(57)【要約】  高圧放電ランプにおけるランプ電圧の過度な低下を抑制することができる高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置を提供する。  高圧放電ランプ４に供給する交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、この第１の値以下の第３の値とに切り替える。この交流電流の周波数の切り替えでは、第３の値の交流電流を供給するＡ期間を、所定の時間間隔で繰り返すとともに、当該所定の時間間隔の間に、第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返し、Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とするように制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させる高圧放電ランプ点灯装置であって、
前記高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替える周波数切替回路と、この周波数切替回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記第３の値の交流電流を供給するＡ期間を、所定の時間間隔で繰り返すとともに、
前記所定の時間間隔の間に、前記第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、前記第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返し、
前記Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ前記第３の値の交流電流の５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とするように、前記周波数切替回路を制御する
ことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記所定の時間間隔の間において、
前記Ａ期間の後を前記Ｃ期間とし、その後、前記Ｂ期間と、前記Ｃ期間とを交互に繰り返し、最後を前記Ｃ期間とするように、前記周波数切替回路を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記第１の値が、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記Ｂ期間の長さが、前記第１の値の交流電流の０．５周期以上１０周期以下の所定の周期である
ことを特徴とする請求項３に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
前記第２の値が、３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項６】
前記第２の値が、２１０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択される複数の０．５周期の周波数の平均値であり、かつその平均値が、３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲である請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項７】
前記Ｃ期間の長さが、前記第２の値の交流電流の２周期以上２００周期以下の所定の周期である
ことを特徴とする請求項５に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項８】
前記第３の値が、１５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項９】
前記Ａ期間を繰り返す前記所定の時間間隔が、１［秒］以上３００［秒］以下の範囲である
ことを特徴とする請求項８に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１０】
前記制御回路が、前記所定の時間間隔の間に前記Ｂ期間を複数回繰り返すとともに、この複数の前記Ｂ期間における交流電流の位相を、前記Ｂ期間が現れる順に交互に逆位相となるように、前記周波数切替回路を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１１】
前記制御回路が、前記Ａ期間における交流電流の位相を、前記Ａ期間が現れる順に交互に逆位相となるように、前記周波数切替回路を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１２】
内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプと、
この高圧放電ランプを点灯させる請求項１に記載された高圧放電ランプ点灯装置と、
を備えたことを特徴とする高圧放電ランプ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載された高圧放電ランプ装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１４】
内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させる高圧放電ランプの点灯方法であって、
前記交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替えるに際し、
前記周波数を、前記第３の値に所定の時間間隔で切り替えて、前記第３の値の交流電流を供給するＡ期間を前記所定の時間間隔で繰り返すとともに、
前記所定の時間間隔の間に、前記第１の値と、前記第２の値とを交互に切り替えて、前記第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、前記第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返し、
前記Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ前記第３の値の交流電流の５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とする
ことを特徴とする高圧放電ランプの点灯方法。
【請求項１５】
前記所定の時間間隔の間において、
前記Ａ期間の後を前記Ｃ期間とし、その後、前記Ｂ期間と、前記Ｃ期間とを交互に繰り返し、最後を前記Ｃ期間とする
ことを特徴とする請求項１４に記載の高圧放電ランプの点灯方法。
【請求項１６】
前記所定の時間間隔の間において、前記Ｂ期間を複数回繰り返し、さらにこの複数の前記Ｂ期間における交流電流の位相を、前記Ｂ期間が現れる順に交互に逆位相とする
ことを特徴とする請求項１４に記載の高圧放電ランプの点灯方法。
【請求項１７】
前記Ａ期間における交流電流の位相を、前記Ａ期間が現れる順に交互に逆位相とする
ことを特徴とする請求項１４に記載の高圧放電ランプの点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタは、会議等でのプレゼンテーションにパーソナルコンピュータとともに多く利用されている。また、一般家庭においてもホームシアターの用途としてプロジェクタが利用されている。【０００３】
このようなプロジェクタは、光源からの射出光を利用し、画像情報に応じて処理された光学像を拡大投射するものであって、その光源として点光源により近く、高輝度で高演色な高圧放電ランプ、特に高圧水銀ランプが広く使用されている。【０００４】
高圧水銀ランプは、内部に発光物質として水銀が例えば２００［ｍｇ／ｃｍ3］以上封入され、かつタングステン製の一対の電極が互いに略対向するように配置された発光管を備えている。また、この発光管内には水銀の他に、いわゆるハロゲンサイクル作用を利用し、点灯中、電極の構成材料であるタングステンが飛散して発光管の内面に付着して黒化するのを防止するべく、ハロゲン物質も封入されている。【０００５】
ハロゲンサイクル作用によって発光管の内面が黒化するのを防止することができる一方で、電極から飛散したタングステンが再び電極に戻って付着し、その堆積物として突起部が形成されることが知られている。この突起部が、電極間におけるアークの輝点となるので、突起部が各電極の先端部に適正に形成された場合には、安定したアークが得られ、いわゆるアークの輝点移動によるフリッカの発生を防止することができる。【０００６】
かかる突起部を各電極の先端部において適正に形成しかつ維持するために、突起部の形状の変化に伴う電極間距離の増減を検知して、高圧水銀ランプに供給する交流電流の周波数を、５０Ｈｚ未満または７５０Ｈｚ以上の第１の周波数と、５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の第２の周波数とに切り替える制御手段を備えた高圧放電ランプ装置が提案されている（例えば特許文献１等）。この特許文献１に記載された高圧放電ランプ装置は、突起部が減退して電極間距離が増加したときには、第２の周波数の交流電流で突起部を成長させ、逆に、突起部が成長して電極間距離が減少したときには、第１の周波数の交流電流で、各電極の先端部の温度を上昇させ、突起部を蒸発させるものである。【０００７】
このように特許文献１に記載の高圧放電ランプ装置が、突起部の形状の変化後にその形状を修復させる構成であるのに対し、突起部の形状が変化する前から、高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、２つ以上の異なる値で繰り返し変調させる構成とした高圧放電ランプ装置も提案されている（例えば特許文献２等）。この特許文献２に記載された高圧放電ランプ装置は、少なくとも１つの値における周波数の交流電流で突起部を成長させ、残りの値における周波数の交流電流で突起部を蒸発させることができ、この突起部の成長と蒸発とを交互に繰り返すことで、当該突起部の形状を維持するものである。
【特許文献１】特開２００１−３１２９９７号公報
【特許文献２】特許第３８５１３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らの検討によると、上記従来の高圧放電ランプ装置において、一対の電極の先端部に形成された突起部が異常に成長して、当該電極間の距離が減少し過ぎる場合があることが分かった。例えば、上記特許文献１に記載の高圧放電ランプ装置では、突起部が成長して、その形状が変化した後に、突起部を蒸発させるための交流電流の周波数に切り替えるため、突起部が蒸発し始めるまでの間に、突起部が異常に成長することがあった。また、上記特許文献２に記載の高圧放電ランプ装置においても、高圧放電ランプの個体差による特性のバラツキから、ごく一部の高圧放電ランプ装置では、突起部の適正な形状を維持することができず、突起部が異常に成長することがあった。このようにして突起部が異常に成長して一対の電極間の距離が減少し過ぎた場合、ランプ電圧が過度に低下し、そのため、高圧放電ランプに定格電力を供給できず、高圧放電ランプの照度が低下するという問題があった。さらに、高圧放電ランプの発光管内部の温度が低下して、ハロゲンサイクルが適正に動作しなくなり、発光管の黒化に繋がるという問題もある。【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高圧放電ランプにおける一対の電極の先端部の突起部を適正に形成、維持して、ランプ電圧の過度な低下を抑制することができる高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置は、内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させるものであって、前記高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替える周波数切替回路と、この周波数切替回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第３の値の交流電流を供給するＡ期間を、所定の時間間隔で繰り返すとともに、前記所定の時間間隔の間に、前記第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、前記第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返し、前記Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ前記第３の値の交流電流の５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とするように、前記周波数切替回路を制御することを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係る高圧放電ランプ装置は、内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプと、この高圧放電ランプを点灯させる前記高圧放電ランプ点灯装置と、を備えたことを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係るプロジェクタは、前記高圧放電ランプ装置を備えたことを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係る高圧放電ランプの点灯方法は、内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させる方法であって、前記交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替えるに際し、前記周波数を、前記第３の値に所定の時間間隔で切り替えて、前記第３の値の交流電流を供給するＡ期間を前記所定の時間間隔で繰り返すとともに、前記所定の時間間隔の間に、前記第１の値と、前記第２の値とを交互に切り替えて、前記第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、前記第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返し、前記Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ前記第３の値の交流電流の５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成の高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替える周波数切替回路と、この周波数切替回路を制御する制御回路とを備えている。これら第１〜第３の値の各周波数の交流電流は、周波数が互いに異なるので、それぞれは、一対の電極の先端部に形成された突起部を成長または減退させる作用を有する。そして、第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返すことにより、突起部の成長作用と減退作用の両方を混合した作用が得られ、突起部を適正に形成、維持することができる。また、第３の値の交流電流を、前記Ｂ期間よりも長く、かつ５．５周期以上５０周期以下の所定の周期で供給するＡ期間を、所定の時間間隔で繰り返すことにより、突起部の成長と減退の作用バランスが、成長過多となるような状態を効果的に避けることができ、突起部を適正に形成、維持することができる。【００１５】
なお、ここでの「突起部を適正に形成、維持する」とは、突起部を具体的な特定の形状に形成し、かつその特定の形状を維持することのみを示すものではなく、一対の電極間の距離の過剰な減少を抑制するとともに、アークジャンプの発生を十分に抑制することができればよく、突起部の形状を特に限定するものではない。【００１６】
また、上記構成の高圧放電ランプの点灯方法は、上記高圧放電ランプ点灯装置と同様の効果を得ることができる。【００１７】
本発明によれば、高圧放電ランプにおける一対の電極の先端部の突起部を適正に形成、維持して、ランプ電圧の過度な低下を抑制することができる高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る高圧放電ランプ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る高圧水銀ランプの発光管の一部切欠断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る高圧水銀ランプの電極の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係るランプユニットの構成を示す一部切欠斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係る高圧放電ランプ点灯装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る高圧水銀ランプの定常点灯状態における交流電流の波形の一例を示す図である。
【図７】電極の先端部における突起部の形状を説明するための模式図である。
【図８】点灯試験における電圧推移の結果を示す表である。
【図９】第１の実施形態に係るプロジェクタとしてフロントプロジェクタの構成を示す一部切欠斜視図である。
【図１０】図９のフロントプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図１２】カラーホイールを示す模式図であって、（ａ）は、各セグメントの中心角が均等なカラーホイールであり、（ｂ）は、各セグメントの中心角が不均等なカラーホイールである。
【図１３】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１４】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１６】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１７】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形および同期信号の一例を示す図である。
【図１８】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形および同期信号の一例を示す図である。
【図１９】第１および第２の実施形態に係るプロジェクタとしてリアプロジェクタの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    高圧放電ランプ装置
２    ＤＣ電源回路
３    高圧放電ランプ点灯装置
４    高圧水銀ランプ
５    ＤＣ／ＤＣコンバータ
６    ＤＣ／ＡＣインバータ
７    高電圧発生部
８    ランプ電流検出部
９    ランプ電圧検出部
１０    制御回路
１１    マイコン
１２    ＰＷＭ制御回路
１３    点灯判別回路
１４    タイマー
１６    発光部
１８    放電空間
１９    電極
２０    電極棒
２１    電極コイル
２２    先端部
２３    突起部
２６    反射鏡
２７    ランプユニット
２８    反射面
３５    フロントプロジェクタ
４２    リアプロジェクタ
５０    カラーホイール
５０ａ  境界線
５１    カラーホイール
５５    フロントプロジェクタ
５６    光学ユニット
５７，５８  レンズ
５９    ＤＭＤパネル
６５    ミラー群
６６    液晶パネル
７０    プリズム
Ｅ    所定時間（所定の時間間隔）
Ｌ    電極間距離
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
＜構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ装置１のブロック図を示す。【００２１】
図１に示すように、高圧放電ランプ装置１は、外部の交流電源（ＡＣ１００［Ｖ］）に接続されるＤＣ電源回路２から高圧放電ランプ点灯装置３（電子安定器）を介して高圧放電ランプ、例えば高圧水銀ランプ４に接続された構成からなる。【００２２】
ＤＣ電源回路２は、例えば整流回路（図示せず）を有しており、家庭用の交流電圧（１００［Ｖ］）から一定の直流電圧を生成し、高圧放電ランプ点灯装置３に供給する。【００２３】
高圧放電ランプ点灯装置３は、主にＤＣ／ＤＣコンバータ５、ＤＣ／ＡＣインバータ６、高電圧発生部７、ランプ電流検出部８、ランプ電圧検出部９、制御回路１０から構成されている。【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、制御回路１０からのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号を受けて所定の大きさの直流電流をＤＣ／ＡＣインバータ６に供給する。すなわち、安定点灯時（定常点灯状態）において高圧水銀ランプ４の光出力を一定に保つべくランプ電力を一定にする制御（定電力制御）を行う必要があるが、制御回路１０はそのためにランプ電流検出部８で検出したランプ電流、およびランプ電圧検出部９で検出したランプ電圧にそれぞれ基づいてマイコン１１によってランプ電力を演算し、それを一定にするようなＰＷＭ制御信号をＰＷＭ制御回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ５に送る。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、それを受けてＤＣ電源回路２からの直流電圧を所定の大きさの直流電流に変換する。ただし、制御回路１０は、ランプの始動動作後からランプが立ち上がるまでのランプ電圧が低い状態、言い換えればランプ電流が高い状態においては定電流制御するようにＰＷＭ制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ５に送る。【００２５】
ここで、「定常点灯状態」とは、高圧放電ランプに一定の電力が供給されることにより、高圧放電ランプ内のガス圧がその電力に応じた圧力に安定している状態を言うものとする。また、始動動作後の「定電流制御」とは、電流値を一定にする制御だけを指すのではなく、ランプが立ち上がるまでのランプ電圧が低い状態においてランプに過電流が流れるのを防ぐために電流に制限をかけた制御全般を示す。したがって、電流値が一定でない場合も含む。ただし、ランプが立ち上がった後に行う定電力制御も定電流制御の一つと解される場合があるが、ここでは定電力制御を定電流制御の一つとして含めない。【００２６】
ＤＣ／ＡＣインバータ６は、高圧水銀ランプ４に供給される略矩形波の交流電流を生成するとともに、交流電流の周波数を所定の値に切り替える周波数切替回路として機能する。具体的には、ＤＣ／ＡＣインバータ６が、ＤＣ／ＤＣコンバータ５から出力された直流電流を、制御回路１０からの制御信号に基づいて決定される特定の周波数の略矩形波の交流電流に変換している。【００２７】
ここで、「略矩形波」の交流電流とは、完全な矩形波をなす電流はもちろんのこと、極性反転直後のオーバーシュートやアンダーシュート等によって若干の歪を有する矩形波も含むものとする。また、アークジャンプを抑制する点灯方法として、従来から矩形波の半周期毎の極性反転前にパルス電流を重畳したり、矩形波の半周期毎において時間とともに電流値が増大するように傾斜をつけたり、矩形波の半周期毎の極性反転直前または直後に高周波が１周期付加され、かつ付加した波形の後半の半周期のランプ電流のみに、付加する直前の電流値より高くする交流波形が知られている。ここでは、このような基本となる矩形波に何らかの成分を重畳して変形したものも「略矩形波」に含まれるものとする。【００２８】
高電圧発生部７は、例えばトランス（図示せず）を有しており、高圧水銀ランプ４の電極１９間での絶縁破壊を促し、高圧水銀ランプ４を始動させるべく高電圧を発生させて高圧水銀ランプ４に印加する。【００２９】
ランプ電流検出部８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５とＤＣ／ＡＣインバータ６とを結ぶ配線に流れる電流（ランプ電流に相当する）を検出し、ランプ電流の大きさを示す信号を出力する。【００３０】
ランプ電圧検出部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧（ランプ電圧に相当する）を検出し、ランプ電圧のレベルを示す信号を出力する。【００３１】
制御回路１０は、マイコン１１、ＰＷＭ制御回路１２、点灯判別回路１３、タイマー１４を備える。マイコン１１は、ランプ電流検出部８の出力信号、ランプ電圧検出部９の出力信号、タイマー１４の出力信号を受けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５およびＤＣ／ＡＣインバータ６を制御する。このうち、ＤＣ／ＡＣインバータ６を制御する信号には、交流電流を生成する際の周波数を制御する周波数制御信号が含まれている。つまり、制御回路１０は、この周波数制御信号に基づいて周波数の異なる交流電流を生成するようにＤＣ／ＡＣインバータ６に制御信号を送っている。したがって、マイコン１１の設定プログラムを適宜変えることにより所望とする種々の周波数の交流電流を得ることができる。【００３２】
ＰＷＭ制御回路１２は、マイコン１１からのＰＷＭ制御信号を受けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５をＰＷＭ制御する。点灯判別回路１３は、ランプの点灯を検知する。タイマー１４はランプの点灯が検知されたときカウントをスタートする。制御回路１０の動作については後に詳述する。【００３３】
次に、一例として定格電力１８０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４の概略構成について図２を参照して説明する。【００３４】
図２に示すように、高圧水銀ランプ４の発光管は、その容囲器の構成材料が例えば石英ガラスからなり、管中央部の略回転楕円体形状の発光部１６と、この両側からそれぞれ外方向に延在するように連接された略円柱体形状の封止部１７とを有する。【００３５】
発光部１６の内部（放電空間１８）には、発光物質である水銀（Ｈｇ）と、始動補助用の希ガスとして例えばアルゴンガス（Ａｒ）、クリプトンガス（Ｋｒ）、あるいはキセノンガス（Ｘｅ）またはそれら２種以上の混合ガスと、ハロゲンサイクル作用のためのヨウ素（Ｉ）あるいは臭素（Ｂｒ）、またはそれらの混合物とがそれぞれ所定量封入されている。一例として、水銀の封入量は１５０［ｍｇ／ｃｍ3］以上３９０［ｍｇ／ｃｍ3］の範囲内で、アルゴンガスの封入量（２５℃）は０．０１［ＭＰａ］以上１［ＭＰａ］以下の範囲内で、臭素の封入量は１×１０-10［ｍｏｌ／ｃｍ3］以上１×１０-4［ｍｏｌ／ｃｍ3］の範囲内で、好ましくは１×１０-9［ｍｏｌ／ｃｍ3］以上１×１０-5［ｍｏｌ／ｃｍ3］の範囲内でそれぞれ設定されている。【００３６】
また、発光部１６内には、一対のタングステン（Ｗ）製の電極１９の一端部側がそれぞれ互いに略対向するように配置されている。一例として、この一対の電極１９間となる電極間距離Ｌ（図２参照）は、０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内で設定される。【００３７】
電極１９は、図３に示すように、電極棒２０とその一端部に取り付けられた電極コイル２１とからなる。特に電極１９の先端部２２（一端部）は、電極棒２０の一部と電極コイル２１の一部とがそれぞれ一体的に溶融されて例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に加工されている。また、この電極１９の先端部２２には、点灯中のハロゲンサイクル作用によって、電極１９の構成材料であるタングステンが蒸発した後、ハロゲンによって再び電極１９、特にその先端部２２の頂点部に戻って堆積し、その堆積物からなる突起部２３が機械的加工を行うことなく自己形成される。ここで示す突起部２３は製造工程の点灯工程中に形成させたもので、製品完成時には既に形成された状態にある。前記電極間距離Ｌは、具体的にはこれら突起部２３間の距離を示す。【００３８】
なお、電極１９の先端部を例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に形成するに当たり、電極棒２０の一部と電極コイル２１の一部とをそれぞれ溶融させて形成する以外に、予め略半球状、略球状または略円錐状に削り出したもの、またはそのような形状で焼結したもの電極棒２０の先端部に取り付けてもよい。【００３９】
図２に戻り、電極１９の他端部は、封止部１７に気密に封着されたモリブデン製の金属箔２４を介して外部リード線２５の一端部に接続されている。外部リード線２５の他端部は封止部１７の端面から外部に突出し、図示していない電力供給線または口金等に接続される。【００４０】
そして、このような高圧水銀ランプ４は、図４に示すように、反射鏡２６内に組み込まれてランプユニット２７を構成する。【００４１】
すなわち、ランプユニット２７は、図４に示すように、上記した高圧水銀ランプ４と、内面が凹面の反射面２８を有する基体がガラスまたは金属からなる反射鏡２６とを備えており、この反射鏡２６内に高圧水銀ランプ４がその長手方向の中心軸Ｘと反射鏡２６の光軸Ｙとが略一致し、反射鏡２６による集光効率が高まるように組み込まれ、高圧水銀ランプ４からの射出光が反射面２８により反射されるように構成されている。【００４２】
高圧水銀ランプ４には、発光管の一方の封止部１７に、電源接続用端子２９が付設された円筒形の口金３０が装着されている。一方の封止部１７から外部に導出した外部リード線２５が電源接続用端子２９に接続されている。他方の外部リード線２５には電力供給線３１が接続されている。【００４３】
そして、この高圧水銀ランプ４は、口金３０が反射鏡２６のネック部３２内に挿入され、かつ接着剤３３を介して固着されている。このとき、電力供給線３１は、反射鏡２６に設けられた貫通孔３４に挿通される。【００４４】
なお、反射面２８は、例えば回転楕円体面や回転放物体面からなり、多層干渉膜等が蒸着されている。
＜動作＞
次に、本実施形態に係る高圧放電ランプ点灯装置３の動作例について図１、図２および図５のフローチャートを参照して説明する。図５は、高圧放電ランプ点灯装置３における交流電流の変調制御を示すフローチャートである。ただし、図５のフローチャートにおいて後述する始動動作は省略している。
（１）まず、高圧水銀ランプ４を放電開始させるための点灯スイッチ（図示せず）がオンされると、制御回路１０は、高電圧発生部７に例えば３［ｋＶ］、１００［ｋＨｚ］の高周波の高電圧を発生させる。発生された高周波の高電圧は高圧水銀ランプ４に印加される。
（２）高圧水銀ランプ４における電極１９間において絶縁破壊が起こると電極１９間に高周波のアーク放電電流が通電し始める。すなわち、高圧水銀ランプ４は放電を開始する。放電開始後も一定期間、高周波の電圧が高圧水銀ランプ４に印加され続ける。【００４５】
その後、さらに放電を安定させるべく電極１９のウォームアップ期間として、例えば２［秒］間、１０［ｋＨｚ］以上５００［ｋＨｚ］以下の範囲内から選択される高周波の定電流制御が行われる。このウォームアップ期間の２［秒］を経過すると、いわゆる始動動作が完了する。【００４６】
なお、上記始動動作において、高圧水銀ランプ４を放電開始させるための高電圧発生部７からの出力は高周波の高電圧に限定されるものでなく、これに代えて公知の間欠発振型の高電圧パルスを用いてもよい。また、放電開始後のアーク放電を安定させる方法についても当該高周波動作に限るものでなく、これに代えて公知の直流動作または２０［Ｈｚ］未満の低周波電流による定電流制御の動作を用いてもよい。
（３）始動動作後、略矩形波の交流電流による定電流制御（例えば３［Ａ］一定）の点灯に移行する。
（４）制御回路１０は、水銀の蒸発に伴ってランプ電圧が上昇して所定の電圧（例えば６０［Ｖ］）に到達するまで定電流制御で高圧水銀ランプ４を点灯させる。その一方で、制御回路１０は、ランプ電流検出部８の出力信号に基づき点灯開始したか否かを判別する。そして、図５に示すように点灯開始すれば、制御回路１０は、タイマー１４のカウントを開始させ（Ｓ１１）、ＤＣ／ＡＣインバータ６に制御信号ｄを入力する（Ｓ１２）。制御信号ｄは、高圧水銀ランプ４に供給する交流電流の周波数を、所定の値、例えば１３５［Ｈｚ］に特定するための信号である。ＤＣ／ＡＣインバータ６は、制御信号ｄから周波数を特定し、交流電流の極性反転動作を実行する。
（５）タイマー１４の設定時間は、６０［秒］以上３００［秒］以下の範囲内から選択されており、本実施形態では１００［秒］が選択されている。制御回路１０は、点灯開始から１００［秒］を経過するまで、ＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ｄの入力を維持する（Ｓ１３：ＮＯ）。点灯開始から１００［秒］を経過すれば、高圧水銀ランプ４が定常点灯状態にあり、制御回路１０は、略矩形波の交流電流の変調制御を実行する（Ｓ１３：ＹＥＳ）。
（６）制御回路１０は、点灯開始から１００［秒］を経過すれば、所定時間Ｅ（所定の時間間隔）の計測を開始する（Ｓ１４）。
（７）次に、制御回路１０は、ＤＣ／ＡＣインバータ６に制御信号ｂを入力する（Ｓ１５）。制御信号ｂは、Ｂ期間における交流電流の周波数を第１の値に特定するための信号である。これにより、制御信号ｂにより特定される第１の値の交流電流がＤＣ／ＡＣインバータ６から出力され、高圧水銀ランプ４に供給される。
（８）制御回路１０は、Ｂ期間が経過するまでＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ｂの入力を維持し（Ｓ１６：ＮＯ）、Ｂ期間を経過すれば（Ｓ１６：ＹＥＳ）、制御信号ｂから制御信号ｃに切り替える（Ｓ１７）。制御信号ｃは、Ｃ期間における交流電流の周波数を第２の値に特定するための信号である。これにより制御信号ｃにより特定される第２の値の交流電流がＤＣ／ＡＣインバータ６から出力され、高圧水銀ランプ４に供給される。
（９）制御回路１０は、Ｃ期間が経過するまでＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ｃの入力を維持し（Ｓ１８：ＮＯ）、Ｃ期間が経過すれば（Ｓ１８：ＹＥＳ）、所定時間Ｅの経過を確認する（Ｓ１９）。
（１０）このとき、所定時間Ｅが経過していない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、制御回路１０は、制御信号ｃから制御信号ｂに切り替え（Ｓ１５）、前記（７）に戻って、Ｓ１５以降の動作を続ける。
（１１）所定時間Ｅが経過している場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、所定時間Ｅの計測をリセットし（Ｓ２０）、制御回路１０は、制御信号ｃから制御信号ａに切り替える（Ｓ２１）。制御信号ａは、Ａ期間における交流電流の周波数を第３の値に特定するための信号である。これにより制御信号ａにより特定される第３の値の交流電流がＤＣ／ＡＣインバータ６から出力され、高圧水銀ランプ４に供給される。
（１２）制御回路１０は、Ａ期間が経過するまでＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ａの入力を維持し（Ｓ２２：ＮＯ）、Ａ期間が経過すれば（Ｓ２２：ＹＥＳ）、制御回路１０は、制御信号ａから制御信号ｃに切り替える（Ｓ２３）。これにより制御信号ｃにより特定される第２の値の交流電流がＤＣ／ＡＣインバータ６から出力され、高圧水銀ランプ４に供給される。
（１３）制御回路１０は、Ｃ期間が経過するまでＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ｃの入力を維持し（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｃ期間が経過すれば（Ｓ２４：ＹＥＳ）、制御信号ｃから制御信号ｂに切り替え（Ｓ１５）、前記（７）に戻って、Ｓ１５以降の動作を続ける。
（１４）制御回路１０は、以降、点灯スイッチがオフされるまで、Ｓ１５〜Ｓ２４の一連のステップを繰り返す。【００４７】
上記動作によれば、第３の値の交流電流を供給するＡ期間を、所定時間Ｅの間隔で繰り返すとともに、この所定時間Ｅの間において、第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返す制御が実現される。さらに詳しく説明すると、所定時間Ｅの間において、Ａ期間の後はＣ期間に切り替えられ、その後、Ｂ期間と、Ｃ期間とが交互に繰り返されて、最後はＣ期間となるように制御が行われる。【００４８】
このような第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅは、次のように設定される。【００４９】
第１の値は、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲から選択され、Ｂ期間の長さは、０．５周期以上１０周期以下の範囲から選択された周期に設定される。【００５０】
第２の値は、３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択され、Ｃ期間の長さは、２周期以上２００周期以下の範囲から選択された周期に設定される。【００５１】
第３の値は、第１の値以下であって１５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲から選択される。この場合、第３の値を第１の値よりも低い設定とすることがより好ましい。Ａ期間の長さは、前記Ｂ期間よりも長く、かつ５．５周期以上５０周期以下の範囲から選択された周期に設定される。このＡ期間が、所定時間Ｅの間隔で繰り返すように設定される。そして、所定時間Ｅは、Ａ期間の開始時点から、次のＡ期間の開始時点までの時間であって、１［秒］以上３００［秒］以下の範囲から選択される。【００５２】
なお、これら第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅは、高圧水銀ランプ４の仕様、例えば定格ランプ電力、ランプ電流、ランプ電圧などに合わせて設定されるのが好ましい。【００５３】
また、これら第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅを前述の設定範囲とした理由については後述する。
＜交流電流の波形例＞
図６には、上記動作により得られる定常点灯状態における略矩形波の交流電流の波形の一例が示されている。【００５４】
図６に示す波形の交流電流では、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅが、次のように設定されている。【００５５】
第１の値が６５［Ｈｚ］であり、Ｂ期間の長さが０．５周期である。【００５６】
第２の値が３４０［Ｈｚ］であり、Ｃ期間の長さが１０周期である。【００５７】
第３の値が５５［Ｈｚ］であり、Ａ期間の長さが６．５周期である。そして、Ａ期間を繰り返す所定時間Ｅが、約３０［秒］に設定されている。【００５８】
また、図６に示すＡ期間（図６の上段）と次のＡ期間（図６の下段）との間には、Ｂ期間およびＣ期間が交互に複数回繰り返され、各Ａ期間の前後には、それぞれＣ期間が設けられている。なお、図６では、Ａ期間と次のＡ期間との間が一部省略されている。【００５９】
さらに、所定時間Ｅの間において、各Ｂ期間における交流電流の位相が、当該Ｂ期間が現れる順に交互に逆位相となるように制御されている。具体的に説明すると、Ｂ期間の長さは０．５周期の奇数倍であり、Ｃ期間の長さは０．５周期の遇数倍であるので、Ｂ期間から、Ｃ期間、Ｂ期間へと繰り返された後のＢ期間における交流電流の位相が、その前のＢ期間における交流電流の位相に対して逆位相となる。Ｃ期間における交流電流は、Ｂ期間における交流電流の位相に連動しているので、Ｂ期間における交流電流の位相と同様、当該Ｃ期間が現れる順に、その交流電流の位相が交互に逆位相となる。【００６０】
また、Ａ期間における交流電流の位相が、当該Ａ期間が現れる順に交互に逆位相となるように制御されている。具体的には、Ａ期間の長さは、Ｂ期間の長さと同様に、０．５周期の奇数倍であり、本実施形態において、所定時間Ｅの間に、Ｂ期間を偶数回繰り返す設定としている。これらにより、次のＡ期間における交流電流の位相が、その前のＡ期間における交流電流の位相に対して逆位相となる。【００６１】
このように、０．５周期の奇数倍となる長さのＡ期間およびＢ期間における交流電流の位相を、それぞれ交互に逆位相となるように制御することによって、一対の電極１９における正極、負極の発生頻度のバランスを保つことができる。すなわち、各電極１９の突起部２３における成長および減退のバランスを図ることができるので、当該突起部２３を適正に形成、維持することができる。【００６２】
以上の構成の高圧放電ランプ装置１において、第１の値の交流電流を高圧水銀ランプ４に供給することにより、電極１９の突起部２３の成長を促進させることができる。具体的には、突起部２３が太径化するように成長させる（図７（ａ）参照）。この場合、当該太径化に伴い突起部２３の高さｈが高くなり、電極間距離Ｌが減少する方向に突起部２３が成長する。なお、図７（ａ）および（ｂ）では、突起部２３の成長および減退を分かりやすくするため、突起部２３の形状を誇張して示している。【００６３】
一方、第２の値の交流電流を高圧水銀ランプ４に供給することにより、電極１９の突起部２３を減退させることができる。具体的には、突起部２３が細径化するように減退させる（図７（ｂ）参照）。この場合、突起部２３が減退して、突起部２３の高さｈが低くなり、電極間距離Ｌが増加する方向に突起部２３が減退する。したがって、Ｂ期間とＣ期間とを交互に繰り返すことにより、突起部２３の成長作用と減退作用の両方を混合した作用が得られ、突起部２３を適正に形成、維持することができる。【００６４】
また、第３の値の交流電流を高圧水銀ランプ４に供給することにより、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させ、その結果として、突起部２３の成長と減退のバランスが、成長過多となるような状態を効果的に避けることができ、突起部２３を適正に形成、維持することができる。
＜試験結果＞
図８は、点灯試験における電圧推移の結果を示す表であり、本実施形態に係る高圧放電ランプ装置１と、当該高圧放電ランプ装置１とはＡ期間の長さを示す設定周期が異なる３つの高圧放電ランプ装置との試験結果を示している。なお、当該試験に用いた各高圧放電ランプ装置において、共通する構成要素については、簡単のため同一の符号を用いて説明する。【００６５】
各高圧放電ランプ装置の高圧水銀ランプ４は、定格電力１８０［Ｗ］、定格電流３［Ａ］である。また、高圧水銀ランプ４に供給する交流電流の周波数の切り替えが、第１の値を６５［Ｈｚ］、Ｂ期間の長さを０．５周期、第２の値を３４０［Ｈｚ］、Ｃ期間の長さを１０周期、第３の値を５５［Ｈｚ］、およびＡ期間の長さを所定の周期に、かつ所定時間Ｅを約３０［秒］で、制御されている。すなわち、Ａ期間の長さ以外は、図６に示す交流電流の波形の一例と同じ構成とされている。【００６６】
そして、試験−１は、Ａ期間の長さが０．０周期であって、交流電流の周波数を、第１の値と第２の値とだけで交互に切り替えた場合における電圧推移を示している。試験−２は、Ａ期間の長さを０．５周期以上５．５周期未満の範囲から選択した４．０周期に設定した場合における電圧推移を示している。試験−３は、Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ５．５周期以上５０周期以下の範囲から選択した６．５周期に設定しており、図６に示す波形の交流電流を供給した場合における電圧推移を示している。試験−４は、Ａ期間の長さを５０周期超の周期から選択した６０．０周期に設定した場合における電圧推移を示している。また、各試験−１〜試験−４の試験開始時におけるランプ電圧は、いずれも７５［Ｖ］である。【００６７】
なお、ハロゲンサイクルは、高圧水銀ランプ４における累積点灯時間の初期段階（例えば１００時間以内）で活発に作用することから、当該初期段階において突起部２３が異常成長する可能性が高いとされている。したがって、図８に示す試験結果においては、累積点灯１００時間後のランプ電圧を比較対象としている。【００６８】
図８に示すように、累積点灯時間１００時間後では、試験−１のランプ電圧が５３［Ｖ］であり、試験−２のランプ電圧が５７［Ｖ］であり、試験開始時の７５［Ｖ］と比べて、試験−１および試験−２のランプ電圧が過度に低下していることが分かる。このようにランプ電圧が過度に低下して６０［Ｖ］以下となった場合には、高圧水銀ランプ４に定格電力を供給できなくなる。このため、高圧水銀ランプ４の照度が低下するとともに、高圧水銀ランプ４の発光管内部の温度が低下して、ハロゲンサイクルが適正に動作しなくなり、発光管の黒化に繋がってしまう。【００６９】
一方、試験−３のランプ電圧は、累積点灯時間１００時間後で６２［Ｖ］あり、試験開始時に比べると電圧の低下はしているものの、試験−１および試験−２のランプ電圧と比べて、その電圧低下が抑制されていることが分かる。また、試験−４のランプ電圧は、累積点灯時間１００時間後で７６［Ｖ］と、試験開始時に比べると若干電圧が上昇している。また、試験−４では、累積点灯時間２０００時間後におけるランプ電圧が、１３５［Ｖ］と過度に上昇していることが分かる。このランプ電圧の過度の上昇は、Ａ期間の長さが５０周期を超える設定にしたことにより、突起部２３の蒸発および減退が過剰に進行し、電極間距離Ｌが過剰に増加したことに起因するものである。この電極間距離Ｌの増加は、すなわちアーク長の増加となって、反射鏡２６による集光効率が低下するため、高圧水銀ランプ４の照度が低下する。【００７０】
なお、試験−２において、Ａ期間の長さに０．５周期以上６周期未満の範囲で４．０周期以外の周期を選択したとしても、図８に示す試験−２の結果と同様に、ランプ電圧が低下して６０［Ｖ］以下となることが確認されている。また、試験−４において、５０周期を超える、かつ６０．０周期以外の周期を選択したとしても、図８に示す試験−４の結果と同様に、累積点灯時間２０００時間に近づくに従ってランプ電圧が過度に上昇することが確認されている。【００７１】
このように、本実施形態に係る高圧放電ランプ点灯装置３は、Ａ期間の長さを前記Ｂ期間よりも長くかつ５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とすることにより、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させて、突起部２３の成長と減退のバランスが、成長過多となるような状態を効果的に避けることができる。これにより、電極間距離Ｌの過剰な減少を抑制し、ランプ電圧の過度な低下を抑制することができる。
＜各周波数の値、各期間および所定時間Ｅの設定範囲＞
次に、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅにおける設定範囲について説明する。【００７２】
高圧水銀ランプ４に供給する交流電流において、第１の値が２０［Ｈｚ］未満であれば、直流点灯的要素が強まり電極１９の先端部２２の陽極加熱が起こるために、先端部２２の温度が必要以上に高くなり、突起部２３の成長作用が損なわれ、突起部２３が変形または蒸発減退する場合が起こり得る。一方、第１の値が２００［Ｈｚ］を超えれば、直流点灯的要素が弱まりすぎて電極１９の先端部２２の温度が十分に高くならず、よって突起部２３の成長作用が損なわれ、突起部２３が変形または減退する場合が起こり得る。また、第１の値が２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲であったとしても、Ｂ期間の長さが１０周期を超えれば、直流点灯的要素により先端部２２の温度が必要以上に高くなり、突起部２３が変形または蒸発減退する場合があり、Ｂ期間の長さが０．５周期未満であれば、電極１９の先端部２２の温度が十分に高くならず、突起部２３が変形または減退する場合がある。これらにより、突起部２３の成長を促進させるために、第１の値を２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲に、かつＢ期間の長さを０．５周期以上１０周期以下の範囲の周期に設定している。【００７３】
第２の値が１０００［Ｈｚ］を超えれば、高周波点灯的要素が強まり蒸発したタングステンのイオンが電極１９の突起部２３に戻る作用が弱まり過ぎて、突起部２３を細径化させる作用が強まり、タングステンのイオンが電極１９の先端部２２以外の部位に堆積するようになり先端部２２の全体形状を変形させ減退させてしまう場合が起こり得る。一方、第２の値が３００［Ｈｚ］未満であれば、高周波点灯的要素が弱まりすぎて電極１９の突起部２３を細径化させる作用が得られなくなり、突起部２３の成長が過剰になり、電極間距離Ｌが過剰に減少してしまう場合が起こり得る。ここでの、第２の値は、１つの周波数の値を意味する場合と、２１０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択される複数種類の周波数における平均値（以下、平均周波数ともいう）を意味する場合がある。第２の値に平均周波数を用いる場合には、当該複数種類の周波数を、Ｃ期間の間、０．５周期毎に所定の順序で繰り返す構成とする。また、ここでの「平均周波数」とは、０．５周期毎の周波数の値を、Ｃ期間の全てにおいて合算し、得られた総和を、Ｃ期間に繰り返される０．５周期の数で除することにより求められた値のことをいう。【００７４】
前記複数種類の０．５周期の周波数の中に２１０［Ｈｚ］未満の周波数があれば、たとえ０．５周期でもそれが断続的に発生することで第１の値の作用すなわち突起部２３の成長作用が現れるため、細径化させる作用が得られなくなる。また、第２の値が３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲であったとしても、Ｃ期間の長さが２００周期を超えれば、高周波点灯的要素により、突起部２３を細径化させる作用が強まり、先端部２２を減退させてしまう場合があり、Ｃ期間の長さが２周期未満であれば、突起部２３を細径化させる作用が得られなくなり、突起部２３の成長が過剰になる場合がある。これらより、突起部２３を細径化させて減退させるために、第２の値を３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内とし、Ｃ期間の長さを２周期以上２００周期以内の所定の周期に設定している。【００７５】
第３の値が１５［Ｈｚ］未満であれば、電極１９の先端部２２の温度の瞬間的な上昇が過剰となり、突起部２３のみならず電極１９の全体形状を変形または蒸発減退する場合が起こり得る。一方、第３の値が１５０［Ｈｚ］を超えれば、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させることができなくなり、突起部２３を蒸発減退させることができない場合が起こり得る。これらより、突起部２３を蒸発させて減退させるために、第３の値を１５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲内に設定している。【００７６】
また、Ａ期間を繰り返す所定時間Ｅが１［秒］未満であれば、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させる頻度が過剰となり、突起部２３のみならず電極１９の先端部２２全体において変形または蒸発減退する場合が起こり得る。一方、所定時間Ｅが３００［秒］を超えれば、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させる頻度も少なく、突起部２３を蒸発減退させる効果が得られない場合が起こり得る。これらより、所定時間Ｅを１［秒］以上３００［秒］以下の範囲内に設定している。【００７７】
上記の設定において、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間の長さおよび所定時間Ｅを、個別に調整することも、または互いに調整し合うこともできるので、高圧放電ランプの仕様に合わせて、これらの設定を行うことにより、より効果的に、突起部２３を適正に形成、維持することができる。【００７８】
なお、Ａ〜Ｃ期間の長さは、それぞれ０．５周期の倍数であって、例えば０．３周期または０．７周期等を設定することはない。【００７９】
本実施形態において、所定時間Ｅは、Ａ期間の開始時点から次のＡ期間の開始時点までの時間であるので、所定時間Ｅの計測開始後（Ｓ１４）から最初のＡ期間の開始（Ｓ２１）までは、当該所定時間ＥにＡ期間の時間が含まれず、Ａ期間の時間分余計にＢ期間およびＣ期間が多く繰り返されるが、その影響は小さく、当該多く繰り返されたＢ期間およびＣ期間によって突起部２３が異常に成長することはない。もっとも、計測開始後（Ｓ１４）から最初のＡ期間の開始（Ｓ２１）までの時間を、本実施形態と異なる構成、例えば、所定時間ＥよりもＡ期間の時間分短縮させた時間に設定することもできる。
＜プロジェクタ＞
次に、高圧放電ランプ装置１を用いたプロジェクタについて説明する。【００８０】
図９に、高圧放電ランプ装置１が用いられたプロジェクタの一例として、フロントプロジェクタ３５の概略構成を示す。フロントプロジェクタ３５は、その前方に設置したスクリーン（図示せず）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。なお、フロントプロジェクタ３５には、画像表示デバイスとして、後述する３枚の透過型の液晶パネルが用いられている。【００８１】
フロントプロジェクタ３５は、筐体３６に収納された、光源であるランプユニット２７、光学ユニット３７、制御ユニット３８、投射レンズ３９、冷却ファンユニット４０、および電源ユニット４１等から構成されている。電源ユニット４１は、上記したＤＣ電源回路２と高圧放電ランプ点灯装置３を含み、商用電源から供給される電力を、制御ユニット３８やランプユニット２７や冷却ファンユニット４０に適した電力に変換してそれぞれ供給する。なお、図９では、フロントプロジェクタ３５の構成を見易くするため、筐体３６の天板が取り除かれた状態で示されている。【００８２】
図１０は、画像表示デバイスとして３枚の透過型の液晶パネルを用いたフロントプロジェクタ３５の具体的な構成例が示されている。【００８３】
図１０に示すように、光学ユニット３７は、ダイクロイックミラーを含むミラー群６５と３原色Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した３枚の透過型の液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂとプリズム７０を有する。ランプユニット２７から出た光は、ミラー群６５を通ることでＲ、Ｇ、Ｂの３色の光に分離され、それぞれの液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに透過される。液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応させるそれぞれの映像信号に従った画像が表示されるよう制御ユニット３８によって駆動される。液晶パネルを透過したＲ、Ｇ、Ｂの３色の映像の光はプリズム７０で合成され、投射レンズ３９を介してスクリーン（図示せず）に表示される。【００８４】
上記では、画像表示デバイスとして３枚の透過型の液晶パネルを用いた場合について例示したが、本発明はこれに限るものではなく、Ｌｃｏｓ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ） などの３枚の反射型の液晶パネル、または３枚のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたＤＬＰの画像表示デバイスを用いる投射装置であっても同様に適用することが可能である。
（第２の実施形態）
プロジェクタの画像表示方式には、上記した、３原色Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した３枚の画像表示デバイスを用いて３原色の画像を同時合成して投射する方式と、１枚のみの画像表示デバイスを用いて原色となる各色の画像を時系列に投射する方式とがある。【００８５】
次に、画像表示デバイスとして１枚のＤＭＤを用いたＤＬＰ方式（以下、単板ＤＬＰ方式）のフロントプロジェクタにおける本発明の適用について説明する。
＜構成＞
図１１に、単板ＤＬＰ方式のフロントプロジェクタの具体的な構成例を示す。【００８６】
図１１に示す単板ＤＬＰ方式のフロントプロジェクタ５５は、上記第１の実施形態に係るフロントプロジェクタ３５が、３枚の透過型の液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂを有する光学ユニット３７を備えているのに対して、１枚のＤＭＤパネルを有する光学ユニットを備えている点が異なっている。なお、図１０に示すフロントプロジェクタ３５と同じ構成要素については、簡単のため、同じ符号で示し、その説明を省略する。【００８７】
フロントプロジェクタ５５の備える光学ユニット５６は、光路上に設けられた２つのレンズ５７，５８と、この２つのレンズ５７，５８の間に配置されたカラーホイール５０と、光路上でのレンズ５８を挟んでカラーホイール５０とは反対側に配置された画像表示デバイスである１枚のＤＭＤパネル５９を有する。カラーホイール５０は、例えば図１２（ａ）に示すように、３原色のＲ，Ｇ，Ｂの３つのフィルタに白色のＷフィルタを加えた計４つのセグメントが円周上に均等な角度で分割配置されている。そして、このカラーホイール５０が、ビデオ入力信号（図１１参照）の周波数の整数倍で高速回転する。なお、本実施形態において、ビデオ入力信号の周波数は６０［Ｈｚ］である。
＜動作＞
フロントプロジェクタ５５は、ランプユニット２７からの光を、レンズ５７を介して高速で回転するカラーホイール５０を透過させることによって、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４色の光を時分割で、ＤＭＤパネル５９に照射させることができる。また、ＤＭＤパネル５９は各色に対応したそれぞれの映像信号に従って内蔵のマイクロミラーが反射するよう制御ユニット３８によって制御されている。そして、ＤＭＤパネル５９で反射されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色の画像の光が、投射レンズ３９を介してスクリーン（図示せず）に表示される。各色の画像は時系列に高速で切り替わるため、人間の目には、混合された色としてかつ目的とする投射画像として感知される。【００８８】
このような単板ＤＬＰ方式のフロントプロジェクタ５５では、光源とするランプが交流点灯型の場合、画像品質の観点からランプユニット２７に印加する交流電流の極性反転動作のタイミングをカラーホイール５０の回転周期に同期させるのが一般的である。具体的には、ランプからの出射光が、カラーホイール５０の色の各セグメントの境界である境界線５０ａ（図１２（ａ）参照）毎に、または複数の境界線５０ａを透過するタイミング毎に極性反転動作を行う方法がある。これは交流電流の極性反転時にランプの出射光が一瞬落ち込むためにその影響を最小限にすることを目的としている。出射光の落ち込みは、極性反転時に電流値が一旦ゼロまで低下して再び逆極性で立ち上がり、その変化に若干の時間を要するために生じる。従って実際の動作においては、高圧放電ランプ４が始動し、アーク放電が安定したことをランプの電気特性、または始動後の経過時間で検知して、その後高圧放電ランプ点灯装置３が同期信号待ちの状態になり、制御ユニット３８から送出された同期信号に高圧放電ランプ点灯装置３が反応して交流電流の極性反転動作を行う。このようにして、交流電流の極性反転動作とカラーホイールの回転周期とのタイミングの一致が図られている。
＜交流電流の波形例＞
《波形例１》
図１３に、各色のセグメントが均等な角度で分割配置されたカラーホイール５０を用いた構成において本発明を適用した交流電流の波形例を示す。カラーホイール５０におけるＢ，Ｇ，Ｒ，Ｗの各セグメントの角度は全て９０度である（図１２（ａ）参照）。このカラーホイール５０はビデオ入力信号周波数の３倍の１８０［Ｈｚ］に対応した回転数１０８００［ｒ．ｐ．ｍ］で回転しており、光源に第１の実施形態と同じ定格電力１８０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４を用いている。第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅは次のように設定されている。【００８９】
第１の値が４５［Ｈｚ］であり、Ｂ期間の長さが０．５周期であり、その間、カラーホイールは２回転する。【００９０】
第２の値が３６０［Ｈｚ］であり、Ｃ期間の長さが１６周期であり、その間、カラーホイールは８回転する。【００９１】
第３の値が４５［Ｈｚ］であり、Ａ期間の長さが６．５周期であり、その間、カラーホイールは２６回転する。【００９２】
Ａ期間を繰り返す所定時間Ｅが、約３０［秒］に設定されている。【００９３】
そして、上記第１の実施形態と同じく、Ａ期間と次のＡ期間との間には、Ｂ期間およびＣ期間が交互に複数回繰り返され、各Ａ期間の前後には、それぞれＣ期間が設けられている。また、所定時間Ｅの間において、各Ｂ期間における交流電流の位相が、当該Ｂ期間が現れる順に交互に逆位相となるように制御されている。さらに、Ａ期間における交流電流の位相が、当該Ａ期間が現れる順に交互に逆位相となるように制御されている。【００９４】
このようにすることで、単板ＤＬＰ方式のフロントプロジェクタ５５においても、上記第１の実施形態と同じく各電極１９の突起部２３における成長および減退のバランスを図ることができるので、当該突起部２３を適正に形成、維持することができる。
《波形例２》
投射画像の色再現性を高めるものとして、４色のセグメントの角度を不均等に配置したカラーホイールを用いた構成が知られている。図１２（ｂ）に、Ｒセグメントの角度を大きくし、Ｗセグメントの角度を小さくしたカラーホイール５１を示す。このカラーホイール５１を用いた場合には、カラーホイール５１を透過して得られる各色の光のうち、Ｒ色の光の発生時間が最も長く、Ｗ色の光の発生時間が最も短い。このようにＲ色の光の発生時間を長くして、ランプユニット２７から出た光において本来含有比率の少ないＲ色の利用比率が増加することで投射画像の色再現性を高めることができる。【００９５】
図１４に、各色のセグメントが不均等な角度で分割配置されたカラーホイール５１を用いた構成において本発明を適用した交流電流の波形例を示す。ここで、カラーホイール５１におけるＢ，Ｇ，Ｒ，Ｗの各セグメントの角度はＢセグメントで８５度、Ｇセグメントで９５度、Ｒセグメントで１２０度、Ｗセグメントで６０度である。カラーホイール５１はビデオ入力信号周波数の３倍の１８０［Ｈｚ］に対応した回転数１０８００［ｒ．ｐ．ｍ］で回転しており、光源には上記第１の実施形態と同じ定格電力１８０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４を用いている。【００９６】
図１４に示す波形例と、図１３に示す波形例とは、第１および第３の値と、Ａ〜Ｃ期間と、所定時間Ｅとが、同じ設定とされているが、使用するカラーホイールが異なることに加え、Ｃ期間に供給される交流電流の周波数の構成が異なっている。【００９７】
具体的には、図１３に示す波形例では、Ｃ期間に供給される交流電流が、３６０［Ｈｚ］と１つの周波数で固定されているのに対して、図１４に示す波形例では、Ｃ期間が、２７０［Ｈｚ］、３４１［Ｈｚ］、３８１［Ｈｚ］、５４０［Ｈｚ］の４種類の０．５周期の周波数で構成されている。したがって、図１４に示す波形例における第２の値は、これら４種類の０．５周期の周波数による平均値となる。具体的には、図１４に示す波形例のＣ期間では、Ｂセグメントに対する３８１［Ｈｚ］の０．５周期と、Ｇセグメントに対する３４１［Ｈｚ］の０．５周期と、Ｒセグメントに対する２７０［Ｈｚ］の０．５周期と、Ｗセグメントに対する５４０［Ｈｚ］の０．５周期である。これらを１サイクルとして、当該サイクルが順次繰り返されている。２１０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択された、これら４つの周波数で構成されるＣ期間の平均周波数は３８３［Ｈｚ］であり、この３８３［Ｈｚ］が第２の値である。なお、上記１サイクルが、カラーホイール５１の１回転に対応している。【００９８】
このような図１４に示す波形例は、図１３に示す波形例と比べて、Ｒ色の発生時間が長くなるので、Ｒ色の利用比率が高くなり、投射画像の色再現性を高めることができる。【００９９】
Ｃ期間の平均周波数が３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲に含まれている限り、本発明の効果を得ることができる。
《波形例３》
また、投射画像の色再現性をさらに高めるものとして、上記と同じく４色のセグメントの回転角度を不均等に配置したカラーホイールを用いることに加えて、色のセグメント毎に透過するランプの光量を変化させる方法が知られている。例えば、Ｒセグメントを通る光量を増加しＷセグメントを通る光量を減少させるようにランプユニット２７の出射光量を制御することで、Ｒ色の利用比率がさらに増加するので投射画像の色再現性をさらに高めることができる。ランプユニット２７の出射光量の制御は、高圧放電ランプ点灯装置３において、その内部のマイコン１１が電流の増減の制御を行うことで実現することができる。【０１００】
図１５に、各セグメントが不均等な角度で分割配置されたカラーホイール５１を用いた構成と、上記の出射光量制御すなわち電流増減の動作方法を組み合わせる場合において、本発明を適用した交流電流の波形例を示す。【０１０１】
図１５に示す波形例と、図１４に示す波形例とは、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間、所定時間Ｅおよびカラーホイールが同じ設定である。一方、図１４に示す波形例では、電流値が各セグメント間で一定となる構成であるのに対して、図１５に示す波形例では、カラーホイールの各セグメントを透過する光量を変化させるため、各セグメント間で電流値が異なる構成とされている。【０１０２】
具体的には、図１５に示す波形例において、各セグメントに対する電流増減は、図１４に示す波形例での電流値を１００％とした場合に、ＢおよびＧセグメントで±０％（１００％の電流）、Ｒセグメントで＋１０％（１１０％の電流）、Ｗセグメントで−１０％（９０％の電流）である。【０１０３】
なお、電流増減の動作方法を組み合わせる場合においては、図１５に示すように、Ａ期間、Ｂ期間およびＣ期間において、極性反転の直前に最も電流増加させる色のセグメント（本実施形態ではＲセグメント）が来るように、交流電流の極性反転動作とカラーホイール５１の回転周期とのタイミングを設定するのが好ましい。そうすることで、電流減少したセグメント（本実施形態ではＷセグメント）の期間に生じやすい高圧水銀ランプ４のアークの不安定性を効果的に解消することができる。
《波形例４》
図１５に示す波形例では、Ｒセグメントの電流増加が、あるＣ期間では、一対の電極１９のうち一方の電極のみに偏り、次のＣ期間では他方の電極１９のみに偏っている。Ｃ期間が何度も繰り返されるような時間間隔で見た場合には、一対の電極１９における電流増加は、両電極に交互に印加されることになるので、各電極１９における突起部２３の成長および減退のバランスが取られている。しかしながら、Ｃ期間を長く設定した場合には、電流増加が一方の電極に印加される期間が長くなるので、当該Ｃ期間の間に、電極の突起部２３における成長および減退のバランスが崩れる場合がある。【０１０４】
図１６には、このようなＣ期間中のＲセグメントの電流増加が一方の電極に偏らないようにするための交流電流の波形例が示されている。【０１０５】
図１６に示す波形例と、図１５に示す波形例とは、Ｃ期間の交流電流における極性反転動作の設定と、周波数の構成と、その平均値である第２の値が異なる。なお、第１および第３の値、ＡおよびＢ期間、ならびに所定時間Ｅは、図１５に示す交流電流の波形例と同じ設定とされている。【０１０６】
先ず、極性反転動作の設定の違いについて説明すると、図１５に示す波形例では、Ｃ期間の交流電流が、カラーホイール５１の各セグメントが切り替わるごとに極性反転される構成とされている。一方、図１６に示す波形例では、Ｃ期間の交流電流が、カラーホイール５１のＷセグメントからＢセグメントに切り替わるタイミングに限り、当該タイミングで「極性反転する」（図１６のｔ１）、「極性反転しない」（図１６のｔ２）が、交互に繰り返される設定である。その他の点については、図１５に示す波形例における交流電流の極性反転動作と同じ設定である。こうすることでＣ期間を長く設定した場合でも、電極の突起部２３における成長および減退のバランスが崩れることがない。【０１０７】
次に、交流電流の周波数の構成と、その平均値である第２の値の違いとについて説明すると、図１６に示す波形例では、Ｃ期間の交流電流が、２２３［Ｈｚ］、２７０［Ｈｚ］、３４１［Ｈｚ］、３８１［Ｈｚ］、５４０［Ｈｚ］の５種類の０．５周期の周波数で構成され、２２３［Ｈｚ］の０．５周期の周波数が含まれている点が、図１５に示す波形例と異なっている。具体的には、図１６に示す波形例のＣ期間では、５４０［Ｈｚ］の０．５周期と、３８１［Ｈｚ］の０．５周期と、３４１［Ｈｚ］の０．５周期と、２７０［Ｈｚ］の０．５周期とを１サイクル目として、次に、２２３［Ｈｚ］の０．５周期と、３４１［Ｈｚ］の０．５周期と、２７０［Ｈｚ］の０．５周期とを２サイクル目として当該サイクルが順次繰り返されている。なお、これら各サイクルが、カラーホイール５１の１回転に対応している。２１０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択された、これら５つの周波数の０．５周期で構成されるＣ期間の平均周波数は３３８［Ｈｚ］であり、この３３８［Ｈｚ］が第２の値である。Ｃ期間の平均周波数が３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲に含まれている限り、本発明の効果を得ることができる。【０１０８】
なお本実施形態では、各セグメントが不均等な角度で分割配置されたカラーホイール５１を用いた構成に電流増減の動作方法を組み合わせる場合を示したが、回転角度が均等なカラーホイール５０を用いた構成に電流増減の動作方法を組み合わせても色再現性能の向上、もしくは所望の色再現性能への改善を図ることができる。【０１０９】
また、本実施形態では、色再現性の向上を狙いＲ色の利用比率を増加するためのカラーホイールの構成ならびに電流増減の方法を示したが、Ｒ色のみに限るものではなく他の色の利用比率を増加する場合であっても本発明の適用は同様に可能である。まプロジェクタの性能目的によっては色再現性の向上に加えてスクリーン照度の向上を目的にカラーホイールの構成ならびに電流増減の方法を工夫する場合もあり、そのような場合であっても本発明の適用は同様に可能である。また、カラーホイールのセグメントについて、上記４色に黄色のＹフィルタあるいはシアン色のＣフィルタを加えた５色または６色セグメント、あるいは３原色のＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタに、Ｙフィルタ、Ｃフィルタ、さらにマゼンタ色のＭフィルタを加えた６色セグメントにも本発明の適用は同様に可能である。
＜同期方式の具体例＞
次に、制御ユニット３８から送出される同期信号と、その同期信号に反応して高圧放電ランプ点灯装置３が交流電流の極性反転動作をおこなう同期方式の具体例について説明する。この同期方式として、カラーホイールの１回転毎に同期信号を発生させる第１の同期方式と、カラーホイールの各色セグメントの切り替わり毎に同期信号を発生させる第２の同期方式とがある。以下の具体例では、各セグメントの回転角度が不均等なカラーホイール５１、およびセグメント毎に電流増減をする方法を組み合わせた構成を有するプロジェクタを用いている。また、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間、ならびに所定時間Ｅは、図１５に示す交流電流の波形例と同じ設定のものを用いている。
《第１の同期方式》
まず、第１の同期方式について、図１７を用いて説明する。図１７には、制御ユニット３８により、カラーホイール５１のＷセグメントの開始のタイミングにあわせて発生された同期信号が示されている。また、説明し易くするため、図１７において、同期信号のうち、交流電流の供給におけるＢ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ１、Ｃ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ２、およびＡ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ３で示している。【０１１０】
第１の同期方式において、高圧放電ランプ点灯装置３は、図１７に示す同期信号ＳＹ１に反応して内部のマイコン１１のプログラムにより、Ｂ期間を開始する極性反転動作をおこなう。Ｂ期間の間はプログラムに従った電流増減動作をおこなう。本実施形態において、Ｂ期間の長さは０．５周期分であるので、この間は極性反転動作がない。カラーホイール５１の回転速度と各セグメントの回転角度によって決まる各セグメントにおける光の透過時間があらかじめプログラムされ、電流増減のタイミングは、各セグメントの切り替わりタイミングと一致するように設定されている。次に、高圧放電ランプ点灯装置３は、同期信号ＳＹ２に反応してＣ期間を開始する。Ｃ期間の間はプログラムに従った一連の電流増減動作と極性反転動作をおこなう。従ってＣ期間での極性反転動作は同期信号に反応したものではない。その後、高圧放電ランプ点灯装置３は、再び同期信号ＳＹ１に反応してＢ期間を開始し、上記動作を順次繰り返す。Ｂ期間とＣ期間とをプログラムによって決められた所定回数繰り返した後、同期信号ＳＹ３に反応してＡ期間を開始する。そして、高圧放電ランプ点灯装置３は、再度同期信号ＳＹ２に反応してＣ期間を開始し、上記と同様にＢ期間とＣ期間とを繰り返す。また、Ｂ期間とＣ期間とをプログラムによって決められた所定回数繰り返した後、Ａ期間を開始する。以降、これら一連の動作を繰り返す。【０１１１】
なお、本実施形態における第１の同期方式では、同期信号が、制御ユニット３８によりＷセグメントの開始にあわせて発生される構成を示したが、同期信号が、Ｗセグメントでなくとも他の色のセグメントの開始にあわせて発生される構成でも構わない。この場合は、高圧放電ランプ点灯装置３におけるマイコン１１のプログラムを構成しなおすことで上記と同様の動作を実現できる。【０１１２】
また、本実施形態における第１の同期方式においては、Ａ期間、Ｂ期間およびＣ期間の間では、同期信号に拠らずにあらかじめプログラムされた内容に従って、一連の動作として、電流増減および極性反転が行われているが、各期間の間であっても、毎回の同期信号に反応して電流増減および極性反転の動作が開始しても構わない。この場合においても、マイコン１１のプログラムを構成しなおすことで上記と同様の動作を実現できる。なお、図１５に示す波形例に限らず、図１３、および図１４に示す波形例、または、これらと異なる電流増減動作および極性反転動作の交流電流の波形であっても、マイコン１１にあらかじめ設定することにより、目的の波形を実現することは可能である。
《第２の同期方式》
次に、第２の同期方式について説明する。図１８には、制御ユニット３８により、カラーホイール５１の各セグメントの開始のタイミングにあわせて発生された同期信号が示されている。また、図１８において、図１７と同様に、同期信号のうち、交流電流の供給におけるＢ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ４、Ｃ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ５、およびＡ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ６で示している。【０１１３】
第２の同期方式において、高圧放電ランプ点灯装置３は、図１８に示す全ての同期信号に反応して内部のマイコン１１のプログラムによってあらかじめ決められた電流増減および極性反転の動作をおこなう。  ここで、高圧放電ランプ点灯装置３は、全ての同期信号に反応して内部のマイコン１１のプログラムによってあらかじめ決められた電流増減および極性反転の動作をおこなうものとしたが、上述したカラーホイール５１の１回転毎に同期信号が発生する方式の例と同様に、同期信号の一部に対して高圧放電ランプ点灯装置３が反応しない場合があっても構わない。その場合は本実施形態と同様に同期信号がなくともカラーホイール５１の回転速度と各セグメントの回転角度によって決まる各セグメントにおける光の透過時間があらかじめプログラムしておくことにより、交流電流の電流増減および極性反転動作のタイミングと、カラーホイール５１の各セグメントの切り替わりタイミングを一致するように設定することができる。【０１１４】
以上のように、同期方式の具体例では、カラーホイールの１回転毎に同期信号を発生させる第１の同期方式と、カラーホイールの各セグメントの切り替わり毎に同期信号を発生させる第２の同期方式の２つの方式について示した。なお、本実施形態における同期方式において、カラーホイールの構成、セグメント毎の電流増減の方法、および交流電流の波形を、上記構成に限定するものではない。【０１１５】
上記２つの同期方式のうち、どちらの方式を採用するかは、プロジェクタの仕様および用途に応じて選択すればよいが、第１の同期方式は、第２の同期方式と比べて、以下に述べる利点を有している。１点目の利点は、第１の同期方式は、カラーホイールの１回転毎に同期信号を発生させればよく、カラーホイールの各セグメントの切り替わりにあわせて同期信号を発生させる第２の同期方式と比べて、構成が簡単であるので、使用する部品点数が少なくて製造コストが安くなるということである。【０１１６】
２点目の利点は、近年、単板ＤＬＰタイプ特有のカラーブレーキング現象（各色が時系列に切り替わる構造のために生じる、スクリーン上に虹のようなノイズが見えてしまう現象）を軽減するために、カラーホイールの回転数が高速化し、同期信号の発生間隔が狭まる傾向に対するものである。具体的には、カラーホイールの高速回転化に対応するため、制御ユニットにおける同期信号送出回路ならびに高圧放電ランプ点灯装置における同期信号受信回路が信号の送受信精度を上げるには、簡単な構成からなる第１の同期方式の方が、容易かつ低コストで実現できる利点を有している。また、色再現性向上のためにカラーホイールに用いる色の数を増やして、その結果セグメントの数が増加する傾向もあり、カラーホイールのセグメントの数に拠らない第１の同期方式の方が、第２の同期方式と比べて、より製造し易く、低コストとなる。【０１１７】
３点目の利点は、同期信号の送受信回路が複雑になれば、そこで部品の劣化や異常また外乱等によって引き起こされる誤作動の確率が上がるために、高圧放電ランプ点灯装置の交流電流の極性反転動作ならびに電流増減動作に異常をきたす確率が上がるが、第１の同期方式では、第２の同期方式と比べて、当該送受信回路の構成が簡単な分、上記電流増減動作の異常の発生を抑えることができることである。
＜リアプロジェクタ＞
上記第１および第２の実施形態である高圧放電ランプ装置１は、図１９に示す投射型画像表示装置の一例であるリアプロジェクタ４２の光源としても用いることができる。リアプロジェクタ４２は、ランプユニット２７、光学ユニット、投射レンズ、ミラーおよび高圧放電ランプ点灯装置（いずれも図示せず）等が筐体４３内に収納された構成を有している。投射レンズから投射されミラーで反射された画像が、透過式スクリーン４４の裏側から投影されて画像表示される。【０１１８】
以上、本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法について、実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。
例えば、以下のような変形例が考えられる。
＜変形例＞
（１）上記実施形態では、所定時間Ｅの間において、Ｂ期間とＣ期間とを交互に繰り返して、交流電流の周波数を２つの値に交互に切り替える構成が示されているが、当該周波数の交互の切り替えを、例えば第４の値や第５の値などを加えて、３つ以上の値で交互に切り替える構成としてもよい。もっとも、この場合には、Ｃ期間の長さが０．５周期の奇数倍であってもよい。Ｂ期間における交流電流の位相が、その前のＢ期間における交流電流の位相に対して逆位相となる限り、Ｃ期間、第４の値の交流電流を供給する期間および第５の値の交流電流を供給する期間における各期間の長さ（各期間の長さとなる周期の設定）を互いに調整することができる。
（２）上記実施形態では、各Ａ期間の前後にＣ期間を設けるように制御する構成が示されているが、これに限らず、各Ａ期間の前後のうち少なくとも一方をＢ期間とするように制御する構成としても良い。
（３）上記各実施形態では、高圧水銀ランプとして定格電力１８０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４を用いた場合について説明したが、これに限らず定格電力が例えば８０［Ｗ］以上１０００［Ｗ］以下の範囲内の高圧水銀ランプを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。その場合、定電流制御時のランプ電流の値は３［Ａ］に限定されるものではなく、高圧水銀ランプの設計の応じて種々に決定される。また定電力制御に移行するときのランプ電圧は上記したように６０［Ｖ］ではなく、その種々の定電流制御時のランプ電流と定電力の値に応じて決定される。
（４）上記各実施形態では、高圧放電ランプとして具体的に高圧水銀ランプ４を用いた場合について説明したが、これに限らず公知のシュートアーク型のメタルハライドランプ等を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
（５）近時、この種の高圧放電ランプ装置１には、使用する空間の大きさ等に応じて段階的にランプ電力を切り替える調光機能が付与されているものがある。つまり、通常モードではランプ電力を定格電力（例えば１８０［Ｗ］）に一定にして定電力制御を行うが、調光モードではランプ電力を切り替えて例えば１００［Ｗ］に一定にして定電力制御を行うというものである。各実施形態にかかる高圧放電ランプ装置１がこのように調光機能を有する場合、上記した「定電力」とは通常モードに設定されているときはその通常モードの定電力を、調光モードに設定されているときはその調光モードの定電力をそれぞれ示す。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、プロジェクタ等に広く利用することができる。
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月28日(2009.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタは、会議等でのプレゼンテーションにパーソナルコンピュータとともに多く利用されている。また、一般家庭においてもホームシアターの用途としてプロジェクタが利用されている。
このようなプロジェクタは、光源からの射出光を利用し、画像情報に応じて処理された光学像を拡大投射するものであって、その光源として点光源により近く、高輝度で高演色な高圧放電ランプ、特に高圧水銀ランプが広く使用されている。
【０００３】
高圧水銀ランプは、内部に発光物質として水銀が例えば２００［ｍｇ／ｃｍ３］以上封入され、かつタングステン製の一対の電極が互いに略対向するように配置された発光管を備えている。また、この発光管内には水銀の他に、いわゆるハロゲンサイクル作用を利用し、点灯中、電極の構成材料であるタングステンが飛散して発光管の内面に付着して黒化するのを防止するべく、ハロゲン物質も封入されている。
【０００４】
ハロゲンサイクル作用によって発光管の内面が黒化するのを防止することができる一方で、電極から飛散したタングステンが再び電極に戻って付着し、その堆積物として突起部が形成されることが知られている。この突起部が、電極間におけるアークの輝点となるので、突起部が各電極の先端部に適正に形成された場合には、安定したアークが得られ、いわゆるアークの輝点移動によるフリッカの発生を防止することができる。
【０００５】
かかる突起部を各電極の先端部において適正に形成しかつ維持するために、突起部の形状の変化に伴う電極間距離の増減を検知して、高圧水銀ランプに供給する交流電流の周波数を、５０Ｈｚ未満または７５０Ｈｚ以上の第１の周波数と、５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の第２の周波数とに切り替える制御手段を備えた高圧放電ランプ装置が提案されている（例えば特許文献１等）。この特許文献１に記載された高圧放電ランプ装置は、突起部が減退して電極間距離が増加したときには、第２の周波数の交流電流で突起部を成長させ、逆に、突起部が成長して電極間距離が減少したときには、第１の周波数の交流電流で、各電極の先端部の温度を上昇させ、突起部を蒸発させるものである。
【０００６】
このように特許文献１に記載の高圧放電ランプ装置が、突起部の形状の変化後にその形状を修復させる構成であるのに対し、突起部の形状が変化する前から、高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、２つ以上の異なる値で繰り返し変調させる構成とした高圧放電ランプ装置も提案されている（例えば特許文献２等）。この特許文献２に記載された高圧放電ランプ装置は、少なくとも１つの値における周波数の交流電流で突起部を成長させ、残りの値における周波数の交流電流で突起部を蒸発させることができ、この突起部の成長と蒸発とを交互に繰り返すことで、当該突起部の形状を維持するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３１２９９７号公報
【特許文献２】特許第３８５１３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らの検討によると、上記従来の高圧放電ランプ装置において、一対の電極の先端部に形成された突起部が異常に成長して、当該電極間の距離が減少し過ぎる場合があることが分かった。例えば、上記特許文献１に記載の高圧放電ランプ装置では、突起部が成長して、その形状が変化した後に、突起部を蒸発させるための交流電流の周波数に切り替えるため、突起部が蒸発し始めるまでの間に、突起部が異常に成長することがあった。また、上記特許文献２に記載の高圧放電ランプ装置においても、高圧放電ランプの個体差による特性のバラツキから、ごく一部の高圧放電ランプ装置では、突起部の適正な形状を維持することができず、突起部が異常に成長することがあった。このようにして突起部が異常に成長して一対の電極間の距離が減少し過ぎた場合、ランプ電圧が過度に低下し、そのため、高圧放電ランプに定格電力を供給できず、高圧放電ランプの照度が低下するという問題があった。さらに、高圧放電ランプの発光管内部の温度が低下して、ハロゲンサイクルが適正に動作しなくなり、発光管の黒化に繋がるという問題もある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高圧放電ランプにおける一対の電極の先端部の突起部を適正に形成、維持して、ランプ電圧の過度な低下を抑制することができる高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置は、内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させるものであって、前記高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替える周波数切替回路と、この周波数切替回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第３の値の交流電流を供給するＡ期間を、所定の時間間隔で繰り返すとともに、前記所定の時間間隔の間に、前記第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、前記第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返し、前記Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ前記第３の値の交流電流の５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とするように、前記周波数切替回路を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る高圧放電ランプ装置は、内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプと、この高圧放電ランプを点灯させる前記高圧放電ランプ点灯装置と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係るプロジェクタは、前記高圧放電ランプ装置を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る高圧放電ランプの点灯方法は、内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させる方法であって、前記交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替えるに際し、前記周波数を、前記第３の値に所定の時間間隔で切り替えて、前記第３の値の交流電流を供給するＡ期間を前記所定の時間間隔で繰り返すとともに、前記所定の時間間隔の間に、前記第１の値と、前記第２の値とを交互に切り替えて、前記第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、前記第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返し、前記Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ前記第３の値の交流電流の５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成の高圧放電ランプ点灯装置は、高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替える周波数切替回路と、この周波数切替回路を制御する制御回路とを備えている。これら第１〜第３の値の各周波数の交流電流は、周波数が互いに異なるので、それぞれは、一対の電極の先端部に形成された突起部を成長または減退させる作用を有する。そして、第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返すことにより、突起部の成長作用と減退作用の両方を混合した作用が得られ、突起部を適正に形成、維持することができる。また、第３の値の交流電流を、前記Ｂ期間よりも長く、かつ５．５周期以上５０周期以下の所定の周期で供給するＡ期間を、所定の時間間隔で繰り返すことにより、突起部の成長と減退の作用バランスが、成長過多となるような状態を効果的に避けることができ、突起部を適正に形成、維持することができる。
【００１４】
なお、ここでの「突起部を適正に形成、維持する」とは、突起部を具体的な特定の形状に形成し、かつその特定の形状を維持することのみを示すものではなく、一対の電極間の距離の過剰な減少を抑制するとともに、アークジャンプの発生を十分に抑制することができればよく、突起部の形状を特に限定するものではない。
また、上記構成の高圧放電ランプの点灯方法は、上記高圧放電ランプ点灯装置と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
本発明によれば、高圧放電ランプにおける一対の電極の先端部の突起部を適正に形成、維持して、ランプ電圧の過度な低下を抑制することができる高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る高圧放電ランプ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る高圧水銀ランプの発光管の一部切欠断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る高圧水銀ランプの電極の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係るランプユニットの構成を示す一部切欠斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係る高圧放電ランプ点灯装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る高圧水銀ランプの定常点灯状態における交流電流の波形の一例を示す図である。
【図７】電極の先端部における突起部の形状を説明するための模式図である。
【図８】点灯試験における電圧推移の結果を示す表である。
【図９】第１の実施形態に係るプロジェクタとしてフロントプロジェクタの構成を示す一部切欠斜視図である。
【図１０】図９のフロントプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図１２】カラーホイールを示す模式図であって、（ａ）は、各セグメントの中心角が均等なカラーホイールであり、（ｂ）は、各セグメントの中心角が不均等なカラーホイールである。
【図１３】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１４】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１６】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１７】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形および同期信号の一例を示す図である。
【図１８】第２の実施形態に係るフロントプロジェクタの交流電流の波形および同期信号の一例を示す図である。
【図１９】第１および第２の実施形態に係るプロジェクタとしてリアプロジェクタの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
＜構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ装置１のブロック図を示す。
図１に示すように、高圧放電ランプ装置１は、外部の交流電源（ＡＣ１００［Ｖ］）に接続されるＤＣ電源回路２から高圧放電ランプ点灯装置３（電子安定器）を介して高圧放電ランプ、例えば高圧水銀ランプ４に接続された構成からなる。
【００１８】
ＤＣ電源回路２は、例えば整流回路（図示せず）を有しており、家庭用の交流電圧（１００［Ｖ］）から一定の直流電圧を生成し、高圧放電ランプ点灯装置３に供給する。
高圧放電ランプ点灯装置３は、主にＤＣ／ＤＣコンバータ５、ＤＣ／ＡＣインバータ６、高電圧発生部７、ランプ電流検出部８、ランプ電圧検出部９、制御回路１０から構成されている。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、制御回路１０からのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号を受けて所定の大きさの直流電流をＤＣ／ＡＣインバータ６に供給する。すなわち、安定点灯時（定常点灯状態）において高圧水銀ランプ４の光出力を一定に保つべくランプ電力を一定にする制御（定電力制御）を行う必要があるが、制御回路１０はそのためにランプ電流検出部８で検出したランプ電流、およびランプ電圧検出部９で検出したランプ電圧にそれぞれ基づいてマイコン１１によってランプ電力を演算し、それを一定にするようなＰＷＭ制御信号をＰＷＭ制御回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ５に送る。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、それを受けてＤＣ電源回路２からの直流電圧を所定の大きさの直流電流に変換する。ただし、制御回路１０は、ランプの始動動作後からランプが立ち上がるまでのランプ電圧が低い状態、言い換えればランプ電流が高い状態においては定電流制御するようにＰＷＭ制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ５に送る。
【００２０】
ここで、「定常点灯状態」とは、高圧放電ランプに一定の電力が供給されることにより、高圧放電ランプ内のガス圧がその電力に応じた圧力に安定している状態を言うものとする。また、始動動作後の「定電流制御」とは、電流値を一定にする制御だけを指すのではなく、ランプが立ち上がるまでのランプ電圧が低い状態においてランプに過電流が流れるのを防ぐために電流に制限をかけた制御全般を示す。したがって、電流値が一定でない場合も含む。ただし、ランプが立ち上がった後に行う定電力制御も定電流制御の一つと解される場合があるが、ここでは定電力制御を定電流制御の一つとして含めない。
【００２１】
ＤＣ／ＡＣインバータ６は、高圧水銀ランプ４に供給される略矩形波の交流電流を生成するとともに、交流電流の周波数を所定の値に切り替える周波数切替回路として機能する。具体的には、ＤＣ／ＡＣインバータ６が、ＤＣ／ＤＣコンバータ５から出力された直流電流を、制御回路１０からの制御信号に基づいて決定される特定の周波数の略矩形波の交流電流に変換している。
【００２２】
ここで、「略矩形波」の交流電流とは、完全な矩形波をなす電流はもちろんのこと、極性反転直後のオーバーシュートやアンダーシュート等によって若干の歪を有する矩形波も含むものとする。また、アークジャンプを抑制する点灯方法として、従来から矩形波の半周期毎の極性反転前にパルス電流を重畳したり、矩形波の半周期毎において時間とともに電流値が増大するように傾斜をつけたり、矩形波の半周期毎の極性反転直前または直後に高周波が１周期付加され、かつ付加した波形の後半の半周期のランプ電流のみに、付加する直前の電流値より高くする交流波形が知られている。ここでは、このような基本となる矩形波に何らかの成分を重畳して変形したものも「略矩形波」に含まれるものとする。
【００２３】
高電圧発生部７は、例えばトランス（図示せず）を有しており、高圧水銀ランプ４の電極１９間での絶縁破壊を促し、高圧水銀ランプ４を始動させるべく高電圧を発生させて高圧水銀ランプ４に印加する。
ランプ電流検出部８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５とＤＣ／ＡＣインバータ６とを結ぶ配線に流れる電流（ランプ電流に相当する）を検出し、ランプ電流の大きさを示す信号を出力する。
【００２４】
ランプ電圧検出部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧（ランプ電圧に相当する）を検出し、ランプ電圧のレベルを示す信号を出力する。
制御回路１０は、マイコン１１、ＰＷＭ制御回路１２、点灯判別回路１３、タイマー１４を備える。マイコン１１は、ランプ電流検出部８の出力信号、ランプ電圧検出部９の出力信号、タイマー１４の出力信号を受けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５およびＤＣ／ＡＣインバータ６を制御する。このうち、ＤＣ／ＡＣインバータ６を制御する信号には、交流電流を生成する際の周波数を制御する周波数制御信号が含まれている。つまり、制御回路１０は、この周波数制御信号に基づいて周波数の異なる交流電流を生成するようにＤＣ／ＡＣインバータ６に制御信号を送っている。したがって、マイコン１１の設定プログラムを適宜変えることにより所望とする種々の周波数の交流電流を得ることができる。
【００２５】
ＰＷＭ制御回路１２は、マイコン１１からのＰＷＭ制御信号を受けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５をＰＷＭ制御する。点灯判別回路１３は、ランプの点灯を検知する。タイマー１４はランプの点灯が検知されたときカウントをスタートする。制御回路１０の動作については後に詳述する。
次に、一例として定格電力１８０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４の概略構成について図２を参照して説明する。
【００２６】
図２に示すように、高圧水銀ランプ４の発光管は、その容囲器の構成材料が例えば石英ガラスからなり、管中央部の略回転楕円体形状の発光部１６と、この両側からそれぞれ外方向に延在するように連接された略円柱体形状の封止部１７とを有する。
発光部１６の内部（放電空間１８）には、発光物質である水銀（Ｈｇ）と、始動補助用の希ガスとして例えばアルゴンガス（Ａｒ）、クリプトンガス（Ｋｒ）、あるいはキセノンガス（Ｘｅ）またはそれら２種以上の混合ガスと、ハロゲンサイクル作用のためのヨウ素（Ｉ）あるいは臭素（Ｂｒ）、またはそれらの混合物とがそれぞれ所定量封入されている。一例として、水銀の封入量は１５０［ｍｇ／ｃｍ３］以上３９０［ｍｇ／ｃｍ３］の範囲内で、アルゴンガスの封入量（２５℃）は０．０１［ＭＰａ］以上１［ＭＰａ］以下の範囲内で、臭素の封入量は１×１０−１０［ｍｏｌ／ｃｍ３］以上１×１０−４［ｍｏｌ／ｃｍ３］の範囲内で、好ましくは１×１０−９［ｍｏｌ／ｃｍ３］以上１×１０−５［ｍｏｌ／ｃｍ３］の範囲内でそれぞれ設定されている。
【００２７】
また、発光部１６内には、一対のタングステン（Ｗ）製の電極１９の一端部側がそれぞれ互いに略対向するように配置されている。一例として、この一対の電極１９間となる電極間距離Ｌ（図２参照）は、０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内で設定される。
電極１９は、図３に示すように、電極棒２０とその一端部に取り付けられた電極コイル２１とからなる。特に電極１９の先端部２２（一端部）は、電極棒２０の一部と電極コイル２１の一部とがそれぞれ一体的に溶融されて例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に加工されている。また、この電極１９の先端部２２には、点灯中のハロゲンサイクル作用によって、電極１９の構成材料であるタングステンが蒸発した後、ハロゲンによって再び電極１９、特にその先端部２２の頂点部に戻って堆積し、その堆積物からなる突起部２３が機械的加工を行うことなく自己形成される。ここで示す突起部２３は製造工程の点灯工程中に形成させたもので、製品完成時には既に形成された状態にある。前記電極間距離Ｌは、具体的にはこれら突起部２３間の距離を示す。
【００２８】
なお、電極１９の先端部を例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に形成するに当たり、電極棒２０の一部と電極コイル２１の一部とをそれぞれ溶融させて形成する以外に、予め略半球状、略球状または略円錐状に削り出したもの、またはそのような形状で焼結したもの電極棒２０の先端部に取り付けてもよい。
図２に戻り、電極１９の他端部は、封止部１７に気密に封着されたモリブデン製の金属箔２４を介して外部リード線２５の一端部に接続されている。外部リード線２５の他端部は封止部１７の端面から外部に突出し、図示していない電力供給線または口金等に接続される。
【００２９】
そして、このような高圧水銀ランプ４は、図４に示すように、反射鏡２６内に組み込まれてランプユニット２７を構成する。
すなわち、ランプユニット２７は、図４に示すように、上記した高圧水銀ランプ４と、内面が凹面の反射面２８を有する基体がガラスまたは金属からなる反射鏡２６とを備えており、この反射鏡２６内に高圧水銀ランプ４がその長手方向の中心軸Ｘと反射鏡２６の光軸Ｙとが略一致し、反射鏡２６による集光効率が高まるように組み込まれ、高圧水銀ランプ４からの射出光が反射面２８により反射されるように構成されている。
【００３０】
高圧水銀ランプ４には、発光管の一方の封止部１７に、電源接続用端子２９が付設された円筒形の口金３０が装着されている。一方の封止部１７から外部に導出した外部リード線２５が電源接続用端子２９に接続されている。他方の外部リード線２５には電力供給線３１が接続されている。
そして、この高圧水銀ランプ４は、口金３０が反射鏡２６のネック部３２内に挿入され、かつ接着剤３３を介して固着されている。このとき、電力供給線３１は、反射鏡２６に設けられた貫通孔３４に挿通される。
【００３１】
なお、反射面２８は、例えば回転楕円体面や回転放物体面からなり、多層干渉膜等が蒸着されている。
＜動作＞
次に、本実施形態に係る高圧放電ランプ点灯装置３の動作例について図１、図２および図５のフローチャートを参照して説明する。図５は、高圧放電ランプ点灯装置３における交流電流の変調制御を示すフローチャートである。ただし、図５のフローチャートにおいて後述する始動動作は省略している。
（１）まず、高圧水銀ランプ４を放電開始させるための点灯スイッチ（図示せず）がオンされると、制御回路１０は、高電圧発生部７に例えば３［ｋＶ］、１００［ｋＨｚ］の高周波の高電圧を発生させる。発生された高周波の高電圧は高圧水銀ランプ４に印加される。
（２）高圧水銀ランプ４における電極１９間において絶縁破壊が起こると電極１９間に高周波のアーク放電電流が通電し始める。すなわち、高圧水銀ランプ４は放電を開始する。放電開始後も一定期間、高周波の電圧が高圧水銀ランプ４に印加され続ける。
【００３２】
その後、さらに放電を安定させるべく電極１９のウォームアップ期間として、例えば２［秒］間、１０［ｋＨｚ］以上５００［ｋＨｚ］以下の範囲内から選択される高周波の定電流制御が行われる。このウォームアップ期間の２［秒］を経過すると、いわゆる始動動作が完了する。
なお、上記始動動作において、高圧水銀ランプ４を放電開始させるための高電圧発生部７からの出力は高周波の高電圧に限定されるものでなく、これに代えて公知の間欠発振型の高電圧パルスを用いてもよい。また、放電開始後のアーク放電を安定させる方法についても当該高周波動作に限るものでなく、これに代えて公知の直流動作または２０［Ｈｚ］未満の低周波電流による定電流制御の動作を用いてもよい。
（３）始動動作後、略矩形波の交流電流による定電流制御（例えば３［Ａ］一定）の点灯に移行する。
（４）制御回路１０は、水銀の蒸発に伴ってランプ電圧が上昇して所定の電圧（例えば６０［Ｖ］）に到達するまで定電流制御で高圧水銀ランプ４を点灯させる。その一方で、制御回路１０は、ランプ電流検出部８の出力信号に基づき点灯開始したか否かを判別する。そして、図５に示すように点灯開始すれば、制御回路１０は、タイマー１４のカウントを開始させ（Ｓ１１）、ＤＣ／ＡＣインバータ６に制御信号ｄを入力する（Ｓ１２）。制御信号ｄは、高圧水銀ランプ４に供給する交流電流の周波数を、所定の値、例えば１３５［Ｈｚ］に特定するための信号である。ＤＣ／ＡＣインバータ６は、制御信号ｄから周波数を特定し、交流電流の極性反転動作を実行する。
（５）タイマー１４の設定時間は、６０［秒］以上３００［秒］以下の範囲内から選択されており、本実施形態では１００［秒］が選択されている。制御回路１０は、点灯開始から１００［秒］を経過するまで、ＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ｄの入力を維持する（Ｓ１３：ＮＯ）。点灯開始から１００［秒］を経過すれば、高圧水銀ランプ４が定常点灯状態にあり、制御回路１０は、略矩形波の交流電流の変調制御を実行する（Ｓ１３：ＹＥＳ）。
（６）制御回路１０は、点灯開始から１００［秒］を経過すれば、所定時間Ｅ（所定の時間間隔）の計測を開始する（Ｓ１４）。
（７）次に、制御回路１０は、ＤＣ／ＡＣインバータ６に制御信号ｂを入力する（Ｓ１５）。制御信号ｂは、Ｂ期間における交流電流の周波数を第１の値に特定するための信号である。これにより、制御信号ｂにより特定される第１の値の交流電流がＤＣ／ＡＣインバータ６から出力され、高圧水銀ランプ４に供給される。
（８）制御回路１０は、Ｂ期間が経過するまでＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ｂの入力を維持し（Ｓ１６：ＮＯ）、Ｂ期間を経過すれば（Ｓ１６：ＹＥＳ）、制御信号ｂから制御信号ｃに切り替える（Ｓ１７）。制御信号ｃは、Ｃ期間における交流電流の周波数を第２の値に特定するための信号である。これにより制御信号ｃにより特定される第２の値の交流電流がＤＣ／ＡＣインバータ６から出力され、高圧水銀ランプ４に供給される。
（９）制御回路１０は、Ｃ期間が経過するまでＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ｃの入力を維持し（Ｓ１８：ＮＯ）、Ｃ期間が経過すれば（Ｓ１８：ＹＥＳ）、所定時間Ｅの経過を確認する（Ｓ１９）。
（１０）このとき、所定時間Ｅが経過していない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、制御回路１０は、制御信号ｃから制御信号ｂに切り替え（Ｓ１５）、前記（７）に戻って、Ｓ１５以降の動作を続ける。
（１１）所定時間Ｅが経過している場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、所定時間Ｅの計測をリセットし（Ｓ２０）、制御回路１０は、制御信号ｃから制御信号ａに切り替える（Ｓ２１）。制御信号ａは、Ａ期間における交流電流の周波数を第３の値に特定するための信号である。これにより制御信号ａにより特定される第３の値の交流電流がＤＣ／ＡＣインバータ６から出力され、高圧水銀ランプ４に供給される。
（１２）制御回路１０は、Ａ期間が経過するまでＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ａの入力を維持し（Ｓ２２：ＮＯ）、Ａ期間が経過すれば（Ｓ２２：ＹＥＳ）、制御回路１０は、制御信号ａから制御信号ｃに切り替える（Ｓ２３）。これにより制御信号ｃにより特定される第２の値の交流電流がＤＣ／ＡＣインバータ６から出力され、高圧水銀ランプ４に供給される。
（１３）制御回路１０は、Ｃ期間が経過するまでＤＣ／ＡＣインバータ６への制御信号ｃの入力を維持し（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｃ期間が経過すれば（Ｓ２４：ＹＥＳ）、制御信号ｃから制御信号ｂに切り替え（Ｓ１５）、前記（７）に戻って、Ｓ１５以降の動作を続ける。
（１４）制御回路１０は、以降、点灯スイッチがオフされるまで、Ｓ１５〜Ｓ２４の一連のステップを繰り返す。
【００３３】
上記動作によれば、第３の値の交流電流を供給するＡ期間を、所定時間Ｅの間隔で繰り返すとともに、この所定時間Ｅの間において、第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返す制御が実現される。さらに詳しく説明すると、所定時間Ｅの間において、Ａ期間の後はＣ期間に切り替えられ、その後、Ｂ期間と、Ｃ期間とが交互に繰り返されて、最後はＣ期間となるように制御が行われる。
【００３４】
このような第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅは、次のように設定される。
第１の値は、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲から選択され、Ｂ期間の長さは、０．５周期以上１０周期以下の範囲から選択された周期に設定される。
第２の値は、３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択され、Ｃ期間の長さは、２周期以上２００周期以下の範囲から選択された周期に設定される。
【００３５】
第３の値は、第１の値以下であって１５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲から選択される。この場合、第３の値を第１の値よりも低い設定とすることがより好ましい。Ａ期間の長さは、前記Ｂ期間よりも長く、かつ５．５周期以上５０周期以下の範囲から選択された周期に設定される。このＡ期間が、所定時間Ｅの間隔で繰り返すように設定される。そして、所定時間Ｅは、Ａ期間の開始時点から、次のＡ期間の開始時点までの時間であって、１［秒］以上３００［秒］以下の範囲から選択される。
【００３６】
なお、これら第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅは、高圧水銀ランプ４の仕様、例えば定格ランプ電力、ランプ電流、ランプ電圧などに合わせて設定されるのが好ましい。
また、これら第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅを前述の設定範囲とした理由については後述する。
＜交流電流の波形例＞
図６には、上記動作により得られる定常点灯状態における略矩形波の交流電流の波形の一例が示されている。
【００３７】
図６に示す波形の交流電流では、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅが、次のように設定されている。
第１の値が６５［Ｈｚ］であり、Ｂ期間の長さが０．５周期である。
第２の値が３４０［Ｈｚ］であり、Ｃ期間の長さが１０周期である。
第３の値が５５［Ｈｚ］であり、Ａ期間の長さが６．５周期である。そして、Ａ期間を繰り返す所定時間Ｅが、約３０［秒］に設定されている。
【００３８】
また、図６に示すＡ期間（図６の上段）と次のＡ期間（図６の下段）との間には、Ｂ期間およびＣ期間が交互に複数回繰り返され、各Ａ期間の前後には、それぞれＣ期間が設けられている。なお、図６では、Ａ期間と次のＡ期間との間が一部省略されている。
さらに、所定時間Ｅの間において、各Ｂ期間における交流電流の位相が、当該Ｂ期間が現れる順に交互に逆位相となるように制御されている。具体的に説明すると、Ｂ期間の長さは０．５周期の奇数倍であり、Ｃ期間の長さは０．５周期の遇数倍であるので、Ｂ期間から、Ｃ期間、Ｂ期間へと繰り返された後のＢ期間における交流電流の位相が、その前のＢ期間における交流電流の位相に対して逆位相となる。Ｃ期間における交流電流は、Ｂ期間における交流電流の位相に連動しているので、Ｂ期間における交流電流の位相と同様、当該Ｃ期間が現れる順に、その交流電流の位相が交互に逆位相となる。
【００３９】
また、Ａ期間における交流電流の位相が、当該Ａ期間が現れる順に交互に逆位相となるように制御されている。具体的には、Ａ期間の長さは、Ｂ期間の長さと同様に、０．５周期の奇数倍であり、本実施形態において、所定時間Ｅの間に、Ｂ期間を偶数回繰り返す設定としている。これらにより、次のＡ期間における交流電流の位相が、その前のＡ期間における交流電流の位相に対して逆位相となる。
【００４０】
このように、０．５周期の奇数倍となる長さのＡ期間およびＢ期間における交流電流の位相を、それぞれ交互に逆位相となるように制御することによって、一対の電極１９における正極、負極の発生頻度のバランスを保つことができる。すなわち、各電極１９の突起部２３における成長および減退のバランスを図ることができるので、当該突起部２３を適正に形成、維持することができる。
【００４１】
以上の構成の高圧放電ランプ装置１において、第１の値の交流電流を高圧水銀ランプ４に供給することにより、電極１９の突起部２３の成長を促進させることができる。具体的には、突起部２３が太径化するように成長させる（図７（ａ）参照）。この場合、当該太径化に伴い突起部２３の高さｈが高くなり、電極間距離Ｌが減少する方向に突起部２３が成長する。なお、図７（ａ）および（ｂ）では、突起部２３の成長および減退を分かりやすくするため、突起部２３の形状を誇張して示している。
【００４２】
一方、第２の値の交流電流を高圧水銀ランプ４に供給することにより、電極１９の突起部２３を減退させることができる。具体的には、突起部２３が細径化するように減退させる（図７（ｂ）参照）。この場合、突起部２３が減退して、突起部２３の高さｈが低くなり、電極間距離Ｌが増加する方向に突起部２３が減退する。したがって、Ｂ期間とＣ期間とを交互に繰り返すことにより、突起部２３の成長作用と減退作用の両方を混合した作用が得られ、突起部２３を適正に形成、維持することができる。
【００４３】
また、第３の値の交流電流を高圧水銀ランプ４に供給することにより、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させ、その結果として、突起部２３の成長と減退のバランスが、成長過多となるような状態を効果的に避けることができ、突起部２３を適正に形成、維持することができる。
＜試験結果＞
図８は、点灯試験における電圧推移の結果を示す表であり、本実施形態に係る高圧放電ランプ装置１と、当該高圧放電ランプ装置１とはＡ期間の長さを示す設定周期が異なる３つの高圧放電ランプ装置との試験結果を示している。なお、当該試験に用いた各高圧放電ランプ装置において、共通する構成要素については、簡単のため同一の符号を用いて説明する。
【００４４】
各高圧放電ランプ装置の高圧水銀ランプ４は、定格電力１８０［Ｗ］、定格電流３［Ａ］である。また、高圧水銀ランプ４に供給する交流電流の周波数の切り替えが、第１の値を６５［Ｈｚ］、Ｂ期間の長さを０．５周期、第２の値を３４０［Ｈｚ］、Ｃ期間の長さを１０周期、第３の値を５５［Ｈｚ］、およびＡ期間の長さを所定の周期に、かつ所定時間Ｅを約３０［秒］で、制御されている。すなわち、Ａ期間の長さ以外は、図６に示す交流電流の波形の一例と同じ構成とされている。
【００４５】
そして、試験−１は、Ａ期間の長さが０．０周期であって、交流電流の周波数を、第１の値と第２の値とだけで交互に切り替えた場合における電圧推移を示している。試験−２は、Ａ期間の長さを０．５周期以上５．５周期未満の範囲から選択した４．０周期に設定した場合における電圧推移を示している。試験−３は、Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ５．５周期以上５０周期以下の範囲から選択した６．５周期に設定しており、図６に示す波形の交流電流を供給した場合における電圧推移を示している。試験−４は、Ａ期間の長さを５０周期超の周期から選択した６０．０周期に設定した場合における電圧推移を示している。また、各試験−１〜試験−４の試験開始時におけるランプ電圧は、いずれも７５［Ｖ］である。
【００４６】
なお、ハロゲンサイクルは、高圧水銀ランプ４における累積点灯時間の初期段階（例えば１００時間以内）で活発に作用することから、当該初期段階において突起部２３が異常成長する可能性が高いとされている。したがって、図８に示す試験結果においては、累積点灯１００時間後のランプ電圧を比較対象としている。
図８に示すように、累積点灯時間１００時間後では、試験−１のランプ電圧が５３［Ｖ］であり、試験−２のランプ電圧が５７［Ｖ］であり、試験開始時の７５［Ｖ］と比べて、試験−１および試験−２のランプ電圧が過度に低下していることが分かる。このようにランプ電圧が過度に低下して６０［Ｖ］以下となった場合には、高圧水銀ランプ４に定格電力を供給できなくなる。このため、高圧水銀ランプ４の照度が低下するとともに、高圧水銀ランプ４の発光管内部の温度が低下して、ハロゲンサイクルが適正に動作しなくなり、発光管の黒化に繋がってしまう。
【００４７】
一方、試験−３のランプ電圧は、累積点灯時間１００時間後で６２［Ｖ］あり、試験開始時に比べると電圧の低下はしているものの、試験−１および試験−２のランプ電圧と比べて、その電圧低下が抑制されていることが分かる。また、試験−４のランプ電圧は、累積点灯時間１００時間後で７６［Ｖ］と、試験開始時に比べると若干電圧が上昇している。また、試験−４では、累積点灯時間２０００時間後におけるランプ電圧が、１３５［Ｖ］と過度に上昇していることが分かる。このランプ電圧の過度の上昇は、Ａ期間の長さが５０周期を超える設定にしたことにより、突起部２３の蒸発および減退が過剰に進行し、電極間距離Ｌが過剰に増加したことに起因するものである。この電極間距離Ｌの増加は、すなわちアーク長の増加となって、反射鏡２６による集光効率が低下するため、高圧水銀ランプ４の照度が低下する。
【００４８】
なお、試験−２において、Ａ期間の長さに０．５周期以上５．５周期未満の範囲で４．０周期以外の周期を選択したとしても、図８に示す試験−２の結果と同様に、ランプ電圧が低下して６０［Ｖ］以下となることが確認されている。また、試験−４において、５０周期を超える、かつ６０．０周期以外の周期を選択したとしても、図８に示す試験−４の結果と同様に、累積点灯時間２０００時間に近づくに従ってランプ電圧が過度に上昇することが確認されている。
【００４９】
このように、本実施形態に係る高圧放電ランプ点灯装置３は、Ａ期間の長さを前記Ｂ期間よりも長くかつ５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とすることにより、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させて、突起部２３の成長と減退のバランスが、成長過多となるような状態を効果的に避けることができる。これにより、電極間距離Ｌの過剰な減少を抑制し、ランプ電圧の過度な低下を抑制することができる。
＜各周波数の値、各期間および所定時間Ｅの設定範囲＞
次に、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅにおける設定範囲について説明する。
【００５０】
高圧水銀ランプ４に供給する交流電流において、第１の値が２０［Ｈｚ］未満であれば、直流点灯的要素が強まり電極１９の先端部２２の陽極加熱が起こるために、先端部２２の温度が必要以上に高くなり、突起部２３の成長作用が損なわれ、突起部２３が変形または蒸発減退する場合が起こり得る。一方、第１の値が２００［Ｈｚ］を超えれば、直流点灯的要素が弱まりすぎて電極１９の先端部２２の温度が十分に高くならず、よって突起部２３の成長作用が損なわれ、突起部２３が変形または減退する場合が起こり得る。また、第１の値が２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲であったとしても、Ｂ期間の長さが１０周期を超えれば、直流点灯的要素により先端部２２の温度が必要以上に高くなり、突起部２３が変形または蒸発減退する場合があり、Ｂ期間の長さが０．５周期未満であれば、電極１９の先端部２２の温度が十分に高くならず、突起部２３が変形または減退する場合がある。これらにより、突起部２３の成長を促進させるために、第１の値を２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲に、かつＢ期間の長さを０．５周期以上１０周期以下の範囲の周期に設定している。
【００５１】
第２の値が１０００［Ｈｚ］を超えれば、高周波点灯的要素が強まり蒸発したタングステンのイオンが電極１９の突起部２３に戻る作用が弱まり過ぎて、突起部２３を細径化させる作用が強まり、タングステンのイオンが電極１９の先端部２２以外の部位に堆積するようになり先端部２２の全体形状を変形させ減退させてしまう場合が起こり得る。一方、第２の値が３００［Ｈｚ］未満であれば、高周波点灯的要素が弱まりすぎて電極１９の突起部２３を細径化させる作用が得られなくなり、突起部２３の成長が過剰になり、電極間距離Ｌが過剰に減少してしまう場合が起こり得る。ここでの、第２の値は、１つの周波数の値を意味する場合と、２１０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択される複数種類の周波数における平均値（以下、平均周波数ともいう）を意味する場合がある。第２の値に平均周波数を用いる場合には、当該複数種類の周波数を、Ｃ期間の間、０．５周期毎に所定の順序で繰り返す構成とする。また、ここでの「平均周波数」とは、０．５周期毎の周波数の値を、Ｃ期間の全てにおいて合算し、得られた総和を、Ｃ期間に繰り返される０．５周期の数で除することにより求められた値のことをいう。
【００５２】
前記複数種類の０．５周期の周波数の中に２１０［Ｈｚ］未満の周波数があれば、たとえ０．５周期でもそれが断続的に発生することで第１の値の作用すなわち突起部２３の成長作用が現れるため、細径化させる作用が得られなくなる。また、第２の値が３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲であったとしても、Ｃ期間の長さが２００周期を超えれば、高周波点灯的要素により、突起部２３を細径化させる作用が強まり、先端部２２を減退させてしまう場合があり、Ｃ期間の長さが２周期未満であれば、突起部２３を細径化させる作用が得られなくなり、突起部２３の成長が過剰になる場合がある。これらより、突起部２３を細径化させて減退させるために、第２の値を３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内とし、Ｃ期間の長さを２周期以上２００周期以内の所定の周期に設定している。
【００５３】
第３の値が１５［Ｈｚ］未満であれば、電極１９の先端部２２の温度の瞬間的な上昇が過剰となり、突起部２３のみならず電極１９の全体形状を変形または蒸発減退する場合が起こり得る。一方、第３の値が１５０［Ｈｚ］を超えれば、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させることができなくなり、突起部２３を蒸発減退させることができない場合が起こり得る。これらより、突起部２３を蒸発させて減退させるために、第３の値を１５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲内に設定している。
【００５４】
また、Ａ期間を繰り返す所定時間Ｅが１［秒］未満であれば、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させる頻度が過剰となり、突起部２３のみならず電極１９の先端部２２全体において変形または蒸発減退する場合が起こり得る。一方、所定時間Ｅが３００［秒］を超えれば、電極１９の先端部２２の温度を一時的に上昇させる頻度も少なく、突起部２３を蒸発減退させる効果が得られない場合が起こり得る。これらより、所定時間Ｅを１［秒］以上３００［秒］以下の範囲内に設定している。
【００５５】
上記の設定において、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間の長さおよび所定時間Ｅを、個別に調整することも、または互いに調整し合うこともできるので、高圧放電ランプの仕様に合わせて、これらの設定を行うことにより、より効果的に、突起部２３を適正に形成、維持することができる。
なお、Ａ〜Ｃ期間の長さは、それぞれ０．５周期の倍数であって、例えば０．３周期または０．７周期等を設定することはない。
【００５６】
本実施形態において、所定時間Ｅは、Ａ期間の開始時点から次のＡ期間の開始時点までの時間であるので、所定時間Ｅの計測開始後（Ｓ１４）から最初のＡ期間の開始（Ｓ２１）までは、当該所定時間ＥにＡ期間の時間が含まれず、Ａ期間の時間分余計にＢ期間およびＣ期間が多く繰り返されるが、その影響は小さく、当該多く繰り返されたＢ期間およびＣ期間によって突起部２３が異常に成長することはない。もっとも、計測開始後（Ｓ１４）から最初のＡ期間の開始（Ｓ２１）までの時間を、本実施形態と異なる構成、例えば、所定時間ＥよりもＡ期間の時間分短縮させた時間に設定することもできる。
＜プロジェクタ＞
次に、高圧放電ランプ装置１を用いたプロジェクタについて説明する。
【００５７】
図９に、高圧放電ランプ装置１が用いられたプロジェクタの一例として、フロントプロジェクタ３５の概略構成を示す。フロントプロジェクタ３５は、その前方に設置したスクリーン（図示せず）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。なお、フロントプロジェクタ３５には、画像表示デバイスとして、後述する３枚の透過型の液晶パネルが用いられている。
【００５８】
フロントプロジェクタ３５は、筐体３６に収納された、光源であるランプユニット２７、光学ユニット３７、制御ユニット３８、投射レンズ３９、冷却ファンユニット４０、および電源ユニット４１等から構成されている。電源ユニット４１は、上記したＤＣ電源回路２と高圧放電ランプ点灯装置３を含み、商用電源から供給される電力を、制御ユニット３８やランプユニット２７や冷却ファンユニット４０に適した電力に変換してそれぞれ供給する。なお、図９では、フロントプロジェクタ３５の構成を見易くするため、筐体３６の天板が取り除かれた状態で示されている。
【００５９】
図１０は、画像表示デバイスとして３枚の透過型の液晶パネルを用いたフロントプロジェクタ３５の具体的な構成例が示されている。
図１０に示すように、光学ユニット３７は、ダイクロイックミラーを含むミラー群６５と３原色Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した３枚の透過型の液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂとプリズム７０を有する。ランプユニット２７から出た光は、ミラー群６５を通ることでＲ、Ｇ、Ｂの３色の光に分離され、それぞれの液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに透過される。液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応させるそれぞれの映像信号に従った画像が表示されるよう制御ユニット３８によって駆動される。液晶パネルを透過したＲ、Ｇ、Ｂの３色の映像の光はプリズム７０で合成され、投射レンズ３９を介してスクリーン（図示せず）に表示される。
【００６０】
上記では、画像表示デバイスとして３枚の透過型の液晶パネルを用いた場合について例示したが、本発明はこれに限るものではなく、Ｌｃｏｓ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ） などの３枚の反射型の液晶パネル、または３枚のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたＤＬＰ（米テキサス・インスツルメンツ社商標：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の画像表示デバイスを用いる投射装置であっても同様に適用することが可能である。
（第２の実施形態）
プロジェクタの画像表示方式には、上記した、３原色Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した３枚の画像表示デバイスを用いて３原色の画像を同時合成して投射する方式と、１枚のみの画像表示デバイスを用いて原色となる各色の画像を時系列に投射する方式とがある。
【００６１】
次に、画像表示デバイスとして１枚のＤＭＤを用いたＤＬＰ方式（以下、単板ＤＬＰ方式）のフロントプロジェクタにおける本発明の適用について説明する。
＜構成＞
図１１に、単板ＤＬＰ方式のフロントプロジェクタの具体的な構成例を示す。
図１１に示す単板ＤＬＰ方式のフロントプロジェクタ５５は、上記第１の実施形態に係るフロントプロジェクタ３５が、３枚の透過型の液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂを有する光学ユニット３７を備えているのに対して、１枚のＤＭＤパネルを有する光学ユニットを備えている点が異なっている。なお、図１０に示すフロントプロジェクタ３５と同じ構成要素については、簡単のため、同じ符号で示し、その説明を省略する。
【００６２】
フロントプロジェクタ５５の備える光学ユニット５６は、光路上に設けられた２つのレンズ５７，５８と、この２つのレンズ５７，５８の間に配置されたカラーホイール５０と、光路上でのレンズ５８を挟んでカラーホイール５０とは反対側に配置された画像表示デバイスである１枚のＤＭＤパネル５９を有する。カラーホイール５０は、例えば図１２（ａ）に示すように、３原色のＲ，Ｇ，Ｂの３つのフィルタに白色のＷフィルタを加えた計４つのセグメントが円周上に均等な角度で分割配置されている。そして、このカラーホイール５０が、ビデオ入力信号（図１１参照）の周波数の整数倍で高速回転する。なお、本実施形態において、ビデオ入力信号の周波数は６０［Ｈｚ］である。
＜動作＞
フロントプロジェクタ５５は、ランプユニット２７からの光を、レンズ５７を介して高速で回転するカラーホイール５０を透過させることによって、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４色の光を時分割で、ＤＭＤパネル５９に照射させることができる。また、ＤＭＤパネル５９は各色に対応したそれぞれの映像信号に従って内蔵のマイクロミラーが反射するよう制御ユニット３８によって制御されている。そして、ＤＭＤパネル５９で反射されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色の画像の光が、投射レンズ３９を介してスクリーン（図示せず）に表示される。各色の画像は時系列に高速で切り替わるため、人間の目には、混合された色としてかつ目的とする投射画像として感知される。
【００６３】
このような単板ＤＬＰ方式のフロントプロジェクタ５５では、光源とするランプが交流点灯型の場合、画像品質の観点からランプユニット２７に印加する交流電流の極性反転動作のタイミングをカラーホイール５０の回転周期に同期させるのが一般的である。具体的には、ランプからの出射光が、カラーホイール５０の色の各セグメントの境界である境界線５０ａ（図１２（ａ）参照）毎に、または複数の境界線５０ａを透過するタイミング毎に極性反転動作を行う方法がある。これは交流電流の極性反転時にランプの出射光が一瞬落ち込むためにその影響を最小限にすることを目的としている。出射光の落ち込みは、極性反転時に電流値が一旦ゼロまで低下して再び逆極性で立ち上がり、その変化に若干の時間を要するために生じる。従って実際の動作においては、高圧放電ランプ４が始動し、アーク放電が安定したことをランプの電気特性、または始動後の経過時間で検知して、その後高圧放電ランプ点灯装置３が同期信号待ちの状態になり、制御ユニット３８から送出された同期信号に高圧放電ランプ点灯装置３が反応して交流電流の極性反転動作を行う。このようにして、交流電流の極性反転動作とカラーホイールの回転周期とのタイミングの一致が図られている。
＜交流電流の波形例＞
《波形例１》
図１３に、各色のセグメントが均等な角度で分割配置されたカラーホイール５０を用いた構成において本発明を適用した交流電流の波形例を示す。カラーホイール５０におけるＢ，Ｇ，Ｒ，Ｗの各セグメントの角度は全て９０度である（図１２（ａ）参照）。このカラーホイール５０はビデオ入力信号周波数の３倍の１８０［Ｈｚ］に対応した回転数１０８００［ｒ．ｐ．ｍ］で回転しており、光源に第１の実施形態と同じ定格電力１８０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４を用いている。第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間および所定時間Ｅは次のように設定されている。
【００６４】
第１の値が４５［Ｈｚ］であり、Ｂ期間の長さが０．５周期であり、その間、カラーホイールは２回転する。
第２の値が３６０［Ｈｚ］であり、Ｃ期間の長さが１６周期であり、その間、カラーホイールは８回転する。
第３の値が４５［Ｈｚ］であり、Ａ期間の長さが６．５周期であり、その間、カラーホイールは２６回転する。
【００６５】
Ａ期間を繰り返す所定時間Ｅが、約３０［秒］に設定されている。
そして、上記第１の実施形態と同じく、Ａ期間と次のＡ期間との間には、Ｂ期間およびＣ期間が交互に複数回繰り返され、各Ａ期間の前後には、それぞれＣ期間が設けられている。また、所定時間Ｅの間において、各Ｂ期間における交流電流の位相が、当該Ｂ期間が現れる順に交互に逆位相となるように制御されている。さらに、Ａ期間における交流電流の位相が、当該Ａ期間が現れる順に交互に逆位相となるように制御されている。
【００６６】
このようにすることで、単板ＤＬＰ方式のフロントプロジェクタ５５においても、上記第１の実施形態と同じく各電極１９の突起部２３における成長および減退のバランスを図ることができるので、当該突起部２３を適正に形成、維持することができる。
《波形例２》
投射画像の色再現性を高めるものとして、４色のセグメントの角度を不均等に配置したカラーホイールを用いた構成が知られている。図１２（ｂ）に、Ｒセグメントの角度を大きくし、Ｗセグメントの角度を小さくしたカラーホイール５１を示す。このカラーホイール５１を用いた場合には、カラーホイール５１を透過して得られる各色の光のうち、Ｒ色の光の発生時間が最も長く、Ｗ色の光の発生時間が最も短い。このようにＲ色の光の発生時間を長くして、ランプユニット２７から出た光において本来含有比率の少ないＲ色の利用比率が増加することで投射画像の色再現性を高めることができる。
【００６７】
図１４に、各色のセグメントが不均等な角度で分割配置されたカラーホイール５１を用いた構成において本発明を適用した交流電流の波形例を示す。ここで、カラーホイール５１におけるＢ，Ｇ，Ｒ，Ｗの各セグメントの角度はＢセグメントで８５度、Ｇセグメントで９５度、Ｒセグメントで１２０度、Ｗセグメントで６０度である。カラーホイール５１はビデオ入力信号周波数の３倍の１８０［Ｈｚ］に対応した回転数１０８００［ｒ．ｐ．ｍ］で回転しており、光源には上記第１の実施形態と同じ定格電力１８０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４を用いている。
【００６８】
図１４に示す波形例と、図１３に示す波形例とは、第１および第３の値と、Ａ〜Ｃ期間と、所定時間Ｅとが、同じ設定とされているが、使用するカラーホイールが異なることに加え、Ｃ期間に供給される交流電流の周波数の構成が異なっている。
具体的には、図１３に示す波形例では、Ｃ期間に供給される交流電流が、３６０［Ｈｚ］と１つの周波数で固定されているのに対して、図１４に示す波形例では、Ｃ期間が、２７０［Ｈｚ］、３４１［Ｈｚ］、３８１［Ｈｚ］、５４０［Ｈｚ］の４種類の０．５周期の周波数で構成されている。したがって、図１４に示す波形例における第２の値は、これら４種類の０．５周期の周波数による平均値となる。具体的には、図１４に示す波形例のＣ期間では、Ｂセグメントに対する３８１［Ｈｚ］の０．５周期と、Ｇセグメントに対する３４１［Ｈｚ］の０．５周期と、Ｒセグメントに対する２７０［Ｈｚ］の０．５周期と、Ｗセグメントに対する５４０［Ｈｚ］の０．５周期である。これらを１サイクルとして、当該サイクルが順次繰り返されている。２１０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択された、これら４つの周波数で構成されるＣ期間の平均周波数は３８３［Ｈｚ］であり、この３８３［Ｈｚ］が第２の値である。なお、上記１サイクルが、カラーホイール５１の１回転に対応している。
【００６９】
このような図１４に示す波形例は、図１３に示す波形例と比べて、Ｒ色の発生時間が長くなるので、Ｒ色の利用比率が高くなり、投射画像の色再現性を高めることができる。
Ｃ期間の平均周波数が３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲に含まれている限り、本発明の効果を得ることができる。
《波形例３》
また、投射画像の色再現性をさらに高めるものとして、上記と同じく４色のセグメントの回転角度を不均等に配置したカラーホイールを用いることに加えて、色のセグメント毎に透過するランプの光量を変化させる方法が知られている。例えば、Ｒセグメントを通る光量を増加しＷセグメントを通る光量を減少させるようにランプユニット２７の出射光量を制御することで、Ｒ色の利用比率がさらに増加するので投射画像の色再現性をさらに高めることができる。ランプユニット２７の出射光量の制御は、高圧放電ランプ点灯装置３において、その内部のマイコン１１が電流の増減の制御を行うことで実現することができる。
【００７０】
図１５に、各セグメントが不均等な角度で分割配置されたカラーホイール５１を用いた構成と、上記の出射光量制御すなわち電流増減の動作方法を組み合わせる場合において、本発明を適用した交流電流の波形例を示す。
図１５に示す波形例と、図１４に示す波形例とは、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間、所定時間Ｅおよびカラーホイールが同じ設定である。一方、図１４に示す波形例では、電流値が各セグメント間で一定となる構成であるのに対して、図１５に示す波形例では、カラーホイールの各セグメントを透過する光量を変化させるため、各セグメント間で電流値が異なる構成とされている。
【００７１】
具体的には、図１５に示す波形例において、各セグメントに対する電流増減は、図１４に示す波形例での電流値を１００％とした場合に、ＢおよびＧセグメントで±０％（１００％の電流）、Ｒセグメントで＋１０％（１１０％の電流）、Ｗセグメントで−１０％（９０％の電流）である。
なお、電流増減の動作方法を組み合わせる場合においては、図１５に示すように、Ａ期間、Ｂ期間およびＣ期間において、極性反転の直前に最も電流増加させる色のセグメント（本実施形態ではＲセグメント）が来るように、交流電流の極性反転動作とカラーホイール５１の回転周期とのタイミングを設定するのが好ましい。そうすることで、電流減少したセグメント（本実施形態ではＷセグメント）の期間に生じやすい高圧水銀ランプ４のアークの不安定性を効果的に解消することができる。
《波形例４》
図１５に示す波形例では、Ｒセグメントの電流増加が、あるＣ期間では、一対の電極１９のうち一方の電極のみに偏り、次のＣ期間では他方の電極１９のみに偏っている。Ｃ期間が何度も繰り返されるような時間間隔で見た場合には、一対の電極１９における電流増加は、両電極に交互に印加されることになるので、各電極１９における突起部２３の成長および減退のバランスが取られている。しかしながら、Ｃ期間を長く設定した場合には、電流増加が一方の電極に印加される期間が長くなるので、当該Ｃ期間の間に、電極の突起部２３における成長および減退のバランスが崩れる場合がある。
【００７２】
図１６には、このようなＣ期間中のＲセグメントの電流増加が一方の電極に偏らないようにするための交流電流の波形例が示されている。
図１６に示す波形例と、図１５に示す波形例とは、Ｃ期間の交流電流における極性反転動作の設定と、周波数の構成と、その平均値である第２の値が異なる。なお、第１および第３の値、ＡおよびＢ期間、ならびに所定時間Ｅは、図１５に示す交流電流の波形例と同じ設定とされている。
【００７３】
先ず、極性反転動作の設定の違いについて説明すると、図１５に示す波形例では、Ｃ期間の交流電流が、カラーホイール５１の各セグメントが切り替わるごとに極性反転される構成とされている。一方、図１６に示す波形例では、Ｃ期間の交流電流が、カラーホイール５１のＷセグメントからＢセグメントに切り替わるタイミングに限り、当該タイミングで「極性反転する」（図１６のｔ２）、「極性反転しない」（図１６のｔ１）が、交互に繰り返される設定である。その他の点については、図１５に示す波形例における交流電流の極性反転動作と同じ設定である。こうすることでＣ期間を長く設定した場合でも、電極の突起部２３における成長および減退のバランスが崩れることがない。
【００７４】
次に、交流電流の周波数の構成と、その平均値である第２の値の違いとについて説明すると、図１６に示す波形例では、Ｃ期間の交流電流が、２２３［Ｈｚ］、２７０［Ｈｚ］、３４１［Ｈｚ］、３８１［Ｈｚ］、５４０［Ｈｚ］の５種類の０．５周期の周波数で構成され、２２３［Ｈｚ］の０．５周期の周波数が含まれている点が、図１５に示す波形例と異なっている。具体的には、図１６に示す波形例のＣ期間では、５４０［Ｈｚ］の０．５周期と、３８１［Ｈｚ］の０．５周期と、３４１［Ｈｚ］の０．５周期と、２７０［Ｈｚ］の０．５周期とを１サイクル目として、次に、２２３［Ｈｚ］の０．５周期と、３４１［Ｈｚ］の０．５周期と、２７０［Ｈｚ］の０．５周期とを２サイクル目として当該サイクルが順次繰り返されている。なお、これら各サイクルが、カラーホイール５１の１回転に対応している。２１０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択された、これら５つの周波数の０．５周期で構成されるＣ期間の平均周波数は３３８［Ｈｚ］であり、この３３８［Ｈｚ］が第２の値である。Ｃ期間の平均周波数が３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲に含まれている限り、本発明の効果を得ることができる。
【００７５】
なお本実施形態では、各セグメントが不均等な角度で分割配置されたカラーホイール５１を用いた構成に電流増減の動作方法を組み合わせる場合を示したが、回転角度が均等なカラーホイール５０を用いた構成に電流増減の動作方法を組み合わせても色再現性能の向上、もしくは所望の色再現性能への改善を図ることができる。
また、本実施形態では、色再現性の向上を狙いＲ色の利用比率を増加するためのカラーホイールの構成ならびに電流増減の方法を示したが、Ｒ色のみに限るものではなく他の色の利用比率を増加する場合であっても本発明の適用は同様に可能である。まプロジェクタの性能目的によっては色再現性の向上に加えてスクリーン照度の向上を目的にカラーホイールの構成ならびに電流増減の方法を工夫する場合もあり、そのような場合であっても本発明の適用は同様に可能である。また、カラーホイールのセグメントについて、上記４色に黄色のＹフィルタあるいはシアン色のＣフィルタを加えた５色または６色セグメント、あるいは３原色のＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタに、Ｙフィルタ、Ｃフィルタ、さらにマゼンタ色のＭフィルタを加えた６色セグメントにも本発明の適用は同様に可能である。
＜同期方式の具体例＞
次に、制御ユニット３８から送出される同期信号と、その同期信号に反応して高圧放電ランプ点灯装置３が交流電流の極性反転動作をおこなう同期方式の具体例について説明する。この同期方式として、カラーホイールの１回転毎に同期信号を発生させる第１の同期方式と、カラーホイールの各色セグメントの切り替わり毎に同期信号を発生させる第２の同期方式とがある。以下の具体例では、各セグメントの回転角度が不均等なカラーホイール５１、およびセグメント毎に電流増減をする方法を組み合わせた構成を有するプロジェクタを用いている。また、第１〜第３の値、Ａ〜Ｃ期間、ならびに所定時間Ｅは、図１５に示す交流電流の波形例と同じ設定のものを用いている。
《第１の同期方式》
まず、第１の同期方式について、図１７を用いて説明する。図１７には、制御ユニット３８により、カラーホイール５１のＷセグメントの開始のタイミングにあわせて発生された同期信号が示されている。また、説明し易くするため、図１７において、同期信号のうち、交流電流の供給におけるＢ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ１、Ｃ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ２、およびＡ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ３で示している。
【００７６】
第１の同期方式において、高圧放電ランプ点灯装置３は、図１７に示す同期信号ＳＹ１に反応して内部のマイコン１１のプログラムにより、Ｂ期間を開始する極性反転動作をおこなう。Ｂ期間の間はプログラムに従った電流増減動作をおこなう。本実施形態において、Ｂ期間の長さは０．５周期分であるので、この間は極性反転動作がない。カラーホイール５１の回転速度と各セグメントの回転角度によって決まる各セグメントにおける光の透過時間があらかじめプログラムされ、電流増減のタイミングは、各セグメントの切り替わりタイミングと一致するように設定されている。次に、高圧放電ランプ点灯装置３は、同期信号ＳＹ２に反応してＣ期間を開始する。Ｃ期間の間はプログラムに従った一連の電流増減動作と極性反転動作をおこなう。従ってＣ期間での極性反転動作は同期信号に反応したものではない。その後、高圧放電ランプ点灯装置３は、再び同期信号ＳＹ１に反応してＢ期間を開始し、上記動作を順次繰り返す。Ｂ期間とＣ期間とをプログラムによって決められた所定回数繰り返した後、同期信号ＳＹ３に反応してＡ期間を開始する。そして、高圧放電ランプ点灯装置３は、再度同期信号ＳＹ２に反応してＣ期間を開始し、上記と同様にＢ期間とＣ期間とを繰り返す。また、Ｂ期間とＣ期間とをプログラムによって決められた所定回数繰り返した後、Ａ期間を開始する。以降、これら一連の動作を繰り返す。
【００７７】
なお、本実施形態における第１の同期方式では、同期信号が、制御ユニット３８によりＷセグメントの開始にあわせて発生される構成を示したが、同期信号が、Ｗセグメントでなくとも他の色のセグメントの開始にあわせて発生される構成でも構わない。この場合は、高圧放電ランプ点灯装置３におけるマイコン１１のプログラムを構成しなおすことで上記と同様の動作を実現できる。
【００７８】
また、本実施形態における第１の同期方式においては、Ａ期間、Ｂ期間およびＣ期間の間では、同期信号に拠らずにあらかじめプログラムされた内容に従って、一連の動作として、電流増減および極性反転が行われているが、各期間の間であっても、毎回の同期信号に反応して電流増減および極性反転の動作が開始しても構わない。この場合においても、マイコン１１のプログラムを構成しなおすことで上記と同様の動作を実現できる。なお、図１５に示す波形例に限らず、図１３、および図１４に示す波形例、または、これらと異なる電流増減動作および極性反転動作の交流電流の波形であっても、マイコン１１にあらかじめ設定することにより、目的の波形を実現することは可能である。
《第２の同期方式》
次に、第２の同期方式について説明する。図１８には、制御ユニット３８により、カラーホイール５１の各セグメントの開始のタイミングにあわせて発生された同期信号が示されている。また、図１８において、図１７と同様に、同期信号のうち、交流電流の供給におけるＢ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ４、Ｃ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ５、およびＡ期間を開始するタイミングの同期信号をＳＹ６で示している。
【００７９】
第２の同期方式において、高圧放電ランプ点灯装置３は、図１８に示す全ての同期信号に反応して内部のマイコン１１のプログラムによってあらかじめ決められた電流増減および極性反転の動作をおこなう。  ここで、高圧放電ランプ点灯装置３は、全ての同期信号に反応して内部のマイコン１１のプログラムによってあらかじめ決められた電流増減および極性反転の動作をおこなうものとしたが、上述したカラーホイール５１の１回転毎に同期信号が発生する方式の例と同様に、同期信号の一部に対して高圧放電ランプ点灯装置３が反応しない場合があっても構わない。その場合は本実施形態と同様に同期信号がなくともカラーホイール５１の回転速度と各セグメントの回転角度によって決まる各セグメントにおける光の透過時間があらかじめプログラムしておくことにより、交流電流の電流増減および極性反転動作のタイミングと、カラーホイール５１の各セグメントの切り替わりタイミングを一致するように設定することができる。
【００８０】
以上のように、同期方式の具体例では、カラーホイールの１回転毎に同期信号を発生させる第１の同期方式と、カラーホイールの各セグメントの切り替わり毎に同期信号を発生させる第２の同期方式の２つの方式について示した。なお、本実施形態における同期方式において、カラーホイールの構成、セグメント毎の電流増減の方法、および交流電流の波形を、上記構成に限定するものではない。
【００８１】
上記２つの同期方式のうち、どちらの方式を採用するかは、プロジェクタの仕様および用途に応じて選択すればよいが、第１の同期方式は、第２の同期方式と比べて、以下に述べる利点を有している。１点目の利点は、第１の同期方式は、カラーホイールの１回転毎に同期信号を発生させればよく、カラーホイールの各セグメントの切り替わりにあわせて同期信号を発生させる第２の同期方式と比べて、構成が簡単であるので、使用する部品点数が少なくて製造コストが安くなるということである。
【００８２】
２点目の利点は、近年、単板ＤＬＰタイプ特有のカラーブレーキング現象（各色が時系列に切り替わる構造のために生じる、スクリーン上に虹のようなノイズが見えてしまう現象）を軽減するために、カラーホイールの回転数が高速化し、同期信号の発生間隔が狭まる傾向に対するものである。具体的には、カラーホイールの高速回転化に対応するため、制御ユニットにおける同期信号送出回路ならびに高圧放電ランプ点灯装置における同期信号受信回路が信号の送受信精度を上げるには、簡単な構成からなる第１の同期方式の方が、容易かつ低コストで実現できる利点を有している。また、色再現性向上のためにカラーホイールに用いる色の数を増やして、その結果セグメントの数が増加する傾向もあり、カラーホイールのセグメントの数に拠らない第１の同期方式の方が、第２の同期方式と比べて、より製造し易く、低コストとなる。
【００８３】
３点目の利点は、同期信号の送受信回路が複雑になれば、そこで部品の劣化や異常また外乱等によって引き起こされる誤作動の確率が上がるために、高圧放電ランプ点灯装置の交流電流の極性反転動作ならびに電流増減動作に異常をきたす確率が上がるが、第１の同期方式では、第２の同期方式と比べて、当該送受信回路の構成が簡単な分、上記電流増減動作の異常の発生を抑えることができることである。
＜リアプロジェクタ＞
上記第１および第２の実施形態である高圧放電ランプ装置１は、図１９に示す投射型画像表示装置の一例であるリアプロジェクタ４２の光源としても用いることができる。リアプロジェクタ４２は、ランプユニット２７、光学ユニット、投射レンズ、ミラーおよび高圧放電ランプ点灯装置（いずれも図示せず）等が筐体４３内に収納された構成を有している。投射レンズから投射されミラーで反射された画像が、透過式スクリーン４４の裏側から投影されて画像表示される。
【００８４】
以上、本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法について、実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。
例えば、以下のような変形例が考えられる。
＜変形例＞
（１）上記実施形態では、所定時間Ｅの間において、Ｂ期間とＣ期間とを交互に繰り返して、交流電流の周波数を２つの値に交互に切り替える構成が示されているが、当該周波数の交互の切り替えを、例えば第４の値や第５の値などを加えて、３つ以上の値で交互に切り替える構成としてもよい。もっとも、この場合には、Ｃ期間の長さが０．５周期の奇数倍であってもよい。Ｂ期間における交流電流の位相が、その前のＢ期間における交流電流の位相に対して逆位相となる限り、Ｃ期間、第４の値の交流電流を供給する期間および第５の値の交流電流を供給する期間における各期間の長さ（各期間の長さとなる周期の設定）を互いに調整することができる。
（２）上記実施形態では、各Ａ期間の前後にＣ期間を設けるように制御する構成が示されているが、これに限らず、各Ａ期間の前後のうち少なくとも一方をＢ期間とするように制御する構成としても良い。
（３）上記各実施形態では、高圧水銀ランプとして定格電力１８０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４を用いた場合について説明したが、これに限らず定格電力が例えば８０［Ｗ］以上１０００［Ｗ］以下の範囲内の高圧水銀ランプを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。その場合、定電流制御時のランプ電流の値は３［Ａ］に限定されるものではなく、高圧水銀ランプの設計の応じて種々に決定される。また定電力制御に移行するときのランプ電圧は上記したように６０［Ｖ］ではなく、その種々の定電流制御時のランプ電流と定電力の値に応じて決定される。
（４）上記各実施形態では、高圧放電ランプとして具体的に高圧水銀ランプ４を用いた場合について説明したが、これに限らず公知のショートアーク型のメタルハライドランプ等を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
（５）近時、この種の高圧放電ランプ装置１には、使用する空間の大きさ等に応じて段階的にランプ電力を切り替える調光機能が付与されているものがある。つまり、通常モードではランプ電力を定格電力（例えば１８０［Ｗ］）に一定にして定電力制御を行うが、調光モードではランプ電力を切り替えて例えば１００［Ｗ］に一定にして定電力制御を行うというものである。各実施形態にかかる高圧放電ランプ装置１がこのように調光機能を有する場合、上記した「定電力」とは通常モードに設定されているときはその通常モードの定電力を、調光モードに設定されているときはその調光モードの定電力をそれぞれ示す。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、プロジェクタ等に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１    高圧放電ランプ装置
２    ＤＣ電源回路
３    高圧放電ランプ点灯装置
４    高圧水銀ランプ
５    ＤＣ／ＤＣコンバータ
６    ＤＣ／ＡＣインバータ
７    高電圧発生部
８    ランプ電流検出部
９    ランプ電圧検出部
１０    制御回路
１１    マイコン
１２    ＰＷＭ制御回路
１３    点灯判別回路
１４    タイマー
１６    発光部
１８    放電空間
１９    電極
２０    電極棒
２１    電極コイル
２２    先端部
２３    突起部
２６    反射鏡
２７    ランプユニット
２８    反射面
３５    フロントプロジェクタ
４２    リアプロジェクタ
５０    カラーホイール
５０ａ  境界線
５１    カラーホイール
５５    フロントプロジェクタ
５６    光学ユニット
５７，５８  レンズ
５９    ＤＭＤパネル
６５    ミラー群
６６    液晶パネル
７０    プリズム
Ｅ    所定時間（所定の時間間隔）
Ｌ    電極間距離
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させる高圧放電ランプ点灯装置であって、
前記高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替える周波数切替回路と、この周波数切替回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記第３の値の交流電流を供給するＡ期間を、所定の時間間隔で繰り返すとともに、
前記所定の時間間隔の間に、前記第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、前記第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返し、
前記Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ前記第３の値の交流電流の５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とするように、前記周波数切替回路を制御する
ことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記所定の時間間隔の間において、
前記Ａ期間の後を前記Ｃ期間とし、その後、前記Ｂ期間と、前記Ｃ期間とを交互に繰り返し、最後を前記Ｃ期間とするように、前記周波数切替回路を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記第１の値が、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記Ｂ期間の長さが、前記第１の値の交流電流の０．５周期以上１０周期以下の所定の周期である
ことを特徴とする請求項３に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
前記第２の値が、３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項６】
前記第２の値が、２１０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択される複数の０．５周期の周波数の平均値であり、かつその平均値が、３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲である請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項７】
前記Ｃ期間の長さが、前記第２の値の交流電流の２周期以上２００周期以下の所定の周期である
ことを特徴とする請求項５に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項８】
前記第３の値が、１５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項９】
前記Ａ期間を繰り返す前記所定の時間間隔が、１［秒］以上３００［秒］以下の範囲である
ことを特徴とする請求項８に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１０】
前記制御回路が、前記所定の時間間隔の間に前記Ｂ期間を複数回繰り返すとともに、この複数の前記Ｂ期間における交流電流の位相を、前記Ｂ期間が現れる順に交互に逆位相となるように、前記周波数切替回路を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１１】
前記制御回路が、前記Ａ期間における交流電流の位相を、前記Ａ期間が現れる順に交互に逆位相となるように、前記周波数切替回路を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１２】
内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプと、
この高圧放電ランプを点灯させる請求項１に記載された高圧放電ランプ点灯装置と、
を備えたことを特徴とする高圧放電ランプ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載された高圧放電ランプ装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１４】
内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させる高圧放電ランプの点灯方法であって、
前記交流電流の周波数を、第１の値と、この第１の値より高い第２の値と、前記第１の値以下の第３の値とに切り替えるに際し、
前記周波数を、前記第３の値に所定の時間間隔で切り替えて、前記第３の値の交流電流を供給するＡ期間を前記所定の時間間隔で繰り返すとともに、
前記所定の時間間隔の間に、前記第１の値と、前記第２の値とを交互に切り替えて、前記第１の値の交流電流を供給するＢ期間と、前記第２の値の交流電流を供給するＣ期間とを交互に繰り返し、
前記Ａ期間の長さを、前記Ｂ期間よりも長く、かつ前記第３の値の交流電流の５．５周期以上５０周期以下の所定の周期とする
ことを特徴とする高圧放電ランプの点灯方法。
【請求項１５】
前記所定の時間間隔の間において、
前記Ａ期間の後を前記Ｃ期間とし、その後、前記Ｂ期間と、前記Ｃ期間とを交互に繰り返し、最後を前記Ｃ期間とする
ことを特徴とする請求項１４に記載の高圧放電ランプの点灯方法。
【請求項１６】
前記所定の時間間隔の間において、前記Ｂ期間を複数回繰り返し、さらにこの複数の前記Ｂ期間における交流電流の位相を、前記Ｂ期間が現れる順に交互に逆位相とする
ことを特徴とする請求項１４に記載の高圧放電ランプの点灯方法。
【請求項１７】
前記Ａ期間における交流電流の位相を、前記Ａ期間が現れる順に交互に逆位相とする
ことを特徴とする請求項１４に記載の高圧放電ランプの点灯方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010035368.tif 000022
【図２】
2010035368.tif 000023
【図３】
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【図４】
2010035368.tif 000025
【図５】
2010035368.tif 000026
【図６】
2010035368.tif 000027
【図７】
2010035368.tif 000028
【図８】
2010035368.tif 000029
【図９】
2010035368.tif 000030
【図１０】
2010035368.tif 000031
【図１１】
2010035368.tif 000032
【図１２】
2010035368.tif 000033
【図１３】
2010035368.tif 000034
【図１４】
2010035368.tif 000035
【図１５】
2010035368.tif 000036
【図１６】
2010035368.tif 000037
【図１７】
2010035368.tif 000038
【図１８】
2010035368.tif 000039
【図１９】
2010035368.tif 000040
【国際調査報告】
2010035368.tif 000041
2010035368.tif 000042
2010035368.tif 000043
2010035368.tif 000044