JP2011204385A - 点灯装置、点灯制御装置、照明装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で高電圧パルスの印加タイミングを設定できる点灯装置、点灯制御装置、照明装置及びプロジェクターを提供すること。
【解決手段】直流電流を交流電流に変換する変換回路６２と、高電圧パルスを生成するパルス生成回路６３と、トリガー回路６４とを備え、パルス生成回路６３は、一次巻線６３２１の入力電流に応じて、二次巻線６３２２の入力電流を昇圧して高電圧パルスを生成し、トリガー回路６４は、変換回路６２の第１及び第２スイッチング素子６２１，６２２の中点と接続され、所定周波数以上の交流電流を導通させ、所定周波数未満の交流電流を遮断するハイパスフィルター６４１と、当該フィルター６４１を介した電荷を蓄積及び放出するコンデンサー６４２６と、コンデンサー６４２６からの出力電圧が閾値以上であるとコンデンサー６４２６の出力電流を一次巻線６３２１に出力する第３スイッチング素子６４２７，６４２８とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、放電灯を点灯させる点灯装置、点灯制御装置、照明装置及びプロジェクターに関する。

従来、光源と、当該光源から出射される光束を変調して、画像情報に応じた画像を形成する光変調装置と、当該画像を投射する投射光学装置とを備えたプロジェクターが知られている。このような光源として、内部に一対の電極及び放電物質が封入される放電空間が形成された超高圧水銀ランプ等の放電灯が採用されることが多く、この場合には、当該放電灯の点灯を制御する点灯制御装置が採用される。このような点灯制御装置として、放電灯にランプ電力を供給して当該放電灯を点灯させる点灯装置と、当該点灯装置の駆動を制御する制御装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の点灯制御装置では、出力電流及び出力電力を調整する変換回路と、直流電流を交流電流に変換するインバーター回路と、イグナイター回路と、当該イグナイター回路に接続される一次巻線、及び、インバーター回路に接続される二次巻線を有するトランスと、当該各回路を複数の駆動回路を介して制御する制御回路（マイクロコンピューター）とを備える。そして、この点灯制御装置では、当該制御回路が駆動回路にシグナルを出力することで、イグナイター回路が高電圧のイグニッションパルスをトランスの一次巻線に供給する。これにより、当該トランスの二次巻線に生じた高電圧パルスが、放電灯に印加され、当該放電灯にて放電が開始される。

米国特許第５４６３２８７号明細書

しかしながら、前述の特許文献１に記載の点灯制御装置では、制御回路及び駆動回路とイグナイター回路とが制御線で接続されているため、当該制御線に高電圧が印加される可能性があり、これにより、制御回路が損傷する場合がある。このため、制御回路に耐高電圧対策を施す必要があり、点灯制御回路の構成が複雑化するという問題がある。

本発明の目的は、簡易な構成で高電圧パルスの印加タイミングを設定できる点灯装置、点灯制御装置、照明装置及びプロジェクターを提供することである。

前記した目的を達成するために、本発明の点灯装置は、放電灯の電極に電力を供給して、前記放電灯を点灯させる点灯装置であって、それぞれ直流電流が入力される一対の第１スイッチング素子及び一対の第２スイッチング素子を有し、前記一対の第１スイッチング素子及び前記一対の第２スイッチング素子のうちの一方が導通状態となり他方が非導通状態となる状態変化が交互に切り替わることで、前記直流電流を交流電流に変換する変換回路と、前記変換回路から入力される交流電流から高電圧パルスを生成し、当該高電圧パルスを前記電極に印加するパルス生成回路と、前記パルス生成回路に前記高電圧パルスを生成させるトリガー回路とを備え、前記パルス生成回路は、前記トリガー回路に接続される一次巻線と、前記変換回路に接続される二次巻線とを有し、前記一次巻線に入力される電流に応じて、前記二次巻線に入力される電流を昇圧して前記高電圧パルスを生成し、前記トリガー回路は、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の中点と接続され、前記変換回路から所定周波数以上の交流電流が入力されると当該交流電流を導通させ、前記所定周波数未満の交流電流が入力されると当該交流電流を遮断するハイパスフィルターと、前記ハイパスフィルターを介して入力される電荷を蓄積及び放出するコンデンサーと、前記コンデンサーからの出力電圧が閾値以上であると、当該コンデンサーからの出力電流を前記一次巻線に出力する第３スイッチング素子と、を有することを特徴とする。

なお、第１スイッチング素子及び第２スイッチングとしては、トランジスターの他、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を例示でき、また、ＦＥＴとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor FET）等を例示できる。

本発明によれば、ハイパスフィルターを導通する交流電流の周波数（以下、「導通周波数」という場合がある）以上の駆動周波数で変換回路を駆動させることにより、コンデンサーに電荷が蓄積され、当該コンデンサーから出力される電圧が第３スイッチング素子に設定された閾値を超えると、パルス生成回路が、電極に印加される高電圧パルスを発生させる。
ここで、コンデンサーに電荷が蓄積されてから放出されるまでの期間は、ハイパスフィルターを介してコンデンサーに入力される交流電流の積分値、当該コンデンサーの静電容量及び充電時定数により算出することができる。このため、任意の高電圧パルスの出力タイミングから当該期間の分だけ前のタイミングで変換回路を高周波駆動させることで、当該任意の出力タイミングで高電圧パルスを出力できる。従って、所望のタイミングで高電圧パルスを放電灯の電極に印加できる。

また、導通周波数未満の駆動周波数で変換回路を駆動させると、コンデンサーに電荷が蓄積されないので、高電圧パルスが発生しない。このため、変換回路の駆動周波数を、導通周波数以上に設定して高電圧パルスを発生させる場合と、当該導通周波数未満に設定して高電圧パルスを発生させない場合とを切り替えることができる。
これにより、前述の特許文献１に記載の点灯制御装置のように、制御装置（制御回路及び駆動回路）とイグナイター回路とを制御線で接続して、イグナイター回路による高電圧パルスの印加タイミングを制御する必要がない。従って、制御装置の耐高電圧対策のための点灯装置の構成を簡略化でき、簡易な構成で高電圧パルスの印加タイミングを設定できる。

本発明の点灯装置では、前記第３スイッチング素子は、前記コンデンサーに接続されるダイアックと、前記ダイアックの出力端に接続されるゲート、前記コンデンサーに接続されるカソード、及び、前記一次巻線に接続されるアノードを有するサイリスターと、を備えることが好ましい。

なお、ダイアックは、入力される電圧が閾値未満であるときは非導通状態であり、当該電圧が閾値以上となると速やかに導通状態となる素子である。また、サイリスターは、ゲートからカソードへゲート電流が入力されていないときはカソード−アノード間が非導通状態であり、当該ゲート電流が入力されているときはカソード−アノード間が導通状態となる素子である。
本発明によれば、第３スイッチング素子が、ダイアック及びサイリスターで構成されていることにより、コンデンサーの電荷放出に速やかに応答して、一次巻線に電流を供給することができる。従って、コンデンサーの電荷放出から高電圧パルスの発生までの期間を短縮することができ、前述の任意のタイミングで高電圧パルスを確実に印加できる。
また、このようなサイリスターは大電流を導通させることができるので、コンデンサーの静電容量が大きくても、電流を確実に導通させることができる。

また、本発明の点灯制御装置は、前述の点灯装置と、前記一対の第１スイッチング素子及び前記一対の第２スイッチング素子の導通状態及び非導通状態を制御する制御信号を出力して、前記変換回路を駆動させる制御装置と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、前述の点灯装置と同様の効果を奏することができるほか、制御装置が制御信号を出力することで、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の導通状態及び非導通状態を確実に制御でき、ひいては、変換回路を高周波及び低周波で駆動させることができる。従って、高電圧パルスを発生及び印加させる場合と、発生及び印加させない場合とを適切に制御できる。また、高電圧パルスの発生及び印加を高い頻度で行うようにして放電灯の点灯を促進したり、或いは、低い頻度で行うようにして回路素子の劣化を抑制し、点灯制御装置の長寿命化を図ることも可能となる。

本発明の点灯制御装置では、前記制御装置は、前記パルス生成回路により前記高電圧パルスを前記電極に印加するタイミングに基づいて、前記変換回路の駆動周波数を、前記所定周波数以上の第１周波数と、当該所定周波数未満の第２周波数とに切り替えることが好ましい。

本発明によれば、制御装置が、所定周波数である導通周波数以上の第１周波数に変換回路の駆動周波数を変更することで、ハイパスフィルターを導通した電荷がコンデンサーに蓄積され、ひいては、高電圧パルスが電極に印加される。一方、制御装置が、導通周波数未満の第２周波数に変換回路の駆動周波数を変更することで、当該変換回路から出力される交流電流がハイパスフィルターを導通しないようにできる。そして、制御装置が、当該第１周波数での変換回路の駆動と第２周波数での変換回路の駆動とを、高電圧パルスの印加タイミングに基づいて切り替えることで、任意のタイミングで、電極に高電圧パルスを印加することができる。
このような制御装置による変換回路の駆動周波数の切替（第１周波数と第２周波数との切替）は、各第１スイッチング素子及び各第２スイッチング素子にゲート電圧を印加する周波数を変更することにより行うことができるので、当該制御装置の構成を比較的簡易な構成とすることができる。従って、簡易な構成で高電圧パルスの印加タイミングを確実に設定できる。

また、本発明の照明装置は、前述の点灯制御装置と、電極を有し、前記点灯制御装置により供給される電力により点灯される放電灯と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、前述の点灯制御装置と同様の効果を奏することができる。また、前述のように、不要な高電圧パルスの電極に対する印加を抑制できるので、放電灯の長寿命化、ひいては、照明装置の長寿命化を図れる。

また、本発明のプロジェクターは、前述の照明装置と、当該照明装置から出射された光束を変調する光変調装置と、変調された前記光束を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、前述の照明装置と同様の効果を奏することができ、更には、放電灯の交換等のプロジェクターのメンテナンスを簡略化できる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図。 前記実施形態における点灯制御装置の構成を示す図。 前記実施形態における変換回路、コンデンサー及びパルス生成回路からの出力電流の波形を示す図。 前記実施形態における制御装置の機能及び構成を示すブロック図。 前記実施形態における点灯制御装置により実行される放電灯の点灯制御処理を示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
プロジェクター１は、内部に設けられた光源から出射された光束を変調して、画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射するものである。このプロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２、投射光学装置３及び画像形成装置４を備える。この他、プロジェクター１は、当該プロジェクター１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット９１、商用交流電流を変換した直流電流をプロジェクター１内部の各構成部材に供給する電源ユニット９２、及び、プロジェクター１全体を制御する制御ユニット９３等を備える。

〔外装筐体及び投射光学装置の構成〕
外装筐体２は、合成樹脂又は金属により全体略直方体状に形成された筐体であり、前述の各装置３，４及び各ユニット９１〜９３等を内部に収納する。
投射光学装置３は、後述する画像形成装置４にて形成された画像を被投射面上に結像させるとともに、当該画像を拡大投射する。この投射光学装置３は、図示を省略するが、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。

〔画像形成装置の構成〕
画像形成装置４は、前述の制御ユニット９３による制御の下、画像情報に応じた画像を形成する光学装置である。この画像形成装置４は、照明装置５、照明光学装置４１、色分離光学装置４２、リレー光学装置４３及び電気光学装置４４と、これらを内部に設定された照明光軸Ａ上の所定位置に収納配置するほか、投射光学装置３を支持する光学部品用筐体４５とを備える。

照明装置５は、光束を出射する。この照明装置５の構成は、後に詳述する。
照明光学装置４１は、一対のレンズアレイ４１１，４１２、偏光変換素子４１３及び重畳レンズ４１４を備える。
色分離光学装置４２は、ダイクロイックミラー４２１，４２２及び反射ミラー４２３を備え、リレー光学装置４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３及び反射ミラー４３２，４３４を備える。
電気光学装置４４は、フィールドレンズ４４１と、光変調装置としての３つの液晶パネル４４２（赤色光用、緑色光用及び青色光用の液晶パネルを、それぞれ４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂとする）と、それぞれ３つの入射側偏光板４４３、視野角補償板４４４及び出射側偏光板４４５と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４６とを備える。

このような画像形成装置４では、照明光学装置４１により、照明装置５（光源装置５１）から出射された光束の照明領域内の照度が略均一化され、当該光束は、色分離光学装置４２により、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３つの色光に分離される。これら分離された各色光は、各液晶パネル４４２にて画像情報に応じてそれぞれ変調され、色光毎の画像が形成される。そして、当該色光毎の画像は、クロスダイクロイックプリズム４４６にて合成され、投射光学装置３により被投射面上に拡大投射される。

〔照明装置の構成〕
照明装置５は、光源としての放電灯５１１、主反射鏡５１２、副反射鏡５１３、平行化レンズ５１４、及び、これらを内部に収納するハウジング５１５を有する光源装置５１と、放電灯５１１の点灯を制御する点灯制御装置５２とを備える。
このうち、放電灯５１１は、内部に形成された放電空間内に一対の電極Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）（図２参照）及び放電物質が封入された略球状を有する発光部５１１１と、当該発光部５１１１の両端から互いに離間する方向に延出する一対の封止部５１１２，５１１３とを有する。このような放電灯５１１として、例えば、超高圧水銀ランプ等を採用できる。

主反射鏡５１２は、レンズアレイ４１１から離間する側の封止部５１１２に接着剤により固定される。この主反射鏡５１２の内側には、凹曲面状の反射面が形成されており、当該反射面により発光部５１１１から入射された光を反射させて、照明光軸Ａ上の第２焦点に収束させる。
副反射鏡５１３は、発光部５１１１における封止部５１１３側（主反射鏡５１２側とは反対側）を覆うガラス製の成形品である。この副反射鏡５１３は、発光部５１１１の外形に沿う形状を有し、当該発光部５１１１と対向する面には、反射面が形成されている。そして、副反射鏡５１３は、発光部５１１１から出射された光のうち、主反射鏡５１２側とは反対側に射出された光を、当該反射面により反射させて、主反射鏡５１２の反射面に入射させる。これにより、発光部５１１１から光源装置５１の光束出射方向の先端側に直接射出され、かつ、レンズアレイ４１１に入射しない光の発生を抑えることができる。
平行化レンズ５１４は、主反射鏡５１２にて反射されて収束される光束を照明光軸Ａに対して平行化する。

〔点灯制御装置の構成〕
図２は、点灯制御装置５２の構成を示す図である。
点灯制御装置５２は、図２に示すように、前述の電源ユニット９２から供給される直流電流を交流電流に変換して放電灯５１１の電極Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）に出力し、当該放電灯５１１を点灯させる点灯装置６と、前述の制御ユニット９３の制御下で点灯装置６を制御する制御装置７とを備える。

〔点灯装置の構成〕
点灯装置６は、降圧回路６１、変換回路６２、パルス生成回路６３及びトリガー回路６４を備えるほか、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びコンデンサー（キャパシター）Ｃ１を備える。

〔降圧回路の構成〕
降圧回路６１は、ダウンチョッパー回路であり、制御装置７による制御の下、電源ユニット９２に接続される直流電源Ｖｉｎから入力される略３８０Ｖの直流電圧を、放電灯５１１の点灯に適した電圧（例えば、略５０Ｖ〜１５０Ｖ）に降下させる回路である。この降圧回路６１は、詳しい図示を省略するが、例えば、直列接続されるスイッチング素子としてのＦＥＴ（Field Effect Transistor）及びコイルと、これらの素子から分岐して接続されるダイオード及びコンデンサーとを備える。これらのうち、ＦＥＴは、制御装置７により印加されるゲート電圧に応じて、入力される放電灯への直流電流を制御して、放電灯に供給される電力を一定に保つ。また、コイル、ダイオード及びコンデンサーは、入力される直流電流の高周波成分の除去、整流及び定電力化を行う。そして、後述する制御装置７が、ランプの点灯状態に応じて当該ゲート電圧を制御することで、降圧回路６１は、放電灯５１１の点灯時にランプ電圧を出力する。
なお、降圧回路６１の出力端は制御装置７と接続され、当該制御装置７により、降圧回路６１から変換回路６２に入力される電流値及び電圧値が検出される。

〔変換回路の構成〕
変換回路６２は、インバーター回路であり、入力される直流電流を交流電流に変換する。この変換回路６２は、Ｎチャネル型の一対のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor FET：絶縁ゲート型ＦＥＴ）６２１及び一対のＭＯＳＦＥＴ６２２を備えたブリッジ回路として構成されている。このブリッジ回路には、降圧回路６１を経て整流された直流電流が入力される。そして、制御装置７により、ＭＯＳＦＥＴ６２１及びＭＯＳＦＥＴ６２２に制御信号としてのゲート電圧が印加されると、一対のＭＯＳＦＥＴ６２１を含む経路と一対のＭＯＳＦＥＴ６２２を含む経路とが交互に短絡して電流が流れ、これにより、交流電流が生成される。なお、各ＭＯＳＦＥＴ６２１，６２２には、ドレインからソースに向けて電流が導通することを防止するダイオードが、それぞれ設けられている。

この変換回路６２は、パルス生成回路６３により放電灯５１１を点灯させるための高電圧パルスを電極Ｅに印加するタイミングより前の所定期間（後述する期間Ｔ）、高周波駆動（例えば５０ｋＨｚで駆動）され、当該高周波駆動期間の後の一定期間、低周波駆動（例えば５００Ｈｚで駆動）される。そして、放電灯５１１が点灯された場合には、当該変換回路６２は、更に低周波駆動（例えば２００Ｈｚで駆動）される。
なお、このような変換回路６２の駆動については、後に詳述する。

抵抗Ｒ１，Ｒ２及びコンデンサーＣ１は、一対のＭＯＳＦＥＴ６２１のうちの一方のソース及び他方のドレインと接続されるとともに、一対のＭＯＳＦＥＴ６２２のうちの一方のソース及び他方のドレインと接続される。このうち、コンデンサーＣ１は、後述するパルス生成回路６３を構成するトランス６３２の二次巻線６３２２に供給される電荷が蓄積される。

〔パルス生成回路の構成〕
パルス生成回路６３は、イグナイター回路であり、放電灯５１１の点灯始動時に動作する。具体的に、パルス生成回路６３は、ランプコネクターＬＣを介して電極Ｅに高電圧パルスを出力して当該電極Ｅ間の絶縁破壊を行い、放電灯５１１の点灯始動を促す回路である。このパルス生成回路６３は、降圧回路６１及び変換回路６２と、放電灯５１１（電極Ｅ１，Ｅ２）との間に、当該放電灯５１１と並列となるように接続される。
このようなパルス生成回路６３は、カップリングコンデンサーであるコンデンサー６３１と、一次巻線６３２１及び二次巻線６３２２を有するイグナイタートランス（以下、「トランス」と略す場合がある）６３２と、コンデンサー６３３，６３４とを有する。

このうち、コンデンサー６３３，６３４は互いに直列に接続され、二次巻線６３２２に対して電極Ｅと並列に接続される。これらコンデンサー６３３，６３４は、変換回路６２のＭＯＳＦＥＴ６２１，６２２のスイッチングに応じて、二次巻線６３２２とともに、導通する交流電流に自由振動（オーバーシュート）を生じさせることで、１ｋＶ程度の中電圧の振動電圧を印加する。このようなコンデンサー６３３，６３４と二次巻線６３２２の出力端は、ランプコネクターＬＣを介して放電灯５１１の電極Ｅに接続されている。
なお、２つのコンデンサー６３３，６３４を用いることにより、耐高電圧特性を持たせることができるほか、一方が故障した場合でも、他方により交流電流を昇圧できる。

トランス６３２は、前述のように、一次巻線６３２１及び二次巻線６３２２とを有する。このうち、一次巻線６３２１は、一端が抵抗Ｒ２とコンデンサーＣ１との間に接続され、他端が後述するトリガー回路６４に接続される。また、二次巻線６３２２は、一端がＭＯＳＦＥＴ６２１，６２２のソース−ドレイン間（当該ソースとドレインとの接続点）に接続され、他端がランプコネクターＬＣに接続される。

このようなトランス６３２は、一次巻線６３２１に流れる電流に応じて、二次巻線６３２２に流れる電流を変圧する。このため、一次巻線６３２１に、後述するトリガー回路６４から電流が流れると、二次巻線６３２２に高電圧パルスが生じる。この高電圧パルスは、コンデンサー６３３，６３４により更に昇圧されて電極Ｅに印加される。これにより、電極Ｅ１，Ｅ２間の絶縁が破壊されて、当該電極Ｅ１，Ｅ２間の電気的導通が確保されることで放電灯５１１が点灯する。
このようにして放電灯５１１が点灯すると、当該放電灯５１１は定電圧負荷（略７０Ｖ）で動作し、制御装置７が、検出された降圧回路６１の出力電圧及び出力電流に基づいて、定電力で放電灯５１１の点灯を制御する。

〔トリガー回路の構成〕
トリガー回路６４は、変換回路６２の駆動周波数の変動に応じたタイミングで一次巻線６３２１に電流を出力し、二次巻線６３２２に高電圧パルスを生じさせるものである。換言すると、トリガー回路６４は、パルス生成回路６３による電極Ｅへの高電圧パルスの印加タイミングを調整するものである。このトリガー回路６４は、変換回路６２に対して、パルス生成回路６３と並列に接続される。
このようなトリガー回路６４は、ハイパスフィルター６４１と、電流出力部６４２とを有する。

ハイパスフィルター６４１は、変換回路６２から入力される交流電流の周波数が、設定された周波数（以下、「導通周波数」という場合がある）以上である場合に、交流電流を電流出力部６４２に導通させる。このハイパスフィルター６４１は、１つのコンデンサー６４１１と、３つの抵抗６４１２〜６４１４とから構成されている。なお、本実施形態では、ハイパスフィルター６４１の導通周波数は、２０ｋＨｚ以上に設定されている。

このようなハイパスフィルター６４１は、一端が一方のＭＯＳＦＥＴ６２１のソースとＭＯＳＦＥＴ６２２のドレインとの間（当該ソースとドレインとの接続点）に接続され、他端が当該ＭＯＳＦＥＴ６２２及び他方のＭＯＳＦＥＴ６２１の各ソースに接続される。これは、電極Ｅの＋極側に高電圧パルスを出力する方が放電灯５１１の点灯確率が高いと考えられており、当該＋極側に接続されるパルス生成回路６３のラインと同じ側にハイパスフィルター６４１を設けることが好ましいためである。しかしながら、ハイパスフィルター６４１は、他方のＭＯＳＦＥＴ６２１のドレインとＭＯＳＦＥＴ６２２のソースとの間に接続されていてもよく、変換回路６２の駆動周波数の変動を検出できれば、接続点は他の部位でもよい。

電流出力部６４２は、ハイパスフィルター６４１を導通した交流電流の電荷を蓄積し、当該電荷に応じた電流を一次巻線６３２１に出力する。この電流出力部６４２は、ダイオード６４２１、抵抗６４２２〜６４２５、コンデンサー６４２６、ダイアック６４２７及びサイリスター６４２８を有する。
このうち、コンデンサー６４２６は、抵抗６４２３とともに、ダイオード６４２１及び抵抗６４２２に対して並列に接続され、これらを介してハイパスフィルター６４１から入力される交流電流の電荷を蓄積する。このコンデンサー６４２６に蓄積される電荷は、一次巻線６３２１に供給される電荷であり、当該電荷が静電容量を超えた場合に、コンデンサー６４２６は、当該電荷を放出する。

ダイアック６４２７及びサイリスター６４２８は、本発明の第３スイッチング素子を構成し、コンデンサー６４２６から入力される電圧が閾値以上であると、一次巻線６３２１に電流を供給する。
これらのうち、ダイアック６４２７の出力端は、抵抗６４２４を介してサイリスター６４２８のゲートに接続される。このダイアック６４２７は、入力される電圧が当該ダイアック６４２７に設定された閾値以上であると、当該コンデンサー６４２６からの電流を導通させて、ゲート電流としてサイリスター６４２８に供給する。

サイリスター６４２８は、ゲート、カソード及びアノードを有し、当該ゲートからカソードにゲート電流が供給されると、カソード−アノード間が導通する。このカソードは、ダイアック６４２７及び抵抗６４２４に対して、抵抗６４２５と並列に接続され、アノードは一次巻線６３２１に接続されている。なお、サイリスター６４２８のカソード及びアノードには、当該アノードからカソードに向けて電流が導通することを防ぐためにダイオードが接続されている。

〔高電圧パルスの印加タイミング〕
図３は、変換回路６２、コンデンサー６４２６及び二次巻線６３２２からの出力電流の波形を示す図である。詳述すると、図３（Ａ）は、変換回路６２から出力される交流電流の波形を示す図であり、図３（Ｂ）は、コンデンサー６４２６に蓄積される電荷量を示す図である。また、図３（Ｃ）は、二次巻線６３２２から出力される高電圧パルスの波形を示す図である。なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）に、変換回路６２の駆動周波数が高周波数で維持された場合（変換回路６２が連続して高周波駆動される場合）の各電流の波形を点線で示す。

ここで、変換回路６２の高周波駆動時及び低周波駆動時と、高電圧パルスの生成について説明する。
変換回路６２が高周波駆動されると、図３（Ａ）における「高周波期間」に示すように、当該変換回路６２により高周波の交流電流が発生する。この交流電流の周波数は導通周波数より高く、当該交流電流はハイパスフィルター６４１を導通するため、当該期間では、図３（Ｂ）に示すように、コンデンサー６４２６に電荷が蓄積される。このコンデンサー６４２６に蓄積された電荷量が静電容量を超えると、当該コンデンサー６４２６から電荷が放出される。この電荷の放出によるダイアック６４２７への入力電圧が閾値以上であると、当該ダイアック６４２７が導通してサイリスター６４２８にゲート電流が供給される。このゲート電流により、コンデンサー６４２６からの出力電流が、サイリスター６４２８を介して一次巻線６３２１に出力される。
一次巻線６３２１に電流が入力されると、二次巻線６３２２を導通する電流が昇圧され、図３（Ｃ）に示すように、高電圧パルスが発生する。この高電圧パルスは、ランプコネクターＬＣを介して電極Ｅに印加される。

一方、変換回路６２が低周波駆動されると、図３（Ａ）における「低周波期間」に示すように、当該変換回路６２にて低周波の交流電流が発生する。この交流電流の周波数は導通周波数より低く、当該交流電流はハイパスフィルター６４１を導通しないため、当該期間では、図３（Ｂ）に示すように、コンデンサー６４２６に電荷は蓄積されない。このため、ダイアック６４２７及びサイリスター６４２８は非導通状態（オフ状態）となり、一次巻線６３２１に電流が供給されず、ひいては、高電圧パルスも生じない。

なお、放電灯５１１の点灯始動時に低周波期間がない場合（換言すると、変換回路６２が高周波数で駆動され続ける場合）には、図３（Ａ）〜（Ｃ）に点線で示すように、変換回路６２で生じた高周波の交流電流が、コンデンサー６４２６に入力され続ける。このため、コンデンサー６４２６は、蓄積された電荷量が静電容量を超えるごとに電荷を放出し、これに応じて、高電圧パルスが出力され続けることとなる。このような高電圧パルスは電圧が非常に高いため、不必要に連続して発生及び出力されると、点灯装置の回路構成、及び、電極Ｅを劣化させる要因となる。

これに対し、点灯装置６では、変換回路６２を低周波駆動させることで高電圧パルスが生じない期間を設けることができる。従って、放電灯５１１の点灯に際して、変換回路６２を高周波駆動させて高電圧パルスの発生及び印加を行う場合と、低周波駆動させて高電圧パルスの発生及び印加を行わない場合とを切り替えることができる。
そして、変換回路６２の低周波期間は、高電圧パルスの発生に伴うノイズの発生もないので、この期間内に点灯装置６の駆動状態に関する情報（例えば、降圧回路６１の出力電流及び出力電圧）を取得することで、正しい情報を確実に取得できる。
また、当該低周波期間に、コンデンサーＣ１に、二次巻線６３２２に供給する電荷を蓄積させることができる。

このほか、当該低周波期間を設けることで、二次巻線６３２２及びコンデンサー６３３，６３４によって生じる自由振動を収束させる期間を設けることができ、サイリスター６４２８を確実に非導通状態（オフ状態）とすることができる。これにより、二次巻線６３２２で生じた高電圧が、一次巻線６３２１及びサイリスター６４２８を介して、トリガー回路６４の回路素子に悪影響を及ぼすことを防止できる。このため、低周波期間での変換回路６２の駆動周波数は、サイリスター６４２８が完全な非導通状態（オフ状態）となるのに十分な期間であることが望まれる。

なお、コンデンサー６４２６への充電が開始されてから電荷を放出するまでの期間Ｔは、ハイパスフィルター６４１を介して入力される交流電流の積分値、当該コンデンサー６４２６の静電容量及び充電時定数により算出することが可能である。このため、予定されるパルス出力タイミング（任意のパルス出力タイミング）に対して期間Ｔの分だけ前のタイミングで、導通周波数以上に変換回路６２の駆動周波数を切り替えることにより、当該パルス出力タイミングで、高電圧パルスを電極Ｅに印加することができる。

〔制御装置の構成〕
図４は、制御装置７の機能及び構成を示すブロック図である。
制御装置７は、前述のように、点灯装置６の駆動を制御し、ひいては、放電灯５１１の点灯を制御する。具体的に、制御装置７は、降圧回路６１から入力される電圧及び電流に基づいて放電灯５１１の点灯状態を判定し、当該点灯状態に基づいて、変換回路６２にゲート電圧を印加して点灯装置６を駆動させる。
このような制御装置７は、図４に示すように、駆動状態取得部７１、点灯状態判定部７２、タイミング判定部７３、高周波駆動部７４、低周波駆動部７５及び定常駆動部７６を有する。

駆動状態取得部７１は、点灯装置６の駆動状態を示す情報（駆動状態情報）として、降圧回路６１からの出力電流の電流値及び電圧値を取得する。
点灯状態判定部７２は、駆動状態取得部７１により取得された各値に基づいて、放電灯５１１が点灯しているか否かを判定する。
タイミング判定部７３は、点灯状態判定部７２により、放電灯５１１が点灯していないと判定された場合に、変換回路６２を高周波駆動させるタイミング（高周波駆動タイミング）に達したか否かを判定する。この高周波駆動タイミングは、予定されるパルス出力タイミングから前述の期間Ｔの分だけ遡ったタイミングである。

高周波駆動部７４は、タイミング判定部７３により高周波駆動タイミングに達したと判定された場合に、変換回路６２のＭＯＳＦＥＴ６２１，６２２に制御信号であるゲート電圧を印加して、変換回路６２を高周波駆動させる。この際の変換回路６２の駆動周波数（本発明の第１周波数に相当）は、前述のように、ハイパスフィルター６４１の導通周波数を超える周波数に設定され、当該駆動周波数は、本実施形態では５０ｋＨｚに設定されている。

低周波駆動部７５は、タイミング判定部７３により高周波駆動タイミングに達していないと判定された場合に、同様に制御信号であるゲート電圧を印加して、変換回路６２を低周波駆動させる。この際の変換回路６２の駆動周波数（本発明の第２周波数に相当）は、ハイパスフィルター６４１の導通周波数より低い周波数に設定され、当該駆動周波数は、本実施形態では５００Ｈｚに設定されている。
定常駆動部７６は、点灯状態判定部７２により、放電灯５１１が点灯したと判定された場合に、同様にゲート電圧を印加して、変換回路６２を更に低周波駆動させる。この際の変換回路６２の駆動周波数は、本実施形態では２００Ｈｚに設定されている。
なお、この放電灯５１１が点灯している状態（定常点灯状態）では、パルス生成回路６３の駆動は停止され、電極Ｅに高電圧パルスが印加されることはない。

〔点灯制御処理〕
図５は、点灯制御装置５２による放電灯５１１の点灯制御処理を示すフローチャートである。
点灯制御装置５２は、前述の制御ユニット９３から放電灯５１１を点灯させる制御信号が入力されると、以下に示す点灯制御処理を実行する。この点灯制御処理は、図示しない記憶部に記憶された点灯制御プログラムに沿って行われる。
この点灯制御処理では、図５に示すように、まず、制御装置７の駆動状態取得部７１が、前述の駆動状態情報を取得する（ステップＳ１）。
この後、点灯状態判定部７２が、当該駆動状態情報に基づいて、放電灯５１１が点灯しているか否かを判定する（ステップＳ２）。
ここで、点灯状態判定部７２により、放電灯５１１が点灯していないと判定されると、タイミング判定部７３が、前述の高周波駆動タイミングに達したか否かを判定する（ステップＳ３）。

このステップＳ３での判定にて、タイミング判定部７３により、高周波駆動タイミングに達したと判定されると、高周波駆動部７４が、変換回路６２を高周波駆動させる（ステップＳ４）。このため、当該変換回路６２から高周波の交流電流が出力され、当該交流電流は、トリガー回路６４のハイパスフィルター６４１を導通して、コンデンサー６４２６に電荷が蓄積される。
そして、前述のように、蓄積された電荷がコンデンサー６４２６の静電容量を超え、更に、コンデンサー６４２６からの入力電圧がダイアック６４２７の閾値を越えたタイミングで、当該ダイアック６４２７を介してサイリスター６４２８にゲート電流が出力される。これにより、コンデンサー６４２６からの出力電流が、当該サイリスター６４２８を介して一次巻線６３２１に供給され、二次巻線６３２２から電極Ｅに高電圧パルスが印加される（ステップＳ５）。
この後、点灯制御装置５２は、処理をステップＳ３に戻し、再度、タイミング判定部７３による高周波駆動タイミングの判定を行う。

一方、ステップＳ３での判定にて、タイミング判定部７３により、高周波駆動タイミングに達していないと判定されると、低周波駆動部７５が、変換回路６２を低周波駆動させる（ステップＳ６）。これにより、変換回路６２から出力される低周波の交流電流は、ハイパスフィルター６４１を導通せず、コンデンサー６４２６への蓄電、及び、サイリスター６４２８における電流の導通が停止される。このため、コンデンサー６３３，６３４により自由振動が生じて昇圧された交流電流が、一次巻線６３２１を介して、サイリスター６４２８を逆流することが防止され、トリガー回路６４が保護される。

更に、変換回路６２の低周波駆動時には、一次巻線６３２１への電流の供給が行われないため、前述のように、パルス生成回路６３での高電圧パルスの発生に伴うノイズが発生しない。このため、制御装置７は、当該低周波駆動時に処理をステップＳ１に戻し、駆動状態取得部７１が、前述の駆動状態情報を取得する。これにより、ノイズの影響を受けていない駆動状態情報を確実に取得することができる。

一方、ステップＳ２での判定にて、点灯状態判定部７２により、放電灯５１１が点灯したと判定されると、定常駆動部７６が、変換回路６２を低周波駆動時よりも更に低い周波数で駆動させ、点灯装置６を定常駆動させる（ステップＳ７）。これにより、放電灯５１１が定常点灯状態に達する。
以上により、点灯制御処理が終了する。

以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果がある。
点灯装置６において、導通周波数以上の駆動周波数で変換回路６２を駆動させることで、コンデンサー６４２６に電荷が蓄積される。この電荷はコンデンサー６４２６の静電容量を超えると放出され、ひいては、二次巻線６３２２にて高電圧パルスが発生する。このコンデンサー６４２６において電荷が蓄積されてから放出されるまでの期間Ｔは予め算出できるので、任意のタイミングから当該期間Ｔ分だけ前のタイミング（高周波駆動タイミング）で変換回路６２を高周波駆動させることにより、当該任意のタイミングで高電圧パルスを確実に発生及び印加させることができる。

一方、導通周波数未満の駆動周波数で変換回路６２を駆動させると、コンデンサー６４２６に電荷が蓄積されないので、高電圧パルスが発生しない。このため、変換回路６２の駆動周波数を、導通周波数以上に設定して高電圧パルスを発生させる場合と、当該導通周波数未満に設定して高電圧パルスを発生させない場合とを切り替えることができる。
これにより、制御装置７とパルス生成回路６３とを制御線により接続して、当該制御装置７が高電圧パルスを電極Ｅに印加させる制御信号を出力する構成に比べて、点灯装置６及び制御装置７の耐高電圧対策の構成を簡略化できる。従って、簡易な構成で高電圧パルスの印加タイミングを設定できる。

コンデンサー６４２６から一次巻線６３２１への電流の導通状態を制御するスイッチング素子が、ダイアック６４２７及びサイリスター６４２８で構成されている。これによれば、コンデンサー６４２６から電荷が放出され、ダイアック６４２７への入力電圧が閾値を超えた際に、当該ダイアック６４２７が速やかに導通状態となり、ひいては、サイリスター６４２８が導通状態となるので、一次巻線６３２１に電流を速やかに供給できる。従って、コンデンサー６４２６の電荷放出から高電圧パルスの発生までの期間を短縮することができ、前述の任意のタイミングで高電圧パルスを確実に印加できる。
また、サイリスター６４２８は、大電流（電流値が大きな電流）を導通させることができるので、コンデンサー６４２６の静電容量が大きくても、確実に当該電流を導通させることができる。

制御装置７が、導通周波数以上の駆動周波数に応じた変換回路６２の駆動と、導通周波数未満の駆動周波数に応じた変換回路６２の駆動とを、高電圧パルスの印加タイミング（高周波駆動タイミング）に基づいて切り替えることで、任意のタイミングで、電極Ｅに高電圧パルスを印加することができる。このような制御装置７による変換回路６２の駆動周波数の変更は、各ＭＯＳＦＥＴ６２１，６２２にゲート電圧を印加する周波数を変更することにより行うことができるので、当該制御装置７の構成を比較的簡易な構成とすることができる。従って、簡易な構成で高電圧パルスの印加タイミングを確実に設定できる。

〔実施形態の変形〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。特に、点灯装置を構成する各回路素子の数、配置及び構成については、前記実施形態に限定されるものではない。
前記実施形態では、第３スイッチング素子として、ダイアック６４２７及びサイリスター６４２８を採用したが、本発明はこれに限らない。例えば、ダイアック６４２７に代えてコンパレーターを採用することもでき、サイリスター６４２８に代えてＦＥＴを採用してもよい。すなわち、コンデンサー６４２６からの電荷の放出に対して、速やかに非導通状態から導通状態に変化することができ、かつ、大電流を導通可能な構成であればよい。また、当該第３スイッチング素子を、１つの素子で構成してもよい。

前記実施形態では、ハイパスフィルター６４１の導通周波数を２０ｋＨｚとし、高周波期間及び低周波期間における変換回路６２の駆動周波数をそれぞれ５０ｋＨｚ及び５００Ｈｚとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、これらの値は適宜設定可能である。
前記実施形態では、変換回路６２は、一対のＭＯＳＦＥＴ６２１及び一対のＭＯＳＦＥＴ６２２を備えたブリッジ回路として構成されているとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、ＭＯＳＦＥＴに代えてトランジスターや他のＦＥＴを採用してもよい。

前記実施形態では、プロジェクター１は、３つの液晶パネル４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂを備えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、２つ以下、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
前記実施形態では、画像形成装置４は平面視略Ｌ字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略Ｕ字形状を有した構成を採用してもよい。
前記実施形態では、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネル４４２を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。

前記実施形態では、光変調装置として液晶パネル４４２を備えたプロジェクター１を例示したが、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、他の構成の光変調装置を採用してもよい。例えば、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いたプロジェクターにも、本発明を適用することも可能である。このような光変調装置を用いた場合、光束入射側及び光束射出側の偏光板４４３，４４５は省略できる。

前記実施形態では、プロジェクター１は、被投射面に対する画像の投射方向と、当該画像の観察方向とが略同じであるフロントタイプのプロジェクターとして構成したが、本発明はこれに限らない。例えば、投射方向と観察方向とがそれぞれ反対方向となるリアタイプのプロジェクターにも適用できる。

前記実施形態では、放電灯５１１及び点灯制御装置５２を備えた照明装置５を、プロジェクター１に採用したが、本発明はこれに限らない。すなわち、このような照明装置５を、スタンド等の機器として構成することも可能である。

本発明は、高圧水銀ランプ等の放電灯の点灯装置に利用することができ、特に、照明装置及びプロジェクターに採用される放電灯の点灯装置及び点灯制御装置に好適に利用できる。

１…プロジェクター、３…投射光学装置、５…照明装置、６…点灯装置、７…制御装置、５２…点灯制御装置、５１１…放電灯、６２…変換回路、６３…パルス生成回路、６４…トリガー回路、４４２（４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ）…液晶パネル（光変調装置）、６２１…ＭＯＳＦＥＴ（第１スイッチング素子）、６２２…ＭＯＳＦＥＴ（第２スイッチング素子）、６４１…ハイパスフィルター、６３２１…一次巻線、６３２２…二次巻線、６４２６…コンデンサー、６４２７…ダイアック（第３スイッチング素子）、６４２８…サイリスター（第３スイッチング素子）、Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）…電極。

Claims (6)

1. 放電灯の電極に電力を供給して、前記放電灯を点灯させる点灯装置であって、
   それぞれ直流電流が入力される一対の第１スイッチング素子及び一対の第２スイッチング素子を有し、前記一対の第１スイッチング素子及び前記一対の第２スイッチング素子のうちの一方が導通状態となり他方が非導通状態となる状態変化が交互に切り替わることで、前記直流電流を交流電流に変換する変換回路と、
   前記変換回路から入力される交流電流から高電圧パルスを生成し、当該高電圧パルスを前記電極に印加するパルス生成回路と、
   前記パルス生成回路に前記高電圧パルスを生成させるトリガー回路とを備え、
   前記パルス生成回路は、前記トリガー回路に接続される一次巻線と、前記変換回路に接続される二次巻線とを有し、前記一次巻線に入力される電流に応じて、前記二次巻線に入力される電流を昇圧して前記高電圧パルスを生成し、
   前記トリガー回路は、
   前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の中点と接続され、前記変換回路から所定周波数以上の交流電流が入力されると当該交流電流を導通させ、前記所定周波数未満の交流電流が入力されると当該交流電流を遮断するハイパスフィルターと、
   前記ハイパスフィルターを介して入力される電荷を蓄積及び放出するコンデンサーと、
   前記コンデンサーからの出力電圧が閾値以上であると、当該コンデンサーからの出力電流を前記一次巻線に出力する第３スイッチング素子と、を有する
   ことを特徴とする点灯装置。
2. 請求項１に記載の点灯装置において、
   前記第３スイッチング素子は、
   前記コンデンサーに接続されるダイアックと、
   前記ダイアックの出力端に接続されるゲート、前記コンデンサーに接続されるカソード、及び、前記一次巻線に接続されるアノードを有するサイリスターと、を備える
   ことを特徴とする点灯装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の点灯装置と、
   前記一対の第１スイッチング素子及び前記一対の第２スイッチング素子の導通状態及び非導通状態を制御する制御信号を出力して、前記変換回路を駆動させる制御装置と、を備える
   ことを特徴とする点灯制御装置。
4. 請求項３に記載の点灯制御装置において、
   前記制御装置は、前記パルス生成回路により前記高電圧パルスを前記電極に印加するタイミングに基づいて、前記変換回路の駆動周波数を、前記所定周波数以上の第１周波数と、当該所定周波数未満の第２周波数とに切り替える
   ことを特徴とする点灯制御装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の点灯制御装置と、
   電極を有し、前記点灯制御装置により供給される電力により点灯される放電灯と、を備える
   ことを特徴とする照明装置。
6. 請求項５に記載の照明装置と、
   当該照明装置から出射された光束を変調する光変調装置と、
   変調された前記光束を投射する投射光学装置と、を備える
   ことを特徴とするプロジェクター。

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