JP3963098B2 - ランプ点灯装置及びこれを用いたプロジェクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプ点灯装置及びこれを用いたプロジェクタに関し、詳しくはメタルハライドランプなどを用いたランプ点灯装置と、このランプ点灯装置を用いたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ランプ点灯装置は、ランプの点灯時に高圧のランプ点灯電圧を発生させ、発生したランプ点灯電圧をランプの両電極に印加することにより、例えばランプ内に設けられたグロースィッチなどによりグロー放電を生じさせ、その後、発光管の中でアーク放電に移行させることによりランプを点灯する。
【０００３】
具体的なランプ点灯装置は、図１０に示すように、アクティブフィルタ等で作成され、通常３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の直流電圧Ｅ１を生成するＤＣ電源５１と、この３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の直流電圧Ｅ１をランプ６２の通常点灯に必要な５０Ｖ〜１００Ｖｄｃ程度の点灯電圧Ｖ１に変換するダウンコンバータ５２と、後述する電力検出部５９からの検出電力Ｗ１と基準電力Ｗ２とを比較して得られた制御信号Ｃ１をダウンコンバータ５２に入力して点灯電圧Ｖ１を制御して一定電力に保つコントローラ５３と、５０Ｖ〜１００Ｖｄｃの点灯電圧Ｖ１をランプ６２の点灯を維持するのに必要な９０〜２００Ｈｚ程度の周波数を持つＡＣ電流である通常電流Ｉ２にしてランプ６２に供給するフルブリッジ５４と、このフルブリッジ５４を制御するコントローラ５５と、ランプ６２の点灯時に５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を出力するイグニッション出力用トランスＴ２を備えたイグナイタ５６と、イグナイタ５６から５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を生成させる電圧制御部６０と、イグナイタ５６に供給する通常電圧Ｖ２の電圧値を検出する電圧検出部５７と、イグナイタ５６に供給する通常電流Ｉ２の電流値を検出する電流検出部５８と、電圧検出部５７及び電流検出部５８で検出した電圧及び電流から検出電力Ｗ１を検出する電力検出部５８と、ランプ６２に接続するコネクタ６１とから構成されている。
【０００４】
電圧制御部６０は、ランプ６２の点灯時に５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を生成するものであり、図１１に示すように、３００Ｖｄｃの直流電源ＤＣを供給する直列回路を構成する抵抗Ｒ３１及びコンデンサＣ３１と、この抵抗Ｒ３１及びコンデンサＣ３１の接続点に接続されサイダック等の放電素子Ｈ３１を介して接続されている昇圧トランスＴ３１と、この昇圧トランスＴ３１の二次側巻線Ｎ２に接続され、直列回路を構成するダイオードＤ３１及び放電ギャップＨ３２と、ダイオードＤ３１及び放電ギャップＨ３２の接続点に接続され、二次巻線Ｎ２と並列回路を構成するコンデンサＣ３２とからなり、放電ギャップＨ３２出力側が端子Ｔ５と接続し、並列回路を構成する二次側巻線Ｎ２及びコンデンサＣ３２の出力側が端子Ｔ６に接続する。
【０００５】
このような接続状態を有する電圧制御部６０においては、先ず、直流電源の３００Ｖｄｃの電圧が抵抗Ｒ３１を通じてコンデンサＣ３１を充電すると共に、サイダック等の放電素子Ｈ３１から昇圧トランスＴ３１に出力し、昇圧トランスＴ３１の二次側のダイオードＤ３１を通してコンデンサＣ３２を充電する。そしてコンデンサＣ３２の充電電圧が上昇し、所定の放電開始電圧になると放電ギャップＨ３２が放電を開始し、イグナイタ５４のイグニッション出力用トランスＴ２にその電圧が入力され、その二次側に接続されているランプ６２に二次側で誘起された電圧が供給され、イグニッションされる。
【０００６】
又、液晶プロジェクタなどに用いられるランプには、主にメタルハライドランプなどの高圧放電ランプが用いられるが、この種のランプは高圧水銀灯を改良したもので、水銀蒸気の放電アーク中に各種の金属蒸気を混在させることにより、その金属特有の光スペクトルを放出させるものである。
【０００７】
このため、発光効率が高く、金属の組み合わせで、所望の発光特性を得ることができ、また色温度も高く、色も自然光に近く、点光源に近くリフレクタなどを用いて容易に平行光を取り出すことができる利点があるので、高画質と高輝度が要求される液晶プロジェクタに用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような高圧の放電ランプは、消灯直後はランプの温度が高く蒸気圧が高いので放電開始を即座に行うことができないので、時間がたってある程度冷え、蒸気圧が下がって初めて放電開始をすることとなる。
【０００９】
このように暖かいランプは、点火が難しいので、必要に応じていつでも点灯できるようにするために、暖かいときに合わせて点灯開始の時から点灯するように高電圧をランプに印加する。
【００１０】
そこで、従来はランプ点灯装置のイグナイタの電圧出力、つまりイグニッションパルス信号は、使用されるランプの点灯に充分な値の電圧を保証するため、高い電圧を出すように設計しているが、この結果として、イグニッションノイズが大きくなる欠点がある。
【００１１】
また、必要以上のイグニッションパルス信号がランプに加えられるので、ランプの寿命を短くする欠点があり、さらにイグナイタ内のトランスと巻線に対して常に大きな電圧がかかるので、これ等の劣化も大きくなるという問題がある。
【００１２】
更に、従来技術で説明したイグニッションを行う電圧制御部６０（図１１参照）においては、コンデンサＣ３２の充電電圧が放電素子Ｈ３２の放電開始電圧に達すると放電が開始されるため、放電素子Ｈ３２の特性でランプへの放電電圧等が決まってしまうため、ランプに合わせて部品を設定する必要があるという問題がある。
【００１３】
従って、イグナイタを備えたランプ点灯装置において、ランプ点灯に必要な電圧で適正に点灯が開始できるようなイグニッション電圧をイグナイタに供給することができる回路構成にすることに解決しなければならない課題を有する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するためのランプ点灯装置の構成として、一次巻線および二次巻線を有するトランスを備え、前記二次巻線に得られる高圧パルス電圧を印加してランプを点灯するイグナイタ、該イグナイタが印加する前記高圧パルス電圧を生成する電圧制御部、および点灯を維持するための交流電流を前記イグナイタを介してランプに供給するフルブリッジを有するランプ点灯装置であって、前記電圧制御部は、所定周期で繰り返す三角波電圧を発生する三角波発生回路と、抵抗とコンデンサを有し、ゼロから所定電圧まで充電する充電回路と、前記三角波発生回路からの三角波電圧と前記充電回路からの充電電圧とを比較して前記三角波電圧が前記充電電圧を超えたときに出力する比較器と、前記比較器からの出力電圧幅に反比例したピーク電流で前記トランスの一次巻線を励磁するとともにオフしたとき前記トランスの二次巻線に前記比較器からの出力電圧幅に反比例した電圧を誘起するスイッチング回路とを備えることである。
前記フルブリッジは、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに接続されることにより前記交流電流は、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに供給されるとともに、前記交流電流及び前記フルブリッジからの出力電圧から電力を検出する電力検出手段を備え、点灯維持時には、前記ランプに対して一定電力が供給されるよう電力制御がなされることである。
【００１５】
以上のランプ点灯装置の構成により、特性の異なるランプであっても電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、特性に合った必要最低限の高圧パルス電圧でランプを点灯することができ、ランプへの負担が減り、ランプ寿命を延ばすことができ、さらにイグニッションノイズが低減できて周囲への悪影響の低減が可能となり、また誤動作の危険も低減できる。
【００１６】
また、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、イグナイタの巻線には、最低限の電圧しかかからず、高電圧によるこれ等の劣化を防止することができる。
【００１７】
さらに、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、放電開始電圧の異なるランプでも置き換えが可能となり、使い勝手を良くし、製造の工程を柔軟とさせ、さらにサービス面での向上も期待できる。
【００１８】
その上、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、同じランプでも温度が低いときには低い点灯電圧、温度が高いときにはそれに応じた高い電圧で点灯することができ、使い勝手を向上させることができる。
【００２１】
又、本発明は、以上の課題を解決するためのプロジェクタの構成は、一次巻線および二次巻線を有するトランスを備え、前記二次巻線に得られる高圧パルス電圧を印加してランプを点灯するイグナイタ、該イグナイタが印加する前記高圧パルス電圧を生成する電圧制御部、および点灯を維持するための交流電流を前記イグナイタを介してランプに供給するフルブリッジを有するランプ点灯装置で生成される光源を液晶表示パネルに投光し、該液晶表示パネルの透過光を光学系を介して外部に投影するプロジェクタであって、前記電圧制御部は、所定周期で繰り返す三角波電圧を発生する三角波発生回路と、抵抗とコンデンサを有し、ゼロから所定電圧まで充電する充電回路と、前記三角波発生回路からの三角波電圧と前記充電回路からの充電電圧とを比較して前記三角波電圧が前記充電電圧を超えたときに出力する比較器と、前記比較器からの出力電圧幅に比例したピーク電流で前記トランスの一次巻線を励磁するとともにオフしたとき前記トランスの二次巻線に前記比較器からの出力電圧幅に応じた電圧を誘起するスイッチング回路とを備えることである。
前記高圧パルス電圧は、前記充電回路からの充電電圧に比例して出力電圧幅が広くなり、この出力電圧幅の広がりに比例してピーク値が増加することである。
前記フルブリッジは、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに接続されることにより前記交流電流は、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに供給されるとともに、前記交流電流及び前記フルブリッジからの出力電圧から電力を検出する電力検出手段を備え、点灯維持時には、前記ランプに対して一定電力が供給されるよう電力制御がなされることである。
【００２２】
また、本発明は、以上の課題を解決するためのプロジェクタの構成は、上記のランプ点灯装置を有し、前記ランプの光源を反射型画像パネルに投光し、この反射型画像パネルの反射光を光学系を介して外部に投影するようにしたものである。
【００２３】
更に、本発明は、以上のプロジェクタの構成により、ランプ点灯装置の電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、外部に対してイグニッションノイズを低減し、しかも温度に対応した形でランプを自動的に点灯することができ、この結果として環境に対する悪影響が少なく使い勝手の良いプロジェクタを提供することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るランプ点灯装置およびこれを用いたプロジェクタについて図を用いて説明する。図１は本発明に係るランプ点灯装置１０を用いてランプ１１を点灯するための実施の形態を略示的に示した全体構成図である。
【００２５】
本発明に係る第１の実施形態のランプ点灯装置１０の構成は、図１に示すように、アクティブフィルタ等で作成され、通常３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の直流電圧Ｅ１を生成する直流電源１２と、この３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の点灯電圧Ｅ１をランプ１１の通常点灯に必要な５０Ｖ〜１００Ｖｄｃ程度の点灯電圧Ｖ１に変換するダウンコンバータ１３と、後述する電力検出部２１からの検出電力Ｗ１と基準電力Ｗ２とを比較して得られた制御信号Ｃ１をダウンコンバータ１３に入力して点灯電圧Ｖ１を制御して一定電力に保つコントローラ２３と、５０Ｖ〜１００Ｖｄｃの点灯電圧Ｖ１をランプ１１の点灯を維持するのに必要な９０〜２００Ｈｚ程度の周波数を持つＡＣ電流である通常電流Ｉ２をランプ１１に供給するフルブリッジ１４と、このフルブリッジ１４を制御するコントローラ１５と、ランプ１１の点灯時に５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を出力するイグニッション出力用トランスＴ２を備えたイグナイタ１６と、イグナイタ１６から５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を生成させる電圧制御部１９と、イグナイタ１６に供給する通常電圧Ｖ２の電圧値を検出する電圧検出部２０と、イグナイタ１６に供給する通常電流Ｉ２の電流値を検出する電流検出部２２と、電圧検出部２０及び電流検出部２２で検出した電圧及び電流から検出電力Ｗ１を検出する電力検出部２１と、ランプ１１に接続するコネクタ１７とから構成されている。
【００２６】
直流電源１２は、例えばアクティブフイルタなどを用いて作られた直流電圧Ｅ１を供給するが、通常は３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の電圧である。この直流電圧Ｅ１はダウンコンバータ１３により５０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ程度の周波数でスイッチングされてランプ１１の通常点灯に必要な、例えば５０Ｖ〜１００Ｖｄｃ程度の点灯電圧Ｖ１に電圧変換を行う。
【００２７】
フルブリッジ１４は、例えばＦＥＴ(Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)などで構成されたフルブリッジで構成されており、これ等のＦＥＴのゲートはコントローラ１５により設定される基準周波数ｆｓをベースとしてオンオフ制御される。
【００２８】
これにより、フルブリッジ１４は点灯電圧Ｖ１を通常点灯の際にランプ１１の点灯を維持するに必要な９０〜２００Ｈｚ程度の周波数を持つ通常電圧Ｖ２に変換し、その通常電流Ｉ２をイグナイタ１６と、端子ＬｏとＨｉを持つコネクタ１７を介してランプ１１に供給する。
【００２９】
イグナイタ１６は、入力端Ｔ１、Ｔ２、出力端Ｔ３、Ｔ４、トランス端Ｔ５、Ｔ６などを有しており、そしてイグニッション出力用トランスＴ２の二次側巻線Ｎ２は入力端Ｔ１と出力端Ｔ３に接続されており、その一次側巻線Ｎ１はトランス端Ｔ５、Ｔ６に接続されている。
【００３０】
この入力端Ｔ１と出力端Ｔ３に接続されたイグニッション出力用トランスＴ２は、ランプ１１の点灯の際に、後に詳述するが、５〜２０ＫＶのバルスを出力巻線Ｎ２に出力してランプ１１の点灯を制御する電圧制御部１９に接続されている。
【００３１】
また、電圧検出部２０は通常電圧Ｖ２を検出して電力検出部２１に出力し、また電流検出部２２は、図示していないが、フルブリッジ１４とイグナイタ１６との間に図示しない例えば電流検出抵抗などを挿入して、この電流検出抵抗の両端に発生する電圧を換算して通常電流Ｉ２として検出して電力検出部２１に出力する。
【００３２】
電力検出部２１は、電圧検出部２０で検出した通常電圧Ｖ２と電流検出部２２で検出した通常電流Ｉ２とを乗算して検出電力Ｗ１を算定して、この検出電力Ｗ１をコントローラ２３に出力する。
【００３３】
コントローラ２３は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などでコントロールするコントローラであり、電力検出部２１からの検出電力Ｗ１が入力されると共に、通常点灯時にランプ１１に一定の電力を供給するための基準となる基準電力Ｗ２が印加されている。
【００３４】
そして、コントローラ２３は、検出電力Ｗ１がこの基準電力Ｗ２に一致するようにダウンコンバータ１３に制御信号Ｃ１を供給して点灯電圧Ｖ１の大きさをコントロールすることにより、全体として通常点灯時にランプ１１に一定の電力が供給されるように制御している。
【００３５】
ランプ１１は、メタルハライドランプであり、図２に示すように、例えば、耐熱ガラスなどで構成された透光性の気密容器２５の中に所定の電極間距離Ｌを持つように離間して配設された一対の電極２６、２７を有しており、電極２６は陽極で、電極２７は陰極である。
【００３６】
これ等の電極２６，２７は、気密容器２５の両端部に形成されたシール部２８、２９に封着された金属導体３０、３１に接続され、金属導体３０はコネクタ１７の端子Ｈｉに、金属導体３１は端子Ｌｏに接続されている。また、気密容器２５のシール部２８は半球状のリフレクタ３２の中心部に固定されている。
【００３７】
そして、気密容器２５の中には、例えば水銀、希ガス、セシウム、希土類金属、およびハロゲンを含み、セシウムの封入量が所定範囲にある放電媒体が封入されている。
【００３８】
次に、図１に示す電圧制御部１９は、図３に示すように、直流電源Ｖｃｃを供給する電源ＥＢ、スイッチＳＷ、所定の発振周波数で矩形波の矩形波電圧Ｖ３を生成するマルチバイブレータ回路３５、三角波電圧Ｖ４を生成するブートストラップ回路３６、三角波電圧Ｖ４と比較電圧Ｖｃを比較するコンパレータ回路３７、コンパレータ回路３７からのパルス信号電圧Ｖ５を反転させて反転電圧Ｖ６を生成する反転回路３８、及び出力回路３９から構成されている。
【００３９】
マルチバイブレータ回路３５は、一般的に使用されているマルチバイブレータ回路であり、その電源端Ｔ７、Ｔ８には電源ＥＢからスイッチＳＷを介して電源電圧Ｖｃｃが印加されており、内蔵されるコンデンサＣ０と抵抗Ｒ０で決定される発振周波数ｆ(≒０．７・Ｃ０・Ｒ０)で矩形波の矩形波電圧Ｖ３を出力する。
【００４０】
ブートストラップ回路３６は、一般的に使用されているブートストラップ回路であり、内蔵されるコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１により決定される時定数でマルチバイブレータ回路３５から入力される矩形波電圧Ｖ３の矩形波信号を三角波信号に変換して三角波電圧Ｖ４として出力する。
【００４１】
三角波信号である三角波電圧Ｖ４は、コンパレータ回路３７を構成する演算増幅器Ｑ１の非反転入力端(＋)に入力され、その反転入力端(−)には電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ２の合成抵抗で分圧された比較電圧Ｖｃが印加され、三角波電圧Ｖ４が比較電圧Ｖｃを超えたときに演算増幅器Ｑ１の出力端に矩形波のパルス信号電圧Ｖ５が出力される。
【００４２】
反転回路３８は、トランジスタＱ２などで構成され、このトランジスタＱ２のベースに矩形波信号のパルス信号電圧Ｖ５が入力され、トランジスタＱ２のコレクタからパルス信号電圧Ｖ５の極性が反転された矩形波信号の反転電圧Ｖ６を得る。
【００４３】
出力回路３９は、グランド側の電源端Ｔ７とトランス端Ｔ６との間に接続された絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(ＩＧＢＴ)Ｑ３と、グランド側の電源端Ｔ７とイグナイタ１６のトランス端Ｔ５との間に接続された３００Ｖ〜４００Ｖｄｃの直流電圧ＥＰなどで構成されている。
【００４４】
そして、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３のゲートには反転回路３８からの反転電圧Ｖ６が印加され、そのコレクタにはイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１を介して直流電圧ＥＰの正極側が接続されている。
【００４５】
次に、以上のように構成された本発明の要部をなす電圧制御部１９の動作について、図３の回路図を参照して図４と図５に示す波形図を用いて説明する。
【００４６】
先ず、電源のスイッチＳＷをオンすることにより、マルチバイブレータ回路３５が動作して、図４(Ａ)に示すように、その出力端に時間ｔの経過に伴って一定の周波数ｆを持つ矩形波信号の矩形波電圧Ｖ３が出力される。
【００４７】
この矩形波信号の矩形波電圧Ｖ３は、ブートストラップ回路３６に入力されて、ここで図４(Ｂ)に示すように、その出力端に矩形波の矩形波電圧Ｖ３が三角波に変換されて三角波の三角波電圧Ｖ４として出力される。
【００４８】
この三角波の三角波電圧Ｖ４は、コンパレータ回路３７に入力され、コンパレータ回路３７で図４(Ｃ)に示す比較電圧ＶＣが充電されて生成された比較電圧ＶＣ１、ＶＣ２と比較されて、その出力端に矩形波信号であるパルス信号電圧Ｖ５(図４(Ｄ)、図４(Ｅ))をそれぞれ出力する。
【００４９】
コンデンサＣ１の両端の比較電圧ＶＣは、図４(Ｃ)に示すように、三角波電圧Ｖ４に対して、例えば比較電圧ＶＣ２から比較電圧ＶＣ１へと増加していくので、三角波電圧Ｖ４が比較電圧ＶＣ２、ＶＣ１のどれと比較されるかによって、その出力であるパルス信号電圧Ｖ５のパルス幅が異なり、例えば、比較電圧ＶＣ１の場合は図４(Ｄ)に示すように狭く、比較電圧ＶＣ２の場合は図４(Ｅ)に示すように広くなる。
【００５０】
ところで、この場合、スイッチＳＷをオンにすると、図３に示すコンパレータ回路３７のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２への電源電圧Ｖｃｃからの充電により、図５(Ａ)に示すように、ゼロ電圧から最終的にＶｃｃ［（Ｒ３）／（Ｒ２＋Ｒ３）］で決定される電圧ＶＭまで時間ｔの経過と共に上昇する。
【００５１】
このように、比較電圧Ｖｃは時間ｔの経過に伴って上昇していくが、これに対応してパルス信号電圧Ｖ５のパルス幅は、図５(Ｂ)に示すように、時間ｔの経過に従って狭くなっていくのが解る。
【００５２】
そして、このパルス信号電圧Ｖ５が反転回路３８で反転されて、図５(Ｃ)に示すような反転電圧Ｖ６となって、出力回路３９の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３のゲートに入力される。
【００５３】
出力回路３９の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３は、反転電圧Ｖ６のパルス幅に比例して、そのコレクタ電流ＩＬ( 図５(Ｄ) )のピーク電流値が決定され、そのオフによりイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１のインダクタンスＬ１に蓄積されたエネルギーにより絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３がアバランシェ降伏を起こし、イグニッション出力用トランスＴ２の巻数比(Ｎ２／Ｎ１)に対応する誘起電圧ＶＬ（ 図５（Ｅ）、図１参照）が二次側巻線Ｎ２に発生する。
【００５４】
オフの時に発生する電圧は、インダクタンスをＬ、コレクタ電流をＩとすれば、一般的に、Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）で示され、そのエネルギ値は１／２（ＬＩ2）となり、いずれもインダクタンスＬとコレクタ電流Ｉで制御することができる。
【００５５】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３に印加される反転電圧Ｖ６のバルス幅が狭いと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電流ＩＬも少なくなり、インダクタンスＬ１に蓄積されたエネルギも小さくなり、オフ時の電流も減少し、結果としてランプ１１に印加する誘起電圧ＶＬも小さくなる。
【００５６】
逆に、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３に印加される反転電圧Ｖ６のバルス幅が広いと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電流ＩＬが大きくなり、インダクタンスＬ１に蓄積されたエネルギも大きくなり、オフ時の電流も増加し、結果としてランプ１１に印加する誘起電圧ＶＬが大きくなる。
【００５７】
従って、ランプ１１の電極２６、２７などの違いにより、ランプ１１の点灯開始電圧は異なるが、誘起電圧ＶＬが放電開始電圧にギリギリに達した時点で放電を開始させることができる。
【００５８】
つまり、誘起電圧ＶＬが徐々に上昇していくので、放電電圧の異なる特性の異なるランプ１１を採用した場合でも、どこかの誘起電圧ＶＬの電圧時点で放電を開始させることができることとなり、特性に対応して柔軟に点灯させることができる。
【００５９】
一般的には、５ＫＶ〜２０ＫＶ(直流)程度の範囲で各種のランプが放電を開始するので、図５（Ｅ）に示すように、例えば▲１▼では５ＫＶ（直流）、▲４▼では２０ＫＶ（直流）として、▲２▼、▲３▼はこれ等の中間の値などとするのが良い。
【００６０】
なお、 絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３に入力する反転電圧Ｖ６のパルス幅、および繰り返し間隔などは、自由に変更・選択することができ、またイグナイタ１６のイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１と二次側巻線Ｎ２のインダクタンスの値おび巻線比なども各種ランプに応じて任意に選択することができることは勿論である。
【００６１】
次に、本発明に係る第２の実施形態のランプ点灯装置について、図６及び図７を参照して説明する。
【００６２】
本発明の第２の実施形態のランプ点灯装置１０の全体構成は、上記第１の実施形態で説明した図１に示すものと同じであるので、その説明は省略し、電圧制御手段である電圧制御部１９のみを以下説明する。
【００６３】
電圧制御部１９は、図６に示すように、イグナイタ１６のイグニッション用出力トランスＴ２に充電電圧（Ｑ点の電圧）を供給する充電回路に、抵抗（Ｒ１３）を介在させて得られる分電圧が所定電圧になったときにイグニッション用出力トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に充電電圧を印加するように制御する制御回路を備え、この抵抗（Ｒ１３）には所定の時間毎に並列回路を構成する抵抗（Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１）を順次増加させ、この増加した抵抗毎に充電する時間を長くして充電電圧（Ｑ点の電圧）を昇圧させるようにしたことである。
【００６４】
このような電圧制御部１９の構成は、図６に示すように、充電回路は３００Ｖｄｃの直流電源ＤＣを供給する直列回路の抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１１と、この抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１１の接続点に接続されサイダック等の放電素子Ｈ１１を介して接続されている昇圧トランスＴ１１と、この昇圧トランスＴ１１の二次側巻線Ｎ２に接続され、直列回路を構成するダイオードＤ１１及びコンデンサＣ１２と、ダイオードＤ１１とコンデンサＣ１２の接続点をイグナイタ１６の端子Ｔ５に接続した構成になっている。
【００６５】
そして、このような接続状態を有する充電回路に加えて、イグニッション電圧を段階的に昇圧する制御回路が付け加えられている。この制御回路の接続状態は、直流電源Ｖｃｃを供給する直列回路を構成する抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１３と、この抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１３の接続点に接続されコンデンサＣ１３と並列回路を構成する抵抗Ｒ１６と、抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１３の接続点をベースに接続し、コレクタを抵抗Ｒ１９に接続したスイッチング素子Ｑ１３と、直流電源Ｖｃｃを供給する抵抗Ｒ１５と直列回路を構成するコンデンサＣ１４と、このコンデンサＣ１４と並列回路を構成する抵抗Ｒ１７と、抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１４の接続点をベースに接続し、コレクタを抵抗Ｒ２０に接続したスイッチング素子Ｑ１４と、直流電源Ｖｃｃを供給する抵抗Ｒ１５と直列回路を構成するコンデンサＣ１５と、このコンデンサＣ１５と並列回路を構成する抵抗Ｒ１８と、抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１５の接続点をベースに接続し、コレクタを抵抗Ｒ２１に接続したスイッチング素子Ｑ１５と、充電回路の抵抗Ｒ１２と直列に接続した抵抗Ｒ１３と、抵抗Ｒ１２及び抵抗Ｒ１３の接続点に接続して直列回路を構成する放電素子Ｈ１２及び抵抗Ｒ１４と、放電素子Ｈ１２及び抵抗Ｒ１４の接続点にゲートを接続したサイリスタＱ１１と、サイリスタＱ１１のアノード側をイグナイタ１６のイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に接続する端子Ｔ６に接続した構成となっている。
【００６６】
このような構成は、所謂、抵抗とコンデンサとにより昇圧した電圧が所定電圧になったときにオンするスイッチング素子を一組とした昇圧回路を直列に接続して、段階的にイグニッションするイグニッション出力用トランスＴ２への電圧を引き上げるようにしたものである。
【００６７】
具体的に示せば、実施例においては上記抵抗Ｒ１５、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５の３つの昇圧回路が形成されている。
【００６８】
抵抗Ｒ１５からの充電電圧がスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５の順にそのベースに供給され、その供給された電圧がベース駆動電圧に達すると、スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５がオンし、抵抗Ｒ１３と並列の抵抗Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１にＰ点の電位が分圧されることになる。
【００６９】
ここで、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５の容量が、コンデンサＣ１３＜Ｃ１４＜Ｃ１５であるとすると、スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５がオンするタイミングは、スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５の順にオンすることになる。
【００７０】
結果として、充電回路のダイオードＤ１１からのコンデンサＣ１２の充電電圧の分電圧を決める抵抗Ｒ１２及び抵抗Ｒ１３の中点電圧（Ｐ点の電位）をスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５の順にオンさせることにより段階的に低くさせることとなり、その結果サイリスタＱ１１のオンを遅らせることができる。サイリスタＱ１１のオンを遅らせることは、そのぶんコンデンサＣ１２に充電する時間を長くすることにより更に昇圧し、イグニッション出力用トランスＴ２の１次側巻線Ｎ１に供給するオン電圧が上昇する。その結果、二次側巻線Ｎ２のイグニッション電圧を上昇させることになる。
【００７１】
つまり、抵抗Ｒ１５からの充電が進むことによって、イグニッション出力用トランスＴ２の出力電圧である、ランプ１１のイグニッション電圧を序々に上昇させることが可能にある。尚、この抵抗Ｒ１５による充電動作は、スイッチング素子Ｑ１２をオンさせることでリセットできる。
【００７２】
このようにして、ランプ１１に対するイグニッション電圧は、充電開始時は低い電圧からスタートし、時間が経つにつれて、抵抗Ｒ１５からの充電動作が進むに従って、そのイグニッション電圧は序々に上昇する。ランプ１１は点灯開始に必要なイグニッション電圧に達すると点灯するため、点灯開始電圧の低いランプは低いイグニッション電圧で点灯し、点灯開始電圧の高いランプはイグニッション電圧が高くなった時点で点灯できる。このことは、ランプ１１の点灯開始電圧を考慮することなくイグニッション電圧を提供することができるのであり、各種特性の異なるランプにおいても、全く最適点灯条件で点灯開始することができるのである。
【００７３】
上記説明した動作について、図６の回路図を参照して、図７に示すタイミングチャートに基づいて以下説明する。
【００７４】
先ず、リセットスイッチがオンされスイッチング素子Ｑ１２がオンされた状態又は直流電源Ｖｃｃが供給される条件になると、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１３、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１４、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１５のそれぞれに充電が開始する。ここで、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５は、Ｃ１３＜Ｃ１４＜Ｃ１５の関係があり、且つスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５は、これらコンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５で充電された所定電圧でオンするようになっているため、図７に示すように、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５が充電して所定電圧になるとスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５の順にオンする。
【００７５】
ここで、スイッチング素子Ｑ１３がオンされていないときのＰ点の電位は、抵抗Ｒ１３を介した電位になっているため、Ｑ点の電位は、この抵抗Ｒ１３による分電圧を基準にして、ダイオードＤ１１を通過した電圧がコンデンサＣ１２に第１回目の充電▲１▼が開始される。
【００７６】
この状態が続き、コンデンサＣ１３の充電電圧がスイッチング素子Ｑ１３をオンさせる電圧に達するとスイッチング素子Ｑ１３がオンする。そうすると、Ｐ点の電位は抵抗Ｒ１３とＲ１９による並列回路を構成し、抵抗Ｒ１９のぶんだけ基準となる電位が低下した位置からコンデンサＣ１２への充電が継続して上昇する。この状態でＰ点の電圧が上昇し、放電素子Ｈ１２が放電する電圧に達すると、放電が開始し、サイリスタＱ１１のゲートに電圧が印加され、サイリスタＱ１１がオンする。サイリスタＱ１１がオンすると、コンデンサＣ１２で充電されているＱ点の電圧Ｖ１がインジェクション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に印加され、二次側巻線Ｎ２に誘起電圧が発生してランプ１１にインジェクション電圧として印加される。そして、コンデンサＣ１２に充電された電圧は、サイリスタＱ１１がオンしたことによりデスチャージされ、放電素子Ｈ１２の放電電圧が下がり放電が停止するとサイリスタＱ１１がオフになり、コンデンサＣ１２が再びチャージ（充電）の第２回目の充電▲２▼を開始する。
【００７７】
この第２回目の充電▲２▼において、コンデンサＣ１２が充電開始するときのＰ点の電位は抵抗Ｒ１３とＲ１９の並列回路が構成されているから、抵抗Ｒ１９のぶんだけ電位が低下した状態での充電となり、そのぶんサイリスタＱ１１をオンさせる時間Ｔ２が長くなる。
【００７８】
このようにして第２回目の充電▲２▼が開始すると共に、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１４による充電が進み、スイッチング素子Ｑ１４をオンする充電電圧に達すると、スイッチング素子Ｑ１４をオンする。そうすると、Ｐ点を中心にして、抵抗Ｒ１３、Ｒ１９、Ｒ２０の並列回路が構成され、Ｐ点の電位は抵抗Ｒ２０のぶんだけ低下する。従って、コンデンサＣ１２の充電は、抵抗Ｒ２０の電位が低下した分低下した状態で充電を継続することになる。この状態でコンデンサＣ１２が充電をしてゆくと、Ｐ点の充電電圧が上昇し、スイッチング素子Ｑ１４がオンした抵抗Ｒ２０により低下した分の時間を費やして、放電素子Ｈ１２を放電する電圧に達する。
【００７９】
そうすると、放電素子Ｈ１２の放電が開始し、サイリスタＱ１１のゲートにオン電圧が印加され、サイリスタＱ１１がオンする。サイリスタＱ１１がオンすると、コンデンサＣ１２で充電されているＱ点における電圧Ｖ２がイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に印加され、二次側巻線Ｎ２に誘起電圧が発生し、ランプ１１に第１回目のイグニッション電圧よりも大きなイグニッション電圧を供給することができる。
【００８０】
そして、コンデンサＣ１２に充電された電圧は、サイリスタＱ１１がオンしたことによりデスチャージされ、放電素子Ｈ１２の放電電圧が下がり放電が停止するとサイリスタＱ１１がオフになり、コンデンサＣ１２が再びチャージ（充電）の第３回目の充電▲３▼を開始する。
【００８１】
このようにして、コンデンサＣ１２が第３回目の充電▲３▼を開始すると共に、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１５による充電が進み、スイッチング素子Ｑ１５をオンする充電電圧に達すると、スイッチング素子Ｑ１５をオンする。そうすると、Ｐ点を中心にして、抵抗Ｒ１３、Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１の並列回路が構成され、Ｐ点の電位は抵抗Ｒ２１のぶんだけ、最初の電位に比べると抵抗Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１のぶんだけ低下する。従って、コンデンサＣ１２の充電は、抵抗Ｒ２１の電位が低下した分低下した状態で充電を継続することになる。この状態でコンデンサＣ１２が充電をしてゆくと、Ｐ点の充電電圧が上昇し、スイッチング素子Ｑ１５がオンした抵抗Ｒ２１により低下した分の時間Ｔ３を費やして、放電素子Ｈ１２を放電する電圧に達する。
【００８２】
すると、放電素子Ｈ１２の放電が開始し、サイリスタＱ１１のゲートにオン電圧が印加され、サイリスタＱ１１がオンする。サイリスタＱ１１がオンすると、コンデンサＣ１２で充電されているＱ点における電圧Ｖ３がイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に印加され、二次側巻線Ｎ２に誘起電圧が発生し、ランプ１１に第２回目のイグニッション電圧よりも大きなイグニッション電圧を供給することができる。
【００８３】
そして、コンデンサＣ１２に充電された電圧は、サイリスタＱ１１がオンしたことによりデスチャージされ、放電素子Ｈ１２の放電電圧が下がり放電が停止するとサイリスタＱ１１がオフになり、コンデンサＣ１２が再びチャージ（充電）を開始する。
【００８４】
このようにして、コンデンサＣ１２に充電する充電電圧を充電電位を低下させることにより、充電する時間を延ばして、イグニッション電圧を序々に段階的に高くすることができるのである。従って、放電電圧の異なる特性の異なったランプ１１を採用した場合でも、どこかのイグニッション電圧で放電を開始させることができることになり、ランプ１１の特性に対応して柔軟に点灯させることができるのである。
【００８５】
次に、本発明に係る第３の実施形態のプロジェクタについて、図８を参照して説明する。
【００８６】
本発明の第３の実施形態のプロジェクタは、上記第１及び第２の実施形態で説明したランプ点灯装置１０を用いて、透過型のプロジェクタ４０を構成する。
【００８７】
この透過型のプロジェクタ４０は、光源から放射される光を反射するリフレクタ３２を有するランプ１１と、ランプ点灯装置１０と、リフレクタ３２から照射される光で投影される例えばカラー液晶などの透孔性の液晶パネル４１と、この液晶パネル４１を駆動する液晶ドライバ４２と、これ等を収容する筐体４３とを備え、この筐体４３は液晶パネル４１に対向する部分に投光部４４を形成し、この投光部４４に光学系としてのレンズ４５が配設され、ランプ点灯装置１０と液晶ドライバ４２には電源４６から電源が供給される構成となっている。
【００８８】
ランプ点灯装置１０へ電源を供給することによって、ランプ１１が点灯するとランプ１１から出た光は、リフレクタ３２により反射されて液晶パネル４１を照射する。
【００８９】
液晶パネル４１には、各画素に対応して図示しないＲＧＢのカラーフイルタを備えており、このカラーフイルタがカラー画像信号に応じて動作する液晶ドライバ４２により制御される。
【００９０】
液晶パネル４１を透過した光は、このカラーフイルタによりＲＧＢの何れかに着色され、この着色光がレンズ４５で集光されてスクリーン４７に投影され、これによりスクリーン４７上には液晶パネル４１で制御されたカラー画像が投影される。
【００９１】
この場合でも、ランプ１１を点灯する際には、ランプ点灯装置１０により、ランプ１１には徐々に増加する電圧ＶＬを印加してランプ１１の特性に応じてランプ１１を点灯させるので、イグニッションノイズが少ないなどランプ点灯装置１０の特徴を引き継いだ形のプロジェクタ４０を提供することができる。
【００９２】
次に、本発明に係る第４の実施形態のプロジェクタについて、図９を参照して説明する。
【００９３】
本発明の第４の実施形態のプロジェクタは、上記第１及び第２の実施形態で説明したランプ点灯装置１０を用いて、反射型のプロジェクタ４０Ａを構成する。
【００９４】
この反射型のプロジェクタ４０Ａは、ランプ点灯装置１０と、このランプ点灯装置１０に制御され光源から放射される光を反射するリフレクタ３２を有するランプ１１と、ランプ１１からの光線を反射型画像パネル４９方向に集光させる第１のレンズ部４８ａと、第１のレンズ部４８ａで集光された光線を反射する反射型画像パネル４９と、この反射型画像パネル４９により反射された映像光線をスクリーン４７上に投影する第２のレンズ部４８ｂと、ＲＧＢ信号、ビデオ信号等を入力して反射型画像パネル４９を駆動させる駆動部５０とから概略構成されている。
【００９５】
反射型画像パネル４９は、反射型液晶、或いはＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式のパネルで構成されている。
ＤＬＰ方式のパネルは、所謂、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を使用したパネルのことで、ＤＶＤは微小可動ミラーを敷き詰めた半導体光スイッチで構成され、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の１セルごとの上に形成されたアルミ合金の１６μｍ角微小ミラーがオン／オフ状態でプラス或いはマイナス１０度の傾きを持ち、直下に配置されたメモリー素子による静電界作用により、支柱に取付けられたミラーが動作する構造になっている。このミラーが１チップ上に８４８×６００以上集積されていて、最大のものは２３０万以上の集積度を持ち、各ミラーのスイッチングスピードは毎秒５０万回以上であり、チップへの入射光はデジタルグレイスケールが得られる。即ち、光を完全なデジタル制御することになり、従来のようにデジタル信号をＤ／Ａ変換器により輝度信号に変換するプロセスが不要になる。
【００９６】
このような構成からなる反射型のプロジェクタ４０Ａは、ランプ１１を点灯する際には、ランプ点灯装置１０により、ランプ１１には徐々に増加する電圧ＶＬを印加してランプ１１の特性に応じてランプ１１を点灯させるので、イグニッションノイズが少ないなどランプ点灯装置１０の特徴を引き継いだ形の反射型のプロジェクタ４０Ａを提供することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るランプ点灯装置の構成により、特性の異なるランプであっても電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、特性に合った必要最低限の高圧パルス電圧でランプを点灯することができ、このためランプへの負担が減り、ランプ寿命を延ばすことができ、さらにイグニッションノイズが低減できて周囲への悪影響の低減が可能となり、また誤動作の危険も低減できる効果がある。
【００９８】
また、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、イグナイタの巻線には、最低限の電圧しかかからず、高電圧によるこれ等の劣化を防止することができる効果がある。
【００９９】
さらに、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、放電開始電圧の異なるランプでも置き換えが可能となり、使い勝手が良くなり、そして製造工程が柔軟に組めるようになり、サービス面での向上も期待できる効果がある。
【０１００】
その上、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、同じランプでも温度が低いときには低い点灯電圧、温度が高いときにはそれに応じた高い電圧で点灯させることができる効果がある。
【０１０１】
さらに、本発明に係る透過型或いは反射型のプロジェクタの構成により、ランプ点灯装置の電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、外部に対してはイグニッションノイズを低減させ、しかも温度に対応した形でランプを自動的に点灯させることができ、この結果として環境に対する悪影響が少なく使い勝手の良いプロジェクタとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のランプ点灯装置を略示的に示す構成図である。
【図２】図１に示すランプの構成を略示的に示す断面図である。
【図３】図１に示す電圧制御部の内部構成を略示的に示すブロック図である。
【図４】図３に示す電圧制御部の動作を説明する第１の波形図である。
【図５】図３に示す電圧制御部の動作を説明する第２の波形図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態のランプ点灯装置を構成する電圧制御部を略示的に示す構成図である。
【図７】図６に示す電圧制御部の動作を説明する波形図である。
【図８】本発明に係る第３の実施形態のプロジェクタの構成を略示的に示した概念図である。
【図９】本発明に係る第４の実施形態のプロジェクタの構成を略示的に示した概念図である。
【図１０】従来技術におけるランプ点灯装置のブロック図である。
【図１１】図１０における電圧制御部の構成を略示的に示した構成図である。
【符号の説明】
１０；ランプ点灯装置、１１；ランプ、１２；直流電源、１３；ダウンコンバータ、 １４；フルブリッジ、１５；コントローラ、１６；イグナイタ、１７；コネクタ、 １８；トランス、１９；電圧制御部、２０；電圧検出部、２１；電力検出部、２２；電流検出部、２３；コントローラ、２５；気密容器、２６〜２７；電極、２８〜２９；シール部、３０〜３１；金属導体、３２；リフレクタ、３５；マルチバイブレータ、３６；ブートストラップ回路、３７；コンパレータ回路、３８；反転回路、３９；出力回路、４０；プロジェクタ、４０Ａ；プロジェクタ、４１；液晶パネル、４２；液晶ドライバ、４３；筐体、４４；投光部、４５；レンズ、４６；電源、４７；スクリーン、４８ａ；第１のレンズ部、４８ｂ；第２のレンズ部、４９；反射型画像パネル、５０；駆動部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプ点灯装置及びこれを用いたプロジェクタに関し、詳しくはメタルハライドランプなどを用いたランプ点灯装置と、このランプ点灯装置を用いたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ランプ点灯装置は、ランプの点灯時に高圧のランプ点灯電圧を発生させ、発生したランプ点灯電圧をランプの両電極に印加することにより、例えばランプ内に設けられたグロースィッチなどによりグロー放電を生じさせ、その後、発光管の中でアーク放電に移行させることによりランプを点灯する。
【０００３】
具体的なランプ点灯装置は、図１０に示すように、アクティブフィルタ等で作成され、通常３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の直流電圧Ｅ１を生成するＤＣ電源５１と、この３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の直流電圧Ｅ１をランプ６２の通常点灯に必要な５０Ｖ〜１００Ｖｄｃ程度の点灯電圧Ｖ１に変換するダウンコンバータ５２と、後述する電力検出部５９からの検出電力Ｗ１と基準電力Ｗ２とを比較して得られた制御信号Ｃ１をダウンコンバータ５２に入力して点灯電圧Ｖ１を制御して一定電力に保つコントローラ５３と、５０Ｖ〜１００Ｖｄｃの点灯電圧Ｖ１をランプ６２の点灯を維持するのに必要な９０〜２００Ｈｚ程度の周波数を持つＡＣ電流である通常電流Ｉ２にしてランプ６２に供給するフルブリッジ５４と、このフルブリッジ５４を制御するコントローラ５５と、ランプ６２の点灯時に５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を出力するイグニッション出力用トランスＴ２を備えたイグナイタ５６と、イグナイタ５６から５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を生成させる電圧制御部６０と、イグナイタ５６に供給する通常電圧Ｖ２の電圧値を検出する電圧検出部５７と、イグナイタ５６に供給する通常電流Ｉ２の電流値を検出する電流検出部５８と、電圧検出部５７及び電流検出部５８で検出した電圧及び電流から検出電力Ｗ１を検出する電力検出部５８と、ランプ６２に接続するコネクタ６１とから構成されている。
【０００４】
電圧制御部６０は、ランプ６２の点灯時に５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を生成するものであり、図１１に示すように、３００Ｖｄｃの直流電源ＤＣを供給する直列回路を構成する抵抗Ｒ３１及びコンデンサＣ３１と、この抵抗Ｒ３１及びコンデンサＣ３１の接続点に接続されサイダック等の放電素子Ｈ３１を介して接続されている昇圧トランスＴ３１と、この昇圧トランスＴ３１の二次側巻線Ｎ２に接続され、直列回路を構成するダイオードＤ３１及び放電ギャップＨ３２と、ダイオードＤ３１及び放電ギャップＨ３２の接続点に接続され、二次巻線Ｎ２と並列回路を構成するコンデンサＣ３２とからなり、放電ギャップＨ３２出力側が端子Ｔ５と接続し、並列回路を構成する二次側巻線Ｎ２及びコンデンサＣ３２の出力側が端子Ｔ６に接続する。
【０００５】
このような接続状態を有する電圧制御部６０においては、先ず、直流電源の３００Ｖｄｃの電圧が抵抗Ｒ３１を通じてコンデンサＣ３１を充電すると共に、サイダック等の放電素子Ｈ３１から昇圧トランスＴ３１に出力し、昇圧トランスＴ３１の二次側のダイオードＤ３１を通してコンデンサＣ３２を充電する。そしてコンデンサＣ３２の充電電圧が上昇し、所定の放電開始電圧になると放電ギャップＨ３２が放電を開始し、イグナイタ５４のイグニッション出力用トランスＴ２にその電圧が入力され、その二次側に接続されているランプ６２に二次側で誘起された電圧が供給され、イグニッションされる。
【０００６】
又、液晶プロジェクタなどに用いられるランプには、主にメタルハライドランプなどの高圧放電ランプが用いられるが、この種のランプは高圧水銀灯を改良したもので、水銀蒸気の放電アーク中に各種の金属蒸気を混在させることにより、その金属特有の光スペクトルを放出させるものである。
【０００７】
このため、発光効率が高く、金属の組み合わせで、所望の発光特性を得ることができ、また色温度も高く、色も自然光に近く、点光源に近くリフレクタなどを用いて容易に平行光を取り出すことができる利点があるので、高画質と高輝度が要求される液晶プロジェクタに用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような高圧の放電ランプは、消灯直後はランプの温度が高く蒸気圧が高いので放電開始を即座に行うことができないので、時間がたってある程度冷え、蒸気圧が下がって初めて放電開始をすることとなる。
【０００９】
このように暖かいランプは、点火が難しいので、必要に応じていつでも点灯できるようにするために、暖かいときに合わせて点灯開始の時から点灯するように高電圧をランプに印加する。
【００１０】
そこで、従来はランプ点灯装置のイグナイタの電圧出力、つまりイグニッションパルス信号は、使用されるランプの点灯に充分な値の電圧を保証するため、高い電圧を出すように設計しているが、この結果として、イグニッションノイズが大きくなる欠点がある。
【００１１】
また、必要以上のイグニッションパルス信号がランプに加えられるので、ランプの寿命を短くする欠点があり、さらにイグナイタ内のトランスと巻線に対して常に大きな電圧がかかるので、これ等の劣化も大きくなるという問題がある。
【００１２】
更に、従来技術で説明したイグニッションを行う電圧制御部６０（図１１参照）においては、コンデンサＣ３２の充電電圧が放電素子Ｈ３２の放電開始電圧に達すると放電が開始されるため、放電素子Ｈ３２の特性でランプへの放電電圧等が決まってしまうため、ランプに合わせて部品を設定する必要があるという問題がある。
【００１３】
従って、イグナイタを備えたランプ点灯装置において、ランプ点灯に必要な電圧で適正に点灯が開始できるようなイグニッション電圧をイグナイタに供給することができる回路構成にすることに解決しなければならない課題を有する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するためのランプ点灯装置の構成として、一次巻線および二次巻線を有するトランスを備え、前記二次巻線に得られる高圧パルス電圧を印加してランプを点灯するイグナイタ、該イグナイタが印加する前記高圧パルス電圧を生成する電圧制御部、および点灯を維持するための交流電流を前記イグナイタを介してランプに供給するフルブリッジを有するランプ点灯装置であって、前記電圧制御部は、所定周期で繰り返す三角波電圧を発生する三角波発生回路と、抵抗とコンデンサを有し、ゼロから所定電圧まで充電する充電回路と、前記三角波発生回路からの三角波電圧と前記充電回路からの充電電圧とを比較して前記三角波電圧が前記充電電圧を超えたときに出力する比較器と、前記比較器からの出力電圧幅に反比例したピーク電流で前記トランスの一次巻線を励磁するとともにオフしたとき前記トランスの二次巻線に前記比較器からの出力電圧幅に反比例した電圧を誘起するスイッチング回路とを備えることである。
前記フルブリッジは、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに接続されることにより前記交流電流は、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに供給されるとともに、前記交流電流及び前記フルブリッジからの出力電圧から電力を検出する電力検出手段を備え、点灯維持時には、前記ランプに対して一定電力が供給されるよう電力制御がなされることである。
【００１５】
以上のランプ点灯装置の構成により、特性の異なるランプであっても電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、特性に合った必要最低限の高圧パルス電圧でランプを点灯することができ、ランプへの負担が減り、ランプ寿命を延ばすことができ、さらにイグニッションノイズが低減できて周囲への悪影響の低減が可能となり、また誤動作の危険も低減できる。
【００１６】
また、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、イグナイタの巻線には、最低限の電圧しかかからず、高電圧によるこれ等の劣化を防止することができる。
【００１７】
さらに、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、放電開始電圧の異なるランプでも置き換えが可能となり、使い勝手を良くし、製造の工程を柔軟とさせ、さらにサービス面での向上も期待できる。
【００１８】
その上、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、同じランプでも温度が低いときには低い点灯電圧、温度が高いときにはそれに応じた高い電圧で点灯することができ、使い勝手を向上させることができる。
【００２１】
又、本発明は、以上の課題を解決するためのプロジェクタの構成は、一次巻線および二次巻線を有するトランスを備え、前記二次巻線に得られる高圧パルス電圧を印加してランプを点灯するイグナイタ、該イグナイタが印加する前記高圧パルス電圧を生成する電圧制御部、および点灯を維持するための交流電流を前記イグナイタを介してランプに供給するフルブリッジを有するランプ点灯装置で生成される光源を液晶表示パネルに投光し、該液晶表示パネルの透過光を光学系を介して外部に投影するプロジェクタであって、前記電圧制御部は、所定周期で繰り返す三角波電圧を発生する三角波発生回路と、抵抗とコンデンサを有し、ゼロから所定電圧まで充電する充電回路と、前記三角波発生回路からの三角波電圧と前記充電回路からの充電電圧とを比較して前記三角波電圧が前記充電電圧を超えたときに出力する比較器と、前記比較器からの出力電圧幅に比例したピーク電流で前記トランスの一次巻線を励磁するとともにオフしたとき前記トランスの二次巻線に前記比較器からの出力電圧幅に応じた電圧を誘起するスイッチング回路とを備えることである。
前記高圧パルス電圧は、前記充電回路からの充電電圧に比例して出力電圧幅が広くなり、この出力電圧幅の広がりに比例してピーク値が増加することである。
前記フルブリッジは、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに接続されることにより前記交流電流は、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに供給されるとともに、前記交流電流及び前記フルブリッジからの出力電圧から電力を検出する電力検出手段を備え、点灯維持時には、前記ランプに対して一定電力が供給されるよう電力制御がなされることである。
【００２２】
また、本発明は、以上の課題を解決するためのプロジェクタの構成は、上記のランプ点灯装置を有し、前記ランプの光源を反射型画像パネルに投光し、この反射型画像パネルの反射光を光学系を介して外部に投影するようにしたものである。
【００２３】
更に、本発明は、以上のプロジェクタの構成により、ランプ点灯装置の電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、外部に対してイグニッションノイズを低減し、しかも温度に対応した形でランプを自動的に点灯することができ、この結果として環境に対する悪影響が少なく使い勝手の良いプロジェクタを提供することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るランプ点灯装置およびこれを用いたプロジェクタについて図を用いて説明する。図１は本発明に係るランプ点灯装置１０を用いてランプ１１を点灯するための実施の形態を略示的に示した全体構成図である。
【００２５】
本発明に係る第１の実施形態のランプ点灯装置１０の構成は、図１に示すように、アクティブフィルタ等で作成され、通常３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の直流電圧Ｅ１を生成する直流電源１２と、この３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の点灯電圧Ｅ１をランプ１１の通常点灯に必要な５０Ｖ〜１００Ｖｄｃ程度の点灯電圧Ｖ１に変換するダウンコンバータ１３と、後述する電力検出部２１からの検出電力Ｗ１と基準電力Ｗ２とを比較して得られた制御信号Ｃ１をダウンコンバータ１３に入力して点灯電圧Ｖ１を制御して一定電力に保つコントローラ２３と、５０Ｖ〜１００Ｖｄｃの点灯電圧Ｖ１をランプ１１の点灯を維持するのに必要な９０〜２００Ｈｚ程度の周波数を持つＡＣ電流である通常電流Ｉ２をランプ１１に供給するフルブリッジ１４と、このフルブリッジ１４を制御するコントローラ１５と、ランプ１１の点灯時に５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を出力するイグニッション出力用トランスＴ２を備えたイグナイタ１６と、イグナイタ１６から５〜２０ｋｖ程度のパルス信号を生成させる電圧制御部１９と、イグナイタ１６に供給する通常電圧Ｖ２の電圧値を検出する電圧検出部２０と、イグナイタ１６に供給する通常電流Ｉ２の電流値を検出する電流検出部２２と、電圧検出部２０及び電流検出部２２で検出した電圧及び電流から検出電力Ｗ１を検出する電力検出部２１と、ランプ１１に接続するコネクタ１７とから構成されている。
【００２６】
直流電源１２は、例えばアクティブフイルタなどを用いて作られた直流電圧Ｅ１を供給するが、通常は３００Ｖ〜４００Ｖｄｃ程度の電圧である。この直流電圧Ｅ１はダウンコンバータ１３により５０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ程度の周波数でスイッチングされてランプ１１の通常点灯に必要な、例えば５０Ｖ〜１００Ｖｄｃ程度の点灯電圧Ｖ１に電圧変換を行う。
【００２７】
フルブリッジ１４は、例えばＦＥＴ(Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)などで構成されたフルブリッジで構成されており、これ等のＦＥＴのゲートはコントローラ１５により設定される基準周波数ｆｓをベースとしてオンオフ制御される。
【００２８】
これにより、フルブリッジ１４は点灯電圧Ｖ１を通常点灯の際にランプ１１の点灯を維持するに必要な９０〜２００Ｈｚ程度の周波数を持つ通常電圧Ｖ２に変換し、その通常電流Ｉ２をイグナイタ１６と、端子ＬｏとＨｉを持つコネクタ１７を介してランプ１１に供給する。
【００２９】
イグナイタ１６は、入力端Ｔ１、Ｔ２、出力端Ｔ３、Ｔ４、トランス端Ｔ５、Ｔ６などを有しており、そしてイグニッション出力用トランスＴ２の二次側巻線Ｎ２は入力端Ｔ１と出力端Ｔ３に接続されており、その一次側巻線Ｎ１はトランス端Ｔ５、Ｔ６に接続されている。
【００３０】
この入力端Ｔ１と出力端Ｔ３に接続されたイグニッション出力用トランスＴ２は、ランプ１１の点灯の際に、後に詳述するが、５〜２０ＫＶのバルスを出力巻線Ｎ２に出力してランプ１１の点灯を制御する電圧制御部１９に接続されている。
【００３１】
また、電圧検出部２０は通常電圧Ｖ２を検出して電力検出部２１に出力し、また電流検出部２２は、図示していないが、フルブリッジ１４とイグナイタ１６との間に図示しない例えば電流検出抵抗などを挿入して、この電流検出抵抗の両端に発生する電圧を換算して通常電流Ｉ２として検出して電力検出部２１に出力する。
【００３２】
電力検出部２１は、電圧検出部２０で検出した通常電圧Ｖ２と電流検出部２２で検出した通常電流Ｉ２とを乗算して検出電力Ｗ１を算定して、この検出電力Ｗ１をコントローラ２３に出力する。
【００３３】
コントローラ２３は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などでコントロールするコントローラであり、電力検出部２１からの検出電力Ｗ１が入力されると共に、通常点灯時にランプ１１に一定の電力を供給するための基準となる基準電力Ｗ２が印加されている。
【００３４】
そして、コントローラ２３は、検出電力Ｗ１がこの基準電力Ｗ２に一致するようにダウンコンバータ１３に制御信号Ｃ１を供給して点灯電圧Ｖ１の大きさをコントロールすることにより、全体として通常点灯時にランプ１１に一定の電力が供給されるように制御している。
【００３５】
ランプ１１は、メタルハライドランプであり、図２に示すように、例えば、耐熱ガラスなどで構成された透光性の気密容器２５の中に所定の電極間距離Ｌを持つように離間して配設された一対の電極２６、２７を有しており、電極２６は陽極で、電極２７は陰極である。
【００３６】
これ等の電極２６，２７は、気密容器２５の両端部に形成されたシール部２８、２９に封着された金属導体３０、３１に接続され、金属導体３０はコネクタ１７の端子Ｈｉに、金属導体３１は端子Ｌｏに接続されている。また、気密容器２５のシール部２８は半球状のリフレクタ３２の中心部に固定されている。
【００３７】
そして、気密容器２５の中には、例えば水銀、希ガス、セシウム、希土類金属、およびハロゲンを含み、セシウムの封入量が所定範囲にある放電媒体が封入されている。
【００３８】
次に、図１に示す電圧制御部１９は、図３に示すように、直流電源Ｖｃｃを供給する電源ＥＢ、スイッチＳＷ、所定の発振周波数で矩形波の矩形波電圧Ｖ３を生成するマルチバイブレータ回路３５、三角波電圧Ｖ４を生成するブートストラップ回路３６、三角波電圧Ｖ４と比較電圧Ｖｃを比較するコンパレータ回路３７、コンパレータ回路３７からのパルス信号電圧Ｖ５を反転させて反転電圧Ｖ６を生成する反転回路３８、及び出力回路３９から構成されている。
【００３９】
マルチバイブレータ回路３５は、一般的に使用されているマルチバイブレータ回路であり、その電源端Ｔ７、Ｔ８には電源ＥＢからスイッチＳＷを介して電源電圧Ｖｃｃが印加されており、内蔵されるコンデンサＣ０と抵抗Ｒ０で決定される発振周波数ｆ(≒０．７・Ｃ０・Ｒ０)で矩形波の矩形波電圧Ｖ３を出力する。
【００４０】
ブートストラップ回路３６は、一般的に使用されているブートストラップ回路であり、内蔵されるコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１により決定される時定数でマルチバイブレータ回路３５から入力される矩形波電圧Ｖ３の矩形波信号を三角波信号に変換して三角波電圧Ｖ４として出力する。
【００４１】
三角波信号である三角波電圧Ｖ４は、コンパレータ回路３７を構成する演算増幅器Ｑ１の非反転入力端(＋)に入力され、その反転入力端(−)には電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ２の合成抵抗で分圧された比較電圧Ｖｃが印加され、三角波電圧Ｖ４が比較電圧Ｖｃを超えたときに演算増幅器Ｑ１の出力端に矩形波のパルス信号電圧Ｖ５が出力される。
【００４２】
反転回路３８は、トランジスタＱ２などで構成され、このトランジスタＱ２のベースに矩形波信号のパルス信号電圧Ｖ５が入力され、トランジスタＱ２のコレクタからパルス信号電圧Ｖ５の極性が反転された矩形波信号の反転電圧Ｖ６を得る。
【００４３】
出力回路３９は、グランド側の電源端Ｔ７とトランス端Ｔ６との間に接続された絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(ＩＧＢＴ)Ｑ３と、グランド側の電源端Ｔ７とイグナイタ１６のトランス端Ｔ５との間に接続された３００Ｖ〜４００Ｖｄｃの直流電圧ＥＰなどで構成されている。
【００４４】
そして、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３のゲートには反転回路３８からの反転電圧Ｖ６が印加され、そのコレクタにはイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１を介して直流電圧ＥＰの正極側が接続されている。
【００４５】
次に、以上のように構成された本発明の要部をなす電圧制御部１９の動作について、図３の回路図を参照して図４と図５に示す波形図を用いて説明する。
【００４６】
先ず、電源のスイッチＳＷをオンすることにより、マルチバイブレータ回路３５が動作して、図４(Ａ)に示すように、その出力端に時間ｔの経過に伴って一定の周波数ｆを持つ矩形波信号の矩形波電圧Ｖ３が出力される。
【００４７】
この矩形波信号の矩形波電圧Ｖ３は、ブートストラップ回路３６に入力されて、ここで図４(Ｂ)に示すように、その出力端に矩形波の矩形波電圧Ｖ３が三角波に変換されて三角波の三角波電圧Ｖ４として出力される。
【００４８】
この三角波の三角波電圧Ｖ４は、コンパレータ回路３７に入力され、コンパレータ回路３７で図４(Ｃ)に示す比較電圧ＶＣが充電されて生成された比較電圧ＶＣ１、ＶＣ２と比較されて、その出力端に矩形波信号であるパルス信号電圧Ｖ５(図４(Ｄ)、図４(Ｅ))をそれぞれ出力する。
【００４９】
コンデンサＣ１の両端の比較電圧ＶＣは、図４(Ｃ)に示すように、三角波電圧Ｖ４に対して、例えば比較電圧ＶＣ２から比較電圧ＶＣ１へと増加していくので、三角波電圧Ｖ４が比較電圧ＶＣ２、ＶＣ１のどれと比較されるかによって、その出力であるパルス信号電圧Ｖ５のパルス幅が異なり、例えば、比較電圧ＶＣ１の場合は図４(Ｄ)に示すように狭く、比較電圧ＶＣ２の場合は図４(Ｅ)に示すように広くなる。
【００５０】
ところで、この場合、スイッチＳＷをオンにすると、図３に示すコンパレータ回路３７のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２への電源電圧Ｖｃｃからの充電により、図５(Ａ)に示すように、ゼロ電圧から最終的にＶｃｃ［（Ｒ３）／（Ｒ２＋Ｒ３）］で決定される電圧ＶＭまで時間ｔの経過と共に上昇する。
【００５１】
このように、比較電圧Ｖｃは時間ｔの経過に伴って上昇していくが、これに対応してパルス信号電圧Ｖ５のパルス幅は、図５(Ｂ)に示すように、時間ｔの経過に従って狭くなっていくのが解る。
【００５２】
そして、このパルス信号電圧Ｖ５が反転回路３８で反転されて、図５(Ｃ)に示すような反転電圧Ｖ６となって、出力回路３９の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３のゲートに入力される。
【００５３】
出力回路３９の絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３は、反転電圧Ｖ６のパルス幅に比例して、そのコレクタ電流ＩＬ( 図５(Ｄ) )のピーク電流値が決定され、そのオフによりイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１のインダクタンスＬ１に蓄積されたエネルギーにより絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３がアバランシェ降伏を起こし、イグニッション出力用トランスＴ２の巻数比(Ｎ２／Ｎ１)に対応する誘起電圧ＶＬ（ 図５（Ｅ）、図１参照）が二次側巻線Ｎ２に発生する。
【００５４】
オフの時に発生する電圧は、インダクタンスをＬ、コレクタ電流をＩとすれば、一般的に、Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）で示され、そのエネルギ値は１／２（ＬＩ2）となり、いずれもインダクタンスＬとコレクタ電流Ｉで制御することができる。
【００５５】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３に印加される反転電圧Ｖ６のバルス幅が狭いと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電流ＩＬも少なくなり、インダクタンスＬ１に蓄積されたエネルギも小さくなり、オフ時の電流も減少し、結果としてランプ１１に印加する誘起電圧ＶＬも小さくなる。
【００５６】
逆に、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３に印加される反転電圧Ｖ６のバルス幅が広いと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電流ＩＬが大きくなり、インダクタンスＬ１に蓄積されたエネルギも大きくなり、オフ時の電流も増加し、結果としてランプ１１に印加する誘起電圧ＶＬが大きくなる。
【００５７】
従って、ランプ１１の電極２６、２７などの違いにより、ランプ１１の点灯開始電圧は異なるが、誘起電圧ＶＬが放電開始電圧にギリギリに達した時点で放電を開始させることができる。
【００５８】
つまり、誘起電圧ＶＬが徐々に上昇していくので、放電電圧の異なる特性の異なるランプ１１を採用した場合でも、どこかの誘起電圧ＶＬの電圧時点で放電を開始させることができることとなり、特性に対応して柔軟に点灯させることができる。
【００５９】
一般的には、５ＫＶ〜２０ＫＶ(直流)程度の範囲で各種のランプが放電を開始するので、図５（Ｅ）に示すように、例えば▲１▼では５ＫＶ（直流）、▲４▼では２０ＫＶ（直流）として、▲２▼、▲３▼はこれ等の中間の値などとするのが良い。
【００６０】
なお、 絶縁ゲートバイポーラトランジスタＱ３に入力する反転電圧Ｖ６のパルス幅、および繰り返し間隔などは、自由に変更・選択することができ、またイグナイタ１６のイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１と二次側巻線Ｎ２のインダクタンスの値おび巻線比なども各種ランプに応じて任意に選択することができることは勿論である。
【００６１】
次に、本発明に係る第２の実施形態のランプ点灯装置について、図６及び図７を参照して説明する。
【００６２】
本発明の第２の実施形態のランプ点灯装置１０の全体構成は、上記第１の実施形態で説明した図１に示すものと同じであるので、その説明は省略し、電圧制御手段である電圧制御部１９のみを以下説明する。
【００６３】
電圧制御部１９は、図６に示すように、イグナイタ１６のイグニッション用出力トランスＴ２に充電電圧（Ｑ点の電圧）を供給する充電回路に、抵抗（Ｒ１３）を介在させて得られる分電圧が所定電圧になったときにイグニッション用出力トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に充電電圧を印加するように制御する制御回路を備え、この抵抗（Ｒ１３）には所定の時間毎に並列回路を構成する抵抗（Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１）を順次増加させ、この増加した抵抗毎に充電する時間を長くして充電電圧（Ｑ点の電圧）を昇圧させるようにしたことである。
【００６４】
このような電圧制御部１９の構成は、図６に示すように、充電回路は３００Ｖｄｃの直流電源ＤＣを供給する直列回路の抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１１と、この抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１１の接続点に接続されサイダック等の放電素子Ｈ１１を介して接続されている昇圧トランスＴ１１と、この昇圧トランスＴ１１の二次側巻線Ｎ２に接続され、直列回路を構成するダイオードＤ１１及びコンデンサＣ１２と、ダイオードＤ１１とコンデンサＣ１２の接続点をイグナイタ１６の端子Ｔ５に接続した構成になっている。
【００６５】
そして、このような接続状態を有する充電回路に加えて、イグニッション電圧を段階的に昇圧する制御回路が付け加えられている。この制御回路の接続状態は、直流電源Ｖｃｃを供給する直列回路を構成する抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１３と、この抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１３の接続点に接続されコンデンサＣ１３と並列回路を構成する抵抗Ｒ１６と、抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１３の接続点をベースに接続し、コレクタを抵抗Ｒ１９に接続したスイッチング素子Ｑ１３と、直流電源Ｖｃｃを供給する抵抗Ｒ１５と直列回路を構成するコンデンサＣ１４と、このコンデンサＣ１４と並列回路を構成する抵抗Ｒ１７と、抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１４の接続点をベースに接続し、コレクタを抵抗Ｒ２０に接続したスイッチング素子Ｑ１４と、直流電源Ｖｃｃを供給する抵抗Ｒ１５と直列回路を構成するコンデンサＣ１５と、このコンデンサＣ１５と並列回路を構成する抵抗Ｒ１８と、抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ１５の接続点をベースに接続し、コレクタを抵抗Ｒ２１に接続したスイッチング素子Ｑ１５と、充電回路の抵抗Ｒ１２と直列に接続した抵抗Ｒ１３と、抵抗Ｒ１２及び抵抗Ｒ１３の接続点に接続して直列回路を構成する放電素子Ｈ１２及び抵抗Ｒ１４と、放電素子Ｈ１２及び抵抗Ｒ１４の接続点にゲートを接続したサイリスタＱ１１と、サイリスタＱ１１のアノード側をイグナイタ１６のイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に接続する端子Ｔ６に接続した構成となっている。
【００６６】
このような構成は、所謂、抵抗とコンデンサとにより昇圧した電圧が所定電圧になったときにオンするスイッチング素子を一組とした昇圧回路を直列に接続して、段階的にイグニッションするイグニッション出力用トランスＴ２への電圧を引き上げるようにしたものである。
【００６７】
具体的に示せば、実施例においては上記抵抗Ｒ１５、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５の３つの昇圧回路が形成されている。
【００６８】
抵抗Ｒ１５からの充電電圧がスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５の順にそのベースに供給され、その供給された電圧がベース駆動電圧に達すると、スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５がオンし、抵抗Ｒ１３と並列の抵抗Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１にＰ点の電位が分圧されることになる。
【００６９】
ここで、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５の容量が、コンデンサＣ１３＜Ｃ１４＜Ｃ１５であるとすると、スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５がオンするタイミングは、スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５の順にオンすることになる。
【００７０】
結果として、充電回路のダイオードＤ１１からのコンデンサＣ１２の充電電圧の分電圧を決める抵抗Ｒ１２及び抵抗Ｒ１３の中点電圧（Ｐ点の電位）をスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５の順にオンさせることにより段階的に低くさせることとなり、その結果サイリスタＱ１１のオンを遅らせることができる。サイリスタＱ１１のオンを遅らせることは、そのぶんコンデンサＣ１２に充電する時間を長くすることにより更に昇圧し、イグニッション出力用トランスＴ２の１次側巻線Ｎ１に供給するオン電圧が上昇する。その結果、二次側巻線Ｎ２のイグニッション電圧を上昇させることになる。
【００７１】
つまり、抵抗Ｒ１５からの充電が進むことによって、イグニッション出力用トランスＴ２の出力電圧である、ランプ１１のイグニッション電圧を序々に上昇させることが可能にある。尚、この抵抗Ｒ１５による充電動作は、スイッチング素子Ｑ１２をオンさせることでリセットできる。
【００７２】
このようにして、ランプ１１に対するイグニッション電圧は、充電開始時は低い電圧からスタートし、時間が経つにつれて、抵抗Ｒ１５からの充電動作が進むに従って、そのイグニッション電圧は序々に上昇する。ランプ１１は点灯開始に必要なイグニッション電圧に達すると点灯するため、点灯開始電圧の低いランプは低いイグニッション電圧で点灯し、点灯開始電圧の高いランプはイグニッション電圧が高くなった時点で点灯できる。このことは、ランプ１１の点灯開始電圧を考慮することなくイグニッション電圧を提供することができるのであり、各種特性の異なるランプにおいても、全く最適点灯条件で点灯開始することができるのである。
【００７３】
上記説明した動作について、図６の回路図を参照して、図７に示すタイミングチャートに基づいて以下説明する。
【００７４】
先ず、リセットスイッチがオンされスイッチング素子Ｑ１２がオンされた状態又は直流電源Ｖｃｃが供給される条件になると、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１３、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１４、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１５のそれぞれに充電が開始する。ここで、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５は、Ｃ１３＜Ｃ１４＜Ｃ１５の関係があり、且つスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５は、これらコンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５で充電された所定電圧でオンするようになっているため、図７に示すように、コンデンサＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１５が充電して所定電圧になるとスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５の順にオンする。
【００７５】
ここで、スイッチング素子Ｑ１３がオンされていないときのＰ点の電位は、抵抗Ｒ１３を介した電位になっているため、Ｑ点の電位は、この抵抗Ｒ１３による分電圧を基準にして、ダイオードＤ１１を通過した電圧がコンデンサＣ１２に第１回目の充電▲１▼が開始される。
【００７６】
この状態が続き、コンデンサＣ１３の充電電圧がスイッチング素子Ｑ１３をオンさせる電圧に達するとスイッチング素子Ｑ１３がオンする。そうすると、Ｐ点の電位は抵抗Ｒ１３とＲ１９による並列回路を構成し、抵抗Ｒ１９のぶんだけ基準となる電位が低下した位置からコンデンサＣ１２への充電が継続して上昇する。この状態でＰ点の電圧が上昇し、放電素子Ｈ１２が放電する電圧に達すると、放電が開始し、サイリスタＱ１１のゲートに電圧が印加され、サイリスタＱ１１がオンする。サイリスタＱ１１がオンすると、コンデンサＣ１２で充電されているＱ点の電圧Ｖ１がインジェクション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に印加され、二次側巻線Ｎ２に誘起電圧が発生してランプ１１にインジェクション電圧として印加される。そして、コンデンサＣ１２に充電された電圧は、サイリスタＱ１１がオンしたことによりデスチャージされ、放電素子Ｈ１２の放電電圧が下がり放電が停止するとサイリスタＱ１１がオフになり、コンデンサＣ１２が再びチャージ（充電）の第２回目の充電▲２▼を開始する。
【００７７】
この第２回目の充電▲２▼において、コンデンサＣ１２が充電開始するときのＰ点の電位は抵抗Ｒ１３とＲ１９の並列回路が構成されているから、抵抗Ｒ１９のぶんだけ電位が低下した状態での充電となり、そのぶんサイリスタＱ１１をオンさせる時間Ｔ２が長くなる。
【００７８】
このようにして第２回目の充電▲２▼が開始すると共に、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１４による充電が進み、スイッチング素子Ｑ１４をオンする充電電圧に達すると、スイッチング素子Ｑ１４をオンする。そうすると、Ｐ点を中心にして、抵抗Ｒ１３、Ｒ１９、Ｒ２０の並列回路が構成され、Ｐ点の電位は抵抗Ｒ２０のぶんだけ低下する。従って、コンデンサＣ１２の充電は、抵抗Ｒ２０の電位が低下した分低下した状態で充電を継続することになる。この状態でコンデンサＣ１２が充電をしてゆくと、Ｐ点の充電電圧が上昇し、スイッチング素子Ｑ１４がオンした抵抗Ｒ２０により低下した分の時間を費やして、放電素子Ｈ１２を放電する電圧に達する。
【００７９】
そうすると、放電素子Ｈ１２の放電が開始し、サイリスタＱ１１のゲートにオン電圧が印加され、サイリスタＱ１１がオンする。サイリスタＱ１１がオンすると、コンデンサＣ１２で充電されているＱ点における電圧Ｖ２がイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に印加され、二次側巻線Ｎ２に誘起電圧が発生し、ランプ１１に第１回目のイグニッション電圧よりも大きなイグニッション電圧を供給することができる。
【００８０】
そして、コンデンサＣ１２に充電された電圧は、サイリスタＱ１１がオンしたことによりデスチャージされ、放電素子Ｈ１２の放電電圧が下がり放電が停止するとサイリスタＱ１１がオフになり、コンデンサＣ１２が再びチャージ（充電）の第３回目の充電▲３▼を開始する。
【００８１】
このようにして、コンデンサＣ１２が第３回目の充電▲３▼を開始すると共に、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ１５による充電が進み、スイッチング素子Ｑ１５をオンする充電電圧に達すると、スイッチング素子Ｑ１５をオンする。そうすると、Ｐ点を中心にして、抵抗Ｒ１３、Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１の並列回路が構成され、Ｐ点の電位は抵抗Ｒ２１のぶんだけ、最初の電位に比べると抵抗Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１のぶんだけ低下する。従って、コンデンサＣ１２の充電は、抵抗Ｒ２１の電位が低下した分低下した状態で充電を継続することになる。この状態でコンデンサＣ１２が充電をしてゆくと、Ｐ点の充電電圧が上昇し、スイッチング素子Ｑ１５がオンした抵抗Ｒ２１により低下した分の時間Ｔ３を費やして、放電素子Ｈ１２を放電する電圧に達する。
【００８２】
すると、放電素子Ｈ１２の放電が開始し、サイリスタＱ１１のゲートにオン電圧が印加され、サイリスタＱ１１がオンする。サイリスタＱ１１がオンすると、コンデンサＣ１２で充電されているＱ点における電圧Ｖ３がイグニッション出力用トランスＴ２の一次側巻線Ｎ１に印加され、二次側巻線Ｎ２に誘起電圧が発生し、ランプ１１に第２回目のイグニッション電圧よりも大きなイグニッション電圧を供給することができる。
【００８３】
そして、コンデンサＣ１２に充電された電圧は、サイリスタＱ１１がオンしたことによりデスチャージされ、放電素子Ｈ１２の放電電圧が下がり放電が停止するとサイリスタＱ１１がオフになり、コンデンサＣ１２が再びチャージ（充電）を開始する。
【００８４】
このようにして、コンデンサＣ１２に充電する充電電圧を充電電位を低下させることにより、充電する時間を延ばして、イグニッション電圧を序々に段階的に高くすることができるのである。従って、放電電圧の異なる特性の異なったランプ１１を採用した場合でも、どこかのイグニッション電圧で放電を開始させることができることになり、ランプ１１の特性に対応して柔軟に点灯させることができるのである。
【００８５】
次に、本発明に係る第３の実施形態のプロジェクタについて、図８を参照して説明する。
【００８６】
本発明の第３の実施形態のプロジェクタは、上記第１及び第２の実施形態で説明したランプ点灯装置１０を用いて、透過型のプロジェクタ４０を構成する。
【００８７】
この透過型のプロジェクタ４０は、光源から放射される光を反射するリフレクタ３２を有するランプ１１と、ランプ点灯装置１０と、リフレクタ３２から照射される光で投影される例えばカラー液晶などの透孔性の液晶パネル４１と、この液晶パネル４１を駆動する液晶ドライバ４２と、これ等を収容する筐体４３とを備え、この筐体４３は液晶パネル４１に対向する部分に投光部４４を形成し、この投光部４４に光学系としてのレンズ４５が配設され、ランプ点灯装置１０と液晶ドライバ４２には電源４６から電源が供給される構成となっている。
【００８８】
ランプ点灯装置１０へ電源を供給することによって、ランプ１１が点灯するとランプ１１から出た光は、リフレクタ３２により反射されて液晶パネル４１を照射する。
【００８９】
液晶パネル４１には、各画素に対応して図示しないＲＧＢのカラーフイルタを備えており、このカラーフイルタがカラー画像信号に応じて動作する液晶ドライバ４２により制御される。
【００９０】
液晶パネル４１を透過した光は、このカラーフイルタによりＲＧＢの何れかに着色され、この着色光がレンズ４５で集光されてスクリーン４７に投影され、これによりスクリーン４７上には液晶パネル４１で制御されたカラー画像が投影される。
【００９１】
この場合でも、ランプ１１を点灯する際には、ランプ点灯装置１０により、ランプ１１には徐々に増加する電圧ＶＬを印加してランプ１１の特性に応じてランプ１１を点灯させるので、イグニッションノイズが少ないなどランプ点灯装置１０の特徴を引き継いだ形のプロジェクタ４０を提供することができる。
【００９２】
次に、本発明に係る第４の実施形態のプロジェクタについて、図９を参照して説明する。
【００９３】
本発明の第４の実施形態のプロジェクタは、上記第１及び第２の実施形態で説明したランプ点灯装置１０を用いて、反射型のプロジェクタ４０Ａを構成する。
【００９４】
この反射型のプロジェクタ４０Ａは、ランプ点灯装置１０と、このランプ点灯装置１０に制御され光源から放射される光を反射するリフレクタ３２を有するランプ１１と、ランプ１１からの光線を反射型画像パネル４９方向に集光させる第１のレンズ部４８ａと、第１のレンズ部４８ａで集光された光線を反射する反射型画像パネル４９と、この反射型画像パネル４９により反射された映像光線をスクリーン４７上に投影する第２のレンズ部４８ｂと、ＲＧＢ信号、ビデオ信号等を入力して反射型画像パネル４９を駆動させる駆動部５０とから概略構成されている。
【００９５】
反射型画像パネル４９は、反射型液晶、或いはＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式のパネルで構成されている。
ＤＬＰ方式のパネルは、所謂、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を使用したパネルのことで、ＤＶＤは微小可動ミラーを敷き詰めた半導体光スイッチで構成され、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の１セルごとの上に形成されたアルミ合金の１６μｍ角微小ミラーがオン／オフ状態でプラス或いはマイナス１０度の傾きを持ち、直下に配置されたメモリー素子による静電界作用により、支柱に取付けられたミラーが動作する構造になっている。このミラーが１チップ上に８４８×６００以上集積されていて、最大のものは２３０万以上の集積度を持ち、各ミラーのスイッチングスピードは毎秒５０万回以上であり、チップへの入射光はデジタルグレイスケールが得られる。即ち、光を完全なデジタル制御することになり、従来のようにデジタル信号をＤ／Ａ変換器により輝度信号に変換するプロセスが不要になる。
【００９６】
このような構成からなる反射型のプロジェクタ４０Ａは、ランプ１１を点灯する際には、ランプ点灯装置１０により、ランプ１１には徐々に増加する電圧ＶＬを印加してランプ１１の特性に応じてランプ１１を点灯させるので、イグニッションノイズが少ないなどランプ点灯装置１０の特徴を引き継いだ形の反射型のプロジェクタ４０Ａを提供することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るランプ点灯装置の構成により、特性の異なるランプであっても電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、特性に合った必要最低限の高圧パルス電圧でランプを点灯することができ、このためランプへの負担が減り、ランプ寿命を延ばすことができ、さらにイグニッションノイズが低減できて周囲への悪影響の低減が可能となり、また誤動作の危険も低減できる効果がある。
【００９８】
また、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、イグナイタの巻線には、最低限の電圧しかかからず、高電圧によるこれ等の劣化を防止することができる効果がある。
【００９９】
さらに、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、放電開始電圧の異なるランプでも置き換えが可能となり、使い勝手が良くなり、そして製造工程が柔軟に組めるようになり、サービス面での向上も期待できる効果がある。
【０１００】
その上、電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、同じランプでも温度が低いときには低い点灯電圧、温度が高いときにはそれに応じた高い電圧で点灯させることができる効果がある。
【０１０１】
さらに、本発明に係る透過型或いは反射型のプロジェクタの構成により、ランプ点灯装置の電圧制御部により低電圧から徐々に高くなる高圧パルス電圧を供給するようにしているので、外部に対してはイグニッションノイズを低減させ、しかも温度に対応した形でランプを自動的に点灯させることができ、この結果として環境に対する悪影響が少なく使い勝手の良いプロジェクタとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のランプ点灯装置を略示的に示す構成図である。
【図２】図１に示すランプの構成を略示的に示す断面図である。
【図３】図１に示す電圧制御部の内部構成を略示的に示すブロック図である。
【図４】図３に示す電圧制御部の動作を説明する第１の波形図である。
【図５】図３に示す電圧制御部の動作を説明する第２の波形図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態のランプ点灯装置を構成する電圧制御部を略示的に示す構成図である。
【図７】図６に示す電圧制御部の動作を説明する波形図である。
【図８】本発明に係る第３の実施形態のプロジェクタの構成を略示的に示した概念図である。
【図９】本発明に係る第４の実施形態のプロジェクタの構成を略示的に示した概念図である。
【図１０】従来技術におけるランプ点灯装置のブロック図である。
【図１１】図１０における電圧制御部の構成を略示的に示した構成図である。
【符号の説明】
１０；ランプ点灯装置、１１；ランプ、１２；直流電源、１３；ダウンコンバータ、 １４；フルブリッジ、１５；コントローラ、１６；イグナイタ、１７；コネクタ、 １８；トランス、１９；電圧制御部、２０；電圧検出部、２１；電力検出部、２２；電流検出部、２３；コントローラ、２５；気密容器、２６〜２７；電極、２８〜２９；シール部、３０〜３１；金属導体、３２；リフレクタ、３５；マルチバイブレータ、３６；ブートストラップ回路、３７；コンパレータ回路、３８；反転回路、３９；出力回路、４０；プロジェクタ、４０Ａ；プロジェクタ、４１；液晶パネル、４２；液晶ドライバ、４３；筐体、４４；投光部、４５；レンズ、４６；電源、４７；スクリーン、４８ａ；第１のレンズ部、４８ｂ；第２のレンズ部、４９；反射型画像パネル、５０；駆動部。
Claims (4)
- 一次巻線および二次巻線を有するトランスを備え、前記二次巻線に得られる高圧パルス電圧を印加してランプを点灯するイグナイタ、該イグナイタが印加する前記高圧パルス電圧を生成する電圧制御部、および点灯を維持するための交流電流を前記イグナイタを介してランプに供給するフルブリッジを有するランプ点灯装置であって、
前記電圧制御部は、所定周期で繰り返す三角波電圧を発生する三角波発生回路と、
抵抗とコンデンサを有し、ゼロから所定電圧まで充電する充電回路と、
前記三角波発生回路からの三角波電圧と前記充電回路からの充電電圧とを比較して前記三角波電圧が前記充電電圧を超えたときに出力する比較器と、
前記比較器からの出力電圧幅に反比例したピーク電流で前記トランスの一次巻線を励磁するとともにオフしたとき前記トランスの二次巻線に前記比較器からの出力電圧幅に反比例した電圧を誘起するスイッチング回路と
を備えることを特徴とするランプ点灯装置。 - 前記フルブリッジは、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに接続されることにより前記交流電流は、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに供給されるとともに、前記交流電流及び前記フルブリッジからの出力電圧から電力を検出する電力検出手段を備え、
点灯維持時には、前記ランプに対して一定電力が供給されるよう電力制御がなされることを特徴とする請求項１に記載のランプ点灯装置。 - 一次巻線および二次巻線を有するトランスを備え、前記二次巻線に得られる高圧パルス電圧を印加してランプを点灯するイグナイタ、該イグナイタが印加する前記高圧パルス電圧を生成する電圧制御部、および点灯を維持するための交流電流を前記イグナイタを介してランプに供給するフルブリッジを有するランプ点灯装置で生成される光源を液晶表示パネルに投光し、該液晶表示パネルの透過光を光学系を介して外部に投影するプロジェクタであって、
前記電圧制御部は、所定周期で繰り返す三角波電圧を発生する三角波発生回路と、
抵抗とコンデンサを有し、ゼロから所定電圧まで充電する充電回路と、
前記三角波発生回路からの三角波電圧と前記充電回路からの充電電圧とを比較して前記三角波電圧が前記充電電圧を超えたときに出力する比較器と、
前記比較器からの出力電圧幅に反比例したピーク電流で前記トランスの一次巻線を励磁するとともにオフしたとき前記トランスの二次巻線に前記比較器からの出力電圧幅に反比例した電圧を誘起するスイッチング回路と
を備えることを特徴とするプロジェクタ。 - 前記フルブリッジは、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに接続されることにより前記交流電流は、前記トランスの二次巻線を介して前記ランプに供給されるとともに、前記交流電流及び前記フルブリッジからの出力電圧から電力を検出する電力検出手段を備え、
点灯維持時には、前記ランプに対して一定電力が供給されるよう電力制御がなされることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
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