JP2014174408A - 画像投射装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】水銀ブリッジを防止する。
【解決手段】高圧水銀ランプと、前記高圧水銀ランプの電極に対して通電を行う通電部と、前記通電部から前記高圧水銀ランプへと通電されるランプ電力の量を制御する電力制御部と、前記高圧水銀ランプの前記電極におけるランプ電圧を検出する電圧検出部と、を備え、前記電力制御部は、検出された前記ランプ電圧が低いほど、前記ランプ電力の下限値であるランプ電力下限値を高く設定するとともに、通電されている前記ランプ電力が前記ランプ電力下限値以下となった場合に、前記通電部に対して、前記ランプ電力下限値で通電を行うように制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像投射装置、制御方法、及びプログラムに関する。

プロジェクタの光源として近年広く用いられている、超高圧水銀ランプは、発光管内部に封入された水銀蒸気のアーク放電によって光を発する。プロジェクタの電源がオフになると水銀蒸気は液体へと戻るが、この時ランプの両電極部に液体水銀が付着し、ショートさせてしまうことがある。この現象を水銀ブリッジと呼び、プロジェクタ不点灯の原因となる。

水銀ブリッジは、液化した水銀は低温部に付着しやすく、電極部は管球部に比べ温度変化しやすくプロジェクタ電源オフ後に電極部の温度は管球部より低くなりやすい、という２つの特性により発生する。特に、電極の温度とランプ電力には相関関係があるので、ランプ電力が低い状態からプロジェクタの電源がオフされると電極と管球部の温度差が広がり、水銀ブリッジの発生確率が飛躍的に高まる。このような水銀ブリッジを防止するために、例えば特許文献１に記載の発明では、プロジェクタの電源をオフする際、一定時間ランプ電力を低い状態を維持してから電源をオフするという構成が開示されている。

しかしながら、上記従来の技術にあっては、電源オフ操作後に電力を下げることにより管球部の温度が水銀の沸点以下となるまで下げ、管球部に水銀を液化させることで水銀ブリッジを防いでいるので、電源オフしてからランプが消灯するまで時間がかかるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ランプを消灯するまでに要する時間を削減しつつ、水銀ブリッジを防止することのできる画像投射装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、高圧水銀ランプと、前記高圧水銀ランプの電極に対して通電を行う通電部と、前記通電部から前記高圧水銀ランプへと通電されるランプ電力の量を制御する電力制御部と、前記高圧水銀ランプの前記電極におけるランプ電圧を検出する電圧検出部と、を備え、前記電力制御部は、検出された前記ランプ電圧が低いほど、前記ランプ電力の下限値であるランプ電力下限値を高く設定するとともに、通電されている前記ランプ電力が前記ランプ電力下限値以下となった場合に、前記通電部に対して、前記ランプ電力下限値で通電を行うように制御することを特徴とする。

本発明によれば、ランプを消灯するまでに要する時間を削減しつつ、水銀ブリッジを防止することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態のプロジェクタの斜視図である。 図２は、実施形態のプロジェクタの上方カバーを取り外した状態を示す斜視図である。 図３は、実施形態の光学装置、光源装置の断面図である。 図４は、実施形態の高圧水銀ランプの詳細な構成を示す断面図である。 図５は、実施形態のプロジェクタの機能構成を示すブロック図である。 図６は、実施形態のプロジェクタの電極部と管球部の温度変化を示すグラフの図である。 図７は、実施形態のプロジェクタの電極部と管球部の温度変化を示すグラフの図である。 図８は、実施形態のプロジェクタのランプ電力を制御する処理の流れを示すフロー図である。 図９は、実施形態のプロジェクタにおけるランプ電圧と、ランプ電力下限値との関係を示す図である。

以下、本発明の画像投射装置であるプロジェクタに具体化した実施形態について図面を用いて説明する。図１は、プロジェクタ１の斜視図であり、図２は、プロジェクタ１から上方カバー２を取り外した状態を示す斜視図である。

図１、図２に示されるように上方カバー２には、投射レンズ３（投射部）が設けられている。投射レンズ３は、最終的に被投影面に投影される映像や画像のデータの拡大倍率を変更することができる。また、プロジェクタ１の筐体を構成する本体部１０には、光学装置２０、光源装置３０（光源部）、スピーカユニット４０、筐体５０、吸気部６０、排気部７０が設けられている。

図３は、光学装置２０、及び光源装置３０（光源部）の詳細な構成を示す断面図である。図３に示されるように、光学装置２０は、照明光学系２０ａ、及び投射系２０ｂを備える。光学装置２０は、カラーホイール２５、ライトトンネル２６、リレーレンズ２７、平面ミラー２８、凹面ミラー２９を備えている。これらの各部材は、光学装置２０の本体部内に設けられている。また、光学装置２０には、画像形成部２１が設けられている。画像形成部２１は、画像を形成する画像形成素子であるＤＭＤ素子により構成されている。

円盤状のカラーホイール２５は、光源装置３０からの白色光を単位時間毎にＲＧＢの各色が繰り返す光に変換してライトトンネル２６に向けて放射する。ライトトンネル２６は、板ガラスを張り合わせて筒状に構成されており、カラーホイール２５から出射された光をリレーレンズ２７へと導出する。リレーレンズ２７は、二枚のレンズを組み合わせて構成されており、ライトトンネル２６から出射される光の軸上色収差を補正しつつ集光する。平面ミラー２８、及び凹面ミラー２９は、リレーレンズ２７により出射される光を反射して、画像形成部２１へと案内して、集光させる。画像形成部２１は、複数のマイクロミラーからなる矩形状のミラー面を有し、映像や画像のデータに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の画像データを形成するように投射光を加工して反射するＤＭＤ素子を備えている。

また、光源装置３０は、高圧水銀ランプ８０を光源として備えている。光源装置３０は光学装置２０の照明光学系２０ａに向けて白色光を照射する。照明光学系２０ａ内においては、光源装置３０から照射された白色光がＲＧＢに分光され、画像形成部２１へと導出される。そして、画像形成部２１は、変調信号に応じて画像形成を行い、投射系２０ｂが形成された画像を拡大投射する。

また、図３で示される画像形成部２１の図中手前側となる鉛直方向上方には、画像形成部２１に入射した光のうち、投射光としては使用しない不要な光を受光するＯＦＦ光板が設けられている。画像形成部２１に光が入射すると、ＤＭＤ素子の働きにより時分割で映像データに基づいて複数のマイクロミラーが作動し、このマイクロミラーによって使用する光は投射レンズ３へと反射され、捨てる光はＯＦＦ光板へと反射される。画像形成部２１では、投射画像に使用する光は投射系２０ｂへと反射され、複数の投射レンズ３を通って拡大され、拡大された映像光が拡大されて投射される。

図４は、高圧水銀ランプ８０の詳細な構成を示す断面図である。高圧水銀ランプ８０は、電極部８１、管球部８２、及びリフレクタ８３を備えている。電極部８１は、タングステンによって作られており、高電圧例えば２５０Ｖが印加されるとアーク放電を形成して、管球部８２の中に高圧で封じられた水銀との相互作用により輝線スペクトル、連続スペクトルが発生し、発光する。管球部８２から発せられた光は、リフレクタ８３で反射し、ある一点に集光する。管球部８２内には水銀の他に始動希ガスやその他ハロゲンが封入されている。この電極部８１間が液化した水銀によって繋がり、水銀ブリッジが発生すると、電極部８１に電圧がかからずアーク放電が形成されないため、不点灯となってしまう。この電極部８１の距離が狭まると、水銀が繋がりやすくなり、水銀ブリッジの発生確率が高まる。ランプ電圧は、この電極間距離に依存しており、電極間距離が狭まるほどランプ電圧は低くなる。

図５は、プロジェクタ１の機能構成を示すブロック図である。図５に示されるように、プロジェクタ１は、記憶部１１０、光量測定部１２０、入力部１３０、電圧検出部１４０、電力制御部１５０、通電部１６０を備えている。記憶部１１０は、高圧水銀ランプ８０を通電するために必要な設定情報が各種記憶されている。記憶されている情報としては、ランプ電圧と、通電するランプ電力下限値との対応関係を示したランプ電力設定表などである。

光量測定部１２０は、プロジェクタ１が設置されている室内の光量をセンサを通じて測定する。測定した値は、電力制御部１５０へと送信される。入力部１３０は、プロジェクタ１への映像信号や画像信号の入力を受け付ける。また、入力部１３０は、受け付けた映像信号などの輝度を取得して、電力制御部１５０へと送信する。電圧検出部１４０は、高圧水銀ランプ８０のランプ電圧を測定し、電力制御部１５０へと送信する。電力制御部１５０は、室内の光量、入力された映像信号等の輝度、及びランプ電圧の値を用いて、高圧水銀ランプ８０へと通電する電力量を制御する。通電部１６０は、電力制御部１５０によって決定された電力量に従って、高圧水銀ランプ８０を通電する。

図６は、０（ｓ）にプロジェクタ１の電源をオフした時の、アフタークーリングを実施しない場合の電極部８１と管球部８２の温度の移り変わりの一例を示したものである。電源オフ直後では、電極温度Ｔ1は管球部温度Ｔ２に比べ非常に高いが、電極は冷やされやすいため、時間ｔ１になると電極部８１と管球部８２は同じ温度となり、それ以降温度差は広がっていく。水銀は３６０℃程度の温度Ｔ３になると、液体になり、電極部８１と管球部８２の温度の低い方に付着する。水銀が気体から液体へと液化する温度に冷却されるのは、時間ｔ１より遅いｔ２であることから、ｔ１以降に、水銀が液体に戻り始めると、電極部８１の温度の方が管球部８２より低くなっているため、電極部８１に水銀が付着しやすく、水銀ブリッジの発生確率が高まってしまう。

そこで、電力制御部１５０は、ランプ電圧などの値から、ランプ電力を通常よりも高い状態へと通電することで水銀ブリッジの発生確率を抑制している。以下、その原理について図７を参照して説明する。図７は、図６に示した条件よりも、ランプ電力が高い時にプロジェクタ１の電源をオフした後の電極部８１と管球部８２の温度変化の様子の一例を示したものである。ランプ電力が高いため、電極部８１の温度Ｔ４はＴ１よりも高くなる。一方で、管球部８２の温度は電極部８１ほど大きく温度変化しないので、（Ｔ４−Ｔ５）＞（Ｔ１−Ｔ２)となり、プロジェクタ１の電源オフ直後では、図７に示した例のほうが図６に示した例より電極部８１の温度が管球部８２より高くなる。すると、水銀が液体に戻り始めるｔ２が、電極部８１と管球部８２の温度が逆転するｔ３以前になる。そのため、ランプ電力が高い状態から電源をオフすると、水銀ブリッジが起こりにくくなる。

次いで、図８を参照して、ランプ電力を決定する処理の流れについて説明する。図８に示されるように、まず、電力制御部１５０は、プロジェクタ１のメニュー上で設定されたランプ電力の設定を記憶部１１０から読み取る（ステップＳ８０１）。ランプ電力の設定とは、ランプ電力の最大値、及び電力のステップ幅を決定することである。ステップ幅とは、プロジェクタ１が複数の電力モードを有している場合に、それぞれの電力モード毎に最大値からどれだけランプ電力が減少されるかを定める設定値である。そして、電力制御部１５０は、読み取ったランプ電力設定に従い、ランプ電力の最大値、及び電力のステップ幅を決定する（ステップＳ８０２）。

次に、電力制御部１５０は、光量測定部１２０、及び入力部１３０からの信号から、環境光及び、入力映像を読み取る（ステップＳ８０３）。電力制御部１５０は、検出した環境光の輝度、または入力された映像の輝度に応じて、ランプ電力を補正する（ステップＳ８０４）。具体的には、環境光の輝度や映像の輝度が低いほど、ランプ電力が低くなるように補正が行われる。なお、電力補正の処理は実施されなくてもよいし、補正の入力値が環境光、及び映像の輝度以外であってもよい。

次いで、電力制御部１５０は、ランプ電圧を検出して（ステップＳ８０５）、ランプ電力下限値を決定する（ステップＳ８０６）。この際、図９に示したランプ電圧と、ランプ電力下限値との関係を示した表が用いられる。図９は、最大ランプ電力２５０Ｗ、アーク長０．８ｍｍのランプの下限値設定を挙げる。初期状態ではランプ電圧は７０Ｖ前後になっている。ランプ電力は最大値の３０％程度まで下げることが可能だが、ランプ電圧が下がるにしたがって、ランプ電力の下限値を設定する。

そして、電力制御部１５０はステップＳ８０４で補正した補正後のランプ電力の値が設定されたランプ電力下限値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ８０７）。ランプ電力下限値を下回っていると判定された場合（ステップＳ８０７：Ｙｅｓ）、電力制御部１５０は、ランプ電力下限値を出力して、通電する（ステップＳ８０８）。一方、ランプ電力下限値を下回っていないと判定された場合（ステップＳ８０７：Ｎｏ）、電力制御部１５０は、補正されたランプ電力を出力して、通電する（ステップＳ８０９）。

以上に示した本実施形態のプロジェクタ１にあっては、電極間距離に依存して変化するランプ電圧の値を検出し、ランプ電圧の値が低いほど、ランプ電力下限値を高く設定することとした。そして、高圧水銀ランプ８０への通電は、少なくともランプ電力下限値以上で行われるため、電極部８１の温度は高くなっていく。これにより、電極間距離が狭まりランプ電圧が下がっても、電極部８１と管球部８２との間に温度差を発生させ、水銀ブリッジを防ぐことができる。また、電源オフ後に通電時間を延長する必要もないことから、ランプを消灯するまでに要する時間を削減することもできる。

なお、本実施の形態のプロジェクタ１で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。

また、本実施の形態のプロジェクタ１で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施の形態のプロジェクタ１で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態のプロジェクタ１で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施の形態のプロジェクタ１で実行されるプログラムは、上述した各部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成されるようになっている。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ プロジェクタ
２ 上方カバー
３ 投射レンズ
１０ 本体部
２０ 光学装置
２０ａ 照明光学系
２０ｂ 投射系
２１ 画像形成部
２５ カラーホイール
２６ ライトトンネル
２７ リレーレンズ
２８ 平面ミラー
２９ 凹面ミラー
３０ 光源装置
４０ スピーカユニット
５０ 筐体
６０ 吸気部
７０ 排気部
８０ 高圧水銀ランプ
８１ 電極部
８２ 管球部
８３ リフレクタ
１１０ 記憶部
１２０ 光量測定部
１３０ 入力部
１４０ 電圧検出部
１５０ 電力制御部
１６０ 通電部

特開２００２−２８９３７９号公報

Claims (5)

1. 高圧水銀ランプと、
   前記高圧水銀ランプの電極に対して通電を行う通電部と、
   前記通電部から前記高圧水銀ランプへと通電されるランプ電力の量を制御する電力制御部と、
   前記高圧水銀ランプの前記電極におけるランプ電圧を検出する電圧検出部と、
   を備え、
   前記電力制御部は、検出された前記ランプ電圧が低いほど、前記ランプ電力の下限値であるランプ電力下限値を高く設定するとともに、通電されている前記ランプ電力が前記ランプ電力下限値以下となった場合に、前記通電部に対して、前記ランプ電力下限値で通電を行うように制御する
   ことを特徴とする画像投射装置。
2. 周囲の光量を測定する光量測定部と、を更に備え、
   前記電力制御部は、測定された前記光量が暗いほど、前記通電部によって通電される前記ランプ電力を低く補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 入力信号に含まれる画像、又は映像の最大輝度を取得する輝度取得部と、を更に備え、
   前記電力制御部は、取得された前記最大輝度が暗いほど、前記通電部によって通電される前記ランプ電力を低く補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
4. 高圧水銀ランプと、
   前記高圧水銀ランプの電極に対して通電を行う通電部と、
   前記通電部から前記高圧水銀ランプへと通電されるランプ電力の量を制御する電力制御部と、
   前記高圧水銀ランプの前記電極におけるランプ電圧を検出する電圧検出部と、
   を備えた画像投射装置の制御方法であって、
   前記電圧検出部が、前記ランプ電圧を検出する検出ステップと、
   前記電力制御部が、検出された前記ランプ電圧が低いほど、前記ランプ電力の下限値であるランプ電力下限値を高く設定する設定ステップと、
   前記電力制御部が、前記ランプ電力が前記ランプ電力下限値以下となった場合に、前記通電部に対して、前記ランプ電力下限値で通電を行うように制御する通電ステップと、
   を含むことを特徴とする制御方法。
5. コンピュータに、
   ランプ電圧を検出する検出ステップと、
   検出された前記ランプ電圧が低いほど、前記ランプ電力の下限値であるランプ電力下限値を高く設定する設定ステップと、
   前記ランプ電力が前記ランプ電力下限値以下となった場合に、通電部に対して、前記ランプ電力下限値で通電を行うように制御する通電ステップと、
   を実行するためのプログラム。

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