JP4286231B2 - 光源ユニット及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、放電媒体が封入されていて、放電電極を内部に収めている発光管を備える光源ユニット及び該光源ユニットを備えるプロジェクタに関する。

従来のプロジェクタは、メタルハライドランプのような光源ユニット、及び該光源ユニットが発する光を画像データに基づいて光変調する液晶パネル又はＤＭＤ等の非発光型の光変調素子を備え、光変調した変調光をスクリーンに投射することで、画像を表示する（例えば、特許文献１参照）。

メタルハライドランプは、水銀、メタルハライド（金属ハロゲン化物）及び希ガスが封入されたガラス製の発光管の内部に、対向する一対の棒状の放電電極を収めている。放電電極の陰極側には、発光管の放電始動電圧を低減するためのトリガー線が接続されている。放電している放電電極間のアーク中心部では、ガス温度が約５０００Ｋとなり、メタルハライドが金属とハロゲンとに熱解離し、熱解離した金属原子が光を発する。
特開平１１−１６２４０６号公報

しかしながら、放電によって発光管自体が高温となるため、発光管のガラスが一部気化し、発光管が冷却した場合、気化していたガラスが放電電極に付着する。ガラスは絶縁体であるため、放電電極間の放電を阻害し、光源が点灯しなくなるという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トリガー線との間に放電電極が位置するようにリフレクタの裏側に導体を配置し、該導体及びトリガー線に交流電圧を引加する構成とすることにより、導体及びトリガー線の間に発生する磁場と、放電電極に流れる電流との相互作用による電磁力によって、放電電極を振動させて放電電極に付着したガラスを除去し、光源を点灯可能な状態に回復させることができる光源ユニット、該光源ユニットを備えるプロジェクタを提供することを目的とする。

また、トリガー線及び導体に超音波帯以上の周波数の交流電圧を印加する交流電源回路を備えることにより、超音波帯より低い周波数の交流電圧を印加する場合に比べて、より高周波で放電電極を振動させ、効果的に放電電極に付着したガラスを除去することができる光源ユニット、該光源ユニットを備えるプロジェクタを提供することを他の目的とする。

更に、光源を駆動する光源駆動回路又は交流電圧を印加する交流電源回路に、トリガー線の一端を接続してある放電電極を選択的に接続するように構成することにより、光源の点灯又はガラスの除去を適宜選択することができる光源ユニット、該光源ユニットを備えるプロジェクタを提供することを他の目的とする。

更にまた、交流電源回路にトリガー線の一端を接続してある放電電極を接続し、該放電電極を交流電源回路に接続した場合、次いで前記放電電極を光源駆動回路に接続するように構成することにより、使用者に意識させることなく、光源を点灯可能な状態に回復させることができる光源ユニット、該光源ユニットを備えるプロジェクタを提供することを他の目的とする。

本発明に係る光源ユニットは、対向する一対の棒状の放電電極を収めた発光管を、凹状反射面を有する絶縁性のリフレクタの反射面側に配してなる光源と、一方の前記放電電極に一端が接続しており、前記発光管の外側に沿って他端が他方の前記放電電極側に配されているトリガー線とを備える光源ユニットにおいて、湾曲面を有し、該湾曲面の凹部と前記トリガー線との間に前記一対の放電電極が位置するように、前記リフレクタの裏側に配置してある導体と、該導体及び前記トリガー線に交流電圧を引加する交流電源回路とを備えることを特徴とする。

本発明に係る光源ユニットは、前記交流電源回路が印加する交流電圧の周波数は超音波帯以上であることを特徴とする。

本発明に係る光源ユニットは、前記光源を駆動する光源駆動回路と、該光源駆動回路又は前記交流電源回路に、前記トリガー線の一端を接続してある前記放電電極を選択的に接続する接続回路とを備えることを特徴とする。

本発明に係る光源ユニットは、前記接続回路が、前記トリガー線の一端を接続してある前記放電電極を前記交流電源回路に接続した場合、前記放電電極を前記光源駆動回路に接続するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタは、上述のいずれか一つの光源ユニットと、該光源ユニットが発した光に基づいて、画像を表示する投射光を生成する手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、交流電源回路が、一方の放電電極、及び該放電電極に一端を接続してあるトリガー線と、導体との間に交流電圧を印加した場合、トリガー線と導体の湾曲した凹部との間には交流電圧に応じた磁場が発生する。また、交流電源回路が放電電極に交流電圧を印加することにより、棒状の放電電極には、交流電圧に応じた電流が発生する。放電電極に発生した電流は、交流電圧に応じて発生した磁場と相互作用し、放電電極を振動させる電磁力を受ける。放電電極が振動した場合、放電電極に付着したガラスは除去され、放電可能な状態に回復する。

本発明にあっては、交流電源回路が超音波帯以上の周波数の交流電圧をトリガー線に印加して、該周波数で放電電極を振動させることにより、放電電極に付着したガラスを除去する。超音波帯未満の周波数の交流電圧を印加する場合に比べて、放電電極はより高周波で振動するため、放電電極に付着したガラスをより効果的に除去することができる。

本発明にあっては、トリガー線の一端を接続してある放電電極に光源駆動回路又は交流電源回路を選択的に接続する。従って、放電電極に付着したガラスの除去、光源の点灯を適宜選択することができる。

本発明にあっては、接続回路はトリガー線の一端を接続してある放電電極を交流電源回路に接続して放電電極を振動させる。次いで、接続回路は放電電極を光源駆動回路に接続して光源を点灯させる。従って、放電電極を振動させることにより放電電極に付着したガラスを除去した上で光源を点灯させることができる。

本発明によれば、放電電極にガラスが付着した場合であっても、ガラスを放電電極から除去して、光源を点灯可能な状態に回復させることができる。

本発明によれば、超音波帯より低い周波数の交流電圧を印加する場合に比べて、より効果的にガラスを放電電極から除去することができる。

本発明によれば、光源の点灯又はガラスの除去を適宜選択することができる。

本発明によれば、使用者に意識させることなく、点灯不能の状態から光源を点灯可能な状態に回復させることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は本発明の実施の形態に係るプロジェクタを示すブロック図、図２及び図３は、プロジェクタが備える光源ユニット４の略示側断面図である。

図中４はプロジェクタが備えている光源ユニットであり、光源ユニット４は、図２及び図３に示すように光源４０と、光源４０の点灯を制御する光源制御回路４５とを備えている。光源４０は、石英ガラス製の発光管４１、及び発光管４１が発する光を一定の方向へ反射するリフレクタ４２を備えている。

発光管４１は、発光空間を構成する中空楕円体状の発光部４１ｂを有している。発光部４１ｂの長軸方向両側には、発光部４１ｂの中心部で対向する一対の棒状の放電電極４１ａ，４１ｃ夫々を、長手方向が前記長軸方向と一致するように封止する封止部４１ｄ，４１ｄが延設されている。封止部４１ｄ，４１ｄは円筒状であり、一対の放電電極４１ａ，４１ｃ夫々は、発光部４１ｂの気密性を高めるために封止部４１ｄ，４１ｄ内に埋没されたモリブデンからなる金属箔４１ｅ，４１ｅを介して、封止部４１ｄ，４１ｄから長軸方向に突出したリード部４１ｐ，４１ｍに接続されている。発光部４１ｂには、放電媒体として水銀、メタルハライド、アルゴン等の希ガスが封入されている。メタルハライドは、よう素、臭素などのハロゲンと、ジスプロシウム、ホルミウム、ツリウムなどの希土類金属とからなる。

陽極側のリード部４１ｐを封止している封止部４１ｄは、アルミニウムからなり回転放物面状の反射面４２ａを有するリフレクタ４２の頂点部分に設けられた発光管嵌入孔４２ｂに嵌入していて、前記回転放物面の反射面４２ａ側の焦点に発光部４１ｂの中心が位置するように接着固定されている。また、リフレクタ４２には、発光管４１を保護するための円板状の透光窓部４３が前側縁部に接着されている。

陰極側のリード部４１ｍには、発光管４１の放電始動電圧を低減するためのトリガー線４１ｔの一端が接続されている。トリガー線４１ｔの一端側は、陰極側の封止部４１ｄに数回巻回され、発光部４１ｂの外側を陰極側の封止部４１ｄと陽極側の封止部４１ｄとの間にわたり、トリガー線４１ｔの他端側は、陽極側の封止部４１ｄに巻回されている。

また、陰極側のリード部４１ｍには、リード線４１ｒの一端が接続されており、リード線４１ｒの他端側はリフレクタ４２の適宜箇所に設けられた挿通孔４２ｃに挿通し、リフレクタ４２の裏側に配設された切換スイッチ４７の共通端子４７ａに接続されている。切換スイッチ４７の第１切換端子４７ｂには、超音波帯の周波数、例えば２０ｋＨｚの交流電圧をトリガー線４１ｔ及び放電電極４１ｃに印加するための交流電源回路４６が接続されており、切換スイッチ４７の第２切換端子４７ｃには、発光管４１の放電電極４１ａ，４１ｃに直流電圧を印加して光源４０を駆動する光源駆動回路４８の陰極が接続している。陽極側のリード部４１ｐには、光源駆動回路４８の陽極が接続している。

リフレクタ４２の裏側には、透光窓部４３と陽極側の封止部４０ｇとの間にわたり、リフレクタ４２に倣うように形成された導体４４が、発光管嵌入孔４２ｂに対して挿通孔４２ｃの反対側であり、トリガー線４１ｔとの間に放電電極４１ａ，４１ｃが位置するように貼着されている。また、導体４４は接地されている。

光源駆動回路４８による光源４０の点灯、及び切換スイッチ４７の切り換えは、光源駆動回路４８が制御する。光源制御回路４５には、プロジェクタが備える制御部３０から出力される光源点灯開始の信号が入力する入力端子（不図示）と、時計部とが備えられている。

以下、光源ユニット４以外のプロジェクタの構成を図１に基づいて説明する。光源ユニット４からの光は、第１レンズアレイ１１ａ及び第２レンズアレイ１１ｂからなるオプティカルインテグレータ１１にて集光されてダイクロイックミラー１３へ導光される。オプティカルインテグレータ１１は、光源ユニット４からの光を液晶パネル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに導光するように、複数のレンズを並置したものである

ダイクロイックミラー１３は、赤色帯域の光（以下、赤色光）を透過させるとともに、緑色帯域の光（以下、緑色光）及び青色帯域（以下、青色光）を反射させる。ダイクロイックミラー１３は、例えば、誘電体多層膜からなり、その屈折率及び膜厚の組合せによって、反射係数及び透過係数に波長依存性を持たせて光を分離する。

ダイクロイックミラー１３を透過した赤色光はミラー１４へ導光される。次に、赤色光は、ミラー１４によって、その進行方向が転回されてレンズ２０ａへ導光される。そして、赤色光は、レンズ２０ａによって集光されて赤色表示用の液晶パネル２１ａへ導光される。

一方、ダイクロイックミラー１３にて反射した緑色光及び青色光は、ダイクロイックミラー１５へ導光される。ダイクロイックミラー１５は、青色光を透過させるとともに、緑色光を反射させる。ダイクロイックミラー１５にて反射した緑色光は、レンズ２０ｂによって集光されて緑色表示用の液晶パネル２１ｂへ導光される。

一方、ダイクロイックミラー１５を透過した青色光は、レンズ１６によって集光されてミラー１７へ導光される。次に、青色光は、ミラー１７によって、その進行方向が転回されてレンズ１８へ導光される。レンズ１８にて集光された青色光はミラー１９へ導光される。そして、青色光は、ミラー１９によって、その進行方向が転回され、更に、レンズ２０ｃによって集光されて青色表示用の液晶パネル２１ｃへ導光される。

また、プロジェクタは、パネル駆動回路３２及び光源ユニット４の動作を制御する制御部３０を備えている。パネル駆動回路３２は、液晶パネル２１ａ，２１ｂ，２１ｃの光透過率を制御することによって、各色の輝度を調整するためのものであり、光透過率が制御された各色の光は、ダイクロイックフィルター光合成プリズム２２にて合成された後、プロジェクターレンズ２３を通じてスクリーンに投射される。

制御部３０は、ＣＰＵ、光源ユニット４の光源点灯、及びパネル駆動回路３２のパネル駆動を制御するためのプログラムを記憶したＲＯＭ、一時記憶用のＲＡＭ、入出力ポート等を備えている。また、制御部３０には、電源の入切を受け付ける電源スイッチ３１が接続されていて、制御部３０は、入出力ポートから光源ユニット４の光源制御回路４５へ光源４０の点灯を指示する制御信号を出力するように構成してある。

図４は、光源ユニット４の点灯に係る処理手順を示すフローチャートである。電源スイッチ３１がオンになった場合、制御部３０は、光源駆動回路４８に光源点灯開始の信号を出力し、光源制御回路は、図２に示すように切換スイッチ４７を第１切換端子４７ｂ側に切り換える（ステップＳ１）。

切換スイッチ４７が第１切換端子４７ｂ側に切り換えられた場合、陰極側のリード部４１ｍは交流電源回路４６に接続され、トリガー線４１ｔ及び陰極側の放電電極４１ｃには交流電圧が印加される。トリガー線４１ｔに交流電圧が印可された場合、トリガー線４１ｔと導体４４との間に磁場が発生する。より具体的には、振動電磁場が発生する。また、磁場中の放電電極４１ａ，４１ｃには、交流電圧に応じた電流が発生するため、該電流と前記磁場とが相互作用し、放電電極４１ａ，４１ｃを振動させる電磁力が電流に働き、放電電極４１ａ，４１ｃは振動する。次いで光源制御回路４５は、計時部に計時を開始させる（ステップＳ２）。

次いで、光源制御回路４５は、計時部の計時結果を検出し、計時部が所定時間以上、例えば３秒以上を計時したか否かを判定する（ステップＳ３）。計時部が３秒以上を計時していないと判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、光源制御回路４５は、再びステップＳ３の処理を実行する。

計時部が３秒以上を計時していると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、光源駆動回路４５は、図３に示すように切換スイッチ４７を第２切換端子４７ｃ側に切り換え（ステップＳ４）、光源駆動回路４８を動作させる（ステップＳ５）。切換スイッチ４７が第２切換端子４７ｃ側に切り換えられた場合、光源駆動回路４８は、放電電極４１ａ，４１ｃに直流電圧を印加することで、光源４０を点灯させる。

実施の形態に係るプロジェクタにあっては、光源４０の点灯前に電磁力によって放電電極４１ａ，４１ｃを振動させてガラスを除去した後、放電電極４１ａ，４１ｃに直流電圧を印加し、光源４０を点灯させるため、放電電極４１ａ，４１ｃに付着したガラスによる点灯不能の状態から点灯可能な状態に回復させ、光源４０を点灯させることができる。また、プロジェクタの使用者は、光源４０の点灯不能の状態を意識することなく、点灯可能な状態に回復した光源４０を点灯させ、プロジェクタを使用することができる。

更に、トリガー線４１ｔに超音波帯の周波数以上の交流電圧を印加して、該周波数以上で放電電極４１ａ，４１ｃを振動させるため、超音波帯より低い周波数の交流電圧を印加する場合に比べて、より効果的に放電電極４１ａ，４１ｃに付着したガラスを除去することができる。

なお、実施の形態１では、液晶パネルを備える透過型のプロジェクタを説明したが、反射型の液晶パネル、ＤＭＤのような非発光型表示素子を備えるプロジェクタに本発明を適用しても良い。また、フロント投影型のプロジェクタについて説明したが、リア投影型のプロジェクタに本発明を適用しても良い。

また、実施の形態１では、切換スイッチを第１切換端子側に切り換えた後、第２切換端子側に切り換えるように構成しているが、切換スイッチを適宜選択的に切り換えるための操作部を備えても良い。このように構成した光源ユニット又は該光源ユニットを備えるプロジェクタにあっては、光源が点灯不能になったときに、前記操作部を適宜操作して、放電電極を振動させることにより、放電電極に付着したガラスの多少に関わらず、光源を点灯可能な状態に回復させることができる。

本発明の実施の形態に係るプロジェクタを示すブロック図である。 プロジェクタが備える光源ユニットの略示側断面図である。 プロジェクタが備える光源ユニットの略示側断面図である。 光源ユニットの点灯に係る処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

４ 光源ユニット
１３，１５ ダイクロイックミラー
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 液晶パネル
２２ ダイクロイックフィルター光合成プリズム
２３ プロジェクターレンズ
３０ 制御部
３１ 電源スイッチ
３２ パネル駆動回路
４０ 光源
４１ 発光管
４１ａ，４１ｃ 放電電極
４１ｐ，４１ｍ リード部
４１ｒ リード線
４１ｔ トリガー線
４２ リフレクタ
４４ 導体
４５ 光源制御回路
４６ 交流電源回路
４７ 切換スイッチ
４８ 光源駆動回路

Claims (5)

1. 対向する一対の棒状の放電電極を収めた発光管を、凹状反射面を有する絶縁性のリフレクタの反射面側に配してなる光源と、一方の前記放電電極に一端が接続しており、前記発光管の外側に沿って他端が他方の前記放電電極側に配されているトリガー線とを備える光源ユニットにおいて、
   湾曲面を有し、該湾曲面の凹部と前記トリガー線との間に前記一対の放電電極が位置するように、前記リフレクタの裏側に配置してある導体と、
   該導体及び前記トリガー線に交流電圧を引加する交流電源回路と
   を備えることを特徴とする光源ユニット。
2. 前記交流電源回路が印加する交流電圧の周波数は超音波帯以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記光源を駆動する光源駆動回路と、
   該光源駆動回路又は前記交流電源回路に、前記トリガー線の一端を接続してある前記放電電極を選択的に接続する接続回路と
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源ユニット。
4. 前記接続回路は、
   前記トリガー線の一端を接続してある前記放電電極を前記交流電源回路に接続した場合、前記放電電極を前記光源駆動回路に接続するようにしてある
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源ユニット。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の光源ユニットと、
   該光源ユニットが発した光に基づいて、画像を表示する投射光を生成する手段と
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。

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