JP4941683B2 - 放電灯点灯装置及びその制御方法並びにプロジェクタ - Google Patents

放電灯点灯装置及びその制御方法並びにプロジェクタ Download PDF

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Description

本発明は、放電灯点灯装置及びその制御方法並びにプロジェクタに関する。
プロジェクタの光源として、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により電極の形状が変化する。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、放電灯駆動用の交流電流の絶対値をほぼ一定にしつつ、パルス幅変調する方法が提案されている。
米国特許６，８１５，９０７号公報
しかしながら、放電灯をプロジェクタ等に適用した場合には、ユーザーによる調光操作やモード切り替え操作（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り替え操作）により、駆動電力が変更される場合がある。電極の温度は、放電灯への供給電力と比例関係にあるため、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発生を抑制するために、格別な配慮が必要である。
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、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止するとともに、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制する放電灯点灯装置及びその制御方法並びにプロジェクタ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、直流電流を出力する電力制御回路と、前記直流電流を入力し、前記直流電流を所与のタイミングで極性反転することで放電灯駆動用の交流電流を生成出力する交流変換回路と、前記交流変換回路に対して前記放電灯駆動用の交流電流の極性反転タイミングを制御する交流変換制御処理を行うとともに、前記電力制御回路に対して前記直流電流の電流値を制御する電流制御処理を行う制御手段とを含み、前記制御手段は、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期中に放電灯の各電極に供給される累積エネルギーを周期的なパターンで変化させる制御を行い、前記周期的なパターンは、前記放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り前記累積エネルギーを同一値に維持する区分期間を複数含み、前記区分期間のうち少なくとも２つの区分期間の前記累積エネルギーが互いに異なるパターンであり、前記制御手段は、外部から電力制御信号を受け付け、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間における前記直流電流の平均値を前記電力制御信号に対応した電流値とする電流制御処理を行うとともに、前記平均値に関連付けて前記区分期間の長さを制御することを特徴とする。
本発明によれば、放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り、１周期中に放電灯の各電極に供給される累積エネルギーを同一値に維持する区分期間を複数含んだ周期的なパターンで、１周期中に放電灯の各電極に供給される累積エネルギーを変化させることによって、両電極間に数十〜数百度の温度差が生じるため、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、放電灯の駆動電力に関連付けて区分期間の長さを制御することにより、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができる。
累積エネルギーは、各電極が陽極になっている期間に、放電灯点灯装置から供給される電力量に相当するエネルギーである。
本発明に係る放電灯点灯装置は、直流電流を出力する電力制御回路と、前記直流電流を入力し、前記直流電流を所与のタイミングで第１極性と第２極性との間で極性反転を繰り返すことで放電灯駆動用の交流電流を生成出力する交流変換回路と、前記交流変換回路に対して前記放電灯駆動用の交流電流の極性反転タイミングにより前記交流電流の１周期に占める前記第１極性の時間の割合であるデューティ比を制御する交流変換制御処理を行うとともに、前記電力制御回路に対して前記直流電流の電流値を制御する電流制御処理を行う制御手段とを含み、前記制御手段は、前記放電灯駆動用の交流電流のデューティ比を周期的なパターンで変化させる前記交流変換制御処理を行い、前記周期的なパターンは、前記放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り前記デューティ比が同一値に維持される区分期間を複数含み、前記区分期間のうち少なくとも２つの区分期間の前記デューティ比が互いに異なるパターンであり、前記制御手段は、外部から電力制御信号を受け付け、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間における前記直流電流の平均値を前記電力制御信号に対応した電流値とする電流制御処理を行うとともに、前記平均値に関連付けて前記区分期間の長さを制御する前記交流変換制御処理を行うことを特徴とする。
本発明によれば、放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り、放電灯駆動用の交流電流のデューティ比を同一値に維持する区分期間を複数含んだ周期的なパターンで、放電灯駆動用の交流電流のデューティ比を変化させることによって、両電極間に数十〜数百度の温度差が生じるため、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、放電灯の駆動電力に関連付けて区分期間の長さを制御することにより、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができる。
デューティ比は、第１極性と第２極性に反転する放電灯駆動用の交流電流の１周期に占める第１極性の時間の割合である。
この放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記平均値が小さいほど、前記区分期間の長さを短くする前記交流変換制御処理を行ってもよい。
この放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記デューティ比と所与の基準デューティ比との差に関連付けて前記区分期間の長さを制御する前記交流変換制御処理を行ってもよい。
この放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記デューティ比と所与の基準デューティ比との差が大きいほど、前記区分期間の長さを短くする前記交流変換制御処理を行ってもよい。
本発明に係る放電灯点灯装置は、直流電流を出力する電力制御回路と、前記直流電流を入力し、前記直流電流を所与のタイミングで第１極性と第２極性との間で極性反転を繰り返すことで放電灯駆動用の交流電流を生成出力する交流変換回路と、前記交流変換回路に対して前記放電灯駆動用の交流電流の極性反転タイミングを制御する交流変換制御処理を行うとともに、前記電力制御回路に対して前記直流電流の電流値を制御する区間電流制御処理を行う制御手段とを含み、前記制御手段は、前記放電灯駆動用の交流電流の前記第１極性である区間の電流値と前記第２極性である区間の電流値との絶対値の差を周期的なパターンで変化させる前記区間電流制御処理を行い、前記周期的なパターンは、前記放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り前記絶対値の差が同一値に維持される区分期間を複数含み、前記区分期間のうち少なくとも２つの区分期間の前記絶対値の差が互いに異なるパターンであり、前記制御手段は、外部から電力制御信号を受け付け、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間における前記直流電流の平均値を前記電力制御信号に対応した電流値とするとともに、前記平均値に関連付けて前記区分期間の長さを制御する前記区間電流制御処理を行うことを特徴とする。
本発明によれば、放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り、前記放電灯駆動用の交流電流の第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を同一値に維持する区分期間を複数含んだ周期的なパターンで、前記放電灯駆動用の交流電流の第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させることによって、両電極間に数十〜数百度の温度差が生じるため、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、放電灯の駆動電力に関連付けて区分期間の長さを制御することにより、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができる。
この放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記平均値が小さいほど、前記区分期間の長さを短くする前記区間電流制御処理を行ってもよい。
この放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記絶対値の差に関連付けて前記区分期間の長さを制御する前記区間電流制御処理を行ってもよい。
この放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記絶対値の差が大きいほど、前記区分期間の長さを短くする前記区間電流制御処理を行ってもよい。
この放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記平均値に関連付けて前記放電灯駆動用の交流電流の周波数を制御する前記交流変換制御処理を行ってもよい。
この放電灯点灯装置であって、前記制御手段は、前記平均値が小さいほど前記放電灯駆動用の交流電流の周波数を大きくする前記交流変換制御処理を行ってもよい。
本発明に係る放電灯点灯装置の制御方法は、直流電流を出力する電力制御回路と、前記直流電流を入力し、前記直流電流を所与のタイミングで極性反転することで放電灯駆動用の交流電流を生成出力する交流変換回路とを含む放電灯点灯装置の制御方法であって、前記交流変換回路に対して前記放電灯駆動用の交流電流の極性反転タイミングを制御する交流変換制御処理を行う手順と、前記電力制御回路に対して前記直流電流の電流値を制御する電流制御処理を行う手順と、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期中に放電灯の各電極に供給される累積エネルギーを周期的なパターンで変化させる手順とを含み、前記周期的なパターンは、前記放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り前記累積エネルギーを同一値に維持する区分期間を複数含み、前記区分期間のうち少なくとも２つの区分期間の前記累積エネルギーが互いに異なるパターンであり、前記周期的なパターンで変化させる手順は、外部から電力制御信号を受け付け、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間における前記直流電流の平均値を前記電力制御信号に対応した電流値とする電流制御処理を行うとともに、前記平均値に関連付けて前記区分期間の長さを制御することを特徴とする。
本発明に係るプロジェクタは、このいずれかの放電灯点灯装置を含むことを特徴とする。
本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学系を説明するための図。 本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学系を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の回路構成例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る放電灯点灯装置の制御例を説明するための図。 本発明の実施の形態に係るプロジェクタの構成例を説明するための図。
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の形態は、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５００を示す説明図である。プロジェクタ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およ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。従って、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の実施の形態に係る放電灯点灯装置
（１）放電灯点灯装置の回路構成例
図３は、本実施の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制御する。本実施の形態においては、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２４を含んで構成されてもよい。スイッチ素子２１は、例えばトランジスタで構成されてもよい。本実施の形態においては、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２４の一端が接続され、コンデンサ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手段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、任意の周波数及びデューティ比をもつ放電灯駆動用の駆動電流を生成出力する。デューティ比は、第１極性と第２極性に反転する放電灯駆動用の交流電流Ｉの１周期に占める第１極性の時間の割合である。本実施の形態においては、交流変換回路３０はインバータブリッジ回路（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、それぞれ制御手段４０から周波数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、制御された周波数及びデューティ比をもった放電灯駆動用の交流電流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。従って、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の順に流れる放電灯駆動用の交流電流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の順に流れる放電灯駆動用の交流電流Ｉが発生する。
放電灯点灯装置１０は、制御手段４０を含む。制御手段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、放電灯駆動用の交流電流Ｉの電流値、周波数、デューティ比及び波形を制御する。制御手段４０は、交流変換回路３０に対して放電灯駆動用の交流電流Ｉの極性反転タイミングにより周波数及びデューティ比を制御する交流変換制御処理を行うとともに、電力制御回路２０に対して、第１極性区間又は第２極性区間ごとに、出力される直流電流Ｉｄの電流値を制御する区間電流制御処理を行う。ここで、第１極性区間及び第２極性区間とは、時間的に隣接する極性反転タイミング同士の間の時間である。すなわち、放電灯駆動用の交流電流Ｉの１周期には第１極性区間と第２極性区間との２区間が含まれる。
また、制御手段４０は、外部から電力制御信号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、電力制御信号Ｓに対応した電流値とする区間電流制御処理を行う。電力制御信号Ｓは、例えば、ユーザーによる調光操作に基づく信号のように連続した値を持つ信号でもよいし、モード切り替え操作（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り替え操作）に基づく信号のように離散的な値を持つ信号であってもよい。
制御手段４０の構成は、特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、制御手段４０は、システムコントローラ４１、電力制御回路コントローラ４２及び交流変換回路コントローラ４３含んで構成されている。なお、制御手段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４１は、電力制御回路コントローラ４２及び交流変換回路コントローラ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により検出した放電灯駆動電圧及び放電灯駆動用の交流電流Ｉに基づき、電力制御回路コントローラ４２及び交流変換回路コントローラ４３を制御してもよい。
本実施の形態においては、システムコントローラ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４１とは独立に設けてもよい。
システムコントローラ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、例えば放電灯駆動用の交流電流Ｉの電流値、周波数、デューティ比及び波形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４２は、システムコントローラ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４３は、システムコントローラ４１からの制御信号に基づき、交流変換回路３０へ反転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。
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、放電灯９０の動作、例えば放電灯の放電灯駆動電圧や放電灯駆動用の交流電流Ｉを検出し、駆動電圧情報や駆動電流情報を出力してもよい。本実施の形態においては、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。
動作検出部６０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放電灯駆動電圧を検出し、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放電灯駆動用の交流電流Ｉを検出している。
放電灯点灯装置１０は、イグナイタ回路７０を含んでもよい。イグナイタ回路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。本実施の形態においては、イグナイタ回路７０は、放電灯９０と並列に接続されている。
図４（Ａ）〜４（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４（Ａ）、図４（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４（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４（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４（Ｃ）は、放電灯９０（図２）に供給される交流電力（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、縦軸は電流Ｉを示している。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４（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＋Ａ０であり、第２極性区間Ｔｎの平均電流値は−Ａ０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＋Ａ０、−Ａ０、Ｔｐ、Ｔｎも、同様に実験的に決定可能である。
図４（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。従って、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「｜＋Ａ０｜＝｜−Ａ０｜、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。従って、２つの電極９２、９３の間の温度の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或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。
（２）放電灯点灯装置の制御例
次に、本実施の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。
本実施の形態に係る放電灯点灯装置１０の制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの１周期中に放電灯の各電極９２，９３に供給される累積エネルギーを周期的なパターンで変化させる制御を行う。この周期的なパターンは、放電灯駆動用の交流電流Ｉの複数周期に亘り、放電灯の各電極９２，９３に供給される累積エネルギーを同一値に維持する区分期間を複数含み、これらの区分期間のうち少なくとも２つの区分期間で放電灯の各電極９２，９３に供給される累積エネルギーが互いに異なるパターンである。
また制御手段４０は、外部から電力制御信号Ｓを受け付け、放電灯駆動用の交流電流Ｉの１周期に対応する区間において、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値を電力制御信号Ｓに対応した電流値とする電流制御処理を行うとともに、直流電流Ｉｄの平均値に関連付けて区分期間の長さを制御する。例えば、制御手段４０は、直流電流Ｉｄの平均値が小さいほど、区分期間の長さを短くする制御を行ってもよい。
なお、累積エネルギーは、各電極９２，９３が陽極になっている期間に、放電灯点灯装置から供給される電力量に相当するエネルギーである。
この制御によれば、放電灯駆動用の交流電流Ｉの複数周期に亘り、１周期中に放電灯９０の各電極９２，９３に供給される累積エネルギーを同一値に維持する区分期間を複数含んだ周期的なパターンで、１周期中に放電灯９０の各電極９２，９３に供給される累積エネルギーを変化させている。このため、複数の区分期間を有する周期的なパターンにおいて交流電流Ｉの１周期中に放電灯９０の各電極９２，９３に供給される累積エネルギーを変化させつつも、少なくともひとつの区分期間中において交流電流Ｉの１周期中に放電灯９０の各電極に供給される累積エネルギーを一時的に固定することができる。
つまり、両電極９２，９３及びその周辺の熱的状態を比較的長いタイムスケールで大きく変動させることができる。したがって、放電灯９０内における定常的な対流の形成を抑えて、電極９２，９３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９０の電極のうち１周期中に供給される累積エネルギーが小さい方の電極は、他方の電極よりも温度が低くなる。特に放電灯９０の駆動電力が小さい場合には、各電極９２，９３に供給される電力（エネルギー）が小さいため、電極の温度は低くなる。なお、放電灯９０の駆動電力は、直流電流Ｉｄに比例する。
本実施の形態に係る放電灯点灯装置１０の制御によれば、直流電流Ｉｄの平均値、すなわち、放電灯９０の駆動電力に関連付けて１区分期間当たりの長さを制御することにより、電極の温度が長時間低温となることを防ぐことが可能になる。したがって、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができる。例えば、直流電流Ｉｄの平均値が小さいほど、区分期間の長さを短くする制御を行うことにより、放電灯９０の電極のうち１周期中に供給される累積エネルギーが小さい方の電極の低温状態が長期間になることを防ぐことができる。
各電極９２，９３に供給される累積エネルギーは、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比で制御してもよいし、放電灯駆動用の交流電流Ｉの電流値で制御してもよい。
各電極９２，９３に供給される累積エネルギーを、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比で制御する場合について、図１乃至図１２を参照して説明する。ここで、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比は、交流電流Ｉの１周期に占める第１極性区間Ｔｐの割合とする。
この場合、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比を周期的なパターンで変化させる交流変換制御処理を行う。この周期的なパターンは、放電灯駆動用の交流電流Ｉの複数周期に亘り、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比が同一値に維持される区分期間を複数含み、区分期間のうち少なくとも２つの区分期間における放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比が互いに異なるパターンである。
また、制御手段４０は、外部から電力制御信号Ｓを受け付け、放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間において電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値を電力制御信号Ｓに対応した電流値とする電流制御処理を行うとともに、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値に関連付けて１区分期間当たりの長さを制御する交流変換制御処理を行う。例えば、制御手段４０は、直流電流Ｉｄの平均値、すなわち、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、１区分期間当たりの長さを短くする交流変換制御処理を行ってもよい。
図５は、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比を変化させる周期的なパターンの一例である。横軸は時間、縦軸はデューティ比を示している。また、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の第１の周期的なパターンを実線で、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の第２の周期的なパターンを破線で示す。なお、駆動電力が２００Ｗとは、第１の周期的なパターンの１周期当たりの実質的な平均電力であり、駆動電力が１６０Ｗとは、第２の周期的なパターンの１周期当たりの実質的な平均電力である。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比が同一値に維持される区分期間を第１の周期的なパターンの１周期Ｔａの期間中に８つの区分期間（区分期間Ｄ１乃至Ｄ８）を含み、段階的にデューティ比を変化させる交流変換制御処理を行っている。すなわち、区分期間とは、放電灯駆動用の交流電流Ｉの１周期単位で見ると、同一の交流変換制御処理が継続する期間である。本実施の形態においては、第１の周期的なパターンの１区分期間当たりの長さは、８秒間としている。
同様に、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比が同一値に維持される区分期間を第２の周期的なパターンの１周期Ｔｂの期間中に８つの区分期間（区分期間Ｄ１’乃至Ｄ８’）を含み、段階的にデューティ比を変化させる交流変換制御処理を行っている。本実施の形態においては、第２の周期的なパターンの１区分期間当たりの長さは、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合よりも短い２秒間としている。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の制御について説明すると、区分期間Ｄ１ではデューティ比を５０％とし、その後５％刻みでデューティ比を上げ、区分期間Ｄ３ではデューティ比を最大の６０％としている。さらにその後５％刻みでデューティ比を下げ、区分期間Ｄ７ではデューティ比を最小の４０％としている。またさらにその後５％刻みでデューティ比を上げ、周期Ｔａでデューティ比の増減を繰り返す。
同様に、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合にも、５％刻みでデューティ比を増減し、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合よりも短い周期Ｔｂでデューティ比の増減を繰り返す。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、図５に示す周期的なパターンでデューティ比を変化させた場合の、放電灯駆動用の交流電流Ｉの波形推移を示した図である。横軸は時間、縦軸は電流値を示す。本実施の形態においては、第１極性区間Ｔｐの平均電流を＋Ａ０、第２極性区間Ｔｎの平均電流を−Ａ０となるように、電流制御処理を行っている。また、以下放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の波形推移について説明するが、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の波形推移についても、１区分期間当たりの長さを除き同様である。
図６（ａ）は、図５における区分期間Ｄ１から区分期間Ｄ４までに亘る交流電流Ｉの波形推移を示す。区分期間Ｄ１ではデューティ比５０％の電流波形が継続する。区分期間Ｄ２になると、デューティ比５５％の電流波形に変化し、区分期間Ｄ２の間継続する。区分期間Ｄ３になると、デューティ比６０％の電流波形に変化し、区分期間Ｄ３の間継続する。区分期間Ｄ４になると、デューティ比５５％の電流波形に変化し、区分期間Ｄ４の間継続する。
図６（ｂ）は、図５における区分期間Ｄ５から区分期間Ｄ８までに亘る交流電流Ｉの波形推移を示す。区分期間Ｄ５ではデューティ比５０％の電流波形が継続する。区分期間Ｄ６になると、デューティ比５５％の電流波形に変化し、区分期間Ｄ６の間継続する。区分期間Ｄ７になると、デューティ比６０％の電流波形に変化し、区分期間Ｄ７の間継続する。区分期間Ｄ８になると、デューティ比５５％の電流波形に変化し、区分期間Ｄ８の間継続する。
放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比と基準デューティ比５０％とのデューティ比の差が大きくなると、放電灯駆動用の交流電流Ｉの１周期中に陽極となる時間が長い方の電極は温度が上昇するが、他方の電極は温度が低下することになる。デューティ比と基準デューティ比５０％との差が大きくなる程この傾向は顕著になる。このため、温度が低下した電極において、フリッカ発生の可能性が高まる。この可能性は、放電灯９０を低電力で駆動した場合に一層大きくなる。
そこで、本実施の形態においては、電極温度が低くなる時間をできるだけ短くするために、放電灯９０を低電力で駆動する場合、すなわち、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の区分期間Ｄ１’乃至Ｄ８’を、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の区分期間Ｄ１乃至Ｄ８よりも１区分期間当たりの長さを短くしている。したがって、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができる。
本実施の形態の説明においては、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合と放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の２種類で説明したが、電力制御信号Ｓに基づき、放電灯９０の駆動電力を連続的な値やより細かいステップで変化させてもよい。この場合、例えば図７に示すグラフのように、放電灯９０の駆動電力と１区分期間当たりの長さの対応を予め決定して、その対応データを例えば制御手段４０の記憶部４４に格納しておいてもよい。
〔第１の変形例〕
放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比を変化させる周期的なパターンは、上述の例には限定されず、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比が同一値に維持される区分期間を複数含み、区分期間のうち少なくとも２つの区分期間のデューティ比が互いに異なるような、他の周期的なパターンで変化させる交流変換制御処理を行ってもよい。
例えば、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比と所与の基準デューティ比との差に関連付けて１区分期間当たりの長さを制御する交流変換制御処理を行ってもよい。その一例として、制御手段４０が、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比と所与の基準デューティ比との差が大きいほど、１区分期間当たりの長さを短くする交流変換制御処理を行う例について、以下に説明する。
図８は、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比を変化させる周期的なパターンの一例である。横軸は時間、縦軸はデューティ比を示している。また、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の第１の周期的なパターンを実線で、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の第２の周期的なパターンを破線で示す。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比が同一値に維持される区分期間を第１の周期的なパターンの１周期Ｔａの期間中に１６の区分期間（区分期間Ｄ１乃至Ｄ１６）を含み、段階的にデューティ比を変化させる交流変換制御処理を行っている。本実施の形態においては、１区分期間当たりの長さは、４秒間としている。
同様に、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比が同一値に維持される区分期間を第２の周期的なパターンの１周期Ｔｂの期間中に１６の区分期間（区分期間Ｄ１’乃至Ｄ１６’）を含み、段階的にデューティ比を変化させる交流変換制御処理を行っている。本実施の形態においては、駆動電力１６０Ｗでの１区分期間当たりの長さは、デューティ比が４０％以上６０％以下の場合には放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合と同じ４秒間としているが、デューティ比が４０％を下回る場合及び６０％を上回る場合には、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合よりも短い２秒間としている。
すなわち、区分期間Ｄ１’乃至Ｄ３’は４秒間、区分期間Ｄ４’乃至Ｄ６’は２秒間、区分期間Ｄ７’乃至Ｄ１１’は４秒間、区分期間Ｄ１２’乃至Ｄ１４’は２秒間、区分期間Ｄ１５’乃至Ｄ１６’は４秒間としている。
このように、放電灯９０を低電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さを、放電灯９０の駆動電力を高電力で駆動する場合の１区分期間当たり長さよりも短くする制御において、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比と所与の基準デューティ比（本実施の形態においては５０％）との差が大きいほど、区分期間の長さを短くする制御を行った場合にも、放電灯９０を低電力で駆動する場合に、放電灯９０の電極の低温状態が長期間になることを防ぐことができる。したがって、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができる。
本実施の形態の説明においては、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合と放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の２種類で説明したが、電力制御信号Ｓに基づき、放電灯９０の駆動電力を連続的な値やより細かいステップで変化させてもよい。この場合、例えば図９に示すグラフのように、放電灯９０の駆動電力、１区分期間当たりの長さ及びデューティ比の対応を予め決定して、その対応データを例えば制御手段４０の記憶部４４に格納しておいてもよい。
〔第２の変形例〕
上述の実施の形態においては、放電灯９０の駆動電力によらず、デューティ比の最大値及び最小値は一定であったが、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、デューティ比の最大値と基準デューティ比との差又はデューティ比の最小値と基準デューティ比の差の少なくとも一方を大きくする交流変換制御処理を行ってもよい。一例として、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、デューティ比の最大値と基準デューティ比との差及びデューティ比の最小値と基準デューティ比の差の両方を大きくした例について、以下説明する。
図１０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比を変化させる周期的なパターンの一例である。横軸は時間、縦軸はデューティ比を示している。また、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の第１の周期的なパターンを実線で、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の第２の周期的なパターンを破線で示す。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比が同一値に維持される区分期間を第１の周期的なパターンの１周期Ｔａの期間中に８つの区分期間（区分期間Ｄ１乃至Ｄ８）を含み、段階的にデューティ比を変化させる交流変換制御処理を行っている。本実施の形態においては、１区分期間当たりの長さは、８秒間としている。
同様に、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比が同一値に維持される区分期間を第２の周期的なパターンの１周期Ｔｂの期間中に１２の区分期間（区分期間Ｄ１’乃至Ｄ１２’）を含み、段階的にデューティ比を変化させる交流変換制御処理を行っている。本実施の形態においては、１区分期間当たりの長さは、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合よりも短い２秒間としている。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の制御については、図５の場合と同様であり、デューティ比の最大値を６０％、最小値を４０％としている。
放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の制御について説明すると、区分期間Ｄ１’ではデューティ比を５０％とし、その後５％刻みでデューティ比を上げ、区分期間Ｄ４’ではデューティ比を最大の６５％としている。さらにその後５％刻みでデューティ比を下げ、区分期間Ｄ７’ではデューティ比を最小の３５％としている。またさらにその後５％刻みでデューティ比を上げ、周期Ｔｂでデューティ比の増減を繰り返す。
このように、放電灯９０を低電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さを、放電灯９０の駆動電力を高電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さよりも短くする制御に加えて、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、デューティ比の最大値と基準デューティ比との差又はデューティ比の最小値と基準デューティ比との差の少なくとも一方を大きくする制御を組み合わせることにより、放電灯９０を低電力で駆動する場合に、放電灯９０の電極の低温状態が長期間になることを防ぐとともに、放電灯９０を低電力で駆動して１区分期間当たりの長さを短くした場合でも、電極温度を大きく変動させることができる。したがって、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができるとともに、放電灯９０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。
本実施の形態の説明においては、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合と放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の２種類で説明したが、電力制御信号Ｓに基づき、放電灯９０の駆動電力を連続的な値やより細かいステップで変化させてもよい。この場合、例えば図１１に示すグラフのように、放電灯９０の駆動電力及びデューティ比の範囲の対応を予め決定して、その対応データを例えば制御手段４０の記憶部４４に格納しておいてもよい。
〔その他の変形例〕
放電灯９０を低電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さを、放電灯９０の駆動電力を高電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さよりも短くする制御に、第１の変形例で説明した、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比と所与の基準デューティ比（本実施の形態においては５０％）との差が大きいほど、１区分期間当たりの長さを短くする制御と、第２の変形例で説明した、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、デューティ比の最大値と基準デューティ比との差又はデューティ比の最小値と基準デューティ比の差の少なくとも一方を大きくする制御を組み合わせることも可能である。
このような制御の組み合わせによれば、低電力駆動時のフリッカ発生をさらに抑制することができるとともに、放電灯９０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、上述の実施の形態においては、放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数については固定した制御であったが、制御手段４０が、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値に関連付けて放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数を制御する交流変換制御処理を行ってもよい。例えば、制御手段４０が、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値が小さいほど放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数を大きくする交流変換制御処理を行ってもよい。
この場合、例えば図１２に示すグラフのように、放電灯９０の駆動電力と放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数との対応を予め決定して、その対応データを例えば制御手段４０の記憶部４４に格納しておいてもよい。
このように、放電灯９０を低電力で駆動する場合の区分期間の長さを、放電灯９０の駆動電力を高電力で駆動する場合の区分期間長さよりも短くする制御に加えて、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの電流値が小さいほど放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数を大きくする制御を組み合わせることにより、フリッカをさらに抑制することができる。
３．第２の実施の形態に係る放電灯点灯装置
各電極に供給される累積エネルギーを、放電灯駆動用の交流電流Ｉの電流値で制御する場合について、図１乃至図４、図７及び図１２乃至図１９を参照して説明する。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。
第２の実施の形態に係る放電灯点灯装置においては、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を周期的なパターンで変化させる区間電流制御処理を行う。この周期的なパターンは、放電灯駆動用の交流電流Ｉの複数周期に亘り、第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が同一値に維持される区分期間を複数含み、区分期間のうち少なくとも２つの区分期間における第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が互いに異なるパターンである。
また、制御手段４０は、外部から電力制御信号Ｓを受け付け、放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間において電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値を電力制御信号Ｓに対応した電流値とするとともに、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値に関連付けて１区分期間当たりの長さを制御する区間電流制御処理を行う。例えば、制御手段４０は、直流電流Ｉｄの平均値、すなわち、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、１区分期間当たりの長さを短くする区間電流制御処理を行ってもよい。
図１３は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる周期的なパターンの一例である。横軸は時間、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を示している。また、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の第１の周期的なパターンを実線で、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の第２の周期的なパターンを破線で示す。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が同一値に維持される区分期間を第１の周期的なパターンの１周期Ｔａの期間中に８つの区分期間（区分期間Ｄ１乃至Ｄ８）間を含み、段階的に放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる区間電流制御処理を行っている。すなわち、区分期間とは、放電灯駆動用の交流電流Ｉの１周期単位で見ると、同一の区間電流制御処理が継続する期間である。本実施の形態においては、１区分期間当たりの長さは、８秒間としている。
同様に、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が同一値に維持される区分期間を第２の周期的なパターンの１周期Ｔｂの期間中に８つの区分期間（区分期間Ｄ１’乃至Ｄ８’）を含み、段階的に放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる区間電流制御処理を行っている。本実施の形態においては、１区分期間当たりの長さは、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合よりも短い２秒間としている。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の制御について説明すると、区分期間Ｄ１では放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を０Ａとし、その後０．１Ａ刻みで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を大きくし、区分期間Ｄ３では放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を最大の＋０．２Ａとしている。
さらにその後０．１Ａ刻みで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を小さくし、区分期間Ｄ７では放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を最小の−０．２Ａとしている。またさらにその後０．１Ａ刻みで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を大きくし、周期Ｔａで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の増減を繰り返す。
同様に、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合にも、０．１Ａ刻みで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を増減し、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合よりも短い周期Ｔｂで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の増減を繰り返す。
次に、本実施の形態に係る放電灯点灯装置１０における区間電流制御処理の具体例について説明する。
図１４（ａ）は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間Ｔｐの電流値と第２極性区間Ｔｎの電流値との絶対値の差が０Ａの場合の電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄ及び放電灯駆動用の交流電流Ｉの波形を示している。横軸は時間、縦軸は電流値を示している。時刻ｔ１、ｔ２及びｔ３は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの極性反転タイミングを示す。時刻ｔ１〜ｔ２の区間においては、放電灯駆動用の交流電流Ｉが第１極性（第１電極９２が陽極）となり、これを第１極性区間（区間Ｔｐ）とする。時刻ｔ２〜ｔ３の区間においては、交流電流Ｉが第２極性（第１電極９２が陰極）となり、これを第２極性区間（区間Ｔｎ）とする。区間Ｔｐと区間Ｔｎを合わせると、交流電流Ｉの１周期となる。ここで、放電灯駆動用の交流電流Ｉのデューティ比は、交流電流Ｉの１周期に占める第１極性区間Ｔｐの割合とする。なお、図１４（ａ）乃至図１４（ｅ）に示す例では、いずれもデューティ比を５０％としている。
図１４（ａ）に示す例においては、区間Ｔｐ及び区間Ｔｎのそれぞれの区間内において、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄを同一の電流値（＋Ａ０）にする区間電流制御処理を行っている。その結果、放電灯駆動用の交流電流Ｉは、区間Ｔｐにおいては電流値（＋Ａ０）、区間Ｔｎにおいては電流値（−Ａ０）となっている。すなわち、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差は０Ａである。
図１４（ｂ）に示す例においては、区間Ｔｐにおいては、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの電流値を＋Ａ０＋０．０５Ａ、区間Ｔｎにおいては、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの電流値を＋Ａ０−０．０５Ａとする区間電流制御処理を行っている。その結果、放電灯駆動用の交流電流Ｉは、区間Ｔｐにおいては電流値（＋Ａ０＋０．０５Ａ）、区間Ｔｎにおいては電流値（−Ａ０＋０．０５Ａ）となっている。放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差は＋０．１Ａである。
同様に、図１４（ｃ）に示す例では、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差は＋０．２Ａ、図１４（ｄ）に示す例では、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差は−０．１Ａ、図１４（ｅ）に示す例では、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差は−０．２Ａとなる。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、図１３に示す周期的なパターンで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させた場合の、放電灯駆動用の交流電流Ｉの波形推移を示した図である。横軸は時間、縦軸は電流値を示す。以下放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の波形推移について説明するが、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の波形推移についても、１区分期間当たりの長さを除き同様である。
図１５（ａ）は、図１３における区分期間Ｄ１から区分期間Ｄ４までに亘る交流電流Ｉの波形推移を示す。区分期間Ｄ１では放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が０Ａである電流波形が継続する。区分期間Ｄ２になると、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が＋０．１Ａである電流波形に変化し、区分期間Ｄ２の間継続する。区分期間Ｄ３になると、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が＋０．２Ａである電流波形に変化し、区分期間Ｄ３の間継続する。区分期間Ｄ４になると、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が＋０．１Ａである電流波形に変化し、区分期間Ｄ４の間継続する。
図１５（ｂ）は、図１３における区分期間Ｄ５から区分期間Ｄ８までに亘る交流電流Ｉの波形推移を示す。区分期間Ｄ５では放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が０Ａである電流波形が継続する。区分期間Ｄ６になると、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が−０．１Ａである電流波形に変化し、区分期間Ｄ６の間継続する。区分期間Ｄ７になると、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が−０．２Ａである電流波形に変化し、区分期間Ｄ７の間継続する。区分期間Ｄ８になると、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が−０．１Ａである電流波形に変化し、区分期間Ｄ８の間継続する。
放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が０Ａよりも大きくなると、放電灯駆動用の交流電流Ｉの１周期中に陽極となる時間が長い方の電極は温度が上昇するが、他方の電極は温度が低下することになる。放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が大きくなる程この傾向は顕著になる。このため、温度が低下した電極において、フリッカ発生の可能性が高まる。この可能性は、放電灯９０を低電力で駆動した場合に一層大きくなる。
そこで、本実施の形態においては、電極温度が低くなる時間をできるだけ短くするために、放電灯９０を低電力で駆動する場合、すなわち、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の区分期間Ｄ１’乃至Ｄ８’を、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の区分期間Ｄ１乃至Ｄ８よりも１区分期間当たりの長さを短くしている。したがって、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができる。
本実施の形態の説明においては、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合と放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の２種類で説明したが、電力制御信号Ｓに基づき、放電灯９０の駆動電力を連続的な値やより細かいステップで変化させてもよい。この場合、例えば図７に示すグラフのように、放電灯９０の駆動電力と１区分期間当たりの長さの対応を予め決定して、その対応データを例えば制御手段４０の記憶部４４に格納しておいてもよい。
〔第１の変形例〕
放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる周期的なパターンは、上述の例には限定されず、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が同一値に維持される区分期間を複数含み、区分期間のうち少なくとも２つの区分期間において、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が互いに異なるような、他の周期的なパターンで変化させる区間電流制御処理を行ってもよい。
例えば、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差に関連付けて１区分期間当たりの長さを制御する区間電流制御処理を行ってもよい。その一例として、制御手段４０が、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が大きいほど、１区分期間当たりの長さを短くする区間電流制御処理を行う例について、以下に説明する。
図１６は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる周期的なパターンの一例である。横軸は時間、縦軸は放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を示している。また、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の第１の周期的なパターンを実線で、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の第２の周期的なパターンを破線で示す。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が同一値に維持される区分期間を第１の周期的なパターンの１周期Ｔａの期間中に１６の区分期間含み、段階的に放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる区間電流制御処理を行っている。本実施の形態においては、１区分期間当たりの長さは、４秒間としている。
同様に、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が同一値に維持される区分期間を第２の周期的なパターンの１周期Ｔｂの期間中に１６期間含み、段階的に放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる区間電流制御処理を行っている。本実施の形態においては、駆動電力１６０Ｗでの１区分期間当たりの長さは、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が−０．２Ａ以上＋０．２Ａ以下の場合には放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合と同じ４秒間としているが、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が−０．２Ａを下回る場合及び＋０．２Ａを上回る場合には、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合よりも短い２秒間としている。
すなわち、区分期間Ｄ１’乃至Ｄ３’は４秒間、区分期間Ｄ４’乃至Ｄ６’は２秒間、区分期間Ｄ７’乃至Ｄ１１’は４秒間、区分期間Ｄ１２’乃至Ｄ１４’は２秒間、区分期間Ｄ１５’乃至Ｄ１６’は４秒間としている。
このように、放電灯９０を低電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さを、放電灯９０の駆動電力を高電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さよりも短くする制御において、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が大きいほど、１区分期間当たりの長さを短くする制御を行った場合にも、放電灯９０を低電力で駆動する場合に、放電灯９０の電極の低温状態が長期間になることをさらに防ぐことができる。したがって、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができる。
本実施の形態の説明においては、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合と放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の２種類で説明したが、電力制御信号Ｓに基づき、放電灯９０の駆動電力を連続的な値やより細かいステップで変化させてもよい。この場合、例えば図１７に示すグラフのように、放電灯９０の駆動電力、１区分期間当たりの長さ及び放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の対応を予め決定して、その対応データを例えば制御手段４０の記憶部４４に格納しておいてもよい。
〔第２の変形例〕
上述の実施の形態においては、放電灯９０の駆動電力によらず、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の最大値及び最小値は一定であったが、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の最大値又最小値の少なくとも一方の絶対値を大きくする区間電流制御処理を行ってもよい。一例として、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の最大値及び最小値の両方を大きくした例について、以下説明する。
図１８は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる周期的なパターンの一例である。横軸は時間、縦軸は放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を示している。また、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の第１の周期的なパターンを実線で、直流電流Ｉｄが、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の第２の周期的なパターンを破線で示す。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合、制御手段４０は、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が同一値に維持される区分期間を第１の周期的なパターンの１周期Ｔａの期間中に８つの区分期間（区分期間Ｄ１乃至Ｄ８）を含み、段階的に放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる区間電流制御処理を行っている。本実施の形態においては、１区分期間当たりの長さは、８秒間としている。
同様に、放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が同一値に維持される区分期間を第２の周期的なパターンの１周期Ｔｂの期間中に１２の区分期間（区分期間Ｄ１’乃至Ｄ１２’）を含み、段階的に放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を変化させる区間電流制御処理を行っている。本実施の形態においては、１区分期間当たりの長さは、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合よりも短い２秒間としている。
放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合の制御については、図１３の場合と同様であり、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の最大値を＋０．１Ａ、最小値を−０．１Ａとしている。
放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の制御について説明すると、区分期間Ｄ１’では放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を０Ａとし、その後０．０５Ａ刻みで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を大きくし、区分期間Ｄ４’では放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を最大の０．１５Ａとしている。
さらにその後０．０５Ａ刻みで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を小さくし、区分期間Ｄ１０’では放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を最小の−０．１５Ａとしている。またさらにその後０．０５Ａ刻みで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差を大きくし、周期Ｔｂで放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の増減を繰り返す。
このように、放電灯９０を低電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さを、放電灯９０の駆動電力を高電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さよりも短くする制御に加えて、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の最大値と最小値の少なくとも一方の絶対値を大きくする制御を組み合わせることにより、放電灯９０を低電力で駆動する場合に、放電灯９０の電極の低温状態が長期間になることを防ぐことができるとともに、放電灯９０を低電力で駆動して１区分期間当たりの長さを短くした場合でも、電極温度を大きく変動させることができる。したがって、低電力駆動時のフリッカ発生を抑制することができるとともに、放電灯９０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。
本実施の形態の説明においては、放電灯９０の駆動電力を２００Ｗとする場合と放電灯９０の駆動電力を１６０Ｗとする場合の２種類で説明したが、電力制御信号Ｓに基づき、放電灯９０の駆動電力を連続的な値やより細かいステップで変化させてもよい。この場合、例えば図１９に示すグラフのように、放電灯９０の駆動電力及び放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の範囲との対応を予め決定して、その対応データを例えば制御手段４０の記憶部４４に格納しておいてもよい。
〔その他の変形例〕
放電灯９０を低電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さを、放電灯９０の駆動電力を高電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さよりも短くする制御に、第１の変形例で説明した、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差が大きいほど、１区分期間当たりの長さを短くする制御と、第２の変形例で説明した、放電灯９０の駆動電力が小さいほど、放電灯駆動用の交流電流Ｉの第１極性区間の電流値と第２極性区間の電流値との絶対値の差の最大値と最小値の少なくとも一方の絶対値を大きくする制御を組み合わせることも可能である。
このような制御の組み合わせによれば、低電力駆動時のフリッカ発生をさらに抑制することができるとともに、放電灯９０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、上述の実施の形態においては、放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数については固定した制御であったが、制御手段４０が、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値に関連付けて放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数を制御する交流変換制御処理を行ってもよい。例えば、制御手段４０が、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの平均値が小さいほど放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数を大きくする交流変換制御処理を行ってもよい。
この場合、例えば図１２に示すグラフのように、放電灯９０の駆動電力と放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数との対応を予め決定して、その対応データを例えば制御手段４０の記憶部４４に格納しておいてもよい。
このように、放電灯９０を低電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さを、放電灯９０の駆動電力を高電力で駆動する場合の１区分期間当たりの長さよりも短くする制御に加えて、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの電流値が小さいほど放電灯駆動用の交流電流Ｉの周波数を大きくする制御を組み合わせることにより、フリッカをさらに抑制することができる。
４．プロジェクタの回路構成
図２０は、本実施の形態に係るプロジェクタの回路構成の一例を示す図である。プロジェクタ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が変調する。
ＣＰＵ５８０は、プロジェクタ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、電力制御信号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とともに、低電力駆動時のフリッカ発生を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にこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタ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。
例えば、制御手段４０は、第１極性区間及び第２極性区間のそれぞれの後半で区間内の直流電流Ｉｄの電流値を最大とする区間電流制御処理を行ってもよい。
また、制御手段４０は、第１極性区間及び第２極性区間のそれぞれの区間内で直流電流Ｉｄの電流値を単調増加させる区間電流制御処理を行ってもよい。また、制御手段４０は、第１極性区間及び第２極性区間のそれぞれの区間内の直流電流Ｉｄの電流値を適宜変化させる区間電流制御処理を行ってもよい。
上記第２実施形態において、放電灯駆動用の交流電流Ｉの絶対値は、各第１及び第２極性区間において一定の値を有する電流、すなわち矩形波形状の電流を例にとり説明した。しかしながらこれに限定されず、放電灯駆動用の交流電流Ｉの波形が矩形形状でない場合、各第１及び第２極性区間の電流波形から得られる値、例えば、平均値、中間値、最大値、最小値などに基づいて、交流電流Ｉの絶対値を算出してもよい。
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、３０ 交流変換回路、３１〜３４ スイッチ素子、４０ 制御手段、４１ システムコントローラ、４２ 電力制御回路コントローラ、４３ 交流変換回路コントローラ、４４ 記憶部、６０ 動作検出部、６１〜６３ 抵抗、７０ イグナイタ回路、８０ 直流電源、９０ 放電灯、５００ プロジェクタ、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、５３２ 点灯情報、５５０ ミラー群、５６０Ｒ 液晶パネル（Ｒ）、５６０Ｇ 液晶パネル（Ｇ）、５６０Ｂ 液晶パネル（Ｂ）、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、５８０ ＣＰＵ、５８２ 点灯信号、５８４ 電力制御信号、６００ 交流電源、７００ スクリーン、Ｉ 放電灯駆動用の交流電流、Ｉｄ 直流電流、Ｓ 電力制御信号

Claims (12)

  1. 直流電流を出力する電力制御回路と、
    前記直流電流を入力し、前記直流電流を所与のタイミングで第１極性と第２極性との間で極性反転を繰り返すことで放電灯駆動用の交流電流を生成出力する交流変換回路と、
    前記交流変換回路に対して前記放電灯駆動用の交流電流の極性反転タイミングにより前記交流電流の１周期に占める前記第１極性の時間の割合であるデューティ比を制御する交流変換制御処理を行うとともに、前記電力制御回路に対して前記直流電流の電流値を制御する電流制御処理を行う制御手段とを含み、
    前記制御手段は、前記放電灯駆動用の交流電流のデューティ比を周期的なパターンで変化させる前記交流変換制御処理を行い、
    前記周期的なパターンは、前記放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り前記デューティ比が同一値に維持される区分期間を複数含み、前記区分期間のうち少なくとも２つの区分期間の前記デューティ比が互いに異なるパターンであり、
    前記制御手段は、外部から電力制御信号を受け付け、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間における前記直流電流の平均値を前記電力制御信号に対応した電流値とする電流制御処理を行うとともに、前記平均値に関連付けて前記区分期間の長さを制御する前記交流変換制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 請求項１に記載の放電灯点灯装置であって、
    前記制御手段は、前記平均値が小さいほど、前記区分期間の長さを短くする前記交流変換制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  3. 請求項１又は２のいずれかに記載の放電灯点灯装置であって、
    前記制御手段は、前記デューティ比と所与の基準デューティ比との差に関連付けて前記区分期間の長さを制御する前記交流変換制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の放電灯点灯装置であって、
    前記制御手段は、前記デューティ比と所与の基準デューティ比との差が大きいほど、前記区分期間の長さを短くする前記交流変換制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  5. 直流電流を出力する電力制御回路と、
    前記直流電流を入力し、前記直流電流を所与のタイミングで第１極性と第２極性との間で極性反転を繰り返すことで放電灯駆動用の交流電流を生成出力する交流変換回路と、
    前記交流変換回路に対して前記放電灯駆動用の交流電流の極性反転タイミングを制御する交流変換制御処理を行うとともに、前記電力制御回路に対して前記直流電流の電流値を制御する区間電流制御処理を行う制御手段とを含み、
    前記制御手段は、前記放電灯駆動用の交流電流の前記第１極性である区間の電流値と前記第２極性である区間の電流値との絶対値の差を周期的なパターンで変化させる前記区間電流制御処理を行い、
    前記周期的なパターンは、前記放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り前記絶対値の差が同一値に維持される区分期間を複数含み、前記区分期間のうち少なくとも２つの区分期間の前記絶対値の差が互いに異なるパターンであり、
    前記制御手段は、外部から電力制御信号を受け付け、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間における前記直流電流の平均値を前記電力制御信号に対応した電流値とするとともに、前記平均値が小さいほど、前記区分期間の長さを短くする前記区間電流制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  6. 請求項５に記載の放電灯点灯装置であって、
    前記制御手段は、前記絶対値の差に関連付けて前記区分期間の長さを制御する前記区間電流制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  7. 請求項５又は６のいずれかに記載の放電灯点灯装置であって、
    前記制御手段は、前記絶対値の差が大きいほど、前記区分期間の長さを短くする前記区間電流制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の放電灯点灯装置であって、
    前記制御手段は、前記平均値に関連付けて前記放電灯駆動用の交流電流の周波数を制御する前記交流変換制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の放電灯点灯装置であって、
    前記制御手段は、前記平均値が小さいほど前記放電灯駆動用の交流電流の周波数を大きくする前記交流変換制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
  10. 直流電流を出力する電力制御回路と、
    前記直流電流を入力し、前記直流電流を所与のタイミングで極性反転することで放電灯駆動用の交流電流を生成出力する交流変換回路とを含む放電灯点灯装置の制御方法であって、
    前記交流変換回路に対して前記放電灯駆動用の交流電流の極性反転タイミングにより前記交流電流の１周期に占める前記第１極性の時間の割合であるデューティ比を制御する交流変換制御処理を行う手順と、前記電力制御回路に対して前記直流電流の電流値を制御する電流制御処理を行う手順と、前記放電灯駆動用の交流電流のデューティ比を周期的なパターンで変化させる手順とを含み、
    前記周期的なパターンは、前記放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り前記デューティ比が同一値に維持される区分期間を複数含み、前記区分期間のうち少なくとも２つの区分期間の前記デューティ比が互いに異なるパターンであり、
    前記周期的なパターンで変化させる手順において、外部から電力制御信号を受け付け、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間における前記直流電流の平均値を前記電力制御信号に対応した電流値とする電流制御処理を行うとともに、前記平均値に関連付けて前記区分期間の長さを制御する前記交流変換制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置の制御方法。
  11. 直流電流を出力する電力制御回路と、
    前記直流電流を入力し、前記直流電流を所与のタイミングで極性反転することで放電灯駆動用の交流電流を生成出力する交流変換回路とを含む放電灯点灯装置の制御方法であって、
    前記交流変換回路に対して前記放電灯駆動用の交流電流の極性反転タイミングを制御する交流変換制御処理を行う手順と、前記電力制御回路に対して前記直流電流の電流値を制御する区間電流制御処理を行う手順と、前記放電灯駆動用の交流電流の前記放電灯駆動用の交流電流の第１極性である区間の電流値と第２極性である区間の電流値との絶対値の差を周期的なパターンで変化させる手順とを含み、
    前記周期的なパターンは、前記放電灯駆動用の交流電流の複数周期に亘り前記絶対値の差が同一値に維持される区分期間を複数含み、前記区分期間のうち少なくとも２つの区分期間の前記絶対値の差が互いに異なるパターンであり、
    前記周期的なパターンで変化させる手順において、外部から電力制御信号を受け付け、前記放電灯駆動用の交流電流の１周期に対応する区間における前記直流電流の平均値を前記電力制御信号に対応した電流値とするとともに、前記平均値が小さいほど、前記区分期間の長さを短くする前記区間電流制御処理を行うことを特徴とする放電灯点灯装置の制御方法。
  12. 請求項１乃至９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。
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