎ＝０．５だった場合には、Ｔｘ＝０．００２４＋（０．０３００−０．００２４）×０．５＝０．０１６２秒となる。乱数Ｒｎは０から１までのいずれかの値をとり、一様に分布する乱数であるから、保持期間Ｔｘは第１範囲の下限から上限までのいずれかの値をとり、一様な確率で分布することになる。

ステップＳ１０４の次に、駆動パラメーターをＳ１０４で選択した値に変更し、交流駆動電流Ｉを生成する（ステップＳ１０６）。本実施形態では、交流変換制御手段４０−２での交流駆動電流Ｉの極性反転タイミングを変更することにより、保持時間を変更した交流駆動電流Ｉを生成することができる。

図８は、本実施形態で生成される交流駆動電流Ｉの波形例を示すタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は交流駆動電流Ｉを表す。Ｔｘ１〜Ｔｘ１２はそれぞれ保持時間である。

保持時間が長いほど、陽極となる電極の温度は上昇する。したがって、交流駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間Ｔｘを第１範囲内から所与の確率でランダムに選択して放電灯９０を駆動することにより、電極の温度がランダムに変化することになるため、放電灯内における定常的な対流の形成を抑えて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができる。

また、放電灯の各電極間に供給されるエネルギーも確率的に（ランダムに）変動するため、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐ近傍のアークスポットの大きさも確率的に（ランダムに）変化する。したがって、電極の溶融状態の偏りを抑えて、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐの変形を抑制することができる。

また、駆動電圧Ｖｄは放電灯９０の電極間距離、すなわち電極の劣化状態との相関が高い。したがって、駆動電圧Ｖｄに基づいて第１範囲を設定することにより、電極の劣化状態に応じた駆動パラメーターで放電灯９０を駆動することができる。

〔変形例〕
上述の実施形態においては、交流駆動電流Ｉの波形が矩形波である場合について説明したが、交流駆動電流Ｉの保持時間Ｔｘをランダムに変化させる制御に加えて、交流駆動電流Ｉの波形をランダムに変化させる制御を行ってもよい。すなわち、記憶部４４は、交流駆動電流Ｉを規定する駆動パラメーターとして交流駆動電流Ｉの波形を記憶し、制御部４０は、所与の時間条件に基づいて、交流駆動電流Ｉの波形を選択可能な複数の波形パターンから所与の確率で選択し、選択した交流駆動電流Ｉの波形に基づいて放電灯駆動部を制御してもよい。

制御部４０は、動作検出部６０の電圧検出部で検出された放電灯の駆動電圧Ｖｄに基づいて、選択可能な複数の波形パターンを設定してもよい。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの波形と交流駆動電流Ｉの波形との関係を示すタイミングチャートである。いずれも、直流電流Ｉｄを所定の極性反転タイミングで極性反転することにより交流駆動電流Ｉを生成している。

図９（Ａ）は、電流制御手段４０−１により、交流駆動電流Ｉの半周期の期間内で、直流電流Ｉｄを直線的に単調増加させた場合の波形例（以下「波形Ａ」とする）、図９（Ｂ）は、電流制御手段４０−１により、交流駆動電流Ｉの半周期の期間内の終端側に直流電流Ｉｄの電流値が他の区間よりも大きくなる区間を設けた場合の波形例（以下「波形Ｂ」とする）を示している。

本変形例では、交流駆動電流Ｉの波形を、例えば矩形波、波形Ａ、波形Ｂの中から所与の確率で選択し、選択した交流駆動電流Ｉの波形に基づいて放電灯駆動部を制御してもよい。

ここで、重畳率を以下の式で定義する。
重畳率＝（交流駆動電流Ｉの半周期の期間内における直流電流Ｉｄの平均値と終端の値との差）／直流電流Ｉｄの平均値
本変形例では、所与の確率で重畳率を変化させることにより、波形Ａや波形Ｂを変化させ、変化させた波形に基づいて放電灯駆動部を制御してもよい。なお、波形Ａ及び波形Ｂの例において、重畳率が０％の場合は矩形波に相当する。また、重畳率が負値の場合は、例えば波形Ａにおいては、交流駆動電流Ｉの半周期の期間内で、直流電流Ｉｄを直線的に単調減少させる場合に相当する。

以下の説明においては、交流駆動電流Ｉを波形Ａとなるように放電灯９０を駆動し、波形Ａの重畳率をランダムに変化させる例について説明する。

図７に示す手順において、ステップＳ１００〜Ｓ１０２については、上述の実施形態と同様である。

図７のステップＳ１０４において、駆動パラメーター選択手段４０−４により、乱数Ｒｎと駆動電圧Ｖｄとに基づいて駆動パラメーターを選択する。本実施形態においては、駆動パラメーターの１つとして既に説明した保持時間に加えて、波形Ａの重畳率について説明する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、第８列が重畳率の最小値、第９列が重畳率の最大値を表し、各駆動電圧Ｖｄに対応する重畳率の最小値から最大値までの範囲が選択可能な複数の波形パターンに対応する。

例えば、相対的に高い駆動電力で放電灯９０を駆動する駆動モードで駆動中に駆動電圧Ｖｄが８７Ｖであった場合、図６（Ａ）により、重畳率の選択可能範囲は０％〜１０％である。したがって、この選択可能範囲内の値から重畳率を選択する。

重畳率をＯｆ、選択可能範囲の下限をＯｍｉｎ、選択可能範囲の上限をＯｍａｘとして、重畳率Ｏｆは、以下の式で計算する。
Ｏｆ＝Ｏｍｉｎ＋（Ｏｍａｘ−Ｏｍｉｎ）×Ｒｎ
例えばＲｎ＝０．５だった場合には、Ｏｆ＝０＋（１０−０）×０．５＝５％となる。乱数Ｒｎは０から１までのいずれかの値をとり、一様に分布する乱数であるから、重畳率Ｏｆは選択可能範囲の下限から上限までのいずれかの値をとり、一様な確率で分布することになる。

ステップＳ１０４の次に、駆動パラメーターをＳ１０４で選択した値に変更し、交流駆動電流Ｉを生成する（ステップＳ１０６）。本変形例では、電流制御手段４０−１での交流駆動電流Ｉの半周期の期間内における直流電流Ｉｄの電流値の制御を変更することにより、波形Ａの重畳率を変更した交流駆動電流Ｉを生成することができる。

図１０は、本変形例で生成される交流駆動電流Ｉの波形例を示すタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は交流駆動電流Ｉを表す。Ｔｘ１〜Ｔｘ１２はそれぞれ保持時間である。

重畳率が大きいほど、陽極となる電極の温度は上昇する。よって、交流駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間Ｔｘを第１範囲内から所与の確率でランダムに選択することに加えて、波形についても所与の確率でランダムに選択して放電灯９０を駆動することにより、電極の温度がランダムに変化することになる。したがって、保持時間と重畳率の変化を組み合わせて加えることにより、放電灯内における定常的な対流の形成をさらに抑えて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができる。

また、放電灯の各電極間に供給されるエネルギーも確率的に（ランダムに）変動するため、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐ近傍のアークスポットの大きさも確率的に（ランダムに）変化する。したがって、保持時間と重畳率の変化を組み合わせて加えることにより、電極の溶融状態の偏りを抑えて、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐの変形をさらに抑制することができる。

３．第２の実施形態に係る放電灯点灯装置
次に、記憶部４４が、交流駆動電流Ｉを規定する駆動パラメーターとして少なくとも交流駆動電流Ｉのデューティー比を記憶し、制御部４０は、所与の時間条件に基づいて、交流駆動電流Ｉのデューティー比の値を第２範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した交流駆動電流Ｉのデューティー比の値に基づいて放電灯駆動部を制御する例について説明する。なお、第１の実施の形態と共通する構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

デューティー比は、交流駆動電流Ｉの１周期の長さに対する第１極性区間Ｔｐの長さの比である。デューティー比は、交流変換制御手段４０−２により、交流駆動電流Ｉの極性反転タイミングを変更することにより制御することができる。

所与の時間条件は、例えば、交流駆動電流の所定周期数を経過する毎であっても、所定時間を経過する毎であってもよい。本実施形態においては、１周期ごとにデューティー比を選択して駆動する例について説明する。

所与の確率は、例えば、第２の範囲内で一様に分布する確率であってもよいし、特定の分布（例えば正規分布）を持つ確率であってもよい。本実施形態においては、第２範囲内で一様に分布する確率である例について説明する。

制御部４０は、動作検出部６０の電圧検出部で検出された放電灯の駆動電圧Ｖｄに基づいて、第２範囲を設定してもよい。

以下、図７を用いて交流駆動電流Ｉのデューティー比を変更する手順例について説明する。

図７のステップＳ１０４において、駆動パラメーター選択手段４０−４により、乱数Ｒｎと駆動電圧Ｖｄとに基づいて駆動パラメーターを選択する。本実施形態においては、駆動パラメーターの１つとして交流駆動電流Ｉのデューティー比について説明する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、第４列がデューティー比の最小値、第５列がデューティー比の最大値を表し、各駆動電圧Ｖｄに対応するデューティー比の最小値から最大値までの範囲が第２範囲に対応する。

例えば、相対的に高い駆動電力で放電灯９０を駆動する駆動モードで駆動中に駆動電圧Ｖｄが８７Ｖであった場合、図６（Ａ）により、第２範囲は４０％〜６０％である。したがって、この第２範囲内の値からデューティー比を選択する。

交流駆動電流Ｉのデューティー比をＤ、第２範囲の下限をＤｍｉｎ、第２範囲の上限をＤｍａｘとして、デューティー比Ｄは、以下の式で計算する。
Ｄ＝Ｄｍｉｎ＋（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）×Ｒｎ
例えばＲｎ＝０．５だった場合には、Ｄ＝４０＋（６０−４０）×０．５＝５０％となる。乱数Ｒｎは０から１までのいずれかの値をとり、一様に分布する乱数であるから、デューティー比Ｄは第２範囲の下限から上限までのいずれかの値をとり、一様な確率で分布することになる。

ステップＳ１０４の次に、駆動パラメーターをＳ１０４で選択した値に変更し、交流駆動電流Ｉを生成する（ステップＳ１０６）。本変形例では、交流変換制御手段４０−２での交流駆動電流Ｉの極性反転タイミングの制御を変更することにより、デューティー比を変更した交流駆動電流Ｉを生成することができる。

図１１は、本実施形態で生成される交流駆動電流Ｉの波形例を示すタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は交流駆動電流Ｉを表す。Ｔ０は、交流駆動電流Ｉの周期である。

デューティー比が大きいほど、陽極となる時間が長くなる第１電極の温度が上昇し、陽極となる時間が短くなる第２電極の温度は下降する。また、デューティー比が小さいほど、陽極となる時間が長くなる第２電極の温度が上昇し、陽極となる時間が短くなる第１電極の温度は下降する。

したがって、交流駆動電流Ｉのデューティー比Ｔｘを第２範囲内から所与の確率でランダムに選択することにより、電極の温度がランダムに変化することになるため、放電灯内における定常的な対流の形成を抑えて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができる。

また、駆動電圧Ｖｄは放電灯９０の電極間距離、すなわち電極の劣化状態との相関が高い。したがって、駆動電圧Ｖｄに基づいて第２範囲を設定することにより、電極の劣化状態に応じた駆動パラメーターで放電灯９０を駆動することができる。

〔変形例１〕
上述の実施形態においては、交流駆動電流Ｉのデューティー比をランダムに変化させる場合について説明したが、交流駆動電流Ｉの周波数をランダムに変化させる制御を加えて行ってもよい。すなわち、記憶部４４は、交流駆動電流Ｉを規定する駆動パラメーターとして交流駆動電流Ｉの周波数を記憶し、制御部４０は、所与の時間条件に基づいて、交流駆動電流Ｉの周波数の値を第３範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した交流駆動電流の周波数の値に基づいて放電灯駆動部を制御してもよい。

制御部４０は、動作検出部６０の電圧検出部で検出された放電灯の駆動電圧Ｖｄに基づいて、第３範囲を設定してもよい。

以下、図７を用いて交流駆動電流Ｉの周波数を変更する手順例について説明する。

図７のステップＳ１０４において、駆動パラメーター選択手段４０−４により、乱数Ｒｎと駆動電圧Ｖｄとに基づいて駆動パラメーターを選択する。本実施形態においては、駆動パラメーターの１つとして既に説明した交流駆動電流Ｉのデューティー比に加えて、交流駆動電流Ｉの周波数について説明する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、第６列が周波数の最小値、第７列が周波数の最大値を表し、各駆動電圧Ｖｄに対応する周波数の最小値から最大値までの範囲が第３範囲に対応する。

例えば、相対的に高い駆動電力で放電灯９０を駆動する駆動モードで駆動中に駆動電圧Ｖｄが８７Ｖであった場合、図６（Ａ）により、第３範囲は２０Ｈｚ〜１６５Ｈｚである。したがって、この第３範囲内の値から周波数を選択する。

交流駆動電流Ｉの周波数をＦ、第３範囲の下限をＦｍｉｎ、第３範囲の上限をＦｍａｘとして、周波数Ｆｆは、以下の式で計算する。
Ｆｆ＝Ｆｍｉｎ＋（Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ）×Ｒｎ
例えばＲｎ＝０．５だった場合には、Ｆ＝２０＋（１６５−２０）×０．５＝９２．５Ｈｚとなる。乱数Ｒｎは０から１までのいずれかの値をとり、一様に分布する乱数であるから、周波数Ｆは第３範囲の下限から上限までのいずれかの値をとり、一様な確率で分布することになる。

ステップＳ１０４の次に、駆動パラメーターをＳ１０４で選択した値に変更し、交流駆動電流Ｉを生成する（ステップＳ１０６）。本変形例では、交流変換制御手段４０−２での交流駆動電流Ｉの極性反転タイミングの制御を変更することにより、周波数を変更した交流駆動電流Ｉを生成することができる。

図１２は、本変形例で生成される交流駆動電流Ｉの波形例を示すタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は交流駆動電流Ｉを表す。Ｔ１〜Ｔ６はそれぞれ周期（周波数の逆数）である。

周波数が小さいほど、陽極となる電極の温度は上昇する。よって、交流駆動電流Ｉのデューティー比Ｄを第２範囲内から所与の確率でランダムに選択することに加えて、周波数についても第３範囲内から所与の確率でランダムに選択して放電灯９０を駆動することにより、電極の温度がランダムに変化することになる。したがって、デューティー比と周波数の変化を組み合わせて加えることにより、放電灯内における定常的な対流の形成をさらに抑えて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができる。

また、放電灯の各電極間に供給されるエネルギーも確率的に（ランダムに）変動するため、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐ近傍のアークスポットの大きさも確率的に（ランダムに）変化する。したがって、デューティー比と周波数の変化を組み合わせて加えることにより、電極の溶融状態の偏りを抑えて、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐの変形をさらに抑制することができる。

〔変形例２〕
上述の実施形態においては、交流駆動電流Ｉの波形が矩形波である場合について説明したが、交流駆動電流Ｉのデューティー比Ｄをランダムに変化させる制御に加えて、交流駆動電流Ｉの波形をランダムに変化させる制御を行ってもよい。すなわち、記憶部４４は、交流駆動電流Ｉを規定する駆動パラメーターとして交流駆動電流Ｉの波形を記憶し、制御部４０は、所与の時間条件に基づいて、交流駆動電流Ｉの波形を選択可能な複数の波形パターンから所与の確率で選択し、選択した交流駆動電流Ｉの波形に基づいて放電灯駆動部を制御してもよい。

例えば、交流駆動電流Ｉの波形を、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示した波形Ａや波形Ｂとしてもよい。また、交流駆動電流Ｉの波形を波形Ａ又は波形Ｂとして、重畳率を変化させてもよい。

交流駆動電流Ｉの波形を変更する手順の具体例については、第１の実施形態の〔変形例〕で説明したとおりである。

図１３は、本変形例で生成される交流駆動電流Ｉの波形例を示すタイミングチャートである。図１３では、交流駆動電流Ｉの波形を波形Ａとし、その重畳率を変更する場合について示している。横軸は時間、縦軸は交流駆動電流Ｉを表す。Ｔ０は、交流駆動電流Ｉの周期である。

重畳率が大きいほど、陽極となる電極の温度は上昇する。よって、交流駆動電流Ｉのデューティー比Ｄを第２範囲内から所与の確率でランダムに選択することに加えて、波形についても所与の確率でランダムに選択して放電灯９０を駆動することにより、電極の温度がランダムに変化することになる。したがって、デューティー比と重畳率の変化を組み合わせて加えることにより、放電灯内における定常的な対流の形成をさらに抑えて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができる。

また、放電灯の各電極間に供給されるエネルギーも確率的に（ランダムに）変動するため、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐ近傍のアークスポットの大きさも確率的に（ランダムに）変化する。したがって、デューティー比と重畳率の変化を組み合わせて加えることにより、電極の溶融状態の偏りを抑えて、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐが変形をさらに抑制することができる。

さらに加えて、周波数についても第３範囲内から所与の確率でランダムに選択して放電灯９０を駆動することにより、電極の温度がランダムに変化することになるため、放電灯内における定常的な対流の形成をさらに抑えて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができる。また、周波数の変化を組み合わせて加えることにより、電極の溶融状態の偏りを抑えて、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐの変形をさらに抑制することができる。

〔変形例３〕
上述の実施形態においては、所与の時間条件として、１周期ごとにデューティー比を選択して駆動する例について説明したが、制御部４０は、動作検出部６０の電圧検出部で検出された放電灯の駆動電圧Ｖｄに基づいて、所与の時間条件を設定してもよい。

以下、図７を用いて所与の時間条件を変更する手順例について説明する。

図７のステップＳ１０４において、駆動パラメーター選択手段４０−４により、乱数Ｒｎと駆動電圧Ｖｄとに基づいて駆動パラメーターを選択する。本実施形態においては、駆動パラメーターの１つとして駆動パラメーターを変更するまでの時間（所与の時間条件に対応）を変更する例について説明する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、第１０列が駆動パラメーターを変更するまでの時間（周期数）の最小値、第１１列が駆動パラメーターを変更するまでの時間（周期数）の最大値を表す。この時間はすなわち、同じ駆動パラメーターで放電灯９０を駆動する時間である。

例えば、相対的に高い駆動電力で放電灯９０を駆動する駆動モードで駆動中に駆動電圧Ｖｄが８７Ｖであった場合、図６（Ａ）により、選択可能な時間（周期数）は５周期〜１００周期である。したがって、この範囲内の値から時間（周期数）を選択する。以下では、駆動パラメーターを変更するまでの時間（周期数）は、周期数の整数倍とする例について説明する。

駆動パラメーターを変更するまでの時間Ｐ、選択可能な時間（周期数）の下限をＰｍｉｎ、選択可能な時間（周期数）の上限をＰｍａｘとして、駆動パラメーターを変更するまでの時間Ｐは、以下の式で計算する。
Ｐ＝Ｐｍｉｎ＋［（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）×Ｒｎ］
ここで［］はガウス記号である。

例えばＲｎ＝０．５だった場合には、Ｐ＝５＋［（１００−５）×０．５］＝５２周期となる。乱数Ｒｎは０から１までのいずれかの値をとり、一様に分布する乱数であるから、駆動パラメーターを変更するまでの時間Ｐは、選択可能な時間（周期数）の下限から上限までのいずれかの値をとり、一様な確率で分布することになる。

ステップＳ１０４の次に、駆動パラメーターをＳ１０４で選択した値に変更し、交流駆動電流Ｉを生成する（ステップＳ１０６）。本変形例では、電流制御手段４０−１や交流変換制御手段４０−２での交流駆動電流Ｉの制御を変更するまでの時間を変更することにより、駆動パラメーターを変更するまでの時間Ｐを変更した交流駆動電流Ｉを生成することができる。

駆動パラメーターを変更するまでの時間Ｐが短くなるほど、放電灯内の熱的状態が急激に変わることになる。駆動パラメーターを変更するまでの時間Ｐの変化を組み合わせて加えることにより、電極の溶融状態の偏りを抑えて、電極の突起５５２ｐ、５６２ｐの変形をさらに抑制することができる。

４．第３の実施形態に係る放電灯点灯装置
第１の実施形態及び第２の実施形態で説明した制御に、放電灯９０の駆動電力に応じた制御をさらに加えてもよい。すなわち、制御部４０は、放電灯９０をそれぞれ異なる駆動電力で駆動する複数の駆動モードを有し、駆動モードに基づいて、所与の時間条件、第１範囲、第２範囲、第３範囲及び選択可能な複数の波形パターンの少なくとも１つを設定してもよい。

図１４は、駆動モードに応じて駆動パラメーターを変更して交流駆動電流Ｉを生成する手順の一例を示すフローチャートである。所与の時間条件を満たすごとに図１４に示す手順を実行してもよいし、図１４に示す手順の１回の実行で所定時間（例えば数分間）分の交流駆動電流Ｉの波形をまとめて生成してもよい。

まず、放電灯９０の駆動モードを設定する（ステップＳ２００）。本実施形態においては、相対的に高い電力で放電灯９０を駆動する高輝度モードと、相対的に低い電力で放電灯９０を駆動する低電力モードの２種類の駆動モードを有する例について説明する。駆動モードの設定は、例えばユーザー操作等によるモード設定信号Ｓを制御部４０が受け付けて行ってもよい。

次に、乱数生成手段４０−３により乱数Ｒｎを生成し選択する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２の詳細については、第１の実施形態及び第２の実施形態における、図７のステップＳ１０４と同様である。

次に、電圧検出部により駆動電圧Ｖｄを検出する（ステップＳ２０４）。検出する駆動電圧Ｖｄは、所定時間（例えば数分間）の平均値としてもよい。

次に、駆動パラメーター選択手段４０−４により、駆動モードと乱数Ｒｎと駆動電圧Ｖｄとに基づいて駆動パラメーターを選択する（ステップＳ２０６）。駆動パラメーター変更手段４０−４は、駆動モードに応じて、駆動電圧Ｖｄと駆動パラメーターとの対応表を選択する。本実施形態においては、高輝度モードの場合には図６（Ａ）の表を、低電力モードの場合には図６（Ｂ）の表を選択する。駆動電圧Ｖｄと駆動パラメーターとの対応表を選択した後に、各駆動パラメーターを選択する処理については、第１の実施形態及び第２の実施形態における、図７のステップＳ１０４と同様である。

ステップＳ２０６の次に、駆動パラメーターをＳ２０６で選択した値に変更し、交流駆動電流Ｉを生成する（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０８の詳細については、第１の実施形態及び第２の実施形態における、図７のステップＳ１０６と同様である。

電極の温度は、放電灯９０への供給電力と比例関係にあるため、放電灯９０を低電力にて駆動する際には、電極温度が低下した際のフリッカー発生を抑制するために、格別な配慮が必要である。

したがって、駆動モードに応じた駆動パラメーターを設定することにより、低電力駆動時のフリッカー発生を抑制することができる。

なお、図１４に示す手順は一例であり、種々の変形が可能である。図１５は、駆動モードに応じて駆動パラメーターを変更して交流駆動電流Ｉを生成する手順の他の一例を示すフローチャートである。図１４を用いて説明した例と同様に、相対的に高い電力で放電灯９０を駆動する高輝度モードと、相対的に低い電力で放電灯９０を駆動する低電力モードの２種類の駆動モードを有する例について説明する。

次に、駆動パラメーター選択手段４０−４により、乱数Ｒｎと駆動電圧Ｖｄとに基づいて駆動パラメーターを選択する（ステップＳ３００）。駆動パラメーター変更手段４０−４は、各駆動モード対応した、駆動電圧Ｖｄと駆動パラメーターとの対応表から各駆動パラメーターを選択する。本実施形態においては、高輝度モードについては図６（Ａ）の表から、低電力モードについては図６（Ｂ）の表から各駆動パラメーターを選択する。それぞれの対応表から各駆動パラメーターを選択する処理については、第１の実施形態及び第２の実施形態における、図７のステップＳ１０４と同様である。

次に、放電灯９０の駆動モードを設定する（ステップＳ２００）。駆動モードの設定は、例えばユーザー操作等によるモード設定信号Ｓを制御部４０が受け付けて行ってもよい。

次に、ステップＳ２００で設定した駆動モードに基づいて、駆動パラメーターをＳ３００で選択した値に変更し、交流駆動電流Ｉを生成する（ステップＳ３０２）。高輝度モードに設定した場合には、図６（Ａ）の表から選択した駆動パラメーターの値に変更し、低電力モードに設定した場合には、図６（Ｂ）の表から選択した駆動パラメーターの値に変更する。ステップＳ３００で選択した駆動パラメーターで交流駆動電流Ｉを生成する動作の詳細については、第１の実施形態及び第２の実施形態における、図７のステップＳ１０６と同様である。

なお、上述の図１４及び図１５に示すフローチャートを用いた説明では、駆動パラメーターを変更する手順についてのみを説明した。駆動モードの変更に伴う駆動電力の変更は、例えばステップＳ２００でモード設定信号Ｓを受け付けたタイミングで行ってもよいし、ステップＳ２０８で駆動パラメーターを変更し交流駆動電流Ｉを生成するタイミングで行ってもよい。

５．プロジェクターの回路構成
図１６は、本実施の形態に係るプロジェクターの回路構成の一例を示す図である。プロジェクター５００は、先に説明した光学系のほかに、画像信号変換部５１０、直流電源装置５２０、放電灯点灯装置１０、放電灯９０、液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂ、画像処理装置５７０を含む。

画像信号変換部５１０は、外部から入力された画像信号５０２（輝度−色差信号やアナログＲＧＢ信号など）を所定のワード長のデジタルＲＧＢ信号に変換して画像信号５１２Ｒ、５１２Ｇ、５１２Ｂを生成し、画像処理装置５７０に供給する。

画像処理装置５７０は、３つの画像信号５１２Ｒ、５１２Ｇ、５１２Ｂに対してそれぞれ画像処理を行い、液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂをそれぞれ駆動するための駆動信号５７２Ｒ、５７２Ｇ、５７２Ｂを出力する。

直流電源装置５２０は、外部の交流電源６００から供給される交流電圧を一定の直流電圧に変換し、トランス（図示しないが、直流電源装置５２０に含まれる）の２次側にある画像信号変換部５１０、画像処理装置５７０及びトランスの１次側にある放電灯点灯装置１０に直流電圧を供給する。

放電灯点灯装置１０は、起動時に放電灯９０の電極間に高電圧を発生して絶縁破壊させて放電路を形成し、以後放電灯９０が放電を維持するための駆動電流を供給する。

液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂは、それぞれ駆動信号５７２Ｒ、５７２Ｇ、５７２Ｂにより、各液晶パネルに入射する色光の輝度を変調する。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）５８０は、プロジェクターの点灯開始から消灯に至るまでの動作を制御する。プロジェクターの電源が投入され直流電源装置５２０の出力電圧が所定の値になると、点灯信号５８２を発生して放電灯点灯装置１０に供給する。加えて、ＣＰＵ５８０は、モード設定信号５８４を放電灯点灯装置１０に供給してもよい。また、ＣＰＵ５８０は、放電灯点灯装置１０から放電灯９０の点灯情報５３２を受け取ってもよい。

このように構成したプロジェクター５００は、放電灯内における定常的な対流の形成を抑えて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができ、加えて電極の溶融状態の偏りを抑えて、電極先端の突起の変形をさらに抑制することができるので、投射輝度を長期にわたって保持することができるプロジェクターを実現することができる。

上記各実施形態においては、３つの液晶パネルを用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つ、２つ又は４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも適用可能である。

上記各実施形態においては、透過型のプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型のプロジェクターにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶パネル等のように光変調手段としての電気光学変調装置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、反射型の液晶パネルやマイクロミラー型光変調装置などのように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス；Texas Instruments社の商標）を用いることができる。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。

本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０放電灯点灯装置、２０電力制御回路、２１スイッチ素子、２２ダイオード、２３コイル、２４コンデンサー、３０交流変換回路、３１〜３４スイッチ素子、４０制御部、４０−１電流制御手段、４０−２交流変換制御手段、４０−３乱数発生手段、４０−４駆動パラメーター選択手段、４１システムコントローラー、４２電力制御回路コントローラー、４３交流変換回路コントローラー、４４記憶部、５０副反射鏡、６０動作検出部、６１〜６３抵抗、７０イグナイター回路、８０直流電源、９０放電灯、９１放電空間、９２第１電極、９３第２電極、１１２主反射鏡、１１４固定部材、２００光源装置、２１０光源ユニット、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プロジェクター、５０２画像信号、５１０画像信号変換部、５１２Ｒ画像信号（Ｒ）、５１２Ｇ画像信号（Ｇ）、５１２Ｂ画像信号（Ｂ）、５２０直流電源装置、５２２固定部材、５３２点灯情報、５３４導電性部材、５３６第１端子、５４４導電性部材、５４６第２端子、５５２ｐ突起、５６０Ｇ液晶パネル（Ｇ）、５６０Ｂ液晶パネル（Ｂ）、５６２ｐ突起、５７０画像処理装置、５７２Ｒ液晶パネル（Ｒ）駆動信号、５７２Ｇ液晶パネル（Ｇ）駆動信号、５７２Ｂ液晶パネル（Ｂ）駆動信号、５８０ＣＰＵ、５８２点灯信号、５８４モード設定信号、６００交流電源、７００スクリーン、Ｉ交流駆動電流、Ｉｄ直流電流、Ｖｄ駆動電圧

Claims

放電灯に交流駆動電流を供給し、前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、
前記交流駆動電流を規定する駆動パラメーターとして少なくとも前記交流駆動電流が同一極性で継続する保持時間を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記駆動パラメーターに基づいて前記放電灯駆動部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、所与の時間条件に基づいて、前記保持時間の値を第１範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記保持時間の値に基づいて前記放電灯駆動部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
放電灯に交流駆動電流を供給し、前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、
前記交流駆動電流を規定する駆動パラメーターとして少なくとも前記交流駆動電流のデューティー比を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記駆動パラメーターに基づいて前記放電灯駆動部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流のデューティー比の値を第２範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流のデューティー比の値に基づいて前記放電灯駆動部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項２に記載の放電灯点灯装置において、
前記記憶部は、前記交流駆動電流を規定する駆動パラメーターとして前記交流駆動電流の周波数を記憶し、
前記制御部は、所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流の周波数の値を第３範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流の周波数の値に基づいて前記放電灯駆動部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、
前記記憶部は、前記交流駆動電流を規定する駆動パラメーターとして前記交流駆動電流の波形を記憶し、
前記制御部は、所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流の波形を選択可能な複数の波形パターンから所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流の波形に基づいて前記放電灯駆動部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、
前記放電灯の駆動電圧を検出する電圧検出部を含み、
前記制御部は、前記電圧検出部で検出された前記駆動電圧に基づいて、前記所与の時間条件、前記第１範囲、前記第２範囲、前記第３範囲及び前記選択可能な複数の波形パターンの少なくとも１つを設定することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、
前記制御部は、前記放電灯をそれぞれ異なる駆動電力で駆動する複数の駆動モードを有し、前記駆動モードに基づいて、前記所与の時間条件、前記第１範囲、前記第２範囲、前記第３範囲及び前記選択可能な複数の波形パターンの少なくとも１つを設定することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、
前記放電灯駆動部は、
放電灯駆動用電力を生成する電力制御回路と、
前記電力制御回路が出力する直流電流を所与のタイミングで極性反転することで前記放電灯に供給する前記交流駆動電流を生成出力する交流変換回路とを含み、
前記制御部は、前記交流変換回路に対して前記交流駆動電流の極性反転タイミングを制御する交流変換制御と、前記電力制御回路に対して前記電力制御回路が出力する直流電流の電流値を制御する電流制御とのうち少なくとも一方を行うことにより前記放電灯駆動部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
放電灯に交流駆動電流を供給することにより点灯する放電灯の駆動方法であって、
所与の時間条件に基づいて、前記保持時間の値を第１範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記保持時間の値に基づいて前記放電灯を駆動することを特徴とする放電灯の駆動方法。
放電灯に交流駆動電流を供給することにより点灯する放電灯の駆動方法であって、
所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流のデューティー比の値を第２範囲内から所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流のデューティー比の値に基づいて前記放電灯を駆動することを特徴とする放電灯の駆動方法。
請求項９に記載の放電灯の駆動方法において、
所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流の周波数の値を第３範囲内の値から所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流の周波数の値に基づいて前記放電灯を駆動することを特徴とする放電灯の駆動方法。
請求項８乃至１０のいずれかに記載の放電灯の駆動方法において、
所与の時間条件に基づいて、前記交流駆動電流の波形を選択可能な複数の波形パターンから所与の確率で選択し、選択した前記交流駆動電流の波形で前記放電灯を駆動することを特徴とする放電灯の駆動方法。
請求項８乃至１１のいずれかに記載の放電灯の駆動方法において、
前記放電灯の駆動電圧を検出し、
前記放電灯の駆動電圧に基づいて前記第１範囲、前記第２範囲、前記第３範囲及び前記選択可能な複数の波形パターンの少なくとも１つを設定することを特徴とする放電灯の駆動方法。
請求項８乃至１２のいずれかに記載の放電灯の駆動方法において、
前記放電灯をそれぞれ異なる駆動電力で駆動する複数の駆動モードから１つを選択し、
選択した前記駆動モードに基づいて前記第１範囲、前記第２範囲、前記第３範囲及び前記選択可能な複数の波形パターンの少なくとも１つを設定することを特徴とする放電灯の駆動方法。
請求項１乃至７のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含むことを特徴とするプロジェクター。