JP4992887B2 - 光源装置、プロジェクタ、及び放電灯の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の電極を有する放電灯を備える光源装置及びその駆動方法、並びに、かかる放電灯を組み込んだプロジェクタに関する。

高輝度放電ランプの点灯方法として、高輝度放電ランプに対して供給する交流ランプ電流の絶対値を略一定にし、交流ランプ電流をパルス幅変調するものが存在する（特許文献１参照）。具体的には、点灯周波数を４０Ｈｚ〜５ｋＨｚとし、点灯周波数における正のパルスと負のパルスとのパルス幅比率を、点灯周波数よりも低い０．１Ｈｚ〜１００Ｈｚ（具体的には５０Ｈｚ）の正弦波によってパルス幅変調している。
米国特許第６，８１５，９０７号公報

しかしながら、上記特許文献１のように交流ランプ電流をパルス幅変調しても、パルス幅変調の周波数が高いと、高輝度放電ランプ内で発光に伴う定常的な対流が形成されて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出が生じる可能性がある。

そこで、本発明は、ランプ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光源装置、及び、これを用いたプロジェクタ等を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態としても実現することが可能である。
第１形態の光源装置は、相互間の放電により発光を行う第１電極及び第２電極を有する発光管と、放電用の交流電流を前記第１及び前記第２電極に供給する定常的動作において、前記第１電極及び前記第２電極間に供給する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電流駆動装置とを備え、前記周期的なパターンには、前記デューティ比が所定時間同一値に維持される区分期間が複数含まれ、前記複数の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り、前記複数の区分期間における各区分期間で、前記交流電流の極性が正と負の間で複数回反転し、前記電流駆動装置は、前記交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち、少なくとも時間比率が５０％以上となる一方の極性の電流値を変化させることを特徴とする。
第２形態の光源装置は、相互間の放電により発光を行う第１電極及び第２電極を有する発光管と、放電用の交流電流を前記第１及び前記第２電極に供給する定常的動作において、前記交流電流のデューティ比がそれぞれ互いに異なる値に所定時間維持される複数の区分期間を含む所定パターンで前記デューティ比を変化させる電流駆動装置とを備え、前記複数の区分期間における各区分期間で、前記交流電流の極性が正と負の間で複数回反転し、前記電流駆動装置は、前記交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち、少なくとも時間比率が５０％以上となる一方の極性の電流値を変化させることを特徴とする。
第３形態における放電灯の駆動方法は、相互間の放電により発光を行う第１電極及び第２電極を有する発光管を備える放電灯の駆動方法であって、放電用の交流電流を前記第１及び前記第２電極に供給する定常的動作において、前記第１電極及び前記第２電極間に供給する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、前記周期的なパターンには、前記デューティ比が所定時間同一値に維持される区分期間が複数含まれ、前記複数の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り、前記複数の区分期間における各区分期間で、前記交流電流の極性が正と負の間で複数回反転し、前記交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち、少なくとも時間比率が５０％以上となる一方の極性の電流値を変化させることを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、（ａ）相互間の放電により発光を行う第１電極及び第２電極を有する発光管と、（ｂ）放電用の交流電流を第１及び第２電極に供給する定常的動作において、第１電極及び第２電極間に供給する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電流駆動装置とを備え、（ｃ）周期的なパターンには、デューティ比が所定時間同一値に維持される区分期間が複数含まれ、（ｄ）複数の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。

上記光源装置では、電流駆動装置が、定常的動作において第１電極及び第２電極間に供給する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際に、所定時間デューティ比が同一値に維持される区分期間が複数含まれるので、デューティ比を変化させつつもデューティ比をこれらの区分期間で一時的に固定することができる。つまり、両電極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ので、発光管中に定常的な対流が形成されることを回避できる。これにより、両電極が偏って消耗することや電極材料が偏って析出することを抑えることができる。また、この場合、各区分期間における状態の差として両電極及びその周辺の熱的状態を大きく変動させることができるので、両電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を効率的に抑制することができる。なお、所定時間は、例えば、１秒以上に設定される。両電極およびその周辺の熱的状態を十分に変動させて定常的な対流の形成を回避するため、所定時間は、０．１秒以上、かつ、１分以下とするのが好ましい。

本発明のさらに別の具体的な態様では、電流駆動装置が、交流駆動の一周期あたりの正と負の極性のうち，少なくとも時間比率が５０％以上となる極性の電流値を変化させる。この場合、陰極として動作している電極においては、フリッカが抑制され、陽極として動作している電極においては、先端部の溶融量が増加する。これにより、放電の安定化と電極形状の維持を図ることが出来る。

本発明のさらに別の具体的な態様では、電流駆動装置が、少なくとも時間比率が５０％以上となる極性の電流値を、時間比率が５０％以上となる極性期間の末期に電流値が最大となるように変化させるこの場合、フリッカ抑制と電極先端部溶融による形状の維持とを、より効果的に図ることが出来る。

本発明のさらに別の具体的な態様では、一方の電極の陽極期間中に供給される電流を時間とともに増加させる。これにより、放電の安定化と電極形状の維持を図ることが出来る。

本発明に係る別の光源装置は、（ａ）相互間の放電により発光を行う第１電極及び第２電極を有する発光管と、（ｂ）放電用の交流電流を第１及び第２電極に供給する定常的動
作において、交流電流のデューティ比がそれぞれ互いに異なる値に一定期間以上維持され
る複数の区分期間を含む所定パターンでデューティ比を変化させる電流駆動装置とを備える。

上記光源装置では、電流駆動装置が、所定時間デューティ比がそれぞれ互いに異なる値に維持される複数の区分期間を含む所定パターンで交流電流を変化させるので、デューティ比を所定パターンで変化させつつも所定パターンに含まれる複数の区分期間でデューティ比を一時的に固定することができる。つまり、両電極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変動させることができるので、発光管中に定常的な安定した対流が形成されることを回避できる。これにより、両電極が偏って消耗することや電極材料が偏って析出することを抑えることができる。また、この場合、各区分期間における状態の差として両電極及びその周辺の熱的状態を大きく変動させることができるので、両電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を効率的に抑制することができる。なお、所定時間は、例えば、１秒以上に設定される。両電極およびその周辺の熱的状態を十分に変動させて定常的な対流の形成を回避するため、所定時間は、０．１秒以上、かつ、１分以下とするのが好ましい。

上記の別の光源装置において、複数の区分期間のうちの第１の区分期間におけるデューティ比と、第１の区分期間に続く第２の区分期間におけるデューティ比の差を、所定値よりも大きくしても良い。このようにデューティ比の変化量を所定値よりも大きくすると、消耗した電極の先端が対向する電極に向かって成長する。そのため、電極形状を維持することがより容易となる。

この場合において、第１の区分期間におけるデューティ比と第２の区分期間におけるデューティ比とが、デューティ比の変化範囲の中央値に基づいて予め定められた基準デューティ比をまたぐように変化するようにしても良い。基準デューティ比をまたぐようにデューティ比を変化させることにより、デューティ比に十分な変化量を確保しつつ、２つの電極をバランス良く修復することが可能となる。

さらに、第１の区分期間の長さと前記第２の区分期間の長さを、互いに異なるものとしても良い。一般に、デューティ比が高く電極の温度が上昇している場合、当該電極が陰極として動作する期間において電極材のスパッタ量が増加する。これは、陽極デューティ比が高い状態では、当該電極の極性が陽極から陰極に反転した直後において、電極が高温であり、電極材の離脱が起き易い状態になっていることが原因と考えられる。そこで、デューティ比が大きく変化する第１と第２の区分期間の長さを互いに異なるものとすることにより、電極の温度が上昇している状態において当該電極が陰極として動作する時間を短くすることができる。その結果、スパッタ量を低減して黒化が抑制されるので、発光管の劣化を抑制することが可能となる。

また、所定のパターンを周期的に変化するパターンとし、パターンの一周期内の所定の期間において、デューティ比が基準デューティ比よりも高い区分期間の長さをデューティ比が基準デューティ比よりも低い区分期間の長さよりも長くし、パターンの一周期内の残りの期間において、デューティ比が基準デューティ比よりも高い区分期間の長さをデューティ比が基準デューティ比よりも低い区分期間の長さよりも短くしてもよい。このようにすれば、所定の期間においては、一方の電極の温度がより高くなることでその電極の形状がより確実に維持されるとともに、当該一方の電極におけるスパッタを抑制することができる。また、残りの期間においては、他方の電極の温度がより高くなることでその電極の形状がより確実に維持されるとともに、当該他方の電極におけるスパッタを抑制することができる。

本発明に係るプロジェクタは、（ａ）上述の光源装置と、（ｂ）光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、（ｃ）光変調装置によって形成された像を投射する投射光学系とを備える。

上記プロジェクタでは、上述の光源装置を用いているので、光源装置の両電極が偏って消耗することや電極材料が偏って析出することを抑えることができる。これにより、プロジェクタの投射輝度を長期にわたって保持することができる。

本発明に係る放電灯の駆動方法は、相互間の放電により発光を行う第１電極及び第２電極を有する発光管を備える放電灯の駆動方法であって、放電用の交流電流を第１及び第２電極に供給する定常的動作において、第１電極及び第２電極間に供給する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。周期的なパターンには、所定時間デューティ比が同一値に維持される区分期間が複数含まれ、複数の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。

上記駆動方法では、交流電流のデューティ比がそれぞれ互いに異なる値に所定時間維持される複数の区分期間を含む所定パターンで変化させるので、デューティ比を変化させつつもこれらの区分期間でデューティ比を一時的に固定することができる。これにより、両電極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ので、発光管中に定常的な安定した対流が形成されることを回避でき、両電極が偏って消耗することや電極材料が偏って析出することを抑えることができる。また、この場合、各区分期間における状態の差として両電極及びその周辺の熱的状態を大きく変動させることができるので、定常的な対流の形成を防止して、両電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を効率的に抑制することができる。なお、所定時間は、例えば、１秒以上に設定される。両電極およびその周辺の熱的状態を十分に変動させて定常的な対流の形成を回避するため、所定時間は、０．１秒以上、かつ、１分以下とするのが好ましい。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態である光源装置等について説明する。

図１は、光源装置１００の構造を概念的に説明する断面図である。光源装置１００において、光源ユニット１０は、放電ランプとして、放電発光型の発光管１と、楕円型の主反射鏡であるリフレクタ２と、球面状の副反射鏡である副鏡３とを備える。また、光源駆動装置７０は、詳細は後述するが、光源ユニット１０に交流電流を供給して所望の状態で発光させるための電気回路である。

光源ユニット１０において、発光管１は、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス管で構成され、照明用の光を放射する封体である本体部分１１と、この本体部分１１の両端を通る軸線に沿って延びる第１及び第２封止部１３，１４とを備える。

本体部分１１内に形成される放電空間１２には、タングステン製の第１電極１５の先端部分と、同様にタングステン製の第２電極１６の先端部分とが所定距離で離間配置されており、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。この本体部分１１の両端に延びる各封止部１３，１４の内部には、本体部分１１に設けた第１及び第２電極１５，１６の根元部分に対し電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１７ａ，１７ｂが挿入され、両封止部１３，１４は、それ自体で外部に対する気密封止を可能にする。これらの金属箔１７ａ，１７ｂに接続されたリード線１８ａ，１８ｂに光源駆動装置７０により交流電流を供給すると、一対の電極１５，１６間でアーク放電が生じ、本体部分１１が高輝度で発光する。

副鏡３は、発光管１の本体部分１１のうち、第２電極１６がある光束射出前方側の略半分を近接して覆っている。この副鏡３は、石英ガラス製の一体成形品であり、発光管１の本体部分１１から前方に放射された光束を本体部分１１に戻す副反射部３ａと、この副反射部３ａの根元部を支持した状態で第２封止部１４の周囲に固定される支持部３ｂとを備える。支持部３ｂは、第２封止部１４を挿通させるとともに、副反射部３ａを本体部分１１に対してアライメントした状態で保持している。

リフレクタ２は、発光管１の本体部分１１のうち、第１電極１５がある光束射出後方側の略半分に対向して配置されている。このリフレクタ２は、結晶化ガラスや石英ガラス製の一体成形品であり、発光管１の第１封止部１３が挿通される首状部２ａと、この首状部２ａから拡がる楕円曲面状の主反射部２ｂとを備える。首状部２ａは、第１封止部１３を挿通させるとともに、主反射部２ｂを本体部分１１に対してアライメントした状態で保持している。

発光管１は、主反射部２ｂの回転対称軸又は光軸に対応するシステム光軸ＯＡに沿って配置されるとともに、本体部分１１内の第１及び第２電極１５，１６間の発光中心Ｏが主反射部２ｂの楕円曲面の第１焦点Ｆ１位置と一致するように配置される。発光管１を点灯した場合、本体部分１１の発光中心Ｏ周辺のアークから放射された光束は、主反射部２ｂで反射され、或いは副反射部３ａでの反射を経て主反射部２ｂでさらに反射され、楕円曲面の第２焦点Ｆ２位置に収束する光束となる。つまり、リフレクタ２及び副鏡３は、システム光軸ＯＡに対して略軸対称な反射曲面を有し、一対の電極１５，１６は、その軸心である電極軸をシステム光軸ＯＡと略一致させるように配置されている。

発光管１は、例えば石英ガラス管中に金属箔１７ａ，１７ｂの先端に固定された第１及び第２電極１５，１６を支持し、両封止部１３，１４に対応する部分で石英ガラス管を周囲からバーナで加熱して軟化、収縮させるシュリンクシールによって作製される。発光管１は、リフレクタ２の首状部２ａに第１封止部１３を挿入した状態で、無機接着剤Ｃを注入及び充填して固化することにより固定され、副鏡３の支持部３ｂに第２封止部１４を挿通させた状態で、無機接着剤Ｃを注入及び充填して固化することにより固定される。

図２は、図１に示す光源ユニット１０を所望の状態で点灯動作させるための光源駆動装置７０の構成を模式的に示すブロック図である。

光源駆動装置７０は、図１等に示す一対の電極１５，１６間で放電を行うための交流電流を発生させるとともに、両電極１５，１６に対する交流電流の供給状態を制御する。光源駆動装置７０は、点灯装置７０ａと、制御装置７０ｂと、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０ｃとを備える。ここでは、一例として、光源駆動装置７０が、外部電源を使用する場合について説明する。つまり、光源駆動装置７０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ８１に接続されており、ＡＣ／ＤＣコンバータ８１は、商用電源９０に接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ８１は、商用電源９０から供給される交流電流を直流に変換する。

点灯装置７０ａは、図１の光源ユニット１０を点灯駆動させる回路部分である。点灯装置７０ａにより、光源駆動装置７０から出力される駆動波形が調整される。ここで、駆動波形は、出力電流又は電圧の周波数、振幅、デューティ比、正負の振幅比、波形特性等を要素とするものであり、点灯装置７０ａから光源ユニット１０に対して、例えば矩形波、かかる矩形波に三角波を重畳した重畳波その他の任意の波形特性を有する駆動電流が出力される。

制御装置７０ｂは、例えば、マイクロコンピュータ、メモリ、センサ、インターフェース等から構成される回路ユニットであり、電源であるＤＣ／ＤＣコンバータ７０ｃにて生成された適切な駆動電圧により駆動される。制御装置７０ｂは、点灯装置７０ａの動作状態を制御する駆動制御部７４と、発光管１の状態を判断する判断部７５と、点灯装置７０ａの給電条件等の各種情報を記憶するデータ収納部７６とを備える。

駆動制御部７４は、データ収納部７６等に保管されたプログラムに従って動作する部分である。駆動制御部７４は、データ収納部７６に保管された初期動作用給電条件及び定常的動作用給電条件から発光管１の現状に適合するものを選択するとともに、選択された給電条件に従った初期動作や定常的動作を点灯装置７０ａに行わせる。なお、駆動制御部７４は、点灯装置７０ａと協働して、発光管１に給電して必要な点灯動作を行わせるための電流駆動装置として機能する。本実施形態において、第１電極１５及び第２電極１６に定常的エネルギーを供給する動作を定常的動作とし、定常的動作を行う前の点灯開始時に定常的動作とは異なる動作で第１電極１５及び第２電極１６にエネルギーを供給する動作を初期動作とする。

判断部７５は、発光管１の状態、すなわち発光管１の累積点灯時間、発光管１への印加電圧等に基づいて、発光管１の劣化段階等を判断する部分である。

データ収納部７６は、駆動制御部７４の動作用プログラム等のほか、発光管１の初期動作の態様として複数の初期用給電条件を記憶し、発光管１の定常的動作の態様として複数の定常用給電条件を記憶する。具体的には、データ収納部７６は、初期動作に含まれる始動時や立上げ時の電流値、周波数等の設定値を含む各種パラメータを記憶する。また、データ収納部７６は、定常的動作での電流値、周波数、デューティ比、デューティ比の変調内容、三角波跳ね上げ率等に関する各種パラメータを記憶する。ここで、デューティ比の変調内容には、デューティ比の変調周期や区分期間の他に、可変範囲がパラメータとして含まれる。また、三角波跳ね上げ率とは、波形特性を規定するパラメータの一種であり、矩形波に三角波を重畳させた重畳波の半周期における、平均電流値に対する最大電流値の割合を指す。

図３は、図１の発光管１の本体部分１１に形成された放電空間１２内における対流を説明するための拡大断面図である。本体部分１１内において、第１及び第２電極１５，１６は、先端部１５ａ，１６ａと、大径部１５ｂ，１６ｂと、軸部１５ｃ，１６ｃとをそれぞれ備える。発光管１を定格で動作させる定常的動作においては、一対の電極１５，１６の先端部１５ａ，１６ａ間にアーク放電によるアークＡＲが形成される。このアークＡＲ及びその付近領域は極めて高温となる。このため、放電空間１２内において、アークＡＲから上方に流れる対流ＡＦが形成される。この対流ＡＦは、本体部分１１の頂部１１ａに当たって上半部１１ｂに沿って移動し、両電極１５，１６の軸部１５ｃ，１６ｃ等を通過することによって冷却されつつ降下する。このように降下した対流ＡＦは、本体部分１１の下半部１１ｃに沿って更に降下するが、アークＡＲ下方で互いに衝突して上方のアークＡＲに戻されるように上昇する。つまり、両電極１５，１６の周囲に対流ＡＦが形成され循環するが、このような対流ＡＦは、アークＡＲによって溶融蒸発した電極材料を含むため、定常的な対流によって軸部１５ｃ，１６ｃの局所に電極材料が堆積或いは偏析して針状に成長し、例えば上半部１１ｂ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、本体部分１１の内壁を劣化させ、発光管１の寿命を低下させる原因となる。また，単一の駆動波形による点灯を長時間続けると，電極が一定の温度分布状態を長時間持続するため，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。このため、第１及び第２電極１５，１６間に供給する交流電流のデューティ比を変化させ、電極の温度分布を周期的に変動させることで，電極の偏った劣化を防止し，更に左右電極に生じる数百Ｋの温度差によって，放電空間１２内に定常的な対流ＡＦが形成されることを防止する。

具体的には、一対の電極１５，１６に供給される一定周波数（点灯周波数）の電流波形の周期に比較して十分に大きな周期で、その電流波形のデューティ比を周期的に変化させる。この際、対流ＡＦの変動を大きくするため、電極１５，１６に供給する電流波形のデューティ比を変化させるパターンを、デューティ比の変化に関する周期的期間（すなわち変調周期）を構成する複数の区分期間において２以上の異なる値に一定期間以上維持する。つまり、電極１５，１６に供給する電流波形のデューティ比をディスクリートな値によって段階的に変化させ、かつ、周期的に増減させる。

具体的な駆動条件について説明すると、両電極１５，１６に供給される点灯周波数は、例えば６０〜５００Ｈｚ程度になっているものとする。そして、デューティ比の変調周期を構成する各区分期間を例えば１秒程度以上とするとともに、各区分期間においてデューティ比を一定値に維持する。ここで、変調周期を例えば１０程度に区分することにより、各区分期間を１秒間として統合したデューティ比の変調周期は、例えば１０秒となる。このような変調パターンにより、両電極１５，１６及びその周辺の熱的状態を対流ＡＦに影響を与える程度のロングスパンで緩やかに変動させることができるようになるので、発光管１の本体部分１１内において定常的な対流ＡＦが形成されることを回避できる。結果的に、電極材料が両電極１５，１６の意図しない場所に針状に成長することを防止でき、さらに両電極１５，１６の形状的劣化が急速に進行することを防止できる。なお、定常的な対流ＡＦの形成を回避するためには、区分期間の長さを１分以下とするのがより好ましい。

区分期間の長さの下限値を評価するため、デューティ比を変更した際の電極温度の過渡特性を評価する実験を行った。この実験では、区分期間を５秒とし、デューティ比を２０％から８０％まで、１０％単位で変更して、電極１５の温度を測定した。デューティ比を４０％から５０％まで増加させたところ、電極１５の温度は、約４０Ｋ上昇した。デューティ比を４０％から５０％に変更してから約０．５秒経過すると、電極１５の温度は安定した。この安定期の前に、電極１５の温度変化がなだらかになる準安定期が観測された。電極１５の温度変化が大きい過渡期における温度の上昇量Δｔを、デューティ比変更前の安定期の温度と、デューティ比変更後において準安定期が始まる際の温度との差とすると、温度差Δｔの１／２の温度差が生じる時間があれば、電極１５の温度を十分に変化させることが可能である。この実験結果では、デューティ比の変更から約０．１秒経過したときに、温度差Δｔの１／２の温度差が生じていた。従って、区分期間の長さは、０．１秒以上とするのが好ましく、０．５秒以上とするのがさらに好ましいことが判った。

図４は、一対の電極１５，１６に供給する交流電流のデューティ比の変調するパターンを説明するグラフである。横軸は時間、縦軸はデューティ比を示す。図からも明らかなように、両電極１５，１６に供給される交流電流のデューティ比は、区分周期が変わると一定の比率で変化するとともに、変調周期Ｔｍで周期的に増減している。各変調周期Ｔｍは、第１電極１５の陽極期間が相対的に長くなる前半期Ｈ１と、第２電極１６の陽極期間が相対的に長くなる後半期Ｈ２とからなる。図４に示される交流電流のデューティ比を変調するパターンは、区間期間Ｐ１〜Ｐ１７の１７の区間期間を一周期として、第１電極１５の陽極期間のデューティ比（以下、「陽極デューティ比」と呼ぶ）を３０％〜７０％の間において５％刻みで９段階に変化させる。具体的には、区間期間Ｐ１は、第１電極１５の陽極デューティ比が第５段階である５０％で１秒間維持し、その後区間期間Ｐ２に移行すると第１電極１５の陽極デューティ比が第６段階である５５％と変化し、当該５５％のデューティ比で１秒間維持する。その後、区間期間Ｐ２〜Ｐ５と順次移行すると、第１電極１５の陽極デューティ比は、第７段階の６０％、第８段階の６５％、第９段階の７０％と変化する。さらに、区間期間Ｐ５〜Ｐ１３を順次移行させると、第１電極１５の陽極デューティ比は、第９段階の７０％、第８段階の６５％・・・第１段階の３０％と変化し、区間期間Ｐ１３〜Ｐ１７を順次移行させると、第１電極１５の陽極デューティ比は、第１段階の３０％・・・第５段階の５０％と変化する。このように、デューティ比を段階的に増減させることによって、両電極１５，１６の先端部１５ａ，１６ａへのヒートショックを軽減させることが可能となる。ここで、第１電極１５が陽極に偏る前半期Ｈ１における第１電極１５の陽極デューティ比の最大値ＤＭ１と、第２電極１６が陽極に偏る後半期Ｈ２における第２電極１６の陽極デューティ比の最大値ＤＭ２とは、ともに７０％であり、互いに等しくなっている。

図５（Ａ）及び５（Ｂ）は、一対の電極１５，１６に実際に供給される交流電流の波形を説明するグラフである。横軸は時間、縦軸は電流値を示す。両電極１５，１６には、交流周期Ｔａに対応する一定の点灯周波数で一定電流値Ａ０の矩形波電流が供給されている。

図５（Ａ）に示すように、前半期Ｈ１（図４参照）を構成する各区分期間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…に含まれる各波形Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７において、各区間期間内の交流電流のデューティ比が一定に保たれ、区分期間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…が切り替わるごとに各波形Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７のデューティ比が第５、第６、第７段階へと段階的に変化する。具体的には、区分期間Ｐ１において、両電極１５，１６の陽極時における波形Ｗ５のデューティ比が５０％であった場合、次の区分期間Ｐ２において、両電極１５，１６の陽極時における波形Ｗ６のデューティ比が例えばそれぞれ５５％，４５％となり、次の区分期間Ｐ３において、両電極１５，１６の陽極時における波形Ｗ７のデューティ比が例えばそれぞれ６０％，４０％となる。

一方、図５（Ｂ）に示すように、後半期Ｈ２（図４参照）を構成する各区分期間Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，…に含まれる各波形Ｗ５，Ｗ４，Ｗ３において、各区間期間内の交流電流のデューティ比が一定に保たれ、区分期間 Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，…が切り替わるごとに各波形Ｗ５，Ｗ４，Ｗ３のデューティ比が第５、第４、第３段階へと段階的に変化する。具体的には、区分期間Ｐ９において、両電極１５，１６の陽極時における波形Ｗ５のデューティ比が５０％であった場合、次の区分期間Ｐ１０において、両電極１５，１６の陽極時における波形Ｗ４のデューティ比が例えばそれぞれ４５％，５５％となり、次の区分期間Ｐ１１において、両電極１５，１６の陽極時における波形Ｗ５のデューティ比が例えばそれぞれ４０％，６０％となる。

以上の結果、図４に示すように、前半期Ｈ１及び後半期Ｈ２からなる変調周期Ｔｍの単位で、第１電極１５の陽極デューティ比は、最大値ＤＭ１が７０％で最小値が３０％の変調範囲で周期的に変化し、第２電極１６の陽極デューティ比も、最大値ＤＭ２が７０％で最小値が３０％の変調範囲で周期的に変化する。

なお、図４及び図５に示すようなデューティ比の変調において、両電極１５，１６に供給する交流電流の周波数や電流値を一定に維持する必要はなく、各区分期間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…ごとに異なる周波数や電流値を割り当てることができる。

また、図４及び図５に示すようなデューティ比の変調において、交流電流の周波数、電流値、デューティ比の可変範囲、変調周期、区分期間等の設定値は、判断部７５で得た両電極１５，１６の消耗度その他の劣化段階に関する情報に基づいて増減変更することができる。例えば、両電極１５，１６の劣化が進行した場合には、交流電流の周波数、電流値を一時的に増減させたり、デューティ比の可変範囲を増加させることで、経時劣化により溶融が困難になった電極を確実に溶融し、電極の形状を長時間にわたって良好に維持する。

図６（Ａ）は、図５に示すデューティ比の変調の変形例を説明するグラフである。この場合、図４の前半期Ｈ１を構成する各区分期間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…において、各区間期間内の交流電流のデューティ比が一定に保たれ、区分期間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…が切り替わるごとにデューティ比が段階的に変化している点で元と共通するが、交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち，少なくとも時間比率が５０％以上となる極性時に重畳波となっている。具体的には、区分期間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・Ｐ９では、第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以上であるので、陽極の第１電極１５に対して矩形波に漸増する三角波を重畳させた重畳波が供給されており、その平均電流値は、Ａ０に維持されているが、重畳波のピーク値は、Ａ１になっている。ここで、平均電流値Ａ０に対するピーク値Ａ１の比を重畳波の三角波跳上げ率とすると、三角波跳上げ率Ａ１／Ａ０は、矩形波の三角波跳上げ率１よりも増加している。三角波跳上げ率の調整により、陰極として動作している電極においては、フリッカが抑制され，陽極として動作している電極においては，先端部の溶融量が増加する。これにより，放電の安定化と電極形状の維持を図ることが出来る。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に対応するが、図４の後半期Ｈ２を構成する各区分期間Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，…を示している。この場合も、各区間期間内の交流電流のデューティ比が一定に保たれ、区分期間Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，…が切り替わるごとにデューティ比が段階的に変化している点で図５と共通するが、交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち，少なくとも時間比率が５０％以上となる極性時に重畳波となっている。具体的には、区分期間Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，・・・Ｐ１６では、第２電極１６の陽極デューティ比が５０％以上であるので、第２電極１６が陽極となる半周期において矩形波に漸増する三角波を重畳させた重畳波が供給されており、その平均電流値は、Ａ０に維持されているが、重畳波のピーク値は、Ａ１になっている。ここで、三角波跳上げ率Ａ１／Ａ０は、矩形波の三角波跳上げ率１よりも増加している。三角波跳上げ率の調整により、陰極として動作している電極においては，フリッカが抑制され，陽極として動作している電極においては，先端部の溶融量が増加する。これにより，放電の安定化と電極形状の維持を図ることが出来る。

なお、図６（Ａ）と図６（Ｂ）との動作を組み合わせることもできるが、図６（Ａ）及び６（Ｂ）いずれか一方のみの動作とすることもできる。すなわち、第１電極１５の陽極期間が相対的に長くなる前半期Ｈ１については、矩形波とし、第２電極１６の陽極期間が相対的に長くなる後半期Ｈ２についてのみ、図６（Ｂ）に示すような重畳波とすることもできる。

また、以上の変形例では、交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち，少なくとも時間比率が５０％以上となる極性時に、基本の矩形波に漸増する三角波を重畳して電流値を変化させているが、両電極１５，１６の劣化段階等に関する情報に基づいて、時間比率が５０％以上となる極性期間の末期に電流値が最大となるような波形や、基本の矩形波に対してその半周期の後半に増加する三角波、矩形波、正弦波等の各種波形を重畳して電流値を変化させることができる。

また、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示すようなデューティ比の変調において、デューティ比の可変範囲、変調周期、区分期間、点灯周波数、電流値等の設定値は、判断部７５で得た両電極１５，１６の消耗度その他の劣化段階に関する情報に基づいて、増減変更することができる。

図７は、光源駆動装置７０の動作を説明するフローチャートである。制御装置７０ｂは、データ収納部７６に保管した駆動制御テーブルから、発光管１の点灯開始に必要な適当な初期用給電条件を読み出す（ステップＳ１１）。

次に、制御装置７０ｂは、ステップＳ１１で読み出した初期用給電条件に基づいて点灯装置７０ａを制御し、発光管１の始動から立ち上げ動作を含む初期動作を制御する（ステップＳ１２）。

次に、制御装置７０ｂは、データ収納部７６に保管された駆動制御テーブルから、発光管１の発光維持に必要な適当な定常用給電条件を読み出す（ステップＳ１３）。具体的には、定常的動作時の、電流値、点灯周波数、デューティ比の可変範囲、変調周期、区分期間、三角波跳ね上げ率等の設定値が読み出される。この際、判断部７５で得た両電極１５，１６の消耗度その他の劣化段階に関する情報に基づいて、電流値、点灯周波数等の点灯波形や、デューティ比の可変範囲、変調周期、区分期間等を含む変調パターンが選択される。

次に、制御装置７０ｂは、ステップＳ１３で読み出した定常用給電条件に基づいて、点灯装置７０ａの定格の動作状態すなわち発光管１の定常的動作を制御する（ステップＳ１４）。

ここで、判断部７５は、定常的動作中において、光源ユニット１０の点灯動作の終了を要求する割込要求信号が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１５）。このような割込要求信号の入力があった場合、現在の累積点灯時間、現在の発光管１に供給されている電圧等、現在の発光管１の状態を示す情報をデータ収納部７６に記録し、消灯動作に移行させる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の光源装置１００によれば、制御装置７０ｂの制御下で動作する点灯装置７０ａにより、発光管１を定格で動作させる定常的動作において、第１及び第２電極１５，１６間に供給する交流電流のデューティ比を１秒以上同一値に維持する区分期間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…を有する所定の変調パターンで変化させる。これにより、交流電流のデューティ比を変化させつつもデューティ比を一時的に一定期間固定することができるので、両電極１５，１６間に供給される交流電流が極性に関して非定常的なものになり、両電極１５，１６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。よって、発光管１中に定常的な対流が形成されることを回避でき、両電極１５，１６の電極形状が劣化することや電極材料が偏って析出することを抑えることができる。これにより、発光管１からの照明光の照度を維持できるとともに、発光管１すなわち光源装置１００を長寿命化できる。

図８は、図１の光源装置１００を組み込んだプロジェクタの構造を説明するための概念図である。プロジェクタ２００は、光源装置１００と、照明光学系２０と、色分離光学系３０と、光変調部４０と、クロスダイクロイックプリズム５０と、投射レンズ６０とを備える。ここで、光変調部４０は、同様の構造を有する３つの液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを含む。

上記プロジェクタ２００において、光源装置１００は、図１に示した光源ユニット１０と、光源駆動装置７０とを備え、照明光学系２０等を介して光変調部４０すなわち液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを照明するための照明光を発生する。

照明光学系２０は、光源光の光束方向を平行化する平行化レンズ２２と、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する第１及び第２フライアイレンズ２３ａ，２３ｂと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子２４と、両フライアイレンズ２３ａ，２３ｂを経た光を重畳させる重畳レンズ２５とを備え、これらにより液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの画像形成領域は照度が均一化された照明光で照明される。照明光学系２０において、平行化レンズ２２は、光源ユニット１０から射出された照明光の光束方向を略平行に変換する。第１及び第２フライアイレンズ２３ａ，２３ｂは、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、第１フライアイレンズ２３ａを構成する要素レンズによって平行化レンズ２２を経た光を分割して個別に集光し、第２フライアイレンズ２３ｂを構成する要素レンズによって第１フライアイレンズ２３ａからの分割光束を適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子２４は、ＰＢＳ、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２３ａにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ２５は、偏光変換素子２４を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの被照明領域に対する重畳照明を可能にする。

色分離光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ，３１ｂと、反射ミラー３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ，３３ｂ，３３ｃとを備え、照明光学系２０から出射しミラー２６で折り曲げられた照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ光を透過させＧ光及びＢ光を反射する。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。次に、この色分離光学系３０において、第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、反射ミラー３２ａを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂでも反射されたＧ光は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂを通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ，３２ｃを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。

光変調部４０を構成する各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置である。液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、色分離光学系３０から射出された各色光に対応してそれぞれ照明される３つの液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの射出側にそれぞれ配置される３つの第２偏光フィルタ４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、フィールドレンズ３３ａ等を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａを照明する。第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ，３１ｂの双方で反射されたＧ光は、フィールドレンズ３３ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し、液晶ライトバルブ４０ｂの液晶パネル４１ｂを照明する。第１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、第２ダイクロイックミラー３１ｂを透過したＢ光は、フィールドレンズ３３ｃ等を介して液晶ライトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃの液晶パネル４１ｃを照明する。各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の偏光方向の空間的強度分布を変調し、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、それぞれに対応する各色の像光を形成する。

クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ，５１ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂは、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａからのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。

投射レンズ６０は、投射光学系であり、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。

以上のプロジェクタ２００によれば、光源装置１００を構成する一対の電極１５，１６の電極形状が劣化することや電極材料が偏って析出することを抑えることができ、プロジェクタ２００の投射輝度を長期にわたって保持することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の光源装置について説明する。なお、第２実施形態の光源装置は、第１実施形態の光源装置１００を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態の光源装置１００と同様であるものとする。

図９は、一対の電極１５，１６に供給する交流電流のデューティ比の変調を説明するグラフである。横軸は時間、縦軸はデューティ比を示す。この場合、両電極１５，１６に供給される交流電流の変調パターンは、第１電極１５の陽極期間が相対的に長くなる第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以上の区分期間ＤＰ１と、第２電極１６の陽極期間が相対的に長くなる第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以下の区分期間ＤＰ２とを交互に繰り返すものとなっている。グラフからも明らかなように、第１電極１５の陽極デューティ比と、第２電極１６の陽極デューティ比とが、いずれも最大値７０％で最小値３０％の変調範囲内で変化している。

図９に示すように、第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以上の区分期間ＤＰ１と、第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以下の区分期間ＤＰ２とを交互に繰り返すことにより、連続する２つの区分期間の間のデューティ比の変化量（以下、単に「デューティ比変化量」とも呼ぶ）を大きくすることができる。

なお、図９に示す変調パターンでは、デューティ比変化量は、変調周期Ｔｍの前半において漸増し、変調周期Ｔｍの後半において漸減している。しかしながら、変調パターンとしては、一方の電極の陽極デューティ比が、当該電極の陽極デューティ比の変調範囲の中央値である基準デューティ比（図９の例では、５０％）以上となる区分期間と、基準デューティ比以下となる区分期間とを交互に繰り返すパターンであれば種々のパターンを使用することが可能である。例えば、第１電極１５の陽極デューティ比が６０％の区分期間と、第１電極１５の陽極デューティ比が４０％の区分期間とを交互に繰り返す変調パターンを用いても良い。但し、発光管１内での対流ＡＦの局在をより効果的に抑制できる点で、図９に示すように、変調周期Ｔｍ内でデューティ比変化量を変化させるのがより好ましい。なお、図９の例では、基準デューティ比を変調範囲の中央値としているが、基準デューティ比は、変調範囲の中央値に基づいて予め定められていれば良く、発光管１の特性、各区分期間の長さ、あるいは、交流電流の波形等によって、中央値からシフトした値に設定される。例えば、変調周期全体において陽極デューティ比が中央値よりも高い期間が、中央値よりも低い期間よりも長い場合に、基準デューティ比を中央値よりも高く設定するものとしてもよい。

図１０ないし図１２は、デューティ比変化量が電極１５，１６の先端部１５ａ，１６ａに及ぼす影響を示す説明図である。図１０（Ａ）、図１１（Ａ）および図１２（Ａ）は、それぞれ、デューティ比変化量ΔＤを５％、１０％および２０％としたときの交流電流の変調パターンを示している。これらのグラフの横軸は時間を表し、縦軸は交流電流のデューティー比を示している。図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）は、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）および図１２（Ａ）に示す変調パターンを用いた場合のそれぞれにおいて、電極１５，１６の先端部１５ａ，１６ａと大径部１５ｂ，１６ｂの形状が変化する様子を示している。図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）において、実線は発光管１を６５時間駆動した後の電極形状を示し、一点鎖線は発光管１が未使用の状態における電極形状を示している。

図１０（Ａ）に示す変調パターンを用いた場合、すなわち、デューティ比変化量ΔＤが５％の場合、図１０（Ｂ）に示すように、破線で囲んだ電極の先端部１５ａ，１６ａの大きさは、未使用の状態（一点鎖線）とほぼ同じであった。デューティ比変化量ΔＤが１０％（図１１（Ａ））の場合、図１１（Ｂ）に示すように、破線で囲んだ電極の先端部１５ａ，１６ａの大きさは、デューティ比変化量ΔＤが５％の場合よりも大きくなった。さらに、デューティ比変化量ΔＤを２０％（図１２（Ａ））とした場合、破線で囲んだ電極の先端部１５ａ，１６ａの大きさは、デューティ比変化量ΔＤが１０％の場合よりもさらに大きくなった。このように、発光管１を駆動した後の電極の先端部１５ａ，１６ａの大きさは、デューティ比変化量ΔＤを大きくするに従って大きくなった。

図１０ないし図１２に示すように、デューティ比変化量ΔＤを大きくするに従って、電極１５，１６の先端部１５ａ，１６ａは、通電に伴ってより大きく成長した。このことから、デューティ比変化量ΔＤを所定の値（例えば、７．５％）よりも大きくすることにより、先端部１５ａ，１６ａを通電に伴って成長させ、先端部１５ａ，１６ａの平坦化を抑制することが可能であることが分かった。

第２実施形態においては、第１電極１５の陽極期間が相対的に長くなる第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以上の区分期間ＤＰ１と、第２電極１６の陽極期間が相対的に長くなる第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以下の区分期間ＤＰ２とを交互に繰り返すことにより、デューティ比変化量を大きくしている。そのため、第２実施形態によれば、通電に伴って先端部１５ａ，１６ａを成長させることができ、先端部１５ａ，１６ａの平坦化などの電極形状の劣化を抑制することができる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態の光源装置について説明する。なお、第３実施形態の光源装置は、第１実施形態の光源装置１００を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態の光源装置１００と同様であるものとする。

図１３は、一対の電極１５，１６に供給する交流電流のデューティ比の変調を説明するグラフである。横軸は時間、縦軸はデューティ比を示す。この場合、両電極１５，１６に供給される交流電流の変調パターンは、第１電極１５の陽極期間が相対的に長くなる第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以上の前半期Ｈ１と、第２電極１６の陽極期間が相対的に長くなる第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以下の後半期Ｈ２とからなる。また、デューティ比は、図４のように各段階が一定の差分ずつ単調に増加又は減少するのではなく、変化率が経時的に変化するものとなっている。

第３実施形態においても、区分期間Ｐ１およびＰ２の間のデューティ比の変化量が大きくなる。そのため、第２実施形態と同様に、通電に伴って先端部１５ａ，１６ａを成長させることができ、先端部１５ａ，１６ａの平坦化などの電極形状の劣化を抑制することができる。

〔変調パターンの変形例〕
図４、図９、および図１３に示す変調パターンは、単なる例示であり、一対の電極１５，１６に供給する交流電流を様々な変調パターンで変化させることにより、発光管１内に対流ＡＦが過度に局在することを防止することができる。また、図９および図１３に示すように、デューティ比変化量を所定の値よりも大きくすることにより、電極形状の劣化を抑制することが可能である。例えば、交流電流を、以下の変調パターンで変化させるものとしてもよい。

〔変調パターンの第１の変形例〕
図１４は、変調パターンの第１の変形例を示す説明図である。第１の変形例の変調パターンは、変調周期Ｔｍの前半においては第１電極１５の陽極デューティ比が基準デューティ比（５０％）を下回る期間（低デューティ比期間）が短縮され、変調周期Ｔｍの後半においては陽極デューティ比が基準デューティ比を越える期間（高デューティ比期間）が短縮されている。他の点は、図９に示す第２実施形態における変調パターンと同様である。

一方の電極の陽極デューティ比が高い状態においては、当該電極の温度が上昇する。このように、温度が上昇した状態において電極が陰極として動作すると、放電により発生した陽イオン（例えば、Ａｒ＋やＨｇ＋）の衝突による電極材料の放電空間１２中への放出（スパッタ）が多くなり、放電空間１２の内壁の黒化が生じやすい。そこで、第１の変形例においては、第１電極１５の温度が上昇している変調周期Ｔｍの前半においては、低デューティ比期間を短縮してスパッタの発生を抑制し、第２電極１６の温度が上昇している変調周期Ｔｍの後半においては、高デューティ比期間を短縮してスパッタの発生を抑制している。

一方、第１の変形例においても、第１電極１５の陽極期間が相対的に長くなる第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以上の区分期間と、第２電極１６の陽極期間が相対的に長くなる第１電極１５の陽極デューティ比が５０％以下の区分期間とを交互に繰り返すことにより、デューティ比変化量を大きくしている。そのため、通電に伴って先端部１５ａ，１６ａを成長させることができ、先端部１５ａ，１６ａの平坦化などの電極形状の劣化を抑制することができる。

〔変調パターンの第２の変形例〕
図１５は、変調パターンの第２の変形例を示す説明図である。第２の変形例の変調パターンでは、第１電極１５の高デューティ比期間から当該高デューティ比期間に続く低デューティ比期間へのデューティ比の変化量を一定値（図１５の例では、３０％）とし、全体としてデューティ比が変調周期Ｔｍ（８秒）で緩やかに変化している。このように第２の変形例では、デューティ比変化量を十分大きくしているので、通電に伴って先端部１５ａ，１６ａを成長させることができ、先端部１５ａ，１６ａの平坦化などの電極形状の劣化が抑制される。また、両電極１５，１６及びその周辺の熱的状態を対流ＡＦに影響を与える程度のロングスパンで緩やかに変動させることができるようになるので、発光管１の本体部分１１内において定常的な対流ＡＦが形成されることを回避できる。

この発明は、上記の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。

また、上記実施形態の光源ユニット１０に用いるランプとしては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。また、光源ユニット１０は、副鏡３を有しないタイプの光源とすることができる。

また、上記実施形態のプロジェクタ２００では、光源装置１００からの光を複数の部分光束に分割するため、一対のフライアイレンズ２３ａ，２３ｂを用いていたが、この発明は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイレンズ２３ａ，２３ｂをロッドインテグレータに置き換えることもできる。

また、上記プロジェクタ２００において、光源装置１００からの光を特定方向の偏光とする偏光変換素子２４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換素子２４を用いないプロジェクタにも適用可能である。

また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型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、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブ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、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。

また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図８に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。

また、上記実施形態では、３つの液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジェクタ２００の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、或いは、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。

また、上記実施形態では、色分離光学系３０や液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ等を用いて各色の光変調を行っているが、これらに代えて、例えば光源装置１００及び照明光学系２０によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイスとを組み合わせたものを用いることによって、カラーの光変調及び合成を行うこともできる。

本発明の第１実施形態の光源装置について説明する断面図である。 光源装置に組み込まれた電流駆動装置の構成を示すブロック図である。 本体部分の放電空間内における対流を説明する拡大断面図である。 両電極に供給する交流電流のデューティ比の変調を説明するグラフである。 （Ａ）、（Ｂ）は、両電極に実際に供給される交流電流の波形を説明するグラフである。 （Ａ）、（Ｂ）は、図５に示す変調の変形例を説明するグラフである。 光源駆動装置の動作を説明するフローチャートである。 光源装置を組み込んだプロジェクタを説明する図である。 第２実施形態の光源装置の動作について説明する断面図である。 デューティ比変化量が電極に及ぼす影響を示す説明図。 デューティ比変化量が電極に及ぼす影響を示す説明図。 デューティ比変化量が電極に及ぼす影響を示す説明図。 第３実施形態の光源装置の動作について説明する断面図である。 変調パターンの第１の変形例を示す説明図である。 変調パターンの第２の変形例を示す説明図である。

符号の説明

２…リフレクタ、 ３…副鏡、 １０…光源ユニット、 １１…本体部分、 １２…放電空間、 １３，１４…封止部、 １５…第１電極、 １５ａ，１６ａ…先端部、 １５ｂ，１６ｂ…大径部、 １６…第２電極、 ２０…照明光学系、 ２２…平行化レンズ、 ２３ａ，２３ｂ…フライアイレンズ、 ２４…偏光変換素子、 ２５…重畳レンズ、 ３０…色分離光学系、 ３１ａ，３１ｂ…ダイクロイックミラー、 ４０…光変調部、 ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…液晶ライトバルブ、 ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…液晶パネル、 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…偏光フィルタ、 ５０…クロスダイクロイックプリズム、 ６０…投射レンズ、 ７０…光源駆動装置、 ７０ａ…点灯装置、 ７０ｂ…制御装置、 ７４…駆動制御部、 ７６…データ収納部、 １００…光源装置、 ２００…プロジェクタ、 ＡＦ…対流、 ＡＲ…アーク、 ＯＡ…システム光軸

Claims (14)

1. 相互間の放電により発光を行う第１電極及び第２電極を有する発光管と、
   放電用の交流電流を前記第１及び前記第２電極に供給する定常的動作において、前記第１電極及び前記第２電極間に供給する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電流駆動装置と
   を備え、
   前記周期的なパターンには、前記デューティ比が所定時間同一値に維持される区分期間が複数含まれ、
   前記複数の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り、
   前記複数の区分期間における各区分期間で、前記交流電流の極性が正と負の間で複数回反転し、
   前記電流駆動装置は、前記交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち、少なくとも時間比率が５０％以上となる一方の極性の電流値を変化させる、光源装置。
2. 前記電流駆動装置は、前記少なくとも時間比率が５０％以上となる極性の電流値を、前記時間比率が５０％以上となる極性期間の末期に前記電流値が最大となるように変化させる、請求項１に記載の光源装置。
3. 前記一方の電極の陽極期間中に供給される電流を時間とともに増加させる、請求項２に記載の光源装置。
4. 相互間の放電により発光を行う第１電極及び第２電極を有する発光管と、
   放電用の交流電流を前記第１及び前記第２電極に供給する定常的動作において、前記交流電流のデューティ比がそれぞれ互いに異なる値に所定時間維持される複数の区分期間を含む所定パターンで前記デューティ比を変化させる電流駆動装置と
   を備え、
   前記複数の区分期間における各区分期間で、前記交流電流の極性が正と負の間で複数回反転し、
   前記電流駆動装置は、前記交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち、少なくとも時間比率が５０％以上となる一方の極性の電流値を変化させる、光源装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記複数の区分期間のうちの第１の区分期間における前記デューティ比と、前記第１の区分期間に続く第２の区分期間における前記デューティ比の差が、所定値よりも大きい
   光源装置。
6. 請求項５に記載の光源装置であって、
   前記第１の区分期間における前記デューティ比と前記第２の区分期間における前記デューティ比とは、前記デューティ比の変化範囲の中央値に基づいて予め定められた基準デューティ比をまたぐように変化する
   光源装置。
7. 請求項６に記載の光源装置であって、
   前記第１の区分期間の長さと前記第２の区分期間の長さは、互いに異なっている
   光源装置。
8. 請求項７に記載の光源装置であって、
   前記所定のパターンは周期的に変化するパターンであり、
   前記パターンの一周期内の所定の期間において、前記デューティ比が前記基準デューティ比よりも高い区分期間の長さを前記デューティ比が前記基準デューティ比よりも低い区分期間の長さよりも長くし、
   前記パターンの一周期内の残りの期間において、前記デューティ比が前記基準デューティ比よりも高い区分期間の長さを前記デューティ比が前記基準デューティ比よりも低い区分期間の長さよりも短くした
   光源装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記所定時間は、１秒以上である
   光源装置。
10. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の光源装置であって、
    前記所定時間は、０．１秒以上で、かつ、１分以下である
    光源装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の光源装置と、
    前記光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
    前記光変調装置によって形成された像を投射する投射光学系と、
    を備えるプロジェクタ。
12. 相互間の放電により発光を行う第１電極及び第２電極を有する発光管を備える放電灯の駆動方法であって、
    放電用の交流電流を前記第１及び前記第２電極に供給する定常的動作において、前記第１電極及び前記第２電極間に供給する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、
    前記周期的なパターンには、前記デューティ比が所定時間同一値に維持される区分期間が複数含まれ、
    前記複数の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り、
    前記複数の区分期間における各区分期間で、前記交流電流の極性が正と負の間で複数回反転し、
    前記交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち、少なくとも時間比率が５０％以上となる一方の極性の電流値を変化させる、放電灯の駆動方法。
13. 前記所定時間は、１秒以上である、請求項１２に記載の放電灯の駆動方法。
14. 前記所定時間は、０．１秒以上で、かつ、１分以下である、請求項１２に記載の放電灯の駆動方法。