JP5333764B2 - 放電灯点灯装置、プロジェクター及び放電灯の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電灯点灯装置、プロジェクター及び放電灯の駆動方法等に関する。

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（特許文献１）が知られている。また、高周波の交流に直流を間欠的に挿入した駆動電流を放電灯に供給する放電灯点灯装置（特許文献２）が知られている。

特開２００６−５９７９０号公報 特開平１−１１２６９８号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、単に周波数の異なる交流電流を用いて放電灯を駆動したり、上記特許文献２のように、単に高周波の交流に直流を間欠的に挿入した駆動電流を放電灯に供給したりしても、放電灯内で発光に伴う定常的な対流が形成されて、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出が生じたり、過剰に電極材料が蒸発して封体内壁に電極材料が付着する黒化の発生を引き起こす可能性がある。

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る。本発明の幾つかの態様によれば、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持する放電灯点灯装置、放電灯点灯装置の制御方法及びプロジェクターを提供することができる。

本発明の態様の１つである放電灯点灯装置は、放電灯に駆動電流を供給し、前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、前記放電灯駆動部を制御する制御部とを含み、前記制御部は、第１区間では第１直流駆動処理と第１交流駆動処理とを交互に行い、前記第１区間とは異なる第２区間では第２直流駆動処理と第２交流駆動処理とを交互に行い、前記第１直流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性から始まって第１極性成分で構成される第１直流電流を供給する制御を行い、前記第１交流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第１交流電流を供給する制御を行い、前記第２直流駆動処理では、前記駆動電流として第２極性から始まって第２極性成分で構成される第２直流電流を供給する制御を行い、前記第２交流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第２交流電流を供給する制御を行い、前記第１直流駆動処理を行う期間及び前記第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる。

第１直流電流は、複数回の第１極性成分の電流パルスで構成されてもよく、第２直流電流は、複数回の第２極性成分の電流パルスで構成されてもよい。

この放電灯点灯装置によれば、第１直流駆動処理を行う期間及び第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させるため、放電灯の両電極間に温度差（例えば数十〜数百度）が生じ、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

この放電灯点灯装置において、前記制御部は、前記第１直流駆動処理を行う期間及び前記第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。

この放電灯点灯装置によれば、第１直流駆動処理を行う期間及び第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させるため、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

この放電灯点灯装置において、前記制御部は、前記第１直流駆動処理を行う期間及び前記第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。

この放電灯点灯装置によれば、第１直流駆動処理を行う期間及び第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させるため、放電灯内における定常的な対流の形成をより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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

この放電灯点灯装置において、前記制御部は、前記第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させてもよい。

この放電灯点灯装置によれば、第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させるため、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

本発明の態様の１つである放電灯点灯装置は、放電灯に駆動電流を供給し、前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、前記放電灯駆動部を制御する制御部とを含み、前記制御部は、第１区間では第１直流駆動処理と第１交流駆動処理とを交互に行い、前記第１区間とは異なる第２区間では第２直流駆動処理と第２交流駆動処理とを交互に行い、前記第１直流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性から始まって第１極性成分で構成される第１直流電流を供給する制御を行い、前記第１交流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第１交流電流を供給する制御を行い、前記第２直流駆動処理では、前記駆動電流として第２極性から始まって第２極性成分で構成される第２直流電流を供給する制御を行い、前記第２交流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第２交流電流を供給する制御を行い、前記第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる。

この放電灯点灯装置によれば、第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させるため、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

この放電灯点灯装置において、前記制御部は、前記第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。

この放電灯点灯装置によれば、第１交流駆動処理を行う期間及び第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させるため、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

この放電灯点灯装置において、前記制御部は、前記第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。

この放電灯点灯装置によれば、第１交流駆動処理を行う期間及び第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させるため、放電灯内における定常的な対流の形成をより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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

本発明の態様の１つであ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。

このプロジェクターによれば、放電灯内における定常的な対流の形成をより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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

本発明の態様の１つである放電灯の駆動方法は、放電灯に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、第１区間では、第１直流駆動工程と第１交流駆動工程とを交互に行い、前記第１区間とは異なる第２区間では、第２直流駆動工程と第２交流駆動工程とを交互に行い、前記第１直流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性から始まって第１極性成分で構成される第１直流電流を供給し、前記第１交流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第１交流電流を供給し、前記第２直流駆動工程では、前記駆動電流として第２極性から始まって第２極性成分で構成される第２直流電流を供給し、前記第２交流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第２交流電流を供給し、前記第１直流駆動工程を行う期間及び前記第２直流駆動工程を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる。

この放電灯の駆動方法によれば、第１直流駆動処理を行う期間及び第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させるため、放電灯の両電極間に温度差（例えば数十〜数百度）が生じ、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

本発明の態様の１つである放電灯の駆動方法は、放電灯に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、第１区間では、第１直流駆動工程と第１交流駆動工程とを交互に行い、前記第１区間とは異なる第２区間では、第２直流駆動工程と第２交流駆動工程とを交互に行い、前記第１直流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性から始まって第１極性成分で構成される第１直流電流を供給し、前記第１交流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第１交流電流を供給し、前記第２直流駆動工程では、前記駆動電流として第２極性から始まって第２極性成分で構成される第２直流電流を供給し、前記第２交流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第２交流電流を供給し、前記第１交流駆動工程を行う期間及び前記第２交流駆動工程を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる。

この放電灯点灯装置によれば、第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させるため、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

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の一例。 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流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、第１区間及び第２区間について説明するための図。 図７（Ａ）は、第１区間における駆動電流Ｉの波形例、図７（Ｂ）は、第２区間における駆動電流Ｉの波形例を示すタイミングチャート。 図８（Ａ）は、直流駆動処理を行う期間及び交流駆動処理を行う期間の長さの時間的な変化、図８（Ｂ）は、周波数及びサイクル数の時間的な変化、図８（Ｃ）は、陽極期間の比率の時間的な変化を表すグラフ。 図９（Ａ）は、直流駆動処理を行う期間及び交流駆動処理を行う期間の長さの時間的な変化、図９（Ｂ）は、周波数及びサイクル数の時間的な変化、図９（Ｃ）は、陽極期間の比率の時間的な変化を表すグラフ。 図１０（Ａ）は、直流駆動処理を行う期間及び交流駆動処理を行う期間の長さの時間的な変化、図１０（Ｂ）は、周波数及びサイクル数の時間的な変化、図１０（Ｃ）は、陽極期間の比率の時間的な変化を表すグラフ。 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からの電力を入力とし、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、極性反転回路３０を含む。極性反転回路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、制御された時間だけ継続する直流であったり、任意の周波数をもつ交流であったりする駆動電流Ｉを生成出力する。本実施形態においては、極性反転回路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。

極性反転回路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から極性反転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。

極性反転回路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、制御された時間だけ継続する直流であったり、任意の周波数をもつ交流であったりする駆動電流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と極性反転回路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及び極性反転回路３０を制御することにより、駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間、駆動電流Ｉの電流値、周波数等を制御する。制御部４０は、極性反転回路３０に対して駆動電流Ｉの極性反転タイミングにより、駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間、駆動電流Ｉの周波数等を制御する極性反転制御を行う。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。

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及び極性反転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及び極性反転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及び極性反転回路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Ｖｌａ及び駆動電流Ｉに基づき、電力制御回路コントローラー４２及び極性反転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及び極性反転回路３０を制御してもよい。記憶部４４には、例えば駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間、駆動電流Ｉの電流値、周波数、波形、変調パターン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。

極性反転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、極性反転回路３０へ極性反転制御信号を出力することにより、極性反転回路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、極性反転回路３０を制御する極性反転制御手段４０−２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、動作検出部を含んでもよい。動作検出部は、例えば放電灯９０の駆動電圧Ｖｌａを検出し、駆動電圧情報を出力する電圧検出部６０や、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、電圧検出部６０は、第１及び第２の抵抗６１及び６２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Ｖｌａ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（放電灯９０の通常点灯時よりも高い電圧）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に供給する駆動電流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、蒸発した電極材料が封体内壁（放電空間９１を取り囲む透光性部材の表面）に付着し黒化の発生を引き起こす場合がある。一方、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）に供給される駆動電流Ｉの一例を示すタイミングチャートである。横軸は時間Ｔを示し、縦軸は駆動電流Ｉの電流値を示している。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）に示す例では、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、放電灯９０の駆動に適した駆動電流Ｉの周波数は、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や黒化を抑制できる。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。また、過剰に電極材料が蒸発して封体内壁に電極材料が付着し黒化の発生を引き起こす。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、第１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。

第１実施形態に係る放電灯点灯装置１０の制御部４０は、第１区間では第１直流駆動処理Ｄ１（第１直流駆動工程）と第１交流駆動処理Ａ１（第１交流駆動工程）とを交互に行い、第１区間とは異なる第２区間では第２直流駆動処理Ｄ２（第２直流駆動工程）と第２交流駆動処理Ａ２（第２交流駆動工程）とを交互に行う。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、第１区間及び第２区間について説明するための図である。

図６（Ａ）に示す例では、制御部４０は、第１直流駆動処理Ｄ１と第１交流駆動処理Ａ１とを交互に行う第１区間と、第２直流駆動処理Ｄ２と第２交流駆動処理Ａ２とを交互に行う第２区間とが交互に現れるように放電灯駆動部を制御している。

また、図６（Ａ）に示す例では、第１区間においては、第１直流駆動処理Ｄ１で始まり第１交流駆動処理Ａ１で終わるように、第１直流駆動処理Ｄ１と第１交流駆動処理Ａ１とを交互に行っている。同様に、第２区間においては、第２直流駆動処理Ｄ２で始まり第２交流駆動処理Ａ２で終わるように、第２直流駆動処理Ｄ２と第２交流駆動処理Ａ２とを交互に行っている。

なお、制御部４０は、第１区間及び第２区間とは異なる第３区間が現れるように放電灯駆動部を制御してもよい。例えば、図６（Ｂ）に示す例では、制御部４０は、第１区間と第２区間との間に、第３の交流駆動処理Ａ３を行う第３区間が現れるように放電灯駆動部を制御している。

制御部４０は、第１直流駆動処理Ｄ１では、駆動電流Ｉとして第１極性から始まって第１極性成分で構成される第１直流電流を供給する制御を行い、第１交流駆動処理Ａ１では、駆動電流Ｉとして第１周波数で第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第１交流電流を供給する制御を行う。

制御部４０は、第２直流駆動処理Ｄ２では、駆動電流Ｉとして第２極性から始まって第２極性成分で構成される第２直流電流を供給する制御を行い、第２交流駆動処理Ａ２では、駆動電流Ｉとして第２周波数で第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第２交流電流を供給する制御を行う。

なお、例えば図６（Ｂ）に示す例において、制御部４０は、第３交流駆動処理Ａ３では、駆動電流Ｉとして第１周波数及び第２周波数とは異なる第３周波数で第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第３交流電流を供給する制御を行ってもよい。

図７（Ａ）は、第１区間における駆動電流Ｉの波形例、図７（Ｂ）は、第２区間における駆動電流Ｉの波形例を示すタイミングチャートである。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）の横軸は時間、縦軸は駆動電流Ｉの電流値を表す。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）においては、第１極性の駆動電流Ｉを正値、第２極性の駆動電流Ｉを負値としている。

図７（Ａ）に示す例では、制御部４０は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間においては第１直流駆動処理Ｄ１を、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においては第１交流駆動処理Ａ１を、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間においては第１直流駆動処理Ｄ１を、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においては第１交流駆動処理Ａ１を、それぞれ行っている。

図７（Ａ）に示す例では、制御部４０は、第１直流駆動処理Ｄ１においては、第１交流駆動処理Ａ１における駆動電流Ｉの１／２周期よりも長い時間に亘って同一極性（第１極性）を保持する駆動電流Ｉを供給する制御を行っている。

また、図７（Ａ）に示す例では、制御部４０は、第１交流駆動処理Ａ１においては、直前の第１直流駆動処理Ｄ１と同一極性（第１極性）となる位相から開始する矩形波交流となる駆動電流Ｉを供給する制御を行っている。

図７（Ｂ）に示す例では、制御部４０は、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間においては第２直流駆動処理Ｄ２を、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間においては第２交流駆動処理Ａ２を、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間においては第２直流駆動処理Ｄ２を、時刻ｔ８から時刻ｔ９までの期間においては第２交流駆動処理Ａ２を、それぞれ行っている。

図７（Ｂ）に示す例では、制御部４０は、第２直流駆動処理Ｄ２においては、第２交流駆動処理Ａ２における駆動電流Ｉの１／２周期よりも長い時間に亘って同一極性（第２極性）を保持する駆動電流Ｉを供給する制御を行っている。

また、図７（Ｂ）に示す例では、制御部４０は、第２交流駆動処理Ａ２においては、第１交流駆動処理Ａ１と同じく、第１直流駆動処理Ｄ１と同一極性（第１極性）となる位相から開始する矩形波交流となる駆動電流Ｉを供給する制御を行っている。

なお、同一の駆動条件で放電灯９０を駆動する期間をステップ、直流駆動処理を行う期間及び交流駆動処理を行う期間の組をシーケンス、１ステップに含まれるシーケンスの数をサイクル数と記載する。

駆動電流Ｉが直流である期間には同一極性で電流が流れるため、アークスポットが大きくなり、不要な突起等を含めて電極先端部を滑らかに溶かすことができる。駆動電流Ｉが交流である期間には第１極性と第２極性とを交互に繰り返す電流が流れるため、アークスポットが小さくなり、放電起点として必要な電極先端部の突起の成長を促進することができる。

したがって、駆動条件（駆動電流Ｉが交流である期間における周波数、駆動電流Ｉが直流である期間の長さや、交流である期間の長さ等）を適切に設定することにより、駆動電流Ｉが直流である期間と交流である期間を交互に繰り返すことにより、良好な電極形状を維持し、放電灯９０を安定して点灯することができる。

しかしながら、同一の駆動条件で放電灯９０を点灯し続けると、放電灯９０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。

したがって、第１実施形態の放電灯点灯装置１０では、制御部４０が、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる。例えば、制御部４０が、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。これにより、放電灯９０の両電極間に温度差（例えば数十〜数百度）が生じ、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、制御部４０が、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。

図８（Ａ）は、直流駆動処理を行う期間及び交流駆動処理を行う期間の長さの時間的な変化、図８（Ｂ）は、周波数及びサイクル数の時間的な変化、図８（Ｃ）は、陽極期間の比率の時間的な変化を表すグラフである。横軸はいずれも経過時間を表す。また、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までと時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までは第１区間、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までは第２区間である。

図８（Ａ）において、直流駆動処理を行う期間の長さを実線Ａで表し、第１区間においては第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間の長さ、第２区間においては第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の長さを表す。また、図８（Ａ）において、交流駆動処理を行う期間の長さを破線Ｂで表し、第１区間においては第１交流駆動処理Ａ１を行う期間の長さ、第２区間においては第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の長さを表す。

図８（Ｂ）において、サイクル数を実線Ｃで表し、第１区間においては第１交流駆動処理Ａ１を行うサイクル数、第２区間においては第２交流駆動処理Ａ２を行うサイクル数を表す。また、図８（Ｂ）において、周波数を破線Ｄで表し、第１区間においては第１交流駆動処理Ａ１での第１周波数、第２区間においては第２交流駆動処理Ａ２での第２周波数を表す。

図８（Ｃ）において、陽極期間の比率は、１ステップの期間において第１電極９２が陽極となる時間の割合を表す。なお、第１電極９２が陽極となる時間の割合と第２電極９３が陽極となる時間の割合とを合計すると１になる。すなわち、第１電極９２の陽極比率と第２電極９３の陽極比率との関係は、以下の式（１）で表される。

第２電極９３の陽極比率＝１−第１電極９２の陽極比率 …（１）
図８（Ａ）に示す例では、１ステップを１秒間とし、制御部４０は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までにおいては第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間の長さを段階的に減少させる制御を行う。制御部４０は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までにおいては第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の長さを段階的に増加させた後に段階的に減少させる制御を行う。制御部４０は、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までにおいては第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間の長さを段階的に増加させる制御を行う。

また図８（Ａ）に示す例では、第１交流駆動処理Ａ１及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の長さは一定である。したがって、１ステップの長さを一定にするために、図８（Ｂ）に示すように、第１直流駆動処理Ｄ１及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の長さに応じてサイクル数を変化させている。また、図８（Ｂ）に示す例では、第１交流駆動処理Ａ１での第１周波数及び第２交流駆動処理Ａ２での第２周波数は、ともに同一の値の一定値である。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように駆動条件を時間的に変化させると、第１電極９２の陽極比率は図８（Ｃ）に示すように時間的に変化する。陽極比率が大きいほど電極温度は高くなり、陽極比率が小さいほど電極温度は低くなる。したがって、図８（Ｃ）は、第１電極９２の温度が時間的に変化することを意味する。また、第２電極９３の陽極比率は式（１）で表され、第１電極９３の陽極比率と逆の傾向で変化する。したがって、図８（Ｃ）は、第２電極９３の温度も時間的に変化することを意味する。

なお、上述の例では、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の両方の長さを段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させる例について説明したが、例えば放電灯９０の第１電極９２及び第２電極９３の熱的条件（電極温度の上がりやすさ等）が大きく異なる場合には、温度が高くなる一方の電極側の陽極比率が他方の電極比率より低くなるように、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の長さのいずれか一方を変化させてもよい。

図８（Ａ）乃至図８（Ｃ）に示す例のように、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の少なくとも一方の長さを連続的に変化させるよりも段階的に変化させる方が、対流を乱す効果は大きいと考えられる。これにより、放電灯９０内における定常的な対流の形成をより抑えて、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。

３．第２実施形態に係る放電灯点灯装置
第２実施形態の放電灯点灯装置１０では、制御部４０は、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる。例えば、制御部４０が、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。これにより、放電灯９０の両電極間に温度差（例えば数十〜数百度）が生じ、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止するとともに、電極先端の突起を良好に保持することができる。

また、制御部４０が、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。

図９（Ａ）は、直流駆動処理を行う期間及び交流駆動処理を行う期間の長さの時間的な変化、図９（Ｂ）は、周波数及びサイクル数の時間的な変化、図９（Ｃ）は、陽極期間の比率の時間的な変化を表すグラフである。横軸はいずれも経過時間を表す。また、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までと時刻ｔ１７から時刻ｔ１８までは第１区間、時刻ｔ１６から時刻ｔ１７までは第２区間である。

図９（Ａ）において、交流駆動処理を行う期間の長さを実線Ｅで表し、第１区間においては第１交流駆動処理Ａ１を行う期間の長さ、第２区間においては第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の長さを表す。また、図９（Ａ）において、直流駆動処理を行う期間の長さを破線Ｆで表し、第１区間においては第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間の長さ、第２区間においては第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の長さを表す。

図９（Ｂ）において、サイクル数を実線Ｇで表し、第１区間においては第１交流駆動処理Ａ１を行うサイクル数、第２区間においては第２交流駆動処理Ａ２を行うサイクル数を表す。また、図９（Ｂ）において、周波数を破線Ｊで表し、第１区間においては第１交流駆動処理Ａ１での第１周波数、第２区間においては第２交流駆動処理Ａ２での第２周波数を表す。

図９（Ｃ）において、陽極期間の比率は、１ステップの期間において第１電極９２が陽極となる時間の割合を表す。なお、第１電極９２が陽極となる時間の割合と第２電極９３が陽極となる時間の割合とを合計すると１になる。すなわち、第１電極９２の陽極比率と第２電極９３の陽極比率との関係は、上述の式（１）で表される。

図９（Ａ）に示す例では、１ステップを１秒間とし、制御部４０は、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までにおいては第１交流駆動処理Ａ１を行う期間の長さを段階的に増加させる制御を行う。制御部４０は、時刻ｔ１６から時刻ｔ１７までにおいては第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の長さを段階的に減少させた後に段階的に増加させる制御を行う。制御部４０は、時刻ｔ１７から時刻ｔ１８までにおいては第１交流駆動処理Ａ１を行う期間の長さを段階的に減少させる制御を行う。

また図９（Ａ）に示す例では、第１直流駆動処理Ｄ１及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の長さは一定である。したがって、１ステップの長さを一定にするために、図９（Ｂ）に示すように、第１交流駆動処理Ａ１及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の長さに応じてサイクル数を変化させている。また、図９（Ｂ）に示す例では、第１交流駆動処理Ａ１での第１周波数及び第２交流駆動処理Ａ２での第２周波数は、ともに同一の値の一定値である。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように駆動条件を時間的に変化させると、第１電極９２の陽極比率は図９（Ｃ）に示すように時間的に変化する。陽極比率が大きいほど電極温度は高くなり、陽極比率が小さいほど電極温度は低くなる。したがって、図９（Ｃ）は、第１電極９２の温度が時間的に変化することを意味する。また、第２電極９３の陽極比率は式（１）で表され、第１電極９３の陽極比率と逆の傾向で変化する。したがって、図９（Ｃ）は、第２電極９３の温度も時間的に変化することを意味する。

なお、上述の例では、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の両方の長さを段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させる例について説明したが、例えば放電灯９０の第１電極９２及び第２電極９３の熱的条件（電極温度の上がりやすさ等）が大きく異なる場合には、温度が高くなる一方の電極側の陽極比率が他方の電極比率より低くなるように、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の長さのいずれか一方を変化させてもよい。

図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）に示す例のように、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の少なくとも一方の長さを連続的に変化させるよりも段階的に変化させる方が、対流を乱す効果は大きいと考えられる。これにより、放電灯９０内における定常的な対流の形成をより抑えて、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。

４．第３実施形態に係る放電灯点灯装置
第３実施形態の放電灯点灯装置１０では、制御部４０は、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させ、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる。例えば、制御部４０が、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させ、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。

これにより、放電灯９０の両電極間に温度差（例えば数十〜数百度）が生じ、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、制御部４０が、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させ、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。これにより、放電灯９０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。

５．第４実施形態に係る放電灯点灯装置
第４実施形態の放電灯点灯装置１０では、制御部４０は、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させ、第１交流駆動処理Ａ１での第１周波数及び第２交流駆動処理Ａ２での第２周波数を時間的に変化させる。例えば、制御部４０が、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間が短いほど第１周波数を高く、第２交流駆動処理Ａ２を行う期間が短いほど第２周波数を高く変化させてもよい。

一般に、駆動電流Ｉの周波数が高いほど電極が溶融されるアークスポットは狭くなるため、過剰な溶融による突起の消失を抑制できるとともに、より短い周期で交互に正負の電流を印加することで、直流駆動処理で溶融された電極先端の突起に、交流駆動処理で陰極時の粒子衝突等を間欠的に与えることによる刺激を与え、突起を良好に保つことができる。したがって、いずれかの電極の電極温度が高くなっている期間（陽極比率に偏りのある期間）においては、第１周波数及び第２周波数を相対的に高く制御することが好ましい。

これにより、放電灯９０の両電極間に温度差（例えば数十〜数百度）が生じ、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とともに、アーク起点となる電極先端部の過剰な溶融により蒸発した電極材料が封体内壁に付着したり突起が消失したりすることを抑制し、黒化の発生を防止するとともに電極先端部の突起の形状を良好に保つことができる。

また、制御部４０が、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させ、第１交流駆動処理Ａ１での第１周波数及び第２交流駆動処理Ａ２での第２周波数を段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。

図１０（Ａ）は、直流駆動処理を行う期間及び交流駆動処理を行う期間の長さの時間的な変化、図１０（Ｂ）は、周波数及びサイクル数の時間的な変化、図１０（Ｃ）は、陽極期間の比率の時間的な変化を表すグラフである。横軸はいずれも経過時間を表す。また、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０までと時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までは第１区間、時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までは第２区間である。

図１０（Ａ）において、交流駆動処理を行う期間の長さを実線Ｋで表し、第１区間においては第１交流駆動処理Ａ１を行う期間の長さ、第２区間においては第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の長さを表す。また、図１０（Ａ）において、直流駆動処理を行う期間の長さを破線Ｌで表し、第１区間においては第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間の長さ、第２区間においては第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の長さを表す。

図１０（Ｂ）において、サイクル数を破線Ｍで表し、第１区間においては第１交流駆動処理Ａ１を行うサイクル数、第２区間においては第２交流駆動処理Ａ２を行うサイクル数を表す。また、図１０（Ｂ）において、周波数を実線Ｎで表し、第１区間においては第１交流駆動処理Ａ１での第１周波数、第２区間においては第２交流駆動処理Ａ２での第２周波数を表す。

図１０（Ｃ）において、陽極期間の比率は、１ステップの期間において第１電極９２が陽極となる時間の割合を表す。なお、第１電極９２が陽極となる時間の割合と第２電極９３が陽極となる時間の割合とを合計すると１になる。すなわち、第１電極９２の陽極比率と第２電極９３の陽極比率との関係は、上述の式（１）で表される。

図１０（Ａ）に示す例では、１ステップを１秒間とし、制御部４０は、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０までにおいては第１交流駆動処理Ａ１を行う期間の長さを段階的に増加させる制御を行う。制御部４０は、時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までにおいては第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の長さを段階的に減少させた後に段階的に増加させる制御を行う。制御部４０は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までにおいては第１交流駆動処理Ａ１を行う期間の長さを段階的に減少させる制御を行う。

また図１０（Ａ）に示す例では、第１直流駆動処理Ｄ１及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の長さは一定である。したがって、１ステップの長さを一定にするために、図１０（Ｂ）に示すように、第１交流駆動処理Ａ１及び第２交流駆動処理Ａ２を行う期間の長さに応じてサイクル数を変化させている。また、図１０（Ｂ）に示す例では、第１交流駆動処理Ａ１及び第２交流駆動処理Ａ２での周波数は、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間が短いほど第１周波数を高く、第２交流駆動処理Ａ２を行う期間が短いほど第２周波数を高く変化させている。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように駆動条件を時間的に変化させると、第１電極９２の陽極比率は図１０（Ｃ）に示すように時間的に変化する。陽極比率が大きいほど電極温度は高くなり、陽極比率が小さいほど電極温度は低くなる。したがって、図１０（Ｃ）は、第１電極９２の温度が時間的に変化することを意味する。また、第２電極９３の陽極比率は式（１）で表され、第１電極９３の陽極比率と逆の傾向で変化する。したがって、図１０（Ｃ）は、第２電極９３の温度も時間的に変化することを意味する。

図１０（Ａ）乃至図１０（Ｃ）に示す例のように、第１交流駆動処理Ａ１を行う期間が短いほど第１周波数を高く、第２交流駆動処理Ａ２を行う期間が短いほど第２周波数を高く変化させることにより、放電灯９０の両電極間に温度差（例えば数十〜数百度）が生じ、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とともに、アーク起点となる電極先端部の過剰な溶融により蒸発した電極材料が封体内壁に付着したり突起が消失したりすることを抑制し、黒化の発生を防止するとともに電極先端部の突起の形状を良好に保つことができる。

６．第５実施形態に係る放電灯点灯装置
第５実施形態の放電灯点灯装置１０では、制御部４０は、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させ、第１交流駆動処理Ａ１での第１周波数及び第２交流駆動処理Ａ２での第２周波数を時間的に変化させる。例えば、制御部４０が、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間が長いほど第１周波数を高く、第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間が長いほど第２周波数を高く変化させてもよい。

また、制御部４０が、第１直流駆動処理Ｄ１を行う期間及び第２直流駆動処理Ｄ２を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させ、第１交流駆動処理Ａ１での第１周波数及び第２交流駆動処理Ａ２での第２周波数を段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させてもよい。

これにより、第４実施形態と同様に、放電灯９０の両電極間に温度差（例えば数十〜数百度）が生じ、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し、電極先端部の過剰な溶融を抑えて封体内壁に電極材料が付着する黒化を防止することができる。また、アーク起点となる電極先端部の突起が過剰な溶融により消失することを抑制できるとともに、より短い周期で交互に正負の電流を印加することで、直流駆動処理で溶融された電極先端の突起に交流駆動処理で刺激を与え、電極先端部の突起の形状を良好に保つことができる。

７．プロジェクターの回路構成
図１１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他に、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Ｉ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、先に説明した光学系を介して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。例えば、点灯命令や消灯命令を、通信信号５８２を介して放電灯点灯装置１０に出力してもよい。また、ＣＰＵ５８０は、放電灯点灯装置１０から放電灯９０の点灯情報を、通信信号５３２を介して受け取ってもよい。

このように構成したプロジェクター５００は、放電灯９０内における定常的な対流の形成をより抑えて、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。

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。

例えば、上述の実施形態においては、駆動電流Ｉとして供給する交流電流として、第１極性の所定電流値が継続する期間と第２極性の所定電流値が継続する期間とを交互に繰り返す交流電流（矩形波交流電流）を例にとり説明したが、駆動電流Ｉとして供給する交流電流は、第１極性又は第２極性が継続する期間中に電流値が変化する交流電流としてもよい。

また例えば、第１直流駆動処理、第２直流駆動処理、第１交流駆動処理及び第２交流駆動処理を行う期間の長さ並びに第１周波数及び第２周波数を変化させる段階数や段階の時間は、放電灯の仕様等に合わせて任意に設定することが可能である。また、第１直流駆動処理、第２直流駆動処理、第１交流駆動処理及び第２交流駆動処理を行う期間の長さ並びに第１周波数及び第２周波数を連続的に変化させることも可能である。また、第１区間と第２区間とで変化する段階数や段階の時間が異なっていてもよい。

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 コンデンサー、３０ 極性反転回路、３１〜３４ スイッチ素子、４０ 制御部、４０−１ 電流制御手段、４０−２ 極性反転制御手段、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 極性反転回路コントローラー、４４ 記憶部、５０ 副反射鏡、６０ 電圧検出部、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 通信信号、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、５８０ ＣＰＵ、５８２ 通信信号、６００ 交流電源、７００ スクリーン

Claims (10)

1. 放電灯に駆動電流を供給し、前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、
   前記放電灯駆動部を制御する制御部とを含み、
   前記制御部は、
   第１区間では第１直流駆動処理と第１交流駆動処理とを交互に行い、
   前記第１区間とは異なる第２区間では第２直流駆動処理と第２交流駆動処理とを交互に行い、
   前記第１直流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性から始まって第１極性成分で構成される第１直流電流を供給する制御を行い、
   前記第１交流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第１交流電流を供給する制御を行い、
   前記第２直流駆動処理では、前記駆動電流として第２極性から始まって第２極性成分で構成される第２直流電流を供給する制御を行い、
   前記第２交流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第２交流電流を供給する制御を行い、
   前記第１直流駆動処理を行う期間及び前記第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる放電灯点灯装置。
2. 請求項１に記載の放電灯点灯装置において、
   前記制御部は、前記第１直流駆動処理を行う期間及び前記第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させる放電灯点灯装置。
3. 請求項２に記載の放電灯点灯装置において、
   前記制御部は、前記第１直流駆動処理を行う期間及び前記第２直流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させる放電灯点灯装置。
4. 請求項１及び２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、前記第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる放電灯点灯装置。
5. 放電灯に駆動電流を供給し、前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、
   前記放電灯駆動部を制御する制御部とを含み、
   前記制御部は、
   第１区間では第１直流駆動処理と第１交流駆動処理とを交互に行い、
   前記第１区間とは異なる第２区間では第２直流駆動処理と第２交流駆動処理とを交互に行い、
   前記第１直流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性から始まって第１極性成分で構成される第１直流電流を供給する制御を行い、
   前記第１交流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第１交流電流を供給する制御を行い、
   前記第２直流駆動処理では、前記駆動電流として第２極性から始まって第２極性成分で構成される第２直流電流を供給する制御を行い、
   前記第２交流駆動処理では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第２交流電流を供給する制御を行い、
   前記第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる放電灯点灯装置。
6. 請求項５に記載の放電灯点灯装置において、
   前記制御部は、前記第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、増加と減少を繰り返すように時間的に変化させる放電灯点灯装置。
7. 請求項６に記載の放電灯点灯装置において、
   前記制御部は、前記第１交流駆動処理を行う期間及び前記第２交流駆動処理を行う期間の少なくとも一方の長さを、段階的に増加と減少を繰り返すように時間的に変化させる放電灯点灯装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含むプロジェクター。
9. 放電灯に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、
   第１区間では、第１直流駆動工程と第１交流駆動工程とを交互に行い、
   前記第１区間とは異なる第２区間では、第２直流駆動工程と第２交流駆動工程とを交互に行い、
   前記第１直流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性から始まって第１極性成分で構成される第１直流電流を供給し、
   前記第１交流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第１交流電流を供給し、
   前記第２直流駆動工程では、前記駆動電流として第２極性から始まって第２極性成分で構成される第２直流電流を供給し、
   前記第２交流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第２交流電流を供給し、
   前記第１直流駆動工程を行う期間及び前記第２直流駆動工程を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる放電灯の駆動方法。
10. 放電灯に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、
    第１区間では、第１直流駆動工程と第１交流駆動工程とを交互に行い、
    前記第１区間とは異なる第２区間では、第２直流駆動工程と第２交流駆動工程とを交互に行い、
    前記第１直流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性から始まって第１極性成分で構成される第１直流電流を供給し、
    前記第１交流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第１交流電流を供給し、
    前記第２直流駆動工程では、前記駆動電流として第２極性から始まって第２極性成分で構成される第２直流電流を供給し、
    前記第２交流駆動工程では、前記駆動電流として第１極性成分と第２極性成分とを繰り返す第２交流電流を供給し、
    前記第１交流駆動工程を行う期間及び前記第２交流駆動工程を行う期間の少なくとも一方の長さを時間的に変化させる放電灯の駆動方法。

Images