光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクター
【課題】放電灯の黒化を抑制し、放電灯の電極間距離を一定の距離に保持して、放電灯を駆動することができる光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを提供すること。
【解決手段】光源装置１は、放電媒体が封入された空洞部である放電空間５１２を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極６１０、７１０、を有する放電灯５００と、１対の電極６１０、７１０に電流を供給する放電灯駆動装置２００とを備え、前記放電灯駆動装置２００は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を１対の電極６１０、７１０に供給するよう構成されている。
【解決手段】光源装置１は、放電媒体が封入された空洞部である放電空間５１２を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極６１０、７１０、を有する放電灯５００と、１対の電極６１０、７１０に電流を供給する放電灯駆動装置２００とを備え、前記放電灯駆動装置２００は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を１対の電極６１０、７１０に供給するよう構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターの光源として、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電灯（放電ランプ）が使用されている。
このような放電灯は、例えば、高周波数の交流電流を駆動電流として供給する駆動方法により駆動される。この駆動方法によれば、放電の安定性が得られ、放電灯本体の黒化や失透等を防止することができ、放電灯の寿命の低下を抑制することができる。
【０００３】
しかしながら、放電灯が点灯している際は、１対の電極間にアーク放電が生じており、その電極が高温になっているので、電極が溶融し、電極間が広がってくる。例えば、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く、点灯中に電極間が広がることは、光の利用効率を低下させることになり、好ましくない。また、電極間の変化は、その電極間におけるインピーダンスを変化させ、このため、点灯初期では効率良く放電灯を点灯することができていても、時間が経過すると、インピーダンス不整合を生じ、無効電力が増加し、効率が低下するという問題がある。
【０００４】
一方、低周波数で、波形が矩形状をなす交流電流（直流交番電流）を駆動電流として供給する駆動方法もある。この駆動方法によれば、放電灯が点灯している際、１対の電極の先端部に突起が形成され、これにより、電極間が狭い状態を維持することができる。
しかしながら、放電灯本体の黒化や失透等が生じ、放電灯の寿命が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１５５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、放電灯の黒化を抑制し、放電灯の電極間距離を一定の距離に保持して、放電灯を駆動することができる光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光源装置は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に電流を供給する駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする。
これにより、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離を一定の距離に保持して、放電灯を駆動することができる。
【０００８】
本発明の光源装置では、前記直流電流の方向の変化の周期は、前記交流電流の周期よりも大きいことが好ましい。
これにより、突起の形成が確実に促進される。
本発明の光源装置では、前記交流電流発生部で発生する前記交流電流は、その大きさが一定であることが好ましい。
これにより、より確実に、電極に突起を形成することができる。
【０００９】
本発明の光源装置では、前記直流電流発生部で発生する前記直流電流は、その大きさが一定であることが好ましい。
これにより、より確実に、電極に突起を形成することができる。
本発明の光源装置では、前記交流電流の大きさの平均値と前記直流電流の大きさとは、異なっていることが好ましい。
これにより、さらに確実に、電極に突起を形成することができる。
【００１０】
本発明の光源装置では、前記交流電流の大きさの平均値は、前記直流電流の大きさよりも大きいことが好ましい。
これにより、さらに確実に、電極に突起を形成することができる。
本発明の光源装置では、前記交流電流の大きさの平均値は、前記直流電流の大きさよりも小さいことが好ましい。
これにより、さらに確実に、電極に突起を形成することができる。
【００１１】
本発明の光源装置では、前記交流電流の周波数は、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下であることが好ましい。
これにより、音響共鳴効果によって放電が不安定になることを防止することができる。
本発明の光源装置では、前記交流電流と前記直流電流とが重畳された電流の供給により前記放電灯が点灯している際、前記１対の電極の温度が変動し、該１対の電極の先端部に突起が形成されることが好ましい。
これにより、電極間距離を一定の距離に保持することができ、放電灯を効率良く駆動することができる。
【００１２】
本発明の放電灯の駆動方法は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯の駆動方法であって、
周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流と、直流電流とを生成し、
前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、
前記重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする。
これにより、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離を一定の距離に保持して、放電灯を駆動することができる。
【００１３】
本発明のプロジェクターは、光を出射する光源装置と、
前記光源装置から出射した光を画像情報に基づいて変調する変調装置と、
前記変調装置により変調された光を投射する投射装置と、を有し、
前記光源装置は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に駆動電流を供給する駆動装置と、を有し、
前記駆動装置は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする。
これにより、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離を一定の距離に保持して、放電灯を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の光源装置の第１実施形態を示す断面図（ブロック図も含まれる）である。
【図２】図１に示す光源装置の放電灯を示す断面図である。
【図３】図１に示す光源装置の放電灯駆動装置を示すブロック図である。
【図４】図１に示す光源装置の放電灯駆動装置で生成される電流を示す図（（ａ）は高周波電流発生器で発生した交流電流を示し、（ｂ）は直流電流発生器で発生した直流電流を示し、（ｃ）は交流電流と直流電流とが重畳された電流を示す）である。
【図５】本発明の光源装置（第２実施形態）の放電灯駆動装置で生成される電流を示す図（（ａ）は高周波電流発生器で発生した交流電流を示し、（ｂ）は直流電流発生器で発生した直流電流を示し、（ｃ）は交流電流と直流電流とが重畳された電流を示す）である。
【図６】本発明のプロジェクターの実施形態を摸式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の光源装置の第１実施形態を示す断面図（ブロック図も含まれる）、図２は、図１に示す光源装置の放電灯を示す断面図、図３は、図１に示す光源装置の放電灯駆動装置を示すブロック図、図４は、図１に示す光源装置の放電灯駆動装置で生成される電流を示す図（（ａ）は高周波電流発生器で発生した交流電流を示し、（ｂ）は直流電流発生器で発生した直流電流を示し、（ｃ）は交流電流と直流電流とが重畳された電流を示す）である。なお、図２では、副反射鏡の図示は省略されている。また、図４中（図５についても同様）の二点鎖線は、「包絡線」を示す。
【００１６】
図１に示すように、光源装置１は、放電灯５００を有する光源ユニット１１０と、放電灯５００を駆動する放電灯駆動装置（駆動装置）２００とを備えている。放電灯５００は、放電灯駆動装置２００から電力の供給を受けて放電し、光を放射する。
光源ユニット１１０は、放電灯５００と、凹状の反射面を有する主反射鏡１１２と、出射光をほぼ平行光にする平行化レンズ１１４とを備えている。主反射鏡１１２と放電灯５００とは、無機接着剤１１６により接着されている。また、主反射鏡１１２は、放電灯５００側の面（内面）が反射面となっており、この反射面は、図示の構成では、回転楕円面をなしている。
【００１７】
なお、主反射鏡１１２の反射面の形状は、前記の形状には限定されず、その他、例えば、回転放物面等が挙げられる。また、主反射鏡１１２の反射面が回転放物面である場合は、放電灯５００の発光部を回転放物面のいわゆる焦点に配置すれば、平行化レンズ１１４を省略することができる。
放電灯５００は、放電灯本体５１０と、凹状の反射面を有する副反射鏡５２０とを備えている。放電灯本体５１０と副反射鏡５２０とは、無機接着剤５２２により接着されている。また、副反射鏡５２０は、放電灯５００側の面（内面）が反射面となっており、この反射面は、図示の構成では、球面をなしている。
【００１８】
放電灯本体５１０の中央部には、後述の放電媒質が封入され、気密的に密閉された放電空間（空洞部）５１２を含む発光容器が形成されている。この放電灯本体５１０の少なくとも放電空間５１２に対応する部位は、光透過性を有している。放電灯本体５１０の構成材料としては、例えば、石英ガラス等のガラス、光透過性セラミックス等が挙げられる。
この放電灯本体５１０には、１対の電極６１０、７１０と、１対の導電性を有する接続部材６２０、７２０と、１対の電極端子６３０、７３０とが設けられている。電極６１０と電極端子６３０とは、接続部材６２０により電気的に接続されている。同様に、電極７１０と電極端子７３０とは、接続部材７２０により電気的に接続されている。
【００１９】
各電極６１０、７１０は、放電空間５１２に収納されている。すなわち、各電極６１０、７１０は、その先端部が放電灯本体５１０の放電空間５１２において、互いに所定距離離間し、互いに対向するように配置されている。
電極６１０と電極７１０との間の最短距離である電極間距離は、１μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以上１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００２０】
図２に示すように、前記電極６１０は、芯棒６１２と、コイル部６１４と、本体部６１６とを有している。この電極６１０は、放電灯本体５１０内への封入前の段階において、芯棒６１２に電極材（タングステン等）の線材を巻き付けてコイル部６１４を形成し、形成されたコイル部６１４を加熱・溶融することにより形成される。これにより、電極６１０の先端側には、熱容量が大きい本体部６１６が形成される。電極７１０も前記電極６１０と同様に、芯棒７１２と、コイル部７１４と、本体部７１６とを有しており、電極６１０と同様に形成される。
【００２１】
放電灯５００を１度も点灯させていない状態では、本体部６１６、７１６には、突起６１８、７１８は形成されていないが、後述する条件で放電灯５００を１度でも点灯させると、本体部６１６、７１６の先端部に、それぞれ突起６１８、７１８が形成される。この突起６１８、７１８は、放電灯５００の点灯中、維持され、また、消灯後も維持される。
なお、各電極６１０、７１０の構成材料としては、例えば、タングステン等の高融点金属材料等が挙げられる。
【００２２】
また、放電空間５１２には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、例えば、放電開始用ガス、発光に寄与するガス等を含んでいる。また、放電媒体には、その他のガスが含まれていてもよい。
放電開始用ガスとしては、例えば、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス等が挙げられる。また、発光に寄与するガスとしては、例えば、水銀、ハロゲン化金属の気化物等が挙げられる。また、その他のガスとしては、例えば、黒化を防止する機能を有するガス等が挙げられる。黒化を防止する機能を有するガスとしては、例えば、ハロゲン（例えば、臭素等）、ハロゲン化合物（例えば、臭化水素等）、またはこれらの気化物等が挙げられる。
また、点灯時の放電灯本体５１０内の気圧は、０．１ａｔｍ以上３００ａｔｍ以下であることが好ましく、５０ａｔｍ以上３００ａｔｍ以下であることがより好ましい。
【００２３】
放電灯５００の電極端子６３０、７３０は、それぞれ放電灯駆動装置２００の出力端子に接続されている。そして、放電灯駆動装置２００は、放電灯５００に高周波数の交流電流ＡＣと直流電流ＤＣとが重畳された合成電流ＲＣを供給する。なお、詳しくは後述するが、直流電流ＤＣは直流電流を複数回交番させて供給する場合を含む。すなわち、放電灯駆動装置２００は、電極端子６３０、７３０を介して電極６１０、７１０に、交流電流ＡＣと直流電流ＤＣとが重畳された合成電流ＲＣを駆動電流として供給することにより放電灯５００に電力を供給する。電極６１０、７１０に駆動電流が供給されると、放電空間５１２内の１対の電極６１０、７１０の先端部の間でアーク放電（アークＡＲ）が生じる。アーク放電により発生した光（放電光）は、そのアークＡＲの発生位置（放電位置）から全方向に向かって放射される。副反射鏡５２０は、一方の電極７１０の方向に放射される光を、主反射鏡１１２に向かって反射する。このように、電極７１０の方向に放射される光を主反射鏡１１２に向かって反射することにより、電極７１０の方向に放射される光を有効に利用することができる。なお、本実施形態において、放電灯５００は副反射鏡５２０を備えているが、放電灯５００は副反射鏡５２０を備えていない構成とすることも可能である。
【００２４】
次に、放電灯駆動装置２００について説明する。
図３に示すように、放電灯駆動装置２００は、高周波数の交流電流ＡＣを発生する高周波電流発生器（交流電流発生部）３１と、増幅器３３と、方向が経時的に変化する直流電流ＤＣを発生する直流電流発生器（直流電流発生部）３５と、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、高周波電流発生器３１、増幅器３３および直流電流発生器３５の作動をそれぞれ制御する機能を有する制御部３４とを備えており、合成電流ＲＣを駆動電流として放電灯５００の１対の電極６１０、７１０に供給する装置である。
【００２５】
この放電灯駆動装置２００では、高周波電流発生器３１で発生した交流電流ＡＣを増幅器３３で増幅して出力する。また、放電灯駆動装置２００では、直流電流発生器３５で発生した直流電流ＤＣを出力する。その際、前記出力された交流電流ＡＣ（図４（ａ）参照）と、前記出力された直流電流ＤＣ（図４（ｂ）参照）とが重畳されて、合成電流ＲＣ（図４（ｃ）参照）となる。そして、この合成電流ＲＣが放電灯５００に供給されることとなる。この供給により、前述したように、１対の電極６１０、７１０の先端部の間でアーク放電が生じ、放電灯５００が点灯する。
【００２６】
ここで、この光源装置１では、後述する条件の合成電流ＲＣ（駆動電流）を用いて放電灯５００を点灯するので、その放電灯５００が点灯している際、電極６１０、７１０の温度が変動し、その変動により、電極６１０、７１０の先端部に、それぞれ突起６１８、７１８が形成され、その突起６１８、７１８を維持することができる。
すなわち、図４（ｃ）に示す合成電流ＲＣを電極６１０、７１０に供給すると、電極６１０、７１０は、陽極として動作する状態（以下「第１の状態」と言う）と陰極として動作する状態（以下「第２の状態」と言う）とを取り得る。電極６１０、７１０は、第１の状態での電極温度が第２の状態の電極温度に比べて高くなる。この電極温度が高くなることで、電極６１０、７１０の先端部の一部が、溶融し、その溶融した電極材が表面張力によって電極６１０、７１０の先端部に集まる。そして、第１の状態から第２の状態となると、電極温度が低下して、前記溶融した電極材が凝固する。このような溶融した電極材が電極６１０、７１０の先端部に集まる状態と、前記溶融した電極材が凝固する状態とを繰り返すことで突起６１８、７１８の成長が起こる。これにより、突起６１８、７１８が確実に形成され、よって、電極間距離を一定の距離に保持することができる。この状態の光源装置１では、放電灯５００は効率良く駆動することができる。
【００２７】
また、図４（ａ）に示す高周波数の交流電流ＡＣのみを用いたり、図４（ｂ）に示す直流電流ＤＣのみを用いたりする場合に比べ、光源装置１では、交流電流ＡＣと直流電流ＤＣとを重畳した、図４（ｃ）に示す合成電流ＲＣを用いているので、突起６１８、７１８成長（形成）が促進されることとなり、その他、放電灯５００の黒化も防止することでき、よって、長寿命化が図れる。
【００２８】
ここで、放電灯５００の定格電力は、用途等に応じて適宜設定され、特に限定されないが、１０Ｗ以上５ｋＷ以下であることが好ましく、１００Ｗ以上５００Ｗ以下であることがより好ましい。
また、交流電流ＡＣの周波数は、１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下であり、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下であることが好ましく、１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上３ＧＨｚ以下であることがより好ましい。
【００２９】
電極６１０、７１０では、前述したように陽極として動作するときは陰極として動作するときに比べて電極温度が高くなるが、交流電流ＡＣの周波数を前記下限値以上に設定することにより、その交流電流ＡＣの１周期内における電極温度の変動を防止することができる。
しかし、交流電流ＡＣの周波数が前記下限値よりも小さいと、その交流電流ＡＣの１周期毎に、電極６１０、７１０の温度が変動し、これにより突起６１８、７１８の形成や維持ができなくなり、また、黒化が生じる場合がある。また、前記上限値よりも大きいものはコストが高くなる。
【００３０】
また、交流電流ＡＣの周波数が１００ｋＨｚよりも大きく、３ＭＨｚよりも小さいと、他の条件によっては、音響共鳴効果により放電が不安定となる。
また、直流電流発生器３５は、直流電流ＤＣを供給する際、前述したように電流の流れる方向を経時的に変化させている、すなわち、極性を変化させている（反転させている）。このように光源装置１では、放電灯５００に「直流交番電流」が供給されると言うことができる。
【００３１】
そして、直流電流ＤＣの方向の変化の周期は、交流電流ＡＣの周期よりも大きくなっており、例えば、１０〜１０００Ｈｚであることが好ましく、５０〜５００Ｈｚであるのがより好ましい。
このような周期により、突起６１８、７１８の形成が確実に促進される。
また、直流電流ＤＣの大きさは、一定である、すなわち、経時的に変化がほとんどない。一方、交流電流ＡＣの大きさ（振幅）も、ほぼ一定である、すなわち、経時的に変化がほとんどない。これにより、確実にランプ（放電灯５００）の黒化を抑制できる。
【００３２】
さらに、交流電流ＡＣの大きさの平均値ａと直流電流ＤＣの大きさ（電流値ｂ）とは、異なっている、すなわち、本実施形態では、交流電流ＡＣの大きさの平均値ａ（図４（ａ）参照）は、直流電流ＤＣの電流値ｂ（図４（ｂ）参照）よりも小さくなっている。これにより、図４（ｃ）に示すように、合成電流ＲＣは、その方向が直流電流ＤＣの半周期ごとに変化する、すなわち、その電流値が「正」の値をとる場合と「負」の値をとる場合とがあり、これらの場合が交互に繰り返される。このような合成電流ＲＣが電極６１０、７１０に付与されることにより、突起６１８、７１８をさらに確実に形成することができる。
以上説明したように、この光源装置１によれば、放電灯５００の黒化を防止し、長寿命化を図ることができる。また、電極６１０、７１０に突起６１８、７１８が形成され、電極間距離を一定の距離に保持することができ、放電灯５００を効率良く駆動することができる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の光源装置（第２実施形態）の放電灯駆動装置で生成される電流を示す図（（ａ）は高周波電流発生器で発生した交流電流を示し、（ｂ）は直流電流発生器で発生した直流電流を示し、（ｃ）は交流電流と直流電流とが重畳された電流を示す）である。
【００３４】
以下、この図を参照して本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、放電灯駆動装置での電流の態様が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００３５】
図５に示すように、本実施形態では、交流電流ＡＣの大きさの平均値ａは、直流電流ＤＣの電流値ｂよりも大となっている。これにより、合成電流ＲＣは、その電流値が直流電流ＤＣの半周期の期間内で「正」の値をとる場合と「負」の値をとる場合とがあり、これらの場合が交互に繰り返される。このような合成電流ＲＣが電極６１０、７１０に付与された場合でも、前記第１実施形態と同様に、突起６１８、７１８をさらに確実に形成することができる。
【００３６】
＜プロジェクター＞
図６は、本発明のプロジェクターの実施形態を摸式的に示す図である。
図６に示すプロジェクター３００は、前述した光源装置１と、インテグレータレンズ３０２および３０３を有する照明光学系と、色分離光学系（導光光学系）と、赤色に対応した（赤色用の）液晶ライトバルブ８４と、緑色に対応した（緑色用の）液晶ライトバルブ８５と、青色に対応した（青色用の）液晶ライトバルブ８６と、赤色光のみを反射するダイクロイックミラー面８１１および青色光のみを反射するダイクロイックミラー面８１２が形成されたダイクロイックプリズム（色合成光学系）８１と、投射レンズ（投射光学系）８２とを備えている。
【００３７】
色分離光学系は、ミラー３０４、３０６、３０９、青色光および緑色光を反射する（赤色光のみを透過する）ダイクロイックミラー３０５、緑色光のみを反射するダイクロイックミラー３０７、青色光のみを反射するダイクロイックミラー３０８、集光レンズ３１０、３１１、３１２、３１３および３１４を有している。
液晶ライトバルブ８５は、液晶パネル１６と、液晶パネル１６の入射面側に接合された第１の偏光板（図示せず）と、液晶パネル１６の出射面側に接合された第２の偏光板（図示せず）とを有している。液晶ライトバルブ８４および８６も、液晶ライトバルブ８５と同様の構成をなしている。これら液晶ライトバルブ８４、８５および８６の各液晶パネル１６は、それぞれ、図示しない駆動回路にそれぞれ接続されている。
なお、このプロジェクター３００では、液晶ライトバルブ８４、８５、８６および駆動回路により、光源装置１から出射した光を画像情報に基づいて変調する変調装置の主要部が構成され、投射レンズ８２により、その変調装置により変調された光を投射する投射装置の主要部が構成される。
【００３８】
次に、プロジェクター３００の作用を説明する。
まず、光源装置１から出射した白色光（白色光束）は、インテグレータレンズ３０２および３０３を透過する。この白色光の光強度（輝度分布）は、インテグレータレンズ３０２および３０３により均一化される。
インテグレータレンズ３０２および３０３を透過した白色光は、ミラー３０４で図６中左側に反射し、その反射光のうちの青色光（Ｂ）および緑色光（Ｇ）は、それぞれダイクロイックミラー３０５で図６中下側に反射し、赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー３０５を透過する。
【００３９】
ダイクロイックミラー３０５を透過した赤色光は、ミラー３０６で図６中下側に反射し、その反射光は、集光レンズ３１０により整形され、赤色用の液晶ライトバルブ７４に入射する。
ダイクロイックミラー３０５で反射した青色光および緑色光のうちの緑色光は、ダイクロイックミラー３０７で図６中左側に反射し、青色光は、ダイクロイックミラー３０７を透過する。
【００４０】
ダイクロイックミラー３０７で反射した緑色光は、集光レンズ３１１により整形され、緑色用の液晶ライトバルブ８５に入射する。
また、ダイクロイックミラー３０７を透過した青色光は、ダイクロイックミラー３０８で図６中左側に反射し、その反射光は、ミラー３０９で図６中上側に反射する。前記青色光は、集光レンズ３１２、３１３および３１４により整形され、青色用の液晶ライトバルブ８６に入射する。
【００４１】
このように、光源装置１から出射した白色光は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の三原色に色分離され、それぞれ、対応する液晶ライトバルブ８４、８５および８６に導かれ、入射する。
この際、液晶ライトバルブ８４の液晶パネル１６の各画素は、赤色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、スイッチング制御（オン／オフ）され、また、液晶ライトバルブ８５の液晶パネル１６の各画素は、緑色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、スイッチング制御され、また、液晶ライトバルブ８６の液晶パネル１６の各画素は、青色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、スイッチング制御される。
【００４２】
これにより、赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶ライトバルブ８４、８５および８６で変調され、赤色用の画像、緑色用の画像および青色用の画像がそれぞれ形成される。
前記液晶ライトバルブ８４により形成された赤色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ８４からの赤色光は、入射面８１３からダイクロイックプリズム８１に入射し、ダイクロイックミラー面８１１で図６中左側に反射し、ダイクロイックミラー面８１２を透過して、出射面８１６から出射する。
【００４３】
また、前記液晶ライトバルブ８５により形成された緑色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ８５からの緑色光は、入射面８１４からダイクロイックプリズム８１に入射し、ダイクロイックミラー面８１１および８１２をそれぞれ透過して、出射面８１６から出射する。
また、前記液晶ライトバルブ８６により形成された青色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ８６からの青色光は、入射面８１５からダイクロイックプリズム８１に入射し、ダイクロイックミラー面８１２で図６中左側に反射し、ダイクロイックミラー面８１１を透過して、出射面８１６から出射する。
【００４４】
このように、前記液晶ライトバルブ８４、８５および８６からの各色の光、すなわち液晶ライトバルブ８４、８５および８６により形成された各画像は、ダイクロイックプリズム８１により合成され、これによりカラー画像が形成される。この画像は、投射レンズ８２により、所定の位置に設置されているスクリーン３２０上に投影（拡大投射）される。
以上説明したように、このプロジェクター３００によれば、前述した光源装置１を有しているので、消費電力を低減でき、また、安定した良好な画像を表示することができる。
【００４５】
以上、本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、光源装置およびプロジェクターを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、交流電流の大きさ（振幅）は、前記各実施形態では一定であるが、これに限定されず、段階的に変化していてもよい、すなわち、段階的に増加または減少していてもよい。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
（実施例１）
図１に示され、下記の構成の光源装置を作成した。
放電灯本体の構成材料：石英ガラス
放電灯本体内の封入物：アルゴン、水銀、臭素、臭素メチル
放電灯本体内の点灯時の気圧：２００ａｔｍ
電極の構成材料：タングステン
電極間距離：１．１ｍｍ
放電灯の定格電力：２００Ｗ
交流電流の周波数：５ｋＨｚ
交流電流値（平均）：３Ａ
直流電流の方向の変化の周波数：１５０Ｈｚ
直流電流値：３Ａ
直流電流の正負方向のデューティー比：５０％
【００４７】
（比較例１）
駆動電流として、周波数が１５０Ｈｚ、デューティー比が５０％であり、波形が矩形状をなす交流電流（直流交番電流）のみを用いた以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
（比較例２）
駆動電流として、周波数が５ｋＨｚ、デューティー比が５０％であり、波形が矩形状をなす交流電流（直流交番電流）を用いた以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
【００４８】
［評価］
実施例１、比較例１、比較例２に対し、それぞれ、下記のようにして各評価を行った。その結果は、下記表１に示す通りである。
（突起）
点灯開始から５００時間における電極間距離の変動を観察した。
その観察結果を表１に示す。表１中の「○」は極間距離に変動がまったくない（突起の成長が良好）ことを示し、「△」は１０％以下の変動があったことを示し、「×」は光源装置が使用に耐え得る程度に突起が好適に成長しないこと（突起の成長が不良）を示す。
【００４９】
（耐黒化性）
点灯開始から５００時間直後に電力をｏｆｆし、そのときのランプの赤熱状態を観察した。
その観察結果を表１に示す。表１中の「○」は黒化が観察されないまたは観察されても軽微であることを示し、「×」は黒化が著しく観察されたことを示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
上記表１から明らかなように、実施例１では、電極の先端に確実に突起が形成され、また、黒化は発生せず、良好な結果が得られた。また、図５に示すような制御を行なっても同様の結果が得られた。
これに対し、比較例１では黒化が生じ、比較例２では突起が形成されず、電極が消耗した。
【符号の説明】
【００５２】
１…光源装置 ３１…高周波電流発生器（交流電流発生部） ３３…増幅器 ３４…制御部 ３５…直流電流発生器（直流電流発生部） １１０…光源ユニット １１２…主反射鏡 １１４…平行化レンズ １１６…無機接着剤 ２００…放電灯駆動装置（駆動装置） ５００…放電灯 ５１０…放電灯本体 ５１２…放電空間（空洞部） ５２０…副反射鏡 ５２２…無機接着剤 ６１０、７１０…電極 ６１２、７１２…芯棒 ６１４、７１４…コイル部 ６１６、７１６…本体部 ６１８、７１８…突起 ６２０、７２０…接続部材 ６３０、７３０…電極端子 １６…液晶パネル ８１…ダイクロイックプリズム ８１１、８１２…ダイクロイックミラー面 ８１３〜８１５…入射面 ８１６…出射面 ８２…投射レンズ ８４〜８６…液晶ライトバルブ ３００…プロジェクター ３０２、３０３…インテグレータレンズ ３０４、３０６、３０９…ミラー ３０５、３０７、３０８…ダイクロイックミラー ３１０〜３１４…集光レンズ ３２０…スクリーン ＡＲ…アーク ＡＣ…交流電流 ＤＣ…直流電流 ＲＣ…合成電流 ａ…平均値 ｂ…電流値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターの光源として、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電灯（放電ランプ）が使用されている。
このような放電灯は、例えば、高周波数の交流電流を駆動電流として供給する駆動方法により駆動される。この駆動方法によれば、放電の安定性が得られ、放電灯本体の黒化や失透等を防止することができ、放電灯の寿命の低下を抑制することができる。
【０００３】
しかしながら、放電灯が点灯している際は、１対の電極間にアーク放電が生じており、その電極が高温になっているので、電極が溶融し、電極間が広がってくる。例えば、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く、点灯中に電極間が広がることは、光の利用効率を低下させることになり、好ましくない。また、電極間の変化は、その電極間におけるインピーダンスを変化させ、このため、点灯初期では効率良く放電灯を点灯することができていても、時間が経過すると、インピーダンス不整合を生じ、無効電力が増加し、効率が低下するという問題がある。
【０００４】
一方、低周波数で、波形が矩形状をなす交流電流（直流交番電流）を駆動電流として供給する駆動方法もある。この駆動方法によれば、放電灯が点灯している際、１対の電極の先端部に突起が形成され、これにより、電極間が狭い状態を維持することができる。
しかしながら、放電灯本体の黒化や失透等が生じ、放電灯の寿命が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１５５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、放電灯の黒化を抑制し、放電灯の電極間距離を一定の距離に保持して、放電灯を駆動することができる光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光源装置は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に電流を供給する駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする。
これにより、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離を一定の距離に保持して、放電灯を駆動することができる。
【０００８】
本発明の光源装置では、前記直流電流の方向の変化の周期は、前記交流電流の周期よりも大きいことが好ましい。
これにより、突起の形成が確実に促進される。
本発明の光源装置では、前記交流電流発生部で発生する前記交流電流は、その大きさが一定であることが好ましい。
これにより、より確実に、電極に突起を形成することができる。
【０００９】
本発明の光源装置では、前記直流電流発生部で発生する前記直流電流は、その大きさが一定であることが好ましい。
これにより、より確実に、電極に突起を形成することができる。
本発明の光源装置では、前記交流電流の大きさの平均値と前記直流電流の大きさとは、異なっていることが好ましい。
これにより、さらに確実に、電極に突起を形成することができる。
【００１０】
本発明の光源装置では、前記交流電流の大きさの平均値は、前記直流電流の大きさよりも大きいことが好ましい。
これにより、さらに確実に、電極に突起を形成することができる。
本発明の光源装置では、前記交流電流の大きさの平均値は、前記直流電流の大きさよりも小さいことが好ましい。
これにより、さらに確実に、電極に突起を形成することができる。
【００１１】
本発明の光源装置では、前記交流電流の周波数は、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下であることが好ましい。
これにより、音響共鳴効果によって放電が不安定になることを防止することができる。
本発明の光源装置では、前記交流電流と前記直流電流とが重畳された電流の供給により前記放電灯が点灯している際、前記１対の電極の温度が変動し、該１対の電極の先端部に突起が形成されることが好ましい。
これにより、電極間距離を一定の距離に保持することができ、放電灯を効率良く駆動することができる。
【００１２】
本発明の放電灯の駆動方法は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯の駆動方法であって、
周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流と、直流電流とを生成し、
前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、
前記重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする。
これにより、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離を一定の距離に保持して、放電灯を駆動することができる。
【００１３】
本発明のプロジェクターは、光を出射する光源装置と、
前記光源装置から出射した光を画像情報に基づいて変調する変調装置と、
前記変調装置により変調された光を投射する投射装置と、を有し、
前記光源装置は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に駆動電流を供給する駆動装置と、を有し、
前記駆動装置は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする。
これにより、放電灯の黒化を抑制し、電極間距離を一定の距離に保持して、放電灯を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の光源装置の第１実施形態を示す断面図（ブロック図も含まれる）である。
【図２】図１に示す光源装置の放電灯を示す断面図である。
【図３】図１に示す光源装置の放電灯駆動装置を示すブロック図である。
【図４】図１に示す光源装置の放電灯駆動装置で生成される電流を示す図（（ａ）は高周波電流発生器で発生した交流電流を示し、（ｂ）は直流電流発生器で発生した直流電流を示し、（ｃ）は交流電流と直流電流とが重畳された電流を示す）である。
【図５】本発明の光源装置（第２実施形態）の放電灯駆動装置で生成される電流を示す図（（ａ）は高周波電流発生器で発生した交流電流を示し、（ｂ）は直流電流発生器で発生した直流電流を示し、（ｃ）は交流電流と直流電流とが重畳された電流を示す）である。
【図６】本発明のプロジェクターの実施形態を摸式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の光源装置の第１実施形態を示す断面図（ブロック図も含まれる）、図２は、図１に示す光源装置の放電灯を示す断面図、図３は、図１に示す光源装置の放電灯駆動装置を示すブロック図、図４は、図１に示す光源装置の放電灯駆動装置で生成される電流を示す図（（ａ）は高周波電流発生器で発生した交流電流を示し、（ｂ）は直流電流発生器で発生した直流電流を示し、（ｃ）は交流電流と直流電流とが重畳された電流を示す）である。なお、図２では、副反射鏡の図示は省略されている。また、図４中（図５についても同様）の二点鎖線は、「包絡線」を示す。
【００１６】
図１に示すように、光源装置１は、放電灯５００を有する光源ユニット１１０と、放電灯５００を駆動する放電灯駆動装置（駆動装置）２００とを備えている。放電灯５００は、放電灯駆動装置２００から電力の供給を受けて放電し、光を放射する。
光源ユニット１１０は、放電灯５００と、凹状の反射面を有する主反射鏡１１２と、出射光をほぼ平行光にする平行化レンズ１１４とを備えている。主反射鏡１１２と放電灯５００とは、無機接着剤１１６により接着されている。また、主反射鏡１１２は、放電灯５００側の面（内面）が反射面となっており、この反射面は、図示の構成では、回転楕円面をなしている。
【００１７】
なお、主反射鏡１１２の反射面の形状は、前記の形状には限定されず、その他、例えば、回転放物面等が挙げられる。また、主反射鏡１１２の反射面が回転放物面である場合は、放電灯５００の発光部を回転放物面のいわゆる焦点に配置すれば、平行化レンズ１１４を省略することができる。
放電灯５００は、放電灯本体５１０と、凹状の反射面を有する副反射鏡５２０とを備えている。放電灯本体５１０と副反射鏡５２０とは、無機接着剤５２２により接着されている。また、副反射鏡５２０は、放電灯５００側の面（内面）が反射面となっており、この反射面は、図示の構成では、球面をなしている。
【００１８】
放電灯本体５１０の中央部には、後述の放電媒質が封入され、気密的に密閉された放電空間（空洞部）５１２を含む発光容器が形成されている。この放電灯本体５１０の少なくとも放電空間５１２に対応する部位は、光透過性を有している。放電灯本体５１０の構成材料としては、例えば、石英ガラス等のガラス、光透過性セラミックス等が挙げられる。
この放電灯本体５１０には、１対の電極６１０、７１０と、１対の導電性を有する接続部材６２０、７２０と、１対の電極端子６３０、７３０とが設けられている。電極６１０と電極端子６３０とは、接続部材６２０により電気的に接続されている。同様に、電極７１０と電極端子７３０とは、接続部材７２０により電気的に接続されている。
【００１９】
各電極６１０、７１０は、放電空間５１２に収納されている。すなわち、各電極６１０、７１０は、その先端部が放電灯本体５１０の放電空間５１２において、互いに所定距離離間し、互いに対向するように配置されている。
電極６１０と電極７１０との間の最短距離である電極間距離は、１μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以上１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００２０】
図２に示すように、前記電極６１０は、芯棒６１２と、コイル部６１４と、本体部６１６とを有している。この電極６１０は、放電灯本体５１０内への封入前の段階において、芯棒６１２に電極材（タングステン等）の線材を巻き付けてコイル部６１４を形成し、形成されたコイル部６１４を加熱・溶融することにより形成される。これにより、電極６１０の先端側には、熱容量が大きい本体部６１６が形成される。電極７１０も前記電極６１０と同様に、芯棒７１２と、コイル部７１４と、本体部７１６とを有しており、電極６１０と同様に形成される。
【００２１】
放電灯５００を１度も点灯させていない状態では、本体部６１６、７１６には、突起６１８、７１８は形成されていないが、後述する条件で放電灯５００を１度でも点灯させると、本体部６１６、７１６の先端部に、それぞれ突起６１８、７１８が形成される。この突起６１８、７１８は、放電灯５００の点灯中、維持され、また、消灯後も維持される。
なお、各電極６１０、７１０の構成材料としては、例えば、タングステン等の高融点金属材料等が挙げられる。
【００２２】
また、放電空間５１２には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、例えば、放電開始用ガス、発光に寄与するガス等を含んでいる。また、放電媒体には、その他のガスが含まれていてもよい。
放電開始用ガスとしては、例えば、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス等が挙げられる。また、発光に寄与するガスとしては、例えば、水銀、ハロゲン化金属の気化物等が挙げられる。また、その他のガスとしては、例えば、黒化を防止する機能を有するガス等が挙げられる。黒化を防止する機能を有するガスとしては、例えば、ハロゲン（例えば、臭素等）、ハロゲン化合物（例えば、臭化水素等）、またはこれらの気化物等が挙げられる。
また、点灯時の放電灯本体５１０内の気圧は、０．１ａｔｍ以上３００ａｔｍ以下であることが好ましく、５０ａｔｍ以上３００ａｔｍ以下であることがより好ましい。
【００２３】
放電灯５００の電極端子６３０、７３０は、それぞれ放電灯駆動装置２００の出力端子に接続されている。そして、放電灯駆動装置２００は、放電灯５００に高周波数の交流電流ＡＣと直流電流ＤＣとが重畳された合成電流ＲＣを供給する。なお、詳しくは後述するが、直流電流ＤＣは直流電流を複数回交番させて供給する場合を含む。すなわち、放電灯駆動装置２００は、電極端子６３０、７３０を介して電極６１０、７１０に、交流電流ＡＣと直流電流ＤＣとが重畳された合成電流ＲＣを駆動電流として供給することにより放電灯５００に電力を供給する。電極６１０、７１０に駆動電流が供給されると、放電空間５１２内の１対の電極６１０、７１０の先端部の間でアーク放電（アークＡＲ）が生じる。アーク放電により発生した光（放電光）は、そのアークＡＲの発生位置（放電位置）から全方向に向かって放射される。副反射鏡５２０は、一方の電極７１０の方向に放射される光を、主反射鏡１１２に向かって反射する。このように、電極７１０の方向に放射される光を主反射鏡１１２に向かって反射することにより、電極７１０の方向に放射される光を有効に利用することができる。なお、本実施形態において、放電灯５００は副反射鏡５２０を備えているが、放電灯５００は副反射鏡５２０を備えていない構成とすることも可能である。
【００２４】
次に、放電灯駆動装置２００について説明する。
図３に示すように、放電灯駆動装置２００は、高周波数の交流電流ＡＣを発生する高周波電流発生器（交流電流発生部）３１と、増幅器３３と、方向が経時的に変化する直流電流ＤＣを発生する直流電流発生器（直流電流発生部）３５と、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、高周波電流発生器３１、増幅器３３および直流電流発生器３５の作動をそれぞれ制御する機能を有する制御部３４とを備えており、合成電流ＲＣを駆動電流として放電灯５００の１対の電極６１０、７１０に供給する装置である。
【００２５】
この放電灯駆動装置２００では、高周波電流発生器３１で発生した交流電流ＡＣを増幅器３３で増幅して出力する。また、放電灯駆動装置２００では、直流電流発生器３５で発生した直流電流ＤＣを出力する。その際、前記出力された交流電流ＡＣ（図４（ａ）参照）と、前記出力された直流電流ＤＣ（図４（ｂ）参照）とが重畳されて、合成電流ＲＣ（図４（ｃ）参照）となる。そして、この合成電流ＲＣが放電灯５００に供給されることとなる。この供給により、前述したように、１対の電極６１０、７１０の先端部の間でアーク放電が生じ、放電灯５００が点灯する。
【００２６】
ここで、この光源装置１では、後述する条件の合成電流ＲＣ（駆動電流）を用いて放電灯５００を点灯するので、その放電灯５００が点灯している際、電極６１０、７１０の温度が変動し、その変動により、電極６１０、７１０の先端部に、それぞれ突起６１８、７１８が形成され、その突起６１８、７１８を維持することができる。
すなわち、図４（ｃ）に示す合成電流ＲＣを電極６１０、７１０に供給すると、電極６１０、７１０は、陽極として動作する状態（以下「第１の状態」と言う）と陰極として動作する状態（以下「第２の状態」と言う）とを取り得る。電極６１０、７１０は、第１の状態での電極温度が第２の状態の電極温度に比べて高くなる。この電極温度が高くなることで、電極６１０、７１０の先端部の一部が、溶融し、その溶融した電極材が表面張力によって電極６１０、７１０の先端部に集まる。そして、第１の状態から第２の状態となると、電極温度が低下して、前記溶融した電極材が凝固する。このような溶融した電極材が電極６１０、７１０の先端部に集まる状態と、前記溶融した電極材が凝固する状態とを繰り返すことで突起６１８、７１８の成長が起こる。これにより、突起６１８、７１８が確実に形成され、よって、電極間距離を一定の距離に保持することができる。この状態の光源装置１では、放電灯５００は効率良く駆動することができる。
【００２７】
また、図４（ａ）に示す高周波数の交流電流ＡＣのみを用いたり、図４（ｂ）に示す直流電流ＤＣのみを用いたりする場合に比べ、光源装置１では、交流電流ＡＣと直流電流ＤＣとを重畳した、図４（ｃ）に示す合成電流ＲＣを用いているので、突起６１８、７１８成長（形成）が促進されることとなり、その他、放電灯５００の黒化も防止することでき、よって、長寿命化が図れる。
【００２８】
ここで、放電灯５００の定格電力は、用途等に応じて適宜設定され、特に限定されないが、１０Ｗ以上５ｋＷ以下であることが好ましく、１００Ｗ以上５００Ｗ以下であることがより好ましい。
また、交流電流ＡＣの周波数は、１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下であり、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下であることが好ましく、１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上３ＧＨｚ以下であることがより好ましい。
【００２９】
電極６１０、７１０では、前述したように陽極として動作するときは陰極として動作するときに比べて電極温度が高くなるが、交流電流ＡＣの周波数を前記下限値以上に設定することにより、その交流電流ＡＣの１周期内における電極温度の変動を防止することができる。
しかし、交流電流ＡＣの周波数が前記下限値よりも小さいと、その交流電流ＡＣの１周期毎に、電極６１０、７１０の温度が変動し、これにより突起６１８、７１８の形成や維持ができなくなり、また、黒化が生じる場合がある。また、前記上限値よりも大きいものはコストが高くなる。
【００３０】
また、交流電流ＡＣの周波数が１００ｋＨｚよりも大きく、３ＭＨｚよりも小さいと、他の条件によっては、音響共鳴効果により放電が不安定となる。
また、直流電流発生器３５は、直流電流ＤＣを供給する際、前述したように電流の流れる方向を経時的に変化させている、すなわち、極性を変化させている（反転させている）。このように光源装置１では、放電灯５００に「直流交番電流」が供給されると言うことができる。
【００３１】
そして、直流電流ＤＣの方向の変化の周期は、交流電流ＡＣの周期よりも大きくなっており、例えば、１０〜１０００Ｈｚであることが好ましく、５０〜５００Ｈｚであるのがより好ましい。
このような周期により、突起６１８、７１８の形成が確実に促進される。
また、直流電流ＤＣの大きさは、一定である、すなわち、経時的に変化がほとんどない。一方、交流電流ＡＣの大きさ（振幅）も、ほぼ一定である、すなわち、経時的に変化がほとんどない。これにより、確実にランプ（放電灯５００）の黒化を抑制できる。
【００３２】
さらに、交流電流ＡＣの大きさの平均値ａと直流電流ＤＣの大きさ（電流値ｂ）とは、異なっている、すなわち、本実施形態では、交流電流ＡＣの大きさの平均値ａ（図４（ａ）参照）は、直流電流ＤＣの電流値ｂ（図４（ｂ）参照）よりも小さくなっている。これにより、図４（ｃ）に示すように、合成電流ＲＣは、その方向が直流電流ＤＣの半周期ごとに変化する、すなわち、その電流値が「正」の値をとる場合と「負」の値をとる場合とがあり、これらの場合が交互に繰り返される。このような合成電流ＲＣが電極６１０、７１０に付与されることにより、突起６１８、７１８をさらに確実に形成することができる。
以上説明したように、この光源装置１によれば、放電灯５００の黒化を防止し、長寿命化を図ることができる。また、電極６１０、７１０に突起６１８、７１８が形成され、電極間距離を一定の距離に保持することができ、放電灯５００を効率良く駆動することができる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の光源装置（第２実施形態）の放電灯駆動装置で生成される電流を示す図（（ａ）は高周波電流発生器で発生した交流電流を示し、（ｂ）は直流電流発生器で発生した直流電流を示し、（ｃ）は交流電流と直流電流とが重畳された電流を示す）である。
【００３４】
以下、この図を参照して本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、放電灯駆動装置での電流の態様が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００３５】
図５に示すように、本実施形態では、交流電流ＡＣの大きさの平均値ａは、直流電流ＤＣの電流値ｂよりも大となっている。これにより、合成電流ＲＣは、その電流値が直流電流ＤＣの半周期の期間内で「正」の値をとる場合と「負」の値をとる場合とがあり、これらの場合が交互に繰り返される。このような合成電流ＲＣが電極６１０、７１０に付与された場合でも、前記第１実施形態と同様に、突起６１８、７１８をさらに確実に形成することができる。
【００３６】
＜プロジェクター＞
図６は、本発明のプロジェクターの実施形態を摸式的に示す図である。
図６に示すプロジェクター３００は、前述した光源装置１と、インテグレータレンズ３０２および３０３を有する照明光学系と、色分離光学系（導光光学系）と、赤色に対応した（赤色用の）液晶ライトバルブ８４と、緑色に対応した（緑色用の）液晶ライトバルブ８５と、青色に対応した（青色用の）液晶ライトバルブ８６と、赤色光のみを反射するダイクロイックミラー面８１１および青色光のみを反射するダイクロイックミラー面８１２が形成されたダイクロイックプリズム（色合成光学系）８１と、投射レンズ（投射光学系）８２とを備えている。
【００３７】
色分離光学系は、ミラー３０４、３０６、３０９、青色光および緑色光を反射する（赤色光のみを透過する）ダイクロイックミラー３０５、緑色光のみを反射するダイクロイックミラー３０７、青色光のみを反射するダイクロイックミラー３０８、集光レンズ３１０、３１１、３１２、３１３および３１４を有している。
液晶ライトバルブ８５は、液晶パネル１６と、液晶パネル１６の入射面側に接合された第１の偏光板（図示せず）と、液晶パネル１６の出射面側に接合された第２の偏光板（図示せず）とを有している。液晶ライトバルブ８４および８６も、液晶ライトバルブ８５と同様の構成をなしている。これら液晶ライトバルブ８４、８５および８６の各液晶パネル１６は、それぞれ、図示しない駆動回路にそれぞれ接続されている。
なお、このプロジェクター３００では、液晶ライトバルブ８４、８５、８６および駆動回路により、光源装置１から出射した光を画像情報に基づいて変調する変調装置の主要部が構成され、投射レンズ８２により、その変調装置により変調された光を投射する投射装置の主要部が構成される。
【００３８】
次に、プロジェクター３００の作用を説明する。
まず、光源装置１から出射した白色光（白色光束）は、インテグレータレンズ３０２および３０３を透過する。この白色光の光強度（輝度分布）は、インテグレータレンズ３０２および３０３により均一化される。
インテグレータレンズ３０２および３０３を透過した白色光は、ミラー３０４で図６中左側に反射し、その反射光のうちの青色光（Ｂ）および緑色光（Ｇ）は、それぞれダイクロイックミラー３０５で図６中下側に反射し、赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー３０５を透過する。
【００３９】
ダイクロイックミラー３０５を透過した赤色光は、ミラー３０６で図６中下側に反射し、その反射光は、集光レンズ３１０により整形され、赤色用の液晶ライトバルブ７４に入射する。
ダイクロイックミラー３０５で反射した青色光および緑色光のうちの緑色光は、ダイクロイックミラー３０７で図６中左側に反射し、青色光は、ダイクロイックミラー３０７を透過する。
【００４０】
ダイクロイックミラー３０７で反射した緑色光は、集光レンズ３１１により整形され、緑色用の液晶ライトバルブ８５に入射する。
また、ダイクロイックミラー３０７を透過した青色光は、ダイクロイックミラー３０８で図６中左側に反射し、その反射光は、ミラー３０９で図６中上側に反射する。前記青色光は、集光レンズ３１２、３１３および３１４により整形され、青色用の液晶ライトバルブ８６に入射する。
【００４１】
このように、光源装置１から出射した白色光は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の三原色に色分離され、それぞれ、対応する液晶ライトバルブ８４、８５および８６に導かれ、入射する。
この際、液晶ライトバルブ８４の液晶パネル１６の各画素は、赤色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、スイッチング制御（オン／オフ）され、また、液晶ライトバルブ８５の液晶パネル１６の各画素は、緑色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、スイッチング制御され、また、液晶ライトバルブ８６の液晶パネル１６の各画素は、青色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、スイッチング制御される。
【００４２】
これにより、赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶ライトバルブ８４、８５および８６で変調され、赤色用の画像、緑色用の画像および青色用の画像がそれぞれ形成される。
前記液晶ライトバルブ８４により形成された赤色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ８４からの赤色光は、入射面８１３からダイクロイックプリズム８１に入射し、ダイクロイックミラー面８１１で図６中左側に反射し、ダイクロイックミラー面８１２を透過して、出射面８１６から出射する。
【００４３】
また、前記液晶ライトバルブ８５により形成された緑色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ８５からの緑色光は、入射面８１４からダイクロイックプリズム８１に入射し、ダイクロイックミラー面８１１および８１２をそれぞれ透過して、出射面８１６から出射する。
また、前記液晶ライトバルブ８６により形成された青色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ８６からの青色光は、入射面８１５からダイクロイックプリズム８１に入射し、ダイクロイックミラー面８１２で図６中左側に反射し、ダイクロイックミラー面８１１を透過して、出射面８１６から出射する。
【００４４】
このように、前記液晶ライトバルブ８４、８５および８６からの各色の光、すなわち液晶ライトバルブ８４、８５および８６により形成された各画像は、ダイクロイックプリズム８１により合成され、これによりカラー画像が形成される。この画像は、投射レンズ８２により、所定の位置に設置されているスクリーン３２０上に投影（拡大投射）される。
以上説明したように、このプロジェクター３００によれば、前述した光源装置１を有しているので、消費電力を低減でき、また、安定した良好な画像を表示することができる。
【００４５】
以上、本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、光源装置およびプロジェクターを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の光源装置、放電灯の駆動方法およびプロジェクターは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、交流電流の大きさ（振幅）は、前記各実施形態では一定であるが、これに限定されず、段階的に変化していてもよい、すなわち、段階的に増加または減少していてもよい。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
（実施例１）
図１に示され、下記の構成の光源装置を作成した。
放電灯本体の構成材料：石英ガラス
放電灯本体内の封入物：アルゴン、水銀、臭素、臭素メチル
放電灯本体内の点灯時の気圧：２００ａｔｍ
電極の構成材料：タングステン
電極間距離：１．１ｍｍ
放電灯の定格電力：２００Ｗ
交流電流の周波数：５ｋＨｚ
交流電流値（平均）：３Ａ
直流電流の方向の変化の周波数：１５０Ｈｚ
直流電流値：３Ａ
直流電流の正負方向のデューティー比：５０％
【００４７】
（比較例１）
駆動電流として、周波数が１５０Ｈｚ、デューティー比が５０％であり、波形が矩形状をなす交流電流（直流交番電流）のみを用いた以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
（比較例２）
駆動電流として、周波数が５ｋＨｚ、デューティー比が５０％であり、波形が矩形状をなす交流電流（直流交番電流）を用いた以外は、前記実施例１と同様の光源装置を作成した。
【００４８】
［評価］
実施例１、比較例１、比較例２に対し、それぞれ、下記のようにして各評価を行った。その結果は、下記表１に示す通りである。
（突起）
点灯開始から５００時間における電極間距離の変動を観察した。
その観察結果を表１に示す。表１中の「○」は極間距離に変動がまったくない（突起の成長が良好）ことを示し、「△」は１０％以下の変動があったことを示し、「×」は光源装置が使用に耐え得る程度に突起が好適に成長しないこと（突起の成長が不良）を示す。
【００４９】
（耐黒化性）
点灯開始から５００時間直後に電力をｏｆｆし、そのときのランプの赤熱状態を観察した。
その観察結果を表１に示す。表１中の「○」は黒化が観察されないまたは観察されても軽微であることを示し、「×」は黒化が著しく観察されたことを示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
上記表１から明らかなように、実施例１では、電極の先端に確実に突起が形成され、また、黒化は発生せず、良好な結果が得られた。また、図５に示すような制御を行なっても同様の結果が得られた。
これに対し、比較例１では黒化が生じ、比較例２では突起が形成されず、電極が消耗した。
【符号の説明】
【００５２】
１…光源装置 ３１…高周波電流発生器（交流電流発生部） ３３…増幅器 ３４…制御部 ３５…直流電流発生器（直流電流発生部） １１０…光源ユニット １１２…主反射鏡 １１４…平行化レンズ １１６…無機接着剤 ２００…放電灯駆動装置（駆動装置） ５００…放電灯 ５１０…放電灯本体 ５１２…放電空間（空洞部） ５２０…副反射鏡 ５２２…無機接着剤 ６１０、７１０…電極 ６１２、７１２…芯棒 ６１４、７１４…コイル部 ６１６、７１６…本体部 ６１８、７１８…突起 ６２０、７２０…接続部材 ６３０、７３０…電極端子 １６…液晶パネル ８１…ダイクロイックプリズム ８１１、８１２…ダイクロイックミラー面 ８１３〜８１５…入射面 ８１６…出射面 ８２…投射レンズ ８４〜８６…液晶ライトバルブ ３００…プロジェクター ３０２、３０３…インテグレータレンズ ３０４、３０６、３０９…ミラー ３０５、３０７、３０８…ダイクロイックミラー ３１０〜３１４…集光レンズ ３２０…スクリーン ＡＲ…アーク ＡＣ…交流電流 ＤＣ…直流電流 ＲＣ…合成電流 ａ…平均値 ｂ…電流値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に電流を供給する駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記直流電流の方向の変化の周期は、前記交流電流の周期よりも大きい請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記交流電流発生部で発生する前記交流電流は、その大きさが一定である請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記直流電流発生部で発生する前記直流電流は、その大きさが一定である請求項１ないし３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
前記交流電流の大きさの平均値と前記直流電流の大きさとは、異なっている請求項１ないし４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
前記交流電流の大きさの平均値は、前記直流電流の大きさよりも大きい請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記交流電流の大きさの平均値は、前記直流電流の大きさよりも小さい請求項５に記載の光源装置。
【請求項８】
前記交流電流の周波数は、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下である請求項１ないし７のいずれかに記載の光源装置。
【請求項９】
前記交流電流と前記直流電流とが重畳された電流の供給により前記放電灯が点灯している際、前記１対の電極の温度が変動し、該１対の電極の先端部に突起が形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１０】
放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯の駆動方法であって、
周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流と、直流電流とを生成し、
前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、
前記重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする放電灯の駆動方法。
【請求項１１】
光を出射する光源装置と、
前記光源装置から出射した光を画像情報に基づいて変調する変調装置と、
前記変調装置により変調された光を投射する投射装置と、を有し、
前記光源装置は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に駆動電流を供給する駆動装置と、を有し、
前記駆動装置は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とするプロジェクター。
【請求項１】
放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に電流を供給する駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記直流電流の方向の変化の周期は、前記交流電流の周期よりも大きい請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記交流電流発生部で発生する前記交流電流は、その大きさが一定である請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記直流電流発生部で発生する前記直流電流は、その大きさが一定である請求項１ないし３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
前記交流電流の大きさの平均値と前記直流電流の大きさとは、異なっている請求項１ないし４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
前記交流電流の大きさの平均値は、前記直流電流の大きさよりも大きい請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記交流電流の大きさの平均値は、前記直流電流の大きさよりも小さい請求項５に記載の光源装置。
【請求項８】
前記交流電流の周波数は、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、または、３ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下である請求項１ないし７のいずれかに記載の光源装置。
【請求項９】
前記交流電流と前記直流電流とが重畳された電流の供給により前記放電灯が点灯している際、前記１対の電極の温度が変動し、該１対の電極の先端部に突起が形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１０】
放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯の駆動方法であって、
周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流と、直流電流とを生成し、
前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、
前記重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とする放電灯の駆動方法。
【請求項１１】
光を出射する光源装置と、
前記光源装置から出射した光を画像情報に基づいて変調する変調装置と、
前記変調装置により変調された光を投射する投射装置と、を有し、
前記光源装置は、放電媒体が封入された空洞部を含む発光容器、端部が前記空洞部内で対向して配置される１対の電極、を有する放電灯と、
前記１対の電極に駆動電流を供給する駆動装置と、を有し、
前記駆動装置は、周波数が１ｋＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の交流電流を発生する交流電流発生部、方向が経時的に変化する直流電流を発生する直流電流発生部、を有し、前記交流電流と前記直流電流とを重畳し、当該重畳された電流を前記１対の電極に供給することを特徴とするプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４２７７（Ｐ２０１３−４２７７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３４５５（Ｐ２０１１−１３３４５５）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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