JP2012234828A - Light source device, projector, and discharge lamp driving method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一対の電極を有する放電灯を備える光源装置及びその駆動方法、並びに、かかる放電灯を組み込んだプロジェクタに関する。 The present invention relates to a light source device including a discharge lamp having a pair of electrodes, a driving method thereof, and a projector incorporating such a discharge lamp.
従来、高輝度放電ランプの点灯方法として、単一の駆動波形が用いられている。しかし、単一の駆動波形による点灯を長時間続けると、電極が一定の温度分布で長時間持続されるため、経時的な状態変化に伴って生じた電極の非対称性が、時間と共により助長される方向に向かう。これにより、極先端部近傍に複数の凹凸が発生し、フリッカが発生するという問題があった。これを改善する高輝度放電ランプの点灯方法として、高輝度放電ランプに対して供給する交流ランプ電流の絶対値を略一定にし、交流ランプ電流をパルス幅変調するものが存在し(特許文献1参照)、具体的には、正のパルスのパルス幅と負のパルスのパルス幅とのパルス幅比率を、点灯周波数よりも低い周波数でパルス幅変調している。 Conventionally, a single drive waveform has been used as a lighting method for a high-intensity discharge lamp. However, if lighting with a single driving waveform is continued for a long time, the electrodes are maintained for a long time with a constant temperature distribution, so the asymmetry of the electrodes caused by the state change over time is further promoted with time. Head in the direction As a result, there is a problem in that a plurality of irregularities are generated in the vicinity of the pole tip, and flicker occurs. As a lighting method of the high-intensity discharge lamp for improving this, there is a method of making the absolute value of the AC lamp current supplied to the high-intensity discharge lamp substantially constant and modulating the AC lamp current by pulse width (see Patent Document 1). Specifically, the pulse width modulation of the pulse width ratio between the pulse width of the positive pulse and the pulse width of the negative pulse is performed at a frequency lower than the lighting frequency.
しかしながら、上記特許文献1のように交流ランプ電流をパルス幅変調する場合も、前方に射出する光を効率良く取り込むために副鏡を備える光源では、副鏡側にある電極の劣化が過剰に進行し、左右の電極の劣化の進行に偏りが生じる。
そこで、本発明は、副鏡側の電極の相対的温度上昇や早期劣化を抑えることができ、電極の偏った消耗や電極材料の偏った析出を防止することができる光源装置、及び、これを用いたプロジェクタ等を提供することを目的とする。
However, even when the AC lamp current is subjected to pulse width modulation as in the above-mentioned Patent Document 1, in a light source provided with a secondary mirror in order to efficiently capture the light emitted forward, the deterioration of the electrode on the secondary mirror side proceeds excessively. However, there is a bias in the progress of deterioration of the left and right electrodes.
Therefore, the present invention can suppress a relative temperature increase and early deterioration of the electrode on the secondary mirror side, and can prevent uneven wear of the electrode and uneven deposition of the electrode material, and this An object is to provide a projector or the like used.
上記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、(a)相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、(b)第1電極側に配置され、第1電極及び第2電極間の放電により発生した光束を反射して被照明領域に射出する主反射鏡と、(c)主反射鏡に対向して第2電極側に配置され、第1電極及び第2電極の電極間空間からの光束を電極間空間側に向けて反射する副反射鏡と、(d)交流電流を第1及び第2電極に供給する定常的動作において、第1電極及び第2電極間に供給する交流電流デューティ比を所定のパターンで変化させるとともに、第1電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合(以下ではこの割合を第1陽極デューティ比ともいう)の最大値よりも、第2電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合(以下ではこの割合を第2陽極デューティ比ともいう)の最大値を小さくする電流駆動装置とを備える。ここで、定常的動作とは、点灯開始後に発光管を定常的に発光させる動作を意味する。 In order to solve the above-described problems, a light source device according to the present invention includes (a) an arc tube having a first electrode and a second electrode that emit light by discharge between each other, and (b) disposed on the first electrode side. A main reflecting mirror that reflects the light beam generated by the discharge between the first electrode and the second electrode and emits it to the illuminated area; and (c) is disposed on the second electrode side so as to face the main reflecting mirror. A sub-reflector that reflects a light beam from the inter-electrode space of the electrode and the second electrode toward the inter-electrode space; and (d) a steady operation of supplying an alternating current to the first and second electrodes. The alternating current duty ratio supplied between the second electrode and the second electrode is changed in a predetermined pattern, and the ratio of the time during which the first electrode operates as an anode in one cycle (hereinafter, this ratio is also referred to as the first anode duty ratio). The second electrode is the anode in one cycle than the maximum value of Percentage of time that the operation (hereinafter this percentage also referred to as a second anode duty ratio) and a current driver to reduce the maximum value of. Here, the steady operation means an operation of causing the arc tube to emit light steadily after starting lighting.
上記光源装置では、電流駆動装置が、定常的動作において、第1電極及び第2電極間に供給する交流電流デューティ比を所定のパターンで変化させるとともに、第1電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合に相当する第1陽極デューティ比の最大値よりも、第2電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合に相当する第2陽極デューティ比の最大値を小さくするので、副反射鏡側の第2電極の方が主反射鏡側の第1電極よりも高温になる現象を防止できるため、第2電極のみが早期に劣化する現象を抑制することができる。これにより、光源装置からの照明光の照度を維持できるとともに、光源装置を長寿命化できる。なお、上記のように副反射鏡側の第2電極の方が相対的に高温となる原因として、第2電極の方がより副反射鏡に近く副反射鏡からの輻射熱にさらされやすいことや、発光管周辺を流れる冷却風が副反射鏡に遮られて副反射鏡に覆われている側すなわち第2電極を収納する半球側で冷却効率が低下することが考えられる。 In the light source device, the current driving device changes the alternating current duty ratio supplied between the first electrode and the second electrode in a predetermined pattern in a steady operation, and the first electrode operates as an anode in one cycle. Since the maximum value of the second anode duty ratio corresponding to the ratio of the time during which the second electrode operates as the anode in one cycle is smaller than the maximum value of the first anode duty ratio corresponding to the ratio of the time to Since the phenomenon that the second electrode on the reflecting mirror side becomes higher in temperature than the first electrode on the main reflecting mirror side can be prevented, the phenomenon that only the second electrode deteriorates early can be suppressed. Thereby, while the illumination intensity of the illumination light from a light source device can be maintained, a lifetime of a light source device can be extended. As described above, the reason why the second electrode on the side of the sub-reflecting mirror becomes relatively high is that the second electrode is closer to the sub-reflecting mirror and easily exposed to radiant heat from the sub-reflecting mirror. It is conceivable that the cooling air flowing around the arc tube is blocked by the sub-reflecting mirror and is covered with the sub-reflecting mirror, that is, the cooling efficiency is lowered on the hemisphere side housing the second electrode.
また、本発明の具体的な態様では、電流駆動装置が、交流駆動一周期あたりの正と負の極性のうち、少なくとも時間比率が50%以上となる極性の電流値を変化させる。この場合、陰極として動作している電極においては、フリッカが抑制され、陽極として動作している電極においては、先端部の溶融量が増加する。これにより、放電の安定化と電極形状の維持を図ることが出来る。 Further, in a specific aspect of the present invention, the current driving device changes the current value of the polarity at which the time ratio is at least 50% among the positive and negative polarities per AC driving cycle. In this case, flicker is suppressed in the electrode operating as the cathode, and the melting amount of the tip is increased in the electrode operating as the anode. Thereby, it is possible to stabilize the discharge and maintain the electrode shape.
また、本発明のさらに別の態様では、電流駆動装置が、交流駆動一周期あたりの正と負の極性のうち、少なくとも時間比率が50%以上となる極性の電流値を、陽極期間の末期に電流値が最大となるように変化させる。この場合、フリッカ抑制と電極先端部溶融による形状の維持とを、より効果的に図ることが出来る。 In yet another aspect of the present invention, the current driving device outputs a current value having a polarity with a time ratio of 50% or more among positive and negative polarities per cycle of AC driving at the end of the anode period. Change so that the current value is maximized. In this case, it is possible to effectively suppress flicker and maintain the shape by melting the tip of the electrode.
また、本発明のさらに別の態様では、電流駆動装置が、交流駆動一周期あたりの正と負の極性のうち、少なくとも時間比率が50%以上となる極性の電流値を時間とともに増加させる。この場合、陰極として動作している電極においては、フリッカが抑制され、陽極として動作している電極においては、先端部の溶融量が増加する。これにより、放電の安定化と電極形状の維持を図ることが出来る。 In still another aspect of the present invention, the current driving device increases the current value of the polarity at which the time ratio is at least 50% of the positive and negative polarities per cycle of AC driving with time. In this case, flicker is suppressed in the electrode operating as the cathode, and the melting amount of the tip is increased in the electrode operating as the anode. Thereby, it is possible to stabilize the discharge and maintain the electrode shape.
上記光源装置において、所定のパターンを、交流電流デューティ比が一定の値に維持されている区分期間として第1の区分期間と第1の区分期間に引き続き交流電流デューティの異なる第2の区分期間とを含み、第1の区分期間における交流電流デューティ比と第2の区分期間における交流電流デューティ比との差が所定値よりも大きくなるようにしてもよい。このようにデューティ比の差(変化量)を所定値よりも大きくすると、消耗した電極の先端が対向する電極に向かって成長する。そのため、電極形状を維持することがより容易となる。 In the light source device, the predetermined pattern is divided into a first divided period and a second divided period having a different alternating current duty following the first divided period as a divided period in which the alternating current duty ratio is maintained at a constant value. And the difference between the AC current duty ratio in the first segment period and the AC current duty ratio in the second segment period may be larger than a predetermined value. When the duty ratio difference (amount of change) is larger than a predetermined value in this way, the tip of the consumed electrode grows toward the opposing electrode. Therefore, it becomes easier to maintain the electrode shape.
この場合において、第1の区分期間における交流電流デューティ比と第2の区分期間における交流電流デューティ比とが、交流電流デューティ比の変化範囲の中央値に基づいて予め定められた基準デューティ比をまたぐように変化するようにしても良い。基準デューティ比をまたぐように交流電流デューティ比を変化させることにより、陽極デューティ比に十分な変化量を確保しつつ、2つの電極をバランス良く修復することが可能となる。また、交流電流デューティ比の変化量をより大きくすることができ、より容易に電極形状を維持することが可能となる。 In this case, the AC current duty ratio in the first segment period and the AC current duty ratio in the second segment period cross over a reference duty ratio that is determined in advance based on the median value of the change range of the AC current duty ratio. You may make it change as follows. By changing the alternating current duty ratio so as to cross the reference duty ratio, it is possible to restore the two electrodes in a well-balanced manner while ensuring a sufficient amount of change in the anode duty ratio. Further, the amount of change in the alternating current duty ratio can be increased, and the electrode shape can be more easily maintained.
さらに、第1の区分期間の長さと第2の区分期間の長さを、互いに異なるものとしても良い。一般に、デューティ比が高く電極の温度が上昇している場合、当該電極が陰極として動作する期間において電極材のスパッタ量が増加する。これは、陽極デューティ比が高い状態では、当該電極の極性が陽極から陰極に反転した直後において、電極が高温であり、電極材の離脱が起き易い状態になっていることが原因と考えられる。そこで、デューティ比が大きく変化する第1と第2の区分期間の長さを互いに異なるものとすることにより、電極の温度が上昇している状態において当該電極が陰極として動作する時間を短くすることができる。その結果、スパッタ量を低減して黒化が抑制されるので、発光管の劣化を抑制することが可能となる。 Furthermore, the length of the first segment period and the length of the second segment period may be different from each other. In general, when the duty ratio is high and the temperature of the electrode is rising, the sputtering amount of the electrode material increases during the period in which the electrode operates as a cathode. This is presumably because, in a state where the anode duty ratio is high, immediately after the polarity of the electrode is reversed from the anode to the cathode, the electrode is at a high temperature and the electrode material is easily detached. Therefore, by making the lengths of the first and second segment periods in which the duty ratio changes greatly different from each other, the time during which the electrode operates as a cathode can be shortened when the temperature of the electrode is rising. Can do. As a result, since the amount of spatter is reduced and blackening is suppressed, deterioration of the arc tube can be suppressed.
また、所定のパターンを周期的に変化するパターンとし、パターンの一周期内の所定の期間において、交流電流デューティ比が基準デューティ比よりも高い区分期間の長さを交流電流デューティ比が基準デューティ比よりも低い区分期間の長さよりも長くし、パターンの一周期内の残りの期間において、交流電流デューティ比が基準デューティ比よりも高い区分期間の長さを交流電流デューティ比が基準デューティ比よりも低い区分期間の長さよりも短くしてもよい。このようにすれば、所定の期間においては、一方の電極の温度がより高くなることでその電極の形状がより確実に維持されるとともに、当該一方の電極におけるスパッタを抑制することができる。また、残りの期間においては、他方の電極の温度がより高くなることでその電極の形状がより確実に維持されるとともに、当該他方の電極におけるスパッタを抑制することができる。 Also, the predetermined pattern is a pattern that changes periodically, and the length of the segment period in which the alternating current duty ratio is higher than the reference duty ratio in a predetermined period within one cycle of the pattern is the reference current duty ratio. Longer than the lower segment period length, and in the remaining period in one cycle of the pattern, the AC current duty ratio is higher than the reference duty ratio. It may be shorter than the length of the lower segment period. In this way, in a predetermined period, the temperature of one electrode becomes higher, so that the shape of the electrode can be more reliably maintained, and sputtering in the one electrode can be suppressed. Further, in the remaining period, the temperature of the other electrode becomes higher, so that the shape of the electrode can be more reliably maintained, and sputtering at the other electrode can be suppressed.
本発明のプロジェクタは、(a)上述の光源装置と、(b)光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、(c)光変調装置によって形成された像を投射する投射光学系とを備える。 The projector of the present invention includes (a) the above-described light source device, (b) a light modulation device illuminated by illumination light from the light source device, and (c) a projection optical system that projects an image formed by the light modulation device. With.
上記プロジェクタでは、上述の光源装置を用いているので、光源装置を構成する一対の電極のいずれかが偏って早期に劣化することを防止できる。これにより、プロジェクタの投射輝度を長期にわたって保持することができる。 In the projector, since the light source device described above is used, it is possible to prevent any one of the pair of electrodes constituting the light source device from being biased and deteriorating at an early stage. Thereby, the projection luminance of the projector can be maintained over a long period of time.
本発明の光源装置の駆動方法は、相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、第1電極側に配置され、第1電極及び第2電極間の放電により発生した光束を反射して被照明領域に射出する主反射鏡と、主反射鏡に対向して第2電極側に配置され、第1電極及び第2電極の電極間空間からの光束を電極間空間側に向けて反射する副反射鏡とを備える放電灯の駆動方法であって、放電用の交流電流を第1及び第2電極に供給する定常的動作において、第1電極及び第2電極間に供給する交流電流デューティ比を所定のパターンで変化させるとともに、前記第1電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合の最大値よりも、前記第2電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合の最大値を小さくする。
上記駆動方法では、定常的動作において、第1電極及び第2電極間に供給する交流電流デューティ比を所定のパターンで変化させるとともに、第1電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合に相当する第1陽極デューティ比の最大値よりも、第2電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合に相当する第2陽極デューティ比の最大値を小さくするので、副反射鏡の影響で第2電極の方が第1電極よりも高温になる現象を防止できるため、第2電極のみが早期に劣化する現象を抑制することができる。これにより、光源装置からの照明光の照度を維持できるとともに、光源装置を長寿命化できる。
The light source device driving method according to the present invention includes an arc tube having a first electrode and a second electrode that emits light by discharge between each other, a first electrode, and a discharge between the first electrode and the second electrode. A main reflecting mirror that reflects the generated light beam and emits it to the illuminated area, and is disposed on the second electrode side so as to face the main reflecting mirror, and the light beam from the interelectrode space between the first electrode and the second electrode is disposed between the electrodes. A discharge lamp driving method comprising a sub-reflecting mirror that reflects toward the space side, and in a steady operation of supplying an alternating current for discharge to the first and second electrodes, between the first electrode and the second electrode The alternating current duty ratio supplied to the first electrode is changed in a predetermined pattern, and the second electrode operates as an anode in one cycle than the maximum value of the time ratio in which the first electrode operates as an anode in one cycle. Decrease the maximum value of the time ratio.
In the above driving method, in a steady operation, the alternating current duty ratio supplied between the first electrode and the second electrode is changed in a predetermined pattern, and the ratio of the time during which the first electrode operates as an anode in one cycle is set. Since the maximum value of the second anode duty ratio corresponding to the ratio of the time during which the second electrode operates as an anode in one cycle is made smaller than the corresponding maximum value of the first anode duty ratio, Since the phenomenon that the second electrode is higher in temperature than the first electrode can be prevented, the phenomenon that only the second electrode is deteriorated at an early stage can be suppressed. Thereby, while the illumination intensity of the illumination light from a light source device can be maintained, a lifetime of a light source device can be extended.
〔第1実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態である光源装置等について説明する。
[First Embodiment]
The light source device according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、光源装置100の構造を概念的に説明する断面図である。光源装置100において、光源ユニット10は、放電灯として、放電発光型の発光管1と、楕円型の主反射鏡であるリフレクタ2と、球面状の副反射鏡である副鏡3とを備える。また、光源駆動装置70は、詳細は後述するが、光源ユニット10に交流電流を供給して所望の状態で発光させるための電気回路である。 FIG. 1 is a cross-sectional view conceptually illustrating the structure of the light source device 100. In the light source device 100, the light source unit 10 includes, as a discharge lamp, a discharge light emitting tube 1, a reflector 2 that is an elliptical main reflecting mirror, and a sub mirror 3 that is a spherical sub reflecting mirror. The light source driving device 70 is an electric circuit for supplying an alternating current to the light source unit 10 to emit light in a desired state, details of which will be described later.
光源ユニット10において、発光管1は、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス管で構成され、照明用の光を放射する封体である本体部分11と、この本体部分11の両端を通る軸線に沿って延びる第1及び第2封止部13,14とを備える。 In the light source unit 10, the arc tube 1 is composed of a light-transmitting quartz glass tube having a central portion bulged in a spherical shape, and a main body portion 11 that is a sealed body that emits illumination light. First and second sealing portions 13 and 14 extending along an axis passing through both ends are provided.
本体部分11内に形成される放電空間12には、タングステン製の第1電極15の先端部分と、同様にタングステン製の第2電極16の先端部分とが所定距離で離間配置されており、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスが封入されている。この本体部分11の両端に延びる各封止部13,14は、その内部に本体部分11に設けた第1及び第2電極15,16の根元部分に対し電気的に接続されるモリブデン製の金属箔17a,17bをガラス材料等によって外部に対して気密に封止している。これらの金属箔17a,17bに接続されたリード線18a,18bに光源駆動装置70により交流パルス状の電力を供給すると、一対の電極15,16間でアーク放電が生じ、本体部分11が高輝度で発光する。 In the discharge space 12 formed in the main body portion 11, the tip portion of the first electrode 15 made of tungsten and the tip portion of the second electrode 16 made of tungsten are similarly spaced apart by a predetermined distance. Gas, which is a discharge medium containing gas, metal halide, and the like, is enclosed. Each of the sealing portions 13 and 14 extending at both ends of the main body portion 11 is a metal made of molybdenum that is electrically connected to the root portions of the first and second electrodes 15 and 16 provided in the main body portion 11 therein. The foils 17a and 17b are hermetically sealed from the outside with a glass material or the like. When AC pulsed power is supplied to the lead wires 18a and 18b connected to the metal foils 17a and 17b by the light source driving device 70, arc discharge occurs between the pair of electrodes 15 and 16, and the main body portion 11 has high brightness. Lights on.
副鏡3は、発光管1の本体部分11のうち、第2電極16がある光束射出前方側の略半分を近接して覆っている。この副鏡3は、石英ガラス製の一体成形品であり、発光管1の本体部分11から前方に放射された光束を本体部分11に戻す副反射部3aと、この副反射部3aの根元部を支持した状態で第2封止部14の周囲に固定される支持部3bとを備える。支持部3bは、第2封止部14を挿通させるとともに、副反射部3aを本体部分11に対してアライメントした状態で保持している。 The sub-mirror 3 closes and covers approximately half of the main body portion 11 of the arc tube 1 on the front side where the second electrode 16 is present. The secondary mirror 3 is an integrally molded product made of quartz glass. The secondary mirror 3a returns the light beam radiated forward from the main body portion 11 of the arc tube 1 to the main body portion 11, and the base portion of the secondary reflecting portion 3a. The support part 3b fixed to the circumference | surroundings of the 2nd sealing part 14 is supported. The support portion 3 b allows the second sealing portion 14 to pass therethrough and holds the sub-reflecting portion 3 a in an aligned state with respect to the main body portion 11.
リフレクタ2は、発光管1の本体部分11のうち、第1電極15がある光束射出後方側の略半分に対向して配置されている。このリフレクタ2は、結晶化ガラスや石英ガラス製の一体成形品であり、発光管1の第1封止部13が挿通される首状部2aと、この首状部2aから拡がる楕円曲面状の主反射部2bとを備える。首状部2aは、第1封止部13を挿通させるとともに、主反射部2bを本体部分11に対してアライメントした状態で保持している。 The reflector 2 is disposed so as to face approximately half of the main body portion 11 of the arc tube 1 on the rear side where the first electrode 15 is located. The reflector 2 is an integrally molded product made of crystallized glass or quartz glass, and has a neck-shaped portion 2a through which the first sealing portion 13 of the arc tube 1 is inserted, and an elliptically curved surface that extends from the neck-shaped portion 2a. The main reflection part 2b is provided. The neck portion 2 a is inserted through the first sealing portion 13 and holds the main reflection portion 2 b in an aligned state with respect to the main body portion 11.
発光管1は、主反射部2bの回転対称軸又は光軸に対応するシステム光軸OAに沿って配置されるとともに、本体部分11内の第1及び第2電極15,16間の発光中心Oが主反射部2bの楕円曲面の第1焦点F1位置と略一致するように配置される。発光管1を点灯した場合、本体部分11の発光中心O周辺のアークから放射された光束は、主反射部2bで反射され、或いは副反射部3aでの反射を経て主反射部2bでさらに反射され、楕円曲面の第2焦点F2位置に収束する光束となる。つまり、リフレクタ2及び副鏡3は、システム光軸OAに対して略軸対称な反射曲面を有し、一対の電極15,16は、その軸心である電極軸をシステム光軸OAと略一致させるように配置されている。 The arc tube 1 is disposed along the system optical axis OA corresponding to the rotational symmetry axis or the optical axis of the main reflecting portion 2b, and the emission center O between the first and second electrodes 15 and 16 in the main body portion 11. Are arranged so as to substantially coincide with the position of the first focal point F1 of the elliptical curved surface of the main reflecting portion 2b. When the arc tube 1 is turned on, the light beam emitted from the arc around the emission center O of the main body portion 11 is reflected by the main reflection portion 2b or further reflected by the main reflection portion 2b after being reflected by the sub-reflection portion 3a. Thus, the light beam converges to the position of the second focal point F2 of the elliptical curved surface. In other words, the reflector 2 and the secondary mirror 3 have reflection curved surfaces that are substantially axisymmetric with respect to the system optical axis OA, and the pair of electrodes 15 and 16 have their axial axes that are substantially coincident with the system optical axis OA. It is arranged to let you.
発光管1は、例えば石英ガラス管中に金属箔17a,17bの先端に固定された第1及び第2電極15,16を支持し、両封止部13,14に対応する部分で石英ガラス管を周囲からバーナで加熱して軟化、収縮させるシュリンクシールによって作製される。発光管1は、リフレクタ2の首状部2aに第1封止部13を挿入した状態で、無機接着剤Cを注入及び充填して固化することにより固定され、副鏡3の支持部3bに、発光管1の第2封止部14を挿通させた状態で、無機接着剤Cを注入及び充填して固化することにより固定される。 The arc tube 1 supports, for example, the first and second electrodes 15 and 16 fixed to the tips of the metal foils 17a and 17b in a quartz glass tube, and a quartz glass tube at a portion corresponding to both the sealing portions 13 and 14. It is made by a shrink seal that softens and shrinks by heating with a burner from the surroundings. The arc tube 1 is fixed by injecting, filling, and solidifying the inorganic adhesive C with the first sealing portion 13 inserted into the neck portion 2a of the reflector 2, and is fixed to the support portion 3b of the secondary mirror 3. In the state where the second sealing portion 14 of the arc tube 1 is inserted, the inorganic adhesive C is injected, filled, and solidified.
図2は、図1に示す光源ユニット10を所望の状態で点灯動作させるための光源駆動装置70の構成を模式的に示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of a light source driving device 70 for lighting the light source unit 10 shown in FIG. 1 in a desired state.
光源駆動装置70は、図1等に示す一対の電極15,16間で放電を行うための交流電流を発生させるとともに、両電極15,16に対する交流電流の供給状態を制御する。光源駆動装置70は、点灯装置70aと、制御装置70bと、DC/DCコンバータ70cとを備える。ここでは、一例として、光源駆動装置70が、外部電源を使用する場合について説明する。つまり、光源駆動装置70は、AC/DCコンバータ81に接続されており、AC/DCコンバータ81は、商用電源90に接続されている。AC/DCコンバータ81は、商用電源90から供給される交流電流を直流に変換する。 The light source driving device 70 generates an alternating current for discharging between the pair of electrodes 15 and 16 shown in FIG. 1 and the like, and controls the supply state of the alternating current to both the electrodes 15 and 16. The light source driving device 70 includes a lighting device 70a, a control device 70b, and a DC / DC converter 70c. Here, as an example, a case where the light source driving device 70 uses an external power source will be described. That is, the light source driving device 70 is connected to the AC / DC converter 81, and the AC / DC converter 81 is connected to the commercial power source 90. The AC / DC converter 81 converts an alternating current supplied from the commercial power supply 90 into a direct current.
点灯装置70aは、図1の光源ユニット10を点灯駆動させる回路部分である。点灯装置70aにより、光源駆動装置70から出力される駆動波形が調整される。ここで、駆動波形は、出力電流又は電圧の周波数、振幅、デューティ比、正負の振幅比、波形特性等を要素とするものであり、点灯装置70aから光源ユニット10に対して、例えば矩形波、かかる矩形波に三角波を重畳した重畳波その他の、任意の波形特性を有する駆動電流が出力される。 The lighting device 70a is a circuit portion that drives the light source unit 10 of FIG. The driving waveform output from the light source driving device 70 is adjusted by the lighting device 70a. Here, the drive waveform has the output current or voltage frequency, amplitude, duty ratio, positive / negative amplitude ratio, waveform characteristics, and the like as elements, and for example, a rectangular wave from the lighting device 70a to the light source unit 10, A drive current having an arbitrary waveform characteristic such as a superimposed wave obtained by superimposing a triangular wave on the rectangular wave is output.
制御装置70bは、例えば、マイクロコンピュータ、メモリ、センサ、インターフェース等から構成される回路ユニットであり、電源であるDC/DCコンバータ70cにて生成された適切な駆動電圧により駆動される。制御装置70bは、点灯装置70aの動作状態を制御する駆動制御部74と、発光管1の状態を判断する判断部75と、点灯装置70aの動作態様すなわち給電条件等の各種情報を記憶するデータ収納部76とを備える。 The control device 70b is, for example, a circuit unit including a microcomputer, a memory, a sensor, an interface, and the like, and is driven by an appropriate drive voltage generated by a DC / DC converter 70c that is a power source. The control device 70b includes a drive control unit 74 that controls the operation state of the lighting device 70a, a determination unit 75 that determines the state of the arc tube 1, and data that stores various information such as the operation mode of the lighting device 70a, that is, power supply conditions. And a storage unit 76.
駆動制御部74は、データ収納部76等に保管されたプログラムに従って動作する部分である。駆動制御部74は、データ収納部76に保管された初期動作用給電条件及び定常的動作用給電条件から発光管1の現状に適合するものを選択するとともに、選択された給電条件に従った初期動作や定常的動作を点灯装置70aに行わせる。なお、駆動制御部74は、点灯装置70aと協働して、発光管1に給電して必要な点灯動作を行わせるための電流駆動装置として機能する。本実施形態において、第1電極15及び第2電極16に定常的エネルギーを供給する動作を定常的動作とし、定常的動作を行う前の点灯開始時に定常的動作とは異なる動作で第1電極15及び第2電極16にエネルギーを供給する動作を初期動作とする。 The drive control unit 74 is a part that operates according to a program stored in the data storage unit 76 or the like. The drive control unit 74 selects an initial operation power supply condition and a steady operation power supply condition stored in the data storage unit 76 and is suitable for the current state of the arc tube 1, and an initial value according to the selected power supply condition. The lighting device 70a is caused to perform an operation or a steady operation. The drive control unit 74 functions as a current driving device for supplying power to the arc tube 1 to perform a necessary lighting operation in cooperation with the lighting device 70a. In the present embodiment, the operation of supplying steady energy to the first electrode 15 and the second electrode 16 is a steady operation, and the first electrode 15 is an operation different from the steady operation at the start of lighting before performing the steady operation. An operation for supplying energy to the second electrode 16 is an initial operation.
判断部75は、発光管1の状態、すなわち発光管1の累積点灯時間、発光管1への電極間電圧等に基づいて、発光管1の劣化段階等を判断する部分である。 The determination unit 75 is a part that determines the deterioration stage of the arc tube 1 based on the state of the arc tube 1, that is, the cumulative lighting time of the arc tube 1, the voltage between the electrodes to the arc tube 1, and the like.
データ収納部76は、駆動制御部74の動作用プログラム等のほか、発光管1の初期動作の態様として複数の初期用給電条件を記憶し、発光管1の定常的動作の態様として複数の定常用給電条件を記憶する。具体的には、データ収納部76は、初期動作に含まれる始動時や立上げ時の電流値、周波数等の設定値等の各種パラメータを記憶する。また、データ収納部76は、定常的動作すなわち定格駆動での電流値、周波数、デューティ比、デューティ比の変調内容、三角波跳ね上げ率等に関する各種パラメータを記憶する。ここで、デューティ比の変調内容には、デューティ比の可変範囲、区分期間、及び変調周波数がパラメータとして含まれる。また、三角波跳ね上げ率とは、矩形波に三角波を重畳させた重畳波の半周期における、平均電流値に対する最大電流値の割合を指す。 In addition to the operation program for the drive control unit 74, the data storage unit 76 stores a plurality of initial power supply conditions as an initial operation mode of the arc tube 1, and a plurality of constant power supply conditions as a mode of steady operation of the arc tube 1. The normal power supply conditions are stored. Specifically, the data storage unit 76 stores various parameters such as a set value such as a current value and a frequency at start-up and startup included in the initial operation. In addition, the data storage unit 76 stores various parameters relating to current values, frequencies, duty ratios, duty ratio modulation contents, triangular wave jumping rates, etc. in steady operation, that is, rated drive. Here, the modulation content of the duty ratio includes the variable range of the duty ratio, the segment period, and the modulation frequency as parameters. The triangular wave jump rate refers to the ratio of the maximum current value to the average current value in a half cycle of a superimposed wave obtained by superimposing a triangular wave on a rectangular wave.
図3は、図1の発光管1の本体部分11に形成された放電空間12内における対流を説明するための拡大断面図である。本体部分11内において、第1及び第2電極15,16は、先端部15a,16aと、大径部15b,16bと、軸部15c,16cとをそれぞれ備える。発光管1を定格で動作させる定常的動作においては、一対の電極15,16の先端部15a,16a間にアーク放電によるアークARが形成される。このアークAR及びその付近領域は極めて高温となる。このため、放電空間12内において、アークARから上方に流れる対流AFが形成される。この対流AFは、本体部分11の頂部11aに当たって上半部11bに沿って移動し、両電極15,16の軸部15c,16c等を通過することによって冷却されつつ降下する。このように降下した対流AFは、本体部分11の下半部11cに沿って更に降下するが、アークAR下方で互いに衝突して上方のアークARに戻されるように上昇する。つまり、両電極15,16の周囲に対流AFが形成され循環するが、このような対流AFは、アークARによって溶融蒸発した電極材料を含むため、定常的な対流によって軸部15c,16cの局所に電極材料が堆積或いは偏析して針状に成長し、例えば上半部11bに向けて意図しない放電が生じる可能性がある。このような意図しない放電は、本体部分11の内壁を劣化させ、発光管1の寿命を低下させる原因となる。また、単一の駆動波形による点灯を長時間続けると、電極が一定の温度分布で長時間持続されるため、経時的な状態変化に伴って生じた電極の非対称性が、時間と共により助長される方向に向かう。このため、第1及び第2電極15,16間に供給する交流電流のデューティ比を比較的長い周期で緩やかに周期的に変化させ、電極15,16の温度分布を周期的に変動させることで、電極の偏った劣化を防止し、更に左右電極15,16に生じる数百Kの温度差によって、対流に時間的な変動を起こし、放電空間12内に定常的な対流AFが形成されることを防止する。具体的には、一対の電極15,16に供給される一定周波数(点灯周波数)の電流波形の周期に比較して十分に大きな周期で、その電流波形のデューティ比(交流電流デューティ比)を周期的に変化させる。この際、対流AFの変動を大きくするため、両電極15,16に供給する電流波形のデューティ比を周期的に変化させるパターンとして、デューティ比の変化周期又は変調周期が複数の区分期間で構成され各区分期間においてデューティ比が一定期間以上維持されるものを用いる。つまり、電極15,16に供給する電流波形のデューティ比を段階的に変化させ、かつ、周期的に増減させる。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view for explaining convection in the discharge space 12 formed in the main body portion 11 of the arc tube 1 of FIG. In the main body portion 11, the first and second electrodes 15 and 16 include tip portions 15a and 16a, large diameter portions 15b and 16b, and shaft portions 15c and 16c, respectively. In a steady operation in which the arc tube 1 is operated at a rated value, an arc AR is formed by arc discharge between the tip portions 15a and 16a of the pair of electrodes 15 and 16. The arc AR and the vicinity thereof are extremely hot. Therefore, convection AF that flows upward from the arc AR is formed in the discharge space 12. The convection AF hits the top portion 11a of the main body portion 11 and moves along the upper half portion 11b, and descends while being cooled by passing through the shaft portions 15c and 16c of both the electrodes 15 and 16. The convection AF thus lowered further descends along the lower half 11c of the main body portion 11, but rises so as to collide with each other below the arc AR and return to the upper arc AR. That is, convection AF is formed and circulated around the electrodes 15 and 16, but such convection AF includes electrode material melted and evaporated by the arc AR, and therefore, the local portions of the shaft portions 15c and 16c are caused by steady convection. There is a possibility that the electrode material is deposited or segregated and grows in a needle shape, for example, and an unintended discharge occurs toward the upper half 11b. Such unintended discharge deteriorates the inner wall of the main body portion 11 and causes the life of the arc tube 1 to be reduced. In addition, if lighting with a single driving waveform is continued for a long time, the electrode is maintained for a long time with a constant temperature distribution, so that the asymmetry of the electrode caused by the state change over time is further promoted with time. Head in the direction For this reason, the duty ratio of the alternating current supplied between the first and second electrodes 15 and 16 is gradually and periodically changed with a relatively long period, and the temperature distribution of the electrodes 15 and 16 is periodically changed. In this case, the electrode is prevented from being deteriorated unevenly, and the temperature difference of several hundreds K generated in the left and right electrodes 15 and 16 causes a temporal fluctuation in the convection, so that a steady convection AF is formed in the discharge space 12. To prevent. Specifically, the duty ratio (alternating current duty ratio) of the current waveform is cycled with a period sufficiently larger than the period of the current waveform of a constant frequency (lighting frequency) supplied to the pair of electrodes 15 and 16. Change. At this time, as a pattern for periodically changing the duty ratio of the current waveform supplied to both the electrodes 15 and 16 in order to increase the fluctuation of the convection AF, the duty ratio changing period or modulation period is composed of a plurality of divided periods. In each division period, the duty ratio is maintained for a certain period or more. That is, the duty ratio of the current waveform supplied to the electrodes 15 and 16 is changed stepwise and increased or decreased periodically.
具体的な駆動条件について説明すると、両電極15,16に供給される点灯周波数は、比較的高く、例えば60Hz〜500Hz程度になっているものとする。そして、デューティ比の変調周期を構成する各区分期間を例えば1秒程度以上(具体例では10秒)とするとともに、各区分期間においてデューティ比を一定値に維持する。ここで、デューティ比を例えば10程度(具体例では16)に区分することにより、各区分期間を統合したデューティ比の変調周期は、例えば10秒以上(具体例では160秒)となる。このような変調パターンにより、両電極15,16及びその周辺の熱的状態を対流AFに影響を与える程度のロングスパンで緩やかに変動させることができるようになるので、発光管1の本体部分11内において定常的な対流AFが形成されることを回避できる。結果的に、電極材料が両電極15,16の意図しない場所に針状に成長することを防止でき、さらに両電極15,16の偏った劣化を防止できる。なお、定常的な対流AFの形成を回避するためには、区分期間の長さを1分以下とするのがより好ましい。 The specific driving conditions will be described. The lighting frequency supplied to both electrodes 15 and 16 is relatively high, for example, about 60 Hz to 500 Hz. Each division period constituting the modulation cycle of the duty ratio is set to, for example, about 1 second or more (in the specific example, 10 seconds), and the duty ratio is maintained at a constant value in each division period. Here, by dividing the duty ratio into, for example, about 10 (16 in the specific example), the modulation cycle of the duty ratio integrating each divided period becomes, for example, 10 seconds or more (160 seconds in the specific example). With such a modulation pattern, the thermal states of the electrodes 15 and 16 and their surroundings can be gradually changed with a long span that affects the convection AF, so that the main body portion 11 of the arc tube 1 can be changed. It is possible to avoid the formation of steady convection AF in the interior. As a result, it is possible to prevent the electrode material from growing in a needle shape at an unintended location of both electrodes 15, 16, and to prevent uneven deterioration of both electrodes 15, 16. In order to avoid the formation of steady convection AF, the length of the segment period is more preferably 1 minute or less.
区分期間の長さの下限値を評価するため、デューティ比を変更した際の電極温度の過渡特性を評価する実験を行った。この実験では、区分期間を5秒とし、デューティ比を20%から80%まで、10%単位で変更して、電極15の温度を測定した。デューティ比を40%から50%まで増加させたところ、電極15の温度は、約40K上昇した。デューティ比を40%から50%に変更してから約0.5秒経過すると、電極15の温度は安定した。この安定期の前に、電極15の温度変化がなだらかになる準安定期が観測された。電極15の温度変化が大きい過渡期における温度の上昇量Δtを、デューティ比変更前の安定期の温度と、デューティ比変更後において準安定期が始まる際の温度との差とすると、温度差Δtの1/2の温度差が生じる時間があれば、電極15の温度を十分に変化させることが可能である。この実験結果では、デューティ比の変更から約0.1秒経過したときに、温度差Δtの1/2の温度差が生じていた。従って、区分期間の長さは、0.1秒以上とするのが好ましく、0.5秒以上とするのがさらに好ましいことが判った。 In order to evaluate the lower limit of the length of the segment period, an experiment was conducted to evaluate the transient characteristics of the electrode temperature when the duty ratio was changed. In this experiment, the temperature of the electrode 15 was measured by setting the division period to 5 seconds and changing the duty ratio from 20% to 80% in units of 10%. When the duty ratio was increased from 40% to 50%, the temperature of the electrode 15 increased by about 40K. When about 0.5 seconds passed after the duty ratio was changed from 40% to 50%, the temperature of the electrode 15 was stabilized. Prior to this stable period, a metastable period in which the temperature change of the electrode 15 becomes gentle was observed. Assuming that the temperature increase Δt in the transition period in which the temperature change of the electrode 15 is large is the difference between the temperature in the stable period before the duty ratio change and the temperature at which the metastable period starts after the duty ratio change, the temperature difference Δt If there is a time during which a temperature difference of 1/2 of this occurs, the temperature of the electrode 15 can be changed sufficiently. In this experimental result, a temperature difference of ½ of the temperature difference Δt occurred when about 0.1 seconds elapsed from the change of the duty ratio. Therefore, it was found that the length of the segment period is preferably 0.1 seconds or more, and more preferably 0.5 seconds or more.
以下、副鏡3側の第2電極16の方がリフレクタ2側の第1電極15よりも高温になりやすい点について説明する。まず、第2電極16の方が第1電極15に比較してより副鏡3の近くに配置されるので、第2電極16は、副鏡3からの輻射熱にさらされやすい。このため、第2電極16の方が第1電極15よりも相対的に高温になりやすい。また、光源ユニット10は不図示の冷却装置からの冷却風によって適当な温度まで冷却されているが、発光管1の本体部分11のうち副鏡3に覆われている半球側で冷却効率が低下する傾向が生じる。このため、第2電極16の方が第1電極15よりも相対的に高温になりやすい。以上のように、副鏡3側の第2電極16の方が第1電極15よりも高温になりやすいので、第2電極16の劣化が加速される。このため、上記のように第1及び第2電極15,16間に供給する交流電流のデューティ比を周期的に変化させる際に、第1電極15が陽極の際のデューティ比(第1陽極デューティ比)の最大値DM1よりも、第2電極16が陽極の際のデューティ比(第2陽極デューティ比)の最大値DM2を小さくすることによって、副鏡3側の第2電極16の温度上昇を抑える。具体的には、第1電極15に関する第1陽極デューティ比の最大値DM1を例えば70%とし、第2電極16に関する第2陽極デューティ比の最大値DM2を例えば65%とする。これによって、アークARの輝度を保ちつつ副鏡3側の第2電極16の偏った損耗を防止できる。 Hereinafter, the point that the second electrode 16 on the secondary mirror 3 side is likely to be hotter than the first electrode 15 on the reflector 2 side will be described. First, since the second electrode 16 is disposed closer to the secondary mirror 3 than the first electrode 15, the second electrode 16 is easily exposed to radiant heat from the secondary mirror 3. For this reason, the second electrode 16 is likely to be relatively hotter than the first electrode 15. Further, the light source unit 10 is cooled to an appropriate temperature by cooling air from a cooling device (not shown), but the cooling efficiency is reduced on the hemisphere side covered with the secondary mirror 3 in the main body portion 11 of the arc tube 1. Tend to occur. For this reason, the second electrode 16 is likely to be relatively hotter than the first electrode 15. As described above, the second electrode 16 on the side of the secondary mirror 3 tends to be hotter than the first electrode 15, so that the deterioration of the second electrode 16 is accelerated. For this reason, when the duty ratio of the alternating current supplied between the first and second electrodes 15 and 16 is periodically changed as described above, the duty ratio when the first electrode 15 is the anode (the first anode duty) The maximum value DM2 of the duty ratio (second anode duty ratio) when the second electrode 16 is the anode is smaller than the maximum value DM1 of the ratio), thereby increasing the temperature of the second electrode 16 on the secondary mirror 3 side. suppress. Specifically, the maximum value DM1 of the first anode duty ratio related to the first electrode 15 is set to 70%, for example, and the maximum value DM2 of the second anode duty ratio related to the second electrode 16 is set to 65%, for example. Accordingly, it is possible to prevent uneven wear of the second electrode 16 on the secondary mirror 3 side while maintaining the brightness of the arc AR.
図4は、一対の電極15,16に供給する交流電流のデューティ比の変調を説明するグラフである。横軸は時間、縦軸はデューティ比を示す。実線で示すように、両電極15,16に供給される交流電流のデューティ比は、区分周期毎に一定の比率で変化するとともに、周期Tmで周期的に増減している。各周期Tmは、第1電極15の陽極期間が相対的に長くなる前半期H1と、第2電極16の陽極期間が相対的に長くなる後半期H2とからなる。また、デューティ比は、前半期H1においてリフレクタ2側の第1電極15の陽極期間が第2電極16の陽極期間より大きくなる4段階と、後半期H2において副鏡3側の第2電極16の陽極期間が第1電極15の陽極期間以上となる4段階と、両電極15,16のデューティ比が等しくなる50%の1段階との、全体で9段階に変化する。ただし、第1電極15が陽極に偏る前半期H1における第1陽極デューティ比の最大値DM1は、70%であるのに対し、第2電極16が陽極に偏る後半期H2における第2陽極デューティ比の最大値DM2は、65%である。つまり、第1電極15が陽極の際の第1陽極デューティ比の最大値DM1よりも、第2電極16が陽極の際の第2陽極デューティ比の最大値DM2が小さくなっている。なお、参考のため、第2電極16が陽極の際の第2陽極デューティ比の最大値が70%となる変調パターンを点線で示している。この点線で示す変調パターンの場合、両電極15,16が陽極の際のデューティ比の最大値が互いに等しくなる。 FIG. 4 is a graph illustrating the modulation of the duty ratio of the alternating current supplied to the pair of electrodes 15 and 16. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the duty ratio. As indicated by the solid line, the duty ratio of the alternating current supplied to both electrodes 15 and 16 changes at a constant ratio for each division period and periodically increases and decreases at the period Tm. Each cycle Tm includes a first half H1 in which the anode period of the first electrode 15 is relatively long and a second half H2 in which the anode period of the second electrode 16 is relatively long. In addition, the duty ratio is divided into four stages in which the anode period of the first electrode 15 on the reflector 2 side is larger than the anode period of the second electrode 16 in the first half H1, and the second electrode 16 on the secondary mirror 3 side in the second half H2. There are nine stages in total, including four stages in which the anode period is equal to or longer than the anode period of the first electrode 15 and one stage of 50% in which the duty ratios of the electrodes 15 and 16 are equal. However, the maximum value DM1 of the first anode duty ratio in the first half period H1 in which the first electrode 15 is biased toward the anode is 70%, whereas the second anode duty ratio in the second half period H2 in which the second electrode 16 is biased toward the anode. The maximum value DM2 of 65% is 65%. That is, the maximum value DM2 of the second anode duty ratio when the second electrode 16 is the anode is smaller than the maximum value DM1 of the first anode duty ratio when the first electrode 15 is the anode. For reference, a modulation pattern in which the maximum value of the second anode duty ratio when the second electrode 16 is an anode is 70% is indicated by a dotted line. In the case of the modulation pattern indicated by the dotted line, the maximum values of the duty ratio when the electrodes 15 and 16 are anodes are equal to each other.
図5は、一対の電極15,16に実際に供給される交流電流の波形を説明するグラフである。横軸は時間、縦軸は電流値を示す。両電極15,16には、周期Taに対応する一定の点灯周波数で一定電流値A0の矩形波の電流が供給されているが、図4の周期Tmのうち前半期H1を構成する各区分期間P1,P2,P3,…に含まれる各波形W1,W2,W3において、交流電流のデューティ比が一定に保たれ、区分期間P1,P2,P3,…が切り替わるごとに各波形W1,W2,W3のデューティ比が段階的に変化する。具体的には、区分期間P1において、両電極15,16の波形W1の第1及び第2陽極デューティ比がそれぞれ50%であった場合、次の区分期間P2において、両電極15,16の波形W2の第1及び第2陽極デューティ比が例えばそれぞれ55%,45%となり、次の区分期間P3において、両電極15,16の波形W3の第1及び第2陽極デューティ比が例えばそれぞれ60%,40%となる。以上は、図4の周期Tmのうち前半期H1に関するものであったが、後半期H2の電流波形もデューティ比を除いて同様のものになっている。つまり、区分期間P1’において、両電極15,16の波形W1の第1及び第2陽極デューティ比がそれぞれ50%であった場合、次の区分期間P2’において、両電極15,16の波形W2の第1及び第2陽極デューティ比が例えばそれぞれ46.2%,53.8%となり、次の区分期間P3’において、両電極15,16の波形W3の第1及び第2陽極デューティ比が例えばそれぞれ42.5%,57.5%となる。結果的に、図4に示すように、周期Tmに対応する一定の変調周波数で、第1電極15側の第1陽極デューティ比は、最大値DM1が70%で最小値が35%の比較的高い変調範囲で周期的に変化し、第2電極16側の第2陽極デューティ比は、最大値DM2が65%で最小値が30%の比較的低い変調範囲で周期的に変化する。 FIG. 5 is a graph for explaining the waveform of the alternating current actually supplied to the pair of electrodes 15 and 16. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the current value. Both electrodes 15 and 16 are supplied with a rectangular wave current having a constant current value A0 at a constant lighting frequency corresponding to the period Ta, and each divided period constituting the first half period H1 in the period Tm of FIG. In each waveform W1, W2, W3 included in P1, P2, P3,..., The alternating current duty ratio is kept constant, and each time the divided periods P1, P2, P3,. The duty ratio changes stepwise. Specifically, when the first and second anode duty ratios of the waveforms W1 of both electrodes 15 and 16 are 50% in the segment period P1, the waveforms of both electrodes 15 and 16 in the next segment period P2. The first and second anode duty ratios of W2 are, for example, 55% and 45%, respectively. In the next segment period P3, the first and second anode duty ratios of the waveforms W3 of both electrodes 15, 16 are, for example, 60%, respectively. 40%. The above is related to the first half H1 in the cycle Tm of FIG. 4, but the current waveform of the second half H2 is also the same except for the duty ratio. That is, when the first and second anode duty ratios of the waveforms W1 of the electrodes 15 and 16 are 50% in the segment period P1 ′, the waveforms W2 of the electrodes 15 and 16 in the next segment period P2 ′. The first and second anode duty ratios are 46.2% and 53.8%, for example, and the first and second anode duty ratios of the waveforms W3 of the electrodes 15 and 16 are, for example, in the next segment period P3 ′. These are 42.5% and 57.5%, respectively. As a result, as shown in FIG. 4, the first anode duty ratio on the first electrode 15 side is a relatively large value DM1 of 70% and a minimum value of 35% at a constant modulation frequency corresponding to the period Tm. The second anode duty ratio on the second electrode 16 side changes periodically in a relatively low modulation range in which the maximum value DM2 is 65% and the minimum value is 30%.
なお、図4及び図5に示すようなデューティ比の変調において、両電極15,16に供給する電流の点灯周波数や電流値を一定に維持する必要はなく、各区分期間P1,P2,P3,…ごとに異なる点灯周波数や電流値を割り当てることができる。 In addition, in the duty ratio modulation as shown in FIGS. 4 and 5, it is not necessary to keep the lighting frequency and current value of the current supplied to both electrodes 15 and 16 constant, and each divided period P1, P2, P3. Different lighting frequencies and current values can be assigned to each.
また、図4及び図5に示すようなデューティ比の変調において、点灯周波数、電流値、デューティ比の可変範囲、区分期間、変調周波数等の設定値は、判断部75で得た両電極15,16の消耗度その他の劣化段階に関する情報に基づいて増減変更することができる。例えば、両電極15,16の劣化が進行した場合には、点灯周波数、電流値を一時的に増減させることで両電極15,16の先端部15a,16aの形状を維持することができる。また、デューティ比の可変範囲を増加させることで、経時劣化により溶融が困難になった電極を確実に溶融し、先端形状を良好に維持することができる。 In addition, in the modulation of the duty ratio as shown in FIGS. 4 and 5, the set values such as the lighting frequency, current value, variable range of the duty ratio, segment period, modulation frequency, etc. It can be increased or decreased based on information on the 16 wear levels and other deterioration stages. For example, when the deterioration of both the electrodes 15 and 16 progresses, the shapes of the tip portions 15a and 16a of both the electrodes 15 and 16 can be maintained by temporarily increasing and decreasing the lighting frequency and the current value. Further, by increasing the variable range of the duty ratio, it is possible to reliably melt the electrode that has become difficult to melt due to deterioration over time, and to maintain a good tip shape.
図6(A)は、図5に示すデューティ比の変調の変形例を説明するグラフである。この場合、前半期H1を構成する各区分期間P1、P2,P3,…において、交流電流のデューティ比が一定に保たれ、区分期間P1,P2,P3,…が切り替わるごとにデューティ比が段階的に変化している点で元と共通するが、交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち,少なくとも時間比率が50%以上となる極性時、図6(A)では第1電極15の陽極時に、矩形波に漸増する三角波を重畳させた重畳波が供給されている。重畳波の平均電流値は、A0に維持されているが、ピーク値は、A1になっている。ここで、平均電流値A0に対するピーク値A1の比を重畳波の三角波跳上げ率とすると、三角波跳上げ率A1/A0は、矩形波の三角波跳上げ率1よりも増加している。三角波跳上げ率の調整により、第1電極15の溶融量の増加と、第2電極16のフリッカ抑制を図ることができる。 FIG. 6A is a graph illustrating a modification of the duty ratio modulation shown in FIG. In this case, in each of the division periods P1, P2, P3,... Constituting the first half period H1, the duty ratio of the alternating current is kept constant, and the duty ratio is stepped every time the division periods P1, P2, P3,. 6A, the first electrode 15 in FIG. 6A is at least a polarity in which the time ratio is at least 50% of the positive and negative polarities per cycle of the alternating current. At the time of the anode, a superposed wave in which a triangular wave gradually increasing is superposed on a rectangular wave is supplied. The average current value of the superimposed wave is maintained at A0, but the peak value is A1. Here, assuming that the ratio of the peak value A1 to the average current value A0 is the triangular wave jumping rate of the superimposed wave, the triangular wave jumping rate A1 / A0 is larger than the triangular wave jumping rate 1 of the rectangular wave. By adjusting the triangular wave jumping rate, it is possible to increase the melting amount of the first electrode 15 and suppress flicker of the second electrode 16.
図6(B)は、図6(A)に対応するが、後半期H2を構成する各区分期間P1’,P2’,P3’,…を示している。この場合も、交流電流のデューティ比が一定に保たれ、区分期間P1’,P2’,P3’,…が切り替わるごとにデューティ比が段階的に変化している点で図5と共通するが、交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち,少なくとも時間比率が50%以上となる極性時、図6(B)では第2電極16の陽極時に、矩形波に漸増する三角波を重畳させた重畳波が供給されている。重畳波の平均電流値は、A0に維持されているが、ピーク値は、A1になっている。ここで、三角波跳上げ率A1/A0は、矩形波の三角波跳上げ率1よりも増加している。三角波跳上げ率の調整により、第1電極15のフリッカ抑制と、第2電極16の溶融量増加を図ることができる。 FIG. 6B corresponds to FIG. 6A, but shows the respective divided periods P1 ', P2', P3 ',... Constituting the second half H2. Also in this case, the duty ratio of the alternating current is kept constant, and the duty ratio changes stepwise every time the divided periods P1 ′, P2 ′, P3 ′,. When the polarity is at least 50% of the positive and negative polarities per cycle of the alternating current, in FIG. 6B, a triangular wave that gradually increases is superimposed on the rectangular wave when the second electrode 16 is the anode. A superposed wave is supplied. The average current value of the superimposed wave is maintained at A0, but the peak value is A1. Here, the triangular wave jumping rate A1 / A0 is higher than the triangular wave jumping rate 1 of the rectangular wave. By adjusting the triangular wave jumping rate, it is possible to suppress flicker of the first electrode 15 and increase the melting amount of the second electrode 16.
なお、図6(A)と図6(B)との動作を組み合わせることもできるが、図6(A)の動作のみとすることもできる。すなわち、第1電極15の陽極期間が相対的に長くなる前半期H1については、矩形波とし、第2電極16の陽極期間が相対的に長くなる後半期H2についてのみ、図6(B)に示すような重畳波とすることもできる。 Note that the operations in FIGS. 6A and 6B can be combined, but only the operation in FIG. 6A can be performed. That is, the first half H1 in which the anode period of the first electrode 15 is relatively long is a rectangular wave, and only in the second half H2 in which the anode period of the second electrode 16 is relatively long is shown in FIG. A superimposed wave as shown can also be used.
また、以上の変形例では、交流電流の一周期あたりの正と負の極性のうち,少なくとも時間比率が50%以上となる極性時に、基本の矩形波に漸増する三角波を重畳して電流値を変化させているが、両電極15,16の劣化段階等に関する情報に基づいて、時間比率が50%以上となる極性期間の末期に前記電流値が最大となるような波形や、基本の矩形波に対してその半周期の後半に増加する三角波、矩形波、正弦波等の各種波形を重畳して電流値を変化させることができる。 Further, in the above-described modification, the current value is obtained by superimposing a gradually increasing triangular wave on the basic rectangular wave when the time ratio is at least 50% of the positive and negative polarities per cycle of the alternating current. Although it is changed, based on the information about the deterioration stages of the electrodes 15 and 16, the waveform in which the current value becomes maximum at the end of the polarity period in which the time ratio is 50% or more, or the basic rectangular wave On the other hand, the current value can be changed by superimposing various waveforms such as a triangular wave, a rectangular wave, and a sine wave that increase in the latter half of the half cycle.
また、図6(A)及び6(B)に示すようなデューティ比の変調において、デューティ比の可変範囲、区分期間、変調周波数、点灯周波数、電流値等の設定値は、判断部75で得た両電極15,16の消耗度その他の劣化段階に関する情報に基づいて、増減変更することができる。 In addition, in the duty ratio modulation as shown in FIGS. 6A and 6B, the setting value such as the variable range of the duty ratio, the segment period, the modulation frequency, the lighting frequency, and the current value is obtained by the determination unit 75. Furthermore, the increase / decrease can be changed based on the information on the degree of wear of the electrodes 15 and 16 and other deterioration stages.
図7は、光源駆動装置70の動作を説明するフローチャートである。制御装置70bは、データ収納部76に保管した駆動制御テーブルから、発光管1の点灯開始に必要な適当な初期駆動データを読み出す(ステップS11)。 FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the light source driving device 70. The control device 70b reads appropriate initial drive data necessary for starting lighting of the arc tube 1 from the drive control table stored in the data storage unit 76 (step S11).
次に、制御装置70bは、ステップS11で読み出した初期用給電条件に基づいて点灯装置70aを制御し、発光管1の始動から立ち上げ動作を含む初期動作を制御する(ステップS12)。 Next, the control device 70b controls the lighting device 70a based on the initial power supply condition read out in step S11, and controls the initial operation including the startup operation from the start of the arc tube 1 (step S12).
次に、制御装置70bは、データ収納部76に保管された駆動制御テーブルから、発光管1の発光維持に必要な適当な定常的駆動データを読み出す(ステップS13)。具体的には、定常的動作時の、電流値、点灯周波数、デューティ比の可変範囲、区分期間、変調周波数、三角波跳ね上げ率等の設定値が読み出される。この際、判断部75で得た両電極15,16の消耗度その他の劣化段階に関する情報に基づいて、電流値、点灯周波数等の点灯波形や、デューティ比の可変範囲、区分期間、変調周波数等を含む変調パターンが選択される。 Next, the control device 70b reads appropriate steady drive data necessary for maintaining the light emission of the arc tube 1 from the drive control table stored in the data storage unit 76 (step S13). Specifically, set values such as a current value, a lighting frequency, a variable range of a duty ratio, a segment period, a modulation frequency, and a triangular wave jump rate during a steady operation are read out. At this time, based on information on the degree of wear and other deterioration stages of the electrodes 15 and 16 obtained by the determination unit 75, a lighting waveform such as a current value and a lighting frequency, a variable range of a duty ratio, a division period, a modulation frequency, and the like Is selected.
次に、制御装置70bは、ステップS13で読み出した定常用給電条件に基づいて、点灯装置70aの発光管1の定常的動作を制御する(ステップS14)。具体的な動作は、図4、5等に例示するものとなる。 Next, the control device 70b controls the steady operation of the arc tube 1 of the lighting device 70a based on the steady power supply condition read in step S13 (step S14). Specific operations are illustrated in FIGS.
ここで、判断部75は、定常的動作中において、光源ユニット10の点灯動作の終了を要求する割込要求信号が入力されたか否かを判断する(ステップS15)。このような割込要求信号の入力があった場合、現在の累積点灯時間、現在の発光管1に供給されている電圧等、現在の発光管1の状態を示す情報をデータ収納部76に記録し、消灯動作に移行させる。 Here, the determination unit 75 determines whether or not an interrupt request signal for requesting the end of the lighting operation of the light source unit 10 is input during the steady operation (step S15). When such an interrupt request signal is input, information indicating the current state of the arc tube 1 such as the current cumulative lighting time and the voltage supplied to the current arc tube 1 is recorded in the data storage unit 76. Then, the operation is turned off.
以上の説明から明らかなように、本実施形態の光源装置100によれば、制御装置70bの制御下で動作する点灯装置70aにより、発光管1を定格で動作させる定常的動作において、第1及び第2電極15,16間に供給する交流電流のデューティ比を、一定周期で階段状に増減する所定の変調パターンで変化させる。さらに、第2電極16が陽極の際の第2陽極デューティ比の最大値D2を、第1電極15が陽極の際の第1陽極デューティ比の最大値D1よりも小さくするので、第2電極16が副鏡3の熱的影響をより強く受ける場合であっても、このような影響を相殺して第2電極16の温度上昇を抑えることができる。よって、第2電極16が受けるダメージを相対的に低減でき、第2電極16のみの早期劣化を抑制することができる。これにより、発光管1からの照明光の照度を維持できるとともに、発光管1すなわち光源装置100を長寿命化できる。 As is clear from the above description, according to the light source device 100 of the present embodiment, the first and second lighting devices 70a operating under the control of the control device 70b are operated in a steady operation in which the arc tube 1 is operated at a rated value. The duty ratio of the alternating current supplied between the second electrodes 15 and 16 is changed with a predetermined modulation pattern that increases or decreases stepwise at a constant cycle. Furthermore, since the maximum value D2 of the second anode duty ratio when the second electrode 16 is an anode is made smaller than the maximum value D1 of the first anode duty ratio when the first electrode 15 is an anode, the second electrode 16 Even when the thermal influence of the secondary mirror 3 is more strongly affected, such an influence can be offset and the temperature rise of the second electrode 16 can be suppressed. Therefore, the damage which the 2nd electrode 16 receives can be reduced relatively, and the early deterioration only of the 2nd electrode 16 can be suppressed. Thereby, while being able to maintain the illumination intensity of the illumination light from the arc_tube | light_emitting_tube 1, the arc_tube | light_emitting_tube 1, ie, the light source device 100, can prolong the lifetime.
図8は、図1の光源装置100を組み込んだプロジェクタの構造を説明するための概念図である。プロジェクタ200は、光源装置100と、照明光学系20と、色分離光学系30と、光変調部40と、クロスダイクロイックプリズム50と、投射レンズ60とを備える。ここで、光変調部40は、同様の構造を有する3つの液晶ライトバルブ40a,40b,40cを含む。 FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the structure of a projector incorporating the light source device 100 of FIG. The projector 200 includes a light source device 100, an illumination optical system 20, a color separation optical system 30, a light modulation unit 40, a cross dichroic prism 50, and a projection lens 60. Here, the light modulation unit 40 includes three liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c having the same structure.
上記プロジェクタ200において、光源装置100は、図1に示した光源ユニット10と、光源駆動装置70とを備え、照明光学系20等を介して光変調部40すなわち液晶ライトバルブ40a,40b,40cを照明するための照明光を発生する。 In the projector 200, the light source device 100 includes the light source unit 10 shown in FIG. 1 and the light source driving device 70. The light modulation unit 40, that is, the liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c is provided via the illumination optical system 20 and the like. Illumination light for illuminating is generated.
照明光学系20は、光源光の光束方向を平行化する平行化レンズ22と、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する第1及び第2フライアイレンズ23a,23bと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子24と、両フライアイレンズ23a,23bを経た光を重畳させる重畳レンズ25と、光の光路を折り曲げるミラー26とを備える。照明光学系20において、平行化レンズ22は、光源ユニット10から射出された照明光の光束方向を略平行に変換する。第1及び第2フライアイレンズ23a,23bは、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、第1フライアイレンズ23aを構成する要素レンズによって平行化レンズ22を経た光を分割して個別に集光し、第2フライアイレンズ23bを構成する要素レンズによって第1フライアイレンズ23aからの分割光束を適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子24は、PBS、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されており、第1フライアイレンズ23aにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ25は、偏光変換素子24を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変調装置である液晶ライトバルブ40a,40b,40cの被照明領域に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイレンズ23a,23bと重畳レンズ25とを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系30を経て、光変調部40に設けられた各色の液晶パネル41a,41b,41cを均一に重畳照明する。 The illumination optical system 20 includes a collimating lens 22 that collimates the light beam direction of the light source light, first and second fly-eye lenses 23a and 23b that constitute an integrator optical system for dividing and superimposing light, Are provided with a polarization conversion element 24 that aligns the polarization directions, a superimposing lens 25 that superimposes light that has passed through both fly-eye lenses 23a and 23b, and a mirror 26 that bends the optical path of the light. In the illumination optical system 20, the collimating lens 22 converts the luminous flux direction of the illumination light emitted from the light source unit 10 to be substantially parallel. The first and second fly-eye lenses 23a and 23b are each composed of a plurality of element lenses arranged in a matrix, and the light that has passed through the collimating lens 22 is divided by the element lenses that constitute the first fly-eye lens 23a. The light beams are individually condensed, and the divided light beams from the first fly-eye lens 23a are emitted with an appropriate divergence angle by the element lenses constituting the second fly-eye lens 23b. The polarization conversion element 24 is formed of an array having a PBS, a mirror, a retardation plate, etc. as a set of elements, and the polarization direction of each partial light beam divided by the first fly-eye lens 23a is linearly polarized in one direction. It has a role to align. The superimposing lens 25 appropriately converges the illumination light that has passed through the polarization conversion element 24 as a whole, and enables superimposing illumination on the illuminated areas of the liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c, which are light modulators for the respective colors at the subsequent stages. That is, the illumination light that has passed through both the fly-eye lenses 23a and 23b and the superimposing lens 25 passes through the color separation optical system 30 that will be described in detail below, and each color liquid crystal panel 41a, 41b, and 41c provided in the light modulator 40. Is uniformly superimposed.
色分離光学系30は、第1及び第2ダイクロイックミラー31a,31bと、反射ミラー32a,32b,32cと、3つのフィールドレンズ33a,33b,33cとを備え、照明光学系20からの照明光を赤(R)、緑(G)、及び青(B)の3色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ40a,40b,40cへ導く。より詳しく説明すると、まず、第1ダイクロイックミラー31aは、RGBの3色のうちR光を透過させG光及びB光を反射する。また、第2ダイクロイックミラー31bは、GBの2色のうちG光を反射しB光を透過させる。次に、この色分離光学系30において、第1ダイクロイックミラー31aを透過したR光は、反射ミラー32aを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33aに入射する。また、第1ダイクロイックミラー31aで反射され、さらに、第2ダイクロイックミラー31bでも反射されたG光は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ33bに入射する。さらに、第2ダイクロイックミラー31bを通過したB光は、リレーレンズLL1,LL2及び反射ミラー32b,32cを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33cに入射する。 The color separation optical system 30 includes first and second dichroic mirrors 31a and 31b, reflection mirrors 32a, 32b, and 32c, and three field lenses 33a, 33b, and 33c, and emits illumination light from the illumination optical system 20. While separating into three colors of red (R), green (G), and blue (B), each color light is guided to the liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c at the subsequent stage. More specifically, first, the first dichroic mirror 31a transmits R light and reflects G light and B light among the three colors of RGB. The second dichroic mirror 31b reflects G light and transmits B light out of the two colors of GB. Next, in the color separation optical system 30, the R light transmitted through the first dichroic mirror 31a enters the field lens 33a for adjusting the incident angle through the reflection mirror 32a. Further, the G light reflected by the first dichroic mirror 31a and further reflected by the second dichroic mirror 31b is incident on the field lens 33b for adjusting the incident angle. Further, the B light that has passed through the second dichroic mirror 31b enters the field lens 33c for adjusting the incident angle via the relay lenses LL1 and LL2 and the reflection mirrors 32b and 32c.
光変調部40を構成する各液晶ライトバルブ40a,40b,40cは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置である。液晶ライトバルブ40a,40b,40cは、色分離光学系30から射出された各色光に対応してそれぞれ照明される3つの液晶パネル41a,41b,41cと、各液晶パネル41a,41b,41cの入射側にそれぞれ配置される3つの第1偏光フィルタ42a,42b,42cと、各液晶パネル41a,41b,41cの射出側にそれぞれ配置される3つの第2偏光フィルタ43a,43b,43cとを備える。第1ダイクロイックミラー31aを透過したR光は、フィールドレンズ33a等を介して液晶ライトバルブ40aに入射し、液晶ライトバルブ40aの液晶パネル41aを照明する。第1及び第2ダイクロイックミラー31a,31bの双方で反射されたG光は、フィールドレンズ33b等を介して液晶ライトバルブ40bに入射し、液晶ライトバルブ40bの液晶パネル41bを照明する。第1ダイクロイックミラー31aで反射され、第2ダイクロイックミラー31bを透過したB光は、フィールドレンズ33c等を介して液晶ライトバルブ40cに入射し、液晶ライトバルブ40cの液晶パネル41cを照明する。各液晶パネル41a〜41cは、入射した照明光の偏光方向の空間的強度分布を変調し、各液晶パネル41a〜41cにそれぞれ入射した3色の光は、各液晶パネル41a〜41cに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、第1偏光フィルタ42a〜42cによって、各液晶パネル41a〜41cに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、第2偏光フィルタ43a〜43cによって、各液晶パネル41a〜41cから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各液晶ライトバルブ40a,40b,40cは、それぞれに対応する各色の像光を形成する。 Each of the liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c constituting the light modulation unit 40 is a non-light-emitting light modulation device that modulates the spatial intensity distribution of incident illumination light. The liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c are incident on the three liquid crystal panels 41a, 41b, and 41c, and the liquid crystal panels 41a, 41b, and 41c that are illuminated corresponding to the respective color lights emitted from the color separation optical system 30. Three first polarizing filters 42a, 42b, and 42c disposed on the respective sides, and three second polarizing filters 43a, 43b, and 43c respectively disposed on the exit sides of the liquid crystal panels 41a, 41b, and 41c. The R light transmitted through the first dichroic mirror 31a enters the liquid crystal light valve 40a via the field lens 33a and the like, and illuminates the liquid crystal panel 41a of the liquid crystal light valve 40a. The G light reflected by both the first and second dichroic mirrors 31a and 31b enters the liquid crystal light valve 40b via the field lens 33b and the like, and illuminates the liquid crystal panel 41b of the liquid crystal light valve 40b. The B light reflected by the first dichroic mirror 31a and transmitted through the second dichroic mirror 31b enters the liquid crystal light valve 40c through the field lens 33c and the like, and illuminates the liquid crystal panel 41c of the liquid crystal light valve 40c. Each of the liquid crystal panels 41a to 41c modulates the spatial intensity distribution in the polarization direction of the incident illumination light, and the three colors of light incident on the liquid crystal panels 41a to 41c are electrically transmitted to the liquid crystal panels 41a to 41c. The polarization state is adjusted in units of pixels in accordance with the drive signal or image signal input as. At this time, the polarization direction of the illumination light incident on the liquid crystal panels 41a to 41c is adjusted by the first polarizing filters 42a to 42c, and the light is emitted from the liquid crystal panels 41a to 41c by the second polarizing filters 43a to 43c. Modulated light having a predetermined polarization direction is extracted from the modulated light. As described above, each liquid crystal light valve 40a, 40b, 40c forms image light of each color corresponding to each.
クロスダイクロイックプリズム50は、各液晶ライトバルブ40a,40b,40cからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム50は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、X字状に交差する一対の誘電体多層膜51a,51bが形成されている。一方の第1誘電体多層膜51aは、R光を反射し、他方の第2誘電体多層膜51bは、B光を反射する。クロスダイクロイックプリズム50は、液晶ライトバルブ40aからのR光を誘電体多層膜51aで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ40bからのG光を誘電体多層膜51a,51bを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ40cからのB光を誘電体多層膜51bで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム50によりR光、G光及びB光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。 The cross dichroic prism 50 combines the image light of each color from the liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c. More specifically, the cross dichroic prism 50 has a substantially square shape in plan view in which four right angle prisms are bonded together, and a pair of dielectric multilayer films intersecting in an X shape at the interface where the right angle prisms are bonded to each other. 51a and 51b are formed. One first dielectric multilayer film 51a reflects R light, and the other second dielectric multilayer film 51b reflects B light. The cross dichroic prism 50 reflects the R light from the liquid crystal light valve 40a by the dielectric multilayer film 51a and emits the G light from the liquid crystal light valve 40b through the dielectric multilayer films 51a and 51b. The B light from the liquid crystal light valve 40c is reflected by the dielectric multilayer film 51b and emitted to the left in the traveling direction. In this way, the R light, the G light, and the B light are combined by the cross dichroic prism 50 to form combined light that is image light based on a color image.
投射レンズ60は、投射光学系であり、クロスダイクロイックプリズム50を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン(不図示)上にカラーの画像を投射する。 The projection lens 60 is a projection optical system, and projects the color image on a screen (not shown) by enlarging the image light by the combined light formed through the cross dichroic prism 50 with a desired magnification.
以上のプロジェクタ200によれば、光源装置100を構成する一対の電極15,16のいずれかが偏って早期に劣化することを防止でき、プロジェクタ200の投射輝度を長期にわたって保持することができる。 According to the projector 200 described above, any of the pair of electrodes 15 and 16 constituting the light source device 100 can be prevented from being biased and deteriorated at an early stage, and the projection luminance of the projector 200 can be maintained over a long period of time.
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態の光源装置について説明する。なお、第2実施形態の光源装置は、第1実施形態の光源装置100を変形したものであり、特に説明しない部分は第1実施形態の光源装置100と同様であるものとする。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the light source device of the second embodiment will be described. Note that the light source device of the second embodiment is a modification of the light source device 100 of the first embodiment, and parts not specifically described are the same as those of the light source device 100 of the first embodiment.
図9は、一対の電極15,16に供給する交流電流のデューティ比の変調を説明するグラフである。横軸は時間、縦軸はデューティ比を示す。この場合、実線で示すように、両電極15,16に供給される交流電流の変調パターンは、第1電極15の陽極期間が相対的に長くなる第1陽極デューティ比が50%以上の区分期間DP1と、第2電極16の陽極期間が相対的に長くなる第1陽極デューティ比が50%以下の区分期間DP2とを交互に繰り返すものとなっている。グラフからも明らかなように、第1電極15側の第1陽極デューティ比は、最大値DM1が70%で最小値が35%の比較的高い変調範囲内で変化し、第2電極16側の第2陽極デューティ比は、最大値DM2が65%で最小値が30%の比較的低い変調範囲内で変化する。なお、参考のため、第2電極16が陽極の際の第2陽極デューティ比の最大値が70%の変調パターンを破線で示している。 FIG. 9 is a graph illustrating the modulation of the duty ratio of the alternating current supplied to the pair of electrodes 15 and 16. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the duty ratio. In this case, as indicated by the solid line, the modulation pattern of the alternating current supplied to both the electrodes 15 and 16 has a divided period in which the first anode duty ratio in which the anode period of the first electrode 15 is relatively long is 50% or more. DP1 and the segment period DP2 in which the first anode duty ratio in which the anode period of the second electrode 16 is relatively long is 50% or less are alternately repeated. As is apparent from the graph, the first anode duty ratio on the first electrode 15 side changes within a relatively high modulation range in which the maximum value DM1 is 70% and the minimum value is 35%. The second anode duty ratio varies within a relatively low modulation range where the maximum value DM2 is 65% and the minimum value is 30%. For reference, a modulation pattern in which the maximum value of the second anode duty ratio when the second electrode 16 is an anode is 70% is indicated by a broken line.
図9に示すように、第1陽極デューティ比が50%以上の区分期間DP1と、第1陽極デューティ比が50%以下の区分期間DP2とを交互に繰り返すことにより、陽極デューティ比に十分な変化量を確保しつつ、2つの電極をバランス良く修復することが可能となる。また、連続する2つの区分期間の間のデューティ比の変化量(以下、単に「デューティ比変化量」とも呼ぶ)を大きくすることができる。 As shown in FIG. 9, a sufficient change in the anode duty ratio is obtained by alternately repeating the segment period DP1 having the first anode duty ratio of 50% or more and the segment period DP2 having the first anode duty ratio of 50% or less. It is possible to restore the two electrodes in a balanced manner while securing the amount. In addition, it is possible to increase the amount of change in the duty ratio between two consecutive segment periods (hereinafter also simply referred to as “duty ratio change amount”).
なお、図9に示す変調パターンでは、デューティ比変化量は、変調周期Tmの前半において漸増し、変調周期Tmの後半において漸減している。しかしながら、変調パターンとしては、一方の電極の陽極デューティ比が、基準デューティ比(図9の例では、陽極デューティ比の変調範囲の中央値を10%の桁で丸めた50%)以上となる区分期間と、基準デューティ比以下となる区分期間とを交互に繰り返すパターンであれば種々のパターンを使用することが可能である。例えば、第1陽極デューティ比が70%の区分期間と、第1陽極デューティ比が40%の区分期間とを交互に繰り返す変調パターンを用いても良い。但し、発光管1内での対流AFの局在をより効果的に抑制できる点で、図9に示すように、変調周期Tm内でデューティ比変化量を変化させるのがより好ましい。なお、図9の例では、基準デューティ比を変調範囲の中央値を丸めた値(50%)としているが、基準デューティ比は、変調範囲の中央値そのもの(52.5%)としても良い。一般に、基準デューティ比は、変調範囲の中央値に基づいて予め定められていれば良く、発光管1の特性、各区分期間の長さ、あるいは、交流電流の波形等によって、適宜設定される。 In the modulation pattern shown in FIG. 9, the duty ratio change amount gradually increases in the first half of the modulation cycle Tm and gradually decreases in the second half of the modulation cycle Tm. However, as the modulation pattern, the anode duty ratio of one electrode is a reference duty ratio (in the example of FIG. 9, a category in which the median value of the modulation range of the anode duty ratio is rounded to the 10% digit) or more. Various patterns can be used as long as the pattern alternately repeats the period and the divided period that is equal to or less than the reference duty ratio. For example, a modulation pattern that alternately repeats a segment period in which the first anode duty ratio is 70% and a segment period in which the first anode duty ratio is 40% may be used. However, it is more preferable to change the amount of change in the duty ratio within the modulation period Tm as shown in FIG. 9 in that the localization of the convection AF in the arc tube 1 can be more effectively suppressed. In the example of FIG. 9, the reference duty ratio is a value obtained by rounding the median value of the modulation range (50%), but the reference duty ratio may be the median value of the modulation range itself (52.5%). Generally, the reference duty ratio has only to be determined in advance based on the median value of the modulation range, and is appropriately set according to the characteristics of the arc tube 1, the length of each segment period, the waveform of an alternating current, or the like.
図10ないし図12は、デューティ比変化量が副鏡3が設けられていない第1電極15の先端部15aに及ぼす影響を示す説明図である。図10(A)、図11(A)および図12(A)は、それぞれ、デューティ比変化量ΔDを5%、10%および20%としたときの交流電流の変調パターンを示している。これらのグラフの横軸は時間を表し、縦軸は交流電流のデューティー比を示している。図10(B)、図11(B)および図12(B)は、図10(A)、図11(A)および図12(A)に示す変調パターンを用いた場合のそれぞれにおいて、第1電極15の先端部15aと大径部15bの形状が変化する様子を示している。図10(B)、図11(B)および図12(B)において、実線は発光管1を65時間駆動した後の電極形状を示し、一点鎖線は発光管1が未使用の状態における電極形状を示している。 10 to 12 are explanatory diagrams showing the influence of the duty ratio change amount on the distal end portion 15a of the first electrode 15 where the secondary mirror 3 is not provided. FIGS. 10A, 11A, and 12A show AC current modulation patterns when the duty ratio change ΔD is 5%, 10%, and 20%, respectively. In these graphs, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the duty ratio of the alternating current. FIGS. 10B, 11B, and 12B show the first case where the modulation patterns shown in FIGS. 10A, 11A, and 12A are used. A state in which the shapes of the tip portion 15a and the large diameter portion 15b of the electrode 15 change is shown. 10B, FIG. 11B, and FIG. 12B, the solid line indicates the electrode shape after driving the arc tube 1 for 65 hours, and the alternate long and short dash line indicates the electrode shape when the arc tube 1 is not used. Is shown.
図10(A)に示す変調パターンを用いた場合、すなわち、デューティ比変化量ΔDが5%の場合、図10(B)に示すように、破線で囲んだ電極の先端部15aの大きさは、未使用の状態(一点鎖線)とほぼ同じであった。デューティ比変化量ΔDが10%(図11(A))の場合、図11(B)に示すように、破線で囲んだ電極の先端部15aの大きさは、デューティ比変化量ΔDが5%の場合よりも大きくなった。さらに、デューティ比変化量ΔDを20%(図12(A))とした場合、破線で囲んだ電極の先端部15aの大きさは、デューティ比変化量ΔDが10%の場合よりもさらに大きくなった。このように、発光管1を駆動した後の第1電極15の先端部15aの大きさは、デューティ比変化量ΔDを大きくするに従って大きくなった。 When the modulation pattern shown in FIG. 10A is used, that is, when the duty ratio change amount ΔD is 5%, as shown in FIG. 10B, the size of the tip 15a of the electrode surrounded by the broken line is It was almost the same as the unused state (dashed line). When the duty ratio change amount ΔD is 10% (FIG. 11A), as shown in FIG. 11B, the size of the tip portion 15a of the electrode surrounded by the broken line is 5%. It became bigger than the case. Furthermore, when the duty ratio change amount ΔD is 20% (FIG. 12A), the size of the tip 15a of the electrode surrounded by the broken line is larger than that when the duty ratio change amount ΔD is 10%. It was. Thus, the magnitude | size of the front-end | tip part 15a of the 1st electrode 15 after driving the arc tube 1 became large as the duty ratio variation | change_quantity (DELTA) D was enlarged.
図10ないし図12に示すように、デューティ比変化量ΔDを大きくするに従って、電極15の先端部15aは、通電に伴ってより大きく成長した。このことから、デューティ比変化量ΔDを所定の値(例えば、7.5%)よりも大きくすることにより、先端部15aを通電に伴って成長させ、先端部15aの平坦化を抑制することが可能であることが分かった。なお、第2電極16についても、第1電極15と同様に、デューティ比変化量ΔDを大きくすることにより、先端部16aを通電に伴って成長させ、先端部16aの平坦化を抑制することが可能となる。 As shown in FIGS. 10 to 12, as the duty ratio change ΔD is increased, the tip portion 15a of the electrode 15 grows larger with energization. From this, the duty ratio change amount ΔD is made larger than a predetermined value (for example, 7.5%), so that the tip portion 15a is grown with energization and the flattening of the tip portion 15a is suppressed. I found it possible. As with the first electrode 15, the second electrode 16 can also grow the tip portion 16 a with energization by increasing the duty ratio change amount ΔD and suppress flattening of the tip portion 16 a. It becomes possible.
第2実施形態においては、第1電極15の陽極期間が相対的に長くなる第1陽極デューティ比が50%以上の区分期間DP1と、第2電極16の陽極期間が相対的に長くなる第1陽極デューティ比が50%以下の区分期間DP2とを交互に繰り返すことにより、デューティ比変化量を大きくしている。そのため、第2実施形態によれば、通電に伴って先端部15a,16aを成長させることができ、先端部15a,16aの平坦化などの電極形状の劣化を抑制することができる。 In the second embodiment, the first anode 15 has a relatively long anode period DP1 in which the first anode duty ratio is 50% or more, and the second electrode 16 has a relatively long anode period. The duty ratio change amount is increased by alternately repeating the segment periods DP2 in which the anode duty ratio is 50% or less. Therefore, according to 2nd Embodiment, the front-end | tip parts 15a and 16a can be grown with electricity supply, and deterioration of electrode shapes, such as planarization of the front-end | tip parts 15a and 16a, can be suppressed.
〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態の光源装置について説明する。なお、第3実施形態の光源装置は、第1実施形態の光源装置100を変形したものであり、特に説明しない部分は第1実施形態の光源装置100と同様であるものとする。
[Third Embodiment]
The light source device according to the third embodiment will be described below. The light source device of the third embodiment is a modification of the light source device 100 of the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those of the light source device 100 of the first embodiment.
図13は、一対の電極15,16に供給する交流電流のデューティ比の変調を説明するグラフである。横軸は時間、縦軸はデューティ比を示す。この場合、実線で示すように、両電極15,16に供給される交流電流の変調パターンは、第1電極15の陽極期間が相対的に長くなる第1陽極デューティ比が50%以上の前半期H1と、第2電極16の陽極期間が相対的に長くなる第1陽極デューティ比が50%以下の後半期H2とからなる。また、デューティ比は、図4のように単調に増加又は減少するのではなく、変化率が経時的に変化するものとなっている。なお、参考のため、第2電極16が陽極の際の第2陽極デューティ比の最大値が70%の変調パターンを点線で示している。 FIG. 13 is a graph for explaining the modulation of the duty ratio of the alternating current supplied to the pair of electrodes 15 and 16. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the duty ratio. In this case, as shown by the solid line, the modulation pattern of the alternating current supplied to both electrodes 15 and 16 is the first half period in which the first anode duty ratio in which the anode period of the first electrode 15 is relatively long is 50% or more. H1 and the second half H2 in which the first anode duty ratio in which the anode period of the second electrode 16 is relatively long is 50% or less. Also, the duty ratio does not increase or decrease monotonously as shown in FIG. 4, but the rate of change changes with time. For reference, a modulation pattern in which the maximum value of the second anode duty ratio when the second electrode 16 is an anode is 70% is indicated by a dotted line.
第3実施形態においても、区分期間P1およびP2の間のデューティ比の変化量と、区分期間P1’およびP2’の間のデューティ比の変化量とのいずれもが大きくなる。そのため、第2実施形態と同様に、通電に伴って先端部15a,16aを成長させることができ、先端部15a,16aの平坦化などの電極形状の劣化を抑制することができる。 Also in the third embodiment, both the change amount of the duty ratio between the divided periods P1 and P2 and the change amount of the duty ratio between the divided periods P1 'and P2' are increased. Therefore, similarly to the second embodiment, the tip portions 15a and 16a can be grown with energization, and deterioration of the electrode shape such as flattening of the tip portions 15a and 16a can be suppressed.
〔変調パターンの変形例〕
図4、図9、および図13に示す変調パターンは、単なる例示であり、一対の電極15,16に供給する交流電流を様々な変調パターンで変化させることにより、発光管1内に対流AFが過度に局在することを防止することができる。また、図9および図13に示すように、デューティ比変化量を所定の値よりも大きくすることにより、電極形状の劣化を抑制することが可能である。例えば、交流電流を、以下の変調パターンで変化させるものとしてもよい。
[Modification of modulation pattern]
The modulation patterns shown in FIGS. 4, 9, and 13 are merely examples, and convection AF is generated in the arc tube 1 by changing the alternating current supplied to the pair of electrodes 15 and 16 with various modulation patterns. Excessive localization can be prevented. Further, as shown in FIGS. 9 and 13, it is possible to suppress deterioration of the electrode shape by making the duty ratio change amount larger than a predetermined value. For example, the alternating current may be changed with the following modulation pattern.
〔変調パターンの第1の変形例〕
図14は、変調パターンの第1の変形例を示す説明図である。第1の変形例の変調パターンは、変調周期Tmの前半において第1陽極デューティ比が基準デューティ比(50%)を下回る期間(低デューティ比期間)が短縮され、変調周期Tmの後半において第1陽極デューティ比が基準デューティ比を越える期間(高デューティ比期間)が短縮されている。他の点は、図9に示す第2実施形態における変調パターンと同様である。
[First Modification of Modulation Pattern]
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a first modification of the modulation pattern. In the modulation pattern of the first modification, a period (low duty ratio period) in which the first anode duty ratio is lower than the reference duty ratio (50%) in the first half of the modulation period Tm is shortened, and the first in the second half of the modulation period Tm. The period during which the anode duty ratio exceeds the reference duty ratio (high duty ratio period) is shortened. The other points are the same as the modulation pattern in the second embodiment shown in FIG.
一方の電極の陽極デューティ比が高い状態においては、当該電極の温度が上昇する。このように、温度が上昇した状態において電極が陰極として動作すると、放電により発生した陽イオン(例えば、Ar+やHg+)の衝突による電極材料の放電空間12中への放出(スパッタ)が多くなり、放電空間12の内壁の黒化が生じやすい。そこで、第1の変形例においては、第1電極15の温度が上昇している変調周期Tmの前半においては、低デューティ比期間を短縮してスパッタの発生を抑制し、第2電極16の温度が上昇している変調周期Tmの後半においては、高デューティ比期間を短縮してスパッタの発生を抑制している。 When the anode duty ratio of one electrode is high, the temperature of the electrode rises. As described above, when the electrode operates as a cathode in a state where the temperature has risen, the discharge (sputtering) of the electrode material into the discharge space 12 due to the collision of cations (for example, Ar + and Hg +) generated by the discharge is large. Therefore, the inner wall of the discharge space 12 tends to be blackened. Therefore, in the first modification, in the first half of the modulation period Tm in which the temperature of the first electrode 15 is rising, the low duty ratio period is shortened to suppress the occurrence of sputtering, and the temperature of the second electrode 16 is suppressed. In the latter half of the modulation period Tm in which the rise is, the high duty ratio period is shortened to suppress the occurrence of sputtering.
一方、第1の変形例においても、第1電極15の陽極期間が相対的に長くなる第1電極15の陽極デューティ比が50%以上の区分期間と、第2電極16の陽極期間が相対的に長くなる第1電極15の陽極デューティ比が50%以下の区分期間とを交互に繰り返すことにより、デューティ比変化量を大きくしている。そのため、通電に伴って先端部15a,16aを成長させることができ、先端部15a,16aの平坦化などの電極形状の劣化を抑制することができる。 On the other hand, also in the first modification example, the segment period in which the anode duty ratio of the first electrode 15 in which the anode period of the first electrode 15 is relatively long and the anode duty ratio of the first electrode 15 is 50% or more and the anode period of the second electrode 16 are relative. The amount of change in the duty ratio is increased by alternately repeating the segment period in which the anode duty ratio of the first electrode 15 that is longer than 50% is 50% or less. Therefore, the tip portions 15a and 16a can be grown along with energization, and deterioration of the electrode shape such as flattening of the tip portions 15a and 16a can be suppressed.
〔変調パターンの第2の変形例〕
図15は、変調パターンの第2の変形例を示す説明図である。第2の変形例の変調パターンでは、第1電極15の高デューティ比期間から当該高デューティ比期間に続く低デューティ比期間へのデューティ比の変化量を一定値(図15の例では、25%)とし、全体としてデューティ比が変調周期Tm(8秒)で緩やかに変化している。なお、図15においても、第2陽極デューティ比の最大値が70%の変調パターンを破線で示している。この場合、高デューティ比期間から当該高デューティ比期間に続く低デューティ比期間へのデューティ比の変化量は、30%に設定される。
[Second Modification of Modulation Pattern]
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a second modification of the modulation pattern. In the modulation pattern of the second modification, the amount of change in the duty ratio from the high duty ratio period of the first electrode 15 to the low duty ratio period following the high duty ratio period is a constant value (25% in the example of FIG. 15). ) And the duty ratio as a whole changes gently at the modulation period Tm (8 seconds). Also in FIG. 15, the modulation pattern with the maximum value of the second anode duty ratio being 70% is indicated by a broken line. In this case, the amount of change in the duty ratio from the high duty ratio period to the low duty ratio period following the high duty ratio period is set to 30%.
図15に示すように、第2の変形例においても、デューティ比変化量が十分大きくなっているので、通電に伴って先端部15a,16aが成長し、先端部15a,16aの平坦化などの電極形状の劣化が抑制される。また、両電極15,16及びその周辺の熱的状態を対流AFに影響を与える程度のロングスパンで緩やかに変動させることができるようになるので、発光管1の本体部分11内において定常的な対流AFが形成されることを回避できる。 As shown in FIG. 15, also in the second modification, the amount of change in the duty ratio is sufficiently large, so that the tip portions 15a and 16a grow with energization, and the tip portions 15a and 16a are flattened. Deterioration of the electrode shape is suppressed. In addition, since the thermal states of the electrodes 15 and 16 and their surroundings can be gradually changed with a long span that affects the convection AF, it is steady in the main body portion 11 of the arc tube 1. Formation of convection AF can be avoided.
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
また、上記実施形態の光源ユニット10に用いるランプとしては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。 Various lamps such as a high-pressure mercury lamp and a metal halide lamp are conceivable as the lamp used in the light source unit 10 of the above embodiment.
また、上記実施形態のプロジェクタ200では、光源装置100からの光を複数の部分光束に分割するため、一対のフライアイレンズ23a,23bを用いていたが、この発明は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイレンズ23a,23bをロッドインテグレータに置き換えることもできる。 Further, in the projector 200 of the above embodiment, a pair of fly-eye lenses 23a and 23b is used to divide the light from the light source device 100 into a plurality of partial light beams. That is, the present invention can be applied to a projector that does not use a lens array. Furthermore, the fly-eye lenses 23a and 23b can be replaced with rod integrators.
また、上記プロジェクタ200において、光源装置100からの光を特定方向の偏光とする偏光変換素子24を用いていたが、この発明は、このような偏光変換素子24を用いないプロジェクタにも適用可能である。 Further, in the projector 200, the polarization conversion element 24 that converts the light from the light source device 100 into a specific direction of polarization is used. However, the present invention is also applicable to a projector that does not use such a polarization conversion element 24. is there.
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。 In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a transmissive projector has been described. However, the present invention can also be applied to a reflective projector. Here, “transmission type” means that a liquid crystal light valve including a liquid crystal panel transmits light, and “reflection type” means that the liquid crystal light valve reflects light. It means that there is. The light modulation device is not limited to a liquid crystal panel or the like, and may be a light modulation device using a micromirror, for example.
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図8に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。 Further, as the projector, there are a front projector that projects an image from the direction of observing the projection surface and a rear projector that projects an image from the side opposite to the direction of observing the projection surface. The projector configuration shown in FIG. Is applicable to both.
また、上記実施形態では、3つの液晶パネル41a〜41cを用いたプロジェクタ200の例のみを挙げたが、本発明は、1つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、2つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、或いは、4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。 In the above-described embodiment, only the example of the projector 200 using the three liquid crystal panels 41a to 41c has been described. However, the present invention is a projector using only one liquid crystal panel, a projector using two liquid crystal panels, Or it is applicable also to the projector using four or more liquid crystal panels.
また、上記実施形態では、色分離光学系30や液晶ライトバルブ40a,40b,40c等を用いて各色の光変調を行っているが、これらに代えて、例えば光源装置100及び照明光学系20によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイスとを組み合わせたものを用いることによって、カラーの光変調及び合成を行うこともできる。 In the above-described embodiment, light modulation of each color is performed using the color separation optical system 30 and the liquid crystal light valves 40a, 40b, 40c, etc., but instead, for example, by the light source device 100 and the illumination optical system 20 By using a combination of an illuminated color wheel and a device that is configured by pixels of a micromirror and irradiated with light transmitted through the color wheel, color light modulation and synthesis can be performed.
2…リフレクタ、 3…副鏡、 10…光源ユニット、 11…本体部分、 12…放電空間、 13,14…封止部、 15…第1電極、 15a,16a…先端部、 15b,16b…大径部、 16…第2電極、 20…照明光学系、 22…平行化レンズ、 23a,23b…フライアイレンズ、 24…偏光変換素子、 25…重畳レンズ、 30…色分離光学系、 31a,31b…ダイクロイックミラー、 40…光変調部、 40a,40b,40c…液晶ライトバルブ、 41a,41b,41c…液晶パネル、 42a,42b,42c…偏光フィルタ、 50…クロスダイクロイックプリズム、 60…投射レンズ、 70…光源駆動装置、 70a…点灯装置、 70b…制御装置、 74…駆動制御部、 76…データ収納部、 100…光源装置、 200…プロジェクタ、 AF…対流、 AR…アーク、 EG…電極間空間、 OA…システム光軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Reflector, 3 ... Secondary mirror, 10 ... Light source unit, 11 ... Main part, 12 ... Discharge space, 13, 14 ... Sealing part, 15 ... 1st electrode, 15a, 16a ... Tip part, 15b, 16b ... Large Diameter part 16 ... 2nd electrode 20 ... Illumination optical system 22 ... Parallelizing lens 23a, 23b ... Fly eye lens 24 ... Polarization conversion element 25 ... Superposition lens 30 ... Color separation optical system 31a, 31b ... Dichroic mirror, 40 ... Light modulation unit, 40a, 40b, 40c ... Liquid crystal light valve, 41a, 41b, 41c ... Liquid crystal panel, 42a, 42b, 42c ... Polarization filter, 50 ... Cross dichroic prism, 60 ... Projection lens, 70 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Light source drive device, 70a ... Lighting device, 70b ... Control device, 74 ... Drive control part, 76 ... Data storage part, 1 0 ... light source apparatus, 200 ... projector, AF ... convection, AR ... arc, EG ... inter-electrode space, OA ... system optical axis
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、以下の形態としても実現することが可能である。
本発明の一形態は、光源装置であって、相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と;前記第1電極側に配置され、前記第1電極及び前記第2電極間の放電により発生した光束を反射して被照明領域に射出する主反射鏡と;前記主反射鏡に対向して前記第2電極側に配置され、前記第1電極及び前記第2電極の電極間空間からの光束を前記電極間空間側に向けて反射する副反射鏡と;交流電流を前記第1及び前記第2電極に供給する定常的動作において、前記第1電極及び前記第2電極間に供給する交流電流デューティ比を所定のパターンで変化させるとともに、前記第1電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合の最大値よりも、前記第2電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合の最大値を小さくする電流駆動装置とを備え、前記所定のパターンには、前記交流電流デューティ比が所定時間同一値に維持される区分期間が複数含まれ、前記複数の区分期間における各区分期間で、前記交流電流の極性が正と負の間で複数回反転する。このような形態であれば、副反射鏡側の第2電極の方が主反射鏡側の第1電極よりも高温になる現象を防止し、第2電極のみが早期に劣化する現象を抑制することができる。その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。
上記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、(a)相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、(b)第1電極側に配置され、第1電極及び第2電極間の放電により発生した光束を反射して被照明領域に射出する主反射鏡と、(c)主反射鏡に対向して第2電極側に配置され、第1電極及び第2電極の電極間空間からの光束を電極間空間側に向けて反射する副反射鏡と、(d)交流電流を第1及び第2電極に供給する定常的動作において、第1電極及び第2電極間に供給する交流電流デューティ比を所定のパターンで変化させるとともに、第1電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合(以下ではこの割合を第1陽極デューティ比ともいう)の最大値よりも、第2電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合(以下ではこの割合を第2陽極デューティ比ともいう)の最大値を小さくする電流駆動装置とを備える。ここで、定常的動作とは、点灯開始後に発光管を定常的に発光させる動作を意味する。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
One aspect of the present invention is a light source device, an arc tube having a first electrode and a second electrode that emit light by discharge between each other; and disposed on the first electrode side, the first electrode and the first electrode A main reflecting mirror that reflects a light beam generated by a discharge between two electrodes and emits the light to an illuminated area; and is disposed on the second electrode side so as to face the main reflecting mirror, and the first electrode and the second electrode A sub-reflector that reflects a light beam from the inter-electrode space toward the inter-electrode space; in a steady operation of supplying an alternating current to the first and second electrodes, the first electrode and the second electrode The alternating current duty ratio supplied between the electrodes is changed in a predetermined pattern, and the second electrode is an anode in one cycle than the maximum value of the time ratio in which the first electrode operates as an anode in one cycle. The maximum value of the percentage of time to operate as small And the predetermined pattern includes a plurality of segment periods in which the alternating current duty ratio is maintained at the same value for a predetermined time, and the alternating current in each segment period in the plurality of segment periods. The current polarity is inverted multiple times between positive and negative. With such a configuration, the second electrode on the sub-reflecting mirror side prevents the phenomenon of higher temperature than the first electrode on the main reflecting mirror side, and suppresses the phenomenon that only the second electrode deteriorates earlier. be able to. In addition, the present invention can be realized in the following forms.
In order to solve the above-described problems, a light source device according to the present invention includes (a) an arc tube having a first electrode and a second electrode that emit light by discharge between each other, and (b) disposed on the first electrode side. A main reflecting mirror that reflects the light beam generated by the discharge between the first electrode and the second electrode and emits it to the illuminated area; and (c) is disposed on the second electrode side so as to face the main reflecting mirror. A sub-reflector that reflects a light beam from the inter-electrode space of the electrode and the second electrode toward the inter-electrode space; and (d) a steady operation of supplying an alternating current to the first and second electrodes. The alternating current duty ratio supplied between the second electrode and the second electrode is changed in a predetermined pattern, and the ratio of the time during which the first electrode operates as an anode in one cycle (hereinafter, this ratio is also referred to as the first anode duty ratio). The second electrode is the anode in one cycle than the maximum value of Percentage of time that the operation (hereinafter this percentage also referred to as a second anode duty ratio) and a current driver to reduce the maximum value of. Here, the steady operation means an operation of causing the arc tube to emit light steadily after starting lighting.
Claims (10)
前記第1電極側に配置され、前記第1電極及び前記第2電極間の放電により発生した光束を反射して被照明領域に射出する主反射鏡と、
前記主反射鏡に対向して前記第2電極側に配置され、前記第1電極及び前記第2電極の電極間空間からの光束を前記電極間空間側に向けて反射する副反射鏡と、
交流電流を前記第1及び前記第2電極に供給する定常的動作において、前記第1電極及び前記第2電極間に供給する交流電流デューティ比を所定のパターンで変化させるとともに、前記第1電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合の最大値よりも、前記第2電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合の最大値を小さくする電流駆動装置と
を備える光源装置。 An arc tube having a first electrode and a second electrode that emit light by discharge between each other;
A main reflector that is disposed on the first electrode side and reflects a light beam generated by a discharge between the first electrode and the second electrode to be emitted to an illuminated area;
A sub-reflecting mirror disposed on the second electrode side facing the main reflecting mirror and reflecting a light beam from the inter-electrode space of the first electrode and the second electrode toward the inter-electrode space;
In a steady operation of supplying an alternating current to the first and second electrodes, an alternating current duty ratio supplied between the first electrode and the second electrode is changed in a predetermined pattern, and the first electrode is A light source device comprising: a current driving device configured to reduce a maximum value of a ratio of a time during which the second electrode operates as an anode in one period to a maximum value of a ratio of a time during which the second electrode operates as an anode in one period.
前記所定のパターンは、前記交流電流デューティ比が一定の値に維持されている区分期間として、第1の区分期間と、前記第1の区分期間に引き続き前記交流電流デューティの異なる第2の区分期間とを含んでおり、
前記第1の区分期間における前記交流電流デューティ比と、前記第2の区分期間における前記交流電流デューティ比との差が、所定値よりも大きい
光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 4,
The predetermined pattern includes a first divided period and a second divided period in which the alternating current duty is different from the first divided period as a divided period in which the alternating current duty ratio is maintained at a constant value. And
A light source device, wherein a difference between the alternating current duty ratio in the first segment period and the alternating current duty ratio in the second segment period is greater than a predetermined value.
前記第1の区分期間における前記交流電流デューティ比と前記第2の区分期間における前記交流電流デューティ比とは、前記交流電流デューティ比の変化範囲の中央値に基づいて予め定められた基準デューティ比をまたぐように変化する
光源装置。 The light source device according to claim 5,
The alternating current duty ratio in the first segment period and the alternating current duty ratio in the second segment period are a reference duty ratio determined in advance based on a median value of the change range of the alternating current duty ratio. A light source device that changes over time.
前記第1の区分期間の長さと前記第2の区分期間の長さは、互いに異なっている
光源装置。 The light source device according to claim 6,
The length of the first segment period and the length of the second segment period are different from each other.
前記所定のパターンは周期的に変化するパターンであり、
前記パターンの一周期内の所定の期間において、前記交流電流デューティ比が前記基準デューティ比よりも高い区分期間の長さを前記交流電流デューティ比が前記基準デューティ比よりも低い区分期間の長さよりも長くし、
前記パターンの一周期内の残りの期間において、前記交流電流デューティ比が前記基準デューティ比よりも高い区分期間の長さを前記交流電流デューティ比が前記基準デューティ比よりも低い区分期間の長さよりも短くした
光源装置。 The light source device according to claim 7,
The predetermined pattern is a periodically changing pattern;
In a predetermined period within one cycle of the pattern, the length of the segment period in which the alternating current duty ratio is higher than the reference duty ratio is longer than the length of the segment period in which the alternating current duty ratio is lower than the reference duty ratio. Lengthen and
In the remaining period in one cycle of the pattern, the length of the segment period in which the alternating current duty ratio is higher than the reference duty ratio is longer than the length of the segment period in which the alternating current duty ratio is lower than the reference duty ratio. Shortened light source device.
前記光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された像を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。 The light source device according to any one of claims 1 to 8,
A light modulation device illuminated by illumination light from the light source device;
A projection optical system for projecting an image formed by the light modulation device;
A projector comprising:
放電用の交流電流を前記第1及び前記第2電極に供給する定常的動作において、前記第1電極及び第2電極間に供給する交流電流デューティ比を所定のパターンで変化させるとともに、前記第1電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合の最大値よりも、前記第2電極が一周期のうち陽極として動作する時間の割合の最大値を小さくする、放電灯の駆動方法。 An arc tube having a first electrode and a second electrode that emits light by discharge between each other and a light beam that is disposed on the first electrode side and that is generated by the discharge between the first electrode and the second electrode is reflected. A main reflecting mirror that exits to the illuminated region; and is disposed on the second electrode side so as to face the main reflecting mirror, and transmits a light beam from the interelectrode space of the first electrode and the second electrode to the interelectrode space side A discharge lamp driving method comprising a sub-reflecting mirror that reflects toward the
In a steady operation of supplying an alternating current for discharge to the first and second electrodes, the alternating current duty ratio supplied between the first electrode and the second electrode is changed in a predetermined pattern, and the first A method for driving a discharge lamp, wherein the maximum value of the ratio of time during which the electrode operates as an anode in one cycle is smaller than the maximum value of the ratio of time during which the second electrode operates as an anode in one period.
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