JP6244806B2 - 放電ランプ点灯装置、放電ランプ点灯方法及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、放電ランプ点灯装置、放電ランプ点灯方法及びプロジェクターに関する。

光源として高圧水銀ランプ等の放電ランプを備えたプロジェクターが知られており、この種のプロジェクターには、放電ランプの放電を開始させる高電圧を得るために共振回路が備えられている（例えば、特許文献１参照）。このようなプロジェクターでは、放電ランプを点灯させる際、この放電ランプに供給される交流電力の周波数を共振回路の共振周波数に合わせることにより高電圧を得ることができる。また、放電ランプが放電を開始して点灯した後は、この放電ランプに供給される交流電力の周波数を下げ、放電ランプに定常点灯時の電力が与えられる。

ところで、共振回路のインダクタンス成分や容量成分には個体差や経年変化が存在する。このため、放電ランプを点灯させる際に共振回路に供給される交流電力の周波数を固定すると、共振が起こらずに、結果として放電ランプが点灯しない場合が起こり得る。このような問題を回避するため、特許文献１に開示された技術では、放電ランプに供給される交流電力の周波数を共振周波数に向けて単調に増加させることにより、点灯の都度、実際の共振周波数を探し出している。

特開２００７−２７１４５号公報

しかしながら、放電ランプに供給される交流電力の周波数を単調に変化させる方法では、放電ランプが点灯するまでの間、共振回路は準共振状態に置かれる。このような状態においては共振回路内の電圧および電流が大きくなり、また、この共振回路に供給される交流電力を発生させるブリッジ回路等のスイッチングロスも大きくなる。そのため、放電ランプを点灯させる際の消費電力が増大するという問題があった。

本発明の一つの態様は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、消費電力を抑制しながら放電ランプを点灯させることができる放電ランプ点灯装置、放電ランプ点灯方法、及びプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

本発明の放電ランプ点灯装置の一つの態様は、放電ランプに接続された共振回路部と、直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を前記共振回路部を介して前記放電ランプに供給する電力変換部と、前記放電ランプが定常点灯状態に至るまでの点灯始動期間において、前記共振回路部の共振を起こさせる第１周波数と、前記第１周波数とは異なる第２周波数とを有する前記交流電力を前記放電ランプに供給する制御部と、を備え、前記第２周波数は、１００ｋＨｚ以上であることを特徴とする。

本発明の放電ランプ点灯装置の一つの態様によれば、点灯時に、共振回路部に供給される交流電力の周波数を連続的に変化させるのではなく、共振回路部を共振させる第１周波数と第１周波数とは異なる１００ｋＨｚ以上の第２周波数とを有する交流電力を放電ランプに供給する。そのため、共振回路部が継続的に準共振状態または共振状態に置かれないようになり、第２周波数に対応する期間において、共振回路部のリアクタンス成分が一時的に顕在化する。したがって、本発明の放電ランプ点灯装置の一つの態様によれば、共振回路部における電圧および電流が抑制され、この共振回路部における消費電力が抑制される。

また、第２周波数が１００ｋＨｚ以上に設定されるため、放電ランプに供給される電流値を低減することができる。これにより、放電が開始し始めた際に、放電ランプ内に発生する不安定なアーク放電のエネルギーを低減することができ、不安定なアーク放電による放電ランプの損傷を低減することができる。

前記第２周波数は、１４５ｋＨｚ以上である構成としてもよい。
前記第２周波数は、１７０ｋＨｚ以下である構成としてもよい。
前記第１周波数は、１００ｋＨｚ以上である構成としてもよい。
この構成によれば、放電ランプの損傷をより低減することができる。

前記第１周波数は、前記第２周波数よりも低い周波数である構成としてもよい。
共振回路部の共振を起こさせる第１周波数を共振回路の３倍共振モードあるいはそれよりも大きい奇数倍共振モードとすることにより、第１周波数を低くすることができる。このような場合においては、第１周波数を第２周波数よりも低くしやすいとともに、共振回路部が小型化され、電力変換部のスイッチングロスを低減できる。
この構成によれば、例えば、上記のような３倍共振モードを用いるような場合、すなわち、共振回路部の共振周波数が１３０ｋＨｚ程度である場合に、第１周波数が第２周波数よりも低く、言い換えると、第２周波数が１３０ｋＨｚよりも大きく設定されるため、１００ｋＨｚ以上である第２周波数を選択する範囲を広くできる。

本発明の放電ランプ点灯装置の一つの態様は、放電ランプに接続された共振回路部と、直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を前記共振回路部を介して前記放電ランプに供給する電力変換部と、前記放電ランプが定常点灯状態に至るまでの点灯始動期間において、第１周波数と、前記第１周波数とは異なる第２周波数と、を有する前記交流電力を前記放電ランプに供給する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１周波数を前記共振回路部の共振を起こさせる周波数よりも高い周波数から、前記共振を起こさせる周波数に向けて減少する方向に段階的に変化させ、前記第２周波数は、１００ｋＨｚ以上であることを特徴とする。

本発明の放電ランプ点灯装置の一つの態様によれば、第１周波数を、共振を起こさせる周波数に向けて段階的に変化させるため、第１周波数を、共振を起こさせる周波数に設定することが容易である。
また、本発明の放電ランプ点灯装置の一つの態様によれば、第１周波数を、共振を起こさせる周波数に向けて段階的に変化させる過程で、共振回路部が容量性の領域で動作するので、電力変換部がスイッチング動作を実施する過程で共振回路部から電力変換部に逆流する電流が発生しない。したがって、この逆流電流による損失を防止することが可能になる。

本発明の放電ランプ点灯方法の一つの態様は、電力変換部により直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を共振回路部を介して放電ランプに供給する段階と、制御部により、前記放電ランプが定常点灯状態に至るまでの点灯始動期間において、前記共振回路部の共振を起こさせる第１周波数と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する前記交流電力を前記放電ランプに供給する段階と、を含み、前記第２周波数は、１００ｋＨｚ以上であることを特徴とする。

本発明の放電ランプ点灯方法の一つの態様によれば、前述の一態様による放電ランプ点灯装置と同様の作用効果を得ることができる。

本発明のプロジェクターの一つの態様は、光源として前記放電ランプを備え、該放電ランプを点灯させるための装置として、上記の放電ランプ点灯装置を備えたものであることを特徴とする。
本発明のプロジェクターの一つの態様によれば、前述の一態様による放電ランプ点灯装置と同様の作用効果を得ることができる。

本実施形態におけるプロジェクターの機能構成の一例を表すブロック図である。 本実施形態におけるプロジェクターが備える放電ランプ点灯装置の機能構成の一例を表すブロック図である。 本実施形態のプロジェクターにおける放電ランプの点灯動作の概略を説明する図である。 本実施形態の放電ランプ内の放電状態を示す図である。 本実施形態におけるプロジェクターが備える放電ランプ点灯装置の動作の概略を説明するための説明図である。 本実施形態におけるプロジェクターが備える放電ランプ点灯装置の動作の概略を説明するための説明図である。 本実施形態の制御部による点灯動作の流れの一例を示すフローチャートである。 実施例１の結果を示すグラフである。 実施例２の結果を示すグラフである。 実施例３の結果を示すグラフである。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態に係る放電ランプ点灯装置、放電ランプ点灯方法及びプロジェクターについて説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

図１は、本実施形態によるプロジェクター１の機能構成の一例を示すブロック図である。
本実施形態によるプロジェクター１は、図１に示すように、放電ランプ１０と、液晶パネル２０と、投射光学系３０と、インターフェイス（Ｉ／Ｆ：Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部４０と、画像処理部５０と、液晶パネル駆動部６０と、放電ランプ点灯装置７０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８０とを備えている。

放電ランプ１０は、プロジェクター１の光源として用いられる。放電ランプ１０は、本実施形態においては、例えば、アーク放電を利用した高圧水銀ランプである。放電ランプ１０としては、特に限定されず、例えばメタルハライドランプやキセノンランプなどの他の任意の放電ランプを用いてもよい。

液晶パネル２０は、投影される画像に応じて放電ランプ１０からの照射光を変調して透過させるものである。
投射光学系３０は、液晶パネル２０を透過した透過光をスクリーン（図示せず）に投射するものである。

インターフェイス部４０は、図示しないパーソナルコンピューターなどから入力される画像信号ＳＰを、画像処理部５０で処理可能な形式の画像データに変換するものである。
画像処理部５０は、インターフェイス部４０から供給される画像データに対して、輝度調整や色バランス調整などの各種画像処理を施すものである。
液晶パネル駆動部６０は、画像処理部５０により画像処理が施された画像データに基づいて液晶パネル２０を駆動するためのものである。

放電ランプ点灯装置７０は、イグナイターとして機能する後述の共振回路部７３を備えている。放電ランプ点灯装置７０は、放電ランプ１０に共振回路部７３を介して高周波の交流電力を供給することにより、放電ランプ１０の放電を開始させて放電ランプ１０を点灯させる。放電ランプ点灯装置７０は、後述する放電ランプ１０が定常点灯状態に至るまでに含まれる点灯始動期間Ｐ１において、共振回路部７３の共振を起こさせる共振周波数（第１周波数）とは異なる所定の基本周波数（第２周波数）ｆｏを有する交流電力を放電ランプ１０に供給する基本周波数期間Ｐｆ（後述する図６参照）を挟んで、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓを段階的に変化させるように構成される。その詳細については後述する。

ＣＰＵ８０は、リモートコントローラー（図示せず）や、プロジェクター１の本体に備えられた操作ボタン（図示せず）の操作に従って、画像処理部５０や投射光学系３０を制御するものである。本実施形態において、ＣＰＵ８０は、例えば、利用者がプロジェクター１の電源スイッチ（図示せず）を操作したときに、放電ランプ点灯装置７０に対して放電ランプ１０を点灯させるよう指示する機能を有する。

次に、放電ランプ点灯装置７０の構成についてより詳細に説明する。
図２は、放電ランプ点灯装置７０の機能構成の一例を示す図である。
放電ランプ点灯装置７０は、ダウンチョッパー部７１と、電力変換部７２と、共振回路部７３と、電圧検出部７４と、点灯検出部７５と、制御部７６とを備えている。

ダウンチョッパー部７１は、入力端子ＴＩＮ１と入力端子ＴＩＮ２との間に直流電源（図示せず）から印加される電圧Ｖｉｎを有する直流電力を、所定の直流電圧を有する直流電力に変換するものである。
ダウンチョッパー部７１は、ｎチャネル型電界効果トランジスター７１１と、チョークコイル７１２と、ダイオード７１３と、コンデンサー７１４とを備えている。ダウンチョッパー部７１によれば、制御部７６から供給される制御信号Ｓ７１１に基づいて、ｎチャネル型電界効果トランジスター７１１を流れる電流をチョッピングすることにより、制御信号Ｓ７１１のデューティー比に応じた所望の出力電圧を有する直流電力を得る。本実施形態において、ダウンチョッパー部７１の出力電圧は例えば３８０Ｖであるが、これに限定されない。
なお、ダウンチョッパー部７１は、本実施形態によるプロジェクター１に必須の構成要素ではなく、省略してもよい。

電力変換部７２は、ダウンチョッパー部７１から供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を後述の共振回路部７３を介して放電ランプ１０に供給するためのものである。電力変換部７２は、ｎチャネル型電界効果トランジスター７２１，７２２，７２３，７２４を備えたフルブリッジ回路である。
ｎチャネル型電界効果トランジスター７２１，７２２の各ドレインは、ダウンチョッパー部７１を構成するｎチャネル型電界効果トランジスター７１１及びチョークコイル７１２を介して入力端子ＴＩＮ１に繋がる高電位ノードＮＨに接続されている。ｎチャネル型電界効果トランジスター７２１，７２２の各ソースは、それぞれ、ｎチャネル型電界効果トランジスター７２３，７２４の各ドレインに接続されている。ｎチャネル型電界効果トランジスター７２３，７２４の各ソースは、後述する点灯検出部７５を構成する抵抗７５１を介して、入力端子ＴＩＮ２に繋がる低電位ノードＮＬに接続されている。

ｎチャネル型電界効果トランジスター７２１とｎチャネル型電界効果トランジスター７２４のゲートには制御部７６から制御信号Ｓａが供給される。ｎチャネル型電界効果トランジスター７２２とｎチャネル型電界効果トランジスター７２３のゲートには、制御部７６から、制御信号Ｓａの反転信号に相当する制御信号Ｓｂが供給される。
本実施形態では、ｎチャネル型電界効果トランジスター７２１のソースとｎチャネル型電界効果トランジスター７２３のドレインとの間の接続部を、電力変換部７２の一方の出力ノードＮ１とする。ｎチャネル型電界効果トランジスター７２２のソースとｎチャネル型電界効果トランジスター７２４のドレインとの間の接続部を、電力変換部７２の他方の出力ノードＮ２とする。

制御部７６から供給される制御信号Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）に基づいて一対のｎチャネル型電界効果トランジスター７２２，７２３と一対のｎチャネル型電界効果トランジスター７２１，７２４とが相補的にスイッチングすることにより、出力ノードＮ１，Ｎ２のそれぞれから３８０Ｖと０Ｖが相補的に出力されるようになっている。すなわち、ｎチャネル型電界効果トランジスター７２１，７２２，７２３，７２４のスイッチング動作により、電力変換部７２は、直流電力を交流電力に変換する。該交流電力は、矩形波であり、基本周波数が周波数ｆｓである。この交流電力の周波数ｆｓは、制御部７６から供給される制御信号Ｓのクロック周波数と一致する。本実施形態では、制御部７６から供給される制御信号Ｓの周波数と、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数を、共に「周波数ｆｓ」として説明する。

共振回路部７３は、放電ランプ１０の放電開始電圧（ブレークダウン電圧）を超える高電圧を発生させるイグナイターとして機能するものである。共振回路部７３は、磁気的に結合された２つのコイル７３１，７３２と、コンデンサー７３３とを備えている。共振回路部７３には出力端子ＴＯＵＴ１，ＴＯＵＴ２を介して放電ランプ１０が接続される。
コイル７３１の一端は電力変換部７２の出力ノードＮ１に接続され、このコイル７３１の他端はコイル７３２の一端に接続され、このコイル７３２の他端は出力端子ＴＯＵＴ１に接続されている。コイル７３１とコイル７３２との間の接続ノードにはコンデンサー７３３の一方の電極が接続されている。コンデンサー７３３の他方の電極は、電力変換部７２の出力ノードＮ２に接続されていると共に出力端子ＴＯＵＴ２に接続されている。

本実施形態では、共振回路部７３を構成するコイル７３１とコンデンサー７３３とによりＬＣ直列共振回路が形成されており、基本的には、このＬＣ直列共振回路の共振周波数（コイル７３１とコンデンサー７３３とにより定まる共振周波数）が共振回路部７３の固有の共振周波数（第１周波数）ｆｒになる。

本実施形態では、共振周波数ｆｒは、例えば、３９０ｋＨｚに設定される。したがって、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓが共振回路部７３の共振周波数ｆｒと一致して、コイル７３１とコンデンサー７３３により構成されるＬＣ直列共振回路が共振状態になれば、原理上、コンデンサー７３３の端子間電圧Ｖ７３３が無限大になり、放電ランプ１０の放電を開始させるのに必要な高電圧が共振回路部７３により得られる。

ただし、後述するように、本実施形態では３倍共振モードを用いているので、共振回路部７３が共振状態になるときの電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓは、共振回路部７３の固有の共振周波数ｆｒの３分の１の周波数である。すなわち、Ｎ倍共振モードを用いた場合、共振回路部７３が共振状態になるときの電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓは、共振回路部７３の共振周波数ｆｒのＮ分の１の周波数となる。

しかしながら、上述のＬＣ直列共振回路が共振状態になっても、電力変換部７２を構成するｎチャネル型電界効果トランジスター７２１，７２２，７２３，７２４の抵抗成分や配線インピーダンスが存在すると、コンデンサー７３３の端子間電圧Ｖ７３３は、概ね１ｋＶ以上、１．５ｋＶ以下程度に留まり、放電ランプ１０の放電を開始させるのに必要な高電圧が得られなくなる。そこで、本実施形態では、共振回路部７３は、ＬＣ直列共振回路を構成するコイル７３１と磁気的に結合されたコイル７３２を備え、コンデンサー７３３の端子間電圧Ｖ７３３を、コイル７３１とコイル７３２との巻数比に応じて増幅することにより、最終的に放電ランプ１０の放電を開始させるのに必要な数ｋＶの高電圧を発生させている。

また、本実施形態では、共振回路部７３は、いわゆる３倍共振モードを利用することにより、後述する点灯始動期間Ｐ１において電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓの３倍の周波数で共振する。ここで、３倍共振モードは、電力変換部７２から出力される交流電力の波形の振動成分を利用している。原理上、電力変換部７２は、交流電力の波形として矩形波を出力するが、その波形は高調波成分を含んでいる。この高調波成分を利用して、共振回路部７３は、点灯始動期間において電力変換部７２から出力される交流電力の周波数ｆｓの３倍の周波数で共振するように設計される。すなわち、共振回路部７３の共振周波数ｆｒは、点灯始動期間において電力変換部７２から出力される交流電力の周波数ｆｓの３倍の周波数に設定される。

本実施形態では、共振回路部７３の共振周波数ｆｒは、３９０ｋＨｚに設定されており、３倍共振モードにより、電力変換部７２から１３０ｋＨｚの交流電力が供給されると、共振回路部７３はその３倍の３９０ｋＨｚで共振する。このように３倍共振モードを利用すれば、上記交流電力の周波数ｆｓに対して共振回路部７３の共振周波数ｆｒを相対的に高く設定することができる。そのため、３倍共振モードを利用しない場合と比較して、共振回路部７３を構成するコイル７３１，７３２のインダクタンス成分とコンデンサー７３３の容量成分の各値を小さく設定することができる。これにより、共振回路部７３を小型に構成することが可能になる。

また、共振回路部７３は、コイル７３１，７３２のうち、コイル７３２を備えなくてもよい。例えば、放電ランプ１０の点灯する電圧が低い場合、または各素子・パターンの影響が少なく端子間電圧Ｖ７３３が大きい場合には、コイル７３２が不要となり、これにより共振回路部７３を小型に構成することができる。

したがって、点灯始動期間Ｐ１において電力変換部７２から出力される交流電力の周波数ｆｓ（１３０ｋＨｚ）に共振回路部７３の共振周波数ｆｒを合わせるよりも、３倍共振モードを用いて、上記交流電力の周波数ｆｓの３倍の周波数（３９０ｋＨｚ）に共振回路部７３の共振周波数ｆｒを合わせた方が、共振回路部７３を小型に構成することができる。また、共振回路部７３の共振周波数ｆｒを高く設定しても、３倍共振モードを用いることにより、電力変換部７２が出力する交流電力の周波数ｆｓを相対的に低く設定することができる。そのため、電力変換部７２による高電圧領域でのスイッチング動作を安定化させることができ、電力変換部７２の負担を軽減することが可能になる。

このように３倍共振モードで共振回路部７３の共振を起こさせるときの上記交流電力の周波数ｆｓは、共振回路部７３を共振状態にする点では、共振回路部７３の固有の共振周波数ｆｒと同様の技術的意味を有し、見かけ上、共振回路部７３の共振周波数として取り扱うことができる。そこで、以下では、３倍共振モードで共振回路部７３の共振を起こさせる電力変換部７２の交流電力の周波数ｆｓを、「共振回路部７３の共振周波数ｆｓｒ」または単に「共振周波数ｆｓｒ」と称する。この共振周波数（第１周波数）ｆｓｒは、例えば、制御部７６が備える図示しない記憶部に記憶される。

なお、本実施形態において、３倍共振モードは必ずしも必須の要素ではなく、３倍共振モードを用いない場合、すなわち１倍共振モードを用いた場合には、共振周波数ｆｓｒは共振回路部７３の固有の共振周波数ｆｒと一致する。また、本実施形態では、共振回路部７３が３倍共振モードで共振する場合を例示するが、３倍共振モードに限らず、共振回路部７３は、Ｎ（Ｎは奇数）倍共振モードを用いて共振するものとしてもよい。この場合、共振周波数ｆｓｒは、共振回路部７３の固有の共振周波数ｆｒを含んだ任意のＮ倍共振モードで共振回路部７３の共振を起こさせる周波数であって、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数または制御信号Ｓの周波数として定義される。

電圧検出部７４は、上述の共振回路部７３を構成するコンデンサー７３３の端子間電圧Ｖ７３３を検出するためのものである。電圧検出部７４は、このコンデンサー７３３の端子間に直列に接続された抵抗７４１及び抵抗７４２と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ：Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部７４３とを備えている。
抵抗７４１及び抵抗７４２は、共振回路部７３のコンデンサー７３３の端子間電圧Ｖ７３３を分圧して、その抵抗比に応じた電圧Ｖ７４を得るためのものである。本実施形態では、コンデンサー７３３の端子間電圧Ｖ７３３を「共振出力電圧Ｖ７３３」と称する。アナログ／デジタル変換部７４３は、分圧された電圧Ｖ７４をデジタルデータに変換して出力するものである。本実施形態では、電圧Ｖ７４は、共振出力電圧Ｖ７３３をアナログ／デジタル変換部７４３の入力特性に適合させるために生成される中間段階の電圧である。したがって、アナログ／デジタル変換部７４３が出力するデジタルデータは、共振出力電圧Ｖ７３３の値を表し、この電圧検出部７４で検出された共振出力電圧Ｖ７３３は制御部７６に供給される。

点灯検出部７５は、放電ランプ１０の点灯／不点灯を検出するものである。点灯検出部７５は、抵抗７５１と、コンパレーター部７５２とを備えている。
抵抗７５１は、入力端子ＴＩＮ２と電力変換部７２を構成するｎチャネル型電界効果トランジスター７２３，７２４の各ソースとの間に接続されており、この抵抗７５１の端子間電圧（降下電圧）はコンパレーター部７５２に入力される。コンパレーター部７５２は、抵抗７５１の端子間電圧に基づいて放電ランプ１０を流れる電流を検出し、この検出された電流と、放電ランプ１０が点灯したときに抵抗７５１を流れる電流に対応する所定電圧値（図示せず）とを比較することにより、放電ランプ１０の点灯／不点灯を検出する。すなわち、点灯検出部７５は、例えば、抵抗７５１の端子間電圧が所定電圧値以上である場合、放電ランプ１０の点灯を検出し、抵抗７５１の端子間電圧が所定電圧値を下回る場合には放電ランプ１０の不点灯を検出する。点灯検出部７５は、放電ランプ１０の点灯を検出した場合、その旨を示す信号を制御部７６に出力する。

制御部７６は、上述のダウンチョッパー部７１と電力変換部７２の各スイッチング動作を制御するものである。本実施形態においては、制御部７６は、後述する放電ランプ１０が定常点灯期間Ｐ３に至るまでの点灯始動期間Ｐ１及び電極加熱期間Ｐ２において、共振回路部７３に供給される交流電力の周波数ｆｓを制御する。

制御部７６は、点灯始動期間Ｐ１においては、共振回路部７３の共振周波数ｆｓｒとは異なる基本周波数ｆｏを有する交流電力を放電ランプ１０に供給する基本周波数期間Ｐｆを挟んで、電力変換部７２から共振回路部７３に供給される交流電力の周波数ｆｓを段階的に変化させるように、電力変換部７２のスイッチング動作を制御する。

また、制御部７６は、電極加熱期間Ｐ２においては、電力変換部７２から共振回路部７３に供給される交流電力の周波数ｆｓが、放電ランプ１０の電極を短時間で効率的に加熱できる周波数である電極加熱周波数ｆｈとなるように、電力変換部７２のスイッチング動作を制御する。

本実施形態において基本周波数ｆｏは、共振回路部７３の共振周波数ｆｓｒよりも高い周波数であり、かつ、１００ｋＨｚ以上の周波数である。言い換えると、共振周波数ｆｓｒは、基本周波数ｆｏよりも低い周波数である。基本周波数ｆｏは、この範囲内において、任意に設定される。周波数を１００ｋＨｚ以上に設定すると、点灯始動期間における放電ランプ１０の負荷を適切に軽減できる。

より具体的には、基本周波数ｆｏとしては、例えば、１４５ｋＨｚ以上、１７０ｋＨｚ以下と設定できる。基本周波数ｆｏを１４５ｋＨｚ以上と設定することにより、共振回路部７３が共振状態（共振出力電圧Ｖ７３３が増大する状態）に至ることを容易に抑制できる。また、基本周波数ｆｏを１７０ｋＨｚ以下と設定することにより、共振回路部７３と電力変換部７２との間のスイッチングロスを低減することができる。

また、本実施形態において電極加熱周波数ｆｈは、例えば、６０ｋＨｚに設定される。これにより、電極に過負荷を与えない範囲で、放電ランプ１０に流れる電流の値を大きくでき、電極を効率的に加熱できる。

制御部７６は、電圧制御発振器７６１を備えている。この電圧制御発振器７６１は、入力電圧（図示せず）に応じた周波数の信号を制御信号Ｓとして出力するものである。この電圧制御発振器７６１の入力電圧を規定する信号は、電力変換部７２の後述のスイッチング動作が得られるように、制御部７６において生成される。

次に、本実施形態におけるプロジェクター１の放電ランプ１０の点灯動作の概要について説明する。
図３（Ａ）は、本実施形態のプロジェクター１における放電ランプ１０の点灯動作の概略を説明するための図であり、放電ランプ１０が安定した点灯状態となるまでの共振回路部７３における共振出力電圧Ｖ７３３の波形を示す図である。

図３（Ａ）に示すように、本実施形態のプロジェクター１においては、点灯始動期間Ｐ１と電極加熱期間Ｐ２とを経て、放電ランプ１０が安定した点灯状態となる定常点灯期間Ｐ３に移行する。
点灯始動期間Ｐ１は、前述したように、共振回路部７３の共振周波数ｆｓｒとは異なる所定の基本周波数ｆｏを有する交流電力を放電ランプ１０に供給する基本周波数期間Ｐｆを挟んで、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓを段階的に変化させるようにして、放電ランプ１０に交流電力が供給される期間を含んでいる。詳しくは後述するが、この期間において、周波数ｆｓは、共振周波数ｆｓｒと同一の周波数となるまで段階的に変化させられる。これにより、点灯始動期間Ｐ１において、共振周波数ｆｓｒと、共振周波数ｆｓｒとは異なる基本周波数ｆｏとを有する交流電力が放電ランプ１０に供給される。

なお、周波数ｆｓが共振周波数ｆｓｒと同一の周波数になる、とは、厳密に数値が一致することを必要とせず、周波数ｆｓが共振周波数ｆｓｒの近傍の値に設定されることを含むものとする。同様に、共振周波数ｆｓｒと基本周波数ｆｏとを有する交流電力が放電ランプ１０に供給される、とは、共振周波数ｆｓｒ近傍の周波数と基本周波数ｆｏとを有する交流電力が放電ランプ１０に供給されることを含むものとする。

点灯始動期間Ｐ１の長さｔ１は、電極間に発生する放電状態に応じて決定される。
図３（Ｂ）は、電極間の放電状態の変化を説明する図であり、図３（Ａ）と合わせて、電極間の放電状態の変化と、共振回路部７３における共振出力電圧Ｖ７３３の波形との対応関係を示している。

図３（Ｂ）に示すように、絶縁破壊が生じて未放電状態Ｄ０から放電状態へと推移した後の放電ランプ１０内における電極間の放電状態は、グロー放電状態Ｄ１、混在状態Ｄ２、アーク放電状態Ｄ３の順で推移する。すなわち、放電ランプ１０内における放電は、電極が加熱されるのに伴ってグロー放電からアーク放電へと移行していく。その移行する過程において、放電ランプ１０内でグロー放電とアーク放電とが混在する混在状態Ｄ２が生じる。

図４は、混在状態Ｄ２における放電ランプ１０内の放電状態を示す模式図である。
図４に示すように、混在状態Ｄ２においては、電極１２ａ，１２ｂ間にグロー放電ＧＤとアーク放電ＡＤとが混在する。混在状態Ｄ２においては、アーク放電ＡＤは、放電管１１の内壁１１ａと距離が近い電極１２ａ，１２ｂの後端部と、内壁１１ａとの間で発生しやすい。なお、図３（Ａ）において混在状態Ｄ２における共振出力電圧Ｖ７３３がプラスマイナスの両極性対称で記載されているが、実際にはアーク放電が安定していない状態であるため、一方の極性に偏った波形となることが多い。

点灯始動期間Ｐ１の長さｔ１は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、放電ランプ１０の放電状態がアーク放電状態Ｄ３となるのに十分な長さに設定される。言い換えると、点灯始動期間Ｐ１の長さは、放電ランプ１０がグロー放電状態Ｄ１となっている期間の長さと混在状態Ｄ２となっている期間の長さとを合わせた長さ以上となるように設定される。点灯始動期間Ｐ１としては、例えば、０．５ｓ以上と設定できる。

また、点灯始動期間Ｐ１における共振出力電圧Ｖ７３３は、グロー放電が生じるまでの期間である未放電状態Ｄ０では高電圧となっているのに対して、絶縁破壊が生じて放電ランプ１０内がグロー放電状態Ｄ１に移行すると、放電ランプ１０の電極間に電流が流れるため、瞬間的に低下する。そして、グロー放電状態Ｄ１から混在状態Ｄ２にかけてゆっくりと共振出力電圧Ｖ７３３は低下し、アーク放電状態Ｄ３へと移行すると、放電状態が安定するため、もう一段階電圧値が低下する。

絶縁破壊が生じて放電が発生した後、すなわち、放電ランプ１０内の放電状態がグロー放電状態Ｄ１、混在状態Ｄ２、アーク放電状態Ｄ３の場合においては、点灯始動期間Ｐ１において供給される交流電力は、上述したような、共振周波数ｆｓｒと基本周波数ｆｏとを有する交流電力であってもよいし、基本周波数ｆｏのみを有する交流電力であってもよい。

電極加熱期間Ｐ２は、放電ランプ１０が点灯した後に、供給電力の周波数ｆｓを前述した電極加熱周波数ｆｈに設定し、電極１２ａ，１２ｂを短時間で加熱する期間である。電極加熱期間Ｐ２において、放電ランプ１０の電極を十分に加熱してから、定常点灯期間Ｐ３へと移行することによって、放電ランプ１０内で生じるアーク放電ＡＤを安定化することができる。なお、電極加熱期間Ｐ２と定常点灯期間Ｐ３の間に、立上期間として放電ランプ１０全体が温まるまで電流を制限する期間を設ける場合もある。

電極加熱期間Ｐ２においては、電極１２ａ，１２ｂが加熱されることによって、共振出力電圧Ｖ７３３の値は、徐々に低下していく。
電極加熱期間Ｐ２の長さｔ２は、電極１２ａ，１２ｂを十分に加熱できる範囲内において、特に限定されない。電極加熱期間Ｐ２の長さｔ２は、例えば、２．４ｓと設定できる。

次に、放電ランプ１０の点灯動作における、放電ランプ点灯装置７０の動作について説明する。
図５は、本実施形態による放電ランプ点灯装置７０の動作の概略を説明するための説明図であり、共振回路部７３の共振出力電圧Ｖ７３３の周波数依存性（共振特性）を示している。
図５に示すように、３倍共振モードにおいて共振回路部７３に供給される交流電力に含まれる高調波の周波数ｆが共振回路部７３の共振周波数ｆｒ（３９０ｋＨｚ）と一致したときに、共振回路部７３における共振出力電圧Ｖ７３３がピーク電圧Ｖｒ（最大値）を示す。したがって、仮に共振周波数ｆｒが変動したとしても、共振出力電圧Ｖ７３３がピーク電圧Ｖｒ（最大値）を示す周波数に電力変換部７２の交流電力の周波数ｆｓを設定することにより、放電ランプ１０の放電を開始させるために必要な高電圧を得ることができる。

そこで、本実施形態では、制御部７６は、共振回路部７３の共振周波数ｆｓｒよりも十分に高い所定の周波数ｆｄを開始点として、この周波数ｆｄから共振周波数ｆｓｒに向けて減少する方向に、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓを、共振回路部７３の共振周波数ｆｓｒとは異なる所定の基本周波数ｆｏに設定される基本周波数期間Ｐｆを挟んで、周波数ｆｃ、周波数ｆｂ、周波数ｆａ、周波数ｆｘの順に段階的に変化させる。そして、基本周波数ｆｏを除く各周波数に対する共振出力電圧Ｖ７３３、すなわち、電圧Ｖｃ、電圧Ｖｂ、電圧Ｖａ、電圧Ｖｘから共振周波数ｆｓｒまたはその近傍の周波数を特定する。本実施形態では、３倍共振モードを用いているので、共振回路部７３の固有の共振周波数ｆｒの約３分の１の周波数が共振周波数ｆｓｒとして特定される。

本実施形態では、基本周波数ｆｏを除く周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｘを「駆動周波数（第１周波数）」と称し、基本周波数ｆｏと区別する。基本周波数ｆｏ及び駆動周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｘは、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓを示すが、前述のように、この交流電力の周波数ｆｓは制御部７６から供給される制御信号Ｓの周波数と一致する。したがって、基本周波数ｆｏ及び駆動周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｘは、制御部７６で生成される制御信号Ｓの周波数を意味しており、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓは制御部７６により基本周波数ｆｏまたは駆動周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｘに設定される。ただし、この例に限定されず、駆動周波数の個数を任意に増やしてもよい。

また、駆動周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｘは、一定の周波数ステップを隔てて発生される。すなわち、制御部７６は、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓを一定の周波数ステップで段階的に周波数ｆｄから共振周波数ｆｓｒに向けて変化（減少）させる。ただし、この例に限定されず、例えば、共振周波数ｆｓｒの近傍で周波数ステップを小さく設定してもよい。

また、交流電力の周波数ｆｓを段階的に変化させる過程で最初に周波数ｆｓとして設定される駆動周波数ｆｄは、上述のように、共振周波数ｆｓｒよりも十分に高い周波数であるが、好ましくは、共振周波数ｆｓｒの変動範囲を超える値に設定される。これにより、共振回路部７３の固有の共振周波数ｆｒが変動したことにより見かけ上の共振周波数ｆｓｒが変動したとしても、後述のように電力変換部７２から供給される交流電力の周波数ｆｓを段階的に変化させる過程で、共振出力電圧Ｖ７３３のピーク電圧Ｖｒを検出することが可能になる。

図６は、点灯始動期間Ｐ１における、交流電力の周波数ｆｓを与える制御信号Ｓ（同図の上段に示す波形）と、共振回路部７３における共振出力電圧Ｖ７３３の波形（同図の下段に示す波形）との対応関係を模式的に示す模式図である。共振出力電圧Ｖ７３３の波形については、放電ランプ１０が未放電状態Ｄ０であるときの波形を示している。

図６の上段に示すように、制御信号Ｓは、上述の基本周波数ｆｏと、段階的に減少される駆動周波数（ｆｃ，ｆｄ）を交互に含んでいる。この例では、制御信号Ｓの周波数ｆｓは、最初に基本周波数ｆｏに設定され、その次に駆動周波数ｆｄに設定され、その次に再び基本周波数ｆｏに設定され、その次に周波数ｆｃに設定される。また、同図の下段に示すように、制御信号Ｓの基本周波数ｆｏに対応して共振出力電圧Ｖ７３３の振幅が小さくなり、段階的に減少する駆動周波数（ｆｃ，ｆｄ）に対応して共振出力電圧Ｖ７３３の振幅が増加している。このときの共振出力電圧Ｖ７３３の電圧Ｖｃ，Ｖｄは、前述の図５に示す駆動周波数ｆｃ，ｆｄでの電圧Ｖｃ，Ｖｄに対応している。

周波数ｆｓが基本周波数ｆｏに設定されてから駆動周波数に切り替わるまでの時間、すなわち、各基本周波数期間Ｐｆの長さｔ３と、周波数ｆｓが駆動周波数に設定されてから基本周波数ｆｏに切り替わるまでの時間、すなわち、駆動周波数を有する交流電流が放電ランプ１０に供給される各期間の長さ（以下、駆動周波数期間の長さ）ｔ４とは、それぞれ、点灯始動期間Ｐ１において放電ランプ１０における電極１２ａ，１２ｂ間に絶縁破壊が生じ、放電ランプ１０が点灯する範囲内で任意に設定される。

基本周波数期間Ｐｆの長さｔ３は、例えば、６ｍｓと設定できる。駆動周波数期間の長さｔ４は、例えば、２ｍｓと設定できる。基本周波数期間Ｐｆの長さｔ３及び駆動周波数期間の長さｔ４をこのように設定することにより、電力消費を低減しつつ、放電ランプ１０への負荷を低減することができる。

上述のように、交流電力の周波数ｆｓを段階的に減少させる過程で、制御部７６は、点灯検出部７５により放電ランプ１０の点灯が検出されるまで、基本周波数期間Ｐｆを挟んで、交流電力の周波数ｆｓを段階的に減少させる。そして、制御部７６は、点灯検出部７５により放電ランプ１０の点灯が検出され、所定時間の経過により点灯始動期間Ｐ１が終了した場合には、交流電力の周波数ｆｓを電極加熱期間Ｐ２における所定周波数に設定する。すなわち、放電ランプ１０においてアーク放電が開始した後（アーク放電状態Ｄ３となった後）は、交流電力の周波数ｆｓが電極加熱期間Ｐ２における所定周波数となるように設定され、電極１２ａ，１２ｂが加熱される。その後、交流電力の周波数ｆｓは、定常点灯期間Ｐ３における周波数に設定され、放電ランプ１０の定常的な点灯（放電）が維持される。

また、上述の交流電力の周波数ｆｓを段階的に減少させる過程で、放電ランプ１０が点灯しないまま、交流電力の周波数ｆｓが共振周波数ｆｓｒを下回り、電圧検出部７４により検出される共振出力電圧Ｖ７３３が図５に示すピーク電圧Ｖｒを過ぎて上昇から下降に転じた場合、直前の段階で設定した駆動周波数に交流電力の周波数ｆｓを設定し直す。これにより、交流電力の周波数ｆｓを段階的に減少させる過程で、共振出力電圧Ｖ７３３が最も高くなる周波数、すなわち放電が開始する可能性が最も高い共振周波数ｆｓｒ近傍の駆動周波数に交流電力の周波数ｆｓを設定することができ、この設定状態で放電ランプ１０の放電開始を待つ。なお、後述するように、規定の時間が経過しても放電ランプ１０が放電を開始しない場合には、プロジェクター１のシステム制御部に対してエラーが出力される。

次に、上述した放電ランプ点灯装置７０の動作を踏まえて、本実施形態によるプロジェクター１における制御部７６による放電ランプ点灯装置７０の制御手順について説明する。
図７は、本実施形態の制御部７６による点灯動作の流れの一例を表すフローチャートである。
まず、プロジェクター１のＣＰＵ８０から構成されるシステム制御部（図示せず）は、利用者による電源スイッチ（図示せず）の操作があった場合、放電ランプ点灯装置７０に対して放電ランプ１０の点灯を指示する。

放電ランプ点灯装置７０の制御部７６は、上述のシステム制御部からの指示を受けると、制御信号Ｓ７１１によりダウンチョッパー部７１のスイッチング動作を開始させると共に、制御信号Ｓの周波数ｆｓとして上述の基本周波数ｆｏを設定し（ステップＳ１）、この制御信号Ｓにより電力変換部７２のスイッチング動作を開始させる。

続いて、制御部７６は、この制御部７６が備える記憶部（図示せず）に前述の共振周波数ｆｓｒ、すなわち、共振周波数ｆｒに対応する共振回路部７３に印可される交流電力の周波数ｆｓ（制御信号Ｓの周波数）が記憶されているかどうかを判定する（ステップＳ２）。

ここで、本実施形態では、もし、過去に点灯動作が行われていれば、その過去の点灯動作における後述のステップＳ９により、放電ランプ１０の放電が開始したときの駆動周波数が共振周波数ｆｓｒとして記憶部に記憶されている。この共振周波数ｆｓｒが記憶部に記憶されていれば（ステップＳ２；ＹＥＳ）、制御部７６は、その記憶された共振周波数ｆｓｒに対応させて駆動周波数を設定する（ステップＳ３）。ここでは、過去に点灯動作は行われていないものとし、制御部７６が備える記憶部には過去の点灯動作の共振周波数ｆｓｒは記憶されていないものとする（ステップＳ２；ＮＯ）。

制御部７６は、記憶部に過去の点灯動作の共振周波数ｆｓｒが記憶されていなければ（ステップＳ２；ＮＯ）、制御信号Ｓの周波数ｆｓとして所定の駆動周波数ｆｄを設定する（ステップＳ４）。なお、ステップＳ３において、共振周波数ｆｓｒが記憶部に記憶されている場合、該共振周波数ｆｓｒに対応させて駆動周波数を設定する。
そして、駆動周波数ｆｄを有する制御信号Ｓに基づいて、電力変換部７２はスイッチング動作を実施し、駆動周波数ｆｄを有する交流電力を共振回路部７３に供給する。駆動周波数ｆｄの制御信号Ｓに対応する区間において、電圧検出部７４は、共振出力電圧Ｖ７３３を検出する（ステップＳ５）。制御部７６は、電圧検出部７４により検出された共振出力電圧Ｖ７３３を記憶部に一時記憶する（ステップＳ６）。

次に、制御部７６は、制御信号Ｓの周波数ｆｓを基本周波数ｆｏに設定し直す（ステップＳ７）。この基本周波数ｆｏの制御信号Ｓの区間において、制御部７６は、検出された共振出力電圧Ｖ７３３が以前に検出された共振出力電圧Ｖ７３３以上であるかどうかを判定する（ステップＳ８）。ここでは、共振出力電圧Ｖ７３３は、最初の駆動周波数ｆｄに対して得られた電圧であるから、以前の値は存在しない。この場合、制御部７６は、以前に検出された共振出力電圧Ｖ７３３以上であると判定する（ステップＳ８；ＹＥＳ）。ステップＳ８は、制御信号Ｓの周波数ｆｓが図３に示す共振周波数ｆｓｒを過ぎたかどうかを把握するためのものである。

なお、検出された共振出力電圧Ｖ７３３未満である場合（ステップＳ８；ＮＯ）、制御部７６は、一つ前の駆動周波数、ここでは周波数ｆｄを共振周波数として制御部７６の記憶部に記憶させる（ステップＳ９）。

続いて、制御部７６は、制御信号Ｓの周波数ｆｓとして再び基本周波数ｆｏを設定する（ステップＳ１０）。この基本周波数ｆｏの制御信号Ｓの区間において、制御部７６は、点灯検出部７５の検出結果に基づいて、放電ランプ１０が点灯したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。ここで、点灯していないと判定された場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、制御部７６は、点灯動作を開始してからの動作時間を計測し（ステップＳ１２）、この動作時間が規定の動作時間を経過したかどうかを判定する（ステップＳ１３）。ここで、規定の動作時間を経過していない場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、制御部７６は、制御信号Ｓの周波数ｆｓを下げて駆動周波数ｆｃに設定する（ステップＳ１４）。この後、制御部７６は、処理動作を上述のステップＳ１に戻し、上述のステップＳ１１において放電ランプ１０が点灯したと判定されるまで、同様のステップを繰り返し実行する。

ここで、上述のステップＳ１４において制御信号Ｓのクロック周波数が周波数ｆｃに設定された場合に、上述のステップＳ１１において放電ランプ１０が点灯したと判定されると（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、制御部７６は、制御信号Ｓの周波数ｆｓを基本周波数ｆｏに設定し（ステップＳ１５）、規定の動作時間を計測する（ステップＳ１６）。そして、制御部７６は、規定の動作時間が経過したかどうかを判定する（ステップＳ１７）。もし、規定の動作時間が経過しなければ（ステップＳ１７；ＮＯ）、この規定の動作時間が経過するまで、ステップＳ１１〜Ｓ１７を繰り返す。規定の動作時間が経過すると（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、制御部７６は、制御信号Ｓの周波数ｆｓとして電極加熱周波数ｆｈを設定する（ステップＳ１８）。

ここで、ステップＳ１７において計測する動作時間は、放電ランプ１０に電力が供給され始めてからの経過時間、すなわち、図７における開始時点からの経過時間であり、点灯始動期間Ｐ１の長さｔ１に相当する。

制御部７６は、制御信号Ｓの周波数ｆｓとして電極加熱周波数ｆｈを設定した後、規定の動作時間を計測する（ステップＳ１９）。そして、制御部７６は、規定の動作時間が経過したかどうかを判定する（ステップＳ２０）。もし、規定の動作時間が経過しなければ（ステップＳ２０；ＮＯ）、この規定の動作時間が経過するまで、ステップＳ１８〜Ｓ２０を繰り返す。規定の動作時間が経過すると（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、制御部７６は、制御信号Ｓの周波数ｆｓとして通常の点灯時の所定周波数を設定し、制御信号Ｓとして通常のランプ点灯信号波形を出力する（ステップＳ２１）。

ここで、ステップＳ２０における規定の動作時間は、点灯始動期間Ｐ１が終了してからの経過時間、すなわち電極加熱周波数ｆｈを設定してからの経過時間である。ステップＳ２０における規定の動作時間は、電極加熱期間Ｐ２の長さｔ２に相当する。

また、上述のステップＳ１１で、放電ランプ１０が点灯しない場合（ステップＳ１１；ＮＯ）であって、上述のステップＳ１３で、規定の動作時間が経過した場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、制御部７６は、ランプ不点灯エラーをプロジェクター１のシステム制御部に出力する（ステップＳ２２）。これにより、このシステム制御部の制御の下、図示しない表示部等を介して、ランプ不点灯エラーが発生した旨が利用者に通知される。この場合、プロジェクター１のシステム制御部は、例えば、放電ランプ１０を冷却するためのファンを稼働させるなど、エラーを解消するための所定の処理を実施する。また、この通知を受けた利用者では、例えば一定時間、プロジェクター１の使用を見合わせる等の対応が可能になる。

なお、上述のステップＳ７における基本周波数ｆｏと、ステップＳ１０における基本周波数ｆｏとは、例えば１４５ｋＨｚと１６０ｋＨｚのように、１００ｋＨｚ以上の周波数であれば異なっていてもよい。また、上述のステップＳ１３、ステップＳ１７及びステップＳ２０における規定の動作時間は、同一の規定動作時間でなく、異なっていてもよい。

また、上述の点灯動作においては、点灯が検出された後は、規定の動作時間が経過するまで周波数ｆｓは基本周波数ｆｏに設定されるが、これに限られない。例えば、本実施形態の点灯動作においては、点灯が検出された後であっても、点灯が検出される前と同様に、規定の動作時間が経過するまで、すなわち、点灯始動期間Ｐ１が終了するまで、周波数ｆｓは基本周波数ｆｏと駆動周波数とが交互に設定されてもよい。

また、上述の実施形態による放電ランプ点灯装置７０の動作手順を放電ランプ点灯方法として表現することもできる。この放電ランプ点灯方法は、電力変換部７２により直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を、共振回路部７３を介して放電ランプ１０に供給する段階と、制御部７６により、放電ランプ１０が定常点灯状態に至るまでの点灯始動期間Ｐ１において、共振回路部７３の共振を起こさせる共振周波数ｆｒと、共振周波数ｆｒとは異なる基本周波数ｆｏとを有する交流電力を放電ランプ１０に供給する段階とを含み、基本周波数ｆｏは、１００ｋＨｚ以上であるものとして表現することができる。

また、本実施形態の放電ランプ点灯方法は、制御部７６により、放電ランプ１０が定常点灯状態に至るまでの点灯始動期間Ｐ１において、共振回路部７３の共振を起こさせる共振周波数ｆｒとは異なる基本周波数ｆｏを有する交流電力を放電ランプ１０に供給する基本周波数期間Ｐｆを挟んで、上記交流電力の周波数ｆｓを段階的に変化させる段階とを含むものとして表現することもできる。

本実施形態によれば、点灯時に、共振回路部７３に供給される交流電力の周波数ｆｓを連続的に変化させるのではなく、共振回路部７３の共振周波数ｆｓｒと異なる基本周波数ｆｏを有する交流電力を放電ランプ１０に供給する基本周波数期間Ｐｆを挟んで、交流電力の周波数ｆｓを共振周波数ｆｓｒに向けて段階的に減少させる。これにより、共振回路部７３が継続的に準共振状態または共振状態に置かれないようにしている。したがって、本実施形態によれば、基本周波数ｆｏに対応する区間で共振回路部７３のリアクタンス成分が一時的に顕在化するため、共振回路部７３における電圧および電流が抑制され、この共振回路部７３における消費電力が抑制される。

また、本実施形態によれば、放電ランプ１０を点灯する際の放電管１１の損傷を低減することができる。以下、詳細に説明する。

前述したように、放電ランプ１０内における放電がグロー放電ＧＤからアーク放電ＡＤへと移行する間には、図３（Ｂ）に示すように、グロー放電ＧＤとアーク放電ＡＤとが混在する混在状態Ｄ２が存在する。そして、図４に示すように、混在状態Ｄ２におけるアーク放電ＡＤは、放電管１１の内壁１１ａと、内壁１１ａと距離が近い電極１２ａ，１２ｂの後端部との間で発生しやすい。

このとき、放電ランプ１０に供給されている電流値が大きいと、アーク放電ＡＤのエネルギーが大きくなり、内壁１１ａが損傷を受ける場合がある。すなわち、アーク放電ＡＤによって高熱が加えられることで、例えば、放電管１１が白濁する失透が発生してしまうような場合がある。これにより、放電ランプ１０内が混在状態Ｄ２の際に、放電ランプ１０に供給される電流値が大きいと、放電ランプ１０の寿命を縮めてしまう場合があるという問題があった。

これに対して、本実施形態によれば、交流電力の周波数ｆｓを共振周波数ｆｓｒに段階的に近づけていく間に、共振周波数ｆｓｒよりも高く、かつ、１００ｋＨｚ以上の基本周波数ｆｏを有する交流電力を供給する基本周波数期間Ｐｆを挟んでいる。放電ランプ１０に供給される電流値は、交流電力の周波数が高くなるのに従って低下するため、１００ｋＨｚ以上の基本周波数ｆｏとなる基本周波数期間Ｐｆが設けられることで、放電ランプ１０の点灯始動期間Ｐ１における交流電力の電流値を低減することができる。したがって、本実施形態によれば、混在状態Ｄ２におけるアーク放電ＡＤによる放電ランプ１０の損傷を低減することができ、放電ランプ１０の寿命が縮められることを抑制できる。

また、本実施形態によれば、３倍共振モードを用いており、共振周波数ｆｓｒの値は、１００ｋＨｚ以上となるように設定されている。これにより、駆動周波数を１００ｋＨｚ以上となるように設定することができる。そのため、本実施形態によれば、交流電力の周波数ｆｓが駆動周波数に設定されている間においても、放電ランプ１０へ供給される電流値の値を低減でき、放電ランプ１０の損傷をより低減することができる。

また、本実施形態によれば、点灯始動期間Ｐ１の長さｔ１は、放電ランプ１０内がアーク放電状態Ｄ３となるのに十分な長さに設定されている。これにより、混在状態Ｄ２において、放電ランプ１０に、電極加熱期間Ｐ２における電極加熱周波数ｆｈを有する交流電力が供給されることを抑制でき、混在状態Ｄ２におけるアーク放電ＡＤのエネルギーが増大してしまうことを抑制できる。

また、本実施形態においては、共振周波数ｆｓｒが１３０ｋＨｚに設定されているため、共振周波数ｆｓｒと異なり、かつ、１００ｋＨｚ以上である周波数を有する基本周波数ｆｏを設定する場合において、基本周波数ｆｏを共振周波数ｆｓｒよりも低い周波数とすると、設定できる周波数の範囲が狭い。
これに対して、本実施形態によれば、基本周波数ｆｏは共振周波数ｆｓｒよりも高く設定されるため、基本周波数ｆｏとして設定できる周波数の範囲を広げることができる。
また、これにより、基本周波数ｆｏを、共振回路部７３が共振状態（共振出力電圧Ｖ７３３が増大する状態）に至ることを抑制できる周波数に設定することが容易である。

また、本実施形態では、交流電力の周波数ｆｓを段階的に変化させる過程で、共振回路部７３が容量性の領域で動作するので、電力変換部７２が誘導性の領域で動作する場合に共振回路部７３から電力変換部７２に逆流する電流の発生が防止される。したがって、本実施形態によれば、この逆流電流による損失を防止することが可能になる。

なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。

例えば、上述の実施形態では、電力変換部７２をフルブリッジ回路により構成したが、交流電力を共振回路部７３に供給することができる限度において、電力変換部７２の回路形式として、ハーフブリッジ等の任意の回路形式を用いてもよい。
また、電圧検出部７４および点灯検出部７５の回路形式についても、上述の実施形態に限定されず、任意の回路形式を用いてもよい。

上記説明した実施形態では、放電ランプ点灯装置７０をプロジェクター１の構成要素としたが、放電ランプ点灯装置７０を、プロジェクター１とは別体の装置として構成してもよい。

また、上記説明した実施形態においては、制御部７６は、共振出力電圧Ｖ７３３を検出することによって、周波数ｆｓを共振周波数ｆｓｒに設定しているが、これに限られない。本実施形態においては、例えば、制御部７６は、共振出力電流を検出することによって、周波数ｆｓを共振周波数ｆｓｒに設定してもよい。

また、上記説明した実施形態においては、制御部７６は、周波数ｆｓを駆動周波数に設定して、基本周波数ｆｏに戻す度に、放電ランプ１０の点灯状態を確認する（ステップＳ１１）ように動作するが、これに限られない。本実施形態においては、例えば、制御部７６は、駆動周波数を段階的に変化させて、周波数ｆｓを共振周波数ｆｓｒに設定した後に、放電ランプ１０の点灯状態を確認するように動作してもよい。

また、上記説明した実施形態においては、点灯始動期間Ｐ１において、駆動周波数を共振周波数ｆｓｒに向けて段階的に変化させているが、これに限られない。
本実施形態においては、例えば、駆動周波数を最初から共振周波数ｆｓｒに設定し、変化させなくてもよい。すなわち、本実施形態においては、例えば、制御部７６が、点灯始動期間Ｐ１において、共振周波数ｆｓｒと基本周波数ｆｏとを交互に有する交流電力を放電ランプ１０に供給するような構成としてもよい。

次に、実施例について説明する。
以下の実施例においては、放電ランプとして、定格２００Ｗの高圧水銀ランプを用いた。

（実施例１）
本実施例においては、電極間の電流値と、交流電力の周波数との関係について計測した。
模擬負荷を６０Ｖと設定し、放電ランプに入力する交流電力の周波数を５０ｋＨｚから１８０ｋＨｚまでの間で変化させ、電極間に流れる電流値を計測した。計測した結果を図８に示す。図８において、縦軸は電流値（Ａ）を示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を示している。

図８から、周波数が高くなるに従って、電流値のピーク値及び実効値が共に減少していることが分かった。また、周波数を１００ｋＨｚ以上とした場合においては、ピーク値が３．５Ａ以下になり、かつ、実効値が１．０Ａ以下となることが分かった。実効値の変化は、約１．０Ａでほぼ平坦となり、これ以上周波数を大きくしても、実効値の変化はあまり見られなかった。
これにより、基本周波数を１００ｋＨｚ以上に設定することによって、放電ランプに流れる電流値を効果的に低減することができ、点灯始動期間において、アーク放電による放電ランプの損傷を効果的に抑制できることが確かめられた。

また、ピーク値の変化は、約２．０Ａでほぼ平坦となり、これ以上周波数を大きくしても、ピーク値の変化はあまり見られなかった。
これにより、基本周波数を、実効値とピーク値との両方がほぼ変化しなくなる（下がらなくなる）周波数１４５ｋＨｚ以上に設定することによって、電流値のピーク値も効果的に低減でき、より放電ランプの損傷を抑制できることが確かめられた。

（実施例２）
本実施例においては、放電ランプに入力する電力の周波数と、電力変換部の損失との関係について計測した。
実施例１と同様に、模擬負荷を６０Ｖとし、交流電力の周波数を１５５ｋＨｚから１８０ｋＨｚまでの間で変化させ、電力変換部の損失について計測した。ここで、電力変換部の損失とは、共振回路部と電力変換部との間のスイッチングロスである。計測した結果を図９に示す。図９において、縦軸は電力変換部の損失（Ｗ）を示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を示している。図９においては、縦軸は規格化して示している。

図９から、周波数が高くなる程、電力変換部の損失は大きくなることが分かった。また、周波数の変化に対する電力変換部の損失の変化の割合は、周波数が高くなる程、大きくなることが分かった。これにより、基本周波数を１７０ｋＨｚ以下となるように設定することによって、電力変換部の損失を有効に抑制できることが分かった。

（実施例３）
本実施例においては、放電ランプを点灯させる際の電流値の変化について計測した。
用いた共振回路部の共振周波数は、３９０ｋＨｚであり、３倍共振モードを使用した。基本周波数を１５５ｋＨｚとし、駆動周波数を１４０ｋＨｚ、１３５ｋＨｚ、１３０ｋＨｚと変化させた。基本周波数期間の長さを６ｍｓとし、駆動周波数期間の長さを２ｍｓとした。

また、本実施例においては、点灯始動期間Ｐ１１を１．０ｓ、電極加熱期間Ｐ１２を２．４ｓにそれぞれ設定し、放電ランプを定常点灯期間Ｐ１３へと移行させた。
計測した結果を図１０に示す。図１０の縦軸は、電流値（Ａ）を示し、横軸は時間（ｓ）を示している。図１０においては、電流値の波形の頂点を結んだ包絡線を示している。

図１０から、放電ランプ内の状態が、絶縁破壊が生じていないため電流が流れていない未放電状態Ｄ１０から、絶縁破壊が生じて電流値が不規則に変動するグロー放電状態Ｄ１１と、グロー放電とアーク放電が混在する混在状態Ｄ１２とを経て、電流値が安定したアーク放電状態Ｄ１３に推移していることが分かる。
点灯始動期間Ｐ１１においては、電流値がピーク値で２．０Ａ以下、実効値で１．０Ａ以下に抑えられていることが確認できた。これにより、基本周波数を１００ｋＨｚ以上とすることにより、放電ランプの損傷を低減できることが確かめられた。

また、点灯始動期間Ｐ１１においては、約０．５ｓで、アーク放電状態Ｄ１３に移行していることが確認できた。このことから、点灯始動期間Ｐ１１を少なくとも、０．５ｓ以上に設定することで、放電ランプに与える損傷を効果的に抑制できることが確かめられた。

１…プロジェクター、１０…放電ランプ、７０…放電ランプ点灯装置、７２…電力変換部、７３…共振回路部、７６…制御部、ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｘ…駆動周波数（第１周波数）、ｆｏ…基本周波数（第２周波数）、ｆｒ，ｆｓｒ…共振周波数（第１周波数）、Ｐ１，Ｐ１１…点灯始動期間

Claims (8)

1. 放電ランプに接続された共振回路部と、
   直流電力を交流電力に変換し、前記共振回路部を介して前記交流電力を前記放電ランプに供給する電力変換部と、
   前記放電ランプが定常点灯状態に至るまでの点灯始動期間において、第１周波数と、前記第１周波数とは異なる第２周波数と、を交互に有する前記交流電力を前記放電ランプに供給する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１周波数を、前記共振回路部の共振を起こさせる周波数よりも高い周波数から、前記共振を起こさせる周波数に向けて減少する方向に段階的に変化させ、
   前記第２周波数は、前記共振を起こさせる周波数よりも高く、かつ、１４５ｋＨｚ以上であることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
2. 請求項１に記載の放電ランプ点灯装置であって、
   前記第２周波数は、１７０ｋＨｚ以下である、放電ランプ点灯装置。
3. 請求項１または２に記載の放電ランプ点灯装置であって、
   前記第１周波数は、１００ｋＨｚ以上である、放電ランプ点灯装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の放電ランプ点灯装置であって、
   前記第２周波数は、前記第１周波数よりも高い周波数である、放電ランプ点灯装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の放電ランプ点灯装置であって、
   前記共振回路部の出力電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記点灯始動期間において前記第１周波数に対応する前記出力電圧が低下した場合、現在設定されている第１周波数よりも高い周波数を、次回の前記放電ランプの点灯動作において前記第１周波数として最初に設定される周波数として記憶する、放電ランプ点灯装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の放電ランプ点灯装置であって、
   前記放電ランプの点灯状態を検出する点灯検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記放電ランプの点灯が検出された場合、前記放電ランプの点灯開始から所定時間が経過するまで前記点灯始動期間を継続させる、放電ランプ点灯装置。
7. 直流電力を交流電力に変換し、共振回路部を介して前記交流電力を放電ランプに供給するステップと、
   前記放電ランプが定常点灯状態に至るまでの点灯始動期間において、第１周波数と、前記第１周波数とは異なる第２周波数と、を交互に有する前記交流電力を前記放電ランプに供給するステップと、
   を含み、
   前記第１周波数は、前記共振回路部の共振を起こさせる周波数よりも高い周波数から、前記共振を起こさせる周波数に向けて減少する方向に段階的に変化し、
   前記第２周波数は、前記共振を起こさせる周波数よりも高く、かつ、１４５ｋＨｚ以上であることを特徴とする放電ランプ点灯方法。
8. 放電ランプと、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の放電ランプ点灯装置と、
   を備えたプロジェクター。

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