JP2012248335A - 光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】放電灯の黒化を抑制し、電極間距離が広がることを抑制することができる光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを提供すること。
【解決手段】光源装置１は、１対の電極６１０、７１０を有する放電灯５００と、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を振幅変調する振幅変調部を有し、振幅変調部により振幅変調した交流電流を駆動電流として１対の電極６１０、７１０に供給し、放電灯５００を点灯する放電灯駆動装置とを備えている。振幅変調部は、第１の区間と、第１の区間よりも駆動電流の振幅が小さい第２の区間とが交互に繰り返されるように交流電流を振幅変調するよう構成され、第１の区間には、第１部分と、第１部分の振幅よりも大きい振幅を有する第２部分と、を含み、第２の区間の直前に前記第２部分が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置、放電灯の駆動方法およ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等の放電灯（放電ランプ）が使用されている。
このような放電灯は、例えば、高周波数の交流電流を駆動電流として供給する駆動方法により駆動される。この駆動方法によれば、放電の安定性が得られ、放電灯本体の黒化や失透等を防止することができ、放電灯の寿命の低下を抑制することができる。

しかしながら、放電灯が点灯している際は、１対の電極間にアーク放電が生じており、その電極が高温になっているので、電極が溶融し、電極間が広がってくる。例えば、プロジェクターの用途では、光の利用効率を向上させるために、電極間が狭い状態を維持し、発光の大きさを小さくすることが好ましく、点灯中に電極間が広がることは、光の利用効率を低下させることになり、好ましくない。また、電極間の変化は、その電極間におけるインピーダンスを変化させ、このため、点灯初期では効率良く放電灯を点灯することができていても、時間が経過すると、インピーダンス不整合を生じ、無効電力が増加し、効率が低下するという問題がある。

一方、低周波数で、波形が矩形状をなす交流電流（直流交番電流）を駆動電流として供給する駆動方法もある。この駆動方法によれば、放電灯が点灯している際、１対の電極の先端部に突起が形成され、これにより、電極間が狭い状態を維持することができる。
しかしながら、放電灯本体の黒化や失透等が生じ、放電灯の寿命が低下するという問題がある。

特開２００７−１１５５３４号公報

本発明の目的は、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離が広がることを抑制することができる光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光源装置は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に駆動電流を供給する駆動装置と、を有し、
前記駆動電流は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を振幅変調したものであり、かつ、第１の区間と、前記第１の区間よりも振幅が小さい第２の区間とが交互に繰り返されるように前記交流電流を振幅変調して構成され、
前記第１の区間は、第１部分と、第１部分の振幅よりも大きい振幅を有する第２部分と、を含み、前記第２の区間の直前に前記第２部分が設けられていることを特徴とする。
これにより、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離が広がることを抑制して、放電灯を駆動することができる。

本発明の光源装置では、前記第１の区間において、前記第２部分の期間は、前記第１部分の期間よりも短いことが好ましい。
これにより、突起の成長（形成）が促進される。
本発明の光源装置では、前記第１の区間において、前記第２部分の期間は、前記第１部分の期間の１〜５０％であることが好ましい。
これにより、突起の成長（形成）が促進される。

本発明の光源装置では、前記第１の区間において、前記第２部分での前記交流電流の振幅は、前記第１部分での前記交流電流の振幅の平均値の１０１〜２００％であることが好ましい。
これにより、電極に突起をより確実に安定して形成する（成長させる）ことができ、よって、放電灯の点灯時のちらつきが防止され、放電灯を効率良く駆動することができる。
本発明の光源装置では、前記第１の区間において、前記第１部分での前記交流電流の振幅は、一定であることが好ましい。
これにより、電極に突起をより確実に安定して形成する（成長させる）ことができ、よって、放電灯の点灯時のちらつきが防止され、放電灯を効率良く駆動することができる。

本発明の光源装置では、前記第２部分の期間は、前記第２の区間の期間よりも短いことが好ましい。
これにより、突起の成長（形成）が促進される。
本発明の光源装置では、前記第２部分の期間は、前記第２の区間の期間の１〜５０％であることが好ましい。
これにより、突起の成長（形成）が促進される。

本発明の光源装置では、前記第１の区間は、さらに前記第２の区間の直後に前記第２部分が設けられていることが好ましい。
これにより、電極に突起がさらに確実に安定して形成され、よって、放電灯の点灯時のちらつきが防止され、放電灯をより効率良く駆動することができる。
本発明の光源装置では、前記第１の区間と前記第２の区間の合計の期間をＡ、前記第１の区間の期間をＢとしたとき、Ｂ／Ａが１０％以上９０％以下に設定されていることが好ましい。
これにより、放電灯の黒化をより確実に抑制し、電極間距離が広がることを抑制し、放電灯を駆動することができる。
本発明の光源装置では、前記第２の区間において、前記交流電流の振幅は一定であることが好ましい。
これにより、電極に突起をより確実に形成することができる。

本発明の光源装置では、前記交流電流の周波数は、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下であることが好ましい。
これにより、音響共鳴効果によって放電が不安定になることを防止することができる。
本発明の光源装置では、前記駆動電流の供給により前記放電灯が点灯している際、前記１対の電極の温度が変動し、前記１対の電極の先端部に突起が形成されることが好ましい。
これにより、電極間距離が広がることを抑制し、放電灯を駆動することができる。

本発明の放電灯の駆動方法は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯の駆動方法であって、
周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を生成し、
第１の区間と、前記第１の区間よりも振幅が小さい第２の区間とを交互に繰り返し、かつ、前記第１の区間は、第１部分と第１部分の振幅よりも大きい振幅を有する第２部分とを含み、前記第２の区間の直前に前記第２部分が設けられるように、前記交流電流を振幅変調して駆動電流を生成し、
前記駆動電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする。
これにより、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離が広がることを抑制し、放電灯を駆動することができる。

本発明のプロジェクターは、光を出射する光源装置と、
前記光源装置から出射した光を画像情報に基づいて変調する変調装置と、
前記変調装置により変調された光を投射する投射装置と、を有し、
前記光源装置は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に駆動電流を供給する駆動装置と、を有し、
前記駆動電流は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を振幅変調したものであり、かつ、第１の区間と、前記第１の区間よりも振幅が小さい第２の区間とが交互に繰り返されるように前記交流電流を振幅変調して構成され、
前記第１の区間は、第１部分と、第１部分の振幅よりも大きい振幅を有する第２部分と、を含み、前記第２の区間の直前に前記第２部分が設けられていることを特徴とする。
これにより、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離が広がることを抑制して、放電灯を駆動することができる。

本発明の光源装置の第１実施形態を示す断面図（ブロック図も含まれる）である。 図１に示す光源装置の放電灯を示す断面図である。 図１に示す光源装置の放電灯駆動装置を示すブロック図である。 図１に示す光源装置の放電灯駆動装置で生成される交流電流および駆動電流を示す図である。 本発明の光源装置（第２実施形態）の放電灯駆動装置で生成される交流電流および駆動電流を示す図である。 本発明のプロジェクターの実施形態を摸式的に示す図である。

以下、本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜光源装置の第１実施形態＞
図１は、本発明の光源装置の第１実施形態を示す断面図（ブロック図も含まれる）、図２は、図１に示す光源装置の放電灯を示す断面図、図３は、図１に示す光源装置の放電灯駆動装置を示すブロック図、図４は、図１に示す光源装置の放電灯駆動装置で生成される交流電流および駆動電流を示す図である。なお、図２では、副反射鏡の図示は省略されている。また、図４中（図５についても同様）の二点鎖線は、「包絡線」を示す。

図１に示すように、光源装置１は、放電灯５００を有する光源ユニット１１０と、放電灯５００を駆動する放電灯駆動装置２００とを備えている。放電灯５００は、放電灯駆動装置２００から電力の供給を受けて放電し、光を放射する。
光源ユニット１１０は、放電灯５００と、凹状の反射面を有する主反射鏡１１２と、出射光をほぼ平行光にする平行化レンズ１１４とを備えている。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。また、主反射鏡１１２は、放電灯５００側の面（内面）が反射面となっており、この反射面は、図示の構成では、回転楕円面をなしている。
なお、主反射鏡１１２の反射面の形状は、前記の形状には限定されず、その他、例えば、回転放物面等が挙げられる。また、主反射鏡１１２の反射面が回転放物面である場合は、放電灯５００の発光部を回転放物面のいわゆる焦点に配置すれば、平行化レンズ１１４を省略することができる。

放電灯５００は、放電灯本体５１０と、凹状の反射面を有する副反射鏡５２０とを備えている。放電灯本体５１０と副反射鏡５２０とは、無機接着剤５２２により接着されている。また、副反射鏡５２０は、放電灯５００側の面（内面）が反射面となっており、この反射面は、図示の構成では、球面をなしている。
放電灯本体５１０の中央部には、後述の放電媒体が封入され、気密的に密閉された放電空間（空洞部）５１２を含む発光容器が形成されている。この放電灯本体５１０の少なくとも放電空間５１２に対応する部位は、光透過性を有している。放電灯本体５１０の構成材料としては、例えば、石英ガラス等のガラス、光透過性セラミックス等が挙げられる。
この放電灯本体５１０には、１対の電極６１０、７１０と、１対の導電性を有する接続部材６２０、７２０と、１対の電極端子６３０、７３０とが設けられている。電極６１０と電極端子６３０とは、接続部材６２０により電気的に接続されている。同様に、電極７１０と電極端子７３０とは、接続部材７２０により電気的に接続されている。

各電極６１０、７１０は、放電空間５１２に収納されている。すなわち、各電極６１０、７１０は、その先端部が放電灯本体５１０の放電空間５１２において、互いに所定距離離間し、互いに対向するように配置されている。
電極６１０と電極７１０との間の最短距離である電極間距離は、１μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以上１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。

図２に示すように、前記電極６１０は、芯棒６１２と、コイル部６１４と、本体部６１６とを有している。この電極６１０は、放電灯本体５１０内への封入前の段階において、芯棒６１２に電極材（タングステン等）の線材を巻き付けてコイル部６１４を形成し、形成されたコイル部６１４を加熱・溶融することにより形成される。これにより、電極６１０の先端側には、熱容量が大きい本体部６１６が形成される。電極７１０も前記電極６１０と同様に、芯棒７１２と、コイル部７１４と、本体部７１６とを有しており、電極６１０と同様に形成される。

放電灯５００を１度も点灯させていない状態では、本体部６１６、７１６には、突起６１８、７１８は形成されていないが、後述する条件で放電灯５００を１度でも点灯させると、本体部６１６、７１６の先端部に、それぞれ突起６１８、７１８が形成される。この突起６１８、７１８は、放電灯５００の点灯中、維持され、また、消灯後も維持される。
なお、各電極６１０、７１０の構成材料としては、例えば、タングステン等の高融点金属材料等が挙げられる。

また、放電空間５１２には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、例えば、放電開始用ガス、発光に寄与するガス等を含んでいる。また、放電媒体には、その他のガスが含まれていてもよい。
放電開始用ガスとしては、例えば、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス等が挙げられる。また、発光に寄与するガスとしては、例えば、水銀、ハロゲン化金属の気化物等が挙げられる。また、その他のガスとしては、例えば、黒化を防止する機能を有するガス等が挙げられる。黒化を防止する機能を有するガスとしては、例えば、ハロゲン（例えば、臭素等）、ハロゲン化合物（例えば、臭化水素等）、またはこれらの気化物等が挙げられる。
また、放電灯点灯時の放電灯本体５１０内の気圧は、０．１ａｔｍ以上３００ａｔｍ以下であることが好ましく、５０ａｔｍ以上３００ａｔｍ以下であることがより好ましい。

放電灯５００の電極端子６３０、７３０は、それぞれ放電灯駆動装置２００の出力端子に接続されている。そして、放電灯駆動装置２００は、放電灯５００に高周波数の交流電流（交流電力）を含む駆動電流（駆動電力）を供給する。すなわち、放電灯駆動装置２００は、電極端子６３０、７３０を介して電極６１０、７１０に上記の駆動電流を供給することにより放電灯５００に電力を供給する。電極６１０、７１０に上記の駆動電流が供給されると、放電空間５１２内の１対の電極６１０、７１０の先端部の間でアーク放電（アークＡＲ）が生じる。アーク放電により発生した光（放電光）は、そのアークＡＲの発生位置（放電位置）から全方向に向かって放射される。副反射鏡５２０は、一方の電極７１０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７１０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とにより、電極７１０の方向に放射される光を有効に利用することができる。なお、本実施形態において、放電灯５００は、副反射鏡５２０を備えているが、放電灯５００は、副反射鏡５２０を備えていない構成であってもよい。

次に、放電灯駆動装置２００について説明する。
図３に示すように、放電灯駆動装置２００は、高周波数の交流電流を発生する高周波電流発生器３１と、振幅変調器（振幅変調部）３２と、増幅器３３とを備えており、振幅変調した交流電流を駆動電流として放電灯５００の１対の電極６１０、７１０に供給する装置である。

この放電灯駆動装置２００では、高周波電流発生器３１で発生した図４（ａ）に示す交流電流を、図４（ｂ）に示すように、第１の区間４１と、第１の区間４１よりも駆動電流の振幅が小さい第２の区間４２とが交互に繰り返されるように振幅変調器３２で振幅変調する。そして、その交流電流を増幅器３３で増幅して放電灯駆動用の駆動電流である交流電流を生成し、出力する。放電灯駆動装置２００から出力された駆動電流は、放電灯５００の１対の電極６１０、７１０に供給される。
これにより、前述したように、１対の電極６１０、７１０の先端部の間でアーク放電が生じ、放電灯５００が点灯する。

ここで、この光源装置１では、後述する条件の駆動電流を用いて放電灯５００を点灯するので、その放電灯５００が点灯している際、電極６１０、７１０の温度が変動し、その変動により、電極６１０、７１０の先端部に、それぞれ突起６１８、７１８が形成され、その突起６１８、７１８を維持することができる。
すなわち、まず、駆動電流の第１の区間４１では、電極６１０、７１０の温度が高くなることで、電極６１０、７１０の先端部の一部が、溶融し、その溶融した電極材が表面張力によって電極６１０、７１０の先端部に集まる。一方、第２の区間４２では、電極６１０、７１０の温度が低くなることで、前記溶融した電極材が凝固する。このような溶融した電極材が電極６１０、７１０の先端部に集まる状態と、前記溶融した電極材が凝固する状態とを繰り返すことで突起６１８、７１８の成長が起こり、これにより、電極間距離が広がることを抑制することができ、電極間が狭い状態を維持することができる。これにより、放電灯を効率良く駆動することができる。
また、駆動電流が高周波数の交流電流を含むので、放電灯５００の黒化を防止でき、長寿命化を図ることができる。

ここで、放電灯５００の定格電力は、用途等に応じて適宜設定され、特に限定されないが、１０Ｗ以上５ｋＷ以下であることが好ましく、１００Ｗ以上５００Ｗ以下であることがより好ましい。
また、交流電流の周波数は、１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下であり、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下であることが好ましく、１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上３ＧＨｚ以下であることがより好ましい。

電極６１０、７１０が陽極として動作するときは、それぞれ、陰極として動作するときに比べて電極温度が高くなるが、交流電流の周波数を前記下限値以上に設定することにより、その駆動電流の１周期内における電極温度の変動を防止することができる。
しかし、交流電流の周波数が前記下限値よりも小さいと、その駆動電流の１周期毎に、電極６１０、７１０の温度が変動し、これにより突起６１８、７１８の形成や維持ができなくなり、また、黒化が生じる場合がある。また、前記上限値よりも大きいものはコストが高くなるという問題がある。
また、交流電流の周波数が２０ｋＨｚよりも大きく、３ＭＨｚよりも小さいと、他の条件によっては、音響共鳴効果により放電が不安定となる。

また、駆動電流の変調周波数は、１０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下であり、５０Ｈｚ以上８００Ｈｚ以下であることが好ましく、１５０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下であることがより好ましい。なお、駆動電流の変調周波数とは、１つの第１の区間４１と１つの第２の区間４２とを合わせた波形を駆動電流の１周期としたときの当該駆動電流の周波数を示す。
駆動電流の変調周波数が前記下限値よりも小さいと、突起６１８、７１８がだれてしまい、また、前記上限値よりも大きいと、突起６１８、７１８が形成されない。

さて、前述したように、放電灯駆動装置２００では、高周波電流発生器３１で発生した図４（ａ）に示す交流電流を、図４（ｂ）に示すように、第１の区間４１と第２の区間４２とが交互に繰り返されるように振幅変調器３２で振幅変調している。
そして、第１の区間４１と第２の区間４２の合計の期間をＡ、第１の区間４１の期間をＢとしたとき、その期間Ａと期間Ｂの比Ｂ／Ａは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるが、１０％以上、９０％以下であることが好ましく、２０％以上、８０％以下であることがより好ましく、４５％以上、５５％以下であることがさらに好ましい。この比Ｂ／Ａが前記範囲より大きくても小さくても、他の条件によっては、温度変動が小さくなるため、突起６１８、７１８が形成されない。

また、第１の区間４１では、交流電流の振幅は経時的に変化している。すなわち、第１の区間４１には、交流電流の振幅の平均値が一定の値ａを取る第１部分４１２と、駆動電流が第２の区間４２に移行する直前に、交流電流の振幅が第１部分４１２の振幅の平均値ａよりも大きく、かつ駆動電流中で最大の振幅であるａ_ｍａｘになる第２部分４１１が設けられている。なお、第２部分４１１は駆動電流中で最も交流電流の振幅が大きい区間となるので、「最大振幅区間」と言うこともできる。また、第１部分４１２は第２部分４１１よりも交流電流の振幅が小さい区間であるので、「中振幅区間」ということもできる。ここで、第２部分４１１の最大振幅ａ_ｍａｘは、平均値ａよりも大きく、平均値ａの１０１〜２００％であるのが好ましく、１２０〜１８０％であるのがより好ましい。

一方、第２の区間４２では、交流電流の振幅は一定である。この第２の区間４２での交流電流の振幅は、第１部分４１２での交流電流の振幅よりもさらに小さい。このため、第２の区間４２を「最小振幅区間」と言うこともできる。なお、第２の区間４２における交流電流の振幅の平均値をｂとしたとき、平均値ａと平均値ｂの比ｂ／ａは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるが、０より大きく、９０％以下であることが好ましく、０より大きく、５０％以下であることがさらに好ましい。

このように交流電流が振幅変調されていることにより、電極６１０、７１０に突起６１８、７１８をより確実に安定して形成する（成長させる）ことができ、電極間距離が広がることを抑制することができる。これにより、放電灯５００内でのアークＡＲの位置も安定することとなり、よって、放電灯５００の点灯時のちらつきが防止され、放電灯５００を効率良く駆動することができる。また、放電灯５００の黒化も抑制され、長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、第２部分４１１の期間をＣ_１、第１部分４１２の期間をＣ_２としたとき、期間Ｃ_１は、期間Ｃ_２よりも短い。具体的には、期間Ｃ_１は、期間Ｃ_２の１〜５０％であるのが好ましく、５〜２０％であるのがより好ましい。
さらには、期間Ｃ_１は、第２の区間４２の期間Ｄ（＝期間Ａ−期間Ｂ）よりも短い。具体的には、期間Ｃ_１は、期間Ｄの１〜５０％であるのが好ましく、５〜２０％であるのがより好ましい。
期間Ｃ_１、Ｃ_２、Ｄ同士の大小関係をこのように満足することにより、突起６１８、７１８の成長（形成）が促進される。

また、駆動電流の変調周波数は、第１の区間４１全体での交流電流の振幅の平均値ａ’と第２の区間４２での平均値ｂとの比ｂ／ａ’と、放電灯５００の定格電力等に応じて設定することが好ましい。これにより、より確実に電極６１０、７１０に突起６１８、７１８を形成することができる。
すなわち、まずは、ｂ／ａ’が７５％より大きく９０％以下の場合は、駆動電流の変調周波数は、放電灯５００の定格電力に応じて下記のように設定することが好ましい。

定格電力が１００Ｗ以上１５０Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下であることが好ましい。
また、定格電力が１５０Ｗ以上２５０Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下であることが好ましい。
また、定格電力が２５０Ｗ以上３００Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下であることが好ましい。
また、定格電力が３００Ｗ以上４００Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下であることが好ましい。

また、ｂ／ａ’が６０％より大きく７５％以下の場合は、駆動電流の変調周波数は、放電灯５００の定格電力に応じて下記のように設定することが好ましい。
定格電力が１００Ｗ以上１５０Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下であることが好ましい。
また、定格電力が１５０Ｗ以上２５０Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下であることが好ましい。
また、定格電力が２５０Ｗ以上３００Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下であることが好ましい。
また、定格電力が３００Ｗ以上４００Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下であることが好ましい。

また、ｂ／ａ’が４５％より大きく６０％以下の場合は、駆動電流の変調周波数は、放電灯５００の定格電力に応じて下記のように設定することが好ましい。
定格電力が１００Ｗ以上１５０Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下であることが好ましい。
また、定格電力が１５０Ｗ以上２５０Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下であることが好ましい。
また、定格電力が２５０Ｗ以上３００Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下であることが好ましい。
また、定格電力が３００Ｗ以上４００Ｗ未満の場合は、変調周波数は、１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下であることが好ましい。

＜光源装置の第２実施形態＞
図５は、本発明の光源装置（第２実施形態）の放電灯駆動装置で生成される交流電流および駆動電流を示す図である。
以下、この図を参照して本発明の光源装置および放電灯の駆動方法の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

本実施形態は、放電灯駆動装置での振幅変調の態様が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
本実施形態における放電灯駆動装置２００では、高周波電流発生器３１で発生した図５（ａ）に示す交流電流を、図５（ｂ）に示すように、第１の区間４１と第２の区間４２とが交互に繰り返されるように振幅変調器３２で振幅変調する。

第１の区間４１には、駆動電流が第２の区間４２から移行した直後に、第１部分の交流電流の振幅の平均値よりも大きく、かつ交流電流の振幅が駆動電流中で最大（最大振幅ａ_ｍａｘ）となる第２部分（最大振幅区間）４１３が設けられている。この第２部分４１３の期間Ｃ_３は、第２部分４１１の期間Ｃ_１と同じであるのが好ましい。
このような第２部分４１３が設けられていることにより、突起６１８、７１８の成長が容易になされることとなり、突起６１８、７１８の形成が安定する。これにより、放電灯５００内でのアークＡＲの位置がより安定し、よって、放電灯５００の点灯時のちらつきが確実に防止され、放電灯５００をより効率良く駆動することができる。

＜プロジェクター＞
図６は、本発明のプロジェクターの実施形態を摸式的に示す図である。
図６に示すプロジェクター３００は、前述した光源装置１と、インテグレータレンズ３０２および３０３を有する照明光学系と、色分離光学系（導光光学系）と、赤色に対応した（赤色用の）液晶ライトバルブ８４と、緑色に対応した（緑色用の）液晶ライトバルブ８５と、青色に対応した（青色用の）液晶ライトバルブ８６と、赤色光のみを反射するダイクロイックミラー面８１１および青色光のみを反射するダイクロイックミラー面８１２が形成されたダイクロイックプリズム（色合成光学系）８１と、投射レンズ（投射光学系）８２とを備えている。

色分離光学系は、ミラー３０４、３０６、３０９、青色光および緑色光を反射する（赤色光のみを透過する）ダイクロイックミラー３０５、緑色光のみを反射するダイクロイックミラー３０７、青色光のみを反射するダイクロイックミラー３０８、集光レンズ３１０、３１１、３１２、３１３および３１４を有している。
液晶ライトバルブ８５は、液晶パネル１６と、液晶パネル１６の入射面側に接合された第１の偏光板（図示せず）と、液晶パネル１６の出射面側に接合された第２の偏光板（図示せず）とを有している。液晶ライトバルブ８４および８６も、液晶ライトバルブ８５と同様の構成をなしている。これら液晶ライトバルブ８４、８５および８６の各液晶パネル１６は、それぞれ、図示しない駆動回路にそれぞれ接続されている。
なお、このプロジェクター３００では、液晶ライトバルブ８４、８５、８６および駆動回路により、光源装置１から出射した光を画像情報に基づいて変調する変調装置の主要部が構成され、投射レンズ８２により、その変調装置により変調された光を投射する投射装置の主要部が構成される。

次に、プロジェクター３００の作用を説明する。
まず、光源装置１から出射した白色光（白色光束）は、インテグレータレンズ３０２および３０３を透過する。この白色光の光強度（輝度分布）は、インテグレータレンズ３０２および３０３により均一化される。
インテグレータレンズ３０２および３０３を透過した白色光は、ミラー３０４で図６中左側に反射し、その反射光のうちの青色光（Ｂ）および緑色光（Ｇ）は、それぞれダイクロイックミラー３０５で図６中下側に反射し、赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー３０５を透過する。

ダイクロイックミラー３０５を透過した赤色光は、ミラー３０６で図６中下側に反射し、その反射光は、集光レンズ３１０により整形され、赤色用の液晶ライトバルブ８４に入射する。
ダイクロイックミラー３０５で反射した青色光および緑色光のうちの緑色光は、ダイクロイックミラー３０７で図６中左側に反射し、青色光は、ダイクロイックミラー３０７を透過する。
ダイクロイックミラー３０７で反射した緑色光は、集光レンズ３１１により整形され、緑色用の液晶ライトバルブ８５に入射する。

また、ダイクロイックミラー３０７を透過した青色光は、ダイクロイックミラー３０８で図６中左側に反射し、その反射光は、ミラー３０９で図６中上側に反射する。前記青色光は、集光レンズ３１２、３１３および３１４により整形され、青色用の液晶ライトバルブ８６に入射する。
このように、光源装置１から出射した白色光は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の三原色に色分離され、それぞれ、対応する液晶ライトバルブ８４、８５および８６に導かれ、入射する。

この際、液晶ライトバルブ８４の液晶パネル１６の各画素は、赤色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、スイッチング制御（オン／オフ）され、また、液晶ライトバルブ８５の液晶パネル１６の各画素は、緑色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、スイッチング制御され、また、液晶ライトバルブ８６の液晶パネル１６の各画素は、青色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、スイッチング制御される。
これにより、赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶ライトバルブ８４、８５および８６で変調され、赤色用の画像、緑色用の画像および青色用の画像がそれぞれ形成される。

前記液晶ライトバルブ８４により形成された赤色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ８４からの赤色光は、入射面８１３からダイクロイックプリズム８１に入射し、ダイクロイックミラー面８１１で図６中左側に反射し、ダイクロイックミラー面８１２を透過して、出射面８１６から出射する。
また、前記液晶ライトバルブ８５により形成された緑色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ８５からの緑色光は、入射面８１４からダイクロイックプリズム８１に入射し、ダイクロイックミラー面８１１および８１２をそれぞれ透過して、出射面８１６から出射する。

また、前記液晶ライトバルブ８６により形成された青色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ８６からの青色光は、入射面８１５からダイクロイックプリズム８１に入射し、ダイクロイックミラー面８１２で図６中左側に反射し、ダイクロイックミラー面８１１を透過して、出射面８１６から出射する。
このように、前記液晶ライトバルブ８４、８５および８６からの各色の光、すなわち液晶ライトバルブ８４、８５および８６により形成された各画像は、ダイクロイックプリズム８１により合成され、これによりカラー画像が形成される。この画像は、投射レンズ８２により、所定の位置に設置されているスクリーン３２０上に投影（拡大投射）される。

以上説明したように、このプロジェクター３００によれば、前述した光源装置１を有しているので、消費電力を低減でき、また、安定した良好な画像を表示することができる。
以上、本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
（実施例１）
図１に示され、下記の構成の光源装置を作成した。
放電灯本体の構成材料：石英ガラス
放電灯本体内の封入物：アルゴン、水銀、臭素メチル
放電灯本体内の点灯時の気圧：２００ａｔｍ
電極の構成材料：タングステン
電極間距離：１．１ｍｍ
定格電力：２００Ｗ
駆動電流の周波数：５ｋＨｚ
変調周波数：３００Ｈｚ
最大振幅ａ_ｍａｘ：４．５Ａ
平均値ａ：３．３Ａ
平均値ｂ：２．７Ａ
期間Ａ：０．００３３３秒
期間Ｂ：０．００１６７秒
期間Ｃ_１：０．０００３３３秒

（実施例２〜５）
変調周波数を下記のように変更した以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
変調周波数を１０Ｈｚ、１００Ｈｚ、５００Ｈｚ、１０００Ｈｚに設定したものを、それぞれ、実施例２〜５とした。

（実施例６〜８）
平均値ａとｂとの比、最大振幅ａ_ｍａｘを下記のように変更した以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
平均値ａ、ｂ、及び最大振幅ａ_ｍａｘをそれぞれ（ａ、ｂ、ａ_ｍａｘ）：（３．６、２．４、４．５）、（ａ、ｂ、ａ_ｍａｘ）：（３．９、２．１、４．８）、（ａ、ｂ、ａ_ｍａｘ）：（３．９、２．１、５．１）に設定したものを、それぞれ、実施例６〜８とした。

（比較例１）
振幅変調を行わない以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
（比較例２）
駆動電流として、周波数が１５０Ｈｚ、デューティー比が５０％であり、波形が矩形状をなす交流電流（直流交番電流）を用いた以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。

（比較例３）
変調周波数を５Ｈｚに変更した以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
（比較例４）
変調周波数を２０００Ｈｚに変更した以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。

（比較例５）
平均値ａとｂとの値をそれぞれ３．１５、２．８５にした以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
（比較例６）
最大振幅ａ_ｍａｘを６、平均値ａとｂとの値をそれぞれ５．７、０．３にした以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
（比較例７）
Ｃ_１を２ミリ秒に変更した以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。

［評価］
実施例１〜８、比較例１〜７に対し、それぞれ、下記のようにして各評価を行った。その結果は、下記表１に示す通りである。
（突起）
点灯開始から５００時間における電極間距離の変動を観察した。
その観察結果を表１に示す。表１中の「◎」は極間距離に変動がまったくない（突起の成長が良好）ことを示し、「○」は極間距離にごく若干(１％以内)の変動がある（突起の成長が十分）ことを示し、「△」は極間距離に若干(１０％以内)の変動があること（突起の成長があるが不十分）を示し、「×」は極間距離に１０％以上（光源装置が使用に耐え得ない程度）の変動があること（突起の成長が不良）を示す。

（耐黒化性）
点灯開始から５００時間直後に電力をｏｆｆし、そのときのランプの赤熱状態を観察した。
その観察結果を表１に示す。表１中の「○」は黒化が観察されないまたは観察されても軽微であることを示し、「×」は黒化が著しく観察されたことを示す。

上記表１から明らかなように、実施例１〜８では、電極の先端に確実に突起が形成され、また、黒化は発生せず、良好な結果が得られた。また、最大振幅ａ_ｍａｘ、平均値ａ、平均値ｂ、期間Ａ、期間Ｂ、期間Ｃ_１を前記数値範囲を満足する範囲内で変更しても同様の結果が得られた。また、図５に示すような制御を行なっても同様の結果が得られた。
これに対し、比較例１では、電極に突起が形成されず、また、比較例２では黒化が生じた。また、比較例３では、電極に形成された突起がだれてしまった。また、比較例４では、電極に突起が形成されなかった。また、比較例５では、あまり突起が成長しなかった。また、比較例６では、黒化が生じた。また、比較例７では、黒化が生じ、突起もだれてしまった。

１…光源装置 ３１…高周波電流発生器 ３２…振幅変調器 ３３…増幅器 ４１…第１の区間 ４１１、４１３…第２部分 ４１２…第１部分 ４２…第２の区間 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 ５００…放電灯 ５１０…放電灯本体 ５１２…放電空間（空洞部） ５２０…副反射鏡 ５２２…無機接着剤 ６１０、７１０…電極 ６１２、７１２…芯棒 ６１４、７１４…コイル部 ６１６、７１６…本体部 ６１８、７１８…突起 ６２０、７２０…接続部材 ６３０、７３０…電極端子 １６…液晶パネル ８１…ダイクロイックプリズム ８１１、８１２…ダイクロイックミラー面 ８１３〜８１５…入射面 ８１６…出射面 ８２…投射レンズ ８４〜８６…液晶ライトバルブ ３００…プロジェクター ３０２、３０３…インテグレータレンズ ３０４、３０６、３０９…ミラー ３０５、３０７、３０８…ダイクロイックミラー ３１０〜３１４…集光レンズ ３２０…スクリーン ＡＲ…アーク Ａ、Ｂ、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｄ…期間 ａ、ａ’、ｂ…平均値 ａ_ｍａｘ…最大振幅

Claims (14)

1. 放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
   前記１対の電極に駆動電流を供給する駆動装置と、を有し、
   前記駆動電流は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を振幅変調したものであり、かつ、第１の区間と、前記第１の区間よりも振幅が小さい第２の区間とが交互に繰り返されるように前記交流電流を振幅変調して構成され、
   前記第１の区間は、第１部分と、第１部分の振幅よりも大きい振幅を有する第２部分と、を含み、前記第２の区間の直前に前記第２部分が設けられていることを特徴とする光源装置。
2. 前記第１の区間において、前記第２部分の期間は、前記第１部分の期間よりも短い請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第１の区間において、前記第２部分の期間は、前記第１部分の期間の１〜５０％である請求項２に記載の光源装置。
4. 前記第１の区間において、前記第２部分での前記交流電流の振幅は、前記第１部分での前記交流電流の振幅の平均値の１０１〜２００％である請求項１ないし３のいずれかに記載の光源装置。
5. 前記第１の区間において、前記第１部分での前記交流電流の振幅は、一定である請求項１ないし４のいずれかに記載の光源装置。
6. 前記第２部分の期間は、前記第２の区間の期間よりも短い請求項１ないし５のいずれかに記載の光源装置。
7. 前記第２部分の期間は、前記第２の区間の期間の１〜５０％である請求項６に記載の光源装置。
8. 前記第１の区間は、さらに前記第２の区間の直後に前記第２部分が設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載の光源装置。
9. 前記第１の区間と前記第２の区間の合計の期間をＡ、前記第１の区間の期間をＢとしたとき、Ｂ／Ａが１０％以上９０％以下に設定されている請求項１ないし８のいずれかに記載の光源装置。
10. 前記第２の区間において、前記交流電流の振幅は一定である請求項１ないし９のいずれかに記載の光源装置。
11. 前記交流電流の周波数は、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下である請求項１ないし１０のいずれかに記載の光源装置。
12. 前記駆動電流の供給により前記放電灯が点灯している際、前記１対の電極の温度が変動し、前記１対の電極の先端部に突起が形成される請求項１ないし１１のいずれかに記載の光源装置。
13. 放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯の駆動方法であって、
    周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を生成し、
    第１の区間と、前記第１の区間よりも振幅が小さい第２の区間とを交互に繰り返し、かつ、前記第１の区間は、第１部分と第１部分の振幅よりも大きい振幅を有する第２部分とを含み、前記第２の区間の直前に前記第２部分が設けられるように、前記交流電流を振幅変調して駆動電流を生成し、
    前記駆動電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする放電灯の駆動方法。
14. 光を出射する光源装置と、
    前記光源装置から出射した光を画像情報に基づいて変調する変調装置と、
    前記変調装置により変調された光を投射する投射装置と、を有し、
    前記光源装置は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
    前記１対の電極に駆動電流を供給する駆動装置と、を有し、
    前記駆動電流は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を振幅変調したものであり、かつ、第１の区間と、前記第１の区間よりも振幅が小さい第２の区間とが交互に繰り返されるように前記交流電流を振幅変調して構成され、
    前記第１の区間は、第１部分と、第１部分の振幅よりも大きい振幅を有する第２部分と、を含み、前記第２の区間の直前に前記第２部分が設けられていることを特徴とするプロジェクター。

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