JP2014132528A

JP2014132528A - 放電ランプ点灯装置、放電ランプ点灯方法、及びプロジェクター

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Publication number: JP2014132528A
Application number: JP2013000369A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Nakagome; 陽一中込; Tetsuo Terajima; 徹生寺島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2033-01-07
Also published as: JP6182863B2

Abstract

【課題】放電ランプの始動から放電ランプが定常点灯に至るまでの間に、放電ランプに発生した半波放電を全波放電に適切且つ容易に移行させることができる放電ランプ点灯方法を提供する。
【解決手段】放電ランプの点灯を制御する放電ランプ点灯方法であって、放電ランプの始動時に放電ランプを共振周波数で駆動する始動期間Ａと、始動期間Ａ後に放電ランプの駆動周波数を共振周波数よりも低い定常周波数に下げるまでの立上期間Ｂと、立上期間Ｂ後に放電ランプを定常周波数で駆動する定常期間とを含み、始動期間Ａにおいて、所定期間後に、少なくとも放電ランプに供給される駆動電流を増幅させる増幅期間Ｅを設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、放電ランプ点灯装置、放電ランプ点灯方法、及びプロジェクターに関する。

従来より、プロジェクター用の光源として、例えば、超高圧水銀ランプや、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の放電ランプ（放電灯）が使用されている。このような放電ランプの長寿命化については、始動（絶縁破壊）からアーク放電による定常点灯に至るまでに放電ランプに与えられる負荷の低減が必須である。

放電ランプの点灯方法の一つとして共振方式を挙げることができる。この共振方式では、放電ランプの始動時に共振回路（イグナイタ）を用いて放電ランプの一対の電極間に数十ｋＨｚ程度の高周波電圧を印加する。始動後は、放電ランプの駆動周波数を共振周波数から定常点灯での低い周波数（数百Ｈｚ程度）まで下げる動作が行われる。

ところで、上述した共振方式による放電ランプの点灯では、放電ランプの始動時に放電ランプの片側の電極がグロー放電からアーク放電に移行しない状態（半波放電という。）が発生することがある。この場合、グロー放電によるスパッタ現象が起こり、黒化を発生させることになる。また、この半波放電のまま定常点灯に移行した場合には、放電が不安定となり、場合によっては放電ランプが立ち消えしてしまう。さらに、半波放電時に放電ランプ内で管壁放電が発生する場合があり、このような場合には放電ランプの劣化が加速されることにつながる。

したがって、このような半波放電は、定常点灯に移行するまでに可能な限り解消しておくことが望ましい。例えば、半波放電を解消する方法については、半波放電を検出する半波放電検出部を設けて、この半波放電検出部による検出結果に基づいて半波放電の改善処理を行うことが提案されている（特許文献１を参照。）。しかしながら、このような半波放電を検出する機能を制御部内に付加する場合、コストがかかるといった欠点がある。

一方、共振周波数を徐々に低下させながら、放電ランプに流れる電流を増幅させることによって、半波放電を解消する方法が提案されている（特許文献２を参照。）。しかしながら、この方法では、駆動周波数を低減させる際に放電ランプで音響共鳴が発生するという課題がある。

特開２０１０−１０８６５８号公報特開２０１１−１１９０４４号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、放電ランプの始動から放電ランプが定常点灯に至るまでの間に、放電ランプに発生した半波放電を全波放電に適切且つ容易に移行させることができる放電ランプ点灯装置及び放電ランプ点灯方法、並びにそのような放電ランプ点灯装置を備えた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、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、放電ランプの点灯を制御する放電ランプ点灯装置であって、前記放電ランプを駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記放電ランプの始動時に前記駆動部が前記放電ランプを共振周波数で駆動する始動期間と、前記始動期間後に前記駆動部が前記放電ランプの駆動周波数を前記共振周波数よりも低い定常周波数に下げるまでの立上期間と、前記立上期間後に前記駆動部が前記放電ランプを前記定常周波数で駆動する定常期間との間で、前記駆動部による前記放電ランプの駆動を制御すると共に、前記始動期間において、所定期間後に、少なくとも前記駆動部から前記放電ランプに供給される駆動電流を増幅させる増幅期間を設ける制御を行うことを特徴とする。

この放電ランプ点灯装置では、始動期間において、所定期間後に、少なくとも駆動部から放電ランプに供給される駆動電流を増幅させる増幅期間を設けることで、放電ランプに発生した半波放電を全波放電に適切且つ容易に移行させることができる。

また、前記増幅期間は、前記放電ランプがグロー放電からアーク放電に移行してから前記始動期間が終了するまでのアーク始動期間のうち、その中間から終了に至る期間中に設けられていることが好ましい。

この場合、放電ランプに発生した半波放電を全波放電に適切且つ容易に移行させながら、放電ランプに加わる負荷を低減することができる。

また、前記制御部は、前記立上期間の開始と同時に前記放電ランプに供給される駆動電流を減幅させると共に、前記立上期間の終了まで前記放電ランプに供給される駆動電流を段階的に又は連続的に増幅させる制御を行うことが好ましい。

この場合、立上期間の開始と同時に放電ランプに供給される駆動電流を減幅させることで、仮に放電ランプ内で管壁放電が発生していたとしても、放電ランプに加わる負荷を低減することができる。一方、駆動電流を減幅させた後に、立上期間の終了まで放電ランプに供給される駆動電流を段階的に又は連続的に増幅させることで、放電ランプ内の温度低下に伴う黒化の発生を抑制することができる。

また、前記制御部は、前記立上期間を複数の期間に分割すると共に、その期間毎に前記放電ランプの駆動周波数を下げる制御を行うことが好ましい。

この場合、始動期間の共振周波数から定常期間の定常周波数まで放電ランプの駆動周波数を下げるときの急激な変化を抑制し、放電ランプを定常点灯状態に安定的に移行させることができる。

また、本発明に係る放電ランプ点灯方法は、放電ランプの点灯を制御する放電ランプ点灯方法であって、前記放電ランプの始動時に前記放電ランプを共振周波数で駆動する始動期間と、前記始動期間後に前記放電ランプの駆動周波数を前記共振周波数よりも低い定常周波数に下げるまでの立上期間と、前記立上期間後に前記放電ランプを前記定常周波数で駆動する定常期間とを含み、前記始動期間において、所定期間後に、少なくとも前記放電ランプに供給される駆動電流を増幅させる増幅期間を設けることを特徴とする。

この放電ランプ点灯方法では、始動期間において、所定期間後に、少なくとも駆動部から放電ランプに供給される駆動電流を増幅させる増幅期間を設けることで、放電ランプに発生した半波放電を全波放電に適切且つ容易に移行させることができる。

また、前記増幅期間は、前記放電ランプがグロー放電からアーク放電に移行してから前記始動期間が終了するまでのアーク始動期間のうち、その中間から終了に至る期間中に設けることが好ましい。

また、前記立上期間の開始と同時に前記放電ランプに供給される駆動電流を減幅させると共に、前記立上期間の終了まで前記放電ランプに供給される駆動電流を段階的に又は連続的に増幅させることが好ましい。

また、前記立上期間を複数の期間に分割すると共に、その期間毎に前記放電ランプの駆動周波数を下げることが好ましい。

また、本発明に係るプロジェクターは、上記何れかの放電ランプ点灯装置を備えることを特徴とする。

このプロジェクターでは、上記何れかの放電ランプ点灯装置を備えることで、信頼性に優れた放電ランプの点灯制御を行うことができ、放電ランプの長寿命化及び品質の向上を図ることができる。

本実施形態によるプロジェクターの一構成例を示すブロック図である。本実施形態による放電ランプ点灯装置の一構成例を示すブロック図である。本実施形態による放電ランプ点灯装置の点灯制御（放電ランプ点灯方法）を説明するための駆動電流の始動期間における波形図の一例である。本発明の点灯制御による駆動電流の立上期間における波形図の一例である。本発明の点灯制御による駆動周波数の立上期間における波形図の一例である。本発明の点灯制御による駆動電流の始動期間、立上期間、定常期間における波形図の一例である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（プロジェクター）
図１は、本実施形態によるプロジェクター１の一構成例を示すブロック図である。
このプロジェクター１は、図１に示すように、照明光Ｌを照射する放電ランプ（光源）１０と、照明光Ｌを画像データに応じて変調した画像光Ｌ’を形成する液晶パネル（光変調装置）２０と、画像光Ｌ’をスクリーン（図示せず。）に投射する投射光学系３０とを概略備えている。

なお、本実施形態では、放電ランプ１０として、アーク放電を利用した超高圧水銀ランプを用いた場合を例示するが、この場合に限定されず、例えばメタルハライドランプやキセノンランプなどの任意の放電ランプを用いることができる。

また、プロジェクター１は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部４０と、画像処理部５０と、液晶パネル駆動部６０と、放電ランプ点灯装置７０と、ＣＰＵ(Central Processing Unit)８０とを概略備えている。

インターフェイス部４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどから入力される画像信号を、画像処理部５０で処理可能な形式の画像データに変換するものである。

画像処理部５０は、インターフェイス部４０から供給される画像データに対して、輝度調整や色バランス調整などの各種画像処理を施すものである。

液晶パネル駆動部６０は、画像処理部５０により画像処理が施された画像データに基づいて液晶パネル２０を駆動するためのものである。

放電ランプ点灯装置７０は、放電ランプ１０の点灯を制御するものであり、放電ランプ１０の始動時に後述する共振回路部７３を用いて放電ランプ１０の一対の電極間に数十ｋＨｚ程度の高周波電圧を印加する。始動後は、放電ランプ１０の駆動周波数を共振周波数よりも低い定常周波数（数百Ｈｚ程度）まで下げる動作を行い、この定常周波数での定常点灯を行う。

ＣＰＵ８０は、図示しないリモートコントローラや、上記プロジェクター１の本体部等に設けられた操作ボタンの操作に従って、画像処理部５０や投写光学系３０を制御するものである。

本実施形態では、例えば、利用者がプロジェクター１の電源スイッチ（図示せず。）を操作したときに、ＣＰＵ８０が放電ランプ点灯装置７０に対して放電ランプ１０を点灯させるための制御信号を出力する。

（放電ランプ点灯装置）
図２は、本実施形態による放電ランプ点灯装置７０の一構成例を示すブロック図である。
この放電ランプ点灯装置７０は、図２に示すように、ダウンチョッパー部７１と、電力変換部７２と、共振回路部７３と、電圧検出部７４と、点灯検出部７５と、制御部７６とを概略備えている。このうち、ダウンチョッパー部７１と、電力変換部７２と、共振回路部７３とが、上記放電ランプ１０を駆動する駆動部７７を構成している。

ダウンチョッパー部７１は、入力端子ＴＩＮ１と入力端子ＴＩＮ２との間に図示しない直流電源から印加される電圧Ｖｉｎを有する直流電力を所定の直流電圧を有する直流電力に変換するものであり、例えばｎチャネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７１１と、チョークコイル７１２と、ダイオード７１３と、コンデンサ７１４とから構成されている。

そして、このダウンチョッパー部７１では、制御部７６から供給される制御信号Ｓ７１１に基づいて、ＦＥＴ７１１を流れる電流をチョッピングすることにより、制御信号Ｓ７１１のデューティー比に応じた所望の出力電圧を有する直流電力を得ることができる。なお、ダウンチョッパー部７１は、本実施形態による放電ランプ点灯装置７０に必須の構成要素ではなく、必要に応じて省略することも可能である。

電力変換部７２は、ダウンチョッパー部７１から供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を共振回路部７３を介して放電ランプ１０に供給するためのものであり、例えば、４つのｎチャネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７２１〜７２４からなるフルブリッジ回路により構成されている。

すなわち、このフルブリッジ回路を構成するＦＥＴ７２１〜７２４のうち、ＦＥＴ７２１，７２２の各ドレインは、ダウンチョッパー部７１を構成するＦＥＴ７１１及びチョークコイル７１２を介して入力端子ＴＩＮ１に繋がる高電位ノードＮＨに接続されている。また、これらＦＥＴ７２１，７２２の各ソースは、それぞれＦＥＴ７２３，７２４の各ドレインに接続されている。また、これらＦＥＴ７２３，７２４の各ソースは、後述する点灯検出部７５を構成する抵抗７５１を介して、入力端子ＴＩＮ２に繋がる低電位ノードＮＬに接続されている。

ＦＥＴ７２１とＦＥＴ７２４のゲートには、制御部７６から制御信号Ｓａが供給され、ＦＥＴトランジス７２２とＦＥＴ７２３のゲートには、制御部７６から上記制御信号Ｓａの反転信号に相当する制御信号Ｓｂが供給される。

本実施形態では、ＦＥＴ７２１のソースとＦＥＴ７２３のドレインとの間の接続部を電力変換部７２の一方の出力ノードＮ１とし、ＦＥＴ７２２のソースとＦＥＴ７２４のドレインとの間の接続部を電力変換部７２の他方の出力ノードＮ２としている。

そして、この電力変換部７２では、制御部７６から供給される制御信号Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）に基づいて一対のＦＥＴ７２２，７２３と一対のＦＥＴ７２１，７２４とが相補的にスイッチング動作することにより、直流電力を交流電力に変換することが可能となっている。

なお、本実施形態では、電力変換部７２をフルブリッジ回路により構成したが、交流電力を共振回路部７３に供給することができる限度において、電力変換部７２の回路形式として、ハーフブリッジ回路等の任意の回路形式を用いてもよい。

共振回路部７３は、上記放電ランプ１０の放電開始電圧（ブレークダウン電圧）を超える高電圧を発生させるイグナイタとして機能するものであり、出力端子ＴＯＵＴ１，ＴＯＵＴ２を介して電力変換部７２とは並列に放電ランプ１０と接続される。

共振回路部７３は、磁気的に結合された２つのコイル７３１，７３２と、コンデンサ７３３とから構成されている。このうち、コイル７３１の一端が電力変換部７２の出力ノードＮ１に接続され、このコイル７３１の他端がコイル７３２の一端に接続され、このコイル７３２の他端が出力端子ＴＯＵＴ１に接続されている。また、コイル７３１とコイル７３２との間の接続ノードには、コンデンサ７３３の一方の電極が接続され、このコンデンサ７３３の他方の電極が、電力変換部７２の出力ノードＮ２に接続されると共に、出力端子ＴＯＵＴ２に接続されている。

本実施形態では、共振回路部７３を構成するコイル７３１とコンデンサ７３３によりＬＣ直列共振回路が形成されており、基本的には、このＬＣ直列共振回路の共振周波数（コイル７３１とコンデンサ７３３により定まる共振周波数）が共振回路部７３の固有の共振周波数になる。したがって、電力変換部７２から供給される交流電力の周波数が共振回路部７３の共振周波数と一致して、コイル７３１とコンデンサ７３３により構成されるＬＣ直列共振回路が共振状態になれば、原理上、コンデンサ７３３の端子間電圧Ｖ７３３が無限大になり、放電ランプ１０の放電を開始させるのに必要な高電圧が共振回路部７３により得られる。

ここで、上記ＬＣ直列共振回路が共振状態になっても、電力変換部７２を構成するＦＥＴトランジス７２１〜７２４の抵抗成分や配線インピーダンスが存在すると、コンデンサ７３３の端子間電圧Ｖ７３３は概ね１〜１．５ｋＶ程度に留まり、放電ランプ１０の放電を開始させるのに必要な高電圧が得られなくなる。

そこで、本実施形態では、上記ＬＣ直列共振回路を構成するコイル７３１と磁気的に結合されたコイル７３２を配置し、コンデンサ７３３の端子間電圧Ｖ７３３を、コイル７３１とコイル７３２との巻数比に応じて増幅することにより、最終的に上記放電ランプ１０の放電を開始させるのに必要な数ｋＶの高電圧（共振電圧）を発生させている。

共振電圧検出部７４は、共振回路部７３を構成するコンデンサ７３３の端子間電圧Ｖ７３３を検出するためのものであり、このコンデンサ７３３の端子間に直列に接続された抵抗７４１及び抵抗７４２と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部７４３とから構成されている。

このうち、抵抗７４１及び抵抗７４２は、共振回路部７３のコンデンサ７３３の端子間電圧Ｖ７３３を分圧して、その抵抗比に応じた電圧Ｖ７４を得るためのものである。

一方、アナログ／デジタル変換部７４３は、分圧された電圧Ｖ７４をデジタルデータに変換して出力するものである。本実施形態では、この分圧された電圧Ｖ７４が、電圧Ｖ７３３をアナログ／デジタル変換部７４３の入力特性に適合させるために生成される中間段階の電圧である。したがって、アナログ／デジタル変換部７４３が出力するデジタルデータは、電圧Ｖ７３３の値を表し、この電圧検出部７４で検出された電圧Ｖ７３３は制御部７６に供給される。

点灯検出部７５は、上記放電ランプ１０の点灯／不点灯を検出するものであり、抵抗７５１とコンパレータ部７５２とから構成されている。

このうち、抵抗７５１は、入力端子ＴＩＮ２と電力変換部７２を構成するＦＥＴ７２３，７２４の各ソースとの間に接続されており、この抵抗７５１の端子間電圧（降下電圧）はコンパレータ部７５２に入力される。

コンパレータ部７５２は、抵抗７５１の端子間電圧に基づいて上記放電ランプ１０を流れる電流を検出し、この検出された電流と、上記放電ランプ１０が点灯したときに抵抗７５１を流れる電流に対応する所定電圧値（図示なし）とを比較することにより、上記放電ランプ１０の点灯／不点灯を検出する。

すなわち、この点灯検出部７５は、例えば、抵抗７５１の端子間電圧が所定電圧値以上である場合には、上記放電ランプ１０の点灯を検出する。一方、抵抗７５１の端子間電圧が所定電圧値を下回る場合には、上記放電ランプ１０の不点灯を検出する。そして、この点灯検出部７５は、上記放電ランプの点灯を検出した場合、その旨を示す信号を制御部７６に出力する。

制御部７６は、上述したダウンチョッパー部７１と電力変換部７２の各スイッチング動作を制御するものである。また、制御部７６は、電圧制御発振器７６１を備えている。この電圧制御発振器７６１は、入力電圧（図示なし）に応じた周波数の信号を制御信号Ｓとして出力するものである。この電圧制御発振器７６１の入力電圧を規定する信号は、電力変換部７２のスイッチング動作が得られるように、制御部７６において生成される。

（放電ランプ点灯方法）
図３は、本実施形態による放電ランプ点灯装置７０の点灯制御（放電ランプ点灯方法）を説明するための図であり、図３（ａ）は、従来の点灯制御において上記放電ランプ１０に供給される駆動電流の波形図の一例を表し、図３（ｂ）は、本発明の点灯制御において上記放電ランプ１０に供給される駆動電流の波形図の一例を表す。

ここで、本実施形態では、上記放電ランプ１０の始動時に上記放電ランプ１０を共振周波数で駆動する期間Ａを「始動期間」とし、この始動期間Ａ後に上記放電ランプ１０の駆動周波数を共振周波数よりも低い定常周波数に下げるまでの期間Ｂを「立上期間」とし、この立上期間Ｂ後に上記放電ランプ１０を定常周波数で駆動する期間Ｃを「定常期間」（図３において図示せず。）とする。

従来の点灯制御では、図３（ａ）に示すように、上記放電ランプ１０の始動により上記放電ランプ１０の一対の電極間に共振電圧が印加されると、上記放電ランプ１０が絶縁破壊を起こし、上記放電ランプ１０の放電が開始される。上記放電ランプ１０は、点灯開始後にグロー放電を発生させ、その後、グロー放電からアーク放電に移行する。このとき、上記放電ランプ１０の片側の電極がグロー放電からアーク放電に移行しない状態（半波放電という。）が発生する。本実施形態では、このグロー放電からアーク放電に移行してから始動期間Ａが終了するまでの期間Ｄを「アーク始動期間」とする。

始動期間Ａの終了直後では、上記放電ランプ１０に供給される電力(電流、電圧)が次第に増加し、安定した定常点灯状態となるまでしばらく時間がかかる。したがって、始動期間Ａの終了後における立上期間Ｂは、上記放電ランプ１０の点灯状態を安定させるための期間である。

図３（ａ）中に示す駆動電流の波形図は、アーク始動期間Ｄにおいて、上記放電ランプ１０に発生した半波放電が全波放電に移行していない状態を表している。この場合、グロー放電によるスパッタ現象が起こり、黒化を発生させることになる。また、この半波放電のまま定常点灯に移行した場合には、放電が不安定となり、場合によっては上記放電ランプ１０が立ち消えしてしまう。

これに対して、本発明の点灯制御では、図３（ｂ）に示すように、上記放電ランプ１０がグロー放電からアーク放電に移行した後のアーク始動期間Ｄにおいて、少なくとも上記放電ランプ１０に供給される駆動電流を増幅させる増幅期間Ｅが設けることを特徴としている。

具体的に、本発明の点灯制御では、グロー放電からアーク放電への移行を促すため、増幅期間Ｅにおいて、上記放電ランプ１０に供給される駆動電流を増幅し、電極における熱電子の放出を活性化させる。これにより、上記放電ランプ１０に発生した半波放電を全波放電に適切且つ容易に移行させることができる。

また、増幅期間Ｅは、アーク始動期間Ｄの中間ｔ_Ｍから終了に至る期間中に設けることが望ましい。すなわち、本実施形態では、この期間内のｔ_１〜ｔ_２の間だけ上記放電ランプ１０に供給される駆動電流の電流値を増幅させる。

このように、本発明の点灯制御では、半波放電を検出する機能を制御部７６内に付加することなく、上記放電ランプ１０の始動時に一時的に上記放電ランプ１０の一対の電極間に印加される共振電圧を増加させる制御を行っている。

これにより、アーク放電に移行していない電極は、アーク始動期間Ｄの中間ｔ_Ｍまでに温められて、熱電子の放出がある程度進むことから、その後の電流増幅をきっかけにしてアーク放電に移行し易くなる。したがって、電流増幅する時間を限定し、上記放電ランプ１０に対して過度に駆動電流を流さないようにすることで、上述した黒化や管壁放電によるダメージなどを抑制しながら、電極突起の形状維持を図ることが可能である。

図３（ｂ）中に示す駆動電流の波形図は、アーク始動期間Ｄにおいて、上記放電ランプ１０に供給される駆動電流を増幅させる増幅期間Ｅが設けることによって、上記放電ランプ１０に発生した半波放電が全波放電に移行した状況を表している。

本発明の点灯制御によれば、上記放電ランプ１０に加わる負荷を低減しつつ、上記放電ランプ１０に発生した半波放電を全波放電に適切且つ容易に移行させることが可能である。

なお、増幅期間Ｅにおいて、上記放電ランプ１０に供給される駆動電流の実効値は、上記放電ランプ１０の始動時における基準電流値に対して２０〜３０％程度増幅させることが望ましい。例えば、本実施形態では、基準電流値２．０Ａに対して増幅期間Ｅにおける電流値を２．５Ａに増幅している。

また、上記放電ランプ１０に供給される駆動電流の増幅方法としては、特に限定されないものの、例えば、上記放電ランプ１０の駆動周波数を変更する方法や、上記ダウンチョッパー部７１の出力電圧を変更する方法などを用いることができる。

図４は、本発明の点灯制御による駆動電流の立上期間Ｂにおける波形図の一例である。
本発明の点灯制御では、上述した始動期間Ａにおける駆動電流の制御の他にも、図４に示す立上期間Ｂにおいて、この立上期間Ｂの開始と同時に上記放電ランプ１０に供給される駆動電流を減幅させると共に、この立上期間Ｂの終了まで上記放電ランプ１０に供給される駆動電流を段階的又は連続的に増幅させる制御を行う。なお、図４（ａ）は、駆動電流を段階的に増幅させた場合の波形図の一例を表し、図４（ｂ）は、駆動電流を連続的に増幅させた場合の波形図の一例を表す。

この場合、上記立上期間Ｂの開始と同時に上記放電ランプ１０に供給される駆動電流を減幅させることで、仮に上記放電ランプ１０内で半波放電が解消されずに管壁放電が発生していたとしても、上記放電ランプ１０に加わる負荷を低減することができる。また、駆動電流を減幅させた後に、上記立上期間Ｂの終了まで上記放電ランプ１０に供給される駆動電流を段階的に又は連続的に増幅させることで、上記放電ランプ１０内の温度低下に伴う黒化の発生を抑制することができる。

図５は、本発明の点灯制御による駆動周波数の立上期間Ｂにおける波形図の一例である。
本発明の点灯制御では、上述した立上期間Ｂにおける駆動電流の制御の他にも、図５に示す立上期間Ｂにおいて、この立上期間Ｂを複数の期間Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３に分割すると共に、その期間Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３毎に上記放電ランプ１０の駆動周波数を下げる制御を行う。

すなわち、本発明の点灯制御では、立上期間Ｂを分割した複数の期間Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３のうち、期間Ｂ_１での駆動周波数ｆ_１と、期間Ｂ_２での駆動周波数ｆ_２と、期間Ｂ_３での駆動周波数ｆ_３とを順次下げる制御を行う（ｆ_１＞ｆ_２＞ｆ_３）。

この場合、始動期間Ａにおける高い（数十ｋＨｚ程度）共振周波数ｆ_Ａから定常期間Ｃにおける低い（数百Ｈｚ程度）定常周波数ｆ_Ｃまで上記放電ランプ１０の駆動周波数を下げるときの急激な変化を抑制することができる。

すなわち、上述した始動期間Ａと定常期間Ｃとの間には、上記放電ランプ１０の駆動周波数に大きな差がある。このため、上記放電ランプ１０の駆動周波数を急激に変化させると、上記放電ランプ１０の電極が変形したり、上記放電ランプ１０の放電が不安定となったりする。この場合、上記放電ランプ１０の照度低下やちらつきなどを引き起こすことがある。

これに対して、本発明の点灯制御では、立上期間Ｂにおける駆動周波数を始動期間Ａよりも低くすると共に、定常期間Ｃよりも高くする。さらに、この立上期間Ｂを複数の期間Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３に分割し、その分割された期間Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３毎に駆動周波数を徐々に下げていく制御を行う。

これにより、始動期間Ａから定常期間Ｃまでの駆動周波数の急激な変化を抑えることができ、上記放電ランプ１０における電極の突起形状を維持しながら、上記放電ランプ１０を定常点灯状態に安定的に移行させることが可能となる。

また、立上期間Ｂに移行した直後は、定常期間Ｃに移行するときよりも上記放電ランプ１０の温度が低いため、電極を形成するタングステンが凝固し易く、黒化が発生し易い。これに対して、立上期間Ｂに移行した直後の期間Ｂ_１では、その後の期間Ｂ_２，Ｂ_３よりも高い周波数で上記放電ランプ１０を駆動するため、上記放電ランプ１０における電極の極性が一方に偏る時間が短くなり、タングステンの蒸散が抑制される。したがって、上述した黒化の発生のリスクが抑えられるといったメリットもある。

具体的に、期間Ｂ_１においては、上記放電ランプ１０の駆動周波数ｆ_１を数ｋＨｚの範囲とすることが好ましく、より具体的には０．５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲、更に好ましくは１±０．２ｋＨｚの範囲とする。これにより、上記放電ランプ１０における電極の極性が一方に偏る時間が短くなり、タングステンの蒸散が抑制されるため、上述した黒化の発生を抑制することが可能である。

なお、本実施形態では、上記立上期間Ｂを３つの期間Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３に分割した場合を例示したが、この場合に限定されず、上記立上期間Ｂについては、少なくとも２つ以上の期間に分割し、その分割された期間毎に駆動周波数を下げていく制御を行えばよい。また、本実施形態では、上記立上期間Ｂを複数の期間に分割する際の分割数の上限については特に規定する必要はなく、場合によっては、上記立上期間Ｂにおいて、駆動周波数を連続的に下げていく制御を行ってもよい。

図６は、本発明の点灯制御による駆動電流の始動期間Ａ、立上期間Ｂ、定常期間Ｃにおける波形図の一例である。
この図６中に示す駆動電流の波形図は、上述した図３（ｂ）に示す始動期間Ａにおける駆動電流の制御と、図４（ａ）に示す立上期間Ｂにおける駆動電流の制御と、図５に示す立上期間Ｂにおける駆動周波数の制御とを組み合わせたものである。

このうち、立上期間Ｂでは、この立上期間Ｂを複数の期間Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３に分割し、その分割された期間Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３のうち、立上期間Ｂに移行した直後の期間Ｂ_１において、上記放電ランプ１０に供給される駆動電流を減幅させると共に、この期間Ｂ_１の終了まで上記放電ランプ１０に供給される駆動電流を段階的（又は連続的であってもよい。）に増幅させる制御を行っている。

以上のように、本発明による上記放電ランプ１０の点灯制御を行うことで、上記放電ランプ１０の始動から上記放電ランプ１０が定常点灯に至るまでの間に、上記放電ランプ１０に発生した半波放電を全波放電に適切且つ容易に移行させることが可能である。また、上記放電ランプ１０の始動から定常点灯に至るプロセスの中で、黒化の発生や、管壁放電の発生、上記放電ランプ１０の立ち消え等のリスクを低く抑えることができる。

したがって、上記プロジェクター１では、このような本発明の点灯制御を行う放電ランプ点灯装置７０を備えることで、信頼性に優れた上記放電ランプ１０の点灯制御を行うことができ、上記放電ランプ１０の長寿命化及び品質の向上を図ることが可能である。

１…プロジェクター１０…放電ランプ（光源）２０…液晶パネル（光変調装置）３０…投射光学系４０…インターフェイス部５０…画像処理部６０…液晶パネル駆動部７０…放電ランプ点灯装置７１…ダウンチョッパー部７２…電力変換部７３…共振回路部７４…電圧検出部７５…点灯検出部７６…制御部７７…駆動部８０…ＣＰＵＡ…始動期間Ｂ…立上期間Ｃ…定常期間Ｄ…アーク始動期間Ｅ…増幅期間

Claims

放電ランプの点灯を制御する放電ランプ点灯装置であって、
前記放電ランプを駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記放電ランプの始動時に前記駆動部が前記放電ランプを共振周波数で駆動する始動期間と、前記始動期間後に前記駆動部が前記放電ランプの駆動周波数を前記共振周波数よりも低い定常周波数に下げるまでの立上期間と、前記立上期間後に前記駆動部が前記放電ランプを前記定常周波数で駆動する定常期間との間で、前記駆動部による前記放電ランプの駆動を制御すると共に、
前記始動期間において、所定期間後に、少なくとも前記駆動部から前記放電ランプに供給される駆動電流を増幅させる増幅期間を設ける制御を行うことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
前記増幅期間は、前記放電ランプがグロー放電からアーク放電に移行してから前記始動期間が終了するまでのアーク始動期間のうち、その中間から終了に至る期間中に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。
前記制御部は、前記立上期間の開始と同時に前記放電ランプに供給される駆動電流を減幅させると共に、前記立上期間の終了まで前記放電ランプに供給される駆動電流を段階的に又は連続的に増幅させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電ランプ点灯装置。
前記制御部は、前記立上期間を複数の期間に分割すると共に、その期間毎に前記放電ランプの駆動周波数を下げる制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の放電ランプ点灯装置。
放電ランプの点灯を制御する放電ランプ点灯方法であって、
前記放電ランプの始動時に前記放電ランプを共振周波数で駆動する始動期間と、
前記始動期間後に前記放電ランプの駆動周波数を前記共振周波数よりも低い定常周波数に下げるまでの立上期間と、
前記立上期間後に前記放電ランプを前記定常周波数で駆動する定常期間とを含み、
前記始動期間において、所定期間後に、少なくとも前記放電ランプに供給される駆動電流を増幅させる増幅期間を設けることを特徴とする放電ランプ点灯方法。
前記増幅期間は、前記放電ランプがグロー放電からアーク放電に移行してから前記始動期間が終了するまでのアーク始動期間のうち、その中間から終了に至る期間中に設けることを特徴とする請求項４に記載の放電ランプ点灯方法。
前記立上期間の開始と同時に前記放電ランプに供給される駆動電流を減幅させると共に、前記立上期間の終了まで前記放電ランプに供給される駆動電流を段階的に又は連続的に増幅させることを特徴とする請求項５又は６に記載の放電ランプ点灯方法。
前記立上期間を複数の期間に分割すると共に、その期間毎に前記放電ランプの駆動周波数を下げることを特徴とする請求項７に記載の放電ランプ点灯方法。
請求項１〜４の何れか一項に記載の放電ランプ点灯装置を備えたプロジェクター。