光源装置及びプロジェクター
【課題】寿命の長い光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置１００は、第１電極１６及び第２電極１８を有する放電灯１０と、第１電極１６及び第２電極１８に交流電流を供給し、放電灯１０を駆動する放電灯駆動装置２０と、放電灯１０の音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１とは逆位相の第２超音波Ｗ２を発生させる超音波発生装置３０と、放電灯１０で点灯された発光像Ｓを検出し、発光像Ｓの揺らぎを検出して、発光像Ｓが揺らがない程度に、超音波発生装置３０から照射する第２超音波Ｗ２の強度を調整する画像検出装置５０により構成される。また、画像検出装置５０は、発光画像検出部、演算部を有する。
【解決手段】光源装置１００は、第１電極１６及び第２電極１８を有する放電灯１０と、第１電極１６及び第２電極１８に交流電流を供給し、放電灯１０を駆動する放電灯駆動装置２０と、放電灯１０の音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１とは逆位相の第２超音波Ｗ２を発生させる超音波発生装置３０と、放電灯１０で点灯された発光像Ｓを検出し、発光像Ｓの揺らぎを検出して、発光像Ｓが揺らがない程度に、超音波発生装置３０から照射する第２超音波Ｗ２の強度を調整する画像検出装置５０により構成される。また、画像検出装置５０は、発光画像検出部、演算部を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等の光源として、一般的に、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）が用いられている。これらの放電灯では、例えば、点灯周波数を１０ｋＨｚ以上の高い周波数にすると、音響共鳴現象が発生する場合がある。放電灯に音響共鳴現象が発生すると、電極が振動して照明としての性能に悪影響を及ぼしたり、電極が破壊されたりする場合があるため、望ましくない。
【０００３】
この音響共鳴現象の影響を低減できる光源装置として、例えば、特許文献１には、音響共鳴現象を生じる周波数の変化特性を考慮して、放電灯の点灯周波数を制御した光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８４７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、放電灯に音響共鳴現象が発生するとき、照明の性能が低下し電極の寿命が短くなっていた。そこで、放電灯に発生する音響共鳴現象が抑えられた長寿命な放電灯が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる光源装置は、気体が充填した放電灯内の複数の電極間で放電し発光する光源装置であって、前記気体を撮像し前記発光の揺らぎを検出する揺らぎ検出部と、前記電極に超音波を照射する超音波照射部と、を有し、前記超音波照射部は前記放電灯内の気体が揺らがない範囲で超音波を照射することを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、放電灯は気体が充填した放電灯内の複数の電極間で放電し発光する。光源装置は揺らぎ検出部と超音波照射部とを有している。揺らぎ検出部は気体を撮像し発光の揺らぎを検出する。そして、超音波照射部は電極に超音波を照射する。超音波照射部は放電灯内の気体が揺らがない範囲で超音波を照射している。
【０００９】
放電灯を点灯周波数１０ｋＨｚ以上の高い周波数で点灯するとき、音響共鳴現象が発生することがある。音響共鳴現象が発生すると電極が損傷を受けるため、放電灯の寿命が短くなる。音響共鳴現象の影響により、放電灯発光の揺らぎが起こる。この揺らぎを検出部が検出する。そして、超音波照射部が音響共鳴現象を起こす音響波と位相が逆の音響波である超音波を電極に照射する。これにより、音響共鳴現象を抑えることができる。また、超音波照射部が照射する超音波が強すぎるときには電極に損傷を与える危険性がある。本適用例では、検出部で検出した気体が揺らがない程度に、超音波照射部が超音波の強度を調整する。従って、長寿命な光源装置を提供することができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載の光源装置は、前記放電灯の一部を覆い、前記放電灯が発光する光を反射する反射鏡をさらに有し、前記揺らぎ検出部はＸ線発生装置とＸ線受光部とを有し、前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線受光部との間に前記反射鏡が位置することが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、光源装置は反射鏡を有している。そして、反射鏡は放電灯の一部を覆い、放電灯が発光する光を反射する。これにより、放電灯から射出される光と反射鏡に反射する光との両方の光を利用することができる。そして、検出部はＸ線発生装置とＸ線受光部とを有している。従って、Ｘ線発生装置にＸ線を発生させて、Ｘ線を放電灯に通過させる。そして、通過したＸ線をＸ線受光部が受信することにより、Ｘ線受光部は放電灯内の気体の揺らぎを検出することができる。
【００１２】
そして、Ｘ線発生装置とＸ線受光部との間に反射鏡が位置している。つまり、放電灯の光束を集める反射鏡の外部に、Ｘ線発生装置とＸ線受光部とが設置させている。従って、反射鏡の外部から気体の揺らぎを検出するので、放電灯が発する光と反射鏡が反射する光を遮ることなく効率よく光を射出することができる。
【００１３】
［適用例３］本適用例にかかるプロジェクターは、上記に記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置によって形成された画像を投写する投写装置とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、プロジェクターは光源装置と光変調装置と投写装置とを含んでいる。光源装置が光を射出し、射出された光を光変調装置が画像情報に応じて変調する。そして、投写装置が変調された画像を投写している。光源装置は長寿命である為、プロジェクターは長寿命な光源装置を備えたプロジェクターとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１にかかる光源装置の構成を示す模式平面図。
【図２】放電灯駆動装置の構成を示すブロック図。
【図３】超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図。
【図４】第１変形例にかかる超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図。
【図５】実施形態２にかかる光源装置の構成を示すブロック図。
【図６】超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図。
【図７】実施形態３にかかるプロジェクターの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００１７】
（実施形態１）
１．１ 光源装置の構成
まず、本実施形態にかかる光源装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態１にかかる光源装置の構成を示す模式平面図である。図１に示すように、光源装置１００は、放電灯１０、放電灯駆動装置２０、超音波照射部としての超音波発生装置３０、揺らぎ検出部としての画像検出装置５０とを備えている。
【００１８】
放電灯１０は発光管１２を備え、発光管１２には放電空間１４、電極としての第１電極１６、電極としての第２電極１８が設置されえている。発光管１２の形状は、第１端部２から第２端部４まで、中心軸ＡＸに沿って延びる棒形状である。発光管１２の材質は、例えば、石英ガラス等の透光性材料である。発光管１２の中央部は球状に膨らんでおり、その内には、放電空間１４が形成されている。放電空間１４内には、水銀、金属ハロゲン化合物等の発光物質と、希ガス、ハロゲンガス等の気体と、が封入されている。
【００１９】
第１電極１６は第１端部２側に配置され、第２電極１８は第２端部４側に配置されている。第１電極１６及び第２電極１８の形状は、発光管１２の中心軸ＡＸに沿って延在する棒形状である。また、放電空間１４内には、第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａが、発光管１２から突き出している。放電空間１４内では第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａが所定の距離だけ離れて対向して配置されている。先端部１６ａ及び先端部１８ａを放電端とも称す。尚、これらの第１電極１６及び第２電極１８の材質は、例えば、タングステン等の金属である。
【００２０】
第１電極１６及び第２電極１８は、放電灯駆動装置２０に接続されている。放電灯駆動装置２０は、これらの第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａに、交流電流を供給する。その結果、２つの第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａの間でアーク放電が起きる。アーク放電により発生した光（放電光）は、第１電極１６及び第２電極１８の間の放電位置から全方向に向かって放射される。放電灯１０は、例えば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のアーク放電型の放電灯である。
【００２１】
放電灯駆動装置２０は、第１電極１６及び第２電極１８に交流電流を供給し、放電灯１０を駆動する。放電灯駆動装置２０が第１電極１６及び第２電極１８に供給する交流電流の周波数は、例えば、１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下である。すなわち、放電灯１０の点灯周波数は、１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下である。
【００２２】
図２は、放電灯駆動装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、放電灯駆動装置２０は、電力制御部２２と、極性反転部２４と、制御部２６と、を有している。
【００２３】
電力制御部２２は、放電灯１０に供給する駆動電力を制御する。電力制御部２２は、例えば、直流電源６０を入力とし、この直流電源６０から入力する入力電圧を降圧して直流電流Ｉｄを出力するダウンチョッパー回路を含んで構成されている。
【００２４】
極性反転部２４は、電力制御部２２から出力される直流電流Ｉｄを入力し、所与のタイミングで極性反転することにより、任意の周波数をもつ交流電流Ｉを生成して出力する。この交流電流Ｉが、第１電極１６及び第２電極１８に供給される。交流電流Ｉの波形は、例えば、正弦波である。尚、交流電流Ｉは、時間とともに周期的に大きさと向きが変化する電流であればその波形は限定されず、例えば、矩形波、三角波であってもよい。極性反転部２４は、例えば、インバーターブリッジ回路（フルブリッジ回路）を含んで構成されている。
【００２５】
制御部２６は、電力制御部２２及び極性反転部２４を制御することにより、交流電流Ｉの電流値、周波数等を制御する。制御部２６は、電力制御部２２に対して、直流電流Ｉｄの電流値を制御する電流制御を行う。また、制御部２６は、極性反転部２４に対して、交流電流Ｉの極性反転のタイミングにより、交流電流Ｉの周波数等を制御する極性反転制御を行う。また、制御部２６は、放電灯１０の点灯を指示する点灯命令や、放電灯１０の消灯を指示する消灯命令を入力して放電灯駆動装置２０の出力を制御する。
【００２６】
制御部２６は、専用回路により実現して上述した制御を行うようにしてもよい。また、制御部２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部等に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、これらの処理の各種制御を行うようにしてもよい。すなわち、制御部２６は、制御プログラムにより、電力制御部２２を制御する電流制御手段、極性反転部２４を制御する極性反転制御手段として機能するように構成してもよい。
【００２７】
図１に戻って、超音波発生装置３０は放電灯１０の音響共鳴現象により生じた超音波（第１超音波Ｗ１）と同じ周波数で、逆位相の超音波（第２超音波Ｗ２）を発生させる。そして、超音波発生装置３０は第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａに照射する。これにより、音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１を減衰させる。
【００２８】
画像検出装置５０は放電空間１４に充填された気体を撮影する。放電灯１０が点灯されたときにおける気体の像である発光像Ｓを画像検出装置５０が撮影し、発光像Ｓの揺らぎを検出する。放電灯１０に第１超音波Ｗ１が発生するとき、気体の密度に粗密の分布が形成される。そして、気体の密度の変化により光の屈折率が変わることから、気体を撮影した発光像Ｓの揺らぎを検出することにより第１超音波Ｗ１の発生を検出することが可能となっている。そして、発光像Ｓの揺らぎが小さくなるように、超音波発生装置３０から照射する第２超音波Ｗ２の強度を調整する。
【００２９】
図３は、超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図である。図３に示すように、画像検出装置５０は発光画像検出部５２及び演算部５４を有する。発光画像検出部５２は発光像Ｓを撮影する装置である。発光画像検出部５２は、発光像Ｓの複数の発光画像を時間的に間隔を空けて撮影する。たとえば、発光画像検出部５２は発光像Ｓを所定の間隔、例えば、１秒間に数コマから数十コマにて撮影する。そして、画像を電子画像データ５２ｄに変換して演算部５４に出力する。
【００３０】
次に、演算部５４は電子画像データ５２ｄを入力し、発光像Ｓが揺らいでいるかを判断する。判断する方法は、例えば、演算部５４は電子画像データ５２ｄの時間ごとに異なる発光画像どうしで引き算を行う。そして、発光画像のぶれを算出する。そして、ぶれが大きいとき発光像Ｓが揺らいでいると判断する。このとき、必要に応じて発光画像を２値化処理をすると画像のノイズの影響を小さくできるので、精度のよい判断ができる。発光像Ｓが揺らいでいると判断した場合は、第２超音波Ｗ２を強める制御信号５４ｄを超音波発生装置３０に出力する。超音波発生装置３０は制御信号５４ｄを入力し、第２超音波Ｗ２の振幅を強める。そして、画像検出装置５０と超音波発生装置３０とが連携して発光像Ｓが揺らがない程度に第２超音波Ｗ２の振幅を調整する。
【００３１】
尚、ここでは、超音波発生装置３０は、第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射したが、第１電極１６の先端部１６ａにのみ第２超音波Ｗ２を照射してもよいし、第２電極１８の先端部１８ａにのみ第２超音波Ｗ２を照射してもよい。また、ここでは、第２超音波Ｗ２が第１超音波Ｗ１と同じ周波数で、逆位相である場合について説明したが、これに限定されず、第１超音波Ｗ１を減衰させることができる第２超音波Ｗ２であればよい。
【００３２】
１．２． 光源装置の動作
次に、光源装置１００の動作について、図２及び図３を用いて説明する。
【００３３】
図２に戻って、光源装置１００では、放電灯駆動装置２０によって放電灯１０の第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａに交流電流Ｉを供給し、放電灯１０を駆動させる。第１電極１６及び第２電極１８に交流電流Ｉを供給することによって、第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａの極性を繰り返し交替させることができる。これにより、一方の電極の温度が、他方の電極の温度と比べて、高い状態が続くことを抑制することができる。交流電流Ｉの周波数は、例えば、１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下である。したがって、放電灯１０の点灯周波数は、１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下である。
【００３４】
このように放電灯１０の点灯周波数を比較的高い周波数にすると、放電灯１０には、音響共鳴現象が発生する場合がある。放電灯１０に音響共鳴現象が生じると第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａを発生源とする第１超音波Ｗ１が発生する。
【００３５】
図３に戻って、光源装置１００では第１超音波Ｗ１が発生すると、超音波発生装置３０は画像検出装置５０から制御信号５４ｄをうける。そして、超音波発生装置３０は、第１超音波Ｗ１とは逆位相の第２超音波Ｗ２を発生させて第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射する。このように超音波発生装置３０が第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射することにより、音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１を減衰させる。
【００３６】
光源装置１００は、以下の効果を有する。
（１）光源装置１００によれば、超音波発生装置３０が、放電灯１０の音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１とは逆位相の第２超音波Ｗ２を第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに照射している。これにより、第１超音波Ｗ１を減衰させることができる。従って、音響共鳴現象の影響を低減することができる。放電灯１０に音響共鳴現象が発生すると、電極が振動して照明としての性能に悪影響を及ぼしたり、電極が破壊されたりする場合があるため望ましくない。光源装置１００によれば、音響共鳴現象の影響を低減することができる為、品質良く照明することができる。さらに、電極の損傷を防止して放電灯１０の寿命を長くすることができる。
【００３７】
（２）光源装置１００によれば、超音波発生装置３０が発生させる第２超音波Ｗ２の振幅を制御している。これにより、音響共鳴現象により発生する第１超音波Ｗ１の減衰率を制御することができる。従って、音響共鳴現象の悪影響を低減しつつ、放電灯１０の黒化現象を抑制でき、長寿命化及び高出力化を図ることができる。以下、詳細に説明する。
【００３８】
放電灯１０が駆動されると第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａが蒸発し、蒸発した電極材料が発光管の内壁に付着する場合がある。この現象を放電灯１０の黒化現象という。放電灯１０に黒化現象が生じると放電灯１０の出力が低下して寿命が短くなる等の問題が生じる。ここで、放電灯１０に音響共鳴現象によって第１超音波Ｗ１が発生すると、蒸発した電極材料が揺動して当該電極材料が発光管の内壁に付着しづらくなる。これをクリーニング効果とも称す。すなわち、音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１によって黒化現象を抑制することができる。
【００３９】
光源装置１００によれば、上述したように、音響共鳴現象により発生する第１超音波Ｗ１の減衰率を制御することができる。従って、例えば、第１超音波Ｗ１を消滅させないで、放電灯１０の第１電極１６及び第２電極１８が振動しない程度、すなわち、音響共鳴現象による悪影響が及ばない程度に第１超音波Ｗ１を減衰させることができる。これにより、音響共鳴現象の悪影響を低減しつつ、放電灯１０の黒化現象を抑制して、長寿命化及び高出力化を図ることができる。
【００４０】
１．３． 光源装置の変形例
次に、本実施形態の変形例にかかる光源装置について、図面を参照しながら説明する。以下、本実施形態の変形例にかかる光源装置において、本実施形態にかかる光源装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
（１）第１変形例
まず、第１変形例にかかる光源装置について説明する。図４は、第１変形例にかかる超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図である。
【００４２】
実施形態１では、超音波発生装置３０が１つ設置された。これに限らず、超音波発生装置３０は複数設置されても良い。第１変形例にかかる光源装置では、図４に示すように、超音波発生装置３０は、超音波照射部としての第１超音波発生装置３０ａ及び超音波照射部としての第２超音波発生装置３０ｂにより構成されている。
【００４３】
画像検出装置５０は演算結果に基づく制御信号５４ｄを第１超音波発生装置３０ａ及び第２超音波発生装置３０ｂに出力する。第１超音波発生装置３０ａは制御信号５４ｄに基づいて第１電極１６の先端部１６ａに第２超音波Ｗ２を照射する。第２超音波発生装置３０ｂは制御信号５４ｄに基づいて第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射する。このように、超音波発生装置３０が第１超音波発生装置３０ａ及び第２超音波発生装置３０ｂを有することにより、第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに効率よく第２超音波Ｗ２を照射することができる。尚、超音波発生装置３０は３つ以上配置されても良い。超音波の分布をさらに細かく設定することができる。
【００４４】
（実施形態２）
２．１ 光源装置の構成
まず、本実施形態にかかる光源装置の構成について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、本実施形態にかかる光源装置の構成を示すブロック図である。本実施形態が実施形態１と異なる点はＸ線を用いて発光像Ｓの揺らぎを検出する点にある。尚、実施形態１と重複する構成、作用及び効果についての説明は省略する。
【００４５】
図５（ａ）は放電灯１０を側面側から見た図であり、図５（ｂ）は放電灯１０を中心軸ＡＸを通る方向から見た図である。図５に示すように、光源装置２００の画像検出装置５０はＸ線照射装置５０ａ及びＸ線受光部としてのＸ線受光装置５０ｂを備えている。そして、放電灯１０の一部を覆い放電灯１０が発光する光を反射する反射鏡としてのリフレクター４０が設置されている。
【００４６】
放電灯１０の第１端部２には、リフレクター４０が固定されている。リフレクター４０の反射面（放電灯１０側の面）の形状は、例えば、回転楕円形状である。リフレクター４０は、放電灯１０が射出する放電光を中心軸ＡＸと平行な向きである照射方向Ｄに向かって反射する。尚、リフレクター４０の反射面の形状としては、回転楕円形状に限らず、放電光を照射方向Ｄに向かって反射するような種々の形状を採用可能である。例えば、リフレクター４０の反射面の形状として、回転放物線形状を採用してもよい。この場合、リフレクター４０は、放電光を、発光管１２の中心軸ＡＸに沿った光に変換することができる。
【００４７】
Ｘ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂは、リフレクター４０の外部に配置されている。つまり、Ｘ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂとの間にリフレクター４０が位置している。Ｘ線照射装置５０ａは放電灯１０に向けてＸ線Ｓ１を照射し、Ｘ線受光装置５０ｂは放電灯１０を通過した水銀ガスの画像Ｓ２を撮影する。
【００４８】
放電灯１０内の気体に揺らぎが起これば発光像Ｓが揺らぎ、Ｘ線受光装置５０ｂが撮影する水銀ガスの画像Ｓ２が時間的に乱れる。この水銀ガスの画像Ｓ２の乱れをＸ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂにより発光像Ｓの揺らぎとして、検出することができる。このとき、Ｘ線照射装置５０ａから照射されるＸ線Ｓ１と水銀ガスの画像Ｓ２は、リフレクター４０を透過することができるため、Ｘ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂは、リフレクター４０の外側から、放電灯１０の発光像Ｓの揺らぎを検出することができる。
【００４９】
図６は、超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図である。図６に示すように、Ｘ線受光装置５０ｂは、発光画像検出部５６、演算部５８を有する。Ｘ線受光装置５０ｂは、カメラ等の撮影装置を備え、水銀ガスの画像Ｓ２を時間的に間隔を空けて撮影する。たとえば、発光画像検出部５６は水銀ガスの画像Ｓ２を１秒間に数コマから数十コマ撮影する。そして、Ｘ線受光装置５０ｂは水銀ガスの画像Ｓ２を電子画像データ５６ｄに変換して演算部５８に出力する。この電子画像データ５６ｄを用いて演算部５８は水銀ガスの画像Ｓ２が揺らいでいるかを判断する。
【００５０】
たとえば、電子画像データ５６ｄの撮影時間が異なる発光画像どうしで引き算をおこない、発光画像のぶれを算出する。そして、水銀ガスの画像Ｓ２が揺らいでいるかを判断する。このとき、必要に応じて、発光画像を２値化処理をすると、画像のノイズの影響を小さくでき、精度のよい判断ができる。水銀ガスの画像Ｓ２が揺らいでいると判断した場合には、Ｘ線受光装置５０ｂは制御信号５８ｄを超音波発生装置３０に送る。そして、超音波発生装置３０は第２超音波Ｗ２の振幅を強め、水銀ガスの画像Ｓ２が揺らがない程度に振幅を調整する。
【００５１】
２．２． 光源装置の動作
次に、光源装置２００の動作について、図５及び図６を用いて説明する。尚、実施形態１と重複する構成、作用及び効果については、省略する。実施形態１の光源装置１００と同様に、光源装置２００でも第１超音波Ｗ１が発生する。このとき、超音波発生装置３０はＸ線受光装置５０ｂから制御信号５８ｄを入力する。そして、超音波発生装置３０は第１超音波Ｗ１とは逆位相の第２超音波Ｗ２を発生させ、第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射する。
【００５２】
このように超音波発生装置３０が、第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射することにより、実施形態１の光源装置１００と同様に、音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１を減衰させる。
【００５３】
光源装置２００は、例えば、以下の効果を有する。
（１）光源装置２００はリフレクター４０の外部に画像検出装置５０としてＸ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂとを配置している。このため、放電灯１０は画像検出装置５０に遮られることなく、放電光を効率よく射出することができる。
【００５４】
（実施形態３）
本実施形態では、実施形態１における光源装置２００を活用したプロジェクターの説明をする。光源装置２００に変えて実施形態１における光源装置１００を活用することもできる。次に、本実施形態にかかるプロジェクター１０００について、図面を参照しながら説明する。図７は、プロジェクターの構成を示す模式図である。尚、図７において、便宜上、放電灯駆動装置２０、超音波発生装置３０、及びプロジェクター１０００を構成する筐体の図示は省略している。
【００５５】
プロジェクター１０００は、図示しないスクリーンへ光を投写し、スクリーンで反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクターである。プロジェクター１０００は、光源装置２００と、平行化レンズ１０２と、照明光学系１１０と、色分離光学系１２０と、３つの光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム１４０と、投写装置としての投写レンズ１５０とを有している。
【００５６】
プロジェクター１０００は、光源装置２００を備えている。光源装置２００は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を含む光を射出する。光源装置２００からの光は、平行化レンズ１０２を通過して照明光学系１１０に入射する。この平行化レンズ１０２は、光源装置２００からの光を、平行化する。平行化レンズ１０２は、例えば、凹レンズにて構成される。
【００５７】
照明光学系１１０は、光源装置２００からの光の照度を均一化する。また、照明光学系１１０は、光源装置２００からの光の偏光方向を一方向に揃える。この理由は、光源装置２００からの光を光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂで有効に利用するためである。
【００５８】
照明光学系１１０は、第１インテグレータレンズ１１２と、第２インテグレータレンズ１１４と、偏光変換素子１１６と、重畳レンズ１１８と、を有している。
【００５９】
第１インテグレータレンズ１１２及び第２インテグレータレンズ１１４はアレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第１インテグレータレンズ１１２は、平行化レンズ１０２からの光束を複数に分割する。第１インテグレータレンズ１１２の各レンズ素子は、平行化レンズ１０２からの光束を第２インテグレータレンズ１１４のレンズ素子近傍に集光させる。第２インテグレータレンズ１１４のレンズ素子は第１インテグレータレンズ１１２のレンズ素子の像を光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ上に形成する。
【００６０】
第１インテグレータレンズ１１２及び第２インテグレータレンズ１１４を経た光は、偏光変換素子１１６で特定の振動方向の直線偏光に変換される。重畳レンズ１１８は、第１インテグレータレンズ１１２の各レンズ素子の像を光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ上に重畳させる。第１インテグレータレンズ１１２、第２インテグレータレンズ１１４、及び重畳レンズ１１８は、光源装置２００からの光の強度分布を光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ上で均一化させる。重畳レンズ１１８からの光は色分離光学系１２０の第１ダイクロイックミラー１２１に入射される。
【００６１】
色分離光学系１２０は、入射光を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色光に分離する。色分離光学系１２０は、第１ダイクロイックミラー１２１と、反射ミラー１２２，１２６，１２８と、フィールドレンズ１２３Ｒ，１２３Ｇ，１２３Ｂと、第２ダイクロイックミラー１２４と、リレーレンズ１２５，１２７と、を有している。
【００６２】
第１ダイクロイックミラー１２１はＲ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１２１へ入射した赤色光（Ｒ光と称す）は、第１ダイクロイックミラー１２１及び反射ミラー１２２における反射により光路が折り曲げられる。そして、Ｒ光はＲ光用フィールドレンズ１２３Ｒへ入射する。Ｒ光用フィールドレンズ１２３Ｒは、反射ミラー１２２からのＲ光を平行化し、Ｒ光用光変調装置１３０Ｒへ入射させる。
【００６３】
第１ダイクロイックミラー１２１を透過した緑色光（Ｇ光と称す）及び青色光（Ｂ光と称す）は、第２ダイクロイックミラー１２４へ入射する。第２ダイクロイックミラー１２４は、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー１２４へ入射したＧ光は、第２ダイクロイックミラー１２４での反射により光路が折り曲げられ、Ｇ光用フィールドレンズ１２３Ｇへ入射する。Ｇ光用フィールドレンズ１２３Ｇは、第２ダイクロイックミラー１２４からのＧ光を平行化し、Ｇ光用光変調装置１３０Ｇへ入射させる。
【００６４】
第２ダイクロイックミラー１２４を透過したＢ光は、リレーレンズ１２５を透過した後、反射ミラー１２６での反射により光路が折り曲げられる。反射ミラー１２６からのＢ光は、さらにリレーレンズ１２７を透過した後、反射ミラー１２８での反射により光路が折り曲げられ、Ｂ光用フィールドレンズ１２３Ｂへ入射する。Ｂ光用フィールドレンズ１２３Ｂは、反射ミラー１２８からのＢ光を平行化し、Ｂ光用光変調装置１３０Ｂへ入射させる。Ｒ光の光路及びＧ光の光路よりもＢ光の光路が長いことから、光変調装置における照明倍率を他の色光と等しくするために、Ｂ光の光路には、リレーレンズ１２５，１２７を用いるリレー光学系が採用されている。
【００６５】
Ｒ光用光変調装置１３０Ｒは、Ｒ光を画像情報に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用光変調装置１３０Ｒに設けられた液晶パネルは、２つの透明基板の間に、光を画像情報に応じて変調するための液晶層を封入している。Ｒ光用光変調装置１３０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１４０へ入射する。
【００６６】
Ｇ光用光変調装置１３０Ｇは、Ｇ光を画像情報に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用光変調装置１３０Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム１４０のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００６７】
Ｂ光用光変調装置１３０Ｂは、Ｂ光を画像情報に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用光変調装置１３０Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム１４０のうちＲ光が入射する面、Ｇ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００６８】
クロスダイクロイックプリズム１４０は、互いに略直交する第１ダイクロイック膜１４２及び第２ダイクロイック膜１４４を有する。第１ダイクロイック膜１４２は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜１４４は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム１４０は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ１５０の方向へ射出する。投写レンズ１５０は、クロスダイクロイックプリズム１４０で合成された光をスクリーンの方向へ投写する。
【００６９】
プロジェクター１０００によれば、音響共鳴現象の影響を低減できる光源装置２００を有するため、良好な画像を得ることができる。
【００７０】
尚、プロジェクター１０００は、光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いてもよい。プロジェクター１０００は、色光ごとに光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクター１０００は、１つの光変調装置により２つまたは３つ以上の色光を変調する構成としてもよい。プロジェクター１０００は、光変調装置を用いる場合に限られない。プロジェクター１０００は、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクターであってもよい。
【００７１】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００７２】
１６…電極としての第１電極、１８…電極としての第２電極、３０…超音波照射部としての超音波発生装置、３０ａ…超音波照射部としての第１超音波発生装置、３０ｂ…超音波照射部としての第２超音波発生装置、４０…反射鏡としてのリフレクター、５０…揺らぎ検出部としての画像検出装置、５０ａ…Ｘ線照射装置、５０ｂ…Ｘ線受光部としてのＸ線受光装置、１００，２００…光源装置、１３０Ｂ…光変調装置としてのＢ光用光変調装置、１３０Ｇ…光変調装置としてのＧ光用光変調装置、１３０Ｒ…光変調装置としてのＲ光用光変調装置、１５０…投写装置としての投写レンズ、１０００…プロジェクター。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等の光源として、一般的に、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）が用いられている。これらの放電灯では、例えば、点灯周波数を１０ｋＨｚ以上の高い周波数にすると、音響共鳴現象が発生する場合がある。放電灯に音響共鳴現象が発生すると、電極が振動して照明としての性能に悪影響を及ぼしたり、電極が破壊されたりする場合があるため、望ましくない。
【０００３】
この音響共鳴現象の影響を低減できる光源装置として、例えば、特許文献１には、音響共鳴現象を生じる周波数の変化特性を考慮して、放電灯の点灯周波数を制御した光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８４７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、放電灯に音響共鳴現象が発生するとき、照明の性能が低下し電極の寿命が短くなっていた。そこで、放電灯に発生する音響共鳴現象が抑えられた長寿命な放電灯が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる光源装置は、気体が充填した放電灯内の複数の電極間で放電し発光する光源装置であって、前記気体を撮像し前記発光の揺らぎを検出する揺らぎ検出部と、前記電極に超音波を照射する超音波照射部と、を有し、前記超音波照射部は前記放電灯内の気体が揺らがない範囲で超音波を照射することを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、放電灯は気体が充填した放電灯内の複数の電極間で放電し発光する。光源装置は揺らぎ検出部と超音波照射部とを有している。揺らぎ検出部は気体を撮像し発光の揺らぎを検出する。そして、超音波照射部は電極に超音波を照射する。超音波照射部は放電灯内の気体が揺らがない範囲で超音波を照射している。
【０００９】
放電灯を点灯周波数１０ｋＨｚ以上の高い周波数で点灯するとき、音響共鳴現象が発生することがある。音響共鳴現象が発生すると電極が損傷を受けるため、放電灯の寿命が短くなる。音響共鳴現象の影響により、放電灯発光の揺らぎが起こる。この揺らぎを検出部が検出する。そして、超音波照射部が音響共鳴現象を起こす音響波と位相が逆の音響波である超音波を電極に照射する。これにより、音響共鳴現象を抑えることができる。また、超音波照射部が照射する超音波が強すぎるときには電極に損傷を与える危険性がある。本適用例では、検出部で検出した気体が揺らがない程度に、超音波照射部が超音波の強度を調整する。従って、長寿命な光源装置を提供することができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載の光源装置は、前記放電灯の一部を覆い、前記放電灯が発光する光を反射する反射鏡をさらに有し、前記揺らぎ検出部はＸ線発生装置とＸ線受光部とを有し、前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線受光部との間に前記反射鏡が位置することが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、光源装置は反射鏡を有している。そして、反射鏡は放電灯の一部を覆い、放電灯が発光する光を反射する。これにより、放電灯から射出される光と反射鏡に反射する光との両方の光を利用することができる。そして、検出部はＸ線発生装置とＸ線受光部とを有している。従って、Ｘ線発生装置にＸ線を発生させて、Ｘ線を放電灯に通過させる。そして、通過したＸ線をＸ線受光部が受信することにより、Ｘ線受光部は放電灯内の気体の揺らぎを検出することができる。
【００１２】
そして、Ｘ線発生装置とＸ線受光部との間に反射鏡が位置している。つまり、放電灯の光束を集める反射鏡の外部に、Ｘ線発生装置とＸ線受光部とが設置させている。従って、反射鏡の外部から気体の揺らぎを検出するので、放電灯が発する光と反射鏡が反射する光を遮ることなく効率よく光を射出することができる。
【００１３】
［適用例３］本適用例にかかるプロジェクターは、上記に記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置によって形成された画像を投写する投写装置とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、プロジェクターは光源装置と光変調装置と投写装置とを含んでいる。光源装置が光を射出し、射出された光を光変調装置が画像情報に応じて変調する。そして、投写装置が変調された画像を投写している。光源装置は長寿命である為、プロジェクターは長寿命な光源装置を備えたプロジェクターとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１にかかる光源装置の構成を示す模式平面図。
【図２】放電灯駆動装置の構成を示すブロック図。
【図３】超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図。
【図４】第１変形例にかかる超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図。
【図５】実施形態２にかかる光源装置の構成を示すブロック図。
【図６】超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図。
【図７】実施形態３にかかるプロジェクターの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００１７】
（実施形態１）
１．１ 光源装置の構成
まず、本実施形態にかかる光源装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態１にかかる光源装置の構成を示す模式平面図である。図１に示すように、光源装置１００は、放電灯１０、放電灯駆動装置２０、超音波照射部としての超音波発生装置３０、揺らぎ検出部としての画像検出装置５０とを備えている。
【００１８】
放電灯１０は発光管１２を備え、発光管１２には放電空間１４、電極としての第１電極１６、電極としての第２電極１８が設置されえている。発光管１２の形状は、第１端部２から第２端部４まで、中心軸ＡＸに沿って延びる棒形状である。発光管１２の材質は、例えば、石英ガラス等の透光性材料である。発光管１２の中央部は球状に膨らんでおり、その内には、放電空間１４が形成されている。放電空間１４内には、水銀、金属ハロゲン化合物等の発光物質と、希ガス、ハロゲンガス等の気体と、が封入されている。
【００１９】
第１電極１６は第１端部２側に配置され、第２電極１８は第２端部４側に配置されている。第１電極１６及び第２電極１８の形状は、発光管１２の中心軸ＡＸに沿って延在する棒形状である。また、放電空間１４内には、第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａが、発光管１２から突き出している。放電空間１４内では第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａが所定の距離だけ離れて対向して配置されている。先端部１６ａ及び先端部１８ａを放電端とも称す。尚、これらの第１電極１６及び第２電極１８の材質は、例えば、タングステン等の金属である。
【００２０】
第１電極１６及び第２電極１８は、放電灯駆動装置２０に接続されている。放電灯駆動装置２０は、これらの第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａに、交流電流を供給する。その結果、２つの第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａの間でアーク放電が起きる。アーク放電により発生した光（放電光）は、第１電極１６及び第２電極１８の間の放電位置から全方向に向かって放射される。放電灯１０は、例えば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のアーク放電型の放電灯である。
【００２１】
放電灯駆動装置２０は、第１電極１６及び第２電極１８に交流電流を供給し、放電灯１０を駆動する。放電灯駆動装置２０が第１電極１６及び第２電極１８に供給する交流電流の周波数は、例えば、１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下である。すなわち、放電灯１０の点灯周波数は、１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下である。
【００２２】
図２は、放電灯駆動装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、放電灯駆動装置２０は、電力制御部２２と、極性反転部２４と、制御部２６と、を有している。
【００２３】
電力制御部２２は、放電灯１０に供給する駆動電力を制御する。電力制御部２２は、例えば、直流電源６０を入力とし、この直流電源６０から入力する入力電圧を降圧して直流電流Ｉｄを出力するダウンチョッパー回路を含んで構成されている。
【００２４】
極性反転部２４は、電力制御部２２から出力される直流電流Ｉｄを入力し、所与のタイミングで極性反転することにより、任意の周波数をもつ交流電流Ｉを生成して出力する。この交流電流Ｉが、第１電極１６及び第２電極１８に供給される。交流電流Ｉの波形は、例えば、正弦波である。尚、交流電流Ｉは、時間とともに周期的に大きさと向きが変化する電流であればその波形は限定されず、例えば、矩形波、三角波であってもよい。極性反転部２４は、例えば、インバーターブリッジ回路（フルブリッジ回路）を含んで構成されている。
【００２５】
制御部２６は、電力制御部２２及び極性反転部２４を制御することにより、交流電流Ｉの電流値、周波数等を制御する。制御部２６は、電力制御部２２に対して、直流電流Ｉｄの電流値を制御する電流制御を行う。また、制御部２６は、極性反転部２４に対して、交流電流Ｉの極性反転のタイミングにより、交流電流Ｉの周波数等を制御する極性反転制御を行う。また、制御部２６は、放電灯１０の点灯を指示する点灯命令や、放電灯１０の消灯を指示する消灯命令を入力して放電灯駆動装置２０の出力を制御する。
【００２６】
制御部２６は、専用回路により実現して上述した制御を行うようにしてもよい。また、制御部２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部等に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、これらの処理の各種制御を行うようにしてもよい。すなわち、制御部２６は、制御プログラムにより、電力制御部２２を制御する電流制御手段、極性反転部２４を制御する極性反転制御手段として機能するように構成してもよい。
【００２７】
図１に戻って、超音波発生装置３０は放電灯１０の音響共鳴現象により生じた超音波（第１超音波Ｗ１）と同じ周波数で、逆位相の超音波（第２超音波Ｗ２）を発生させる。そして、超音波発生装置３０は第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａに照射する。これにより、音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１を減衰させる。
【００２８】
画像検出装置５０は放電空間１４に充填された気体を撮影する。放電灯１０が点灯されたときにおける気体の像である発光像Ｓを画像検出装置５０が撮影し、発光像Ｓの揺らぎを検出する。放電灯１０に第１超音波Ｗ１が発生するとき、気体の密度に粗密の分布が形成される。そして、気体の密度の変化により光の屈折率が変わることから、気体を撮影した発光像Ｓの揺らぎを検出することにより第１超音波Ｗ１の発生を検出することが可能となっている。そして、発光像Ｓの揺らぎが小さくなるように、超音波発生装置３０から照射する第２超音波Ｗ２の強度を調整する。
【００２９】
図３は、超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図である。図３に示すように、画像検出装置５０は発光画像検出部５２及び演算部５４を有する。発光画像検出部５２は発光像Ｓを撮影する装置である。発光画像検出部５２は、発光像Ｓの複数の発光画像を時間的に間隔を空けて撮影する。たとえば、発光画像検出部５２は発光像Ｓを所定の間隔、例えば、１秒間に数コマから数十コマにて撮影する。そして、画像を電子画像データ５２ｄに変換して演算部５４に出力する。
【００３０】
次に、演算部５４は電子画像データ５２ｄを入力し、発光像Ｓが揺らいでいるかを判断する。判断する方法は、例えば、演算部５４は電子画像データ５２ｄの時間ごとに異なる発光画像どうしで引き算を行う。そして、発光画像のぶれを算出する。そして、ぶれが大きいとき発光像Ｓが揺らいでいると判断する。このとき、必要に応じて発光画像を２値化処理をすると画像のノイズの影響を小さくできるので、精度のよい判断ができる。発光像Ｓが揺らいでいると判断した場合は、第２超音波Ｗ２を強める制御信号５４ｄを超音波発生装置３０に出力する。超音波発生装置３０は制御信号５４ｄを入力し、第２超音波Ｗ２の振幅を強める。そして、画像検出装置５０と超音波発生装置３０とが連携して発光像Ｓが揺らがない程度に第２超音波Ｗ２の振幅を調整する。
【００３１】
尚、ここでは、超音波発生装置３０は、第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射したが、第１電極１６の先端部１６ａにのみ第２超音波Ｗ２を照射してもよいし、第２電極１８の先端部１８ａにのみ第２超音波Ｗ２を照射してもよい。また、ここでは、第２超音波Ｗ２が第１超音波Ｗ１と同じ周波数で、逆位相である場合について説明したが、これに限定されず、第１超音波Ｗ１を減衰させることができる第２超音波Ｗ２であればよい。
【００３２】
１．２． 光源装置の動作
次に、光源装置１００の動作について、図２及び図３を用いて説明する。
【００３３】
図２に戻って、光源装置１００では、放電灯駆動装置２０によって放電灯１０の第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａに交流電流Ｉを供給し、放電灯１０を駆動させる。第１電極１６及び第２電極１８に交流電流Ｉを供給することによって、第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａの極性を繰り返し交替させることができる。これにより、一方の電極の温度が、他方の電極の温度と比べて、高い状態が続くことを抑制することができる。交流電流Ｉの周波数は、例えば、１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下である。したがって、放電灯１０の点灯周波数は、１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下である。
【００３４】
このように放電灯１０の点灯周波数を比較的高い周波数にすると、放電灯１０には、音響共鳴現象が発生する場合がある。放電灯１０に音響共鳴現象が生じると第１電極１６の先端部１６ａ及び第２電極１８の先端部１８ａを発生源とする第１超音波Ｗ１が発生する。
【００３５】
図３に戻って、光源装置１００では第１超音波Ｗ１が発生すると、超音波発生装置３０は画像検出装置５０から制御信号５４ｄをうける。そして、超音波発生装置３０は、第１超音波Ｗ１とは逆位相の第２超音波Ｗ２を発生させて第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射する。このように超音波発生装置３０が第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射することにより、音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１を減衰させる。
【００３６】
光源装置１００は、以下の効果を有する。
（１）光源装置１００によれば、超音波発生装置３０が、放電灯１０の音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１とは逆位相の第２超音波Ｗ２を第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに照射している。これにより、第１超音波Ｗ１を減衰させることができる。従って、音響共鳴現象の影響を低減することができる。放電灯１０に音響共鳴現象が発生すると、電極が振動して照明としての性能に悪影響を及ぼしたり、電極が破壊されたりする場合があるため望ましくない。光源装置１００によれば、音響共鳴現象の影響を低減することができる為、品質良く照明することができる。さらに、電極の損傷を防止して放電灯１０の寿命を長くすることができる。
【００３７】
（２）光源装置１００によれば、超音波発生装置３０が発生させる第２超音波Ｗ２の振幅を制御している。これにより、音響共鳴現象により発生する第１超音波Ｗ１の減衰率を制御することができる。従って、音響共鳴現象の悪影響を低減しつつ、放電灯１０の黒化現象を抑制でき、長寿命化及び高出力化を図ることができる。以下、詳細に説明する。
【００３８】
放電灯１０が駆動されると第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａが蒸発し、蒸発した電極材料が発光管の内壁に付着する場合がある。この現象を放電灯１０の黒化現象という。放電灯１０に黒化現象が生じると放電灯１０の出力が低下して寿命が短くなる等の問題が生じる。ここで、放電灯１０に音響共鳴現象によって第１超音波Ｗ１が発生すると、蒸発した電極材料が揺動して当該電極材料が発光管の内壁に付着しづらくなる。これをクリーニング効果とも称す。すなわち、音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１によって黒化現象を抑制することができる。
【００３９】
光源装置１００によれば、上述したように、音響共鳴現象により発生する第１超音波Ｗ１の減衰率を制御することができる。従って、例えば、第１超音波Ｗ１を消滅させないで、放電灯１０の第１電極１６及び第２電極１８が振動しない程度、すなわち、音響共鳴現象による悪影響が及ばない程度に第１超音波Ｗ１を減衰させることができる。これにより、音響共鳴現象の悪影響を低減しつつ、放電灯１０の黒化現象を抑制して、長寿命化及び高出力化を図ることができる。
【００４０】
１．３． 光源装置の変形例
次に、本実施形態の変形例にかかる光源装置について、図面を参照しながら説明する。以下、本実施形態の変形例にかかる光源装置において、本実施形態にかかる光源装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
（１）第１変形例
まず、第１変形例にかかる光源装置について説明する。図４は、第１変形例にかかる超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図である。
【００４２】
実施形態１では、超音波発生装置３０が１つ設置された。これに限らず、超音波発生装置３０は複数設置されても良い。第１変形例にかかる光源装置では、図４に示すように、超音波発生装置３０は、超音波照射部としての第１超音波発生装置３０ａ及び超音波照射部としての第２超音波発生装置３０ｂにより構成されている。
【００４３】
画像検出装置５０は演算結果に基づく制御信号５４ｄを第１超音波発生装置３０ａ及び第２超音波発生装置３０ｂに出力する。第１超音波発生装置３０ａは制御信号５４ｄに基づいて第１電極１６の先端部１６ａに第２超音波Ｗ２を照射する。第２超音波発生装置３０ｂは制御信号５４ｄに基づいて第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射する。このように、超音波発生装置３０が第１超音波発生装置３０ａ及び第２超音波発生装置３０ｂを有することにより、第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに効率よく第２超音波Ｗ２を照射することができる。尚、超音波発生装置３０は３つ以上配置されても良い。超音波の分布をさらに細かく設定することができる。
【００４４】
（実施形態２）
２．１ 光源装置の構成
まず、本実施形態にかかる光源装置の構成について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、本実施形態にかかる光源装置の構成を示すブロック図である。本実施形態が実施形態１と異なる点はＸ線を用いて発光像Ｓの揺らぎを検出する点にある。尚、実施形態１と重複する構成、作用及び効果についての説明は省略する。
【００４５】
図５（ａ）は放電灯１０を側面側から見た図であり、図５（ｂ）は放電灯１０を中心軸ＡＸを通る方向から見た図である。図５に示すように、光源装置２００の画像検出装置５０はＸ線照射装置５０ａ及びＸ線受光部としてのＸ線受光装置５０ｂを備えている。そして、放電灯１０の一部を覆い放電灯１０が発光する光を反射する反射鏡としてのリフレクター４０が設置されている。
【００４６】
放電灯１０の第１端部２には、リフレクター４０が固定されている。リフレクター４０の反射面（放電灯１０側の面）の形状は、例えば、回転楕円形状である。リフレクター４０は、放電灯１０が射出する放電光を中心軸ＡＸと平行な向きである照射方向Ｄに向かって反射する。尚、リフレクター４０の反射面の形状としては、回転楕円形状に限らず、放電光を照射方向Ｄに向かって反射するような種々の形状を採用可能である。例えば、リフレクター４０の反射面の形状として、回転放物線形状を採用してもよい。この場合、リフレクター４０は、放電光を、発光管１２の中心軸ＡＸに沿った光に変換することができる。
【００４７】
Ｘ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂは、リフレクター４０の外部に配置されている。つまり、Ｘ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂとの間にリフレクター４０が位置している。Ｘ線照射装置５０ａは放電灯１０に向けてＸ線Ｓ１を照射し、Ｘ線受光装置５０ｂは放電灯１０を通過した水銀ガスの画像Ｓ２を撮影する。
【００４８】
放電灯１０内の気体に揺らぎが起これば発光像Ｓが揺らぎ、Ｘ線受光装置５０ｂが撮影する水銀ガスの画像Ｓ２が時間的に乱れる。この水銀ガスの画像Ｓ２の乱れをＸ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂにより発光像Ｓの揺らぎとして、検出することができる。このとき、Ｘ線照射装置５０ａから照射されるＸ線Ｓ１と水銀ガスの画像Ｓ２は、リフレクター４０を透過することができるため、Ｘ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂは、リフレクター４０の外側から、放電灯１０の発光像Ｓの揺らぎを検出することができる。
【００４９】
図６は、超音波発生装置と画像検出装置との構成を示すブロック図である。図６に示すように、Ｘ線受光装置５０ｂは、発光画像検出部５６、演算部５８を有する。Ｘ線受光装置５０ｂは、カメラ等の撮影装置を備え、水銀ガスの画像Ｓ２を時間的に間隔を空けて撮影する。たとえば、発光画像検出部５６は水銀ガスの画像Ｓ２を１秒間に数コマから数十コマ撮影する。そして、Ｘ線受光装置５０ｂは水銀ガスの画像Ｓ２を電子画像データ５６ｄに変換して演算部５８に出力する。この電子画像データ５６ｄを用いて演算部５８は水銀ガスの画像Ｓ２が揺らいでいるかを判断する。
【００５０】
たとえば、電子画像データ５６ｄの撮影時間が異なる発光画像どうしで引き算をおこない、発光画像のぶれを算出する。そして、水銀ガスの画像Ｓ２が揺らいでいるかを判断する。このとき、必要に応じて、発光画像を２値化処理をすると、画像のノイズの影響を小さくでき、精度のよい判断ができる。水銀ガスの画像Ｓ２が揺らいでいると判断した場合には、Ｘ線受光装置５０ｂは制御信号５８ｄを超音波発生装置３０に送る。そして、超音波発生装置３０は第２超音波Ｗ２の振幅を強め、水銀ガスの画像Ｓ２が揺らがない程度に振幅を調整する。
【００５１】
２．２． 光源装置の動作
次に、光源装置２００の動作について、図５及び図６を用いて説明する。尚、実施形態１と重複する構成、作用及び効果については、省略する。実施形態１の光源装置１００と同様に、光源装置２００でも第１超音波Ｗ１が発生する。このとき、超音波発生装置３０はＸ線受光装置５０ｂから制御信号５８ｄを入力する。そして、超音波発生装置３０は第１超音波Ｗ１とは逆位相の第２超音波Ｗ２を発生させ、第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射する。
【００５２】
このように超音波発生装置３０が、第１電極１６の先端部１６ａと第２電極１８の先端部１８ａに第２超音波Ｗ２を照射することにより、実施形態１の光源装置１００と同様に、音響共鳴現象により生じた第１超音波Ｗ１を減衰させる。
【００５３】
光源装置２００は、例えば、以下の効果を有する。
（１）光源装置２００はリフレクター４０の外部に画像検出装置５０としてＸ線照射装置５０ａとＸ線受光装置５０ｂとを配置している。このため、放電灯１０は画像検出装置５０に遮られることなく、放電光を効率よく射出することができる。
【００５４】
（実施形態３）
本実施形態では、実施形態１における光源装置２００を活用したプロジェクターの説明をする。光源装置２００に変えて実施形態１における光源装置１００を活用することもできる。次に、本実施形態にかかるプロジェクター１０００について、図面を参照しながら説明する。図７は、プロジェクターの構成を示す模式図である。尚、図７において、便宜上、放電灯駆動装置２０、超音波発生装置３０、及びプロジェクター１０００を構成する筐体の図示は省略している。
【００５５】
プロジェクター１０００は、図示しないスクリーンへ光を投写し、スクリーンで反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクターである。プロジェクター１０００は、光源装置２００と、平行化レンズ１０２と、照明光学系１１０と、色分離光学系１２０と、３つの光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム１４０と、投写装置としての投写レンズ１５０とを有している。
【００５６】
プロジェクター１０００は、光源装置２００を備えている。光源装置２００は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を含む光を射出する。光源装置２００からの光は、平行化レンズ１０２を通過して照明光学系１１０に入射する。この平行化レンズ１０２は、光源装置２００からの光を、平行化する。平行化レンズ１０２は、例えば、凹レンズにて構成される。
【００５７】
照明光学系１１０は、光源装置２００からの光の照度を均一化する。また、照明光学系１１０は、光源装置２００からの光の偏光方向を一方向に揃える。この理由は、光源装置２００からの光を光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂで有効に利用するためである。
【００５８】
照明光学系１１０は、第１インテグレータレンズ１１２と、第２インテグレータレンズ１１４と、偏光変換素子１１６と、重畳レンズ１１８と、を有している。
【００５９】
第１インテグレータレンズ１１２及び第２インテグレータレンズ１１４はアレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第１インテグレータレンズ１１２は、平行化レンズ１０２からの光束を複数に分割する。第１インテグレータレンズ１１２の各レンズ素子は、平行化レンズ１０２からの光束を第２インテグレータレンズ１１４のレンズ素子近傍に集光させる。第２インテグレータレンズ１１４のレンズ素子は第１インテグレータレンズ１１２のレンズ素子の像を光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ上に形成する。
【００６０】
第１インテグレータレンズ１１２及び第２インテグレータレンズ１１４を経た光は、偏光変換素子１１６で特定の振動方向の直線偏光に変換される。重畳レンズ１１８は、第１インテグレータレンズ１１２の各レンズ素子の像を光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ上に重畳させる。第１インテグレータレンズ１１２、第２インテグレータレンズ１１４、及び重畳レンズ１１８は、光源装置２００からの光の強度分布を光変調装置１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ上で均一化させる。重畳レンズ１１８からの光は色分離光学系１２０の第１ダイクロイックミラー１２１に入射される。
【００６１】
色分離光学系１２０は、入射光を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色光に分離する。色分離光学系１２０は、第１ダイクロイックミラー１２１と、反射ミラー１２２，１２６，１２８と、フィールドレンズ１２３Ｒ，１２３Ｇ，１２３Ｂと、第２ダイクロイックミラー１２４と、リレーレンズ１２５，１２７と、を有している。
【００６２】
第１ダイクロイックミラー１２１はＲ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１２１へ入射した赤色光（Ｒ光と称す）は、第１ダイクロイックミラー１２１及び反射ミラー１２２における反射により光路が折り曲げられる。そして、Ｒ光はＲ光用フィールドレンズ１２３Ｒへ入射する。Ｒ光用フィールドレンズ１２３Ｒは、反射ミラー１２２からのＲ光を平行化し、Ｒ光用光変調装置１３０Ｒへ入射させる。
【００６３】
第１ダイクロイックミラー１２１を透過した緑色光（Ｇ光と称す）及び青色光（Ｂ光と称す）は、第２ダイクロイックミラー１２４へ入射する。第２ダイクロイックミラー１２４は、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー１２４へ入射したＧ光は、第２ダイクロイックミラー１２４での反射により光路が折り曲げられ、Ｇ光用フィールドレンズ１２３Ｇへ入射する。Ｇ光用フィールドレンズ１２３Ｇは、第２ダイクロイックミラー１２４からのＧ光を平行化し、Ｇ光用光変調装置１３０Ｇへ入射させる。
【００６４】
第２ダイクロイックミラー１２４を透過したＢ光は、リレーレンズ１２５を透過した後、反射ミラー１２６での反射により光路が折り曲げられる。反射ミラー１２６からのＢ光は、さらにリレーレンズ１２７を透過した後、反射ミラー１２８での反射により光路が折り曲げられ、Ｂ光用フィールドレンズ１２３Ｂへ入射する。Ｂ光用フィールドレンズ１２３Ｂは、反射ミラー１２８からのＢ光を平行化し、Ｂ光用光変調装置１３０Ｂへ入射させる。Ｒ光の光路及びＧ光の光路よりもＢ光の光路が長いことから、光変調装置における照明倍率を他の色光と等しくするために、Ｂ光の光路には、リレーレンズ１２５，１２７を用いるリレー光学系が採用されている。
【００６５】
Ｒ光用光変調装置１３０Ｒは、Ｒ光を画像情報に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用光変調装置１３０Ｒに設けられた液晶パネルは、２つの透明基板の間に、光を画像情報に応じて変調するための液晶層を封入している。Ｒ光用光変調装置１３０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１４０へ入射する。
【００６６】
Ｇ光用光変調装置１３０Ｇは、Ｇ光を画像情報に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用光変調装置１３０Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム１４０のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００６７】
Ｂ光用光変調装置１３０Ｂは、Ｂ光を画像情報に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用光変調装置１３０Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム１４０のうちＲ光が入射する面、Ｇ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００６８】
クロスダイクロイックプリズム１４０は、互いに略直交する第１ダイクロイック膜１４２及び第２ダイクロイック膜１４４を有する。第１ダイクロイック膜１４２は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜１４４は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム１４０は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ１５０の方向へ射出する。投写レンズ１５０は、クロスダイクロイックプリズム１４０で合成された光をスクリーンの方向へ投写する。
【００６９】
プロジェクター１０００によれば、音響共鳴現象の影響を低減できる光源装置２００を有するため、良好な画像を得ることができる。
【００７０】
尚、プロジェクター１０００は、光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いてもよい。プロジェクター１０００は、色光ごとに光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクター１０００は、１つの光変調装置により２つまたは３つ以上の色光を変調する構成としてもよい。プロジェクター１０００は、光変調装置を用いる場合に限られない。プロジェクター１０００は、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクターであってもよい。
【００７１】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００７２】
１６…電極としての第１電極、１８…電極としての第２電極、３０…超音波照射部としての超音波発生装置、３０ａ…超音波照射部としての第１超音波発生装置、３０ｂ…超音波照射部としての第２超音波発生装置、４０…反射鏡としてのリフレクター、５０…揺らぎ検出部としての画像検出装置、５０ａ…Ｘ線照射装置、５０ｂ…Ｘ線受光部としてのＸ線受光装置、１００，２００…光源装置、１３０Ｂ…光変調装置としてのＢ光用光変調装置、１３０Ｇ…光変調装置としてのＧ光用光変調装置、１３０Ｒ…光変調装置としてのＲ光用光変調装置、１５０…投写装置としての投写レンズ、１０００…プロジェクター。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が充填した放電灯内の複数の電極間で放電し発光する光源装置であって、
前記気体を撮像し前記発光の揺らぎを検出する揺らぎ検出部と、
前記電極に超音波を照射する超音波照射部と、を有し、
前記超音波照射部は前記放電灯内の気体が揺らがない範囲で超音波を照射することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置おいて、
前記放電灯の一部を覆い、前記放電灯が発光する光を反射する反射鏡をさらに有し、
前記揺らぎ検出部はＸ線発生装置とＸ線受光部とを有し、
前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線受光部との間に前記反射鏡が位置することを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置によって形成された画像を投写する投写装置とを含むことを特徴とするプロジェクター。
【請求項１】
気体が充填した放電灯内の複数の電極間で放電し発光する光源装置であって、
前記気体を撮像し前記発光の揺らぎを検出する揺らぎ検出部と、
前記電極に超音波を照射する超音波照射部と、を有し、
前記超音波照射部は前記放電灯内の気体が揺らがない範囲で超音波を照射することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置おいて、
前記放電灯の一部を覆い、前記放電灯が発光する光を反射する反射鏡をさらに有し、
前記揺らぎ検出部はＸ線発生装置とＸ線受光部とを有し、
前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線受光部との間に前記反射鏡が位置することを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置によって形成された画像を投写する投写装置とを含む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７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９０６８３（Ｐ２０１２−１９０６８３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４０２６（Ｐ２０１１−５４０２６）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【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２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【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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