JP5685970B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの放電灯を用いたプロジェクターが実用化されている。このようなプロジェクターにおいて、映像信号の入力がない場合や、ユーザーによる特定の操作があった場合などに、放電灯の点灯状態を維持したまま投影する映像を暗くする動作モード（スタンバイモード）を有しているものも開発されている。このようなプロジェクターとして、例えば、特許文献１には、消費電力を抑制するために、映像信号の入力がない場合などに、放電灯に供給される電力を最小値に制御する手段を備えたプロジェクターが開示されている。

特開２００７−０２５０５４号公報

しかしながら、放電灯の点灯状態を維持したまま放電灯に供給される電力を下げて駆動し続けると、放電灯の電極温度が下がり、電極材料（タングステンなど）が放電灯の封体に析出する黒化現象が発生しやすくなる。黒化現象が発生すると、黒化した部分が光を吸収して放電灯の温度が上昇し、封体に用いられるガラスなどが結晶化して、失透現象が発生する原因となる。失透現象が発生すると、放電灯の照度が低下したり、封体が破損しやすくなったりするので、放電灯の長寿命化のためには黒化現象を発生させないことが重要である。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、消費電力を抑制しつつ、放電灯の劣化を抑制できるプロジェクターを提供することができる。

本発明に係るプロジェクターは、放電灯と、前記放電灯に駆動電力を供給して前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、動作モードとして第１モード及び第２モードを有し、前記動作モードに基づいて前記放電灯駆動部を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記動作モードが前記第１モードである場合には、前記駆動電力として第１電力を前記放電灯に供給するように前記放電灯駆動部を制御し、前記動作モードが前記第２モードである場合には、前記第１電力よりも小さい第２電力以下であり、かつ、前記第２電力よりも小さい第３電力以上である範囲で、前記駆動電力を変化させながら前記放電灯に供給するように前記放電灯駆動部を制御する。

本発明によれば、相対的に低電力となる第２モードを有することにより、消費電力を抑制できる。また、本発明によれば、相対的に低電力となる第２モードにおいて、駆動電力を変化させながら放電灯に供給されるように放電灯駆動部が制御されるので、放電灯の電極温度が低い状態を長時間継続することがなくなる。これによって、放電灯の黒化現象の発生を抑制できる。したがって、消費電力を抑制しつつ、放電灯の劣化を抑制できるプロジェクターを実現できる。また、相対的に低電力となる第２モードで駆動電力を変化させるので、駆動電力の変化により放電灯の照度が変化したとしても、ユーザーに不快感を与えにくい。

このプロジェクターにおいて、前記放電灯駆動部は、駆動電流として交流電流を前記放電灯に供給することにより前記駆動電力を前記放電灯に供給し、前記制御部は、前記動作モードが前記第２モードである場合には、前記駆動電流の１周期あたりの前記駆動電力の平均値を変化させるように、前記駆動電力を変化させながら前記放電灯に供給するように前記放電灯駆動部を制御してもよい。

これによって、放電灯の電極温度をより確実に上昇させることができ、放電灯の電極温度が低い状態を長時間継続することがなくなる。これによって、放電灯の黒化現象の発生を抑制できる。

このプロジェクターにおいて、前記第３電力は、前記放電灯が点灯状態を維持できる電力であってもよい。

これによって、第１モードにおいても第２モードにおいても、放電灯は点灯状態を維持できる。したがって、第２モードから第１モードへと変更する場合に放電灯を再点灯する必要がなく、短時間で動作モードを変更できる。

本実施形態に係るプロジェクター５００の光学系を示す説明図。 光源装置２００の構成を示す説明図。 本実施形態に係るプロジェクター５００の回路構成の一例を示す図。 放電灯点灯装置１０の回路構成の一例を示す図。 制御部４０の他の構成例について説明するための図。 図６（Ａ）ないし図６（Ｄ）は、放電灯９０に供給する駆動電流Ｉの極性と電極の温度との関係を示す説明図。 本実施形態に係るプロジェクター５００における駆動電力の制御の一例を説明するためのグラフ。 本実施形態に係るプロジェクター５００における駆動電力と駆動電流Ｉの関係の一例を模式的に表すタイミングチャート。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、本実施形態に係るプロジェクター５００における駆動電力の制御の変形例を説明するためのグラフ。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．本実施形態に係るプロジェクターの光学系
図１は、本実施形態に係るプロジェクター５００の光学系を示す説明図である。プロジェクター５００は、光源装置２００と、平行化レンズ３０５と、照明光学系３１０と、色分離光学系３２０と、３つの液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３４０と、投写光学系３５０とを有している。

光源装置２００は、光源ユニット２１０と、放電灯点灯装置１０と、を有している。光源ユニット２１０は、主反射鏡１１２と副反射鏡５０（後述）と放電灯９０とを有している。放電灯点灯装置１０は、放電灯９０に電力を供給して、放電灯９０を点灯させる。主反射鏡１１２は、放電灯９０から放出された光を、照射方向Ｄに向けて反射する。照射方向Ｄは、光軸ＡＸと平行である。光源ユニット２１０からの光は、平行化レンズ３０５を通過して照明光学系３１０に入射する。この平行化レンズ３０５は、光源ユニット２１０からの光を、平行化する。

照明光学系３１０は、光源装置２００からの光の照度を液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂにおいて均一化する。また、照明光学系３１０は、光源装置２００からの光の偏光方向を一方向に揃える。この理由は、光源装置２００からの光を液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂで有効に利用するためである。照度分布と偏光方向とが調整された光は、色分離光学系３２０に入射する。色分離光学系３２０は、入射光を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色光に分離する。３つの色光は、各色に対応付けられた液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂによって、それぞれ変調される。液晶ライトバルブ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂは、液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂ（後述）と、液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂのそれぞれの光入射側及び出射側に配置される偏光板（不図示）を備える。変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム３４０によって合成される。合成光は、投写光学系３５０に入射する。投写光学系３５０は、入射光を、図示しないスクリーンに投写する。これにより、スクリーン上には映像が表示される。

なお、平行化レンズ３０５と、照明光学系３１０と、色分離光学系３２０と、クロスダイクロイックプリズム３４０と、投写光学系３５０とのそれぞれの構成としては、周知の種々の構成を採用可能である。

図２は、光源装置２００の構成を示す説明図である。光源装置２００は、光源ユニット２１０と放電灯点灯装置１０とを有している。図中には、光源ユニット２１０の断面図が示されている。光源ユニット２１０は、主反射鏡１１２と放電灯９０と副反射鏡５０とを有している。

放電灯９０の形状は、第１端部９０ｅ１から第２端部９０ｅ２まで、照射方向Ｄに沿って延びる棒形状である。放電灯９０の材料は、例えば、石英ガラス等の透光性材料である。放電灯９０の中央部は球状に膨らんでおり、その内には、放電空間９１が形成されている。放電空間９１内には、水銀、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスが封入されている。

放電灯９０は、第１電極９２及び第２電極９３を含んでいる。図２に示す例では、第１電極９２及び第２電極９３は、放電空間９１内に突き出すように設けられている。第１電極９２は、放電空間９１の第１端部９０ｅ１側に配置され、第２電極９３は、放電空間９１の第２端部９０ｅ２側に配置されている。これらの第１電極９２及び第２電極９３の形状は、光軸ＡＸに沿って延びる棒形状である。放電空間９１内では、第１電極９２及び第２電極９３の電極先端部（「放電端」とも呼ぶ）が、所定距離だけ離れて向かい合っている。なお、これらの第１電極９２及び第２電極９３の材料は、例えば、タングステン等の金属である。

放電灯９０の第１端部９０ｅ１には、第１端子５３６が設けられている。第１端子５３６と第１電極９２とは、放電灯９０の内部を通る導電性部材５３４によって電気的に接続されている。同様に、放電灯９０の第２端部９０ｅ２には、第２端子５４６が設けられている。第２端子５４６と第２電極９３とは、放電灯９０の内部を通る導電性部材５４４によって電気的に接続されている。第１端子５３６及び第２端子５４６の材料は、例えば、タングステン等の金属である。また、各導電性部材５３４、５４４としては、例えば、モリブデン箔が利用される。

第１端子５３６及び第２端子５４６は、放電灯点灯装置１０に接続されている。放電灯点灯装置１０は、第１端子５３６及び第２端子５４６に、放電灯９０を駆動する駆動電流を供給する。その結果、第１電極９２及び第２電極９３の間でアーク放電が起きる。アーク放電により発生した光（放電光）は、破線の矢印で示すように、放電位置から全方向に向かって放射される。

放電灯９０の第１端部９０ｅ１には、固定部材１１４によって、主反射鏡１１２が固定されている。主反射鏡１１２の反射面（放電灯９０側の面）の形状は、回転楕円形状である。主反射鏡１１２は、放電光を照射方向Ｄに向かって反射する。なお、主反射鏡１１２の反射面の形状としては、回転楕円形状に限らず、放電光を照射方向Ｄに向かって反射するような種々の形状を採用可能である。例えば、回転放物線形状を採用してもよい。この場合は、主反射鏡１１２は、放電光を、光軸ＡＸにほぼ平行な光に変換することができる。したがって、平行化レンズ３０５を省略することができる。

放電灯９０の第２端部９０ｅ２側には、固定部材５２２によって、副反射鏡５０が固定されている。副反射鏡５０の反射面（放電灯９０側の面）の形状は、放電空間９１の第２端部９０ｅ２側を囲む球面形状である。副反射鏡５０は、放電光を、主反射鏡１１２に向かって反射する。これにより、放電空間９１から放射される光の利用効率を高めることができる。

なお、固定部材１１４、５２２の材料としては、放電灯９０の発熱に耐える任意の耐熱材料（例えば、無機接着剤）を採用可能である。また、主反射鏡１１２及び副反射鏡５０と放電灯９０との配置を固定する方法としては、主反射鏡１１２及び副反射鏡５０を放電灯９０に固定する方法に限らず、任意の方法を採用可能である。例えば、放電灯９０と主反射鏡１１２とを、独立に、プロジェクターの筐体（図示せず）に固定してもよい。副反射鏡５０についても同様である。

２．本実施形態に係るプロジェクターの回路構成
図３は、本実施形態に係るプロジェクター５００の回路構成の一例を示す図である。プロジェクター５００は、先に説明した光学系の他に、映像信号変換部５１０、直流電源装置８０、放電灯点灯装置１０、放電灯９０、液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂ、映像処理装置５７０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５８０、操作受付部５９０を含んでいてもよい。

映像信号変換部５１０は、外部から入力された映像信号５０２（輝度−色差信号やアナログＲＧＢ信号など）を所定のワード長のデジタルＲＧＢ信号に変換して映像信号５１２Ｒ、５１２Ｇ、５１２Ｂを生成し、映像処理装置５７０に供給する。また、映像信号変換部５１０は、映像信号５０２を入力するための配線などの有無に関する情報や、映像信号５０２の有無に関する情報を、通信信号５１４を介してＣＰＵ５８０に出力してもよい。

映像処理装置５７０は、３つの映像信号５１２Ｒ、５１２Ｇ、５１２Ｂに対してそれぞれ映像処理を行い、液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂをそれぞれ駆動するための駆動信号５７２Ｒ、５７２Ｇ、５７２Ｂを液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂに供給する。液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂに入力される駆動信号５７２Ｒ、５７２Ｇ、５７２Ｂに基づいて、図１を用いて説明した光学系によって、スクリーン７００に映像が投影される。

直流電源装置８０は、外部の交流電源６００から供給される交流電圧を一定の直流電圧に変換し、トランス（図示しないが、直流電源装置８０に含まれる）の２次側にある映像信号変換部５１０、映像処理装置５７０及びトランスの１次側にある放電灯点灯装置１０に直流電圧を供給する。

放電灯点灯装置１０は、起動時に放電灯９０の電極間に高電圧を発生して絶縁破壊させて放電路を形成し、以後放電灯９０が放電を維持するための駆動電流Ｉを供給する。

液晶パネル５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂは、それぞれ駆動信号５７２Ｒ、５７２Ｇ、５７２Ｂに基づいて、先に説明した光学系を介して各液晶パネルに入射される色光の輝度を変調する。

操作受付部５９０は、プロジェクター５００に対する操作５９２を受け付け、操作５９２に関する情報を、通信信号５９４を介してＣＰＵ５８０に出力する。操作受付部５９０は、ボタン、レバー、スイッチなど、種々の公知の構成を含んで構成されていてもよい。

ＣＰＵ５８０は、プロジェクターの点灯開始から消灯に至るまでの動作を制御する。例えば、点灯命令や消灯命令を、通信信号５８２を介して放電灯点灯装置１０に出力してもよい。また、ＣＰＵ５８０は、放電灯点灯装置１０から放電灯９０の点灯状態を表す点灯情報を、通信信号５８４を介して受け取ってもよい。また、操作受付部５９０が受け付けた操作５９２に関する情報を、通信信号５９４を介して受け取ってもよい。

また、ＣＰＵ５８０は、プロジェクター５００の動作モードが第１モードであるか第２モードであるかを判定する判定部１５０として機能してもよい。動作モードは、例えば、第１モードを、プロジェクター５００が映像を投影する通常モードとし、第２モードを、プロジェクター５００が通常モードよりも投影する映像を大幅に暗くする（あるいは、映像を投影しない）スタンバイ状態となるスタンバイモードとしてもよい。なお、動作モードとして、第１モード及び第２モードとは異なる第３モードを有していてもよい。例えば、第３モードを、通常モードの８０％程度の電力で放電灯９０を駆動する省エネルギーモードとしてもよい。

判定部１５０は、例えば、通信信号５１４に基づいて、映像信号５０２を入力するための配線などがプロジェクター５００と接続されていない場合や映像信号５０２の入力がない場合に動作モードを第２モードとしたり、通信信号５９４に基づいて、操作受付部５９０が操作５９２として、プロジェクター５００の状態を通常モードよりも投影する映像を暗くする（あるいは、映像を投影しない）スタンバイ状態とするミュート操作を受け付けた場合に動作モードを第２モードとしたり、他の場合には動作モードを第１モードとしたりしてもよい。

判定部１５０は、判定した動作モードに関する情報である動作モード情報を、通信信号５８２を介して放電灯点灯装置１０に出力してもよい。

３．本実施形態における放電灯点灯装置の構成
図４は、放電灯点灯装置１０の回路構成の一例を示す図である。

放電灯点灯装置１０は、電力制御回路２０を含む。電力制御回路２０は、放電灯９０に供給する駆動電力を生成する。本実施形態においては、電力制御回路２０は、直流電源８０を入力とし、当該入力電圧を降圧して直流電流Ｉｄを出力するダウンチョッパー回路で構成されている。

電力制御回路２０は、スイッチ素子２１、ダイオード２２、コイル２３及びコンデンサー２４を含んで構成されることができる。スイッチ素子２１は、例えばトランジスターで構成することができる。本実施形態においては、スイッチ素子２１の一端は直流電源８０の正電圧側に接続され、他端はダイオード２２のカソード端子及びコイル２３の一端に接続されている。また、コイル２３の他端にはコンデンサー２４の一端が接続され、コンデンサー２４の他端はダイオード２２のアノード端子及び直流電源８０の負電圧側に接続されている。スイッチ素子２１の制御端子には制御部４０（後述）から電力制御信号が入力されてスイッチ素子２１のＯＮ／ＯＦＦが制御される。電力制御信号には、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号が用いられてもよい。

ここで、スイッチ素子２１がＯＮすると、コイル２３に電流が流れ、コイル２３にエネルギーが蓄えられる。その後、スイッチ素子２１がＯＦＦすると、コイル２３に蓄えられたエネルギーがコンデンサー２４とダイオード２２とを通る経路で放出される。その結果、スイッチ素子２１がＯＮする時間の割合に応じた直流電流Ｉｄが発生する。

放電灯点灯装置１０は、極性反転回路３０を含む。極性反転回路３０は、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄを入力し、所与のタイミングで極性反転することにより、制御された時間だけ継続する直流であったり、任意の周波数をもつ交流であったりする駆動電流Ｉを生成出力する。本実施形態においては、極性反転回路３０はインバーターブリッジ回路（フルブリッジ回路）で構成されている。

極性反転回路３０は、例えば、トランジスターなどで構成される第１のスイッチ素子３１、第２のスイッチ素子３２、第３のスイッチ素子３３及び第４のスイッチ素子３４を含み、直列接続された第１のスイッチ素子３１及び第２のスイッチ素子３２と、直列接続された第３のスイッチ素子３３及び第４のスイッチ素子３４を、互いに並列接続して構成される。第１のスイッチ素子３１、第２のスイッチ素子３２、第３のスイッチ素子３３及び第４のスイッチ素子３４の制御端子には、それぞれ制御部４０から極性反転制御信号が入力され、極性反転制御信号に基づいて第１のスイッチ素子３１、第２のスイッチ素子３２、第３のスイッチ素子３３及び第４のスイッチ素子３４のＯＮ／ＯＦＦが制御される。

極性反転回路３０は、第１のスイッチ素子３１及び第４のスイッチ素子３４と、第２のスイッチ素子３２及び第３のスイッチ素子３３を交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、電力制御回路２０から出力される直流電流Ｉｄの極性を交互に反転し、第１のスイッチ素子３１と第２のスイッチ素子３２との共通接続点及び第３のスイッチ素子３３と第４のスイッチ素子３４との共通接続点から、制御された時間だけ継続する直流であったり、制御された周波数をもつ交流であったりする駆動電流Ｉを生成出力する。

すなわち、第１のスイッチ素子３１及び第４のスイッチ素子３４がＯＮの時には第２のスイッチ素子３２及び第３のスイッチ素子３３をＯＦＦにし、第１のスイッチ素子３１及び第４のスイッチ素子３４がＯＦＦの時には第２のスイッチ素子３２及び第３のスイッチ素子３３をＯＮにするように制御する。したがって、第１のスイッチ素子３１及び第４のスイッチ素子３４がＯＮの時には、コンデンサー２４の一端から第１のスイッチ素子３１、放電灯９０、第４のスイッチ素子３４の順に流れる駆動電流Ｉが発生する。また、第２のスイッチ素子３２及び第３のスイッチ素子３３がＯＮの時には、コンデンサー２４の一端から第３のスイッチ素子３３、放電灯９０、第２のスイッチ素子３２の順に流れる駆動電流Ｉが発生する。

本実施形態において、電力制御回路２０と極性反転回路３０とを合わせて放電灯駆動部２３０に対応する。すなわち、放電灯駆動部２３０は、駆動電流Ｉを放電灯９０に供給することによって、放電灯９０に駆動電力を供給して放電灯９０を駆動する。

放電灯点灯装置１０は、制御部４０を含む。制御部４０は、動作モードとして第１モード及び第２モードを有し、動作モードに基づいて放電灯駆動部２３０を制御する。図４に示される例では、制御部４０は、ＣＰＵ５８０の一部として構成された判定部１５０によって判定された動作モードに関する情報である動作モード情報を、通信信号５８２を介して受け付け、受け付けた動作モード情報に基づいて放電灯駆動部２３０を制御する。

また、図４に示される例では、制御部４０は、電力制御回路２０及び極性反転回路３０を制御することにより、放電灯９０へ供給される駆動電力、駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間、駆動電流Ｉの電流値、周波数等を制御する。制御部４０は、極性反転回路３０に対して駆動電流Ｉの極性反転タイミングにより、駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間、駆動電流Ｉの周波数等を制御する極性反転制御を行う。また、制御部４０は、電力制御回路２０に対して、出力される直流電流Ｉｄの電流値を制御することによって、放電灯９０へ供給される駆動電力を制御する駆動電力制御を行う。

制御部４０の構成は、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、制御部４０は、システムコントローラー４１、電力制御回路コントローラー４２及び極性反転回路コントローラー４３含んで構成されている。なお、制御部４０は、その一部又は全てを半導体集積回路で構成されていてもよい。

システムコントローラー４１は、電力制御回路コントローラー４２及び極性反転回路コントローラー４３を制御することにより、電力制御回路２０及び極性反転回路３０を制御する。システムコントローラー４１は、後述される放電灯点灯装置１０内部に設けられた状態検出部６０の電圧検出部によって検出された駆動電圧Ｖｌａ及び駆動電流Ｉに基づき、電力制御回路コントローラー４２及び極性反転回路コントローラー４３を制御してもよい。

本実施形態においては、システムコントローラー４１は記憶部４４を含んで構成されている。なお、記憶部４４は、システムコントローラー４１とは独立に設けてもよい。

システムコントローラー４１は、記憶部４４に格納された情報に基づき、電力制御回路２０及び極性反転回路３０を制御してもよい。記憶部４４には、例えば駆動電流Ｉが同一極性で継続する保持時間、駆動電流Ｉの電流値、周波数、波形、変調パターン等の駆動パラメーターに関する情報が格納されていてもよい。

電力制御回路コントローラー４２は、システムコントローラー４１からの制御信号に基づき、電力制御回路２０へ電力制御信号を出力することにより、電力制御回路２０を制御する。

極性反転回路コントローラー４３は、システムコントローラー４１からの制御信号に基づき、極性反転回路３０へ極性反転制御信号を出力することにより、極性反転回路３０を制御する。

なお、制御部４０は、専用回路により実現して上述した制御や後述する処理の各種制御を行うようにすることもできるが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部４４等に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、これらの処理の各種制御を行うようにすることもできる。図５は、制御部４０の他の構成例について説明するための図である。図５に示すように、制御部４０は、制御プログラムにより、電力制御回路２０を制御する電力制御手段４０−１、極性反転回路３０を制御する極性反転制御手段４０−２として機能するように構成してもよい。

また、図４に示される例では、制御部４０は、放電灯点灯装置１０の一部として構成されているが、制御部４０の機能の一部又は全部をＣＰＵ５８０が担うように構成されていてもよい。

放電灯点灯装置１０は、動作検出部６０を含んでもよい。動作検出部６０は、例えば放電灯９０の駆動電圧Ｖｌａを検出し、駆動電圧情報を出力する電圧検出部や、駆動電流Ｉを検出し、駆動電流情報を出力する電流検出部を含んでもよい。本実施形態においては、電圧検出部は、第１及び第２の抵抗６１及び６２を含んで構成され、電流検出部は、第３の抵抗６３を含んで構成されている。

本実施形態において、電圧検出部は、放電灯９０と並列に、互いに直列接続された第１の抵抗６１及び第２の抵抗６２で分圧した電圧により駆動電圧Ｖｌａを検出する。また、本実施形態において、電流検出部は、放電灯９０に直列に接続された第３の抵抗６３に発生する電圧により駆動電流Ｉを検出する。

放電灯点灯装置１０は、イグナイター回路７０を含んでもよい。イグナイター回路７０は、放電灯９０の点灯開始時にのみ動作し、放電灯９０の点灯開始時に放電灯９０の電極間（第１電極９２と第２電極９３との間）を絶縁破壊して放電路を形成するために必要な高電圧（放電灯９０の通常点灯時よりも高い電圧）を放電灯９０の電極間（第１電極９２と第２電極９３との間）に供給する。本実施形態においては、イグナイター回路７０は、放電灯９０と並列に接続されている。

４．駆動電流の極性と電極の温度との関係
図６（Ａ）ないし図６（Ｄ）は、放電灯９０に供給する駆動電流Ｉの極性と電極の温度との関係を示す説明図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、第１電極９２及び第２電極９３の動作状態を示している。図中には、第１電極９２及び第２電極９３の先端部分が示されている。第１電極９２及び第２電極９３の先端にはそれぞれ突起５５２ｐ、５６２ｐが設けられている。第１電極９２と第２電極９３の間で生じる放電は、主として突起５５２ｐと突起５６２ｐとの間で生じる。本実施例では、突起が無い場合と比べて、第１電極９２及び第２電極９３における放電位置（アーク位置）の移動を抑えることができる。ただし、このような突起を省略してもよい。

図６（Ａ）は、第１電極９２が陽極として動作し、第２電極９３が陰極として動作する第１極性状態Ｐ１を示している。第１極性状態Ｐ１では、放電によって、第２電極９３（陰極）から第１電極９２（陽極）へ電子が移動する。陰極（第２電極９３）からは、電子が放出される。陰極（第２電極９３）から放出された電子は、陽極（第１電極９２）の先端に衝突する。この衝突によって熱が生じ、そして、陽極（第１電極９２）の先端（突起５５２ｐ）の温度が上昇する。

図６（Ｂ）は、第１電極９２が陰極として動作し、第２電極９３が陽極として動作する第２極性状態Ｐ２を示している。第２極性状態Ｐ２では、第１極性状態Ｐ１とは逆に、第１電極９２から第２電極９３へ電子が移動する。その結果、第２電極９３の先端（突起５６２ｐ）の温度が上昇する。

このように、陽極の温度は、陰極と比べて高くなりやすい。ここで、一方の電極の温度が他方の電極と比べて高い状態が続くことは、種々の不具合を引き起こし得る。例えば、高温電極の先端が過剰に溶けた場合には、意図しない電極変形が生じ得る。その結果、アーク長が適正値からずれる場合がある。また、低温電極の先端の溶融が不十分な場合には、先端に生じた微少な凹凸が溶けずに残り得る。その結果、いわゆるアークジャンプが生じる（アーク位置が安定せずに移動する）場合がある。

このような不具合を抑制する技術として、駆動電流Ｉとして、各電極の極性を繰り返し交替させる交流電流を放電灯９０に供給する交流駆動を利用可能である。図６（Ｃ）は、放電灯９０（図２）に供給される駆動電流Ｉの一例を示すタイミングチャートである。横軸は時間Ｔを示し、縦軸は駆動電流Ｉの電流値を示している。駆動電流Ｉは、放電灯９０を流れる電流を示す。正値は、第１極性状態Ｐ１を示し、負値は、第２極性状態Ｐ２を示す。図６（Ｃ）に示す例では、駆動電流Ｉとして矩形波交流電流が利用されている。そして、図６（Ｃ）に示す例では、第１極性状態Ｐ１と第２極性状態Ｐ２とが交互に繰り返されている。ここで、第１極性区間Ｔｐは、第１極性状態Ｐ１が続く時間を示し、第２極性区間Ｔｎは、第２極性状態Ｐ２が続く時間を示す。また、図６（Ｃ）に示す例では、第１極性区間Ｔｐの平均電流値はＩｍ１であり、第２極性区間Ｔｎの平均電流値は−Ｉｍ２である。なお、放電灯９０の駆動に適した駆動電流Ｉの周波数は、放電灯９０の特性に合わせて、実験的に決定可能である（例えば、３０Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲の値が採用される）。他の値Ｉｍ１、−Ｉｍ２、Ｔｐ、Ｔｎも、同様に実験的に決定可能である。

図６（Ｄ）は、第１電極９２の温度変化を示すタイミングチャートである。横軸は時間Ｔを示し、縦軸は温度Ｈを示している。第１極性状態Ｐ１では、第１電極９２の温度Ｈが上昇し、第２極性状態Ｐ２では、第１電極９２の温度Ｈが降下する。また、第１極性状態Ｐ１と第２極性状態Ｐ２状態が繰り返されるので、温度Ｈは、最小値Ｈｍｉｎと最大値Ｈｍａｘとの間で周期的に変化する。なお、図示は省略するが、第２電極９３の温度は、第１電極９２の温度Ｈとは逆位相で変化する。すなわち、第１極性状態Ｐ１では、第２電極９３の温度が降下し、第２極性状態Ｐ２では、第２電極９３の温度が上昇する。

第１極性状態Ｐ１では、第１電極９２（突起５５２ｐ）の先端が溶融するので、第１電極９２（突起５５２ｐ）の先端が滑らかになる。これにより、第１電極９２での放電位置の移動を抑制できる。また、第２電極９３（突起５６２ｐ）の先端の温度が降下するので、第２電極９３（突起５６２ｐ）の過剰な溶融が抑制される。これにより、意図しない電極変形を抑制できる。第２極性状態Ｐ２では、第１電極９２と第２電極９３の立場が逆である。したがって、２つの状態Ｐ１、Ｐ２を繰り返すことによって、第１電極９２及び第２電極９３のそれぞれにおける不具合を抑制できる。

ここで、電流Ｉの波形が対称である場合、すなわち、電流Ｉの波形が「｜Ｉｍ１｜＝｜−Ｉｍ２｜、Ｔｐ＝Ｔｎ」という条件を満たす場合には、第１電極９２と第２電極９３との間で、供給される電力の条件が同じである。したがって、第１電極９２及び第２電極９３の熱的条件（温度の上がりやすさや下がりやすさ）が同一であれば、第１電極９２と第２電極９３との間の温度差が小さくなるものと推定される。

また、電極が広い範囲にわたり加熱されすぎる（アークスポット（アーク放電に伴う電極表面上のホットスポット）が大きくなる）と過剰な溶融により電極の形状が崩れる。逆に、電極が冷えすぎる（アークスポットが小さくなる）と電極の先端が十分に溶融できず、先端を滑らかに戻せない、すなわち電極の先端が変形しやすくなる。したがって、電極に対して一様なエネルギー供給状態を継続すると、電極の先端（突起５５２ｐ及び突起５６２ｐ）が意図しない形状に変形しやすくなる。

また、放電灯９０の点灯状態を維持したまま放電灯９０の第１電極９２及び第２電極９３に供給される電力を下げて駆動し続けると、放電灯９０の第１電極９２及び第２電極９３の温度が下がり、電極材料（タングステンなど）が放電灯９０の封体に析出する黒化現象が発生しやすくなる。黒化現象が発生すると、黒化した部分が光を吸収して放電灯の温度が上昇し、封体に用いられるガラスなどが結晶化して、失透現象が発生する原因となる。失透現象が発生すると、放電灯の照度が低下したり、封体が破損しやすくなったりする。

５．本実施形態における駆動電力の制御例
次に、本実施形態に係るプロジェクター５００における駆動電力の制御の具体例について説明する。

本実施形態において、プロジェクター５００の制御部４０は、動作モードが第１モードである場合には、駆動電力として第１電力Ｗ１を放電灯９０に供給するように放電灯駆動部２３０を制御し、動作モードが第２モードである場合には、第１電力Ｗ１よりも小さい第２電力Ｗ２以下であり、かつ、第２電力Ｗ２よりも小さい第３電力Ｗ３以上である範囲で、駆動電力を変化させながら放電灯９０に供給するように放電灯駆動部２３０を制御する。

放電灯駆動部２３０が、放電灯９０に駆動電流Ｉとして交流電流を供給することによって放電灯９０に駆動電力を供給する場合には、第１電力Ｗ１、第２電力Ｗ２及び第３電力Ｗ３は、駆動電流Ｉの１周期あたりの平均電力としてもよい。

図７は、本実施形態に係るプロジェクター５００における駆動電力の制御の一例を説明するためのグラフである。横軸は時間、縦軸は放電灯９０の駆動電力を表す。

図７に示される例では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と、時刻ｔ４以降の期間は、プロジェクター５００の動作モードが第１モードとなる第１モード期間である。また、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間は、プロジェクター５００の動作モードが第２モードとなる第２モード期間である。なお、本実施形態においては、動作モードは、第１モードを、プロジェクター５００が映像を投影する通常モードとし、第２モードを、プロジェクター５００が通常モードよりも投影する映像を大幅に暗くする（あるいは、映像を投影しない）スタンバイ状態となるスタンバイモードとしている。

制御部４０は、動作モードが第１モードとなる第１モード期間において、駆動電力として第１電力Ｗ１を放電灯９０に供給するように放電灯駆動部２３０を制御する。第１電力は、例えば、放電灯９０の定格電力の１００％であってもよい。

制御部４０は、動作モードが第２モードとなる第２モード期間において、第１電力Ｗ１よりも小さい第２電力Ｗ２以下であり、かつ、第２電力Ｗ２よりも小さい第３電力Ｗ３以上である範囲で、駆動電力を変化させながら放電灯９０に供給するように放電灯駆動部２３０を制御する。第２電力Ｗ２は、例えば、放電灯９０の定格電力の３０％程度であってもよい。第３電力Ｗ３は、例えば、放電灯９０の定格電力の２０％程度であってもよい。第２電力Ｗ２と第３電力Ｗ３との差は、例えば、放電灯９０の５％〜１０％程度であってもよい。

動作モードが第２モードである場合における放電灯９０に供給される駆動電力の変化のさせ方は、周期的なパターンで変化させてもよいし、ランダムに変化させてもよい。図７に示される例では、放電灯９０に供給される駆動電力を周期的なパターンで変化させている。また、図７に示される例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間をそれぞれ１周期とする正弦曲線となるように、放電灯９０の駆動電力を周期的なパターンで変化させている。駆動電力を周期的なパターンで変化させる場合における周期の長さは、例えば、１０秒〜１分程度であってもよい。また、第２モード期間において駆動電力が最大値をとる間隔、又は、第２モード期間において駆動電力が最小値をとる間隔は、例えば、１０秒〜１分程度であってもよい。

本実施形態に係るプロジェクター５００によれば、相対的に低電力となる第２モードを有することにより、消費電力を抑制できる。また、本実施形態に係るプロジェクター５００によれば、相対的に低電力となる第２モードにおいて、駆動電力を変化させながら放電灯９０に供給されるように放電灯駆動部２３０が制御されるので、放電灯９０の電極温度が低い状態を長時間継続することがなくなる。これによって、放電灯９０の黒化現象の発生を抑制できる。したがって、消費電力を抑制しつつ、放電灯の劣化を抑制できるプロジェクターを実現できる。また、相対的に低電力となる第２モードで駆動電力を変化させるので、駆動電力の変化により放電灯９０の照度が変化したとしても、ユーザーに不快感を与えにくい。

本実施形態に係るプロジェクター５００において、第３電力Ｗ３は、放電灯９０が点灯状態を維持できる電力であってもよい。放電灯９０が点灯状態を維持できる電力は、通常は、放電灯９０の定格電力の２０％程度である。

第３電力Ｗ３を放電灯９０が点灯状態を維持できる電力とすることによって、第１モードにおいても第２モードにおいても、放電灯９０は点灯状態を維持できる。したがって、第２モードから第１モードへと変更する場合に放電灯９０を再点灯する必要がなく、短時間で動作モードを変更できる。

６．本実施形態における駆動電流の制御例
次に、本実施形態に係るプロジェクター５００における駆動電流の制御の具体例について説明する。

図８は、本実施形態に係るプロジェクター５００における駆動電力と駆動電流Ｉの関係の一例を模式的に表すタイミングチャートである。図８の上のグラフの横軸は時間、縦軸は放電灯９０の駆動電力を表す。図８の下のグラフの横軸は時間、縦軸は放電灯９０の駆動電流Ｉを表す。また、図８の下のグラフにおいて、放電灯９０の第１電極９２が陽極（第２電極９３が陰極）となる場合の駆動電流Ｉを正値とし、放電灯９０の第２電極９３が陽極（第１電極９２が陰極）となる場合の駆動電流Ｉを負値として表している。

図８の上のグラフは、図７に示されるグラフの時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間に対応したグラフである。図８の下のグラフは、図８の上のグラフに対応する駆動電流Ｉ、すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間における駆動電流Ｉを模式的に表している。

放電灯９０の駆動電圧Ｖｌａが一定である場合には、放電灯９０の駆動電力と駆動電流Ｉの絶対値とは比例関係となる。したがって、放電灯９０の駆動電流Ｉを変化させることによって、放電灯９０の駆動電力を変化させることができる。

本実施形態において、放電灯駆動部２３０は、駆動電流Ｉとして交流電流を放電灯９０に供給することにより駆動電力を放電灯９０に供給している。駆動電流Ｉとして交流電流を放電灯９０に供給する利点については、「４．駆動電流の極性と電極の温度との関係」の項で述べたとおりである。

図８に示される例では、駆動電流Ｉの１周期の期間中は、駆動電流Ｉの絶対値は一定となっている。すなわち、駆動電流Ｉの波形は、いわゆる矩形状の波形となっている。なお、駆動電流Ｉの波形はこれに限らず、駆動電流Ｉの半周期の期間中において、駆動電流Ｉの絶対値が、第１の電流値となる期間で始まり、第１の電流値よりも大きい第２の電流値となる期間で終わる波形や、駆動電流Ｉの半周期の期間中において、駆動電流Ｉの絶対値が単調増加する波形など、駆動電流Ｉの１周期の期間中において、駆動電流Ｉの絶対値が異なる値をとる波形であってもよい。

本実施形態において、制御部４０は、動作モードが第２モードである場合には、駆動電流Ｉの１周期あたりの駆動電力の平均値を変化させるように駆動電力を変化させながら、放電灯９０に供給するように放電灯駆動部２３０を制御してもよい。この場合には、駆動電力を周期的なパターンで変化させる場合においては、駆動電力の変化の周期は、駆動電流Ｉの周期よりも長くなる。

図８に示される例では、例えば、駆動電流Ｉの１周期ごとに駆動電力の平均値を順に算出すると、第２モード期間において、駆動電力の平均値が互いに異なる値となる期間が存在している。

また、第２モード期間において、駆動電流Ｉの１周期ごとに、駆動電流Ｉの絶対値を変更してもよい。この場合には、駆動電力は、階段状に異なる値をとるように変化する。すなわち、駆動電流Ｉの１周期あたりの駆動電力の平均値が、駆動電流Ｉの１周期ごとに変更される。

本実施形態に係るプロジェクター５００によれば、動作モードが第２モードである場合には、制御部４０が、駆動電流Ｉの１周期あたりの駆動電力の平均値を変化させるように駆動電力を変化させながら放電灯９０に供給するように放電灯駆動部２３０を制御することによって、放電灯９０の電極温度をより確実に上昇させることができる。これによって、放電灯９０の電極温度が低い状態を長時間継続することがなくなる。したがって、放電灯９０の黒化現象の発生を抑制できる。

７．駆動電力の制御の変形例
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、本実施形態に係るプロジェクター５００における駆動電力の制御の変形例を説明するためのグラフである。横軸は時間、縦軸は放電灯９０の駆動電力を表す。以下では、図７を用いて説明した制御との相違点について説明する。

図９（Ａ）に示される例では、放電灯９０の駆動電力を周期的なパターンで変化させている。また、図９（Ａ）に示される例では、時刻ｔ１から時刻ｔ１１までの期間、時刻ｔ２から時刻ｔ２１までの期間、時刻ｔ３から時刻ｔ３１までの期間では、駆動電力が第３電力Ｗ３から第２電力Ｗ２まで直線的に単調増加し、時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの期間、時刻ｔ２１から時刻ｔ３までの期間、時刻ｔ３１から時刻ｔ４までの期間では、駆動電力が第２電力Ｗ２から第３電力Ｗ３まで直線的に単調減少するように、放電灯９０の駆動電力を周期的なパターンで変化させている。

図９（Ｂ）に示される例では、放電灯９０の駆動電力を周期的なパターンで変化させている。また、図９（Ｂ）に示される例では、時刻ｔ１から時刻ｔ１２までの期間、時刻ｔ２から時刻ｔ２２までの期間、時刻ｔ３から時刻ｔ３２までの期間では、駆動電力が第３電力Ｗ３で一定となり、時刻ｔ１２から時刻ｔ２までの期間、時刻ｔ２２から時刻ｔ３までの期間、時刻ｔ３２から時刻ｔ４までの期間では、駆動電力が第２電力Ｗ２で一定となるように、放電灯９０の駆動電力を周期的なパターンで変化させている。また、図９（Ｂ）に示される例では、第２モード期間における駆動電力の平均値よりも大きくなる期間（図９（Ｂ）では、第２電力Ｗ２となる期間）の長さと、第２モード期間における駆動電力の平均値よりも小さくなる期間（図９（Ｂ）では、第３電力Ｗ３となる期間）の長さとが異なるような周期的なパターンで放電灯９０の駆動電力を変化させている。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示される例においても、相対的に低電力となる第２モードを有することにより、消費電力を抑制できる。また、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示される例においても、相対的に低電力となる第２モードにおいて、駆動電力を変化させながら放電灯９０に供給されるように放電灯駆動部２３０が制御されるので、放電灯９０の電極温度が低い状態を長時間継続することがなくなる。これによって、放電灯９０の黒化現象の発生を抑制できる。したがって、消費電力を抑制しつつ、放電灯の劣化を抑制できるプロジェクターを実現できる。また、相対的に低電力となる第２モードで駆動電力を変化させるので、駆動電力の変化により放電灯９０の照度が変化したとしても、ユーザーに不快感を与えにくい。

上記各実施形態においては、３つの液晶パネルを用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つ、２つ又は４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも適用可能である。

上記各実施形態においては、透過型のプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型のプロジェクターにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶パネル等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶パネルやマイクロミラー型光変調装置などのように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス；Texas Instruments社の商標）を用いることができる。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。

本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０ 放電灯点灯装置、２０ 電力制御回路、２１ スイッチ素子、２２ ダイオード、２３ コイル、２４ コンデンサー、３０ 極性反転回路、３１ 第１のスイッチ素子、３２ 第２のスイッチ素子、３３ 第３のスイッチ素子、３４ 第４のスイッチ素子、４０ 制御部、４０−１ 電力制御手段、４０−２ 極性反転制御手段、４１ システムコントローラー、４２ 電力制御回路コントローラー、４３ 極性反転回路コントローラー、４４ 記憶部、５０ 副反射鏡、６０ 動作検出部、６１ 第１の抵抗、６２ 第２の抵抗、６３ 第３の抵抗、７０ イグナイター回路、８０ 直流電源装置、９０ 放電灯、９０ｅ１ 第１端部、９０ｅ２ 第２端部、９１ 放電空間、９２ 第１電極、９３ 第２電極、１１２ 主反射鏡、１１４ 固定部材、１５０ 判定部、２００ 光源装置、２１０ 光源ユニット、２３０ 放電灯駆動部、３０５ 平行化レンズ、３１０ 照明光学系、３２０ 色分離光学系、３３０Ｒ，３３０Ｇ，３３０Ｂ 液晶ライトバルブ、３４０ クロスダイクロイックプリズム、３５０ 投写光学系、５００ プロジェクター、５０２ 映像信号、５１０ 映像信号変換部、５１２Ｒ，５１２Ｇ，５１２Ｂ 映像信号、５１４ 通信信号、５２２ 固定部材、５３４ 導電性部材、５３６ 第１端子、５４４ 導電性部材、５４６ 第２端子、５５２ｐ 突起、５６０Ｒ，５６０Ｇ，５６０Ｂ 液晶パネル、５６２ｐ 突起、５７０ 映像処理装置、５７２Ｒ，５７２Ｇ，５７２Ｂ 駆動信号、５８０ ＣＰＵ、５８２ 通信信号、５８４ 通信信号、５９０ 操作受付部、５９２ 操作、５９４ 通信信号、６００ 交流電源、７００ スクリーン

Claims (4)

1. 放電灯と、
   前記放電灯に駆動電力を供給して前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、
   動作モードとして第１モード及び第２モードを有し、前記動作モードに基づいて前記放電灯駆動部を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、
   前記動作モードが前記第１モードである場合には、前記駆動電力として第１電力を前記放電灯に供給するように前記放電灯駆動部を制御し、
   前記動作モードが前記第２モードである場合には、前記第１電力よりも小さい第２電力以下であり、かつ、前記第２電力よりも小さい第３電力以上である範囲で、前記駆動電力を正弦曲線となる周期的なパターンで変化させながら前記放電灯に供給するように前記放電灯駆動部を制御する、プロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
   前記放電灯駆動部は、駆動電流として交流電流を前記放電灯に供給することにより前記駆動電力を前記放電灯に供給し、
   前記制御部は、前記動作モードが前記第２モードである場合には、前記駆動電流の１周期あたりの前記駆動電力の平均値を変化させるように、前記駆動電力を変化させながら前記放電灯に供給するように前記放電灯駆動部を制御する、プロジェクター。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載のプロジェクターにおいて、
   前記第３電力は、前記放電灯が点灯状態を維持できる電力である、プロジェクター。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプロジェクターにおいて、
   前記第２モードは、前記第１モードよりも投影する映像を大幅に暗くする、または映像を投影しないスタンバイ状態となる場合、および映像信号が入力されていない場合のうちいずれかの場合に実行される、プロジェクター。

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