JP2013033600A - 放電灯点灯装置、及び、プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな回路構成によって、確実に放電灯を点灯させることができ、かつ、不要な高電圧パルスの出力を抑制できる放電灯点灯装置、及び、プロジェクターを提供する。
【解決手段】放電灯点灯装置１は、直流電源８０からの電流により充電されるキャパシターＣ１と、キャパシターＣ１に接続された巻線Ｌ１と、放電灯９０の電極に接続された巻線Ｌ３とを有し、キャパシターＣ１から巻線Ｌ１に放電電流が流れることにより放電灯９０の電極間に始動パルスを出力するトランス１０と、キャパシターＣ１からトランス１０への放電電流をオン／オフする放電制御回路３０と、キャパシターＣ１の両端電圧が基準電圧に達した後に放電制御回路３０をオンに切り換えるタイミング発生部４０と、を備え、タイミング発生部４０は複数の基準電圧に従って動作可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、及び、この放電灯点灯装置を備えたプロジェクターに関する。

一般に、プロジェクターの光源等に利用されるメタルハライドランプ等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置は、始動用の高電圧パルスを放電灯に印加して点灯させていた。放電灯の点灯に必要な電圧は放電灯の状態により異なることが知られているが、従来は、確実に放電灯を点灯させることが可能な高電圧のパルスを常に出力する構成となっていた。パルスの電圧が高いほど周辺部品の劣化を早め、また、ノイズ源ともなるので、高電圧のパルスの出力は必要最小限に抑えることが望ましい。そこで、トランスを用いた始動パルス発生回路を複数備えることで、異なる電圧の始動パルスを出力する放電灯点灯装置が提案された（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１１１９６５号公報

しかしながら、特許文献１記載の放電灯点灯装置は、トランスを備えた始動パルス発生回路を複数備えることによって、回路構成の複雑化を招いてしまい、小型化が困難になるという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、シンプルな回路構成によって、確実に放電灯を点灯させることができ、かつ、不要な高電圧パルスの出力を抑制できる放電灯点灯装置、及び、プロジェクター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、直流電源からの電流により充電される容量と、前記容量に接続された１次側の巻線と、放電灯の電極に接続された２次側の巻線とを有し、前記容量から前記１次側の巻線に放電電流が流れることにより前記放電灯の電極間に始動電圧を出力するトランスと、前記容量から前記トランスへの放電電流をオン／オフする切換回路と、前記容量の両端電圧が基準電圧に達した後に前記切換回路をオンに切り換える放電制御部と、を備え、前記放電制御部は複数の前記基準電圧に従って動作可能であることを特徴とする。
本発明によれば、複数の基準電圧を使い分けることにより、放電灯の電極間に印加される始動電圧を変化させることが可能であるため、例えば、ホットリスタート等の放電灯が点灯しにくい状態では高電圧の始動電圧を出力し、放電灯が点灯しやすい状態では比較的低電圧の始動電圧を出力するといった制御が可能となる。従って、回路構成の複雑化を招くことなく、不要な高電圧パルスの出力を抑え、確実に放電灯を点灯させることができる。

また、本発明は、上記放電灯点灯装置において、前記放電制御部は、より低い側の前記基準電圧に従って前記容量から放電した回数が所定回数に達した後、或いは、より低い側の前記基準電圧に従って所定時間動作した後に、より高い側の前記基準電圧に従って前記容量から放電させることを特徴とする。
本発明によれば、容量の両端電圧が低い状態でトランスへの放電をオンにして高電圧を発生して、放電灯に所定回数の始動電圧を印加し、その後に、容量の両端電圧が高い状態でトランスへの放電をオンにすることで、より高い始動電圧を印加するので、不要な高電圧パルスの発生を抑えるとともに、初期の始動電圧では点灯しない放電灯を確実に点灯させることができる。

また、本発明は、上記放電灯点灯装置において、前記放電制御部は、前記放電灯の温度に基づいて前記基準電圧を選択して使用することを特徴とする。
本発明によれば、放電灯の温度に基づいて、放電灯に印加する始動電圧を切り替えるので、より低い電圧で放電灯を点灯可能な場合に不要な高電圧パルスの発生を抑え、かつ、より高い電圧が必要な場合は放電灯を確実に点灯させることができる。

また、本発明は、上記放電灯点灯装置において、前記直流電圧を交流電圧に変換して前記放電灯の電極間に出力する交流変換回路を備え、前記切換回路は、前記放電灯の点灯後は前記容量から前記トランスへの放電電流をオフに保つことを特徴とする。
本発明によれば、放電灯の点灯後は始動電圧を印加しないので、不要な高電圧パルスの発生を抑えることができる。

また、本発明は、上記放電灯点灯装置において、前記切換回路は、前記直流電源からの電流により充電される出力制御容量と、前記容量及び前記トランスの前記１次側の巻線とに直列接続され、前記出力制御容量の両端電圧が所定の電圧に達した場合に、前記容量の両端と前記１次側の巻線とを導通させるサイリスターとを備え、前記放電制御部は、前記容量の両端電圧が前記基準電圧に達したタイミングで、前記出力制御容量への充電を開始させることを特徴とする。
本発明によれば、直流電源からの電流により充電されるキャパシターと、このキャパシターの両端電圧により駆動されるサイリスターとを用いたシンプルな構成により、トランスへの放電電流を制御できる。

また、上記課題を解決するため、本発明は、一対の電極を有する放電灯と、前記放電灯が発した光を変調する変調手段と、前記変調手段により変調された光を投射面に投射する投射光学系と、前記放電灯に接続された上記放電灯点灯装置とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、放電灯の電極間に印加される始動電圧を変化させることが可能な放電灯制御装置を備えることにより、確実に放電灯を点灯させることができ、かつ、放電灯点灯装置における不要な高電圧パルスの発生を抑えることができる。これにより、プロジェクター内部の放電灯点灯装置が発するノイズの影響を抑えることができ、ノイズ対策用の構成を簡素化が可能なため、より一層の小型化及び軽量化を実現できる。

本発明によれば、回路構成の複雑化を招くことなく、複数の基準電圧を使い分けることによって、不要な高電圧パルスの出力を抑え、確実に放電灯を点灯させることができる。

第１の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路図である。 放電灯点灯装置の動作例を説明するためのタイミングチャートである。 放電灯点灯装置の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路図である。 第３の実施形態に係るプロジェクターの構成を示す図である。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
（１）放電灯点灯装置の回路構成
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る放電灯点灯装置１の回路図である。
この図１に示す放電灯点灯装置１は、直流電源８０に接続され、トランス１０の２次側の巻線から放電灯９０の電極間に電圧パルスを出力して放電灯９０の点灯を開始し、直流電源８０からの電流を交流変換する交流変換回路２０により放電灯９０の電極間に交流駆動電流を出力して放電灯９０を駆動する放電灯点灯装置である。

直流電源８０は、ダウンチョッパー回路等により構成され、例えば３００Ｖ〜４００Ｖ程度の電源電圧が供給される。トランス１０は、１次側の巻線Ｌ１と２次側の巻線Ｌ２及びＬ３を備え、例えば各巻線の巻数の比をＬ１：Ｌ２：Ｌ３＝１：１０：１０とした場合には、巻線Ｌ１を流れる電流により発生する電圧の１０倍の電圧が巻線Ｌ２及びＬ３でそれぞれ発生し、巻線Ｌ１に発生する電圧の２０倍に相当する電圧の電圧パルスが放電灯９０の電極間に出力される。

交流変換回路２０は、直流電源８０から出力される直流電流を入力し、所与のタイミングで極性反転することにより、任意のデューティー比や周波数をもつ放電灯駆動用の交流駆動電流Ｉを生成出力する。本実施形態においては、交流変換回路２０はインバーターブリッジ回路（フルブリッジ回路）で構成されている。
本実施形態の交流変換回路２０は、トランジスター等で構成されるスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を備え、直列接続されたスイッチ素子Ｓ１及びＳ２と、直列接続されたスイッチ素子Ｓ３及びＳ４を、互いに並列接続して構成される。スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４の制御端子には、それぞれインバーター制御回路６０から制御信号が入力され、インバーター制御回路６０によってスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４のＯＮ／ＯＦＦが制御される。インバーター制御回路６０は、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を袈裟懸けにＯＮ／ＯＦＦさせ、放電灯９０が点灯するまでの間は高周波数（例えば、数１０ｋHz）でスイッチングを行い、放電灯９０の点灯後はスイッチングを低周波数（例えば、１ｋHz以下）で行う。具体的には、スイッチ素子Ｓ１及びＳ４がＯＮの時にはスイッチ素子Ｓ２及びＳ３をＯＦＦにし、スイッチ素子Ｓ１及びＳ４がＯＦＦの時にはスイッチ素子Ｓ２及びＳ３をＯＮにするように制御する。スイッチ素子Ｓ１及びＳ４がＯＮの時には、直流電源８０の正側からスイッチ素子Ｓ１、巻線Ｌ３、放電灯９０、巻線Ｌ２、スイッチ素子Ｓ４の順に流れる駆動電流が発生する。また、スイッチ素子Ｓ２及びＳ３をＯＮの時には、直流電源８０の正側からスイッチ素子Ｓ３、巻線Ｌ２、放電灯９０、巻線Ｌ３、スイッチ素子Ｓ２の順に流れる駆動電流が発生する。これにより、直流電源８０から出力される直流電流の極性が交互に反転されて、スイッチ素子Ｓ１及びＳ２の共通接続点Ｎ１と、スイッチ素子Ｓ３及びＳ４の共通接続点Ｎ２とを２つの出力端として、制御された周波数やデューティー比等をもった交流駆動電流Ｉを生成出力し、放電灯９０に供給される。

インバーター制御回路６０は、専用のハードウェアにより上記のスイッチング制御を行う構成としてもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がメモリー等に記憶された制御プログラムを実行することにより、上記のスイッチング制御を含む各種制御を行う構成としてもよい。

また、トランス１０の巻線Ｌ２及びＬ３と、交流変換回路２０の出力端Ｎ１、Ｎ２との間には、フィルター７０が設けられている。フィルター７０は、後述する動作によりトランス１０で生成出力される電圧パルスが交流変換回路２０に与える影響を減衰するために設けられている。図１の例では、フィルター７０は、トランスＴ１とキャパシターＣ３、Ｃ４を備えて構成され、交流変換回路２０の出力端Ｎ１、Ｎ２間の電圧変動を減衰する。

直流電源８０の両端には、直流電源８０からの電流を基に充電されるキャパシターＣ１（容量）が、電流制限回路５０と直列に接続されている。電流制限回路５０は、必要に応じて、直流電源８０からキャパシターＣ１への充電電流Ｉ１の電流値を所望の値に制限するための回路であり、キャパシターＣ１は電流制限回路５０を介して供給される直流電流によって充電される。図１の例では、電流制限回路５０は、電流制限用の抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、及びダイオードＤ１を直列に接続して構成され、ダイオードＤ１のカソード側にキャパシターＣ１が接続されている。キャパシターＣ１の両端にはトランス１０の巻線Ｌ１が接続され、キャパシターＣ１に充電された電荷が放電されることにより、後述するようにトランス１０が始動パルスを発生する。

放電灯点灯装置１は、交流変換回路２０の一方の出力端であるスイッチ素子Ｓ１及びＳ２の共通接続点Ｎ１と、直流電源８０の負側との間に接続され、交流変換回路２０の出力電流により充電されるキャパシターＣ２（出力制御容量）を備えている。図１の例では、接続点Ｎ１と直流電源８０の負側との間には分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が直列に接続され、キャパシターＣ２は抵抗Ｒ３に並列に接続されていて、分圧された交流変換回路２０の出力電圧により充電される。キャパシターＣ２の両端電圧は抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値により任意の値に制限される。

キャパシターＣ２の両端には、放電制御回路３０（切換回路）が接続されている。放電制御回路３０は、キャパシターＣ２の両端電圧Ｖｃ２が基準電圧Ｖｔｈ１を超えた後に、キャパシターＣ１に充電された電荷をトランス１０の１次側の巻線Ｌ１を介して放電電流として放電する。具体的には、放電制御回路３０は、キャパシターＣ２の一端と巻線Ｌ１との間に接続されたサイリスターＸ１と、キャパシターＣ２の他端とサイリスターＸ１のゲートに接続されたダイアックＸ２とを備えている。ダイアックＸ２とサイリスターＸ１との間には抵抗Ｒ４が直列に配置され、この抵抗Ｒ４の一端は抵抗Ｒ５を介してキャパシターＣ２の一端に接続されている。サイリスターＸ１は、キャパシターＣ１の放電電流が巻線Ｌ１に流れる放電経路の一部となっている。

トリガーダイオードであるダイアックＸ２は、キャパシターＣ２の両端電圧Ｖｃ２が、ダイアックＸ２の仕様により定まる基準電圧Ｖｔｈ１を超えると、ＯＦＦからＯＮに切り換わる。これにより、キャパシターＣ２に充電された電荷が電流として放電され、その一部がダイアックＸ２と抵抗Ｒ４を介してサイリスターＸ１のゲートに供給され、その残りは抵抗Ｒ５を介して接地電位に放電される。
サイリスターＸ１は、ゲートに供給された電流をトリガーとしてＯＦＦからＯＮに切り換わり、キャパシターＣ１に充電された電荷をトランス１０の１次側の巻線Ｌ１を介して放電電流として接地電位に放電する。また、キャパシターＣ１からサイリスターＸ１に流れる電流が、サイリスターＸ１の仕様により定まる保持電流以下となると、サイリスターＸ１はＯＮからＯＦＦに切り換わり、キャパシターＣ１からの放電が終了し、充電が再開される。
そして、トランス１０の１次側の巻線Ｌ１に放電電流が流れると、この電流によりトランス１０の２次側の巻線Ｌ２及びＬ３に巻数比に応じた電圧が発生し、電圧パルスとして放電灯９０の電極間に出力される。

このように、本実施形態に係る放電灯点灯装置１は、キャパシターＣ２の両端電圧Ｖｃ２が基準電圧Ｖｔｈ１を超えるタイミングをトリガーとして、放電灯９０の電極間に電圧パルスを出力することができる。

また、キャパシターＣ２は、交流変換回路２０の一方の出力端からの電流を基に充電されるので、交流駆動電流Ｉの一方の極性期間（図１の例では、スイッチ素子Ｓ１及びＳ４がＯＮになる期間）にしか充電されない。したがって、キャパシターＣ２の両端電圧が基準電圧Ｖｔｈ１を超えるタイミングは、交流駆動電流Ｉの極性反転タイミングの影響を受ける。言い換えれば、キャパシターＣ２の値を適切に設定することにより、交流駆動電流Ｉの極性反転タイミングを基準として、所望のタイミングで放電灯９０の電極間に電圧パルスを出力することができる。

さらに、キャパシターＣ２は、キャパシターＣ１とは充電経路が異なるため、キャパシターＣ２の値を適切に設定することにより、キャパシターＣ１の値に制約されることなく、所望のタイミングで、放電灯９０の電極間に電圧パルスを出力することができる。

そして、本実施形態の放電灯点灯装置１は、キャパシターＣ２への充電開始のタイミングを制御するタイミング発生部４０（放電制御部）を備えている。タイミング発生部４０は、キャパシターＣ１の両端電圧に応じて、キャパシターＣ２への充電開始及び停止を制御する。
図１の例では、タイミング発生部４０は、トランジスターＱ１、抵抗Ｒ７、Ｒ８、及び、タイミング制御回路４１を備えて構成されている。タイミング制御回路４１の入力端には、キャパシターＣ１の両端電圧が抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８により分圧されて入力され、タイミング制御回路４１の出力端はトランジスターＱ１のベースに接続されている。タイミング制御回路４１は、抵抗Ｒ７、Ｒ８により分圧された電圧値が基準電圧を超えたか否かにより、トランジスターＱ１への出力のLowとHighを切り換える。タイミング制御回路４１の出力がHighである間、トランジスターＱ１がＯＮとなってキャパシターＣ２の両端が短絡されるため、キャパシターＣ２は充電されない。タイミング制御回路４１の出力がLowの間は、トランジスターＱ１がＯＦＦとなって、キャパシターＣ２が充電される。

タイミング制御回路４１は、複数種類の基準電圧を設定可能に構成され、本実施形態では、第１の基準電圧Ｖ１と、第１の基準電圧Ｖ１より高電圧の第２の基準電圧Ｖ２の２段階に設定される。基準電圧の値はキャパシターＣ１の両端電圧と抵抗Ｒ７、Ｒ８の分圧比に基づいて決定される。第１の基準電圧Ｖ１を用いる場合よりも、より高い電圧の第２の基準電圧Ｖ２を用いる場合に、より高電圧の電流が巻線Ｌ１に流れる。キャパシターＣ１の両端電圧が基準電圧に対応する電圧まで充電された時点で、キャパシターＣ１は放電されるので、基準電圧が低すぎるとキャパシターＣ１の両端電圧がそれほど上昇しないうちに放電してしまい、放電灯９０を始動できない電圧のパルスが出力されてしまう。従って、第１の基準電圧Ｖ１は、放電灯９０の始動に必要な最低限の電圧よりも高電圧の始動パルスを生成できる程度に定められている。

メタルハライドランプ等の放電灯９０は、冷温状態から点灯させる場合（いわゆるコールドスタート）には、比較的低電圧の始動パルスを印加することで点灯するが、消灯後間もない場合など高温の状態で点灯させる場合（いわゆるホットリスタート）には、高電圧の始動パルスを必要とする。そこで、タイミング制御回路４１は、複数の基準電圧、例えばコールドスタート用の第１の基準電圧Ｖ１とホットリスタート用の第２の基準電圧Ｖ２とを用い、トランス１０から放電灯９０に出力する始動パルスの電圧を変化させることで、不要な高電圧パルスの出力を抑えることに成功している。

また、放電灯点灯装置１において、電流制限回路５０は、キャパシターＣ１に流れる充電電流Ｉ１をサイリスターＸ１の保持電流よりも小さな電流値に制限する構成としてもよい。この場合、サイリスターＸ１を確実にＯＦＦに切り換えることができる。この充電電流Ｉ１は、キャパシターＣ２を充電するためには用いられないため、充電電流Ｉ１の電流値を変更してもキャパシターＣ２の充電に必要となる時間には影響がない。したがって、充電電流Ｉ１の値をキャパシターＣ２の値とは独立に設計することが可能である。

（２）点灯動作
図２は、本実施形態に係る放電灯点灯装置１の動作例を説明するためのタイミングチャートである。図中、（Ａ）は放電灯９０の電極間に印加されるパルス（始動パルス）の電圧を示し、（Ｂ）はキャパシターＣ１の両端電圧を示し、（Ｃ）はキャパシターＣ２の両端電圧を示し、（Ｄ）はタイミング制御回路４１の出力電圧を示す。

動作開始後の初期状態において、タイミング制御回路４１の基準電圧は第１の基準電圧Ｖ１となっている。図２（Ｄ）に示すタイミング制御回路４１の出力は、初期状態ではHighとなっており、この間はキャパシターＣ２には充電されないので、図２（Ｃ）に示すキャパシターＣ２の両端電圧は上昇せず一定である。一方、キャパシターＣ１は充電が継続されるので、図２（Ｂ）に示すキャパシターＣ１の両端電圧は徐々に上昇する。

キャパシターＣ１の両端電圧が第１の基準電圧Ｖ１を超えると（時刻ｔ１）、タイミング制御回路４１は出力をLowに転じ、キャパシターＣ２への充電が開始される。そして、キャパシターＣ２の両端電圧がダイアックＸ２をＯＮに切り換えさせる電圧値に達すると（時刻ｔ２）、ダイアックＸ２がＯＮになることによりサイリスターＸ１がＯＮに切り換わり、キャパシターＣに充電された電荷がトランス１０の１次側の巻線Ｌ１に流れて、放電灯９０に始動パルスが出力される。

キャパシターＣ１の放電によりキャパシターＣ１の両端電圧が第１の基準電圧Ｖ１より低くなると、タイミング制御回路４１は出力をHighに切り換える。キャパシターＣ２の両端電圧は放電により低下し、その後、タイミング制御回路４１の出力がHighである間は充電されないためにほぼ一定となる。キャパシターＣ１には充電が開始されるため、キャパシターＣ１の両端電圧は徐々に上昇する。キャパシターＣ１の両端電圧が第１の基準電圧Ｖ１を超えると、上記の時刻ｔ１〜ｔ２の動作が再び実行され、放電灯９０に始動パルスが出力される。

また、タイミング制御回路４１は、放電灯９０への始動パルスの出力回数をカウントするカウンターを内蔵しており、具体的には時刻ｔ１で出力をLowに切り換える際に、その切換回数をカウントする。そして、HighからLowへの切換回数が、予め設定された値に達すると、基準電圧を第１の基準電圧Ｖ１から、より高電圧の第２の基準電圧Ｖ２へ切り換えて設定する。本実施形態では、カウント値が４に達すると、基準電圧を第２の基準電圧Ｖ２に設定する構成となっている。従って、タイミング制御回路４１は、４回目の始動パルスが出力されるまでの期間Ｔ１は第１の基準電圧Ｖ１に基づいて動作し、その次の始動パルスが出力されるまでの期間Ｔ２は第２の基準電圧Ｖ２に基づいて動作する。
５回目の始動パルスは、キャパシターＣ１の両端電圧が第２の基準電圧Ｖ２を超えたとき（時刻ｔ３）に出力される。この場合にはより高電圧の放電電流がトランス１０の巻線Ｌ１に流れるので、より高電圧の始動パルスが放電灯９０に印加される。

上述のようにコールドスタート時は比較的低い始動電圧で放電灯９０が点灯するので、１回目〜４回目のいずれかの始動パルスで放電灯９０が点灯する。これに対し、ホットリスタート時には高い始動電圧が必要なため、１回目〜４回目の始動パルスでは放電灯９０が点灯しない可能性があるが、この場合は５回目の始動パルスで点灯する。このように、初期に出力される始動パルスの電圧を低く抑えることで、不要な高圧パルスの出力を抑制できる。また、所定の回数の始動パルスを出力した後で放電灯９０が点灯しない場合には、より高電圧の始動パルスが出力されるので、確実に放電灯９０を点灯させることができる。

タイミング制御回路４１が基準電圧を第１の基準電圧Ｖ１から第２の基準電圧Ｖ２に切り換えるまでのカウント値は、任意に設定可能であり、本実施形態で例示した４に限らず、より少ない数であってもよいし、多く設定することもできる。キャパシターＣ１の両端電圧と、トランス１０が出力する始動パルスの電圧と、放電灯９０のコールドスタート時及びホットリスタート時の始動電圧の特性とに基づいて、適宜設定すればよい。
また、上記の例ではタイミング制御回路４１が出力値をHighからLowに切り換えた回数をカウントする場合について説明したが、タイミング制御回路４１が、動作開始すなわちHighの出力開始からの時間を計時し、この時間が設定された時間に達したときに基準電圧をより高い電圧に設定する構成としてもよい。この場合、期間Ｔ１が経過したときに第２の基準電圧Ｖ２を設定するようにすれば、上記と同様の効果が得られる。

放電灯点灯装置１は、放電灯９０の点灯開始後においては、電圧パルスの出力が自動的に停止する構成となっている。ここでは、放電灯９０の点灯開始前における直流電源８０の出力電圧が３８０Ｖ、放電灯９０の点灯開始後における放電灯９０の電極間電圧（ランプ電圧）が７０Ｖである場合を例にとり説明する。なお、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４による電圧降下は、直流電源８０の出力電圧や放電灯９０の電極間電圧よりも十分に小さいものとして説明する。

放電灯９０の点灯開始前において、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値の比を（Ｒ１＋Ｒ２）：Ｒ３＝７．５：１程度に設定すると、キャパシターＣ２の両端に印加される電圧は最大で約４５Ｖとなる。この場合、基準電圧（ダイアックＸ２のトリガー電圧）Ｖｔｈ１を、例えば３２Ｖ程度に設定しておけば、キャパシターＣ２が充電されることによってダイアックＸ２及びサイリスターＸ１がＯＮ状態に切り換わり、放電灯点灯装置１は電圧パルスを発生する。

放電灯９０の点灯開始後は、直流電源８０の出力電圧≒放電灯９０の電極間電圧となる。この場合、キャパシターＣ２の両端に印加される電圧は最大で約８Ｖとなるので、キャパシターＣ２が充電されても両端電圧が基準電圧Ｖｔｈ１を超えられない。このため、ダイアックＸ２がＯＮ状態に切り換わることはなく、放電灯点灯装置１は電圧パルスを出力しなくなる。

さらに、放電灯９０の点灯開始後においては、直流電源８０の出力電圧の低下によりキャパシターＣ１の両端電圧の上昇も抑制される。このため、例えば、タイミング制御回路４１の第１の基準電圧Ｖ１、第２の基準電圧Ｖ２が、点灯後の直流電源８０に基づき充電されたキャパシターＣ１の両端電圧、または、この両端電圧を抵抗Ｒ７、Ｒ８で分圧した値よりも十分に高い電圧であれば、キャパシターＣ２への充電が停止された状態が保たれる。

図３は、放電灯点灯装置１の動作をフローチャートに示したものである。
タイミング制御回路４１は、内蔵するカウンターのカウント値を取得し（ステップＳ１１）、カウント値が予め設定された制限値に達しているか否かを判別する（ステップＳ１２）。カウント値が制限値（上記の例では４）に達していない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、タイミング制御回路４１は、基準電圧として第１の基準電圧Ｖ１を設定し（ステップＳ１３）、キャパシターＣ１の両端電圧を監視して、キャパシターＣ１の両端電圧が第１の基準電圧Ｖ１を超えるまで待機する（ステップＳ１４）。

キャパシターＣ１の両端電圧が第１の基準電圧Ｖ１を超えると（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、タイミング制御回路４１は、出力値をHighからLowに切り換え（ステップＳ１５）、内蔵するカウンターのカウント値をカウントアップ（＋１）する（ステップＳ１６）。ここで、上述した動作によりサイリスターＸ１がＯＮになってトランス１０から始動パルスが出力される（ステップＳ１７）。タイミング制御回路４１はキャパシターＣ１の両端電圧の監視を継続しており（ステップＳ１８）、両端電圧が第１の基準電圧Ｖ１以下となった場合に（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、出力値をHighに切り換えて（ステップＳ１９）、点灯したか否かを判別する（ステップＳ２０）。放電灯９０が点灯した場合には（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、タイミング制御回路４１は動作を停止し、点灯していない場合はステップＳ１１に戻る。
なお、上述したように、放電灯点灯装置１の回路は放電灯９０の点灯後に始動パルスの出力を停止する構成となっているので、ステップＳ２０の判別を行わなくても動作可能であるが、ここではタイミング制御回路４１が放電灯９０の点灯を検出して自律的に動作を停止する場合を例示する。

一方、タイミング制御回路４１が内蔵するカウンターのカウント値が制限値に達している場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、タイミング制御回路４１は、基準電圧として第２の基準電圧Ｖ２を設定し（ステップＳ２１）、キャパシターＣ１の両端電圧が第１の基準電圧Ｖ１を超えるまで待機する（ステップＳ２２）。
キャパシターＣ１の両端電圧が第２の基準電圧Ｖ２を超えると（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、タイミング制御回路４１は、出力値をHighからLowに切り換える（ステップＳ２３）。ここで、上述した動作によりサイリスターＸ１がＯＮになってトランス１０から始動パルスが出力される（ステップＳ２４）。タイミング制御回路４１はキャパシターＣ１の両端電圧の監視を継続しており（ステップＳ２５）、両端電圧が第２の基準電圧Ｖ２以下となった場合に（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、出力値をHighに切り換えて（ステップＳ２６）、カウンターのカウント値をクリアして（ステップＳ２７）、ステップＳ２０に移行する。

以上説明したように、本発明を適用した第１の実施形態に係る放電灯点灯装置１は、直流電源８０からの電流により充電されるキャパシターＣ１と、キャパシターＣ１に接続された巻線Ｌ１と、放電灯９０の電極に接続された巻線Ｌ３とを有し、キャパシターＣ１から巻線Ｌ１に放電電流が流れることにより放電灯９０の電極間に始動パルスを出力するトランス１０と、キャパシターＣ１からトランス１０への放電電流をオン／オフする放電制御回路３０と、キャパシターＣ１の両端電圧を分圧した電圧値が基準電圧に達した後に放電制御回路３０をオンに切り換えるタイミング発生部４０と、を備え、タイミング発生部４０は、複数の基準電圧に従って動作可能である。これにより、タイミング発生部４０は、複数の基準電圧を使い分けることにより、トランス１０により放電灯９０の電極間に印加される始動電圧を変化させることが可能である。
すなわち、基準電圧が高い場合には、キャパシターＣ１の電圧が高い状態で放電制御回路３０がオンになり、トランス１０の１次側の巻線Ｌ１を流れる電流の傾き（di/dt）が急峻になるため、トランス１０の２次側の巻線Ｌ３に高電圧が発生し、放電灯９０により高電圧の始動パルスが印加される。これに対し、基準電圧が低い場合には、キャパシターＣ１の電圧が低い状態で放電制御回路３０がオンになり、トランス１０の１次側の巻線Ｌ１を流れる電流の傾きが緩やかであるため、トランス１０の２次側の巻線Ｌ３に発生する電圧が比較的低く、放電灯９０には、比較的低電圧の始動パルスが印加される。
このように、基準電圧を使い分けることで、例えば、ホットリスタート等の放電灯９０が点灯しにくい状態では高電圧の始動パルスを出力し、放電灯９０が点灯しやすい状態では比較的低電圧の始動パルスを出力するといった制御が可能となる。従って、回路構成の複雑化を招くことなく、不要な高電圧パルスの出力を抑え、確実に放電灯９０を点灯させることができる。

また、タイミング発生部４０は、第１の基準電圧Ｖ１に従ってキャパシターＣ１から放電した回数が所定回数に達した後、或いは、第１の基準電圧Ｖ１に従って所定時間動作した後に、第２の基準電圧Ｖ２に従ってキャパシターＣ１から放電させる。これにより、キャパシターＣ１の両端電圧が低い状態でトランス１０への放電をオンにして高電圧を発生し、放電灯９０に所定回数の始動パルスを出力し、その後に、キャパシターＣ１の両端電圧が高い状態でトランス１０への放電をオンにして、より高電圧の始動パルスを放電灯９０に印加するので、不要な高電圧パルスを抑えるとともに、点灯しにくい状態にある放電灯９０を確実に点灯させることができる。

また、放電灯点灯装置１は、直流電源８０からの直流電圧を交流電圧に変換して放電灯９０の電極間に出力する交流変換回路２０を備え、放電制御回路３０は、放電灯９０の点灯後はキャパシターＣ１からトランス１０への放電電流をオフに保つので、放電灯９０の点灯後は始動パルスを発生せず、不要な高電圧パルスの発生を抑えることができる。

放電制御回路３０は、直流電源８０からの電流により充電されるキャパシターＣ２と、キャパシターＣ１及びトランス１０の巻線Ｌ１とに直列接続され、キャパシターＣ２の両端電圧が所定の電圧に達した場合に、キャパシターＣ１の両端と巻線Ｌ１とを導通させるサイリスターＸ１とを備え、タイミング発生部４０は、キャパシターＣ１の両端電圧が基準電圧に達したタイミングで、キャパシターＣ２への充電を開始させるので、シンプルな構成により、トランス１０への放電電流を制御できる。

また、上記第１の実施形態では、タイミング制御回路４１が、出力値をLowに切り換えた回数が設定された値に達した場合、或いは、始動パルスの動作開始から所定時間が経過した場合に、第１の基準電圧Ｖ１から第２の基準電圧Ｖ２に切り換える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、放電灯９０の温度を検出し、ホットリスタートかコールドスタート時かを判別して、第１の基準電圧Ｖ１と第２の基準電圧Ｖ２とを切り換える構成としてもよい。

［第２の実施形態］
図４は、本発明を適用した第２の実施形態に係る放電灯点灯装置１００の構成を示す回路図である。
図４に示す放電灯点灯装置１００は、上記第１の実施形態で説明した放電灯点灯装置１が備えるタイミング制御回路４１に代えて、タイミング制御回路４６を備えている。放電灯点灯装置１００には、放電灯９０の近傍に温度を検出する温度検出用プローブ４８が配置され、温度検出用プローブ４８の検出値を取得する温度検出器４７が、タイミング制御回路４６に接続されている。その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

温度検出器４７は、温度検出用プローブ４８を介して放電灯９０の温度を検出し、検出した温度に基づく信号をタイミング制御回路４６に出力する。本第２の実施形態では、温度検出器４７には、放電灯９０の温度がコールドスタートに該当する温度であるか否かを判断する基準として、所定の温度が設定されている。温度検出器４７は、温度検出用プローブ４８を介して検出した放電灯９０の温度が設定された所定を超えているか否かを示す信号をタイミング制御回路４６に出力する。

タイミング制御回路４６には、上述したタイミング制御回路４１と同様に、キャパシターＣ１の両端電圧を抵抗Ｒ７、Ｒ８で分圧した入力電圧が入力される。タイミング制御回路４６には第１の基準電圧Ｖ１または第２の基準電圧Ｖ２の２通りの基準電圧を設定可能に構成され、入力電圧が設定された基準電圧を超えると、トランジスターＱ１への出力をHighからLowに切り換える。また、入力電圧が基準電圧以下になると、トランジスターＱ１への出力をLowからHighに切り換える。
タイミング制御回路４６は、温度検出器４７から入力される信号に基づき、放電灯９０の温度が所定温度を超えている場合は第２の基準電圧Ｖ２を設定し、放電灯９０の温度が所定温度以下の場合は第１の基準電圧Ｖ１を設定する。つまり、コールドスタート時には、放電灯点灯装置１００は第１の基準電圧Ｖ１に基づいて始動パルスを出力し、コールドスタートでない場合、すなわちホットリスタート時には第２の基準電圧Ｖ２に基づいて始動パルスを出力する。

このように構成される放電灯点灯装置１００は、タイミング制御回路４６が放電灯９０の温度に基づいて基準電圧を選択して使用することにより、高電圧の始動パルスが必要ない場合には比較的低い始動パルスを放電灯９０の電極間に印加し、高電圧の始動パルスを必要とするホットリスタート時には高電圧の始動パルスを放電灯９０に印加する。従って、放電灯９０が点灯しにくい状態では高電圧の始動パルスを出力し、放電灯９０が点灯しやすい状態では比較的低電圧の始動パルスを出力するため、回路構成の複雑化を招くことなく、不要な高電圧パルスの出力を抑え、確実に放電灯９０を点灯させることができる。

［第３の実施形態］
図５は、本発明を適用した第３の実施形態に係るプロジェクターの構成を示す図である。
図５に示すプロジェクター５００は、外部から入力される画像信号に基づいて、スクリーンＳＣ(投射面)に画像を投射するものであり、一対の電極を有する光源としての放電灯９０と、この放電灯９０を点灯させる放電灯点灯装置１を備えている。
また、プロジェクター５００は、画像信号変換部５１０、光変調装置５４０、投射光学系５９０、画像処理装置５７０、直流電源装置５２０、放電灯点灯装置１、放電灯９０、制御部５８０を備えている。

画像信号変換部５１０は、パーソナルコンピューター、ＤＶＤプレーヤー等の外部の画像供給装置（図示略）に接続され、この画像供給装置から入力される画像信号５０２（輝度−色差信号やアナログＲＧＢ信号など）を所定のワード長のデジタルＲＧＢ信号に変換して画像信号５１２Ｒ、５１２Ｇ、５１２Ｂを生成し、画像処理装置５７０に出力する。
また、画像処理装置５７０は、画像信号変換部５１０から入力された３つの画像信号５１２Ｒ、５１２Ｇ、５１２Ｂに対してそれぞれ画像処理を実行し、光変調装置５４０が備える液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂをそれぞれ駆動するための駆動信号５７２Ｒ、５７２Ｇ、５７２Ｂを出力する。

光変調装置５４０（変調手段）は、ミラー群５５０および液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂを備えている。ミラー群５５０は、複数（例えば２つ）のダイクロイックミラー（図示略）及び他のミラーを備え、放電灯９０が発する光束をダイクロイックミラーによってＲ、Ｇ、Ｂの色光に分離し、これらの色光をミラーにより反射して、それぞれ液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂに導く。
液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂは、それぞれ、画像処理装置５７０から入力される駆動信号５７２Ｒ、５７２Ｇ、５７２Ｂによって駆動されて画像を形成する。この液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂには、ミラー群５５０によって各々Ｒ、Ｇ、Ｂの色光が入射し、液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂに形成された画像によって各液晶パネルを透過する色光の光量が変調される。

投射光学系５９０は、光変調装置５４０が備える液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂを投下した光を合成するダイクロイックプリズム（図示略）、このダイクロイックプリズムにより合成された光をスクリーンＳＣに導くレンズ群（図示略）等を備えている。光変調装置５４０により変調されたＲＧＢ各色の光は、投射光学系５９０において合成されてスクリーンＳＣに投射され、スクリーンＳＣ上に投射画像が結像する。

このように構成されるプロジェクター５００は、外部の交流電源６００により駆動される。直流電源装置５２０は、交流電源６００から供給される交流電圧を内蔵するトランス（図示略）によって直流電圧に変換し、放電灯点灯装置１に対して、図１に示した直流電源８０に相当する所定電圧（例えば３００Ｖ〜４００Ｖ程度）の直流電圧を供給する。また、直流電源装置５２０は、画像信号変換部５１０、光変調装置５４０、画像処理装置５７０、及び制御部５８０に、制御用の低電圧の直流電圧を供給する。

放電灯点灯装置１は、上記第１の実施形態で説明したように、プロジェクター５００の投射開始時に放電灯９０の電極間に高電圧の電圧パルスを印加して、放電灯９０を点灯させ、点灯後は放電灯９０の点灯を維持するための電圧を供給する。

制御部５８０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えて構成され、ＲＯＭに記憶したプログラムを実行することにより、プロジェクター５００の各部を制御する。制御部５８０は、図示しない操作パネルにおける操作によって、投射開始が指示された場合に、点灯を指示する制御信号５８２を放電灯点灯装置１に出力する。この制御信号５８２は、放電灯点灯装置１が備えるインバーター制御回路６０（図１）及びタイミング制御回路４１（図１）に入力され、第１の実施形態で説明したように放電灯９０が点灯される。また、制御部５８０は、放電灯９０の点灯開始とともに、画像信号変換部５１０、画像処理装置５７０、及び光変調装置５４０を動作させ、外部の画像供給装置から入力される画像信号５０２に基づいて、画像をスクリーンＳＣに投射させる。

また、制御部５８０は、操作パネルにおける操作によって投射終了が指示された場合、消灯を指示する制御信号５８２を放電灯点灯装置１に出力する。この制御信号５８２は、放電灯点灯装置１が備えるインバーター制御回路６０（図１）及びタイミング制御回路４１（図１）に入力され、放電灯点灯装置１による放電灯９０への電圧供給が停止し、放電灯９０が消灯する。また、制御部５８０は、画像信号変換部５１０、画像処理装置５７０、及び光変調装置５４０を制御して、投射を終了させる。

上記第１の実施形態で説明したように、放電灯点灯装置１は、放電灯９０を点灯させる際に印加する電圧を変化させることで、例えば、ホットリスタート等の放電灯９０が点灯しにくい状態では高電圧の始動パルスを出力し、放電灯９０が点灯しやすい状態では比較的低電圧の始動パルスを出力することが可能であり、不要な高電圧パルスの出力を抑え、確実に放電灯９０を点灯させることができる。従って、この放電灯点灯装置１を備えたプロジェクター５００は、投射開始時に確実に放電灯９０を点灯させることができ、かつ、放電灯点灯装置１における不要な高電圧パルスの発生を抑えることができる。これにより、放電灯点灯装置１の周囲に配置される部品のノイズの影響を抑えることができる。従って、ノイズ対策用の構成の簡素化が可能なため、より一層の小型化及び軽量化を実現でき、プロジェクター５００の各部の部品の耐久性及び信頼性をより一層高めることも可能であり、さらには、ノイズによる誤動作を防止するための制御あるいは防止機構を簡略化することも可能になる。

なお、上記各実施形態は本発明の実施態様の一例を示したものであり、本発明の実施態様は上記の例に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、図１、図４に示した放電灯点灯装置１、１００は、ダウンチョッパー回路等から構成される直流電源８０から供給される電流を利用して交流駆動電流を生成出力しているが、放電灯点灯装置１が降圧回路や昇圧回路を備え、当該降圧回路や昇圧回路を直流電源として交流変換回路２０が交流駆動電流Ｉを生成出力してもよい。また、タイミング制御回路４１、４６はキャパシターＣ１の両端電圧を分圧した電圧値が基準電圧を超えたか否かを判定する構成として説明したが、キャパシターＣ１の両端電圧そのものがタイミング制御回路４１、４６に入力される構成としてもよい。この場合、第１の基準電圧Ｖ１、第２の基準電圧Ｖ２は、キャパシターＣ１の両端電圧自体の基準となるような電圧値に設定すればよい。交流変換回路２０を構成するスイッチング素子の種類、交流変換回路２０の具体的構成、サイリスターＸ１及びダイアックＸ２を含む各デバイスの種類や仕様等は、本発明の要旨の範囲内で変更可能である。

また、上記第３の実施形態においては、第１の実施形態で説明した放電灯点灯装置１を備えたプロジェクター５００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２の実施形態で説明した放電灯点灯装置１００を備えた構成とすることも勿論可能である。さらに、第３の実施形態においては、３つの透過型の液晶パネルを用いた光変調装置５４０を有するプロジェクター５００を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば３枚の反射型の液晶パネルを用いることも可能であるし、１枚の液晶パネルとカラーホイールを組み合わせた方式、３枚のデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた方式、１枚のデジタルミラーデバイスとカラーホイールを組み合わせた方式等により構成してもよい。ここで、光変調装置５４０として１枚のみの液晶パネルまたはＤＭＤを用いる場合には、投射光学系５９０においてクロスダイクロイックプリズム等の合成光学系に相当する部材は不要である。また、液晶パネル及びＤＭＤ以外にも、光源が発した光を変調可能な構成であれば、光変調装置５４０として問題なく採用できる。また、プロジェクター５００は、スクリーンＳＣの正面に設置された前面投射型のプロジェクターであってもよいし、例えば、リアプロジェクション方式の画像表示装置であってもよく、その他、オーバーヘッドプロジェクター（ＯＨＰ）、映写機など、光源に放電灯を採用する機器に本発明を適用した場合にも、上記効果を得ることができる。

１、１００…放電灯点灯装置、１０…トランス、２０…交流変換回路、３０…放電制御回路（切換回路）、４０、４５…タイミング発生部（放電制御部）、４１、４６…タイミング制御回路、４７…温度検出器、４８…温度検出用プローブ、５０…電流制限回路、６０…制御回路、７０…フィルター、８０…直流電源、９０…放電灯、５００…プロジェクター、５４０…光変調装置（変調手段）、５９０…投射光学系、Ｃ１…キャパシター（容量）、Ｃ２…キャパシター（出力制御容量）、Ｃ３〜Ｃ４…キャパシター、Ｄ１…ダイオード、Ｌ１〜Ｌ３…巻線、Ｑ１…トランジスター、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１０〜Ｒ１１…抵抗、Ｓ１〜Ｓ４…スイッチ素子、Ｔ１…トランス、Ｘ１…サイリスター、Ｘ２…ダイアック。

Claims (6)

1. 直流電源からの電流により充電される容量と、
   前記容量に接続された１次側の巻線と、放電灯の電極に接続された２次側の巻線とを有し、前記容量から前記１次側の巻線に放電電流が流れることにより前記放電灯の電極間に始動電圧を出力するトランスと、
   前記容量から前記トランスへの放電電流をオン／オフする切換回路と、
   前記容量の両端電圧が基準電圧に達した後に前記切換回路をオンに切り換える放電制御部と、を備え、
   前記放電制御部は複数の前記基準電圧に従って動作可能であること、
   を特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記放電制御部は、より低い側の前記基準電圧に従って前記容量から放電した回数が所定回数に達した後、或いは、より低い側の前記基準電圧に従って所定時間動作した後に、より高い側の前記基準電圧に従って前記容量から放電させることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記放電制御部は、前記放電灯の温度に基づいて前記基準電圧を選択して使用することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
4. 前記直流電圧を交流電圧に変換して前記放電灯の電極間に出力する交流変換回路を備え、
   前記切換回路は、前記放電灯の点灯後は前記容量から前記トランスへの放電電流をオフに保つことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
5. 前記切換回路は、前記直流電源からの電流により充電される出力制御容量と、前記容量及び前記トランスの前記１次側の巻線とに直列接続され、前記出力制御容量の両端電圧が所定の電圧に達した場合に、前記容量の両端と前記１次側の巻線とを導通させるサイリスターとを備え、
   前記放電制御部は、前記容量の両端電圧が前記基準電圧に達したタイミングで、前記出力制御容量への充電を開始させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
6. 一対の電極を有する放電灯と、
   前記放電灯が発した光を変調する変調手段と、
   前記変調手段により変調された光を投射面に投射する投射光学系と、
   前記放電灯に接続された、請求項１から５のいずれかに記載の放電灯点灯装置と、
   を備えたことを特徴とするプロジェクター。

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