JP4389914B2 - 光源点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタに代表される投影装置に搭載される光源の制御に利用される光源点灯装置に関する。

プロジェクタに代表される投影装置に搭載される光源には、放電ランプが広く用いられ、特にこの放電ランプの始動及び点灯の制御には光源点灯装置が用いられている。この光源点灯装置は、放電ランプの始動期に高電圧のパルスを印加することによってランプ内の絶縁破壊を行い、放電経路を形成するイグナイタを備えている。

放電ランプを点灯させるためには上記のイグナイタにより放電経路を形成した後、発生した放電を維持することが必要となる。そして、発生したグロー放電からアーク放電にすばやく移行し、アーク放電を維持することによって電極及び放電管内部の温度を安定させ放電を安定させる。

また、放電ランプには直流電圧で動作するものと交流電圧で動作するものとがあり、これらのうち、交流電圧で動作する放電ランプの始動期には、アーク放電を効率よく安定させるため数ｋＨｚ以上の高周波を用いることが望ましい。これに対して、放電ランプが安定して発光を行うようになれば、高周波によるノイズや発熱の問題を回避するために１００Ｈｚ程度の低周波を用いることが望ましい。

そのため、放電ランプに供給する電圧の周波数を始動期と点灯期とで変更するために、周波数の制御にマイコンやＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ：以下ＵＡＲＴとする）等を使用する点灯光源装置が従来用いられてきた。しかし、このような構成とすると、回路の増大や複雑化を招来し、装置が大型化してしまう。そこで、このような問題を解決し、マイコン、ＵＡＲＴを用いない構成とした光源点灯装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平１１−１１３２６９号公報

しかしながら、特許文献１で提案された光源点灯装置は、回路の簡略化のために放電ランプの始動期だけではなく点灯期も高周波で駆動させるため、点灯期におけるノイズの発生や発熱の増大が問題となる。特に、ノイズによるフリッカ（ちらつき）のない均一な光を必要とする投影装置にはこの問題が大きく作用するため、点灯期の周波数は低くする必要がある。

そこで、本発明はこれらの問題を解決し、マイコンやＵＡＲＴを使用しない簡単な構成で、始動期と点灯期の印加電圧の周波数を可変とする光源点灯装置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、光源に交流電圧を供給して駆動させるドライバと、ドライバの駆動制御を行う制御回路と、を備える光源点灯装置において、第一及び第二の電圧値の二値の電圧値によって成る制御信号が入力されるとともに、制御信号に同期する第一の入力信号と、制御信号に基づき出力され制御回路のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う第二の入力信号と、第一の抵抗と第一のコンデンサとが直列に接続された時定数回路の有効／無効を制御する第三の入力信号と、を制御回路に出力する入力信号制御回路を備え、ドライバが光源に交流電圧を供給しない停止期では、第一の電圧値の制御信号が所定時間より長く入力され、入力信号制御回路において、制御回路をＯＦＦとする第二の入力信号が出力され、ドライバが光源に高周波の交流電圧を供給する始動期では、第二の電圧値の制御信号が所定時間より長く入力され、入力信号制御回路において、制御回路をＯＮとする第二の入力信号と、時定数回路を有効とする第三の入力信号とが出力されて、制御回路が、時定数回路の時定数による周波数信号をドライバに出力し、ドライバが光源に低周波の交流電圧を供給する点灯期では、継続した第一の電圧値の信号中に周期的に第二の電圧値のパルスが形成された制御信号が入力され、入力信号制御回路において、制御信号によるパルスに同期したパルス信号となる第一の入力信号と、制御回路をＯＮとする第二の入力信号と、時定数回路を無効とする第三の入力信号とが出力されて、制御回路が、第一の入力信号のパルスの周波数の二分の一の周波数となる周波数信号をドライバに出力することを特徴とする。

また、上記構成の点灯光源装置において、入力信号制御回路が、制御信号によって制御される第一のスイッチ素子と、第一のスイッチ素子に一端が接続され、他端に第一直流電圧が印加される第二の抵抗と、第一のスイッチ素子と第二の抵抗との接続ノードに一端が接続する第三の抵抗と、第三の抵抗の他端に接続する第二のコンデンサと、第二のコンデンサと第三の抵抗との接続ノードに一端が接続し、他端に第二直流電圧が印加される第四の抵抗と、を備え、第一のスイッチ素子と第二の抵抗との接続ノードにあらわれる電圧による第一の入力信号と、第二のコンデンサと第三の抵抗との接続ノードにあらわれる電圧による第二の入力信号と、が制御信号と、第一のスイッチ素子と、第二の抵抗と、第三の抵抗と、第二のコンデンサと、第四の抵抗と、によって制御されることしても構わない。

また、上記構成の点灯光源装置において、第一の抵抗と第一のコンデンサとの接続ノードに接続する第二のスイッチ素子を備えるとともに、入力信号制御回路が、第一のスイッチ素子にアノードが接続されるダイオードと、ダイオードのカソードに一端が接続され他端が接地される第三のコンデンサと、を備え、第二のスイッチ素子が、ダイオードと第三のコンデンサとの接続ノードにあらわれる電圧による第三の入力信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、時定数回路の有効／無効が制御されることとしても構わない。

また、上記構成の点灯光源装置において、第二のスイッチ素子がトランジスタであり、このトランジスタにおいて、第一の電極が第一の抵抗と第一のコンデンサとの接続ノードに接続し、第二の電極に第二直流電圧が印加されるとともに、制御電極に第三の入力信号が入力されることとしても構わない。

また、上記構成の点灯光源装置において、入力信号制御回路が、緊急停止用信号が入力されることによって制御回路に制御回路をＯＦＦとする第二の入力信号を入力する緊急停止用回路を備えることとしても構わない。

また、上記構成の点灯光源装置において、出力ドライバをフルブリッジ回路としても構わないし、光源を放電ランプとしても構わない。

また、上記構成の点灯光源装置において、放電ランプに交流電圧を供給して駆動させるフルブリッジ回路を備えたドライバと、ドライバの駆動制御を行う制御回路と、を備え、第一及び第二の電圧値の二値の電圧値によって成る制御信号によって制御される第一のスイッチ素子と、第一のスイッチ素子に一端が接続され、他端に第一の電源電圧が印加される第一の抵抗と、第一のスイッチ素子と第一の抵抗との接続ノードに一端が接続する第二の抵抗と、第二の抵抗の他端に一端が接続し他端が接地される第一のコンデンサと、第一のコンデンサと第二の抵抗との接続ノードに一端が接続し、他端が接地される第三の抵抗と、第一のスイッチ素子にアノードが接続されるダイオードと、ダイオードのカソードに一端が接続され他端が接地される第二のコンデンサと、ダイオードのカソードと第二のコンデンサとの接続ノードに一端が接続される第四の抵抗と、緊急停止用信号が制御電極に入力され、第一の電極が接地される第一のトランジスタと、第一のトランジスタの第二の電極に一端が接続される第五の抵抗と、第五の抵抗の他端に制御電極が接続され、第一の電極に第一の電源電圧が供給される第二のトランジスタと、第二のトランジスタと第五の抵抗との接続ノードに一端が接続し、他端に第一の電源電圧が供給される第六の抵抗と、第二のトランジスタの第二の電極に一端が接続され他端が第一のコンデンサと第二の抵抗との接続ノードに接続する第七の抵抗と、を備え、第一のスイッチ素子と第一の抵抗との接続ノードが制御回路の第一の入力端子と接続し、第二のコンデンサと第二の抵抗との接続ノードが制御回路の第二の入力端子と接続される入力信号制御回路と、一端に第二の電源電圧が供給された第八の抵抗と、第八の抵抗の他端に一端が接続されるとともに他端が接地された第三のコンデンサとを備え第八の抵抗と第三のコンデンサとの接続ノードが制御回路の第三の入力端子に接続される時定数回路と、第一の電極が接地されるとともに、第八の抵抗と第三のコンデンサとの接続ノードに第二の電極が接続され、制御電極が第四の抵抗の他端に接続され、時定数回路の有効／無効を制御する第三のトランジスタと、を備え、ドライバが光源に交流電圧を供給しない停止期では、第一の電圧値の制御信号が所定時間より長く入力され、制御回路の第二の入力端子に入力される電圧が第一の閾値電圧よりも高くなることで制御回路がＯＦＦとなり、ドライバが放電ランプに高周波の交流電圧を供給する始動期では、第二の電圧値の制御信号が所定時間より長く入力され、制御回路の第二の端子に入力される電圧が第一の閾値電圧よりも低くなることで制御回路がＯＮとなり、第三のトランジスタに入力される電圧が第二の閾値電圧よりも低くなることによって第三のトランジスタがＯＦＦとなり、時定数回路を有効とし、制御回路が、時定数回路の時定数による周波数信号をドライバに出力し、ドライバが放電ランプに低周波の交流電圧を供給する点灯期では、継続した第二の電圧値の信号中に周期的に第一の電圧値のパルスが形成された制御信号が入力され、制御信号によるパルスに同期したパルス信号が第一の入力端子に入力されるとともに、第二の入力端子に入力される電圧が第一の閾値電圧よりも低くなることで制御回路がＯＮとなり、第三のトランジスタに入力される電圧が第二の閾値電圧よりも高くなることによって第三のトランジスタをＯＦＦとして時定数回路を無効とし、制御回路が、第一の入力端子に入力されるパルスの周波数の二分の一の周波数となる周波数信号をドライバに出力し、ドライバが放電ランプに入力する交流電圧を緊急停止する緊急停止時では、緊急停用信号が入力されることによって、第一のトランジスタ及び第二のトランジスタがＯＮとなり、制御回路の第二の入力端子に入力される電圧が第一の閾値電圧よりも高くなることで制御回路をＯＦＦとすることとしても構わない。

本発明の構成によれば、一つの制御信号のみで始動、点灯、停止を制御することが可能となり、さらにマイコンやＵＡＲＴ等の装置を用いなくても始動期及び点灯期において放電ランプに供給される交流電圧の周波数を異なるものとすることができる。したがって、放電ランプの始動期に高周波、点灯期に低周波の交流電圧を供給することを、簡易な構成で実現することができ、装置の小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図１及び図２に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係る光源点灯装置の回路構成を示すブロック図であり、図２は本発明の実施形態に係る光源点灯装置のＩＣの入力信号及び出力信号を示すタイミングチャートである。

まず、図１を用いて本実施形態に係る回路構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る回路は、交流用の放電ランプ６と、点灯期に高圧パルスを発生させ、放電ランプ内の絶縁破壊を行うイグナイタ５と、これらに供給する電圧を調整するＩＣ４とを備える。

本実施形態では放電ランプ６の始動、点灯及び消灯を制御する制御信号供給源１は一つであり、この制御信号はフォトカプラ３を介してＩＣ４に供給される。フォトカプラ３は、制御信号がフォトカプラ３の発光ダイオードＰＤのアノードに入力されるように構成され、発光ダイオードＰＤのカソード及びフォトカプラ３のＮＰＮ型受光トランジスタＰＴのエミッタは接地されている。そして、受光トランジスタＰＴのコレクタには抵抗Ｒ１の一端が接続され、抵抗Ｒ１の他端には電圧ＶＣＣが供給されている。また、抵抗Ｒ１の一端と受光トランジスタＰＴのコレクタとの接続ノードにはＩＣ４のＥＸＴＤＲ端子が接続されている。

また、抵抗Ｒ１の一端と受光トランジスタＰＴのコレクタとの接続ノードには抵抗Ｒ２の一端が接続しており、抵抗Ｒ２の他端にコンデンサＣ１の一端が接続している。さらに、コンデンサＣ１の一端と抵抗Ｒ２の他端との接続ノードには抵抗Ｒ３の一端とＩＣ４のＢＤ端子が接続されており、コンデンサＣ１の他端及び抵抗Ｒ３の他端は接地されている。

抵抗Ｒ１の一端と受光トランジスタＰＴのコレクタとの接続ノードに、ダイオードＤ１のアノードが接続しており、ダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ２の一端に接続している。また、ダイオードＤ１のカソードとコンデンサＣ２の一端との接続ノードには抵抗Ｒ４の一端が接続されており、コンデンサＣ２の他端は接地されている。さらに、抵抗Ｒ４の他端はＮＰＮ型トランジスタＱ１のベースに接続されており、トランジスタＱ１のエミッタは接地されている。トランジスタＱ１のコレクタには抵抗Ｒｏｓｃの一端が接続され、抵抗Ｒｏｓｃの他端には電圧ＶＤＤが供給されている。抵抗Ｒｏｓｃの一端とトランジスタＱ１のコレクタとの接続ノードにはコンデンサＣｏｓｃの一端とＩＣ４のＲＣ端子とが接続され、コンデンサＣｏｓｃの他端は接地されている。

また、ＩＣ４を動作させるための動作用電圧ＶＩＣがＩＣ４に供給され、ＩＣ４には接地点も接続されている。

本実施形態では、ＩＣ４に緊急停止用の信号も入力される。緊急停止用信号供給源２から供給される信号は、ＮＰＮ型トランジスタＱ２のベースに入力される構成となっており、このトランジスタＱ２のエミッタは接地され、コレクタは抵抗Ｒ５の一端と接続されている。抵抗Ｒ５の他端はＰＮＰ型トランジスタＱ３のベースに接続されており、トランジスタＱ３のエミッタには電圧ＶＣＣが供給されている。この電圧ＶＣＣは抵抗Ｒ６の一端にも供給され、抵抗Ｒ６の他端はトランジスタＱ３のベースと抵抗Ｒ５の他端との接続ノードに接続している。そして、トランジスタＱ３のコレクタは抵抗Ｒ７の一端に接続しており、抵抗Ｒ７の他端とＩＣ４のＢＤ端子とが接続されている。

以上にＩＣ４に信号を入力する段の回路構成について示した。以下に、ＩＣ４から放電ランプ６に信号を出力する段の回路構成について示す。

ＩＣ４のＧＨＲ端子はダイオードＤ２のカソード及び抵抗Ｒ８の一端と接続しており、抵抗Ｒ８の他端及びダイオードＤ２のアノードはｎチャネルのＭＯＳトランジスタＨＲのゲートに接続される。このトランジスタＨＲにおいて、ドレインには電圧ＨＶが供給され、ソースは放電ランプ６の端子６Ｒに接続するイグナイタ５に接続するとともにｎチャネルＭＯＳトランジスタＬＲのドレインにも接続される。

また、ＩＣ４のＧＨＬ端子はダイオードＤ４のカソード及び抵抗Ｒ１０の一端と接続しており、抵抗Ｒ１０の他端及びダイオードＤ４のアノードはｎチャネルのＭＯＳトランジスタＨＬのゲートに接続される。このトランジスタＨＬにおいて、ドレインには電圧ＨＶが供給され、ソースは放電ランプ６の端子６Ｌに接続されるとともにｎチャネルＭＯＳトランジスタＬＬのドレインにも接続される。

さらに、ＩＣ４のＧＬＲ端子はダイオードＤ３のカソード及び抵抗Ｒ９の一端と接続しており、抵抗Ｒ９の他端及びダイオードＤ３のアノードはｎチャネルのＭＯＳトランジスタＬＲのゲートに接続される。このトランジスタＬＲにおいて、ドレインは上記のようにトランジスタＨＲのソースと接続され、ソースは接地されている。

また、ＩＣ４のＧＬＬ端子はダイオードＤ５のカソード及び抵抗Ｒ１１の一端と接続しており、抵抗Ｒ１１の他端及びダイオードＤ５のアノードはｎチャネルのＭＯＳトランジスタＬＬのゲートに接続される。このトランジスタＬＬにおいて、ドレインは上記のようにトランジスタＨＬのソースと接続され、ソースは接地されている。

次に、本実施形態にかかる光源点灯装置の動作について図１及び図２を用いて説明する。図２は図１に示すＩＣに入力される信号と、出力する状態を示したタイミングチャートである。

まず、図１を用いて本実施形態で用いるＩＣ４について説明する。ＩＣ４に信号を入力する端子はＥＸＴＤＲ端子、ＢＤ端子及びＲＣ端子であり、ＩＣ４が信号を出力する端子はＧＨＲ端子、ＧＬＲ端子、ＧＨＬ端子及びＧＬＬ端子である。

最初に、ＩＣ４の出力端子とＩＣ４が出力する信号とについて説明する。このＩＣ４は上記のＧＨＲ端子、ＧＬＲ端子、ＧＨＬ端子、及びＧＬＬ端子から出力される信号を用いて、トランジスタＨＲ、トランジスタＨＬ、トランジスタＬＲ及びトランジスタＬＬのゲートを制御するものであり、それによって放電ランプ６に交流の電圧を印加するものである。

出力信号の状態は二つあり、一つはＧＨＬ端子及びＧＬＲ端子の出力がハイレベルであり、ＧＨＲ端子及びＧＬＬ端子の出力がローレベルである状態１である。また、もう一つは、状態１とは逆にＧＨＬ端子及びＧＬＲ端子の出力がローレベルであり、ＧＨＲ端子及びＧＬＬ端子の出力がハイレベルである状態２である。

出力信号が状態１の場合、ＧＨＲ端子及びＧＬＬ端子の出力がハイレベルであり、ＧＨＬ端子及びＧＬＲ端子の出力がローレベルとなるため、ＧＨＲ端子と接続するトランジスタＨＲ及びＧＬＬ端子と接続するトランジスタＬＬが動作する。また、ＧＨＬ端子及びＧＬＲ端子の出力はローレベルであるため、これらの端子にゲートが接続されるトランジスタＨＬ及びトランジスタＬＲは動作しない。したがって、電圧ＨＶによる電圧がトランジスタＨＲのソース−ドレイン間とイグナイタ５を介して放電ランプの端子６Ｒに供給される。そして、放電ランプの端子６ＬはトランジスタＬＬのソース−ドレイン間を介して接地されることとなる。

出力信号が状態２の場合、ＧＨＬ端子及びＧＬＲ端子の出力がハイレベルであり、ＧＨＲ端子及びＧＬＬ端子の出力がローレベルとなるため、ＧＨＬ端子と接続するトランジスタＨＬ及びＧＬＲ端子と接続するトランジスタＬＲが動作する。また、ＧＨＲ端子及びＧＬＬ端子の出力はローレベルであるため、これらの端子にゲートが接続されるトランジスタＨＲ及びトランジスタＬＬは動作しない。したがって、電圧ＨＶによる電圧がトランジスタＨＬのソース−ドレイン間を介して放電ランプの端子６Ｌに供給され、放電ランプの端子６Ｒはイグナイタ５及びトランジスタＬＬのソース−ドレイン間を介して接地されることとなる。

ＩＣ４は、上記の状態１と状態２との出力信号を交互に出力することで、放電ランプの端子６Ｒ及び端子６Ｌに交互に高電圧を供給し、交流の電圧を供給する。

次に、ＩＣ４の入力端子とＩＣ４に入力される信号とについて説明する。まず、ＢＤ端子は閾値電圧Ｖｔｈ１を超えるハイレベルの信号が入力された場合に出力信号をすべて停止する端子であり、閾値電圧Ｖｔｈ１を超える信号がＢＤ端子に入力される場合は、ＥＸＴＤＲ端子やＲＣ端子に信号が入力されていても出力端子であるＧＨＲ端子、ＧＬＲ端子、ＧＨＬ端子及びＧＬＬ端子からは信号が出力されないこととなる。

ＲＣ端子は発振回路を制御する端子であり、プルダウンされることによって発振回路の動作を停止させる端子である。なお、発振回路は、電圧ＶＤＤ、抵抗Ｒｏｓｃ、コンデンサＣｏｓｃ及びＩＣ４内部に備えられＩＣ４内部でＲＣ端子と接続するオシレータＯＳＣで構成されるＲＣ発振回路である。さらに、このＲＣ発振回路の動作はトランジスタＱ１によって制御され、ベースに閾値電圧Ｖｔｈ２を超える電圧が入力される場合にトランジスタＱ１が動作することでＲＣ端子がプルダウンされ、ＲＣ発振回路の動作が停止する。これに対して、トランジスタＱ１のベースに印加される電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を超えない場合にはＲＣ発振回路は動作し、抵抗Ｒｏｓｃの抵抗値とコンデンサＣｏｓｃの容量値との積を時定数とする周波数で発振する。このとき、ＢＤ端子及びＥＸＴＤＲ端子に入力される信号がともにローレベルである場合、ＩＣ４はこのＲＣ発振回路の発振の周波数にあわせて出力信号の状態１及び状態２を切り替える。

また、ＥＸＴＤＲ端子は入力される信号に同期した信号をＩＣ４に出力させる端子である。具体的には、ＥＸＴＤＲ端子にハイレベル及びローレベルの信号が交互に入力され、ＢＤ端子にはローレベルの信号が入力される場合であり、かつＲＣ端子がプルダウンされている場合において、ＩＣ４はＥＸＴＤＲ端子に入力される信号がハイレベルからローレベルとなる時に、上述の出力信号の状態１及び状態２を切り替える。したがって、ＥＸＴＤＲ端子に入力される信号の周波数で出力信号が切り替えられるため、放電ランプ６に印加される交流電圧は、ＥＸＴＤＲ端子に入力される信号の半分の周波数となる。

次に、本実施形態の回路の動作について説明する。図２に示すように、最初は放電ランプが停止している停止期であり、制御信号はローレベルである。そのため、図１に示すフォトカプラ３のフォトダイオードＰＤが発光せずフォトトランジスタＰＴは動作しない。すると、コンデンサＣ１に電圧が印加され充電されることとなる。コンデンサＣ１が充電されると、ＥＸＴＤＲ端子には抵抗Ｒ２の一端と等しい電圧のＶＣＣ×（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）が印加されることになり、ＥＸＴＤＲ端子はハイレベルの信号が入力されることとなる。

同様に、コンデンサＣ２も充電されており、トランジスタＱ１のベースには閾値電圧Ｖｔｈ２を超える電圧が印加されている。そのため、トランジスタＱ１が動作してＲＣ端子がプルダウンされ、ＲＣ発振回路は動作していない状態となる。

一方、ＢＤ端子にはＶＣＣ×Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）の電圧が印加され、この電圧はＢＤ端子の閾値電圧Ｖｔｈ１を超えるように設計されている。そのため、ＢＤ端子にハイレベルの信号が入力されることとなり、ＩＣ４は各々の入力端子に入力される信号にかかわらず出力を停止した状態となる。

次に、停止期から放電ランプを始動期に移行させる場合、図２に示すように制御信号は継続してハイレベルになる。この時、図１に示すフォトカプラ３のフォトダイオードＰＤが発光し、フォトトランジスタＰＴが動作する。そのため、抵抗Ｒ２の一端がプルダウンされ、それによってコンデンサＣ１に充電されていた電圧が放電により下がる。そして、コンデンサＣ１の放電によってＢＤ端子に印加されていた電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を下回りローレベルとなることで、ＩＣ４が出力可能となる。また、フォトトランジスタＰＴが動作するとＥＸＴＤＲ端子もプルダウンされるため、ＥＸＴＤＲ端子の入力信号もローレベルとなる。

一方、上記のフォトトランジスタＰＴの動作に伴い、コンデンサＣ２やトランジスタＱ１のベースに印加されていた電圧の供給が停止する。ただし、フォトトランジスタＰＴの動作開始直後は、コンデンサＣ２の一端とダイオードＤ１のカソードとが接続していることから、コンデンサＣ２はダイオードＤ１を超えて電荷を放出することができず、コンデンサＣ２が蓄えた電圧はトランジスタＱ１のベースに印加され、トランジスタＱ１は動作を続ける。そして、漏れ電流等によりトランジスタＱ１のベースに印加される電圧が下がり閾値電圧Ｖｔｈ２を下回ることでトランジスタＱ１が動作を停止し、ＲＣ発振回路が動作する。そのため、上述のように抵抗Ｒｏｓｃの抵抗値及びコンデンサＣｏｓｃの容量値を時定数としてＲＣ発振回路が発振し、ＩＣ４はこのＲＣ発振回路の発振に応じて出力信号の状態１と状態２とを切り替えて出力し、放電ランプに高周波の交流電圧が印加する。このとき、ＲＣ発振回路は数ｋＨｚ程度の高周波で発振が行われるように設定されている。

また、これと同時に図１に示すイグナイタ５によって放電ランプ６に高圧パルスが印加され、放電ランプ６内の絶縁破壊が行われる。したがって、始動期には放電ランプ６の絶縁破壊が行われ、かつ放電ランプ６に高周波の交流電圧が印加される。

始動期で、高周波の交流電圧を放電ランプ６に供給したあとは点灯期に移行する。このときの制御信号は、図２に示すように継続したハイレベルの信号中にローレベルのパルス信号が一定の周期で形成された信号になっている。すると、上述のように制御信号がハイレベルであればＥＸＴＤＲ端子がプルダウンされ、制御信号がローレベルであればＥＸＴＤＲ端子に電圧が印加されるため、ＥＸＴＤＲ端子にはパルス電圧が一定の周期で印加されることとなり、それによって入力信号が、継続したローレベルの信号中にハイレベルのパルス信号が一定の周期で形成されたものとなる。ただし、図１に示すコンデンサＣ１がパルス電圧によって充電されるため、抵抗Ｒ２の一端と等しい電圧が印加されるＥＸＴＤＲ端子には、図２のように立ち上がりが多少遅れたパルス信号が入力される。

一方、パルス電圧によってコンデンサＣ１が充電され、次のパルス電圧が印加されるまでは放電を行うこととなるが、このとき、コンデンサＣ１に蓄えられた電圧によってＢＤ端子にハイレベルの信号が入力されないように、コンデンサＣ１の容量値やパルス長等が設定されている。そのため、図２に示すようにパルス電圧による充電直後でもコンデンサＣ１に蓄えられた電圧がＢＤ端子の閾値電圧Ｖｔｈ１を超えず、ＢＤ端子にはローレベルの信号が入力されることとなる。そして、コンデンサＣ１は次のパルス電圧が印加される前に十分放電され、次のパルス電圧が印加されて充電されても、ＢＤ端子をハイレベルにする電圧（閾値電圧Ｖｔｈ１を超える電圧）を供給しない。

また、同様に図１に示すコンデンサＣ２もパルス電圧によって充電され、コンデンサＣ２に蓄えられた電圧によってトランジスタＱ１のベースに電圧が印加される。このとき、トランジスタＱ１のベースに印加される電圧はトランジスタＱ１の閾値電圧Ｖｔｈ２より大きい。そのため、トランジスタＱ１が動作しＲＣ端子がプルダウンされる。また、図２に示すようにトランジスタＱ１のベースに印加される電圧は、コンデンサＣ２に蓄えられた電圧が漏れ電流等のため次第に減少することに伴い減少するが、コンデンサＣ２に蓄えられた電圧がベースの閾値電圧Ｖｔｈ２以下になる前に次のパルス電圧が入力され、コンデンサＣ２が充電される。そのため、トランジスタＱ１のベースに印加される電圧は継続して閾値電圧Ｖｔｈ２以上となり、トランジスタＱ１は動作し続けることとなる。したがって、ＲＣ端子は継続してプルダウンされることとなる。

以上より、点灯期にはＢＤ端子が継続してローレベルとなりＲＣ端子は継続してプルダウンされる。また、ＥＸＴＤＲ端子には継続したローレベルの信号中にハイレベルのパルス信号が一定の周期で入力される信号が入力されることとなる。そのため、上述のようにＥＸＴＤＲ端子に入力される信号の立下りに同期して出力信号の状態１と状態２とが切り替えられ、ＩＣ４は図２のタイミングチャートに示すような出力信号を出力する。したがって、点灯期の放電ランプ６には、ＥＸＴＤＲ端子に入力される信号の半分の周波数の交流電圧が印加されることとなる。

また、点灯期から停止期に移行するときは、上述したように制御信号を継続してローレベルにすればよく、ローレベルの信号を入力することで図１に示すＩＣ４のＢＤ端子にハイレベルの信号が入力され、ＩＣ４の出力信号が停止する。さらにこれだけではなく、本実施形態では、緊急停止する場合の回路も備えており、以下に緊急停止時の動作について説明する。

緊急停止する場合は、図１に示す緊急停止用信号供給源２から緊急停止用信号がトランジスタＱ２のベースに印加され、トランジスタＱ２が動作し電流が流れる。そのため、トランジスタＱ３のエミッタ−ベース間の電圧がＶＣＣ×Ｒ６／（Ｒ５＋Ｒ６）となる。この電圧が、トランジスタＱ３を動作させる閾値電圧を超えるように設定されているため、トランジスタＱ３が動作し、ＢＤ端子にＶＣＣ×Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ７）の電圧が印加される。そして、この電圧がＢＤ端子の閾値電圧Ｖｔｈ１より大きくなるように設定されているため、ＢＤ端子にハイレベルの信号が印加され、ＩＣ４の出力が停止する。

光源点灯装置を上記のように構成することにより、始動期の発振周波数を抵抗Ｒｏｓｃの抵抗値及びコンデンサＣｏｓｃの容量値で決定し、点灯期の周波数は予め設定した制御信号の周波数に基づいて決定することができるため、それぞれの周波数を回路構成によって決定することができる。そのため、始動期及び点灯期の交流電圧の周波数をプログラム等によって制御する必要がなくなり、マイコンやＵＡＲＴ等を用いない構成とすることができる。したがって、回路の簡略化及び装置の小型化を図ることが可能となる。また、回路に異常が発生した場合でも緊急停止するための回路が備えられているため、異常が発生した場合は緊急停止することによって素子等の破損を防ぐことができる。

また、簡易な構成であっても、始動期に高周波、点灯期に低周波で動作させることができるため、本実施形態の光源点灯装置を備えた投影装置は、光源である放電ランプの始動を高速化や、フリッカの少ない映像を提供することが可能となる。

なお、始動期の交流電圧の周波数を数ｋＨｚ、点灯期の交流電圧の周波数を１００Ｈｚ程度が望ましいとしたが、この値と異なる周波数で始動及び点灯を行うこととしてもよい。また、本実施形態に係る光源点灯装置を、例えば、単版式ＤＬＰ等のＲＧＢカラーフィルターを回転させ、フィルターを透過した光を投影するタイプのプロジェクタに利用する場合では、カラーフィルターの回転周期と交流電圧とを同期させるように制御信号を入力することとしてもよく、そのように設定することで色毎の光の強度差を低減することができる。

以上、本発明の実施形態に係る光源点灯装置について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。

本発明は各種投影装置に利用される光源点灯装置において利用可能である。

は、本実施形態に係る光源点灯装置の回路構成を示すブロック図である。 は、本実施形態にかかる光源点灯装置のＩＣの入力信号及び出力信号を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ 制御信号供給源
２ 緊急停止用信号供給源
３ フォトカプラ
４ ＩＣ
５ イグナイタ
６ 放電ランプ
６Ｒ 端子
６Ｌ 端子
Ｒ１〜Ｒ１１、Ｒｏｓｃ 抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃｏｓｃ コンデンサ
Ｑ１〜Ｑ３ トランジスタ
ＨＬ、ＬＬ、ＨＲ、ＬＲ トランジスタ
ＶＣＣ、ＶＤＤ、ＨＶ、ＶＩＣ 電圧
ＰＤ フォトダイオード
ＰＴ フォトトランジスタ
ＥＸＴＤＲ、ＲＣ、ＢＤ 端子
ＧＨＲ、ＧＬＲ、ＧＨＬ、ＧＬＬ 端子
Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２ 閾値電圧
ＯＳＣ オシレータ

Claims (8)

1. 放電ランプに交流電圧を供給して駆動させるフルブリッジ回路を備えたドライバと、当該ドライバの駆動制御を行う制御回路と、を備える光源点灯装置において、
   第一及び第二の電圧値の二値の電圧値によって成る制御信号によって制御される第一のスイッチ素子と、当該第一のスイッチ素子に一端が接続され、他端に第一の電源電圧が印加される第一の抵抗と、前記第一のスイッチ素子と前記第一の抵抗との接続ノードに一端が接続する第二の抵抗と、当該第二の抵抗の他端に一端が接続し他端が接地される第一のコンデンサと、当該第一のコンデンサと前記第二の抵抗との接続ノードに一端が接続し他端が接地される第三の抵抗と、前記第一のスイッチ素子にアノードが接続されるダイオードと、当該ダイオードのカソードに一端が接続され他端が接地される第二のコンデンサと、前記ダイオードのカソードと前記第二のコンデンサとの接続ノードに一端が接続される第四の抵抗と、緊急停止用信号が制御電極に入力され第一の電極が接地される第一のトランジスタと、当該第一のトランジスタの第二の電極に一端が接続される第五の抵抗と、当該第五の抵抗の他端に制御電極が接続され、第一の電極に前記第一の電源電圧が供給される第二のトランジスタと、当該第二のトランジスタと前記第五の抵抗との接続ノードに一端が接続し、他端に前記第一の電源電圧が供給される第六の抵抗と、前記第二のトランジスタの第二の電極に一端が接続され他端が前記第一のコンデンサと前記第二の抵抗との接続ノードに接続する第七の抵抗と、を備え、前記第一のスイッチ素子と前記第一の抵抗との接続ノードが前記制御回路の第一の入力端子と接続し、前記第二のコンデンサと前記第二の抵抗との接続ノードが前記制御回路の第二の入力端子と接続される入力信号制御回路と、
   一端に第二の電源電圧が供給された第八の抵抗と、当該第八の抵抗の他端に一端が接続されるとともに他端が接地された第三のコンデンサとを備え、前記第八の抵抗と前記第三のコンデンサとの接続ノードが前記制御回路の第三の入力端子に接続される時定数回路と、
   第一の電極が接地されるとともに、前記第八の抵抗と前記第三のコンデンサとの接続ノードに第二の電極が接続され、制御電極が前記第四の抵抗の他端に接続され、前記時定数回路の有効／無効を制御する第三のトランジスタと、を備え、
   前記ドライバが前記放電ランプに前記交流電圧を供給しない停止期では、前記第一の電圧値の前記制御信号が所定時間より長く入力され、前記制御回路の前記第二の入力端子に入力される電圧が第一の閾値電圧よりも高くなることで前記制御回路がＯＦＦとなり、
   前記ドライバが前記放電ランプに高周波の前記交流電圧を供給する始動期では、前記第二の電圧値の前記制御信号が所定時間より長く入力され、前記制御回路の前記第二の端子に入力される電圧が前記第一の閾値電圧よりも低くなることで前記制御回路がＯＮとなり、前記第三のトランジスタに入力される電圧が第二の閾値電圧よりも低くなることによって前記第三のトランジスタがＯＦＦとなり、前記時定数回路を有効とし、前記制御回路が、前記時定数回路の時定数による周波数信号を前記ドライバに出力し、
   前記ドライバが前記放電ランプに低周波の前記交流電圧を供給する点灯期では、継続した前記第二の電圧値の信号中に周期的に前記第一の電圧値のパルスが形成された前記制御信号が入力され、当該制御信号による前記パルスに同期したパルス信号が前記第一の入力端子に入力されるとともに、前記第二の入力端子に入力される電圧が前記第一の閾値電圧よりも低くなることで前記制御回路がＯＮとなり、前記第三のトランジスタに入力される電圧が前記第二の閾値電圧よりも高くなることによって前記第三のトランジスタをＯＦＦとして前記時定数回路を無効とし、前記制御回路が、前記第一の入力端子に入力される前記パルスの周波数の二分の一の周波数となる周波数信号を前記ドライバに出力し、
   前記ドライバが前記放電ランプに入力する前記交流電圧を緊急停止する緊急停止時では、前記緊急停止用信号が入力されることによって、前記第一のトランジスタ及び前記第二のトランジスタがＯＮとなり、前記制御回路の前記第二の入力端子に入力される電圧が前記第一の閾値電圧よりも高くなることで前記制御回路がＯＦＦとなることを特徴とする光源点灯装置。
2. 光源に交流電圧を供給して駆動させるドライバと、当該ドライバの駆動制御を行う制御回路と、を備える光源点灯装置において、
   第一及び第二の電圧値の二値の電圧値によって成る制御信号が入力されるとともに、当該制御信号に同期する第一の入力信号と、前記制御信号に基づき出力され前記制御回路のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う第二の入力信号と、第一の抵抗と第一のコンデンサとが直列に接続された時定数回路の有効／無効を制御する第三の入力信号と、を前記制御回路に出力する入力信号制御回路を備え、
   前記ドライバが前記光源に前記交流電圧を供給しない停止期では、前記第一の電圧値の前記制御信号が所定時間より長く入力され、前記入力信号制御回路において、前記制御回路をＯＦＦとする前記第二の入力信号が出力され、
   前記ドライバが前記光源に高周波の前記交流電圧を供給する始動期では、前記第二の電圧値の前記制御信号が所定時間より長く入力され、前記入力信号制御回路において、前記制御回路をＯＮとする前記第二の入力信号と、前記時定数回路を有効とする前記第三の入力信号とが出力されて、前記制御回路が、前記時定数回路の時定数による周波数信号を前記ドライバに出力し、
   前記ドライバが前記光源に低周波の前記交流電圧を供給する点灯期では、継続した前記第一の電圧値の信号中に周期的に前記第二の電圧値のパルスが形成された前記制御信号が入力され、前記入力信号制御回路において、当該制御信号による前記パルスに同期したパルス信号となる前記第一の入力信号と、前記制御回路をＯＮとする前記第二の入力信号と、前記時定数回路を無効とする前記第三の入力信号とが出力されて、前記制御回路が、前記第一の入力信号の前記パルスの周波数の二分の一の周波数となる周波数信号を前記ドライバに出力することを特徴とする光源点灯装置。
3. 前記入力信号制御回路が、前記制御信号によって制御される第一のスイッチ素子と、当 該第一のスイッチ素子に一端が接続され、他端に第一直流電圧が印加される第二の抵抗 と、
   前記第一のスイッチ素子と前記第二の抵抗との接続ノードに一端が接続する第三の抵抗と、
   当該第三の抵抗の他端に接続する第二のコンデンサと、
   当該第二のコンデンサと前記第三の抵抗との接続ノードに一端が接続し、他端に第二直流電圧が印加される第四の抵抗と、を備え、前記第一のスイッチ素子と前記第二の抵抗との接続ノードにあらわれる電圧による前記第一の入力信号と、前記第二のコンデンサと前記第三の抵抗との接続ノードにあらわれる電圧による前記第二の入力信号と、が前記制御信号と、前記第一のスイッチ素子と、前記第二の抵抗と、前記第三の抵抗と、前記第二のコンデンサと、前記第四の抵抗と、によって制御されることを特徴とする請求項２に記載の光源点灯装置。
4. 前記第一の抵抗と前記第一のコンデンサとの接続ノードに接続する第二のスイッチ素子を備えるとともに、前記入力信号制御回路が、前記第一のスイッチ素子にアノードが接続されるダイオードと、当該ダイオードのカソードに一端が接続され他端が接地される第三のコンデンサと、を備え、
   前記第二のスイッチ素子が、前記ダイオードと前記第三のコンデンサとの接続ノードにあらわれる電圧による前記第三の入力信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、前記時定数回路の有効／無効が制御されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光源点灯装置。
5. 前記第二のスイッチ素子がトランジスタであり、当該トランジスタにおいて、第一の電極が前記第一の抵抗と前記第一のコンデンサとの接続ノードに接続し、第二の電極に前記第二直流電圧が印加されるとともに、制御電極に前記第三の入力信号が入力されることを特徴とする請求項４に記載の光源点灯装置。
6. 前記入力信号制御回路が、緊急停止用信号が入力されることによって前記制御回路に前記制御回路をＯＦＦとする前記第二の入力信号を入力する緊急停止用回路を備えることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載の光源点灯装置。
7. 前記出力ドライバがフルブリッジ回路であることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の光源点灯装置。
8. 前記光源が放電ランプであることを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれかに記載の光源点灯装置。

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