CN102026455A - 点亮装置和投影机 - Google Patents

Abstract

本发明提供可简化构成并降低电路基板、电路元件等的构成部件的负载的点亮装置及投影机。点亮装置6向放电灯具有的电极E供给电力，点亮该放电灯。点亮装置6具有使高电压脉冲发生并将该高电压脉冲对放电灯的电极施加的脉冲生成电路64。脉冲生成电路64具备输出端与放电灯的电极E连接的电感器(变压器642的二次绕组6422)和与输出端连接并与该电感器一起使对电极E施加的电流产生自由振荡的电容器643、644。

Description

点亮装置和投影机

技术领域

本发明涉及使放电灯点亮的点亮装置和投影机。

背景技术

以往，已知具备光源、调制从该光源出射的光束而形成与图像信息相应的图像的光调制装置以及投影该图像的投影光学装置的投影机。这样的光源往往采用形成有在内部封入一对电极及放电物质的放电空间的超高压水银灯等的放电灯，该场合，采用控制该放电灯的点亮的点亮控制装置。这样的点亮控制装置已知具备向放电灯供给灯电力使该放电灯点亮的点亮装置和控制该点亮装置的动作的控制装置(控制电路)(例如，参照专利文献1)。

该专利文献1记载的点亮控制装置(高压放电灯点亮装置)包括斩波电路(chopper circuit)、全桥电路(full-bridge circuit)、谐振电路(resonating circuit)及点火器电路(igniter circuit)。

斩波电路使从直流电源部输入的电压降压，向全桥电路输出。全桥电路将输入的直流电流变换为交流电流，供给高压放电灯。谐振电路通过全桥电路的开关动作而谐振，发生高电压。点火器电路利用谐振电路发生的高电压，发生用于启动高压放电灯的脉冲电压。

这里，在冷暗处放置的放电灯中，内部封入的发光物质成为难以激活的约束状态，因此存在点亮时施加比通常高的点亮开始电压的方法。

相对地，该点亮控制装置中，通过具备点火器电路以及谐振电路，可发生高电压，因此可以破坏冷暗处放置的放电灯的电极间的绝缘。

专利文献1：日本特开2009-54365号公报。

但是，前述的专利文献1所述的点亮控制装置中，由于分别具备谐振电路和点火器电路，因此存在点亮装置的构成复杂的问题。另外，在谐振电路的下游侧发生高电压，因此存在基板及电路元件等容易劣化的问题。

发明内容

本发明的目的是提供可简化构成并降低构成部件的负载的点亮装置及投影机。

为了达成上述目的，本发明的点亮装置，向放电灯具有的电极供给电力而使该放电灯点亮，其特征在于，具备：脉冲生成电路，其发生高电压脉冲并将该高电压脉冲对上述电极施加，上述脉冲生成电路具备：电感器，其输出端与上述电极经由引线连接；和电容器，其与上述输出端串联连接，并与上述电感器一起使对上述电极施加的电流产生自由振荡。

作为这样的点亮装置点亮的放电灯，可以是超高压水银灯等的光源灯。

根据本发明，通过脉冲生成电路的电感器和电容器使对电极施加的电流发生高电压的过冲(自由振荡)，从而可以提高对放电灯的电极施加的电压。从而，不必设置该脉冲生成电路以外的谐振电路。从而，可以简化点亮装置的构成。

另外，电容器和电感器的输出端经由引线与放电灯的电极连接，因此，该高电压不施加到点亮装置的其他构成。从而，可以减轻构成点亮装置的电路元件等的构成部件的负担。

这里，前述的专利文献1所述的点亮控制装置中，由于构成谐振电路的部件的部件常数的偏差、驱动频率的变动等，可能从谐振电路输出期望以上的高电压。因而，为了输出期望的电压，必须调节点亮电路全体。相对地，根据本发明，发生的高电压经由引线直接施加到电极，因此，高电压不施加到点亮装置的构成部件，可以可靠地减轻该构成部件的负担。

而且，电容器的电容量可以设为能够产生用于解除前述冷暗处放置的约束状态所必要程度的电压的程度。从而，与采用前述的谐振电路的场合比，可以减小电容器的电容量。

本发明中，最好上述脉冲生成电路具备具有一次绕组及二次绕组的变压器，上述电感器是上述二次绕组。

这里，有在脉冲生成电路设置变压(升压)用变压器的情况。相对地，本发明中，通过将该变压器的二次绕组用作电感器，不必另外设置电感器。从而，可以进一步简化脉冲生成电路以及点亮装置的构成。

本发明的投影机，其特征在于具有前述的点亮装置。

本发明的投影机可以实现与前述的本发明的点亮装置同样的作用效果。

附图说明

图1是本发明一实施例的投影机的构成的示意图。

图2是上述实施例中的点亮控制装置的构成的电路图。

图3是上述实施例中的脉冲生成电路的动作前对电极施加的电压的波形图。

符号说明：

1...投影机，6...点亮装置，7...控制装置，416...放电灯，62...变换电路，64...脉冲生成电路，642...变压器，643，644...电容器，6421...一次绕组，6422...二次绕组(电感器)，E(E1，E2)...电极。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明一实施例。

图1是本实施例投影机1的构成的示意图。

本实施例的投影机1调制从内部设置的光源装置411出射的光束，形成与图像信息相应的图像，将该图像在屏幕等的被投影面上放大投影。该投影机1如图1所示，具备外装筐体2、投影光学装置3及图像形成装置4。另外，投影机1具备由冷却该投影机1内部的冷却风扇等构成的冷却单元91、向投影机1内部的各构成部件供给电力的电源单元92及控制投影机1全体的控制单元93等。

〔外装筐体及投影光学装置的构成〕

外装筐体2是由合成树脂或金属以全体近似长方体状形成的筐体，前述的各装置3、4及各单元91～93等在内部收纳配置。

投影光学装置3将在后述的图像形成装置4形成的图像在被投影面上成像，并放大投影该图像。虽然省略了图示，该投影光学装置3构成为在筒状的镜筒内收纳了多个透镜的透镜组。

〔图像形成装置的构成〕

图像形成装置4是在前述的控制单元93的控制下，形成与图像信息相应的图像光的光学装置。该图像形成装置4具备照明光学装置41、色分离光学装置42、中继光学装置43及电光装置44，将这些收纳配置在设定于内部的照明光轴A上的规定位置，另外还具备支持投影光学装置3的光学部件用筐体45。

照明光学装置41具备光源装置411、一对透镜阵列412、413、偏振变换元件414及重叠透镜415。

色分离光学装置42具备分色镜421、422及反射镜423，中继光学装置43具有入射侧透镜431、中继透镜433及反射镜432、434。

电光装置44具备：场透镜441；作为光调制装置的3个液晶面板442(红色光用、绿色光用及蓝色光用的液晶面板，分别是442R、442G、442B)；各3个入射侧偏振板443、视角补偿板444及出射侧偏振板445；作为色合成光学装置的交叉分色棱镜446。

这样的图像形成装置4中，由照明光学装置41将照明区域内的照度近似均一化的光束出射，该光束由色分离光学装置42分离为红(R)、绿(G)、蓝(B)的3个色光。这些分离的各色光在各液晶面板442根据图像信息分别被调制，形成各色光的图像。该各色光的图像由交叉分色棱镜446合成，通过投影光学装置3在被投影面上放大投影。

〔光源装置的构成〕

光源装置411如图1所示，具备放电灯416、主反射镜417、副反射镜418及平行化凹透镜419、在内部收纳这些的壳体(图示省略)以及控制放电灯416的点亮的点亮控制装置5。

其中，放电灯416具有：具有在内部形成的放电空间内封入一对电极E(E1，E2)(参照图2)及放电物质的近似球状的发光部4161；从该发光部4161的两端以相互离开的方向延伸的一对密封部4162、4163。这样的放电灯例如可采用超高压水银灯等。

主反射镜417通过粘接剂固定到从透镜阵列412离开侧的密封部4162。在该主反射镜417的内侧，形成凹曲面状的反射面，由该反射面反射从发光部4161入射的光，在照明光轴A上的第2焦点收敛。

副反射镜418是覆盖发光部4161中的密封部4163侧(主反射镜417侧的相反侧)的玻璃制的成形品。该副反射镜418具有沿着该发光部4161的外形的形状，在与发光部4161相对的面形成反射面。副反射镜418将从发光部4161出射的光中向主反射镜417侧的相反侧出射的光反射，并入射到主反射镜417的反射面。从而，可以抑制从发光部4161向光源装置411的光束出射方向的前端侧直接出射且不入射透镜阵列412的光的发生。

平行化凹透镜419使由主反射镜417反射并收敛的光束相对于照明光轴A平行化。

〔点亮控制装置的构成〕

图2是点亮控制装置5的构成的示图。

点亮控制装置5如图2所示，具备：将从前述的电源单元92供给的直流电流变换为交流电流后向放电灯416的电极E(E1，E2)输出，点亮该放电灯416的点亮装置6；在前述的控制单元93的控制下控制点亮装置6的控制装置7。

〔点亮装置的构成〕

点亮装置6具备降压电路61、变换电路62、电容器63及脉冲生成电路64。

降压电路61是下斩波电路，是在控制装置7的控制下，将从电源单元92输入的直流电流(例如，近似380V)下降到适于放电灯416的电压(例如，近似50V～150V)的电路。该降压电路61的详细图示省略，例如，具备作为串联连接的开关元件的FET(场效应晶体管)及线圈和与这些元件的分支连接的二极管及电容器。这些中，FET根据控制装置7施加的栅极电压，将输入的直流电流下降到期望的电压。另外，线圈、二极管及电容器进行输入的直流电流的高频分量的除去、整流及恒功率化。

变换电路62是逆变器电路，将输入的直流电流变换为交流电流。该变换电路62构成为具有一对FET621及一对FET622的桥电路。经降压电路61整流的直流电流输入该变换电路62。由后述的控制装置7对FET621及FET622施加栅极电压后，包含一对FET621的通路和包含一对FET622的通路交互流过短路电流，从而，生成交流电流。该变换电路62在放电灯416的点亮前以高频率(例如10kHz以上)驱动，点亮后以低频率(例如1kHz以下)驱动。

电容器63是将变换电路62和脉冲生成电路64连接的耦合电容器。

脉冲生成电路64是点火器电路，在放电灯416的点亮启动时动作。具体地，脉冲生成电路64向电极E输出高电压脉冲，进行该电极E间的绝缘破坏，促进放电灯416的启动。该脉冲生成电路64在变换电路62和放电灯416之间与该放电灯416并联连接。这样的脉冲生成电路64具备一次电路641、点火器变压器(以下，也简称为变压器)642、电容器643、644。

一次电路641具备电阻器6411、二极管6412、电容器6413及作为开关元件的FET6414。该一次电路641中，从变换电路62输入的电流经由电阻器6411由二极管6412整流后，对电容器6413施加，在该电容器6413蓄积电荷。在该电容器6413蓄积充分电荷后，若由控制装置7对FET6414施加作为触发信号的栅极电压，则FET6414成为ON状态(导通状态)，释放电容器6413蓄积的电荷。从而，经由FET6414，大的脉冲电流流向变压器642的一次绕组6421。

变压器642具有一次绕组6421及二次绕组6422。其中，一次绕组6421与前述的一次电路641的输出端连接。另外，二次绕组6422起到本发明的电感器的功能，该二次绕组6422的输入端与变换电路62连接，输出端与电极E(E1，E2)连接。

这样的变压器642根据流向一次绕组6421的电流，使流向二次绕组6422的电流变压(升压)。因而，前述的脉冲电流流向一次绕组6421后，在二次绕组6422产生高电压脉冲(例如，近似6kV)。

电容器643、644与二次绕组6422的输出端连接。换言之，电容器643和电容器644相互串联连接，从变换电路62的输出端看，与电极E并联连接。这些电容器643、644在前述的高电压脉冲施加前，与二次绕组6422一起，使从变压器642输出的交流电流产生自由振荡(过冲)并降压，对电极E施加。

另外，通过采用2个电容器643、644可具备耐高电压特性外，即使在一方故障的场合，也可以使其动作。

这样的电容器643、644和二次绕组6422的输出端经由引线L与放电灯416的电极E连接。例如，变压器642及电容器643、644搭载于电路基板，变压器642及电容器643、644的输出端经由引线L与电极E连接。

〔电极间的绝缘破坏〕

放电灯在冷暗处放置的场合，如前述，发光物质难以激活，因此，在未放置的场合对电极施加的高电压脉冲，有该电极间的绝缘难以破坏的情况。以下，将这样的状态称为约束状态。

为了解除该约束状态，即，为了成为以从前述的二次绕组6422输出的高电压脉冲可产生绝缘破坏的状态，在该高电压脉冲的施加前，考虑对电极E在规定期间(本实施例中，到在电容器6413蓄积电荷为止的期间)预先施加高电压。

因而，通过设置电容器643、644，在前述的以高频率进行变换电路62的驱动时(放电灯416的点亮前，脉冲生成电路64的动作前)，来自变压器642的输出电压的峰值通过自由振荡而增加(上升)。

图3是脉冲生成电路64的动作前对放电灯416的输出电压的波形的一例的示图。

例如，如图3所示，通过二次绕组6422及电容器643、644使输入的50kHz的交流矩形波电流产生1MHz的自由振荡，从而，可以将对点亮前的放电灯416的输出电压的峰值从200V提高到1.2kV。通过对放电灯416的电极E施加这样的高电压脉冲，解除在前述冷暗处放置形成的约束状态。

另外，该自由振荡设定成不接近谐振状态，例如在50kHz的高频的半周期内衰减。具体地，本实施例中，通过设定电容器643、644的电容量比较小，并设定自由振荡的频率高达例如1MHz，使由二次绕组6422和电容器643、644发生的自由振荡快速衰减。

这里，该自由振荡的频率由作为电感器的二次绕组6422及电容器643，644的常数确定。根据该自由振荡的频率，确定自由振荡产生的峰值电压值(例如1.2kV)。

另外，约束状态的解除所必要的电压值等的条件因放电灯416的种类、设置环境等而异。因而，通过实验预先计测能够可靠地解除的最适值，配合该最适值，设定电容器的电容量、驱动频率等。

另外，电容器643、644在二次绕组6422的输出发生大的振铃(ringing)，则只要发生前述的由冷暗处放置形成的约束状态的解除所必要的电压即可，因此可以比较小的电容量(例如，数10pF)构成。

施加高电压后(解除约束状态后)，通过对电极E施加前述的高电压脉冲，电极E1、E2间的绝缘被破坏，确保了该电极E1、E2间的电气导通，放电灯416点亮。

这样，放电灯416点亮后，该放电灯416以恒电压负载(例如近似10～150V)动作，控制装置7根据检测的降压电路61的输出电压及输出电流，进行恒功率控制。

〔控制装置的构成〕

控制装置7如前述，在控制单元93的控制下，根据降压电路61的输出电压及输出电流，控制点亮装置6的动作。例如，控制装置7如前述，与降压电路61连接，对降压电路61的FET施加栅极电压，使从该降压电路61供给变换电路62的电流降压。

另外，控制装置7与构成变换电路62的各FET621、622连接，对该各FET621、622输出栅极电压，由该变换电路62从直流电流生成交流电流。此时，控制装置7通过改变变换电路62的驱动频率，生成前述频率的交流电流，对一次电路641的FET6414施加栅极电压。另外，该控制装置7进行的变换电路62的驱动频率变动是在一次电路641的电容器6413充分蓄积电荷后进行，而本实施例中，控制装置7以从点亮装置6的驱动开始时的经过时间判断该蓄积充分电荷的时刻。

根据以上说明本实施例的投影机1，具有以下的效果。

由脉冲生成电路64的二次绕组6422和电容器643、644使对电极E施加的电流发生自由振荡，可以提高对放电灯416的电极E施加的电压。从而，不必在该脉冲生成电路64另外设置谐振电路。从而，可以简化点亮装置6的构成。从而，可以应对投影机1等的制品要求的小型化、成本降低。

另外，电容器643、644和二次绕组6422的输出端经由引线与放电灯416的电极E连接，因此，该高电压不对点亮装置6的电源通路以外的其他构成(电路元件等)施加。从而，可以减轻构成点亮装置6的电路元件等的构成部件的负担。

例如，在变换电路62和脉冲生成电路64间设置谐振电路的场合，由于在谐振电路的下游发生高电压，因此谐振电路的下游的构成部件的负担大。相对地，上述构成中，由于谐振电路可省略，因此不会产生这样的负担。另外，短时间达到高电压的峰值，因此，可以抑制高电压的施加造成的电路基板、电路元件等的构成部件的劣化。

而且，电极间的绝缘破坏时，只要产生解除前述的由冷暗处放置形成的约束状态所必要的程度的电压即可，因此，与采用前述的谐振电路的场合比，可以减小电容器643、644的电容量。

具体地，电容器643、644的电容量与在变换电路62和脉冲生成电路64间的虚线P所示位置(取代电容器63)设置谐振电路时构成该谐振电路的电容器比较，可以采用低1～2数量级的电容量。

另外，在脉冲生成电路64中需要变压(升压)用变压器642，由于将变压器642的二次绕组6422用作电感器，因此，不必为了产生自由振荡而另外设置电感器。从而，可以进一步简化脉冲生成电路64以及点亮装置6的构成。

〔实施例的变形〕

本发明不限于前述的实施例，在可达成本发明目的的范围的变形、改良等也是本发明所包含的。

上述实施例中，点亮装置6由降压电路61、变换电路62、电容器63、脉冲生成电路64构成，但是本发明不限于此。例如，根据控制装置7的规格，也可以附加波形成形电路及保护电路等。关于电路构成，只要具有与前述说明同样的功能，就不限于上述实施例的构成。例如，作为产生自由振荡的电容器，采用了2个电容器643、644，但是也可以由一个电容器构成，也可以由3个以上的电容器构成。

上述实施例中，将变压器642的二次绕组6422用作与电容器643、644一起使自由振荡发生的电感器，但是本发明不限于此。例如，也可以采用在二次绕组6422和电容器643、644间个别设置自由振荡用的电感器的构成。

上述实施例中，脉冲生成电路64具有FET6414作为开关元件，但是本发明不限于此。即，根据规定的信号输入，只要可对电极E施加高电压脉冲，也可以是其他构成。另外，也可以采用其他晶体管及晶闸管等的其他开关元件，也可以采用放电间隙。

上述实施例中，使驱动放电灯416的点亮前的变换电路62的频率一定(例如50kHz)，但是本发明不限于此。即，由控制装置7使该频率变动到期望的频率，可以根据投影机1的设置环境等对从脉冲生成电路64向放电灯416的电极E的输出进行期望的调节。

上述实施例中，为了解除前述的由冷暗处放置形成的约束状态，发生自由振荡，但是本发明不限于此。例如，因为其他理由在脉冲生成电路64中无法获得充分电压的场合，可以采用通过自由振荡升压的峰值电压。另外，自由振荡的频率示例为1MHz，但是该频率不限于此。例如也可以高频率(具体为500kHz～3MHz程度)在半周期以内衰减，且发生高峰值电压(具体为500～2kV程度)。

上述实施例中，放电灯在冷暗处放置的场合及未放置的状态(通常时)中都在高电压脉冲的施加前对电极E施加由自由振荡升压的高电压，但是本发明不限于此。例如，也可以在投影机设置温度传感器等，在比规定温度低的场合，使对电极E施加的电流产生自由振荡，另外，在比规定温度高的场合，不产生自由振荡。

上述实施例中，举出了具备3个液晶面板442R、442G、442B的投影机1，但是本发明不限于此。即，本发明也可适用采用2个以下或者4个以上的液晶面板的投影机。

上述实施例中，说明了图像形成装置4具有平面上看近似L字形状的构成，但是不限于此，例如，也可以采用具有平面上看近似U字形状的构成。

上述实施例中，采用了光束入射面和光束出射面不同的透过型液晶面板442，也可以采用光入射面和光出射面相同的反射型液晶面板。

上述实施例中，作为光调制装置，例示了具有液晶面板442的投影机1，但是，只要是根据图像信息调制入射光束而形成光学像的光调制装置，也可以采用其他构成的光调制装置。例如，在采用微镜的装置等液晶以外的光调制装置的投影机也可适用本发明。采用这样的光调制装置的场合，光束入射侧及光束出射侧的偏振板443、445可以省略。

上述实施例中，在投影机1采用点亮放电灯416的点亮装置6，但是本发明不限于此。即，这样的点亮装置6也可以用于看台等的照明装置。而且，也可以单体利用该点亮装置6。

【产业上的利用可能性】

本发明适用于放电灯的点亮装置，尤其适用于投影机采用的点亮装置。

Claims (7)

1.一种点亮装置，向放电灯具有的电极供给电力而使该放电灯点亮，其特征在于，具备：

脉冲生成电路，其发生高电压脉冲并将该高电压脉冲对上述电极施加，

上述脉冲生成电路具备：

电感器，其输出端与上述电极连接；和

电容器，其与上述输出端连接，并与上述电感器一起使对上述电极施加的电流产生自由振荡。

2.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，

上述脉冲生成电路具备具有一次绕组和二次绕组的变压器，

上述电感器是上述二次绕组。

3.根据权利要求2所述的点亮装置，其特征在于，

上述变压器具有多个上述二次绕组，上述多个二次绕组与上述放电灯具有的多个电极分别连接。

4.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，

上述脉冲生成电路具备多个上述电感器，上述多个电感器与上述放电灯具有的多个电极分别连接。

5.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，

上述电容器由多个电容器串联连接构成。

6.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，

上述电感器和上述电极经由引线连接。

7.一种投影机，其特征在于，

具有根据权利要求1所述的点亮装置。

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