JP2008198468A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再始動の予定の有無にあわせて、停止時に行う放電ランプの冷却速度を可変し、状況に応じた冷却をすることが可能な光源装置の提供
【解決手段】本発明の光源装置は、動作を停止させる際に一時停止と完全停止とを選択することができる。再始動する可能性のある一時停止を行う場合は、ファンを高速で回転させるとともに放電ランプを急冷し、迅速に再始動に備えた待機状態となる。また、再始動する可能性がない完全停止を行う場合では、ファンを微速で回転させて騒音を抑えた停止動作を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、プロジェクタに代表される投影装置に搭載される光源装置に関する。

プロジェクタに代表される投影装置に搭載される光源装置には放電ランプを備えたものが広く用いられ、この放電ランプの始動には、高電圧のパルスを供給することによってランプ内の絶縁破壊を行い、放電経路を形成するイグナイタがよく用いられる。また、この時イグナイタからは１ｋＶ程度の高電圧が出力されて放電経路が形成される。放電経路が形成された後は、発生した放電を維持してグロー放電からアーク放電にすばやく移行し、アーク放電を維持することによって放電ランプ内部の温度を安定させて放電を安定させる。そのため、放電ランプの動作中は高温となっており、停止後も直ちには放電ランプの温度が下がらない。

そして、この放電ランプを停止させた直後に再始動する場合においては、放電ランプの温度が高く放電ランプの内部の圧力が高くなっているために絶縁破壊が起こりにくくなっている。そのため、イグナイタが１ｋＶ程度の電圧しか出力できないように構成した場合では、再始動するまでに放電ランプを十分冷却する必要が生じる。そして、放電ランプを放冷するためには少なくとも数分以上は放冷を行う必要があり、利用者側にとってみれば非常に煩わしいこととなる。

また、放電ランプは発光と同時に紫外線などの有害な光線を出すことがあるため、近年ではこれらの光線が周囲に散乱しないようにするために放電ランプの周囲を遮蔽する構成とすることがある。そして、このような構成にすると放電ランプはますます放冷されにくくなり、再始動のために必要な放冷時間もさらに長いものとなってしまう。

一方、イグナイタから数ｋＶもの高電圧を出力することとして、放電ランプの温度が多少高くても絶縁破壊を行うことができるような構成とすることも可能であるが、そのような構成とするためには、イグナイタ内の素子の耐圧を上げることが必要となってくるためイグナイタが大型となり、光源装置が大型化する問題が生じる。

そのため、従来の光源装置においては、光源装置の小型化と再始動性とを考慮してイグナイタから２ｋＶ程度の高電圧を出力する構成としていたが、光源装置の大型化と再始動にかかる時間とが多少緩和されるだけであり、双方の問題に対しての大きな効果は得られていなかった。

そこで、冷却ファンを備えるとともに、放電ランプの消灯後に冷却ファンを最大回転速度で回転させて放電ランプをすばやく冷却し、イグナイタからの出力電圧を高いものとせずに再始動に必要となる時間を短くする投影装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平４−１４７２９１号公報

しかしながら、このような構成として放電ランプの停止後にファンを最高速度で回転させて冷却することとすると、再始動する見込みがない場合でもファンが最高速度で回転するため、停止後の騒音が大きくなるという問題が生じる。

そこで、本発明はこれらの問題を解決し、再始動の予定の有無にあわせて放電ランプの冷却速度を可変し、状況に応じた冷却をすることが可能となる光源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に本発明は、放電ランプと、当該放電ランプを冷却するファンと、を備えた光源装置において、前記ファンの回転速度を制御する回転速度制御部を備え、前記放電ランプの発光を停止するとともに第一回転速度で前記ファンを回転させる第一停止動作と、前記放電ランプの発光を停止するとともに第二回転速度で前記ファンを回転させる第二停止動作と、前記放電ランプの発光が停止して前記ファンが回転しない緊急停止動作と、のいずれか一つの停止動作で停止することを特徴とする。

また、上記構成の光源装置において、前記第二回転速度が、前記第一回転速度よりも遅いこととしても構わないし、前記第二停止動作における前記ファンが回転する時間が、前記第一停止動作における前記ファンが回転する時間よりも長いこととしても構わない。

また、上記構成の光源装置において、前記放電ランプの温度を検出する温度検出部を更に備え、前記放電ランプを発光させる前に前記温度検出部が前記放電ランプの温度を検出し、当該放電ランプの温度が所定の温度以上であることを検出したときは、第三回転速度で前記ファンを回転させることとしても構わない。

また、本発明の光源装置は、放電ランプと、当該放電ランプを冷却するファンと、を備えた光源装置において、前記ファンの回転速度を制御する回転速度制御部と、前記放電ランプの温度を検出する温度検出部と、を備え、前記放電ランプの発光を停止するとともに第一回転速度で前記ファンを回転させる第一停止動作と、前記放電ランプの発光を停止するとともに前記第一回転速度よりも遅い速度である第二回転速度で、前記第一停止動作における前記ファンの回転する時間よりも長い時間前記ファンを回転させる第二停止動作と、前記放電ランプの発光が停止して前記ファンが回転しない緊急停止動作と、のいずれか一つの停止動作で停止するとともに、前記放電ランプを発光させる前において、前記温度検出部が前記放電ランプの温度を検出し、当該放電ランプの温度が所定の温度以上であることを検出したときは、第三回転速度で前記ファンを回転させることとしても構わない。

本発明の構成によれば、光源装置を停止させる際に、ファンを高速で回転させた後に停止させる場合と、ファンを微速で回転させた後に停止する場合と、を選択することができる。したがって、再始動する予定がある場合はファンを高速で回転させることによってすばやく冷却を行うことが可能となる。また、再始動する予定がなく停止する場合はファンを微速で回転させることによって、騒音を抑えて停止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態における光源装置について図１及び図２を用いて説明する。まず、図１を用いて光源装置の概要について説明する。図１は、本発明の実施形態における光源装置のブロック図である。

図１に示すように、本発明の実施形態における光源装置１は、光源である放電ランプ２と、放電ランプ２を始動させる時のみ動作して放電ランプ２に高電圧パルスを供給するイグナイタ３と、放電ランプ２に供給される電圧を検出する電圧検出部４と、放電ランプ２を冷却するファン５と、ファン５の回転速度を制御する回転速度制御部６と、放電ランプ２のバルブの温度を検出する温度検出部７と、温度検出部７からの検出結果に基づいて回転速度制御部６を制御する制御部８と、を備える。

制御部８は、放電ランプ２に供給される電圧を電圧検出部４から得ることとしており、放電ランプ２に供給される電圧を調べることで放電ランプ２の寿命やショートの有無などを調べている。具体的には、放電ランプ２は使用を重ねることによって供給される電圧が大きくなるため、例えば放電ランプ２に１４０Ｖ〜１６０Ｖ程度の電圧が供給されるよう
な場合には放電ランプ２の寿命が尽きたものと判断する。また、放電ランプ２に、例えば３５Ｖ以下のような電圧が供給されるような場合にはショートしているものと判断する。
そして、放電ランプ２に供給される電圧が、例えば１６０Ｖ以上であるような場合には放
電ランプ２が点灯していないものと判断する。

また、ファン５は例えば直流電圧で動作するものが用いられ、この場合、回転速度制御部６には一定の大きさの直流電圧が供給される。そして、回転速度制御部６は、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式などによってファン５に供給される電圧の大きさを制御し、ファン５の回転速度を制御する。温度検出部７は、例えばサーミスタなどを備えており、放電ランプ２のバルブの温度を検出してその検出結果を制御部８に伝える。

次に、光源装置１の始動及び点灯動作について引き続き図１を用いて説明する。まず、光源装置１が始動すると最初にイグナイタ３が放電ランプ２に高電圧パルスを供給することで放電ランプ２内の絶縁破壊を行い放電経路を形成する。そして、制御部８から放電ランプ２を動作させるための電圧が供給され続けて放電ランプ２内部で安定した放電が行われるようになると、放電ランプ２内部の温度が一定となり安定した強い発光が得られるようになる。なお、イグナイタ３は最初に高電圧パルスを供給した後は動作せず休止状態となる。

また、このとき温度検出部７が動作して放電ランプ２の温度を検出し、その検出結果を制御部８に伝える。そして、制御部８が放電ランプ２の温度に応じて回転速度制御部６を制御することによってファン５の回転速度を制御し、放電ランプ２の温度が最適な温度で維持されるようにしている。

さらに、電圧検出部４も動作し、放電ランプ２に供給される電圧を検出して、その検出結果を制御部８に伝える。そして、制御部８ではその電圧の大きさから、放電ランプ２が正常に動作しているのか、放電ランプ２に供給する電圧がショートしているのか、放電ランプ２が劣化して寿命が尽きているのか、放電ランプ２が点灯しているのか、などを判断する。

そして、例えば、放電ランプ２に供給する電圧がショートしている場合や放電ランプ２の寿命が尽きた場合などでは、放電ランプ２に供給する電圧を停止させるなどの処理を行う。また、イグナイタ３が絶縁破壊に失敗したり放電が安定しなかったりして放電ランプ２が点灯していない場合では、制御部８によって放電ランプ２が点灯していないとの判断がなされ、再度イグナイタ３から高電圧パルスの供給が行われ、再始動が行われる。なお、この時、温度検出部７において放電ランプ２の温度を確認し、必要であればファン５を動作させて放電ランプ２を冷却することとしても構わないし、温度検出をせずにファン５を高速で回転させることとしても構わない。

次に、光源装置の停止動作及び再始動動作について図１及び図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態における光源装置のファンによる冷却時間と再始動に必要なイグナイタの供給電圧との関係の一例を示したグラフである。

図２に示すように、本発明の実施形態における光源装置の停止動作は３種類あり、それぞれ、電源停止、完全停止、一時停止である。電源停止は、メインスイッチを切るなどして主電源の供給が停止するために光源装置１全体が停止し、ファン５などが動作せず放電ランプ２が発光停止後に放冷される場合であり、図２のＡで示す曲線の場合である。完全停止は、再始動する予定がなく放電ランプ２の発光が停止した後にファン５が微速で回転して放電ランプ２の冷却を行う場合であり、図２のＢで示す曲線の場合である。また、一時停止は、再始動する予定があるために放電ランプ２の発光停止後にファン５を高速で回転させて放電ランプ２を急冷する場合であり、図２のＣで示す曲線の場合である。それぞれの曲線Ａ〜Ｃの上側が点灯可能領域であり、下側が点灯不可能領域となる。

例えば、曲線Ｃが示す一時停止において、イグナイタ３から２ｋＶを出力して再始動しようとした場合では、５０秒では曲線の下部の点灯不可能領域内となるので再始動できないが、７５秒では曲線の上部の点灯可能領域内となるので再始動することができる。また、曲線Ｂが示す完全停止においては、同様にイグナイタ３から２ｋＶを出力して再始動しようとした場合において、少なくとも１００秒程度は冷却を行わないと再始動することができない。さらに、曲線Ａが示す電源停止においては、同様にイグナイタ３から２ｋＶを出力して再始動しようとした場合において、少なくとも１２５秒程度は放冷を行わないと再始動することができない。つまり、イグナイタ３から出力される電圧を同じものとした場合には、一時停止、完全停止、電源停止の順に再始動の際に必要となる冷却時間が大きくなる。また、同じ冷却時間とした場合には、一時停止、完全停止、電源停止の順に再始動の際に必要となるイグナイタ３の電圧が大きくなる。

図２のグラフは一例であり、放電ランプ２やファン５などを変更することによって得られるグラフは異なるものとなるが、曲線Ａ〜Ｃの相対的な関係は同様のものとなる。つまり、一時停止、完全停止、電源停止の順で再始動に必要な高電圧パルスの電圧が大きくなるとともに冷却時間が長くなり、再始動の条件がより厳しいものとなる。

また、光源装置１を停止させるときに一時停止をするか完全停止をするかの選択は、光源装置１の停止時にユーザによって行われる。このとき、ユーザによって一時停止が選択された場合においては、ファン５が高速で回転して放電ランプ２を所定の時間冷却した後に待機状態となる。そして、この待機状態中に再始動の指示が出ると、再始動を行うためにイグナイタ３から高電圧パルスが放電ランプ２に供給されて放電ランプ２の点灯が行われる。

一方、ユーザが完全停止を選択した場合においては、ファン５が微速で回転して放電ランプ２を所定の時間冷却した後に停止する。この冷却は、光源装置１の内部や外部の部品が放電ランプ２の余熱によって損傷を受けることを防止するものであり、再始動する予定がなくても冷却を行う。また、この完全停止における冷却時間は、一時停止における冷却時間よりも長いものとしても構わない。

このように構成することで、再始動を行う予定がなく完全停止を行う場合にはファン５の回転速度を抑えて冷却するため、騒音を抑えて光源装置１の停止を行うことができる。また、再始動する予定がある場合はファン５の回転速度を大きくして急冷するため、再始動可能となるまでの時間の短縮化を図ることができる。そして、再始動可能となるまでの時間を短縮することができるため、イグナイタ３内が出力する電圧を低くしてイグナイタ３内の素子の耐圧を低くすることが可能となり、光源装置１の小型化を図ることができる。

なお、電源停止が行われてしまうと、主電源が供給されず光源装置１全体の動作を行うことができなくなるため、ファン５が動作せず放電ランプ２は放冷されることとなるが、この放冷中に主電源が供給される場合もある。このような場合に備え、主電源が供給された直後は温度検出部７によって放電ランプ２の温度を検出することとして、光源装置１が通常の始動のために主電源が供給されたのか、電源停止時から主電源が供給されたのかを判断することとしても構わない。

このとき、放電ランプ２の温度が高く電源停止のすぐ後に主電源が供給された場合であると制御部８で判断される場合は、ファン５を高速で回転させて冷却することとしても構わない。一方、放電ランプ２の温度が十分低く通常の放電ランプ２の始動動作であると制御部８で判断される場合は、ファン５による冷却を行わず通常通り始動することとしても構わない。

このように構成することによって、なんらかの原因によって主電源の供給が停止して光源装置１が停止してしまっても、再度光源装置１の主電源を供給することによって直ちに放電ランプ２が急速に冷却されるため、再始動を迅速に行うことができる。

また、完全停止と一時停止とにおいて、それぞれの停止動作の最初に温度検出部７で温度を検出することとしても構わない。この場合のそれぞれの動作例について、図１及び図３を用いて説明する。図３は、完全停止及び一時停止の動作の一例を示すフローチャートである。

図３（ａ）は完全停止の動作例を示すものである。完全停止が開始されるとまず、温度検出部７によって放電ランプ２の温度が検出されるとともに所定の温度以上か以下かの判断がされる（ＳＴＥＰ１−１）。この時の所定の温度は、そのまま終了しても光源装置１の内部及び外部の部品に問題がない程度の温度であり、所定の温度以下であれば（ＳＴＥＰ１−１、ＮＯ）そのまま終了する。また、所定の温度以上ならば（ＳＴＥＰ１−１、ＹＥＳ）ファン５を微速で回転させ（ＳＴＥＰ１−２）、所定の時間の冷却を行ったかどうかを確認する（ＳＴＥＰ１−３）。所定の時間冷却を行った場合（ＳＴＥＰ１−３、ＹＥＳ）はそのまま終了し、所定の時間冷却を行ってない場合は（ＳＴＥＰ１−３、ＮＯ）所定の時間までファン５を回転させ続けるためにＳＴＥＰ１−２に戻る。

このように完全停止を行うことで、場合によってはファン５を回転させなくても停止することができるために、さらに騒音を抑えて停止することができる。また、ＳＴＥＰ１−２において回転速度を微速としているが、温度検出部７が検出した放電ランプ２の温度に応じて回転速度及び回転時間が選択される構成しても構わない。ただし、回転速度は騒音が抑えられる程度に遅いものとすることが望ましい。

一方、図３（ｂ）は一時停止の動作例を示すものである。一時停止が開始されると完全停止と同様にまず、温度検出部７によって放電ランプ２の温度が検出されるとともに所定の温度以上か以下かの判断がされる（ＳＴＥＰ２−１）。この時の所定の温度は、放電ランプ２がファン５を高速で回転させないと迅速に冷却できない程度の高い温度である。また、この時所定の温度以上であれば（ＳＴＥＰ２−１、ＹＥＳ）ファン５を高速で回転させ（ＳＴＥＰ２−２）、所定の時間の冷却を行ったかどうかを確認する（ＳＴＥＰ２−３）。所定の時間冷却を行った場合（ＳＴＥＰ２−３、ＹＥＳ）はそのまま停止動作を終了して待機状態となり、所定の時間冷却を行ってない場合は（ＳＴＥＰ２−３、ＮＯ）所定の時間までファン５を回転させ続けるためにＳＴＥＰ２−２に戻る。

一方、検出された放電ランプ２の温度が所定の温度以下である場合は（ＳＴＥＰ２−１、ＮＯ）、次に放電ランプ２が再始動可能温度以上か以下かの判断がされる（ＳＴＥＰ２−４）。この再始動可能温度は、放電ランプ２を冷却しなくてもイグナイタ３が絶縁破壊できる温度であり、再始動可能温度以下であれば（ＳＴＥＰ２−４、ＮＯ）一時停止動作が終了するとともに待機状態となる。また、再始動可能温度以上であれば（ＳＴＥＰ２−４、ＹＥＳ）ファンを低速で回転させ（ＳＴＥＰ２−５）、所定の時間の冷却を行ったかどうかを確認する（ＳＴＥＰ２−６）。所定の時間冷却を行った場合（ＳＴＥＰ２−６、ＹＥＳ）はそのまま停止動作を終了して待機状態となり、所定の時間冷却を行ってない場合は（ＳＴＥＰ２−６、ＮＯ）所定の時間までファン５を回転させ続けるためにＳＴＥＰ２−５に戻る。

このように一時停止を行うことで、場合によってはファン５を回転させずに待機状態になることや、低速で回転させた後に待機状態となることができるために、即座に待機状態となったり騒音を抑えて待機状態となったりすることができる。また、本例ではＳＴＥＰ２−２及びＳＴＥＰ２−５に示すように二つの回転速度を用いて冷却することとしているが、一つの回転速度のみ用いることとしても構わないし、温度検出部７が検出した放電ランプ２の温度に応じて回転速度及び回転時間が選択される構成としても構わない。

また、以上では、完全停止と一時停止とにおけるファン５の回転が、それぞれの場合において所定の時間が経過したことを確認した後に停止するものとしたが、ファン５の回転中に温度検出部７によって放電ランプ２の温度を検出することとして、放電ランプ２が所定の温度以下になった場合にファン５の回転を停止させる構成としても構わない。例えば、図３（ａ）のフローチャートにおいてＳＴＥＰ１−３で所定時間経過の有無を調べているが、ここで所定温度以下かどうかを判断することとし、所定温度以下ならば終了、所定温度以上であれば引き続きファン５を回転させて冷却を行うこととしても構わない。また、このときの所定の温度をＳＴＥＰ１−１と同様としてもよく、所定の温度が、そのまま終了しても光源装置１の内部及び外部の部品に問題がない程度の温度としても構わない。

同様に、図３（ｂ）のフローチャートにおいて、ＳＴＥＰ２−３とＳＴＥＰ２−６で所定温度以下かどうかを判断することとし、所定温度以下ならば終了、所定温度以上であれば引き続きファン５を回転させて冷却を行うこととしても構わない。また、このときの所定の温度は、ＳＴＥＰ２−４と同様の再始動可能温度としても構わない。

また、回転速度制御部６には１２Ｖの直流電圧が供給されることとして、一時停止でファン５を高速で回転させるときには回転速度制御部６から９Ｖ程度の直流電圧が供給されることとしても構わないし、完全停止でファン５を微速で回転させるときには回転速度制御部６から６Ｖ程度の直流電圧が供給されることとしても構わない。

また、電源停止したあとに主電源が供給されることによってファン５が回転する場合の回転速度は、一時停止におけるファン５の回転速度と同様に高速であるとしたが、一時停止におけるファン５の回転速度よりも遅くしても速くしても略等しいものとしても構わない。

また、イグナイタ３から出力されるパルス電圧は１．５ｋＶや１．６ｋＶ程度としても構わないし、１ｋＶ程度であっても構わない。ただし、出力される電圧を小さくすることによって、より光源装置１を小型化することができる。

以上、本発明の実施形態における光源装置について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。

本発明は、プロジェクタに代表される投影装置に搭載される光源装置に利用可能である。

は、本発明の実施形態における光源装置のブロック図である。 は、本発明の実施形態における光源装置のファンによる冷却時間と再始動に必要なイグナイタの供給電圧との関係の一例を示したグラフである。 は、本発明の実施形態における光源装置の完全停止及び一時停止の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 光源装置
２ 放電ランプ
３ イグナイタ
４ 電圧検出部
５ ファン
６ 回転速度制御部
７ 温度検出部
８ 制御部
Ａ〜Ｃ 曲線

Claims (5)

1. 放電ランプと、当該放電ランプを冷却するファンと、を備えた光源装置において、
   前記ファンの回転速度を制御する回転速度制御部と、前記放電ランプの温度を検出する温度検出部と、を備え、
   前記放電ランプの発光を停止するとともに第一回転速度で前記ファンを回転させる第一停止動作と、
   前記放電ランプの発光を停止するとともに前記第一回転速度よりも遅い速度である第二回転速度で、前記第一停止動作における前記ファンの回転する時間よりも長い時間前記ファンを回転させる第二停止動作と、
   前記放電ランプの発光が停止して前記ファンが回転しない緊急停止動作と、のいずれか一つの停止動作で停止するとともに、
   前記放電ランプを発光させる前において、前記温度検出部が前記放電ランプの温度を検出し、当該放電ランプの温度が所定の温度以上であることを検出したときは、第三回転速度で前記ファンを回転させることを特徴とする光源装置。
2. 放電ランプと、当該放電ランプを冷却するファンと、を備えた光源装置において、
   前記ファンの回転速度を制御する回転速度制御部を備え、前記放電ランプの発光を停止するとともに第一回転速度で前記ファンを回転させる第一停止動作と、前記放電ランプの発光を停止するとともに第二回転速度で前記ファンを回転させる第二停止動作と、前記放電ランプの発光が停止して前記ファンが回転しない緊急停止動作と、のいずれか一つの停止動作で停止することを特徴とする光源装置。
3. 前記第二回転速度が、前記第一回転速度よりも遅いことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記第二停止動作における前記ファンが回転する時間が、前記第一停止動作における前記ファンが回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光源装置。
5. 前記放電ランプの温度を検出する温度検出部を更に備え、前記放電ランプを発光させる前に前記温度検出部が前記放電ランプの温度を検出し、当該放電ランプの温度が所定の温度以上であることを検出したときは、第三回転速度で前記ファンを回転させることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の光源装置。

Images