TWI529476B - 光源裝置、投影機及投影系統 - Google Patents

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TWI529476B TW103119810A TW103119810A TWI529476B TW I529476 B TWI529476 B TW I529476B TW 103119810 A TW103119810 A TW 103119810A TW 103119810 A TW103119810 A TW 103119810A TW I529476 B TWI529476 B TW I529476B
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Description

光源裝置、投影機及投影系統
本發明係關於一種光源裝置、投影機及投影系統。
高壓水銀燈等放電燈係藉由於經電漿化之氣體內進行電弧放電而發光。作為使用此種放電燈者，實現了立體影像顯示之應對3D之投影機被實用化。於應對3D之投影機之一種方式中，將輸入信號分為左眼用信號與右眼用信號並依序交替輸送，並將左眼用影像與右眼用影像交替投影。觀察者配戴2個快門交替開閉之主動式快門眼鏡並選擇性地以左眼觀看左眼用影像，以右眼觀看右眼用影像。藉此，觀察者將自身觀看到之影像識別為立體影像。但是，若配戴上述主動式快門眼鏡，則進入觀察者眼中之影像於大致一半之期間內被快門遮擋。因此，產生影像變暗之問題。
對於該問題，提出有一種採用與主動式快門眼鏡同步地對放電燈進行調光之方式之投影機(例如下述專利文獻1)。該等投影機進行如下調光動作：於打開眼鏡之快門時提高放電燈之亮度，於關閉快門時降低放電燈之亮度。換言之，於打開快門時提高供給至放電燈之電力，於關閉快門時降低供給至放電燈之電力。若進行此種調光，則可不改變放電燈之平均亮度，而於快門打開時增加相當於快門閉合時所降低亮度之亮度。藉此，觀察者可視認明亮之影像。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-32504號公報
然而，已知電弧放電會於放電燈內部產生各種反應，而引起放電燈之照明度降低。抑制該放電燈之照明度降低、延長放電燈之壽命成為課題。
一般而言，作為放電燈之照明度降低之原因，已知有3個主要原因，即：因電弧放電而蒸發之電極物質附著於放電燈之發光管內壁之黑化；因發光管內壁變得高熱而結晶化、白濁而透過率降低之失透；因電弧放電所致之電極之消耗。
於如使供給至上述放電燈之電力變化之具有電力差之驅動中，施加於放電燈之電極之負載變大，電極易消耗。其結果為，存在因電極之消耗而使放電燈之照明度降低，結果放電燈之壽命易變短之問題。
本發明之一態樣係鑒於上述先前技術之問題點而完成者，其目的之一在於提供一種於進行具有電力差之放電燈之驅動之情形時可抑制放電燈之電極之消耗而延長放電燈之壽命之光源裝置、及使用此種光源裝置之投影機。又，本發明之目的之一在於提供一種使用此種投影機之投影系統。
本發明之一態樣之光源裝置之特徵在於包括：放電燈，其將光射出；放電燈驅動部，其將驅動上述放電燈之驅動電流供給至上述放電燈；及控制部，其控制上述放電燈驅動部；且上述驅動電流之驅動電流波形交替地具有第1期間與第2期間；上述第1期間之上述驅動電流之絕對值相對於上述第2期間之上述驅動電流之絕對值相對較小；於上述第1期間中，對上述放電燈供給750Hz以上之交流電流作為上 述驅動電流。
作為具有電力差之放電燈之驅動中電極消耗之原因之一，可考慮電弧亮點之移動。電弧亮點之移動易產生於自被供給至放電燈之電力較大之狀態轉為較小之狀態之情形時。若產生電弧亮點之移動，則於電極中熔融之位置或電極之熔融量變化。其結果為，電極之形狀變得不穩定，且電極變得易消耗。
對此，根據該構成，於驅動電流之絕對值較小、換言之電力較小之第1期間中，使用有750Hz以上之高頻電流。因此，於被供給至放電燈之電力變小之情形時，電弧亮點之移動得以抑制，結果為電極之消耗得以抑制。因此，可延長放電燈之壽命。
亦可為，上述第1期間之上述驅動電流之絕對值為上述第2期間之上述驅動電流之絕對值之80%以下。
根據該構成，可獲得適合用於應對3D之投影機之光源裝置。
亦可為，於上述第2期間中，對上述放電燈供給交流電流作為上述驅動電流。
根據該構成，可更加抑制電極之消耗。
亦可為，於在時間上隔著1個上述第2期間之2個上述第1期間中，對上述放電燈供給互為相反相位之交流電流作為上述驅動電流。
根據該構成，兩電極之消耗變得均勻，因此可抑制消耗集中於一電極而使電極間距離擴大。
亦可為，於在時間上隔著1個上述第1期間之2個上述第2期間中，對上述放電燈供給互為相反相位之交流電流作為上述驅動電流。
根據該構成，兩電極之消耗變得均勻，因此可抑制消耗集中於一電極而使電極間距離擴大。
本發明之一態樣之投影機之特徵在於包括：本發明之一態樣之光源裝置；光調變元件，其將自上述放電燈射出之光根據影像信號進 行調變；及投影光學系統，其將藉由上述光調變元件而調變之光投影至被投影面上。
根據該構成，可延長放電燈之壽命，因此可獲得可靠性優異之投影機。
本發明之一態樣之投影系統之特徵在於包括：本發明之一態樣之投影機；及主動式快門眼鏡，其具有右眼用快門與左眼用快門；且上述投影機於特定之切換時點將右眼用影像與左眼用影像交替地切換並輸出；夾於在時間上相鄰之上述切換時點之間之期間始於上述第1期間，且終於上述第2期間。
根據該構成，可延長放電燈之壽命，因此可獲得可靠性優異之投影系統。
10‧‧‧放電燈點亮裝置(放電燈驅動裝置)
20‧‧‧電力控制電路
21‧‧‧開關元件
22‧‧‧二極體
23‧‧‧線圈
24‧‧‧聚光器
30‧‧‧極性反轉電路
31‧‧‧第1開關元件
32‧‧‧第2開關元件
33‧‧‧第3開關元件
34‧‧‧第4開關元件
40‧‧‧控制部
40-1‧‧‧電流控制機構
40-2‧‧‧極性反轉控制機構
41‧‧‧系統控制器
42‧‧‧電力控制電路控制器
43‧‧‧極性反轉電路控制器
44‧‧‧記憶部
50‧‧‧副反射鏡
60‧‧‧動作檢測部
61‧‧‧第1電阻
62‧‧‧第2電阻
63‧‧‧第3電阻
70‧‧‧點火電路
80‧‧‧直流電源裝置
90‧‧‧放電燈
90e1‧‧‧第1端部
90e2‧‧‧第2端部
91‧‧‧放電空間
92‧‧‧第1電極
92A‧‧‧第1電極
93‧‧‧第2電極
112‧‧‧主反射鏡
114‧‧‧固定構件
200‧‧‧光源裝置
210‧‧‧光源單元
230‧‧‧放電燈驅動部
305‧‧‧平行化透鏡
310‧‧‧照明光學系統
320‧‧‧色彩分離光學系統
330R、330G、330B‧‧‧液晶光閥(光調變元件)
340‧‧‧合光稜鏡
350‧‧‧投影光學系統
400‧‧‧投影系統
410‧‧‧主動式快門眼鏡
412‧‧‧右眼用快門
414‧‧‧左眼用快門
500‧‧‧投影機
502‧‧‧圖像信號
510‧‧‧圖像信號轉換部
512R、512G、512B‧‧‧圖像信號
514‧‧‧同步信號
522‧‧‧固定構件
534‧‧‧導電性構件
536‧‧‧第1端子
544‧‧‧導電性構件
546‧‧‧第2端子
552p、562p‧‧‧突起
560R、560G、560B‧‧‧液晶面板
570‧‧‧圖像處理裝置
572R、572G、572B‧‧‧驅動信號
580‧‧‧CPU
582‧‧‧通信信號
584‧‧‧通信信號
586‧‧‧控制信號
600‧‧‧交流電源
700‧‧‧屏幕
900a、900b‧‧‧突起
900aA‧‧‧突起
910‧‧‧電弧亮點
920‧‧‧電弧亮點
920A‧‧‧電弧亮點
AR1‧‧‧電弧
AR2a‧‧‧電弧
AR2b‧‧‧電弧
AX‧‧‧光軸
D‧‧‧照射方向
I‧‧‧驅動電流
Id‧‧‧直流電流
P1‧‧‧第1期間
P2‧‧‧第2期間
P2a‧‧‧期間
P2b‧‧‧期間
P2c‧‧‧期間
Ps1‧‧‧第1極性狀態
Ps2‧‧‧第2極性狀態
t1‧‧‧時刻
t2‧‧‧時刻
t3‧‧‧時刻
t4‧‧‧時刻
t5‧‧‧時刻
t6‧‧‧時刻
t7‧‧‧時刻
T‧‧‧時間
Tn‧‧‧第2極性區間
Tp‧‧‧第1極性區間
Vla‧‧‧驅動電壓
W1‧‧‧電弧亮點間距離
W2‧‧‧電弧亮點間距離
圖1係表示本實施形態之投影機之概略構成圖。
圖2係本實施形態之放電燈之剖面圖。
圖3係表示本實施形態之投影系統之方塊圖。
圖4係表示本實施形態之放電燈點亮裝置之電路圖。
圖5係表示本實施形態之控制部之一構成例之方塊圖。
圖6(A)~(D)係表示放電燈之電極前端之突起之情況之圖。
圖7係表示投影系統之各種動作之時序圖。
圖8係表示驅動電流波形之一例之圖。
圖9(A)~(C)係對電極前端之電弧亮點之移動進行說明之圖。
圖10(A)、(B)係表示電弧亮點之移動之照片。
以下，參照圖1至圖10，對本發明之實施形態之投影系統進行說明。
再者，本發明之範圍並不限定於以下之實施形態，可於本發明 之技術性思想之範圍內進行任意變更。又，於以下之圖式中，存在為了使各構成容易理解而使實際之構造與各構造中之比例尺或數量等不同之情形。
圖3係表示本實施形態之投影系統之方塊圖。
如圖3所示，本實施形態之投影系統400具備投影機500、及主動式快門眼鏡410。投影機500將右眼用影像與左眼用影像分時交替地投影至屏幕700上。
主動式快門眼鏡410具備右眼用快門412、及左眼用快門414。於觀察者配戴主動式快門眼鏡410之情形時，因右眼用快門412被關閉而使右眼側之視野被遮擋。於觀察者配戴主動式快門眼鏡410之情形時，因左眼用快門414被關閉而使左眼側之視野被遮擋。右眼用快門412及左眼用快門414由例如液晶快門構成。
以下，對投影機500之光學系統進行說明。
圖1係表示本實施形態之投影機500之概略構成圖。
如圖1所示，本實施形態之投影機500具備光源裝置200、平行化透鏡305、照明光學系統310、色彩分離光學系統320、3個液晶光閥330R、330G、330B(光調變元件)、合光稜鏡340、及投影光學系統350。
自光源裝置200射出之光通過平行化透鏡305而入射至照明光學系統310。平行化透鏡305具有將來自光源裝置200之光平行化之功能。
照明光學系統310具有將自光源裝置200射出之光之照明度以於液晶光閥330R、330G、330B上均勻化之方式進行調整之功能。照明光學系統310亦具有將自光源裝置200射出之光之偏光方向統一為一方向之功能。其理由為，藉由液晶光閥330R、330G、330B有效地利用自光源裝置200所射出之光。
照明度分佈與偏光方向經調整之光入射至色彩分離光學系統320。色彩分離光學系統320將入射光分離為紅光(R)、綠光(G)、藍光(B)之3種色光。3種色光藉由與各種顏色建立對應關係之液晶光閥330R、330G、330B分別被調變。液晶光閥330R、330G、330B具備下述液晶面板560R、560G、560B、及偏光板(未圖示)。偏光板配置於液晶面板560R、560G、560B各自之光入射側及光出射側。
經調變之3種色光由合光稜鏡340合成。合成光入射至投影光學系統350。投影光學系統350將入射光投影至屏幕700(參照圖3)。藉此，影像顯示於屏幕700上。再者，作為平行化透鏡305、照明光學系統310、色彩分離光學系統320、合光稜鏡340、投影光學系統350各自之構成，可採用眾所周知之各種構成。
圖2係表示光源裝置200之構成之剖面圖。光源裝置200具備光源單元210、及放電燈點亮裝置(放電燈驅動裝置)10。於圖2中表示光源單元210之剖面圖。光源單元210具備主反射鏡112、放電燈90、及副反射鏡50。
放電燈點亮裝置10將驅動電流(驅動電力)供給至放電燈90而點亮放電燈90。主反射鏡112將自放電燈90放射之光朝向照射方向D反射。照射方向D係與放電燈90之光軸AX平行。
放電燈90之形狀為沿著照射方向D延伸之棒狀。將放電燈90之一端部設為第1端部90e1，將放電燈90之另一端部設為第2端部90e2。放電燈90之材料例如為石英玻璃等透光性材料。放電燈90之中央部膨起為球狀，其內部為放電空間91。於放電空間91封入有含有稀有氣體、金屬鹵素化合物等之作為放電介質之氣體。
於放電空間91，第1電極92及第2電極93之前端突出。第1電極92配置於放電空間91之第1端部90e1側。第2電極93配置於放電空間91之第2端部90e2側。第1電極92及第2電極93之形狀為沿著光軸AX延伸之 棒狀。第1電極92及第2電極93之電極前端部以隔開特定間隔而對向之方式配置於放電空間91。第1電極92及第2電極93之材料例如為鎢等金屬。
於放電燈90之第1端部90e1設有第1端子536。第1端子536與第1電極92藉由貫通放電燈90之內部之導電性構件534而電性連接。同樣地，於放電燈90之第2端部90e2設有第2端子546。第2端子546與第2電極93藉由貫通放電燈90之內部之導電性構件544而電性連接。第1端子536及第2端子546之材料例如為鎢等金屬。作為導電性構件534、544之材料，例如利用鉬箔。
第1端子536及第2端子546連接於放電燈點亮裝置10。放電燈點亮裝置10將用以驅動放電燈90之驅動電流供給至第1端子536及第2端子546。其結果為，於第1電極92及第2電極93之間引起電弧放電。因電弧放電而產生之光(放電光)如虛線之箭頭所示般自放電位置朝向所有方向放射。
主反射鏡112藉由固定構件114而固定於放電燈90之第1端部90e1。主反射鏡112將放電光中、朝向與照射方向D相反之側行進之光朝向照射方向D反射。主反射鏡112之反射面(放電燈90側之面)之形狀於可將放電光朝向照射方向D反射之範圍內無特別限定，例如可為橢球形狀，亦可為旋轉抛物線形狀。例如，於將主反射鏡112之反射面之形狀設為旋轉抛物線形狀之情形時，主反射鏡112可將放電光轉換為與光軸AX大致平行之光。藉此，可省略平行化透鏡305。
副反射鏡50藉由固定構件522而固定於放電燈90之第2端部90e2側。副反射鏡50之反射面(放電燈90側之面)之形狀為包圍放電空間91之第2端部90e2側之部分之球面形狀。副反射鏡50將放電光中、朝向與配置有主反射鏡112側相反之側行進之光朝向主反射鏡112反射。藉此，可提高自放電空間91放射之光之利用效率。
固定構件114、522之材料於為可耐受自放電燈90之發熱之耐熱材料之範圍內無特別限定，例如為無機接著劑。作為固定主反射鏡112及副反射鏡50與放電燈90之配置之方法，並不限定於將主反射鏡112及副反射鏡50固定於放電燈90之方法，可採用任意之方法。例如，可將放電燈90與主反射鏡112獨立地固定於投影機之殼體(未圖示)。關於副反射鏡50亦同樣。
以下，對投影機500之電路構成進行說明。
圖3係表示本實施形態之投影機500之電路構成之一例之圖。投影機500除具備圖1所示之光學系統外，亦具備圖像信號轉換部510、直流電源裝置80、液晶面板560R、560G、560B、圖像處理裝置570、及CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)580。
圖像信號轉換部510將自外部輸入之圖像信號502(亮度-色差信號或類比RGB信號等)轉換為特定之字元長之數位RGB信號而產生圖像信號512R、512G、512B，並供給至圖像處理裝置570。圖像信號轉換部510於被輸入在特定之切換時點交替切換右眼用影像與左眼用影像之立體影像信號作為圖像信號502之情形時，基於右眼用影像與左眼用影像之切換時點而將同步信號514供給至CPU580。
圖像處理裝置570對3個圖像信號512R、512G、512B分別進行圖像處理。圖像處理裝置570將用以分別驅動液晶面板560R、560G、560B之驅動信號572R、572G、572B供給至液晶面板560R、560G、560B。
直流電源裝置80將自外部之交流電源600供給之交流電壓轉換為固定之直流電壓。直流電源裝置80對位於變壓器(雖未圖示，但包含於直流電源裝置80)之2次側之圖像信號轉換部510、圖像處理裝置570及位於變壓器之1次側之放電燈點亮裝置10供給直流電壓。
放電燈點亮裝置10於啟動時於放電燈90之電極間產生高電壓， 並產生絕緣破壞而形成放電路徑。之後，放電燈點亮裝置10供給用以使放電燈90維持放電之驅動電流I。
液晶面板560R、560G、560B分別具備於上述液晶光閥330R、330G、330B。液晶面板560R、560G、560B分別基於驅動信號572R、572G、572B，將經由上述光學系統入射至各液晶面板560R、560G、560B之色光之透過率(亮度)進行調變。
CPU580控制自投影機500之自點亮開始至熄滅為止之各種動作。例如，於圖3之例中，經由通信信號582將點亮命令或熄滅命令輸出至放電燈點亮裝置10。CPU580自放電燈點亮裝置10經由通信信號584接收放電燈90之點亮資訊。CPU580基於同步信號514，經由有線或無線之通信機構將與圖像信號502同步且用以控制主動式快門眼鏡410之控制信號586輸出至主動式快門眼鏡410。主動式快門眼鏡410之右眼用快門412及左眼用快門414基於控制信號586分別控制開閉動作。
以下，對放電燈點亮裝置10之構成進行說明。
圖4係表示放電燈點亮裝置10之電路構成之一例之圖。
如圖4所示，放電燈點亮裝置10具備電力控制電路20、極性反轉電路30、控制部40、動作檢測部60、及點火電路70。
電力控制電路20產生供給至放電燈90之驅動電力。於本實施形態中，電力控制電路20由將來自直流電源裝置80之電壓設為輸入且將該輸入電壓降壓並輸出直流電流Id之直流斬波電路構成。
電力控制電路20包含開關元件21、二極體22、線圈23及聚光器24而構成。開關元件21例如由電晶體構成。於本實施形態中，開關元件21之一端連接於直流電源裝置80之正電壓側，另一端連接於二極體22之陰極端子及線圈23之一端。
聚光器24之一端連接於線圈23之另一端，聚光器24之另一端連接於二極體22之陽極端子及直流電源裝置80之負電壓側。於開關元件 21之控制端子，自下述控制部40被輸入電流控制信號，而使開關元件21之接通/斷開(ON/OFF)受到控制。電流控制信號例如可使用PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變)控制信號。
若開關元件21為接通(ON)，則電流流通於線圈23，能量儲存於線圈23。其後，若開關元件21為斷開(OFF)，則儲存於線圈23之能量在通過聚光器24與二極體22之路徑上被釋放。其結果為，產生對應於開關元件21接通之時間之比率之直流電流Id。
極性反轉電路30使自電力控制電路20輸入之直流電流Id於特定之時點進行極性反轉。藉此，極性反轉電路30產生作為僅持續被控制之時間之直流之驅動電流I、或作為具有任意頻率之交流之驅動電流I並輸出。於本實施形態中，極性反轉電路30係由逆變橋接電路(全橋電路)構成。
極性反轉電路30包含例如由電晶體等構成之第1開關元件31、第2開關元件32、第3開關元件33、及第4開關元件34。極性反轉電路30具有串聯連接之第1開關元件31及第2開關元件32與串聯連接之第3開關元件33及第4開關元件34相互並聯連接之構成。對第1開關元件31、第2開關元件32、第3開關元件33、及第4開關元件34之控制端子，分別自控制部40輸入極性反轉控制信號。基於該極性反轉控制信號，而控制第1開關元件31、第2開關元件32、第3開關元件33及第4開關元件34之接通/斷開動作。
於極性反轉電路30中，重複進行將第1開關元件31及第4開關元件34與第2開關元件32及第3開關元件33交替地接通/斷開之動作。藉此，自電力控制電路20輸出之直流電流Id之極性交替地反轉。自第1開關元件31與第2開關元件32之共用連接點、及第3開關元件33與第4開關元件34之共用連接點產生作為同一極性狀態僅持續被控制之時間之直流的驅動電流I、或作為具有被控制之頻率之交流之驅動電流I並 輸出。
即，於極性反轉電路30中，以於第1開關元件31及第4開關元件34為接通時第2開關元件32及第3開關元件33為斷開，於第1開關元件31及第4開關元件34為斷開時第2開關元件32及第3開關元件33為接通之方式進行控制。因此，於第1開關元件31及第4開關元件34為接通時，產生自聚光器24之一端依序流經第1開關元件31、放電燈90、及第4開關元件34之驅動電流I。於第2開關元件32及第3開關元件33為接通時，產生自聚光器24之一端依序流經第3開關元件33、放電燈90、及第2開關元件32之驅動電流I。
於本實施形態中，電力控制電路20與極性反轉電路30合併而成之部分與放電燈驅動部230對應。即，放電燈驅動部230將驅動放電燈90之驅動電流I供給至放電燈90。
控制部40控制放電燈驅動部230。於圖4之例中，控制部40藉由控制電力控制電路20及極性反轉電路30而控制驅動電流I持續同一極性之保持時間、驅動電流I之電流值、及頻率等。控制部40對於極性反轉電路30，根據驅動電流I之極性反轉時點進行控制驅動電流I持續為同一極性之保持時間、驅動電流I之頻率等之極性反轉控制。又，控制部40對於電力控制電路20，進行控制所要輸出之直流電流Id之電流值之電流控制。
控制部40之構成並無特別限定。於本實施形態中，控制部40係包含系統控制器41、電力控制電路控制器42、及極性反轉電路控制器43而構成。再者，控制部40之一部分或全部可由半導體積體電路構成。
系統控制器41藉由控制電力控制電路控制器42及極性反轉電路控制器43而控制電力控制電路20及極性反轉電路30。系統控制器41亦可基於動作檢測部60所檢測出之驅動電壓Vla及驅動電流I而控制電力 控制電路控制器42及極性反轉電路控制器43。
於本實施形態中，系統控制器41係包含記憶部44而構成。記憶部44可與系統控制器41獨立地設置。
系統控制器41亦可基於儲存於記憶部44之資訊控制電力而控制電路20及極性反轉電路30。於記憶部44，例如亦可儲存與驅動電流I持續為同一極性之保持時間、驅動電流I之電流值、頻率、波形、調變圖案等驅動參數相關之資訊。
電力控制電路控制器42藉由基於來自系統控制器41之控制信號向電力控制電路20輸出電流控制信號而控制電力控制電路20。
極性反轉電路控制器43藉由基於來自系統控制器41之控制信號向極性反轉電路30輸出極性反轉控制信號而控制極性反轉電路30。
控制部40係使用專用電路而被實現，可進行上述控制或下述處理之各種控制。對此，控制部40例如亦可藉由CPU580執行記憶於記憶部44之控制程式而作為電腦發揮功能，進行該等處理之各種控制。
圖5係用以對控制部40之其他構成例進行說明之圖。如圖5所示，控制部40亦可構成為，根據控制程式，作為控制電力控制電路20之電流控制機構40-1、控制極性反轉電路30之極性反轉控制機構40-2發揮功能。
於圖4所示之例中，控制部40係構成為放電燈點亮裝置10之一部分。相對於此，亦可構成為，CPU580承擔控制部40之功能之一部分。
動作檢測部60例如可包含電壓檢測部及電流檢測部等，該電壓檢測部檢測放電燈90之驅動電壓Vla並將驅動電壓資訊輸出至控制部40，該電流檢測部檢測驅動電流I並將驅動電流資訊輸出至控制部40。於本實施形態中，動作檢測部60係包含第1電阻61、第2電阻62及第3電阻63而構成。
於本實施形態中，電壓檢測部藉由經第1電阻61及第2電阻62分壓之電壓而檢測驅動電壓Vla，該等第1電阻61及第2電阻62與放電燈90並聯，且第1電阻61及第2電阻62相互串聯。又，於本實施形態中，電流檢測部藉由於串聯連接於放電燈90之第3電阻63產生之電壓而檢測驅動電流I。
點火電路70僅於放電燈90之點亮開始時動作。點火電路70於放電燈90之點亮開始時將用以將放電燈90之電極間(第1電極92與第2電極93之間)絕緣破壞而形成放電路徑所需之高電壓(較放電燈90之通常點亮時更高之電壓)供給至放電燈90之電極間(第1電極92與第2電極93之間)。於本實施形態中，點火電路70係與放電燈90並聯連接。
以下，對驅動電流I之極性與電極之溫度之關係進行說明。
圖6(A)~圖6(D)係表示供給至放電燈90之驅動電流I之極性與電極之溫度之關係的說明圖。圖6(A)及圖6(B)表示第1電極92及第2電極93之動作狀態。於該等圖中表示第1電極92及第2電極93之前端部分。於第1電極92及第2電極93之前端，分別形成有突起552p、562p。於第1電極92與第2電極93之間產生之放電主要產生於突起552p與突起562p之間。於如本實施形態般存在突起552p、562p之情形時，與無突起之情形相比，可抑制第1電極92及第2電極93之放電位置(電弧亮點之位置)之移動。
圖6(A)係表示第1電極92作為陽極動作、第2電極93作為陰極動作之第1極性狀態Ps1。於第1極性狀態Ps1下，藉由放電，電子自第2電極93(陰極)向第1電極92(陽極)移動。自陰極(第2電極93)釋放電子。自陰極(第2電極93)釋放之電子碰撞陽極(第1電極92)之前端。
藉由該碰撞而產生熱量，陽極(第1電極92)之前端(突起552p)之溫度上升。
圖6(B)係表示第1電極92作為陰極動作、第2電極93作為陽極動作 之第2極性狀態Ps2。於第2極性狀態Ps2下，與第1極性狀態Ps1相反，電子自第1電極92向第2電極93移動。其結果為，第2電極93之前端(突起562p)之溫度上升。
如此，電子碰撞之陽極之溫度與釋放電子之陰極之溫度比容易變高。
圖6(C)係表示被供給至放電燈90之驅動電流I之一例之時序圖。橫軸表示時間T，縱軸表示驅動電流I之電流值。驅動電流I表示於放電燈90中流動之電流。正值表示第1極性狀態Ps1，負值表示第2極性狀態Ps2。
於圖6(C)所示之例中，矩形波交流電流被用作驅動電流I。於圖6(C)所示之例中，第1極性狀態Ps1與第2極性狀態Ps2交替地反覆。此處，第1極性區間Tp表示第1極性狀態Ps1持續之時間，第2極性區間Tn表示第2極性狀態Ps2持續之時間。於圖6(C)所示之例中，第1極性區間Tp之平均電流值為Im1，第2極性區間Tn之平均電流值為-Im2。適合放電燈90之驅動之驅動電流I之頻率可根據放電燈90之特性而實驗性地決定。(例如採用30Hz~1kHz之範圍之值)。其他值Im1、-Im2、Tp、Tn亦可同樣實驗性地決定。
圖6(D)係表示第1電極92之溫度變化之時序圖。橫軸表示時間T，縱軸表示溫度H。於第1極性狀態Ps1下，第1電極92之溫度H上升，於第2極性狀態Ps2下，第1電極92之溫度H降低。由於第1極性狀態Ps1與第2極性狀態Ps2反覆，故而溫度H於最小值Hmin與最大值Hmax之間週期性地變化。雖省略圖示，但第2電極93之溫度與第1電極92之溫度H呈反相位變化。即，於第1極性狀態Ps1下，第2電極93之溫度降低，於第2極性狀態Ps2下，第2電極93之溫度上升。
以下，對投影系統400中之驅動電流I之控制之具體例進行說明。
圖7係表示投影系統之各種動作之時序圖。
如圖7所示，自上而下依序表示驅動信號572R、572G、572B之內容、右眼用快門412之開閉狀態、左眼用快門414之開閉狀態、期間、切換時點之時間性關係。圖7之橫軸係時間。
於圖7所示之例中，驅動信號572R、572G、572B成為如下驅動信號：時刻t1至時刻t3期間對應於右眼用影像，時刻t3至時刻t5期間對應於左眼用影像，時刻t5至時刻t7期間對應於右眼用影像。因此，於圖7所示之例中，投影機500將時刻t1、時刻t3、時刻t5、時刻t7作為切換時點，切換右眼用影像與左眼用影像而交替地輸出。
夾於在時間上相鄰之切換時點之間之期間始於第1期間P1，且終於第2期間P2。於圖7所示之例中，例如，夾於成為切換時點之時刻t1與時刻t3之間之期間始於時刻t1至時刻t2之間之第1期間P1，且終於時刻t2至時刻t3之間之第2期間P2。關於夾於成為切換時點之時刻t3與時刻t5之間之期間、夾於成為切換時點之時刻t5與時刻t7之間之期間亦相同。
於圖7所示之例中係將第1期間P1之長度與第2期間P2之長度表示為相同，但第1期間P1之長度與第2期間P2之長度可視需要而適當設定。又，亦可於第1期間P1與第2期間P2之間存在有第3期間。於第3期間中，可進行下述與第1期間P1及第2期間P2中之驅動電流I之控制不同之控制。
又，於如圖7所示之情形時，於第1期間P1與第2期間P2，影像信號分別被寫入液晶光閥330R、330G、330B各1次。即，於液晶光閥330R、330G、330B，於1次單眼用影像之期間，進行合計2次之影像信號之寫入。此時，於單眼用影像之期間(1場域)之長度為1/120s之情形時，於液晶光閥330R、330G、330B，以每1/240s寫入1次之比率進行影像信號之寫入。換言之，液晶光閥330R、330G、330B之驅動頻率為240Hz。
右眼用快門412於與右眼用影像對應之驅動信號572R、572G、572B被輸入至液晶面板560R、560G、560B之期間之至少一部分期間成為打開狀態。如圖7所示之例中，右眼用快門412於時刻t1至時刻t2期間、即第1期間P1為關閉狀態，於時刻t2至時刻t3期間、即第2期間P2為打開狀態。又，於與左眼用影像對應之驅動信號572R、572G、572B被輸入至液晶面板560R、560G、560B之期間，右眼用快門412自切換時點(時刻t3)開始關閉，於第1期間P1(時刻t3與時刻t4之間)結束關閉，第2期間P2(自時刻t4至時刻t5為止)之期間為關閉狀態。時刻t5至時刻t7期間之右眼用快門412之開閉狀態之變化係與時刻t1至時刻t5期間之開閉狀態之變化相同。
左眼用快門414僅錯開1個切換時點而進行與右眼用快門412同樣之開閉動作。即，左眼用快門414於右眼用影像被輸出之期間(例如，自時刻t1至時刻t3為止之期間)，進行與左眼用影像播送期間(例如，自時刻t3至時刻t5為止之期間)之右眼用快門412同樣之開閉動作。又，左眼用快門414於左眼用影像被輸出之期間(例如，自時刻t3至時刻t5為止之期間)，進行與右眼用影像播送期間(例如，自時刻t5至時刻t7為止之期間)之右眼用快門412同樣之開閉動作。
於圖7所示之例中，於第1期間P1中，存在右眼用快門412及左眼用快門414之任一快門均關閉之期間。
圖8係表示驅動電流波形之一例之時序圖。
縱軸表示被供給至放電燈90之驅動電流之電力比。電力比係將額定普通模式(2D顯示時)之驅動電力設為1時之驅動電力之相對值。只要電極間距離固定，則可認為驅動電壓固定。此時，由於驅動電流與驅動電力成比例關係，故而可將圖8視為表示將額定普通模式(2D顯示時)之驅動電流設為1時之驅動電流之相對值之波形。於圖8中，將成為第1極性狀態Ps1之情形時之電力比設為正值、將成為第2極性狀 態Ps2之情形時之電力比設為負值而表示。
橫軸係表示時間，將右眼用快門412或左眼用快門414打開之時點、即自第1期間P1轉移至第2期間P2之分界(例如，圖7中之時刻t2、時刻t4、時刻t6)設為0s而表示。
如圖8所示，於本實施形態中，被供給至放電燈90之驅動電流係矩形波交流電流。換言之，於第1期間P1及第2期間P2中，被供給至放電燈90之驅動電流係矩形波交流電流。
第1期間P1中之交流電流係高頻之交流電流。第1期間P1中之交流電流之頻率為例如750Hz以上、10kHz以下，作為具體之一例，於圖8中為960Hz。
第2期間P2中之交流電流之頻率無特別限定，可根據放電燈之規格或用途而適當決定。第2期間P2中之交流電流之頻率可如圖8所示般，於每個第2期間P2中不同。例如，於圖8中，第2期間P2中之交流電流之頻率分別設定為：於期間P2a中為320Hz，於期間P2b中為160Hz，於期間P2c中為960Hz。
第1期間P1中之電力比(驅動電流比)設定為較第2期間P2中之電力比(驅動電流比)小。換言之，第1期間P1中之驅動電流之絕對值設定為相對於第2期間P2中之驅動電流之絕對值相對較小。第1期間P1中之電力比(驅動電流比)例如為第2期間P2中之電力比(驅動電流比)之80%以下。
第1期間P1與第2期間P2之電力比(驅動電流比)可根據第1期間P1與第2期間P2之長度而設定。即，以將第1期間P1與第2期間P2合併而成之期間之平均電力比變得與額定普通模式中之平均電力比相同之方式進行設定。以下進行詳細說明。
首先，作為第1例，對如圖8所示之驅動電流波形之情形進行說明。
於圖8所示之驅動電流波形之一例中，將第1期間P1與第2期間P2合併而成之長度、即單眼用影像之期間之長度設定為1/120s。其原因在於，將影像之1圖框之長度設定為1/60s，構成1圖框之右眼用影像之場域與左眼用影像之場域分別成為1圖框之一半之長度。例如，於圖7中，1圖框係自時刻t1至時刻t5為止之期間。右眼用影像之場域係自時刻t1至時刻t3為止之期間，左眼用影像之場域係自時刻t3至時刻t5為止之期間。
於圖8中，將第1期間P1與第2期間P2之長度之比設定為1：3。即，第1期間P1之長度為1/480s，第2期間P2之長度為1/160s。於此種情形時，於1次單眼用影像之期間，單眼用影像信號被寫入至液晶光閥330R、330G、330B合計4次。第1次寫入係於第1期間P1中進行，第2次~第4次寫入係於第2期間P2中進行。於此情形時，對液晶光閥330R、330G、330B寫入影像信號係於1/480s之期間進行1次。換言之，液晶光閥330R、330G、330B之驅動頻率為480Hz。
於如上所述之情形時，例如若將第2期間P2之電力比設為較額定普通模式之電力比高15%，則藉由將第1期間P1之電力比設為第2期間P2之電力比之約48%，可使將第1期間P1與第2期間P2合併而成之期間之平均電力比與額定普通模式之平均電力比相同。具體而言，例如，如圖8所示，於電力比取正值之情形時，第1期間P1之電力比設定為0.55，第2期間P2之電力比設定為1.15。又，於電力比取負值之情形時，第1期間P1之電力比設定為-0.55，第2期間P2之電力比設定為-1.15。藉此，可使將第1期間P1與第2期間P2合併而成之期間之平均電力比為1(額定普通模式之平均電力比)。
其次，作為第2例，對將如圖7所示般第1期間P1與第2期間P2之長度設定為相同之情形進行說明。
於以與圖8同樣之方式將單眼用影像之期間之長度設定為1/120s 之情形時，由於第1期間P1與第2期間P2之長度相同，故而第1期間P1與第2期間P2之長度分別成為1/240s。於該情形時，例如若將第2期間P2之電力比設定為較額定普通模式之電力比高15%，則藉由將第1期間P1之電力比設定為第2期間P2之電力比之約74%，可使將第1期間P1與第2期間P2合併而成之期間之平均電力比與額定普通模式之平均電力比相同。
具體而言，例如於電力比取正值之情形時，設定為，第1期間P1之電力比成為0.85，第2期間P2之電力比成為1.15。又，於電力比取負值之情形時，設定為，第1期間P1之電力比成為-0.85，第2期間P2之電力比成為-1.15。藉此，可使將第1期間P1與第2期間P2合併而成之期間之平均電力比為1(額定普通模式之平均電力比)。再者，於該情形中，液晶光閥330R、330G、330B之驅動頻率為240Hz。
以上，如例示而表示般，將右眼用快門412與左眼用快門414之中之任一者打開之第2期間P2之電力比設為大於1(額定普通模式之平均電力比)，將右眼用快門412與左眼用快門414均關閉之第1期間P1之電力比設定為小於1(額定普通模式之平均電力比)，將放電燈90之平均亮度、即供給至放電燈90之平均電力設為與額定普通模式相同，從而可減少進入觀察者眼中之影像之亮度降低。
根據本實施形態，由於被供給至放電燈90之電力較小之第1期間P1中之交流電流之頻率為高頻，故而可抑制第1電極92及第2電極93之消耗，從而延長放電燈90之壽命。以下進行詳細說明。
圖9(A)、(B)、(C)係表示第1電極92及第2電極93中之電弧放電之情況的圖。於圖9(A)中係表示第1極性狀態Ps1。即，第1電極92為陽極，第2電極93為陰極。於圖9(B)、(C)中係表示第2極性狀態Ps2。即，第1電極92為陰極，第2電極93為陽極。
圖9(A)係第2期間P2中之放電之情況。於第1電極92與第2電極93 之間產生電弧AR1。於形成於第1電極92與第2電極93之表面之各突起900a、900b上形成有電弧亮點910。於第2期間P2中，由於被供給至放電燈90之電力較大，故而電弧亮點910形成得較大。藉此，形成於作為陽極之第1電極92之表面之突起900a熔融，而使表面平坦化。
其次，圖9(B)係表示自第2期間P2切換為第1期間P1之瞬間、即極性反轉而成為第2極性狀態Ps2之狀態的圖。如圖9(B)所示，於第1電極92與第2電極93之間產生電弧AR2a。於第1期間P1中，由於被供給至放電燈90之電力變小，故而形成於各突起900a、900b上之電弧亮點920變小。
其次，圖9(C)係表示切換為第1期間P1特定時間後之圖。如圖9(C)所示，成為陰極側(第1電極92側)之電弧亮點920之位置移動至下方側之狀態。其原因在於，第1期間P1中之電弧亮點920與第2期間P2中之電弧亮點910相比較小，而成為容易於第2期間P2中經平坦化之突起900a之表面上移動之狀態。電弧亮點之移動僅於釋放電子之陰極側產生。
若電弧亮點920之位置移動，則電弧亮點間之距離變大。電弧亮點間之距離即電極間距離。於圖9(B)中，由於第1電極92側之電弧亮點920之位置、第2電極93側之電弧亮點之位置均成為各突起900a、900b上之上下方向中央，故而電弧AR2a大致水平地產生，電弧亮點間距離W1亦與各突起900a、900b間之大致水平距離相等。
相對於此，於圖9(C)中，由於陰極側(第1電極92側)之電弧亮點920向下方移動，故而電弧AR2b以較水平傾斜之狀態產生，電弧亮點間距離W2與電弧亮點間距離W1比變大。
因此，因電弧亮點於電極上移動而導致產生電極間距離變大，放電燈之照明度降低。
又，由於電弧亮點之位置移動，故而電極中之熔融位置或電極 之熔融量變化。其結果為，電極之形狀變得不穩定，電極變得容易消耗。
圖10(A)、(B)係表示實際之電弧亮點之移動之照片。圖10(A)、(B)均表示為第2極性狀態Ps2之情形。
圖10(A)表示成為第1期間P1之瞬間(0s)。如圖10(A)所示，可確認，於剛成為第1期間P1之後，於形成於第1電極92A上之突起900aA之上下方向中央形成電弧亮點920A。
另一方面，圖10(B)係表示成為第1期間P1後經過1/240s後之狀態。如圖10(B)所示，可確認電弧亮點920A自突起900aA上向下方側移動。
相對於此，根據本實施形態，由於在第1期間P1中被供給高頻交流電流，故而各電極之極性高速切換，各電極成為陰極之時間變得極短。若忽略加速，則電弧亮點之移動速度為約50mm/s左右。因此，於各電極成為陰極之時間極短之情形時，於電極成為陰極之期間，電弧亮點可移動之距離極短，結果使電弧亮點之移動得到抑制。因此，藉由抑制電弧亮點之移動，而使電極之消耗得到抑制，從而可延長放電燈之壽命。
再者，於本實施形態中，亦可採用下述之構成。
於第2期間P2中，被供給至放電燈90之電流亦可為直流電流。
於圖8中，所有第1期間P1及第2期間P2係自第2極性狀態Ps2開始。換言之，所有第1期間P1及第2期間P2中之交流電流為相同相位。
相對於此，在時間上隔著1個第2期間P2之2個第1期間P1可互為相反相位。即，於1個第1期間P1自第2極性狀態Ps2開始之情形時，下一個第1期間P1可自第1極性狀態Ps1開始。
又，在時間上隔著1個第1期間P1之2個第2期間P2可互為相反相位。即，於1個第2期間P2自第2極性狀態Ps2開始之情形時，下一個第 2期間P2可自第1極性狀態Ps1開始。
根據該等，可使第1電極92與第2電極93之消耗大致均勻，故而可抑制因電極之消耗集中於一方導致之電極間距離之擴大。
以下，對實施例進行說明。
首先，對實施例1進行說明。
對使第1期間中之驅動電流之頻率與第2期間中之驅動電流之頻率變化之情形時電弧亮點之移動進行了實驗。
作為放電燈，使用了額定電力為230W之高壓水銀燈。
驅動電流於第1期間、第2期間均使用了矩形波交流電流。於將第1期間之頻率設為240Hz、480Hz、960Hz之各情形時，使第2期間中之頻率變化為160Hz、320Hz、640Hz。
將第2期間之頻率於每一次實驗中設為固定。換言之，使用了如與圖8中所示之驅動電流波形不同且期間P2a、期間P2b及期間P2c中之頻率相同之驅動電流波形。關於第1期間亦同樣地設定。
第1期間中之電力比之絕對值設為0.55，第2期間中之電力比之絕對值設為1.15。即，第1期間之電力比(驅動電流比)設為第2期間之電力比(驅動電流比)之約48%。
與圖8所示之驅動電流波形同樣地，第1期間之長度設為1/480s，第2期間之長度設為1/160s。
關於電弧亮點之移動，與圖10(A)、(B)所示同樣地，使用拍攝電極所得之照片而進行觀察。電極之拍攝係於將放電燈點亮後經過特定時間之後，換言之，於放電燈之動作穩定之後，在自第2期間切換至第1期間之瞬間與切換為第1期間後經過1/960s後分別進行。對電弧亮點是否自所拍攝之2張照片中之電弧亮點之位置移動進行了評價。將結果示於表1。
[表1]
於表1中，將產生電弧亮點之移動之情形以×記號表示，將未產生電弧亮點之移動之情形以○記號表示。
由表1可知，於第1期間之頻率為240Hz、480Hz之情形時，於第2期間之頻率為160Hz、320Hz、640Hz之任一種情形時均產生電弧亮點之移動。相對於此，可知於第1期間之頻率為960Hz之情形時，無論第2期間之頻率為哪種情形，均未產生電弧亮點之移動。
藉此可確認，藉由將第1期間之頻率設為高頻，可無關第2期間之頻率而抑制電弧亮點之移動。
其次，對實施例2進行說明。
對不使第2期間之驅動電流波形圖案變化而使第1期間之頻率變化之情形時電弧亮點之移動距離進行測量。第2期間中之驅動電流波形圖案係與圖8所例示者同樣地，以頻率於各期間(例如期間P2a、P2b、P2c)變化之方式而設定。具體而言，第2期間之頻率係以每個期間依序為160Hz、320Hz、960Hz週期性地變化之方式而設定。第1期間中之驅動電流波形圖案係與實施例1同樣地，以於任一期間中均成為相同頻率之方式而設定。
又，將所使用之放電燈、第1期間與第2期間之電力比、及第1期間與第2期間之長度設為與實施例1相同。
於使第1期間之頻率變化為200Hz、240Hz、400Hz、480Hz、800Hz、960Hz之情形時，分別進行了電弧亮點之移動距離之測量。電弧亮點之移動距離之測量係藉由使用拍攝電極所得之照片之圖像測 量而進行。電極之拍攝係設為與實施例1相同。將結果示於表2。
如表2所示，可知隨著第1期間之頻率變大，電弧亮點之移動距離變小。而且，第1期間之頻率為800Hz以上時，電弧亮點之移動距離為0mm，可確認電弧亮點之移動得到抑制。又，根據自200Hz至480Hz之電弧亮點之移動距離之減少傾向，可認為只要第1期間之頻率為約750Hz以上，則可充分抑制電弧亮點之移動。
根據以上，可確認，藉由將第1期間之頻率設定為750Hz以上，可抑制電弧亮點之移動，從而可抑制放電燈之電極之消耗。
P1‧‧‧第1期間
P2‧‧‧第2期間
P2a‧‧‧期間
P2b‧‧‧期間
P2c‧‧‧期間

Claims (9)

  1. 一種光源裝置，其特徵在於包括：放電燈，其將光射出；放電燈驅動部，其將驅動上述放電燈之驅動電流供給至上述放電燈；及控制部，其控制上述放電燈驅動部；且上述驅動電流之驅動電流波形交替地具有第1期間與第2期間；上述第1期間之上述驅動電流之絕對值相對於上述第2期間之上述驅動電流之絕對值相對較小；於上述第1期間，對上述放電燈供給750Hz以上之交流電流作為上述驅動電流。
  2. 如請求項1之光源裝置，其中上述第1期間之上述驅動電流之絕對值為上述第2期間之上述驅動電流之絕對值之80%以下。
  3. 如請求項1之光源裝置，其中於上述第2期間，對上述放電燈供給交流電流作為上述驅動電流。
  4. 如請求項2之光源裝置，其中於上述第2期間，對上述放電燈供給交流電流作為上述驅動電流。
  5. 如請求項1至4中任一項之光源裝置，於在時間上隔著1個上述第2期間之2個上述第1期間，對上述放電燈供給互為相反相位之交流電流作為上述驅動電流。
  6. 如請求項1至4中任一項之光源裝置，於在時間上隔著1個上述第1期間之2個上述第2期間，對上述放電燈供給互為相反相位之交流電流作為上述驅動電流。
  7. 如請求項5之光源裝置，於在時間上隔著1個上述第1期間之2個 上述第2期間，對上述放電燈供給互為相反相位之交流電流作為上述驅動電流。
  8. 一種投影機，其特徵在於包括：如請求項1至7中任一項之光源裝置；光調變元件，其將自上述放電燈射出之光根據影像信號進行調變；及投影光學系統，其將藉由上述光調變元件而調變之光投影至被投影面上。
  9. 一種投影系統，其特徵在於包括：如請求項8之投影機；及主動式快門眼鏡，其具有右眼用快門與左眼用快門；且上述投影機於特定之切換時點將右眼用影像與左眼用影像交替地切換並輸出；夾於在時間上相鄰之上述切換時點之間的期間始於上述第1期間，且終於上述第2期間。
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