図1は本発明の回路構成図である。図1に� �いて以下に説明する。本発明の高圧放電灯� �灯装置は、全波整流回路10、全波整流回路10� ��直流電圧をPWM(パルス幅変調)制御回路によ� �所定のランプ電力又はランプ電流に制御す� �降圧チョッパ回路20、降圧チョッパ回路20の� ��流出力電圧を交流矩形波電流に変換してラ� ��プ60に印加するためのフルブリッジ回路40、 ランプ始動時に高圧パルス電圧をランプに印 加するためのイグナイタ回路50、並びに降圧� ��ョッパ回路20及びフルブリッジ回路40を制御 するための制御回路30で構成されている。な� ��、図面を見やすくするために整流回路10と� �て全波整流・コンデンサインプット型の回� �を示しているが、必要に応じて昇圧回路(力� ��改善回路)等も含むものとする。

 降圧チョッパ回路20はPWM制御回路34によっ てPWM制御されるトランジスタ21、ダイオード2 2、チョークコイル23、及び平滑コンデンサ24� ��構成され、全波整流回路10から供給される� �流電圧を所定のランプ電力又はランプ電流� �変換するように制御される。フルブリッジ� �路40はブリッジ制御回路45によってトランジ� ��タ41及び44の組とトランジスタ42及び43の組� �が所定の周波数で交互にオン/オフするよう� ��制御される。これにより、ランプ60に(基本� ��には矩形波の)交流電流が印加される。ラン プ60には定格電力50~400W程度のものを想定して いる。なお、上記の所定のランプ電力又はラ ンプ電流の値及び所定の周波数は制御回路30� ��の中央制御部35によって決定される。また� �定ランプ電流制御には抵抗33による検出ラン プ電流を、定ランプ電力制御には抵抗31及び3 2による検出ランプ電圧と検出ランプ電流の� �算値を中央制御部35内において必要に応じて 使用することができる。

 本発明は、選択された周波数成分からな� ��合成点灯周波数にて高圧放電灯を点灯し、� ��灯時のランプパラメータを検出し、検出結� ��に応じて各点灯周波数の単位時間あたりの� ��有率(又は含有構成比、以下同じ)を調整す� �ものである。ここで単位時間について補足� �ると、時間的な制約は特にないが、ランプ� �点灯条件を平均的に安定させることを考慮� �ると、数秒以内と規定するのが望ましい。� �た、含有率についても時間で制御する方法� �サイクル数で制御する方法があり、同等の� �果を得られるが、本実施例では時間での制� �を示す。

 含有率の調整については例えばランプ電圧� ��検出し、その検出結果がある基準値V _A よりも低くなった場合は単位時間あたりのf1� ��含有率を低い状態に調整し、逆に別のある� ��準値V _B よりも高くなった場合は単位時間あたりのf1� ��含有率が高くなるように調整する(基準値V _A <基準値V _B )。

 また、単位時間あたりの含有率を調整す� ��際に、移行期間を設けてその含有率を段階� ��に徐々に変化させる制御が行われる。これ� ��含有率を急に変化させると図12に示したよ� �に短期的にランプ電圧が(長期的に意図する� ��用とは逆に)上昇または下降してしまうので 、これにより明るさの変化や前述したような 部品の温度上昇等の不具合が生じるのを回避 するためである。

 具体例として、例えば(f1=30%/f2=70%)という� ��有率で点灯していた状態から(f1=70%/f2=30%)と� ��う含有率に変化させる場合において、例え� ��まず(f1=60%/f2=40%)に変化させて5分点灯し、次 に(f1=50%/f2=50%)に変化させて5分点灯し、さら� �次に(f1=60%/f2=40%)に変化させて5分点灯し、最� ��的に(f1=70%/f2=30%)に変化させるというような� ��階的な含有率調整を行なう。

 この点灯周波数含有率を調整する際の、� ��整にかける段階数とその時間については、� ��然のことながら段階数は多い方が各含有率� ��化点での変化率が小さいため、ランプ電圧� ��変動を小さくすることができるので、実仕� ��において無理のない範囲で段階が多い設定� ��すればよい。時間についても同様に長い方� ��各含有率変化点での変化が小さくなるが、� ��くしすぎることで最終的な含有率へ変化さ� ��るまでに時間がかかり、ランプ電圧制御に� ��時間がかかることになって適切なランプ電� ��制御とならないことが考えられる。従って� ��1時間程度以内に設定するのが望ましい。

設計例1.
 上記を考慮した上で、発明者らは本発明の� ��も好適な実施例として以下のような高圧放� ��灯点灯装置を設計した。
 ここで、本実施例で用いた光源装置(液晶プ ロジェクタ)により限定された周波数が、50Hz� ��82Hz、110Hz、165Hz、190Hz、380Hzであったため、� ��灯用の周波数として、82Hz及び380Hzを選択し� ��。なお、使用ランプの定格電力は170Wである 。
 ランプ点灯用の(最終的に到達する)周波数� �有構成比は、C1L:(82Hz=70%/380Hz=30%)、C1H:(82Hz=30%/ 380Hz=70%)の2種類とした。なお、単位時間は1秒 である。

 ここで高圧放電灯点灯装置はランプ点灯� ��のランプ電圧を検出し、ランプ電圧が基準� ��V1を超えた場合はC1Lで点灯し、ランプ電圧� �基準値V1を下回った場合はC1Hで点灯する。こ こで基準値V1はヒステリシスを持った値とし� ��C1LからC1Hに切替る時の基準値V1は65Vであり� �C1HからC1Lに切替る時の基準値V1´は75Vである� ��

 この切替え時の移行期間仕様は、ランプ電� ��がV1(65V)未満となった場合に、C1L→C1a→C1b→ C1c→C1Hと移行し、ランプ電圧がV1´(75V)を超え た場合に、C1H→C1c→C1b→C1a→C1Lと移行するも のである。なお、C1a、C1b及びC1cの継続時間は 5分である。
C1L:(82Hz=70%/380Hz=30%)
C1a:(82Hz=60%/380Hz=40%)[5分継続]
C1b:(82Hz=50%/380Hz=50%)[5分継続]
C1c:(82Hz=40%/380Hz=60%)[5分継続]
C1H:(82Hz=30%/380Hz=70%)

 図2は、上記設計例において、2時間ごと� �周波数含有率を変化させる実験の結果であ� �、ランプ電圧の挙動を示すグラフである。� �2において、Tで示す期間が上記のC1LとC1Hの間 の移行期間であり、残りの期間がC1H又はC1Lを 維持する期間である。本設計例では移行期間 Tを15分としているが、Tは1分程度以上であれ� ��相応の効果が得られる。上述したように短� ��変動抑制の効果だけを追求するのであればT は長い方がよいが、光源装置としての実使用 上の観点から1時間以内とすることが望まし� �。従って、段階的変化の効果と実使用とを� �案して、Tは1分~1時間程度、より好ましくは1 0分~30分程度とするのが望ましい。

 この段階的な調整の下では、点灯周波数� ��有率の変化におけるランプ電圧の変動はわ� ��か2V~3V程度であり、含有率を急に変化させ� �制御と比較してその変動を大幅に低く抑え� �ことが確認された。これにより適切なラン� �電圧制御が実現可能となった。

設計例2.
 設計例1同様の光源装置、及びランプにおい て、点灯周波数の含有率組合せと移行期間の 仕様を下記のようにした。
 点灯用の周波数として、82Hz、110Hz及び380Hz� �選択し、ランプ点灯用(維持用)の周波数含有 構成比を、C2M:(82Hz=40%/110Hz=20%/380Hz=40%)、C2L:(82H z=60%/110Hz=20%/380Hz=20%)、C2H:(82Hz=20%/110Hz=20%/380Hz=6 0%)の3種類とし、含有率を決める単位時間を1� ��とした。これらの条件で、定常点灯時はC2M� ��ランプを点灯させる。

 ここで高圧放電灯点灯装置は放電灯点灯中� ��ランプ電圧を検出し、ランプ電圧が基準値V 2を超えた場合、周波数組合せをC2MからC2Lへ� �切替える。ここで基準値V2を80Vに設定し、こ の切替え時の移行期間仕様は、ランプ電圧が V2(80V)を超えた場合に、下記のC2M→CLa→CLb→CL c→C2Lと移行するものである。
C2M:(82Hz=40%/110Hz=20%/380Hz=40%)
CLa:(82Hz=45%/110Hz=20%/380Hz=35%)[5分継続]
CLb:(82Hz=50%/110Hz=20%/380Hz=30%)[5分継続]
CLc:(82Hz=55%/110Hz=20%/380Hz=25%)[5分継続]
C2L:(82Hz=60%/110Hz=20%/380Hz=20%)

 このように含有率組合せをC2Lに段階的に変� ��させることで、ランプ電圧は短期的な上昇� ��することなく次第に下降し始める。そして� ��ンプ電圧が再び基準値V2より低くなると含� �率組合せを再びC2LからC2Mに戻す制御を行う� �ただし、含有率組合せの切替え制御を安定� �せるために、前記基準値V2にはヒステリシス を持たせており、この時の基準値V2´は77Vで� �る。この切替え時の移行期間仕様は、ラン� �電圧がV2´(77V)未満となった場合に、C2L→CLc� �CLb→CLa→C2Mと移行するものである。
C2L:(82Hz=60%/110Hz=20%/380Hz=20%)
CLc:(82Hz=55%/110Hz=20%/380Hz=25%)[5分継続]
CLb:(82Hz=50%/110Hz=20%/380Hz=30%)[5分継続]
CLa:(82Hz=45%/110Hz=20%/380Hz=35%)[5分継続]
C2M:(82Hz=40%/110Hz=20%/380Hz=40%)

 また逆に、ランプ電圧が基準値V3を下回っ� �場合、含有率組合せをC2MからC2Hへと切替え� �。ここで基準値V3は60Vに設定し、この切替え 時の移行期間仕様は、ランプ電圧がV3(60V)未� �となった場合に、C2M→CHa→CHb→CHc→C2Hと移� �するものである。
C2M:(82Hz=40%/110Hz=20%/380Hz=40%)
CHa:(82Hz=35%/110Hz=20%/380Hz=45%)[5分継続]
CHb:(82Hz=30%/110Hz=20%/380Hz=50%)[5分継続]
CHc:(82Hz=25%/110Hz=20%/380Hz=55%)[5分継続]
C2H:(82Hz=20%/110Hz=20%/380Hz=60%)

 このように含有率組合せをC2Hに段階的に変� ��させたことで、ランプ電圧は短期的な低下� ��せずに次第に上昇し始める。そしてランプ� ��圧が再び基準値V3より高くなると含有率組� �せを再びC2HからC2Mに戻す制御が行われる。� �だし、基準値V3についても前記基準値V2と同� ��にヒステリシスをもたせており、この時の� ��準値V3´は63Vである。この切替え時の移行期 間仕様は、ランプ電圧がV3´(63V)を超えた場合 に、C2H→CHc→CHb→CHa→C2Mと移行するものであ る。
C2H:(82Hz=20%/110Hz=20%/380Hz=60%)
CHc:(82Hz=25%/110Hz=20%/380Hz=55%)[5分継続]
CHb:(82Hz=30%/110Hz=20%/380Hz=50%)[5分継続]
CHa:(82Hz=35%/110Hz=20%/380Hz=45%)[5分継続]
C2M:(82Hz=40%/110Hz=20%/380Hz=40%)

 なお、本設計例でも移行期間Tを15分として� ��るが、設計例1と同様にTは1分程度以上であ� ��ば相応の効果が得られ、Tは1分~1時間程度、 より好ましくは10分~30分程度とするのが望ま� ��い。
 なお、設計例1でも実使用上問題は無いが、 上記パターンにより更にランプ電圧変化量を 低減する事が可能であり、適切なランプ電圧 制御が実現可能となった。

設計例3.
 設計例1及び設計例2と同様のランプにおい� �、反射型ミラーデバイスを用いたいわゆるDL Pシステムを採用した光源装置と組合せた場� �に適した仕様とした。ここで、前記DLPシス� �ムに使用されるカラーホイールの回転数は10 0Hzであり、図3に示すように赤(R)、緑(G)、青(B )、白(W)、黄(Y)の5つのセグメントに分割され� ��それぞれのセグメントの角度は、赤(R)=100deg 、緑(G)=100deg、青(B)=100deg、白(W)=30deg、黄(Y)=30d egである。

 また、光源装置からの同期信号と点灯装� ��からランプに供給される電流波形は図4Aに� �されるようにカラーホイールのセグメント� �同期し、さらにそれぞれのセグメントごと� �異なる値を有しており、各セグメントの電� �値は、I(Y)=I1、I(R)=I2、I(G)=I(B)=I(W)=I3である。� ��の時の電流波形をIaとする。

 図4Aに示すように、Iaはカラーホイール1� �転の中で極性の反転を3回行なっている(本明 細書においては、反転回数はランプ電流波形 1セットの開始部分を含まないが終了部分を� �むものとする)。従って、1秒あたりの反転数 は300回となり、周波数に換算すると150Hzに相� ��し、同期信号間のランプ電流1セットあたり の平均周波数は150Hzとした。

 一方、図4Bに示すように、Ibは各セグメン トの切替り点にて極性の反転を行ない、さら に、緑(G)と青(B)のセグメントに1回ずつ極性� �転を挿入し、カラーホイール1回転の中での� ��性の反転回数を7回としたものである。従っ て、周波数に換算すると350Hzに相当し、同期� ��号間の1セットあたりの平均周波数は350Hzと� ��た。

 本設計例ではこのIa及びIbを使用し、その 含有率組合せを、C3L:(Ia:150Hz=100%/Ib:350Hz=0%)、C3 H:(Ia:150Hz=0%/Ib:350Hz=100%)と設定した。単位時間� ��1秒である。 

 ここで、高圧放電灯点灯装置はランプ点� ��中のランプ電圧を検出し、ランプ電圧が基� ��値V4を超えた場合はC3Lで点灯し、ランプ電� �が基準値V4を下回った場合はC3Hで点灯する。 ここで基準値V4はヒステリシスをもった値と� ��、C3LからC3Hに切替る時の基準値V4は65Vであ� �、C3HからC3Lに切替る時の基準値V4´は75Vであ� ��。

 この切替え時の移行期間仕様は、ランプ電� ��がV4(65V)未満となった場合に、C3L→C3a→C3b→ C3c→C3d→C3Hと移行し、ランプ電圧がV4´(75V)を 超えた場合に、C3H→C3d→C3c→C3b→C3a→C1Lと移 行するものである。
C3L:(Ia:150Hz=100%/Ib:350Hz=0%)
C3a:(Ia:150Hz=80%/Ib:350Hz=20%)[5分継続]
C3b:(Ia:150Hz=60%/Ib:350Hz=40%)[5分継続]
C3c:(Ia:150Hz=40%/Ib:350Hz=60%)[5分継続]
C3d:(Ia:150Hz=20%/Ib:350Hz=80%)[5分継続]
C3H:(Ia:150Hz=0%/Ib:350Hz=100%)

 なお、本設計例では移行期間Tを20分として� ��るが、設計例1と同様にTは1分~1時間程度、� �り好ましくは10分~30分程度とするのが望まし い。
 上記パターンにより、カラーホイールの仕� ��により点灯周波数が限定された場合におい� ��も、適切なランプ電圧制御を実現できる。

 なお、カラーホイールには上記の5色タイ プのものの他、赤(R)、緑(G)及び青(B)からなる 三原色タイプのもの、三原色にシアン(C)を加 えた4色タイプのもの、三原色にそれぞれの� �色である黄(Y)、マゼンダ(M)及びシアン(C)を� �えた6色タイプのもの等があり、それぞれの� ��グメント分割角度若しくは配置又はカラー� ��イールの回転速度にもバリエーションがあ� ��。従って、それぞれのカラーホイールの仕� ��に合わせて反転回数や反転箇所を定めるこ� ��により本発明を適用できる。

光源装置.
 上記実施例では、ランプ電圧制御を向上し� ��高圧放電灯点灯装置を示したが、それを用� ��たアプリケーションとしての光源装置を図8 に示す。
 図8において、100は上記で説明した図1の高� �放電灯点灯装置、70はランプが取り付けられ る反射鏡、110は高圧放電灯点灯装置、ランプ を内蔵する筐体である。なお、図は実施例を 模擬的に図示したものであり、寸法、配置な どは図面通りではない。そして、図示されな い映像系の部材等を筐体に適宜配置してプロ ジェクタが構成される。
 また、DLPシステムの場合はカラーホイール( 図示せず)を備えるものとする。

 これにより、輝度が適正に制御され、信� ��性の高いプロジェクタを提供することがで� ��る。また、プロジェクタの映像系の信号や� ��ラーホイールの使用によって制限される複� ��の周波数を使用する場合においても上記の� ��果を達成できるので高圧放電灯点灯装置の� ��用性を高めることができる。

 なお、上記実施例は本発明の最も好適な例� ��して示したものであるが、それに関連して� ��下を注記しておく。
 (1)本実施例における出力電流としての「矩� ��波」とは、厳密には完全な矩形波ではない� ��うな波形も含む。例えば、完全な矩形波で� ��無く、図5のように矩形波半サイクルの開始 時の電流値と終了時の電流値とが僅かに異な るような波形や、図6のように半サイクルの� �盤に僅かな凹凸があるような波形、また図7� ��ように点灯時の極性ごとに電流の時間積が� ��なる波形も含む。さらに、DLPシステムに使� ��されているカラーホイールのセグメントに� ��期して電流値を変化させ、極性を変化させ� ��図4A、図4Bのような波形も含む。従って、通 常点灯時におけるランプ電流はそのような波 形も含む趣旨である。

 (2)本発明においては、周波数の含有率を� ��間配分として百分率(%)で表現しているが、� ��際の設計においてはある周波数のサイクル� ��を数倍した時間と、含有率時間が厳密に一� ��することはないため、含有率の値はおおよ� ��である場合もあり、周波数があるサイクル� ��途中で途切れ、別の周波数での点灯が開始� ��れるようなものになるが、趣旨は前記した� ��おりである。

 (3)本発明において、ランプパラメータを� ��ンプ電圧としてランプ電圧に応じて低周波� ��高周波を切替える構成としたが、ランプパ� ��メータを点灯開始からの点灯継続時間とし� ��、所定の点灯継続時間ごとに低周波と高周� ��を切替えるようにしてもよい。予めランプ� ��圧の挙動が分かっているようなランプの場� ��には、ランプ電圧を検出することなくこの� ��作を行なうことができる。

 (4)実施例においては、交流電力供給回路� ��整流回路、降圧チョッパ回路及びフルブリ� ��ジ回路で構成したが、ランプに交流矩形波� ��供給できれば他の構成であってもよい。例� ��ば、入力電源が直流電源であれば、フルブ� ��ッジ回路の前段部はDC/DCコンバータのみで� �い。また、直流を交流に変換できればフル� �リッジ回路の代わりにプッシュプル型イン� �ータなどの他の方式の回路を用いてもよい� �

 (5)また、制御回路30は、フルブリッジ回� �40のトランジスタ41~44の反転制御と降圧チョ� ��パ回路20のトランジスタ21のPWM制御を行うこ とができれば、制御回路内の構成は図示した ものに限定されない。

 本発明によると、複数の点灯周波数の単位� ��間あたりの含有率(又は含有構成比、以下同 じ)を変化させる際に、その含有率を段階的� �変化させることで短期的発生する不要なラ� �プ電圧の上昇、または下降を抑えることが� �能となり、所望のランプ電圧制御が実現可� �となる。
 また、本発明は使用可能な点灯周波数に制� ��がある場合でも、複数の点灯周波数を組み� ��わせ、さらにランプパラメータに応じて各� ��波数の単位時間あたりの含有率を変化させ� ��ことで、ランプ電圧を良好に制御すること� ��できる。
 また、本発明は周波数を連続的に変化させ� ��制御ではないので、カラーホイールの回転� ��やセグメントの数に限定された周波数しか� ��択できないDLPシステムなどにも有効な制御� ��なる。