JP5834787B2 - 放電灯点灯装置、プロジェクター、及び放電灯の駆動方法 - Google Patents
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このような問題に対応するために、上記特許文献1のように、単に周波数の異なる交流電流を用いて放電灯を駆動したり、上記特許文献2のように、単に高周波の交流に直流を間欠的に挿入した駆動電流を放電灯に供給したりしても、動作電力に対応していないため、使用時間に伴い、低輝度モードにおいて早期にフリッカーを発生してしまうか、逆に高輝度モードにおいて電極消耗を早めてしまう可能性がある。
図1は、本発明の第1実施形態としてのプロジェクター500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。
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、希ガス、金属ハロゲン化合物、水銀等を含む放電媒体であるガスが封入されている。
これらの端子(第1端子536、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、これらの端子536、546に、交流電流を供給する。その結果、2つの電極(第1電極92、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。
(1)放電灯点灯装置の構成
図3は、本実施形態に係る放電灯点灯装置の回路図の一例である。
本実施形態において、電圧検出部60は、放電灯90と並列に、互いに直列接続された第1及び第2の抵抗61及び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。
次に、第1実施形態に係る放電灯点灯装置10の制御の具体例について説明する。
制御部40は、放電灯90の点灯開始直後にイグナイター回路70を動作させ、放電灯90の電極間を絶縁破壊して放電路を形成する。放電路が形成されると、制御部40は、イグナイター回路70の動作を停止させ、所定の期間点灯始動用の駆動条件で電力制御回路20及び極性反転回路30を制御して放電灯90の電極間に始動用の駆動電流を供給する。その後、放電灯90が一定の電力で駆動可能になると、制御部40は、定常点灯時の駆動条件により所定の電力を放電灯90に供給するように、電力制御回路20及び極性反転回路30を制御する。
第2実施形態の放電灯点灯装置10では、定常点灯時において低輝度モードが選択された場合、制御部40は、第1直流駆動処理D1を行う期間及び第2直流駆動処理D2を行う期間の少なくとも一方の長さを短くするとともに、さらに第1交流駆動処理A1及び第2交流駆動処理A2の少なくとも一方の周波数を高くする。
前述した第1実施形態では、低輝度モードが選択された場合には高輝度モードの時の図7に示す例から、図8の例に示す例に放電灯90に供給される駆動電流Iがすぐに変化し、直流期間が短縮され陰極側となる電極の変形を抑制できる一方で、低輝度モードで供給される駆動電流Iの値が高輝度モードの場合より低下し且つ直流期間が短縮されることで陽極時の第1電極92及び第2電極93の先端部の温度が低下して、突起552p及び562pの溶融性が低下する場合がある。
そこで、本実施形態では、低輝度モードが選択された場合には、直流期間を短縮することで陰極側となる電極の変形を抑制するとともに、交流の周波数を高くすることでアークの安定性を高め、両電極において良好な形状の突起を保ち、フリッカーを抑制することが可能となる。
図9(B)に示されるように本実施形態での低輝度モード時の駆動電流Iは、第1実施形態として図8(B)に示した第1交流駆動処理A1を行う周波数95Hzとする例に対して、165Hzまで高くした例について示している。
また、本実施形態では、図9(B)に示した低輝度モード時の駆動電流Iは、図9(A)に示した高輝度モード時の第1交流駆動処理A1における95〔Hz〕の周波数に対して第1交流駆動処理A1における周波数を165Hzにするとともに、周期数を3から11に増加させた例について示している。なお、本実施形態における駆動電流Iでは、第2区間の第2交流駆動処理A2についても、第1実施形態として図8(B)に示した例に対して周波数と周期数を本実施形態の第1区間の駆動電流Iと同様に変更する。
前記第1及び第2実施形態の放電灯点灯装置10では、制御部40は、図7〜図9に示す例のような制御によって電極消耗を抑制することが可能となるものの、放電灯90を同じモード(高輝度モード又は低輝度モード)で長時間点灯させた場合に、第1電極92における突起552p及び第2電極93の突起562pの間の距離の増加、すなわち劣化の進行を止めることはできない。
そこで本実施形態では、第1直流駆動処理D1を行う期間及び第2直流駆動処理D2を行う期間の少なくとも一方の長さを短くする変化、第1交流駆動処理A1を行う期間及び第2交流駆動処理A2を行う期間の少なくとも一方の周波数を増加させる変化、および第1交流駆動処理A1を行う期間及び第2交流駆動処理A2を行う期間の少なくとも一方の周期数を増加させる変化を電極間距離に応じて段階的に行う。一般的に突起552pおよび突起562pの間の距離が電極消耗によって増加すると定常点灯時の駆動電圧Vlaが高くなる。そのため、例えば、放電灯点灯装置10内部に設けた電圧検出部60により検出した駆動電圧Vlaに基づいて、制御部40が上述した段階的な変更を行うようにしてもよい。
まず、電圧検出部60が駆動電圧Vlaを検出する(ステップS100)。次に、制御部40は、記憶部44に記憶された表1に示すテーブルからステップS100で検出した駆動電圧Vlaに対応する駆動条件を選択する(ステップS102)。
図10のステップS102で駆動条件を選択した後に、制御部40は、駆動条件を変更する必要があるか否かを判定する(ステップS104)。制御部40が、駆動条件を変更する必要があるものと判定した場合(ステップS104でYESの場合)には、ステップS102で選択した駆動条件に変更して放電灯90を駆動する(ステップS106)。制御部40が、駆動条件を変更する必要がないものと判定した場合(ステップS104でNOの場合)には、従前の駆動条件で放電灯90を駆動し続ける。
ステップS104でNOの場合及びステップS106の後に、制御部40は、放電灯90の消灯命令があるか否かを判定する(ステップS108)。制御部40が、消灯命令があるものと判定した場合(ステップS108でYESの場合)には、放電灯90の点灯を終了(消灯)する(ステップS110)。制御部40が、消灯命令がないものと判定した場合(ステップS108でNOの場合)には、消灯命令があるまでステップS100〜ステップS108までの制御を繰り返す。
上記第3実施形態では、定常点灯時の駆動電圧Vlaが高くなると、交流駆動処理期間における周波数が高くなり、さらに駆動電圧Vlaが高くなると、交流駆動処理期間における周期数が多くなる駆動条件(表1)のテーブルから、検出された駆動電圧Vlaに適した駆動条件を選択していた。変形例1ではさらに、駆動電圧Vlaが高くなると、直流駆動処理期間の長さを短くする駆動条件(表2)とすることも可能である。
上記第3実施形態では、所定の条件として定常点灯時に検出した駆動電圧Vlaの値に応じて駆動条件を選択していたが、定常点灯時に駆動電流Ilaを検出して、検出された駆動電流Ilaを所定の条件として駆動条件を選択することも可能である。
図11は、本実施の形態に係るプロジェクター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、画像信号変換部510、直流電源装置520、放電灯点灯装置10、放電灯90、液晶パネル560R、560G、560B、画像処理装置570を含む。
Claims (8)
- 放電灯に駆動電流を供給し、前記放電灯を駆動する放電灯駆動部と、
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、
第1区間において第1直流駆動処理と第1交流駆動処理とを交互に行い、
前記第1区間とは異なる第2区間において第2直流駆動処理と第2交流駆動処理とを交互に行い、
前記第1直流駆動処理において、第1極性成分の第1直流電流を供給し、
前記第1交流駆動処理において、前記第1極性成分と第2極性成分とを繰り返す第1交流電流を供給し、
前記第2直流駆動処理において、前記第2極性成分の第2直流電流を供給し、
前記第2交流駆動処理において、前記第1極性成分と前記第2極性成分とを繰り返す第2交流電流を供給し、
所定の条件として、前記放電灯に供給される駆動電力が所定値以上低減された場合、または前記放電灯が有する電極の劣化状態が所定状態よりも進行した場合、前記第1直流駆動処理が行われる期間の長さ及び前記第2直流駆動処理が行われる期間の長さのうち少なくとも一方を短くする放電灯点灯装置。 - 請求項1に記載の放電灯点灯装置において、
前記第1直流駆動処理が行われる期間の長さは、前記第1交流駆動処理における前記第1交流電流の半周期よりも長く、
前記第2直流駆動処理が行われる期間の長さは、前記第2交流駆動処理における前記第2交流電流の半周期よりも長い放電灯点灯装置。 - 請求項1または請求項2に記載の放電灯点灯装置において、
前記制御部は、前記所定の条件が満たされた場合、前記第1交流駆動処理における前記第1交流電流の周波数及び前記第2交流駆動処理における前記第2交流電流の周波数のうち少なくとも一方を高くする放電灯点灯装置。 - 請求項1乃至3に記載の放電灯点灯装置において、
前記制御部は、前記所定の条件が満たされた場合、前記第1交流駆動処理が行われる期間の長さ及び前記第2交流駆動処理が行われる期間の長さのうち少なくとも一方を長くする放電灯点灯装置。 - 請求項1乃至4に記載の放電灯点灯装置において、
前記劣化状態の進行は、前記放電灯の定常点灯時の駆動電圧が所定値よりも大きくなることである放電灯点灯装置。 - 請求項1乃至4に記載の放電灯点灯装置において、
前記劣化状態の進行は、前記放電灯の定常点灯時の駆動電流が所定値よりも小さくなることである放電灯点灯装置。 - 前記放電灯と、
請求項1乃至6に記載の放電灯点灯装置と、
前記放電灯からの光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学系と、を備えるプロジェクター。 - 放電灯に駆動電流を供給することにより点灯する放電灯の駆動方法であって、
第1区間において第1直流駆動処理と第1交流駆動処理とを交互に行い、
前記第1区間とは異なる第2区間において第2直流駆動処理と第2交流駆動処理とを交互に行い、
前記第1直流駆動処理において、第1極性成分の第1直流電流を供給し、
前記第1交流駆動処理において、前記第1極性成分と第2極性成分とを繰り返す第1交流電流を供給し、
前記第2直流駆動処理において、前記第2極性成分の第2直流電流を供給し、
前記第2交流駆動処理において、前記第1極性成分と前記第2極性成分とを繰り返す第2交流電流を供給し、
所定の条件として、前記放電灯に供給される駆動電力が所定値以上低減された場合、または前記放電灯が有する電極の劣化状態が所定状態よりも進行した場合、前記第1直流駆動処理が行われる期間の長さ及び前記第2直流駆動処理が行われる期間の長さのうち少なくとも一方を短くする放電灯の駆動方法。
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