(57)【要約】【課題】放電灯の黒化・失透および電極消耗をともに抑制し、放電灯の寿命を向上させる放電灯駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】放電灯を駆動する駆動電流を前記放電灯に供給する放電灯駆動部と、駆動電流波形に従って前記放電灯駆動部を制御する制御部と、を備え、前記駆動電流波形は、１０Ｈｚより大きく、３００Ｈｚ以下の周波数の半周期交流電流である第１駆動電流が前記放電灯に供給される第１駆動期間と、前記第１駆動期間の直後に設けられ、１０００Ｈｚより大きい周波数の交流電流である第２駆動電流が前記放電灯に供給される第２駆動期間と、からなる単位駆動期間で構成される混合周波数駆動期間を有し、前記第２駆動期間の長さは、前記第１駆動期間の長さ以上であることを特徴とする放電灯駆動装置。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯を駆動する駆動電流を前記放電灯に供給する放電灯駆動部と、
駆動電流波形に従って前記放電灯駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動電流波形は、１０Ｈｚより大きく、３００Ｈｚ以下の周波数の半周期交流電流である第１駆動電流が前記放電灯に供給される第１駆動期間と、前記第１駆動期間の直後に設けられ、１０００Ｈｚより大きい周波数の交流電流である第２駆動電流が前記放電灯に供給される第２駆動期間と、からなる単位駆動期間で構成される混合周波数駆動期間を有し、
前記第２駆動期間の長さは、前記第１駆動期間の長さ以上であることを特徴とする放電灯駆動装置。
【請求項２】
前記単位駆動期間は、前記第１駆動電流が一方の極性である第１単位駆動期間と、前記第１駆動電流が他方の極性である第２単位駆動期間と、を含み、
前記混合周波数駆動期間は、前記第１単位駆動期間で構成される第１混合周波数駆動期間と、前記第２単位駆動期間で構成される第２混合周波数駆動期間と、を含み、
前記第１混合周波数駆動期間と、前記第２混合周波数駆動期間と、が交互に設けられる、請求項１に記載の放電灯駆動装置。
【請求項３】
前記混合周波数駆動期間同士の間に、１０００Ｈｚより大きい周波数の高周波交流電流が前記放電灯駆動部に供給される高周波駆動期間が設けられる、請求項１または２に記載の放電灯駆動装置。
【請求項４】
前記高周波駆動期間は、前記第１混合周波数駆動期間から前記第２混合周波数駆動期間までの間に設けられる第１高周波駆動期間と、前記第２混合周波数駆動期間から前記第１混合周波数駆動期間までの間に設けられる第２高周波駆動期間と、を含み、
前記第１高周波駆動期間と、前記第２高周波駆動期間と、を合わせた期間の長さは、前記第１混合周波数駆動期間の開始時から、次の前記第１混合周波数駆動期間の開始時までの期間の長さの５０％以上である、請求項３に記載の放電灯駆動装置。
【請求項５】
前記高周波駆動期間は、前記混合周波数駆動期間の直後に設けられる、請求項３または４に記載の放電灯駆動装置。
【請求項６】
前記混合周波数駆動期間は、１以上、５０以下の前記単位駆動期間から構成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の放電灯駆動装置。
【請求項７】
前記混合周波数駆動期間同士の間に、１０Ｈｚより大きく、１０００Ｈｚ以下の周波数の低周波交流電流が供給される低周波駆動期間が設けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の放電灯駆動装置。
【請求項８】
前記低周波交流電流の周波数は、１００Ｈｚより大きく、６００Ｈｚ以下、である、請求項７に記載の放電灯駆動装置。
【請求項９】
光を射出する放電灯と、
請求項１から８のいずれか１項に記載の放電灯駆動装置と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出される光を映像信号に応じて変調する光変調素子と、
前記光変調素子により変調された光を被投射面上に投射する投射光学系と、
を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１１】
１０Ｈｚより大きく、３００Ｈｚ以下の周波数の半周期交流電流を放電灯に供給する第１駆動期間と、１０００Ｈｚより大きい周波数の交流電流を前記放電灯に供給する第２駆動期間と、を交互に繰り返す混合周波数駆動工程を有し、
前記第２駆動期間は、前記第１駆動期間よりも長いことを特徴とする放電灯駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯駆動装置、光源装置、プロジェクターおよび放電灯駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等に用いられる高圧水銀ランプ等の放電灯は、プラズマ化した気体内でアーク放電をすることにより発光している。このアーク放電は、放電灯内部で様々な反応を生じさせ、放電灯の照度低下を引き起こしてしまう。この放電灯の照度低下を抑制し、放電灯の寿命を伸ばすことが課題となっている。
【０００３】
一般的に、放電灯の照度低下の原因としては、アーク放電により蒸発した電極物質が放電灯の発光管内壁に付着する黒化、発光管内壁が高熱となることで結晶化し、白濁して透過率が低下してしまう失透、アーク放電による電極の消耗、の３つが主な原因として知られている。
【０００４】
電極の消耗を抑制する方法としては、放電灯に供給される電力量を制御して、電極の過剰な溶融を抑制し、電極間距離を制御する方法が開示されている（たとえば、特許文献１）。
また、黒化・失透を抑制する方法としては、駆動電流として高周波の交流電流を用いることが有効であることが知られており、１０００Ｈｚより大きな周波数の駆動電流を定常時に用いることで、効果的に黒化・失透を抑制する方法が開示されている（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１４０６４号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４３６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、たとえば、特許文献１に開示されるような方法では、蒸発した電極物質が、発光管内壁に付着し、黒化する場合がある。この場合、発光管内壁に付着した電極物質は、発光管内壁の温度を上昇させ、失透が発生しやすい。
また、たとえば、特許文献２に開示されるような方法では、駆動電流として高周波が用いられることで、電極の温度変動が減少し、電極が短期間で消耗されやすい。
【０００７】
以上より、たとえば、プロジェクターの用途では光の利用効率を向上させるために電極間距離が狭い状態を維持し、発光の大きさを小さくすることが好ましいが、電極の消耗を抑制しようとした場合には、黒化・失透の抑制が困難であり、黒化・失透を抑制しようとした場合には、電極消耗の抑制が困難である。そのため、黒化・失透の抑制と電極消耗の抑制とを両立させ、放電灯の長寿命化を図ることは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであって、放電灯の黒化・失透および電極消耗をともに抑制し、放電灯の寿命を向上させる放電灯駆動装置、およびそのような放電灯駆動装置を用いた光源装置を提供することを目的とする。また、そのような光源装置を用いたプロジェクターを提供することを目的とする。また、放電灯の黒化・失透および電極消耗をともに抑制し、放電灯の寿命を向上させる放電灯駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放電灯駆動装置は、放電灯を駆動する駆動電流を前記放電灯に供給する放電灯駆動部と、駆動電流波形に従って前記放電灯駆動部を制御する制御部と、を備え、前記駆動電流波形は、１０Ｈｚより大きく、３００Ｈｚ以下の周波数の半周期交流電流である第１駆動電流が前記放電灯に供給される第１駆動期間と、前記第１駆動期間の直後に設けられ、１０００Ｈｚより大きい周波数の交流電流である第２駆動電流が前記放電灯に供給される第２駆動期間と、からなる単位駆動期間で構成される混合周波数駆動期間を有し、前記第２駆動期間の長さは、前記第１駆動期間の長さ以上であることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、１０Ｈｚより大きく、３００Ｈｚ以下の周波数の半周期交流電流である第１駆動電流が供給されている第１駆動期間においては、電極の温度は上昇し、電極物質が溶融する。そして、１０００Ｈｚより大きい周波数の交流電流である第２駆動電流が供給されている第２駆動期間においては、電極の温度は下降し、溶融した電極物質が凝集して、凝固する。これを交互に繰り返すことによって、電極が成長し、電極の消耗が抑制される。また、第２駆動期間は、第１駆動期間よりも長く設けられ、１０００Ｈｚより大きい高周波を使用していることから、黒化を効果的に抑制できる。したがって、電極の消耗と、黒化・失透と、をともに抑制することができ、放電灯の寿命を向上できる放電灯駆動装置が得られる。
【００１１】
前記単位駆動期間は、前記第１駆動電流が一方の極性である第１単位駆動期間と、前記第１駆動電流が他方の極性である第２単位駆動期間と、を含み、前記混合周波数駆動期間は、前記第１単位駆動期間で構成される第１混合周波数駆動期間と、前記第２単位駆動期間で構成される第２混合周波数駆動期間と、を含み、前記第１混合周波数駆動期間と、前記第２混合周波数駆動期間と、が交互に設けられてもよい。
この構成によれば、極性の異なる第１駆動電流が流れる期間が、交互に設けられていることにより、両電極の成長が略均等になり、電極の消耗の偏りによって電極間距離が広がることを抑制できる。
【００１２】
前記混合周波数駆動期間同士の間に、１０００Ｈｚより大きい周波数の高周波交流電流が前記放電灯駆動部に供給される高周波駆動期間が設けられてもよい。
この構成によれば、放電灯に高周波の交流電流が流れる高周波駆動期間を有するため、より効果的に放電灯の黒化を抑制できる。
【００１３】
前記高周波駆動期間は、前記第１混合周波数駆動期間から前記第２混合周波数駆動期間までの間に設けられる第１高周波駆動期間と、前記第２混合周波数駆動期間から前記第１混合周波数駆動期間までの間に設けられる第２高周波駆動期間と、を含み、前記第１高周波駆動期間と、前記第２高周波駆動期間と、を合わせた期間の長さは、前記第１混合周波数駆動期間の開始時から、次の前記第１混合周波数駆動期間の開始時までの期間の長さの５０％以上であってもよい。
この構成によれば、効果的に電極の消耗を抑え、かつ、放電灯の黒化・失透を抑制できる。
【００１４】
前記高周波駆動期間は、前記混合周波数駆動期間の直後に設けられてもよい。
この構成によれば、混合周波数駆動期間において電極の温度が高くなった直後に、高周波駆動期間を設けることで、電極の過剰な成長を抑制するとともに、効果的に放電灯の黒化・失透を抑制できる。
【００１５】
前記混合周波数駆動期間は、１以上、５０以下の前記単位駆動期間から構成されてもよい。
この構成によれば、効果的に電極の消耗を抑え、かつ、放電灯の黒化・失透を抑制できる。
【００１６】
前記混合周波数駆動期間同士の間に、１０Ｈｚより大きく、１０００Ｈｚ以下の周波数の低周波交流電流が供給される低周波駆動期間が設けられてもよい。
この構成によれば、低周波駆動期間が設けられていることにより、混合周波数駆動期間において成長した電極の形状が整えられ、放電灯の寿命を向上できる。
【００１７】
前記低周波交流電流の周波数は、１００Ｈｚより大きく、６００Ｈｚ以下、であってもよい。
この構成によれば、効果的に電極の形状を整えることができ、より放電灯の寿命を向上できる。
【００１８】
本発明の光源装置は、光を射出する放電灯と、本発明の放電灯駆動装置と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、放電灯の寿命が向上し、信頼性に優れた光源装置が得られる。
【００１９】
本発明のプロジェクターは、本発明の光源装置と、前記光源装置から射出される光を映像信号に応じて変調する光変調素子と、前記光変調素子により変調された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、放電灯の寿命が向上し、信頼性に優れたプロジェクターが得られる。
【００２０】
本発明の放電灯駆動方法は、１０Ｈｚより大きく、３００Ｈｚ以下の周波数の半周期交流電流を放電灯に供給する第１駆動期間と、１０００Ｈｚより大きい周波数の交流電流を前記放電灯に供給する第２駆動期間と、を交互に繰り返す混合周波数駆動工程を有し、前記第２駆動期間は、前記第１駆動期間よりも長いことを特徴とする。
【００２１】
この方法によれば、１０Ｈｚより大きく、３００Ｈｚ以下の周波数の半周期交流電流である第１駆動電流が供給されている第１駆動期間においては、電極の温度は上昇し、電極物質が溶融する。そして、１０００Ｈｚより大きい周波数の交流電流である第２駆動電流が供給されている第２駆動期間においては、電極の温度は下降し、溶融した電極物質が凝固する。これを交互に繰り返すことによって、電極は成長し、電極の消耗が抑制される。また、第２駆動期間は、第１駆動期間よりも長く設けられ、１０００Ｈｚより大きい高周波を使用していることから、黒化を効果的に抑制できる。したがって、電極の消耗と、黒化・失透と、をともに抑制することができ、放電灯の寿命を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】本実施形態における放電灯の断面図である。
【図３】本実施形態のプロジェクターの各種構成要素を示すブロック図である。
【図４】本実施形態の放電灯点灯装置の回路図である。
【図５】本実施形態の制御部の一構成例を示すブロック図である。
【図６】放電灯の電極先端の突起の様子を示す図である。
【図７】電極の温度変化を示すグラフである。
【図８】放電灯の駆動電流波形の第１実施形態を示す図である。
【図９】放電灯の駆動電流波形の第２実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る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。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター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（光変調素子）と、クロスダイクロイックプリズム３４０と、投射光学系３５０と、を備えている。
【００２５】
光源装置２００から射出された光は、平行化レンズ３０５を通過して照明光学系３１０に入射する。平行化レンズ３０５は、光源装置２００からの光を平行化する機能を有する。
【００２６】
照明光学系３１０は、光源装置２００から射出される光の照度を、液晶ライトバルブ３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂ上において均一化するように調整する機能を有する。照明光学系３１０は、光源装置２００から射出される光の偏光方向を一方向に揃える機能も有する。その理由は、光源装置２００から射出される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。
【００２７】
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、入射光を赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（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によりそれぞれ変調される。液晶ライトバルブ３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂは、後述する液晶パネル５６０Ｒ，５６０Ｇ，５６０Ｂと、偏光板（図示せず）と、を備えている。
偏光板は、液晶パネル５６０Ｒ，５６０Ｇ，５６０Ｂのそれぞれの光入射側および光射出側に配置される。
【００２８】
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により合成される。合成光は投射光学系３５０に入射する。投射光学系３５０は、入射光をスクリーン７００（図３参照）に投射する。これにより、スクリーン７００上に映像が表示される。なお、平行化レンズ３０５、照明光学系３１０、色分離光学系３２０、クロスダイクロイックプリズム３４０、投射光学系３５０の各々の構成としては、周知の種々の構成を採用することができる。
【００２９】
図２は、光源装置２００の構成を示す断面図である。光源装置２００は、光源ユニット２１０と、放電灯点灯装置（放電灯駆動装置）１０と、を備えている。図２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、を備えている。
【００３０】
放電灯点灯装置１０は、放電灯９０に駆動電流（駆動電力）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、放電灯９０の光軸ＡＸと平行である。
【００３１】
放電灯９０の形状は、照射方向Ｄに沿って延びる棒状である。放電灯９０の一方の端部を第１端部９０ｅ１とし、放電灯９０の他方の端部を第２端部９０ｅ２とする。放電灯９０の材料は、たとえば、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、その内部は放電空間９１である。放電空間９１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。
【００３２】
放電空間９１には、第１電極９２および第２電極９３の先端が突出している。第１電極９２は、放電空間９１の第１端部９０ｅ１側に配置されている。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。第１電極９２および第２電極９３の形状は、光軸ＡＸに沿って延びる棒状である。放電空間９１には、第１電極９２および第２電極９３の電極先端部が、所定距離だけ離れて対向するように配置されている。第１電極９２および第２電極９３の材料は、たとえば、タングステン等の金属である。
【００３３】
放電灯９０の第１端部９０ｅ１に、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の内部を貫通する導電性部材５３４により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、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の内部を貫通する導電性部材５４４により電気的に接続されている。第１端子５３６および第２端子５４６の材料は、たとえば、タングステン等の金属である。導電性部材５３４，５４４の材料としては、たとえば、モリブデン箔が利用される。
【００３４】
第１端子５３６および第２端子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、第１端子５３６および第２端子５４６に、放電灯９０を駆動するための駆動電流を供給する。その結果、第１電極９２および第２電極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。
【００３５】
主反射鏡１１２は、固定部材１１４により、放電灯９０の第１端部９０ｅ１に固定されている。主反射鏡１１２は、放電光のうち、照射方向Ｄと反対側に向かって進む光を照射方向Ｄに向かって反射する。主反射鏡１１２の反射面（放電灯９０側の面）の形状は、放電光を照射方向Ｄに向かって反射できる範囲内において、特に限定されず、たとえば、回転楕円形状であっても、回転放物線形状であってもよい。たとえば、主反射鏡１１２の反射面の形状を回転放物線形状とした場合、主反射鏡１１２は、放電光を光軸ＡＸに略平行な光に変換することができる。これにより、平行化レンズ３０５を省略することができる。
【００３６】
副反射鏡５０は、固定部材５２２により、放電灯９０の第２端部９０ｅ２側に固定されている。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側の部分を囲む球面形状である。副反射鏡５０は、放電光のうち、主反射鏡１１２が配置された側と反対側に向かって進む光を主反射鏡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。
【００３７】
固定部材１１４，５２２の材料は、放電灯９０からの発熱に耐え得る耐熱材料である範囲内において、特に限定されず、たとえば、無機接着剤である。主反射鏡１１２および副反射鏡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および副反射鏡５０を放電灯９０に固定する方法に限らず、任意の方法を採用できる。たとえば、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。
【００３８】
以下、プロジェクター５００の回路構成について説明する。
図３は、本実施形態のプロジェクター５００の回路構成の一例を示す図である。プロジェクター５００は、図１に示した光学系の他、画像信号変換部５１０と、直流電源装置８０と、液晶パネル５６０Ｒ，５６０Ｇ，５６０Ｂと、画像処理装置５７０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５８０と、を備えている。
【００３９】
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。
【００４０】
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う。画像処理装置５７０は、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を液晶パネル５６０Ｒ，５６０Ｇ，５６０Ｂに供給する。
【００４１】
直流電源装置８０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する。直流電源装置８０は、トランス（図示しないが、直流電源装置８０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およびトランスの１次側にある放電灯点灯装置１０に直流電圧を供給する。
【００４２】
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、絶縁破壊を生じさせて放電路を形成する。以後、放電灯点灯装置１０は、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。
【００４３】
液晶パネル５６０Ｒ，５６０Ｇ，５６０Ｂは、前述した液晶ライトバルブ３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂにそれぞれ備えられている。液晶パネル５６０Ｒ，５６０Ｇ，５６０Ｂは、それぞれ駆動信号５７２Ｒ，５７２Ｇ，５７２Ｂに基づいて、前述した光学系を介して各液晶パネル５６０Ｒ，５６０Ｇ，５６０Ｂに入射される色光の透過率（輝度）を変調する。
【００４４】
ＣＰＵ５８０は、プロジェクター５００の点灯開始から消灯に至るまでの各種の動作を制御する。たとえば、図３の例では、通信信号５８２を介して点灯命令や消灯命令を放電灯点灯装置１０に出力する。ＣＰＵ５８０は、放電灯点灯装置１０から通信信号５８４を介して放電灯９０の点灯情報を受け取る。
【００４５】
以下、放電灯点灯装置１０の構成について説明する。
図４は、放電灯点灯装置１０の回路構成の一例を示す図である。
放電灯点灯装置１０は、図４に示すように、電力制御回路２０と、極性反転回路３０と、制御部４０と、動作検出部６０と、イグナイター回路７０と、を備えている。
【００４６】
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、直流電源装置８０からの電圧を入力とし、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。
【００４７】
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およびコンデンサー２４を含んで構成される。スイッチ素子２１は、たとえば、トランジスターで構成される。本実施形態においては、スイッチ素子２１の一端は直流電源装置８０の正電圧側に接続され、他端はダイオード２２のカソード端子およびコイル２３の一端に接続されている。
【００４８】
コイル２３の他端にコンデンサー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のアノード端子および直流電源装置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、後述する制御部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、たとえば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号が用いられてもよい。
【００４９】
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。
【００５０】
極性反転回路３０は、電力制御回路２０から入力される直流電流Ｉｄを所定のタイミングで極性反転させる。これにより、極性反転回路３０は、制御された時間だけ継続する直流である駆動電流Ｉ、もしくは、任意の周波数を持つ交流である駆動電流Ｉを生成し、出力する。本実施形態において、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。
【００５１】
極性反転回路３０は、たとえば、トランジスターなどで構成される第１のスイッチ素子３１、第２のスイッチ素子３２、第３のスイッチ素子３３、および第４のスイッチ素子３４を含んでいる。極性反転回路３０は、直列接続された第１のスイッチ素子３１および第２のスイッチ素子３２と、直列接続された第３のスイッチ素子３３および第４のスイッチ素子３４と、が互いに並列接続された構成を有する。第１のスイッチ素子３１、第２のスイッチ素子３２、第３のスイッチ素子３３、および第４のスイッチ素子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る。この極性反転制御信号に基づいて、第１のスイッチ素子３１、第２のスイッチ素子３２、第３のスイッチ素子３３および第４のスイッチ素子３４のＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。
【００５２】
極性反転回路３０においては、第１のスイッチ素子３１および第４のスイッチ素子３４と、第２のスイッチ素子３２および第３のスイッチ素子３３と、を交互にＯＮ／ＯＦＦさせる動作が繰り返される。これにより、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの極性が交互に反転する。第１のスイッチ素子３１と第２のスイッチ素子３２との共通接続点、および第３のスイッチ素子３３と第４のスイッチ素子３４との共通接続点から、制御された時間だけ同一極性状態を継続する直流である駆動電流Ｉ、もしくは制御された周波数をもつ交流である駆動電流Ｉを生成し、出力する。
【００５３】
すなわち、極性反転回路３０では、第１のスイッチ素子３１および第４のスイッチ素子３４がＯＮのときには第２のスイッチ素子３２および第３のスイッチ素子３３がＯＦＦであり、第１のスイッチ素子３１および第４のスイッチ素子３４がＯＦＦのときには第２のスイッチ素子３２および第３のスイッチ素子３３がＯＮであるように制御される。したがって、第１のスイッチ素子３１および第４のスイッチ素子３４がＯＮのときには、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。第２のスイッチ素子３２および第３のスイッチ素子３３がＯＮのときには、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。
【００５４】
本実施形態において、電力制御回路２０と極性反転回路３０とを合わせた部分が放電灯駆動部２３０に対応する。すなわち、放電灯駆動部２３０は、放電灯９０を駆動する駆動電流Ｉを放電灯９０に供給する。
【００５５】
制御部４０は、放電灯駆動部２３０を制御する。図４の例では、制御部４０は、電力制御回路２０および極性反転回路３０を制御することにより、駆動電流Ｉが同一極性を継続する保持時間、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。
【００５６】
制御部４０の構成は、特に限定されない。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、および極性反転回路コントローラー４３を含んで構成されている。なお、制御部４０は、その一部または全てを半導体集積回路で構成してもよい。
【００５７】
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およ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および極性反転回路３０を制御する。システムコントローラー４１は、動作検出部６０が検出した駆動電圧Ｖｌａおよび駆動電流Ｉに基づき、電力制御回路コントローラー４２および極性反転回路コントローラー４３を制御してもよい。
【００５８】
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。記憶部４４は、システムコントローラー４１とは独立に設けられてもよい。
【００５９】
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および極性反転回路３０を制御してもよい。記憶部４４には、たとえば、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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
制御部４０は、専用回路を用いて実現され、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ができる。これに対して、制御部４０は、たとえば、ＣＰＵが記憶部４４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。
【００６３】
図５は、制御部４０の他の構成例について説明するための図である。図５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されてもよい。
【００６４】
図４に示した例では、制御部４０は、放電灯点灯装置１０の一部として構成されている。これに対して、制御部４０の機能の一部をＣＰＵ５８０が担うように構成されていてもよい。
【００６５】
動作検出部６０は、たとえば、放電灯９０の駆動電圧Ｖｌａを検出し、制御部４０に駆動電圧情報を出力する電圧検出部、駆動電流Ｉを検出し、制御部４０に駆動電流情報を出力する電流検出部などを含んでいてもよい。本実施形態においては、動作検出部６０は、第１の抵抗６１、第２の抵抗６２および第３の抵抗６３を含んで構成されている。
【００６６】
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の抵抗６１および第２の抵抗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。
【００６７】
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する。イグナイター回路７０は、放電灯９０の点灯開始時に放電灯９０の電極間（第１電極９２と第２電極９３との間）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（第１電極９２と第２電極９３との間）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。
【００６８】
以下、駆動電流Ｉの極性と電極の温度との関係について説明する。
図６（ａ），（ｂ）および図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、放電灯９０に供給される駆動電流Ｉと電極の温度との関係を示す説明図である。
図６（ａ），（ｂ）は、第１電極９２および第２電極９３の動作状態を示している。
【００６９】
図６（ａ），（ｂ）には、第１電極９２および第２電極９３の先端部分が示されている。第１電極９２および第２電極９３の先端にはそれぞれ突起５５２ｐ，５６２ｐが形成されている。第１電極９２と第２電極９３の間で生じる放電は、主として突起５５２ｐと突起５６２ｐとの間で生じる。本実施形態のように突起５５２ｐ，５６２ｐがある場合には、突起が無い場合と比べて、第１電極９２および第２電極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５５２ｐ，５６２ｐは必ずしも形成されていなくてもよい。
【００７０】
図６（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極性状態を示している。第１極性状態では、放電により、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、陽極（第１電極９２）の先端（突起５５２ｐ）の温度が上昇する。
【００７１】
図６（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極性状態を示している。第２極性状態では、第１極性状態とは逆に、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。
【００７２】
このように、電子が衝突する陽極の温度は、電子を放出する陰極の温度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す虞がある。たとえば、高温となる電極の先端が過剰に溶けた場合には、意図しない電極の変形が生じ得る。その結果、電極間距離（アーク長）Ｗ１が適正値からずれる場合がある。また、低温となる電極の先端の溶融が不十分な場合には、先端に生じた微小な凹凸が溶けずに残る虞がある。その結果、いわゆるアークジャンプが生じる（アーク位置が安定せずに移動する）場合がある。
【００７３】
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することが考えられてきた。図７（ａ），（ｂ）は、放電灯９０に供給される駆動電流Ｉの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極性状態を示し、負値は第２極性状態を示す。
【００７４】
図７（ａ），（ｂ）に示す例では、駆動電流Ｉとして矩形波交流電流が利用されている。図７（ａ），（ｂ）に示す例では、第１極性状態と第２極性状態とが交互に繰り返されている。ここで、第１極性区間Ｔｐ１，Ｔｐ２は、第１極性状態が続く時間を示し、第２極性区間Ｔｎ１，Ｔｎ２は、第２極性状態が続く時間を示す。図７（ａ），（ｂ）に示す例では、第１極性区間Ｔｐ１，Ｔｐ２の平均電流値はＩｍ１であり、第２極性区間Ｔｎ１，Ｔｎ２の平均電流値は−Ｉｍ２である。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、実験的に決定することができる（たとえば、３０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲の値が採用される）。他の値、Ｉｍ１、−Ｉｍ２、Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｎ１、Ｔｎ２も、同様に実験的に決定することができる。
【００７５】
図７（ａ），（ｂ）に示す例では、図７（ａ）に示す電流の周波数よりも、図７（ｂ）に示す電流の周波数が高い。すなわち、第１極性区間Ｔｐ１より、第１極性区間Ｔｐ２の方が短く、第２極性区間Ｔｎ１より、第２極性区間Ｔｎ２の方が短い。
【００７６】
図７（ｃ）は、図７（ａ），（ｂ）に示すような電流を流した際の第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。波形Ｌｈ１は、図７（ａ）で示す電流を流した際の第１電極９２の温度変化を示す波形である。波形Ｌｈ２は、図７（ｂ）で示す電流を流した際の第１電極９２の温度変化を示す波形である。
【００７７】
図７（ｃ）の波形Ｌｈ１が表すように、図７（ａ）の電流を流した場合においては、第１極性区間Ｔｐ１において第１電極９２の温度Ｈが上昇し、第２極性区間Ｔｎ１において第１電極９２の温度Ｈが低下する。また同様に、図７（ｃ）の波形Ｌｈ２が表すように、図７（ｂ）の電流を流した場合においては、第１極性区間Ｔｐ２において第１電極９２の温度Ｈが上昇し、第２極性区間Ｔｎ２において第１電極９２の温度Ｈが低下する。
【００７８】
第１極性状態と第２極性状態が繰り返されるので、波形Ｌｈ１および波形Ｌｈ２にそれぞれ示す温度Ｈは最小値Ｈｍｉｎと最大値Ｈｍａｘ１，Ｈｍａｘ２との間で周期的に変化する。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極性状態では、第２電極９３の温度が低下し、第２極性状態では、第２電極９３の温度が上昇する。
【００７９】
ここで、第１極性区間Ｔｐ２より、第１極性区間Ｔｐ１の方が長いため、第１極性区間Ｔｐ２に比べ、第１極性区間Ｔｐ１の方が、第１電極９２の温度Ｈが上昇する時間が長い。これにより、波形Ｌｈ１では、第１電極９２の温度ＨがＨｍａｘ１まで上昇するのに対して、波形Ｌｈ２では、第１電極９２の温度Ｈは、Ｈｍａｘ１より低いＨｍａｘ２までしか上昇しない。したがって、放電灯９０に流れる交流電流の周波数が高いほど、第１電極９２の温度変化の幅を小さくし、かつ、第１電極９２の温度上昇を抑制できる。
【００８０】
以下、駆動電流波形の第１実施形態について説明する。
図８は、本実施形態の駆動電流波形ＤＷ１の一例を示すタイミングチャートである。制御部４０は、この駆動電流波形ＤＷ１に従って放電灯駆動部２３０を制御する。横軸は時間Ｔ、縦軸は電流Ｉを表す。
駆動電流波形ＤＷ１は、図８に示すように、制御サイクルＣ１における波形パターンが連続して構成されている。
【００８１】
制御サイクルＣ１は、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と、低周波駆動期間ＰＬと、第２混合周波数駆動期間ＰＭ２と、を有する。低周波駆動期間ＰＬは、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１の直後と、第２混合周波数駆動期間ＰＭ２の直後と、にそれぞれ設けられている。制御サイクルＣ１が繰り返されることにより、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と、第２混合周波数駆動期間ＰＭ２と、が交互に繰り返される。
【００８２】
第１混合周波数駆動期間ＰＭ１は、第１単位駆動期間Ｕ１で構成されている。
第１単位駆動期間Ｕ１は、第１駆動期間Ｕ１ａと、第２駆動期間Ｕ１ｂと、で構成されている。
第１混合周波数駆動期間ＰＭ１は、たとえば、１以上、５０以下の第１単位駆動期間Ｕ１で構成されている。図８においては、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１は、２つの第１単位駆動期間Ｕ１で構成されている。
【００８３】
第１駆動期間Ｕ１ａにおける電流波形は、電流値が正値の半周期交流波形である。言いかえると、第１駆動期間Ｕ１ａは、第１極性状態の電極間に交流電流が半周期分だけ流れる期間である。第１極性状態の電極間に交流電流が半周期分だけ流れることは、すなわち、第１極性状態の電極間に直流電流が流れることと等価である。
第１駆動期間Ｕ１ａにおいて放電灯９０に供給される半周期交流電流の周波数は、１０Ｈｚより大きく、３００Ｈｚ以下であり、直流電流が供給されている時間に換算すると、１／６００秒より長く、１／２０秒以下である。
【００８４】
第２駆動期間Ｕ１ｂにおける電流波形は、高周波の交流波形である。言いかえると、第２駆動期間Ｕ１ｂは、放電灯９０に高周波の交流電流が供給される期間である。
第２駆動期間Ｕ１ｂにおいて放電灯９０に供給される交流電流の周波数は、１０００Ｈｚより大きく、１０ＧＨｚ以下である。
【００８５】
第２駆動期間Ｕ１ｂの長さｔ２は、第１駆動期間Ｕ１ａの長さｔ１以上となるように設定されている。
【００８６】
低周波駆動期間ＰＬは、１０Ｈｚより大きく、１０００Ｈｚ以下の低周波の交流電流が放電灯９０に供給される期間である。低周波駆動期間ＰＬは、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と第２混合周波数駆動期間ＰＭ２との間に設けられている。低周波駆動期間ＰＬにおいて、放電灯９０に供給される電流の周波数は、通常、放電灯９０を駆動するのに用いられる周波数であり、たとえば、１００Ｈｚより大きく、６００Ｈｚ以下である。低周波駆動期間ＰＬにおける交流電流の周波数は、放電灯９０の特性に合わせて、実験的に決定できる。
なお、本明細書において低周波とは、１０００Ｈｚ以下の周波数を意味する。
【００８７】
第２混合周波数駆動期間ＰＭ２は、第２単位駆動期間Ｕ２で構成されている。
第２単位駆動期間Ｕ２は、第１駆動期間Ｕ２ａと、第２駆動期間Ｕ２ｂと、で構成されている。
第２混合周波数駆動期間ＰＭ２は、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と同様に、たとえば、１以上、５０以下の第２単位駆動期間Ｕ２で構成されている。図８においては、第２混合周波数駆動期間ＰＭ２は、２つの第２単位駆動期間Ｕ２で構成されている。
【００８８】
第１駆動期間Ｕ２ａは、第１駆動期間Ｕ１ａに対して、第２極性状態の電極間に電流が流れる点において異なる。第２駆動期間Ｕ２ｂは、第２駆動期間Ｕ１ｂと同様である。
また、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と同様に、第２駆動期間Ｕ２ｂの長さｔ４は、第１駆動期間Ｕ２ａの長さｔ３以上となるように設定されている。
【００８９】
以下、駆動電流波形ＤＷ１に従って、電極間に電流が流れた場合の電極の変化について説明する。
まず、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１では、第１単位駆動期間Ｕ１における電流波形に従って、電極間に電流が流れる。すなわち、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１においては、第１駆動期間Ｕ１ａと第２駆動期間Ｕ１ｂとが、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１を構成する第１単位駆動期間Ｕ１の数だけ交互に繰り返される。
【００９０】
第１駆動期間Ｕ１ａでは、第１極性状態の電極間に交流電流が半周期分だけ流れる。これにより、前述したように、第１電極９２の温度は上昇し、第１電極９２の電極構成物質が溶融する。
【００９１】
そして、第２駆動期間Ｕ１ｂでは、電極間に高周波の交流電流が流れることにより、第１電極９２の温度は下降する。そのため、溶融した第１電極９２の電極構成物質が凝集して、凝固する。これにより、第１駆動期間Ｕ１ａと、第２駆動期間Ｕ１ｂと、を交互に繰り返すことにより、第１電極９２、より詳しくは突起５５２ｐが成長する。
【００９２】
次に、低周波駆動期間ＰＬにおいては、低周波の交流電流が電極間に流れる。これにより、第１駆動期間Ｕ１ａにおいて成長した第１電極９２の形状が整えられる。これは、詳細は不明であるものの、放電灯に流される電流として通常用いられる低周波交流電流を流すことにより、電極の温度が適正な温度となることで、電極形状が適正な形状となるためと考えられる。
【００９３】
次に、第２混合周波数駆動期間ＰＭ２では、第２電極９３において第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と同様の反応が生じる。これにより、第２電極９３が成長する。
そして、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と同様に、直後に低周波駆動期間ＰＬが設けられることにより、第２電極９３の形状が整えられる。
以上により、１回分の制御サイクルＣ１が終了し、以後同様に制御サイクルＣ１が繰り返される。
【００９４】
本実施形態によれば、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１および第２混合周波数駆動期間ＰＭ２において、それぞれ一方の極性状態において電極間に電流が流れる期間（第１駆動期間Ｕ１ａおよび第１駆動期間Ｕ２ａ）と、交互に極性状態が変化して電極間に電流が流れる期間（第２駆動期間Ｕ１ｂおよび第２駆動期間Ｕ２ｂ）と、が設けられている。これにより、電極が溶融し、凝固するという反応が繰り返され電極が成長する。そのため、電極の消耗を抑制でき、電極間距離を維持できる。また、第２駆動期間Ｕ１ｂおよび第２駆動期間Ｕ２ｂにおいては、放電灯９０に高周波の交流電流が供給されているため、黒化・失透を抑制できる。したがって、電極の消耗と黒化・失透との両方を抑制でき、放電灯の寿命を向上できる。
【００９５】
また、本実施形態によれば、第２駆動期間Ｕ１ｂおよび第２駆動期間Ｕ２ｂは、第１駆動期間Ｕ１ａおよび第１駆動期間Ｕ２ａ以上の長さとなるように設定されている。そのため、電極の消耗および黒化・失透の抑制効果が向上する。
【００９６】
また、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と第２混合周波数駆動期間ＰＭ２とが交互に繰り返されるため、第１電極９２の成長と第２電極９３の成長とが略均等となり、電極の消耗の偏りによって電極間距離が広がることを抑制できる。
【００９７】
また、本実施形態によれば、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と第２混合周波数駆動期間ＰＭ２との間に、低周波駆動期間ＰＬが設けられているため、電極の形状が整えられ、放電灯の寿命を向上できる。
【００９８】
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。
【００９９】
放電灯の種類や状態によっては、低周波駆動期間ＰＬは設けられなくてもよい。
【０１００】
以下、駆動電流波形の第２実施形態について説明する。
図９は、本実施形態の駆動電流波形ＤＷ２の一例を示すタイミングチャートである。
駆動電流波形ＤＷ２は、図９に示すように、制御サイクルＣ２における波形パターンが連続して構成されている。
制御サイクルＣ２は、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と、第１高周波駆動期間ＰＨ１と、低周波駆動期間ＰＬと、第２混合周波数駆動期間ＰＭ２と、第２高周波駆動期間ＰＨ２と、を有する。低周波駆動期間ＰＬは、第１高周波駆動期間ＰＨ１の直後と、第２高周波駆動期間ＰＨ２の直後と、にそれぞれ設けられている。
【０１０１】
第１高周波駆動期間ＰＨ１および第２高周波駆動期間ＰＨ２は、１０００Ｈｚより大きく、１０ＧＨｚ以下の高周波交流電流が電極間に流れる期間である。
第１高周波駆動期間ＰＨ１の長さｔ５と、第２高周波駆動期間ＰＨ２の長さｔ６と、を合わせた長さは、制御サイクルＣ２の長さｔ７の５０％以上となるように設定されている。この範囲内において、長さｔ５および長さｔ６の大きさは、特に限定されず、長さｔ５と長さｔ６とのどちらが大きくても、長さｔ５と長さｔ６との大きさが同じであってもよい。
【０１０２】
第１高周波駆動期間ＰＨ１は、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１の直後に設けられ、第２高周波駆動期間ＰＨ２は、第２混合周波数駆動期間ＰＭ２の直後に設けられている。
低周波駆動期間ＰＬは、第１実施形態と同様に、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１と第２混合周波数駆動期間ＰＭ２との間にそれぞれ設けられている。本実施形態において、低周波駆動期間ＰＬは、第１高周波駆動期間ＰＨ１および第２高周波駆動期間ＰＨ２の直後に設けられている。
【０１０３】
本実施形態によれば、第１実施形態の駆動電流波形ＤＷ１による駆動によって、わずかに黒化が生じるような場合であっても、生じた黒化を解消し、放電灯の寿命をより向上させることができる。以下、詳細に説明する。
【０１０４】
放電灯内部には、通常、ハロゲンガスが封入されている。これは、溶融し蒸発した電極物質とハロゲンガスとを反応させることで、電極物質をハロゲン化させるためである。ハロゲン化された電極物質は、融点が降下するため、発光管内壁において凝固することが抑制され、結果として黒化が抑制される。さらに、ハロゲン化された電極物質は、電極において還元され、凝固する。これにより、蒸発した電極物質が、再び電極を構成する材料の一部となり、電極の消耗が抑制される。放電灯内部におけるこのような反応をハロゲンサイクルと呼ぶ。
このハロゲンサイクルは、放電灯内部の温度が不安定な状態では生じにくくなり、放電灯内部の温度を安定させることによって活発化する。
【０１０５】
一方、前述したように、電極に高周波電流を流すと、低周波電流に比べて電極の温度変化の幅が小さく、結果として、放電灯内部の温度を安定させることができる（図７（ｃ）参照）。これにより、ハロゲンサイクルが活発化する。ハロゲンサイクルが活発化すると、発光管内壁においても、電極物質のハロゲン化が生じる。そのため、すでに発光管内壁に付着した電極物質を、ハロゲンサイクルによって再び電極を構成する材料の一部に戻すことができる。
【０１０６】
本実施形態によれば、第１高周波駆動期間ＰＨ１および第２高周波駆動期間ＰＨ２を制御サイクルＣ２の５０％以上の長さとなるようにしているため、ハロゲンサイクルを活発化できる。そのため、たとえば、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１および第２混合周波数駆動期間ＰＭ２において、黒化が生じるような場合であっても、第１高周波駆動期間ＰＨ１および第２高周波駆動期間ＰＨ２において、発光管内壁に付着した電極物質を、再び電極へと戻すことができる。したがって、生じた黒化を解消するとともに、電極の消耗を抑制できる。
【０１０７】
また、第１高周波駆動期間ＰＨ１は、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１の直後に設けられ、第２高周波駆動期間ＰＨ２は、第２混合周波数駆動期間ＰＭ２の直後に設けられている。そのため、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１および第２混合周波数駆動期間ＰＭ２で高温となった放電灯内部の温度を降下させ、急激に成長する電極の反応を抑制することができる。これにより、好適な電極間距離を保つことができ、放電灯の寿命を向上できる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
第１高周波駆動期間ＰＨ１は、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１の直後に設けられなくてもよく、第２高周波駆動期間ＰＨ２は、第２混合周波数駆動期間ＰＭ２の直後に設けられなくてもよい。この場合、たとえば、第１混合周波数駆動期間ＰＭ１および第２混合周波数駆動期間ＰＭ２それぞれの直後に、低周波駆動期間ＰＬを設け、その後に第１高周波駆動期間ＰＨ１および第２高周波駆動期間ＰＨ２をそれぞれ設けることができる。
【０１１０】
低周波駆動期間ＰＬは、設けられなくてもよい。
【０１１１】
以下、駆動電流波形の第１実施形態および駆動電流波形の第２実施形態の実施例についてそれぞれ説明する。
第１実施形態および第２実施形態それぞれの実施例について長期耐久試験を行い、放電灯の電極消耗および黒化・失透の様子について比較例と対比した。長期耐久試験は、３０００時間、放電灯に電流を流すことにより行った。
【０１１２】
以下、第１実施形態の実施例である実施例１について説明する。
実施例１においては、第１駆動期間の電流の周波数を１００Ｈｚ、第２駆動期間の電流の周波数を１２００Ｈｚとした。第１駆動期間の長さは、１００Ｈｚの周波数で半周期分、すなわち、５ｍｓである。第２駆動期間の長さは、１２００Ｈｚの周波数で１０周期分、すなわち、８．３３ｍｓと設定した。
【０１１３】
第１駆動期間および第２駆動期間からなる単位駆動期間は、１回の混合周波数駆動期間において、３回含まれるように設定した。また、低周波駆動期間における電流の周波数は、２８０Ｈｚとし、低周波駆動期間の長さは、交流電流の５周期分、すなわち、１７．８６ｍｓとした。
【０１１４】
比較例１は、実施例１に対して、第２駆動期間における電流の周波数を６００Ｈｚとした場合である。言いかえると、第２駆動期間における電流の周波数が１０００Ｈｚよりも低い場合である。第２駆動期間の長さは、交流電流を１０周期分、すなわち、８．３３ｍｓとした。
【０１１５】
比較例２は、実施例１に対して、第２駆動期間において１２００Ｈｚの交流電流を３周期分、すなわち、２．５ｍｓ流した場合である。言いかえると、第２駆動期間が、第１駆動期間よりも短い場合である。
【０１１６】
比較例３は、実施例１に対して、第１駆動期間において１００Ｈｚの交流電流を１周期分、すなわち、１０ｍｓ流した場合である。言いかえると、一方の極性状態でのみ電流を流す期間、すなわち、直流電流を流す期間を設けない場合である。
【０１１７】
実施例１および比較例１から比較例３の長期耐久試験の結果を表１に示す。
評価は、電極間距離の変動率と、黒化・失透の様子と、照度維持率と、でそれぞれ行った。電極間距離は、図６（ａ），（ｂ）に示す電極間距離Ｗ１に相当する。
【０１１８】
【表１】
2014232627.tif 000003
【０１１９】
表１から、比較例１では、電極間距離は保たれているものの、黒化・失透が生じ、照度維持率が低下していることが分かる。これは、１０００Ｈｚより大きい周波数の高周波電流で駆動される期間が設けられなかったため、黒化・失透の抑制効果が低かったためと考えられる。
【０１２０】
比較例２においても、比較例１と同様に、電極間距離は保たれているものの、黒化・失透が生じ、照度維持率が低下していることが分かる。これは、高周波で駆動する期間が、半周期交流電流によって駆動される期間よりも短いことで、十分な黒化・失透の抑制効果が得られなかったためと考えられる。
【０１２１】
比較例３では、電極間距離が広がり、黒化は起こらないものの失透が生じ、照度維持率が低下していることが分かる。これは、直流電流で駆動する期間が設けられなかったことで、電極間距離の制御がうまく行われなかったためと考えられる。
【０１２２】
上記の比較例１から比較例３に対して、実施例１では、電極間距離変動率が低く抑えられ、照度維持率が高く保たれていることが分かる。また、放電灯の黒化・失透も見られなかった。これにより、実施例１の放電灯の寿命向上効果が確かめられた。
【０１２３】
以下、第２実施形態の実施例である実施例２について説明する。
実施例２は、実施例１に対して、混合周波数駆動期間の直後に高周波駆動期間が設けられている点においてのみ異なる。高周波駆動期間は、第１混合周波数駆動期間と第２混合周波数駆動期間との直後にそれぞれ設けられ、高周波駆動期間において流れる電流の周波数は、１２００Ｈｚである。１回の高周波駆動期間の長さは、交流電流を７２周期分、すなわち、６０ｍｓである。高周波駆動期間は、１回の制御サイクルに２回含まれている。言いかえると、１回の制御サイクルにおける高周波駆動期間を合わせた長さは、１２０ｍｓである。実施例２における１回の制御サイクルの長さは２３５．７ｍｓであるため、高周波駆動期間を合わせた長さが、１回の制御サイクルにおいて約５１％となるように設定されている。
【０１２４】
比較例４は、実施例２に対して、１回の制御サイクルにおける高周波駆動期間の占める割合を５０％より小さくした場合である。第１混合周波数駆動期間と第２混合周波数駆動期間との直後にそれぞれ設けられた高周波駆動期間の長さは、１２００Ｈｚの交流電流を３６周期分、すなわち、３０ｍｓである。これにより、１回の制御サイクルにおける高周波駆動期間の占める割合は、約３４％となるように設定されている。
【０１２５】
比較例５は、実施例２に対して、高周波駆動期間において電極に流す電流の周波数を１０００Ｈｚよりも低く設定した場合である。高周波駆動期間における交流電流の周波数は、５００Ｈｚとし、高周波駆動期間の長さは、実施例２と同一となるように設定した。
【０１２６】
実施例２および比較例４，５の長期耐久試験の結果を表２に示す。
評価は、実施例１と同様に、電極間距離の変動率と、黒化・失透の様子と、照度維持率と、でそれぞれ行った。
【０１２７】
【表２】
2014232627.tif 000004
【０１２８】
表２から、比較例４では、電極間距離は保たれているものの、黒化・失透が生じ、照度維持率が低下していることが分かる。これは、高周波駆動期間の長さが足りず、十分に黒化を解消できなかったためと考えられる。
【０１２９】
比較例５においても、比較例４と同様に、電極間距離は保たれているものの、黒化・失透が生じ、照度維持率が低下していることが分かる。これは、高周波駆動期間における電流の周波数が低かったことで、黒化の抑制・解消効果が十分に得られなかったためと考えられる。
【０１３０】
上記比較例４，５に対して、実施例２では、電極間距離変動率が低く抑えられ、照度維持率が高く保たれていることが分かる。また、放電灯の黒化・失透も見られなかった。したがって、実施例２の放電灯の寿命向上効果が確かめられた。
【０１３１】
また、表１，２を参照して、実施例１と実施例２とを比べると、実施例１に比べて、実施例２の方が、照度維持率が高いことが分かる。これにより、高周波駆動期間を設けることによる、黒化の抑制・解消効果が確かめられた。
【符号の説明】
【０１３２】
１０…放電灯点灯装置（放電灯駆動装置）、４０…制御部、９０…放電灯、２００…光源装置、２３０…放電灯駆動部、３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂ…液晶ライトバルブ（光変調素子）、３５０…投射光学系、５００…プロジェクター、ＤＷ１，ＤＷ２…駆動電流波形、ＰＨ１…第１高周波駆動期間、ＰＨ２…第２高周波駆動期間、ＰＬ…低周波駆動期間、ＰＭ１…第１混合周波数駆動期間、ＰＭ２…第２混合周波数駆動期間、Ｕ１…第１単位駆動期間、Ｕ２…第２単位駆動期間、Ｕ１ａ，Ｕ２ａ…第１駆動期間、Ｕ１ｂ，Ｕ２ｂ…第２駆動期間
【図１】
2014232627.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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