JP2005202283A - フリッカ検出装置、フリッカ検出方法およびプロジェクタ装置 - Google Patents

フリッカ検出装置、フリッカ検出方法およびプロジェクタ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 フリッカの発生をランプ毎に検出可能にしたフリッカ検出装置を提供する。
【解決手段】 ランプに印加される電圧からAC成分の信号であるAC信号を抽出するAC成分抜取回路と、フリッカがランプに発生した旨を表示するための表示部と、フリッカを判定するための基準電圧が予め登録され、基準電圧とAC成分抜取回路から受信するAC信号とを比較した結果に応じて、フリッカがランプに発生した旨を表示部に表示させる制御部とを有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、プロジェクタ装置等のランプを使用する装置に用いられるフリッカ検出装置、フリッカ検出方法およびプロジェクタ装置に関する。
液晶プロジェクタおよびDLP(Digital Light Processing)プロジェクタ等のプロジェクタ装置には、点光源に近いことや輝度が高いこと等の利点があるキセノン(Xenon)ランプなどの放電ランプ(以下、単にランプと称する)が用いられている。ランプは使用時間が長くなると明るさが低減して投影像が見えにくくなる。そのため、明るさが低減して投影像が見えにくくなるまでの使用可能時間を予め予測し、できるだけランプを長く使用するための対策が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
一方、投影像が見えにくくなる原因として、ランプの明るさ低減の他にフリッカの発生がある。従来、何本かの試験ランプにてライフテストを実施し、ランプの明るさの低減と、ランプにフリッカが生じたか否かということを総合的に判断し、その傾向から使用できなくなるまでの大体の時間を見積もってランプの寿命を決めていた。そして、このようにして決めた寿命をランプの使用可能な時間のデータとしてプロジェクタ装置に予め入力し、各ランプの使用可能時間に同じ制限をかけていた。
特開2001−142145号公報
上述の方法で決められたランプの寿命は傾向的寿命であり、ランプ毎に寿命を明確に決めたものではなかった。
また、近年、ランプのランニングコストを低減するために、長時間の使用による明るさの低減は無視して、投影像が見苦しくない程度までランプを使用したいという要望がある。フィルムを扱うシネマ関係の映画館では、フリッカが発生したか否かを人が判断し、フリッカが発生したと判断すると、ランプを交換するのが慣例になっている。そのため、プロジェクタ装置に予め入力されたランプの使用時間をあくまで目安とし、フリッカが発生するまでランプを使うことになる。
一方、キセノンランプはフリッカが増えてくると破裂の危険性が増えてくる。そのため、ランプ交換の時期が遅れると、プロジェクタ装置内でランプが破裂するおそれがある。寿命近くまでランプを使用するという状況下でプロジェクタ装置をランプの破裂から安全、かつ確実に守る必要がある。
本発明は上述したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、フリッカの発生をランプ毎に検出可能にしたフリッカ検出装置、フリッカ検出方法およびプロジェクタ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明のフリッカ検出装置は、ランプに発生するフリッカを検出するためのフリッカ検出装置であって、
前記ランプに印加される電圧からAC成分の信号であるAC信号を抽出するAC成分抜取回路と、
フリッカが前記ランプに発生した旨を表示するための表示部と、
フリッカを判定するための基準電圧が予め登録され、該基準電圧と前記AC成分抜取回路から受信するAC信号とを比較した結果に応じて、フリッカが前記ランプに発生した旨を前記表示部に表示させる制御部と、
を有する構成である。
本発明では、ランプにフリッカが発生するとランプの電極間に発生する電圧変動が基準電圧を越えるため、その電圧変動を示すAC信号と基準電圧とを比較することでフリッカが発生したか否かが判定可能となり、フリッカが発生した際にはその旨表示される。そのため、使用する各ランプについてフリッカの発生がユーザに通知され、フリッカが発生するまでランプを使いきることが可能となる。
この場合、前記制御部は、前記AC信号の振幅電圧が前記基準電圧に比べて大きいか否かを判定する比較回路を備えたこととしてもよい。
また、上記本発明のいずれかのフリッカ検出装置において、前記ランプの発光強度を電圧の大きさに変換し、該電圧のAC成分の信号であるAC補助信号を前記AC信号に加算することとしてもよい。
本発明では、ランプにフリッカが発生するとランプの発光強度に周期変動が現れるため、ランプの発光の周期変動がAC補助信号として検出される。このAC補助信号をAC信号に加えることで、フリッカの検出精度がより向上する。
また、上記本発明のいずれかのフリッカ検出装置において、前記ランプの発光強度を電圧の大きさに変換し、該電圧のDC成分の信号であるDC補助信号を前記制御部に送出する第2の検出補助回路を備え、
前記制御部は、
前記ランプの発光強度が十分であるか否かを判定するための基準強度データが予め登録され、前記第2の検出補助回路から受信する前記DC補助信号と該基準強度データとを比較し、該DC補助信号が該基準強度データよりも小さく、かつ前記AC信号の振幅電圧が前記基準電圧よりも大きければ、前記ランプにフリッカが発生した旨を前記表示部に表示させることとしてもよい。
本発明では、ランプの発光強度が必要最低限の明るさより小さくなったことが検出され、かつフリッカが検出されると、フリッカが発生したことがユーザに通知される。そのため、ユーザはフリッカと明るさの両方の面からランプが寿命であることを知ることができる。
一方、上記目的を達成するための本発明のプロジェクタ装置は、上記本発明のいずれかのフリッカ検出装置を備えた構成である。
本発明では、ランプに発生するフリッカを検出するための装置をプロジェクタ装置に備えているため、ランプ毎に寿命近くまで使用でき、プロジェクタ装置の運用コストを低減できる。また、フリッカの発生が通知されるため、フリッカの発生したランプが破裂する前に新しいランプに交換可能となる。
さらに、上記目的を達成するための本発明のフリッカ検出方法は、メモリと表示部とを備えたフリッカ検出装置によるフリッカ検出方法であって、
フリッカを判定するための基準電圧を前記メモリに格納し、
ランプに印加される電圧からAC成分の信号であるAC信号を抽出し、
前記AC信号と前記メモリから読み出した前記基準電圧とを比較した結果に応じて、フリッカが前記ランプに発生した旨を前記表示部に表示させるものである。
本発明では、プロジェクタ装置など、ランプを使用する装置において、人間の目視や感覚で判断していたフリッカ発生の有無をランプに印加される電圧の振れ幅を測定することで定量的に検出可能となる。
また、ランプの交換時期について、従来、ランプ毎の寿命のばらつきを無視して、ランプの使用実績からランプの寿命を推測的または傾向的に決めていたのに対し、本発明では、ランプに発生するフリッカを定量的な方法で検出することにより、フリッカの判断について人によるばらつきがなくなり、実際に発生するフリッカを検出し、ランプ毎に実際の寿命を表示できる。
さらに、ランプ毎に寿命近くまで使用可能になるため、ランプの交換周期が従来よりも長くなり、プロジェクタ装置等の運用コストが低減する。
本発明のフリッカ検出装置は、ランプに印加される電圧の周期変動をモニタする回路を設けることで、ランプに印加される電圧の振れ幅を測定してフリッカの発生を定量的に検出可能にしたものである。
(実施形態1)
本実施形態のフリッカ検出装置を備えたプロジェクタ装置について説明する。
図1はプロジェクタ装置の一構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、プロジェクタ装置10は、光源となるキセノンランプ13と、キセノンランプ13からの光を光束にし、外部装置の信号回路12から受け取る画像のデータを投影のための画像に変換してレンズ18に送出する光学系/表示デバイス11と、キセノンランプ13に電流を供給するランプ電源14と、キセノンランプ13に印加される電圧をモニタするフリッカ検出回路16と、フリッカが発生したことをユーザに通知するための表示部19と、全体を制御する制御部15とを有する構成である。制御部15はフリッカ検出回路16および表示部19と通信可能に接続されている。イグナイタ17はキセノンランプ13に放電を開始させるための始動器である。レンズ18は光学系/表示デバイス11から受け取る画像を拡大して図に示さないスクリーンに投影する。
制御部15は、プログラムにしたがって所定の処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、プログラムを格納するためのメモリとを備えている。また、制御部15には、フリッカを判定するための基準電圧が予め登録されている。表示部19は、ランプ交換を促すためにフリッカが発生したことをユーザに通知するための機器であり、例えば、フリッカが発生した旨のメッセージを表示する液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)や、点灯することでフリッカが発生したことを示す警告灯である。
フリッカ検出回路16はランプ電源14からキセノンランプ13に電流を供給するための2本のライン間の電圧をモニタする。そして、キセノンランプ13に印加される電圧のAC(Alternating Current)成分の振幅電圧を制御部15に送出する。
制御部15は、フリッカ検出回路16から振幅電圧を受信すると、受信した振幅電圧とフリッカを判定するための基準電圧とを比較し、振幅電圧が基準電圧よりも大きければフリッカが発生していることを表示部19に表示させる。
ここで、フリッカ検出回路16のフリッカ検出原理について説明する。
ランプ電源14は、キセノンランプ13に一定の電流が流れるように制御するための電源制御部(不図示)を備え、プラス(+)電極とマイナス(−)電極の2本のケーブルを介してキセノンランプ13に一定の電流を流す。キセノンランプ13は一定の電流が供給されることで、点灯を継続する。しかし、キセノンランプ13の電極間の電圧は、ランプ自身の構造、電流の大きさ、および温度等で一意的に決まるが、アークの状態により完全に一定のDC(Direct Current)電圧ではない。
図2はキセノンランプの電極間の電圧を示すグラフである。
図2に示すように、例えば、ランプに印加される電圧が30VのDC電圧に対して、ランプ内のアークの状態によってAC信号によるPeak to Peakの電圧値(Vp−p)の“暴れ”電圧が生じる。この“暴れ”電圧は、図2では1〜2V程度であるが、ランプが寿命に近づくほど大きくなり、Vp−pが所定の値を越えるとランプにフリッカが発生する。そのため、Vp−pをモニタし、Vp−pが所定の値を越えるか否かを判定することで、フリッカが検出される。なお、この所定の値はフリッカを判定するための基準電圧となる。
次に、フリッカ検出装置の構成について詳細に説明する。
図3はフリッカ検出装置の一構成例を示す回路図である。
図3に示すように、フリッカ検出装置は、フリッカ検出回路16と、制御部15と、表示部19とを有する構成である。フリッカ検出回路16は、キセノンランプ13に印加される電圧からAC成分を抜き出すためのAC成分抜取回路162と、AC成分抜取回路162から受け取る信号を信号処理のために増幅するプリアンプ(Pre−AMP)164と、プリアンプ164から受け取る信号をデジタル化するA/D(Analog/Digital)コンバータ166とを備えている。また、制御部15はフリッカの有無を判定する比較回路152を備えている。比較回路152に信号を入力するための2つの入力端子のうち、一方の入力端子はA/Dコンバータ166に接続され、他方の入力端子は基準電圧を出力する定電圧発生回路156に接続されている。この定電圧発生回路156は可変抵抗を備え、可変抵抗を調節することで所望の基準電圧が予め登録される。
AC成分抜取回路162は、キセノンランプ13の電極間の電圧からAC成分を示すAC信号を抜き取るために、電極間の電圧が入力される信号伝送線にコンデンサが接続されたコンデンサカップリング回路が設けられている。AC信号を抜き出す際、できるだけ低い周波数も抜き出せるようにして、周期の長いフリッカにも対応可能にしている。なお、本実施形態では、コンデンサカップリング回路を用いているが、コンデンサの代わりに差動アンプ等のDC補正回路を用いてもよい。
A/Dコンバータ166は、プリアンプ164から受信するAC信号をデジタル化したACデジタル信号に変換して比較回路152に送出する。
比較回路152は、A/Dコンバータ166から受け取るACデジタル信号が示す振幅電圧と予め格納された基準電圧との大きさを比較し、振幅電圧が基準電圧よりも大きければランプにフリッカが発生したことを示す信号であるフリッカ検出信号を制御部15内のCPU154に送出する。CPU154は、A/Dコンバータ166からフリッカ検出信号を受信すると、フリッカが発生した旨のメッセージを表示部19に表示させる。
なお、CPU154は、ランプ電源14がONすると、A/Dコンバータ166を動作させるためのスタート信号をA/Dコンバータ166に送出する。反対に、ランプ電源14がOFFすると、A/Dコンバータ166の動作を停止させるためのストップ信号をA/Dコンバータ166に送出する。
次に、上記構成のフリッカ検出装置の動作手順について説明する。
図4はフリッカ検出装置の動作手順を示すフローチャートである。
ユーザがプロジェクタ装置10の電源を入れ、ランプ電源14をオンにすると、イグナイタ17がキセノンランプ13に放電を開始させ、キセノンランプ13に一定の電流が流れ始め、A/Dコンバータ166が動作を開始する。AC成分抜取回路162は、ランプ電源14からキセノンランプ13に接続された2本のラインを介して「AC+DC」波形の電圧を受信すると、コンデンサカップリング回路により、AC信号を抜き出してプリアンプ164に送出する(ステップS1)。
続いて、プリアンプ164がAC成分抜取回路162からAC信号を受け取ると、AC信号を増幅してA/Dコンバータ166に送出する(ステップS2)。A/Dコンバータ166はプリアンプ164からAC信号を受け取ると、AC信号をACデジタル信号に変換して比較回路152に送出する(ステップS3)。
比較回路152は、A/Dコンバータ166から受け取ったACデジタル信号の示す振幅電圧が基準電圧よりも大きいか否かを判定し(ステップS4)、振幅電圧が基準電圧よりも大きければ、フリッカ検出信号をCPU154に送出する。CPU154は、比較回路152からフリッカ検出信号を受け取ると、ランプ交換が必要であることをユーザに通知するためにフリッカが発生した旨を表示部19に表示させる(ステップS5)。一方、ステップS4で、振幅電圧が基準電圧以下であれば、比較回路152はフリッカ検出信号をCPU154に送出しない。
上述したようにフリッカはランプの寿命近くで激しく出るため、本発明では、ランプに印加される電圧をモニタして“暴れ”電圧を検出し、“暴れ”電圧と予め登録した基準電圧とを比較し、“暴れ”電圧が基準電圧を越える場合にフリッカが発生したものと定義することで、定量的にフリッカが検出される。このようにして、フリッカが発生した状態を検出することで、ランプの寿命をランプ毎に決定できる。そのため、ランプ毎の寿命に合わせてランプを使いきることが可能となる。
また、ランプ毎に寿命近くまで使用可能となるため、プロジェクタ装置の運用コストを低減できる。また、フリッカの発生が通知されるため、フリッカの発生したランプが破裂する前に新しいランプに交換できる。
(実施形態2)
本実施形態は、実施形態1の構成の他に、フリッカ検出の精度を向上させるためにランプの発光強度をモニタする構成を設けたものである。
本実施形態の構成について説明する。なお、実施形態1と同様な構成については同一の符号を付し、その構成と動作についての詳細な説明を省略する。
図5は本実施形態のプロジェクタ装置の一構成例を示すブロック図である。
図5に示すように、プロジェクタ装置20は、図1に示した構成の他に、フリッカ検出の精度を上げるための検出補助回路21を光学系/表示デバイス11とフリッカ検出回路26との間に設けている。
図6は本実施形態のフリッカ検出装置の一構成例を示すブロック図である。
図6に示すように、フリッカ検出回路26には、AC抜取回路162から出力されるAC信号をプリアンプ164に送るための信号伝送線にスイッチ(SW)262が設けられている。このスイッチ262に、ランプの発光強度を電圧の大きさで示す信号である光強度信号に変換する検出補助回路21が接続されている。検出補助回路21は、キセノンランプ13の発光強度を光強度信号に変換する光検出デバイスとなる光(フォト)センサ212と、光センサ212から受け取る信号からAC成分の信号を抽出して信号処理のために増幅する補正アンプ(補正AMP)214とを備えている。
光センサ212が光強度信号を補正アンプ214に送出すると、補正アンプ214は光センサ212より受信した光強度信号からAC成分を抜き出す。このAC成分は、AC抜取回路162から送出されるAC信号に加えられる信号となる。以下では、光強度信号のAC成分をAC補助信号と称する。補正アンプ214はAC補助信号をフリッカ検出回路26のスイッチ262に送出する。スイッチ262は検出補助回路21から受信したAC補助信号をAC信号に加える。なお、ランプの明るさに周期的変動がほとんどなければ、光センサ212は光強度信号からAC成分を抽出しないので、検出補助回路21はフリッカ検出回路26に何も信号を送らない。
例えば、DMD(Digital Micromirror Device)に検出補助回路21を用いる場合、DMDからレンズの外に出さない、利用されない光(以下、OFF光と称する)が照射される場所に光センサ212を配置することで、OFF光の明るさに周期的変動が発生すると、光センサ212が光強度信号を補正アンプ214に送出する。
次に、フリッカ検出装置の動作について説明する。ここでは、キセノンランプ13にフリッカが発生し、キセノンランプ13の明るさが周期的に変動しているものとする。
光センサ212がキセノンランプ13の発光強度を光強度信号に変換し、光強度信号からAC補助信号を抽出して補正アンプ214に送出する。補正アンプ214はAC補助信号を受信すると、フリッカ検出回路26の信号処理に合わせてAC補助信号を増幅してスイッチ262に送出する。スイッチ262はAC補助信号を補正アンプ214から受信すると、AC補助信号をAC成分抜取回路162から出力されるAC信号に加える。その後は、図4に示した方法と同様に処理を実行する。
本実施形態では、上述のようにして、実際のランプの発光強度をAC信号に反映させることで、ランプに印加される電圧と実際の発光強度の両方でフリッカを検出でき、フリッカ検出の精度が向上する。
なお、光強度信号からAC補助信号を抽出した検出補助回路21を第1の検出補助回路とすると、絶対的な明るさに相当するDC成分の信号であるDC補助信号を光強度信号から抽出する第2の検出補助回路を設けるようにしてもよい。
図7は本実施形態の他の実施例を示すブロック図である。
第2の検出補助回路23は、光センサ212と、光センサ212から受信する光強度信号からDC補助信号を抽出して制御部15に送出する補正アンプ216とを備える。この場合、図3に示した制御部15のCPU154のメモリに、発光強度が十分であるか否かを判定するための、ランプを使用可能な必要最低限の発光強度を示す基準強度データを予め格納する。そして、CPU154は、第2の検出補助回路23から受信するDC補助信号と基準強度データの大きさを比較し、DC補助信号が基準強度データよりも小さく、かつAC信号の振幅電圧が基準電圧よりも大きい場合をランプの寿命と判定し、ユーザにランプ交換を促すためにフリッカが発生した旨を表示部19に表示させる。基準強度データは、例えば、ランプの初期の明るさの半分を示す値である。第2の検出補助回路を設けることで、フリッカの有無だけでなく、ランプの明るさについても定量的に検出可能となり、明るさとフリッカの両方の面でランプの寿命が決定される。
また、第1の検出補助回路および第2の検出補助回路の両方を設けるようにしてもよい。この場合、ランプの寿命をさらに精度よく決定できる。
なお、上記実施形態1および実施形態2では、AC信号を増幅した後、その信号をデジタル信号に変換したが、制御部15がAC信号を直接受信するようにしてもよい。
また、フリッカ判定に比較回路152を用いたが、CPU154がプログラムにしたがってA/Dコンバータ166から受け取るACデジタル信号の振幅電圧と基準電圧とを比較して、フリッカ判定の処理を実行するようにしてもよい。この場合、基準電圧は予めメモリに格納される。
さらに、キセノンランプ13の場合のフリッカ判定について説明したが、超高圧水銀ランプなど他のランプであってもよい。
本発明のプロジェクタ装置の一構成例を示すブロック図である。 キセノンランプの電極間の電圧を示すグラフである。 本発明のフリッカ検出装置の一構成例を示すブロック図である。 フリッカ検出装置の動作手順を示すフローチャートである。 実施形態2のプロジェクタ装置の一構成例を示すブロック図である。 実施形態2のフリッカ検出装置の一構成例を示すブロック図である。 実施形態2の他の実施例を示すブロック図である。
符号の説明
10、20 プロジェクタ装置
11 光学系/表示デバイス
13 キセノンランプ
14 ランプ電源
15 制御部
16、26 フリッカ検出回路
17 イグナイタ
18 レンズ
19 表示部
21 検出補助回路
23 第2の検出補助回路
152 比較回路
156 定電圧発生回路
162 AC成分抜取回路
164 プリアンプ
166 A/Dコンバータ
212 フォトセンサ
214、216 補正アンプ
262 スイッチ

Claims (6)

  1. ランプに発生するフリッカを検出するためのフリッカ検出装置であって、
    前記ランプに印加される電圧からAC成分の信号であるAC信号を抽出するAC成分抜取回路と、
    フリッカが前記ランプに発生した旨を表示するための表示部と、
    フリッカを判定するための基準電圧が予め登録され、該基準電圧と前記AC成分抜取回路から受信するAC信号とを比較した結果に応じて、フリッカが前記ランプに発生した旨を前記表示部に表示させる制御部と、
    を有するフリッカ検出装置。
  2. 前記制御部は、
    前記AC信号の振幅電圧が前記基準電圧に比べて大きいか否かを判定する比較回路を備えた請求項1記載のフリッカ検出装置。
  3. 前記ランプの発光強度を電圧の大きさに変換し、該電圧のAC成分の信号であるAC補助信号を前記AC信号に加算する第1の検出補助回路を備えた請求項1または2に記載のフリッカ検出装置。
  4. 前記ランプの発光強度を電圧の大きさに変換し、該電圧のDC成分の信号であるDC補助信号を前記制御部に送出する第2の検出補助回路を備え、
    前記制御部は、
    前記ランプの発光強度が十分であるか否かを判定するための基準強度データが予め登録され、前記第2の検出補助回路から受信する前記DC補助信号と該基準強度データとを比較し、該DC補助信号が該基準強度データよりも小さく、かつ前記AC信号の振幅電圧が前記基準電圧よりも大きければ、前記ランプにフリッカが発生した旨を前記表示部に表示させる請求項1から3のいずれか1項記載のフリッカ検出装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1項記載のフリッカ検出装置を備えたプロジェクタ装置。
  6. メモリと表示部とを備えたフリッカ検出装置によるフリッカ検出方法であって、
    フリッカを判定するための基準電圧を前記メモリに格納し、
    ランプに印加される電圧からAC成分の信号であるAC信号を抽出し、
    前記AC信号と前記メモリから読み出した前記基準電圧とを比較した結果に応じて、フリッカが前記ランプに発生した旨を前記表示部に表示させるフリッカ検出方法。
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