(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプと、前記放電ランプから出射する光を反射する反射鏡とを含むランプユニットと、
前記放電ランプを光源とする光学系と、
前記放電ランプを始動・点灯するための点灯回路と、
を備えた画像表示装置であって、
前記点灯回路は、電源回路部と、インバータ部と、始動回路部とを含んでおり、
前記点灯回路の前記始動回路部は、前記放電ランプに電気的に接続されており、かつ、前記電源回路部および前記インバータ部と分離されて形成されており、
前記始動回路部が有するトランスに、前記インバータ部から供給されるランプ電流が流れない構成を有する、画像表示装置。
【請求項２】
前記電源回路部および前記インバータ部は、同一基板上に形成されており、
前記始動回路部は、前記基板上に配置されておらず、かつ、前記基板より、前記ランプユニットの方に近い位置（前記ランプユニット内の位置を含む。）に配置されている、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記ランプユニットは、前記放電ランプおよび前記反射鏡を収納するランプハウスを備え、
前記ランプハウスは、シールド機能を有しており、
前記始動回路部は、前記シールド機能を有する前記ランプハウス内に設けられている、請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記ランプユニットは、前記放電ランプに電気的に接続された第１コネクタであって、前記電源回路部および前記インバータ部の少なくとも一方に電気的に接続された第２コネクタと連結される、第１コネクタを備えており、
前記始動回路部は、前記第１コネクタ内に設けられている、請求項１または３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１コネクタおよび前記第２コネクタの組み合わせは、差込プラグおよびプラグ受の組み合わせである、請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記ランプユニットは、前記放電ランプに電気的に接続された第１コネクタであって、前記電源回路部および前記インバータ部の少なくとも一方に電気的に接続された第２コネクタと連結される、第１コネクタを備えており、
前記第１および第２コネクタとは別に、前記ランプユニットは、前記始動回路部に電気的に接続された第３コネクタを備えており、
前記第３コネクタは、電源に電気的に接続された第４コネクタと連結される、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１コネクタおよび前記第２コネクタの組み合わせは、差込プラグおよびプラグ受の組み合わせであり、そして、
前記第３コネクタおよび前記第４コネクタの組み合わせは、差込プラグおよびプラグ受の組み合わせである、請求項１または６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記放電ランプは、高圧水銀ランプである、請求項１から７の何れか一つに記載の画像表示装置
【請求項９】
前記画像表示装置は、デジタル・マイクロ・ミラー（ＤＭＤ）を光学系に含む、請求項１から８の何れか一つに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
放電ランプと、前記放電ランプから出射する光を反射する反射鏡とを含むランプユニットと；前記放電ランプを始動・点灯するための点灯回路と；前記放電ランプを光源とする光学系と；前記光学系を制御して画像を表示するためのシステムとを備えた、画像表示装置の動作方法であって、
前記点灯回路は、前記放電ランプに電気的に接続された始動回路部を有しており、
前記画像表示装置が有する電源スイッチを入力すると、前記点灯回路の前記始動回路部が起動し、
前記始動回路部が動作している時間内に、前記システムが起動し、かつ、前記システムの起動動作として、前記動作している時間終了後に、前記システムの再起動処理動作が実行されない、画像表示装置の動作方法。
【請求項１１】
前記電源スイッチを入力すると、前記点灯回路の前記始動回路部および前記システムが実質的に同時に起動し、
前記電源スイッチの入力から、前記システムの起動までの時間が、約１秒以内である、請求項１０に記載の画像表示装置の動作方法。
【請求項１２】
前記画像表示装置は、デジタル・マイクロ・ミラー（ＤＭＤ）を光学系に含む、請求項１１に記載の画像表示装置の動作方法。
【請求項１３】
放電ランプと、前記放電ランプから出射する光を反射する反射鏡とを含むランプユニットと、
前記放電ランプを始動・点灯するための点灯回路と、
前記放電ランプを光源とする光学系と、
前記光学系を制御して画像を表示するためのシステムと
を備えた画像表示装置であって、
前記点灯回路は、電源回路部と、インバータ部と、始動回路部とを含んでおり、
前記点灯回路の前記始動回路部は、前記放電ランプに電気的に接続されており、かつ、前記電源回路部および前記インバータ部と分離されて形成されており、
前記画像表示装置が有する電源スイッチを入力すると、前記点灯回路の前記始動回路部が起動し、
前記始動回路部が動作している時間内に、前記システムが起動し、かつ、前記システムの起動動作として、前記動作している時間終了後に、前記システムの再起動処理動作が実行されない、画像表示装置。
【請求項１４】
光学系と、前記光学系を制御して画像を表示するためのシステムとを備えた画像表示装置に用いられる、ランプユニットであって、
前記ランプユニットは、
放電ランプと、
前記放電ランプから出射する光を反射する反射鏡と、
前記放電ランプおよび前記反射鏡を収納するランプハウスと
を備え、
前記放電ランプを始動・点灯するための点灯回路に含まれる始動回路部が、当該点灯回路に含まれる電源回路部およびインバータ部と分離して、前記ランプハウス内に設けられており、
前記始動回路部は、前記システムが動作中において、前記放電ランプの始動用の高圧パルスを前記放電ランプに出力する、ランプユニット。
【請求項１５】
光学系と、前記光学系を制御して画像を表示するためのシステムとを備えた画像表示装置に用いられる、ランプユニットであって、
前記ランプユニットは、
放電ランプと、
前記放電ランプから出射する光を反射する反射鏡と、
前記放電ランプおよび前記反射鏡を収納するランプハウスと
を備え、
前記放電ランプを始動・点灯するための点灯回路に含まれる始動回路部が、当該点灯回路に含まれる電源回路部およびインバータ部と分離して、前記ランプハウス内に設けられており、
前記ランプユニットは、前記放電ランプに電気的に接続された第１コネクタであって、前記電源回路部および前記インバータ部の少なくとも一方に電気的に接続された第２コネクタと連結可能な構造を有する、第１コネクタを備えており、
前記始動回路部は、前記システムが動作中において、前記放電ランプの始動用の高圧パルスを前記放電ランプに出力する、ランプユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像表示装置およびその動作方法、ならびに、画像表示装置用ランプユニットに関する。特に、高圧水銀ランプまたはメタルハライドランプを含むランプユニットおよびそのランプを点灯させる放電ランプ点灯回路を備えた、液晶プロジェクターなどの画像表示装置およびその動作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文字、図形などの画像を拡大投影し表示する手段として、液晶プロジェクタ装置などのような画像表示装置が知られている。このような画像表示装置（または画像投影装置）は、所定の光出力が必要であるため、光源としては輝度の高い高圧水銀ランプが、一般に、広く使用されている。また、プロジェクタの普及に伴い、より明るく、かつ、より小型のプロジェクタが求められるようになってきている。
【０００３】
図１０は、従来のプロジェクタ用の高圧放電ランプ１０１を有するランプユニット１０００の断面構成を模式的に示している。
【０００４】
図１０に示した高圧放電ランプ１０１は、交流で動作する放電ランプである交流動作型の高圧水銀ランプである。ランプ１０１の封止部は、反射鏡１０１１のネック部１０１１ａに挿入されて、そこでセメントなどで固着されている。この反射鏡１０１１付きのランプ１０１は、ランプハウス１０１３内に収納されており、これらによって、ランプユニット１０００は構成されている。
【０００５】
ランプユニット１０００には、コネクタとなるピン３１１が設けられており、このピン３１１に、ランプ１０１は、ケーブル（リード引き出し線）３２１を介して接続されている。図１１（ａ）は、ランプユニット１０００を模式的に示す斜視図であり、図１１（ｂ）は、ランプユニット１０００がセットされるプロジェクター本体１１００を一部切り欠いて模式的に示す斜視図である。
【０００６】
ランプユニット１０００は、図１１（ｂ）に示すように、プロジェクター本体１１００から分離可能である。このような分離可能な構成にするために、ランプユニット１０００側に設けられたピン３１１に対応するプラグ３１０が、本体１１００側に配置されており、ピン３１１はランプユニット側に配置されている。なお、プラグ３１０とピン３１１は、入れ替え可能であり、本体１１００側にピンを配置して、ランプユニット１０００側にプラグを配置してもよい。
【０００７】
ランプユニット１０００が本体内１１００にセットされると、ピン３１１はプラグ３１０に連結されることになる。プラグ３１０は、本体１１００内に設けられている点灯回路（不図示）に電気的に接続されており、点灯回路によって、ランプユニット１０００のランプ１０１は始動・点灯される。本体１１００内にセットされたときのランプユニット１０００の後方には、冷却用のファン１１０４があり、上方にはカバー１１０６が取り付けられている。また、本体１１００内には、ランプ１０１を光源とする光学系と、当該光学系を制御して画像を表示するためのシステム（メインシステム）が設けられており、ランプ１０１から発せられた光は、光学系および投射レンズ１１０５を通って、スクリーン上に投射されて、そこで画像が形成されることになる。
【０００８】
次に、図１２から図１４を参照しながら、本体１１００内にある点灯回路１０２の回路構成について説明する。
【０００９】
図１２に示すように、ランプ１０１を始動・点灯するための点灯回路１０２は、直流電源１０３と、インバータ回路であるフルブリッジインバータ回路１０４と、始動回路１０５とから構成されている。上述したように、点灯回路１０２は、本体１１００側に配置されたプラグ３１０に電気的に接続されており、そして、プラグ３１０と、フルブリッジインバータ回路１０４および始動回路１０５との間は、高耐圧ケーブル３２０を用いて接続が行われている。
【００１０】
ランプユニット１０００がセットされた時には、プラグ３１０にピン３１１が差し込まれ、そして、ピン３１１には、ケーブル３２１を介してランプ１０１が接続されている。ランプ１０１は、点灯中におけるランプ電圧が直流電源１０３の最高出力電圧よりも低くなるように設計されているため、例えば、直流電源１０３の最高出力電圧が約３７０Ｖの場合、ランプ電圧は、最高で５０Ｖ〜２５０Ｖ程度にされている。
【００１１】
直流電源１０３は、例えば直流入力で約３７０Ｖの入力を受けて、最高約３７０Ｖの直流を出力する降圧チョッパ回路から構成されている。その降圧チョッパ回路は、制御回路１１５およびスイッチング素子（トランジスタやＦＥＴやＧＴＩＢ）１０８を含んでいる。降圧チョッパ回路は、抵抗１１２、１１３で出力電圧を、抵抗１１４で出力電流を検出して、２つの検出信号を制御回路１１５によって演算し、そして、降圧チョッパ回路の出力電力が所定の値になるように、制御回路１１５の出力信号によってスイッチング素子１０８をオン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）制御する。直流電源１０３の出力端には、通常、電圧を平滑するための比較的大きな容量の電解コンデンサ１１１が並列に接続されている。なお、交流入力の場合は、降圧チョッパ回路の前段に交流入力を整流平滑して直流に変換する整流平滑回路が付加される。
【００１２】
フルブリッジインバータ回路１０４は、図１３に示すように、トランジスタ１１７、１１８、１１９、１２０とドライブ回路１２１とから構成されている。フルブリッジインバータ回路１０４では、ドライブ回路１２１の出力信号によってトランジスタ１１７、１２０とトランジスタ１１８、１１９とを交互にＯＮ・ＯＦＦさせ、それにより、降圧チョッパ回路の出力を交流に変換する。
【００１３】
フルブリッジインバータ１０４の出力端の一端Ａは、次に説明する始動回路１０５（図１４参照）のトランスを構成する２次側コイル（出力側コイル）の一端Ｔｂに接続され、一方、他端Ｂは、プラグ３１０およびピン３１１を介して、ランプの一端に接続されている。また、インバータ出力の両端には、コンデンサ３００が並列に接続されており、このコンデンサ３００は、始動回路１０５で発生する高圧パルスをバイパスする役割を果たす。
【００１４】
始動回路１０５は、高圧水銀ランプ１０１を始動させるための高圧パルスを発生する回路である。図１４に示すように、始動回路１０５は、トランス２０８と、抵抗２０１と、ダイオード２０５と、コンデンサ２０６と、放電ギャップ２０７とから構成されている。その入力端は、直流電源１０３の出力端に接続されており、そして、出力端の一端Ｔｂは、先に述べたとおりインバータの出力端Ａに接続されており、他端Ｔａは、プラグ３１０およびピン３１１を介してランプ１０１の一端に接続されている。
【００１５】
放電ギャップ２０７は、直流電源１０３の出力電圧よりもわずかに低く、かつ点灯中のランプの電圧よりも高い電圧（例えば、約３５０Ｖ）で放電を開始し、それよりも低い電圧では放電を起こさない（または放電を停止する）特性を有する。そして、放電ギャップ２０７は、トランス２０８の一次コイルに約３５０Ｖ（ピーク値）のパルス状の電圧が印加されると、２次側コイルの両端Ｔａ，Ｔｂ間に、約１０ｋＶから１５ｋＶのピーク値を持つ高圧パルス電圧を出力する特性を有している。このような高電圧発生用のトランス２０８では、一次コイルや二次コイルは、磁化能の高いコア（例えば、フェライトコア）に巻かれた構成となっている（不図示）。
【００１６】
この他、点灯回路１０２には、タイマー回路（不図示）が組み込まれており、このタイマー回路は、点灯回路が動作し始めてからの時間をカウントし、所定の期間（約３から５秒）たってもランプ１０１が点灯しない場合に、点灯回路１０２の動作を強制的にストップさせる機能を有している。さらに、このようにランプ１０１が点灯しなかった場合、点灯回路１０２が強制停止した旨を知らせるための信号を出力する回路（不図示）も、点灯回路１０２は備えている。
【００１７】
従来の点灯回路１０２においては、直流電源１０３とフルブリッジインバータ１０４と始動回路１０５とは、同一基板上に配置されていた。この点灯回路１０２の出力は、長さ約２０ｃｍから数十ｃｍ程度、耐電圧２０ｋＶ程度の高耐圧ケーブル３２０を通り、プラグ３１０およびピン３１１を介して、ランプユニット１０００に配置されたランプ１０１に供給される。なお、ピン３１１とランプ１０１との間も、ケーブル３２０と同様に高耐圧ケーブルを用いて接続されており、この高耐圧ケーブル（３２１）は、ケーブル３２０よりも相対的に短い１０ｃｍ程度で、耐電圧２０ｋＶ程度の高耐圧ケーブルである。
【００１８】
なお、ランプ１０１が直流で動作する直流動作型の放電ランプの場合には、インバータ１０４は省略される。
【００１９】
次に、点灯回路１０２の動作を説明する。
【００２０】
（１）まず、直流電源１０３に約３７０Ｖの直流電圧が印加された状態で、直流電源１０３およびフルブリッジインバータ１０４に動作開始信号が送られると、直流電源（降圧チョッパ回路）１０３およびフルブリッジインバータ１０４が動作を始める。
【００２１】
（２）すると、同時に始動回路１０５に、直流電源１０３の出力電圧（約３７０Ｖの電圧）が入力される。
【００２２】
（３）上記（２）の入力が行われると、抵抗２０１およびダイオード２０５を介してコンデンサ２０６が充電され始める。
【００２３】
（４）その後、コンデンサ２０６の充電電圧が、放電ギャップ２０７の放電開始電圧約３５０Ｖに達すると、放電ギャップ２０７が放電し、その瞬間、コンデンサに充電されていたエネルギーが、一気にトランス２０８の一次コイルに供給される。
【００２４】
（５）コンデンサ２０６のエネルギーが放電されると、コンデンサ２０６の電圧が瞬時に低下するので、放電ギャップ２０７の放電は、瞬時に停止する。
【００２５】
（６）その結果、トランス２０８の一次コイルには、ピーク値約３７０Ｖのパルス状の電圧が印加されることになる。これにより、トランス２０８の二次コイルには、ピーク値約５ｋＶから１５ｋＶのパルス状の高圧電圧が出力され、それが高耐圧ケーブル３２０、プラグ３１０、ピン３１１および高耐圧ケーブル３２１を介してランプ１０１に印加される。
【００２６】
（７）一方、電圧が低下したコンデンサ２０６は、再び直流電源１０３によって充電され始める。したがって、結果として、上記（３）から（６）の動作が、抵抗２０１およびコンデンサ２０６の時定数によって決まる間隔で繰り返される。
【００２７】
（８）パルス状の高電圧の印加により、ランプ１０１が絶縁破壊を起こして放電を始めると、事実上、直流電源１０３からインバータ１０４を通じてランプ１０１に所定の電力が供給される。
【００２８】
（９）この動作は、ランプ電圧を検知するために抵抗１１２および抵抗１１３によって分圧された信号と、ランプ電流を検知する抵抗１１４の電圧降下によってできる信号とを、直流電源１０３の制御回路１１５に取り込み、これらの信号を処理して、所定のランプに供給する電力が所定の値になるように、スイッチング素子１０８のオン・オフ幅を制御されることでなされる。
【００２９】
（１０）ランプ１０１が点灯開始（絶縁破壊）すると、放電ギャップ２０７は、直流電源１０３の出力電圧よりもわずかに低く、かつ点灯中のランプ１０１の電圧よりも高い電圧で動作するように選ばれているので、放電ギャップ２０７の動作は止まる。したがって、ランプ点灯中は、始動回路１０５の動作は停止する。
【００３０】
このようにして点灯回路１０２は動作する。なお、点灯回路１０２が動作し始めてから所定の時間（典型的には３秒から５秒間）経過しても、ランプが点灯しない場合、点灯回路はその動作を強制的に停止し、それと同時にランプ不点（点灯回路強制停止）を知らせる信号を出力する。ランプが点灯しないことは、ランプ電流を検知する抵抗１１４の電圧降下の値が所定以上にならないことで容易に判断することが可能である。
【００３１】
なお、関連する文献として後述する特許文献１および２がある。
【００３２】
【特許文献１】
特開平３−１３６９３８号公報
【特許文献２】
実開平３−２２３９３号公報
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の点灯回路１０２およびランプユニット１０００（および、それに収納されたランプ１０１）を使用したプロジェクターには、以下のような課題が存在する。
【００３４】
まず、第１に、プロジェクターの小型化に不利という課題がある。以下、この点について、さらに説明する。
【００３５】
プロジェクターの小型化が進むなか、点灯回路１０２も小型化が要求されている。しかし、始動回路１０５のトランス（２０８）の小型化が難しいため、点灯回路全体の小型化が難しい。参考として、点灯回路１０２および始動回路１０５の大きさを例示すると、１００〜１５０Ｗクラスで、点灯回路１０２の大きさは、２５０ｃｃ前後であり、そのうち、始動回路１０５の大きさは、２５ｃｃ前後である。２００Ｗ以上クラスでは、点灯回路１０２の大きさは、３００ｃｃから５００ｃｃ前後であり、そのうち、始動回路１０５の大きさは、４０ｃｃ前後である。つまり、ランプ１０１を点ける最初の一瞬（１秒程度）のためだけに、約１割のスペースが使われている。
【００３６】
ここで、トランス（２０８）は、基本的に高電圧を発生する部品であるために、絶縁の問題の関係上、トランス自身の小型化をすることができない。言い換えると、物理的に寸法を大きくして絶縁性を確保すること以外の方法が実質的に存在しない。したがって、仮に、その他のパーツを、チップ化またはＩＣ化、モジュール化して技術的には小型化することができても、トランス自身の小型化をすることはできず、それゆえに、点灯回路１０２の小型化の阻害要因となる。
【００３７】
加えて、図１４から分かるように、トランス２０８の２次コイルは、ランプ１０１と直列に接続されている。一般的にプロジェクターに用いられるランプ１０１のランプ電力は８０Ｗから３００Ｗであり、そして、ランプ電力８０Ｗから３００Ｗのランプを点灯する場合において、ランプ点灯中は、最高、数Ａ（数アンペア）の電流がトランスに流れることが推定される。したがって、それに耐えられるような太い巻線を２次コイルに使用する必要があり、このことがさらにトランス２０８（始動回路１０５）の小型化を難しくしている。
【００３８】
第２に、コスト高、ランプの始動性が悪いという課題もある。
【００３９】
図１２に示したように、始動回路１０５が点灯回路基板に形成されている場合、始動回路１０５とランプ１０１とが最長で約数十ｃｍも離れてしまう場合がある。特に、プロジェクションＴＶなど大型機器において、このようなことがよく生じる。また、小型のプロジェクターでも、点灯回路１０２とランプ１０１との配置の仕方、および、点灯回路１０２とランプ１０１との間の線の引き回しの関係上、同様のことが生じ得る。このようなことが生じると、次のような問題が引き起こされる。
【００４０】
まず、始動回路１０５とランプ１０１との間に、コストの高い高耐圧のケーブル（図１２中ケーブル３２０）を使用する必要があるので、コスト高となってしまう。
【００４１】
次に、ランプ１０１側からの観点では、始動電圧が高ければ高いほど、ランプ１０１始動確率は高くなるのであるが、ランプの始動のために印加できる電圧は事実上、このケーブルの耐圧に制限される。つまり、高耐圧ケーブル３２０の最高耐電圧は、約２０ｋＶから３０ｋＶ程度であるので、事実上、この値に制限されてしまう。このことは、ランプの始動特性の改善のネックとなっている。
【００４２】
おまけに、この高耐圧ケーブルが数十ｃｍもあるような場合、始動電圧は、パルス状の波形をしており、つまり、高周波成分を多く含む波形であるので、その間で始動電圧が減衰してしまうことが生じ得る。実際、あるプロジェクターでは、１ｋＶから２ｋＶも減衰することを本願発明者は実験により確認した。この減衰の問題は、始動回路１０５から出力されるパルス状の始動電圧の値に依存せず、単に、ケーブルの種類や長さ、配線の仕方にだけに依存するようであるため、具体的に効果的な改善手段がなく、非常にやっかいな問題である。
【００４３】
また、電圧が減衰する事実から想像がつくように、減衰したパルスのエネルギー分は、ケーブルからの輻射ノイズや、あるいはケーブルに近接する他の機器などへの電圧リークとなり、その結果、精密な電子機器・デバイスの集合体であるプロジェクター本体にダメージ（物理的および／または動作的に）を与える。ノイズは、始動回路のコイルの他、放電ギャップからも発生し、したがって、これらもノイズ源となる。プロジェクタはＰＣと接続して使用する場面が多いため、それゆえ、ＰＣなどの外部機器へのダメージも心配しなければならない。
【００４４】
現在、このようなプロジェクター本体、またはＰＣなどの外部機器の誤動作を防止するために、プロジェクター本体の動作シーケンスは、図１５（ａ）から（ｃ）、または、（ａ）、（ｂ）および（ｄ）のようにされている。
【００４５】
すなわち、図１５に示すように、プロジェクターのメインスイッチがオンされると（図１５（ａ））、まず、点灯回路１０２の始動回路１０５が最初に動作し始めて（図１５（ｂ））、始動回路１０５が動作している間は、プロジェクターの他のシステム（要するに、画像を映し出すためのメインシステム）の動作を停止しておき（図１５（ｃ））、そして、始動回路１０５の動作が停止してからシステムを起動する（同（ｃ））という、シーケンスが取られている。ここで、始動回路１０５の動作が停止したことは、点灯回路１０２から送られる点灯回路強制停止信号が出力されていないことを検知して判断することができる。
【００４６】
あるいは、システムと始動回路１０５とが同時に動き出す場合には、図１５（ｄ）に示すように、始動回路１０５の停止後に、わざわざ、強制的にシステムの動作をリセットし再起動するシーケンスが取られる場合もある。
【００４７】
このようにメインスイッチを入れてからシステムの動作が遅れるために、消費者が故障と勘違いする場面が多々あり、このシステム起動時間の短縮も課題になっている。特に、ＤＭＤのようなフルデジタルデバイスを使用したプロジェクターでは、とりわけノイズなどのダメージに弱いので、システム起動のスタート開始時間は、遅く設定される傾向にあり、例えばメインスイッチをＯＮしてから約５秒後にスタートするという具合にまで遅くされており、そのシステム起動の遅さは、非常におおきな問題となる。この５秒と言うのは、人間の心理的な面からいえばかなり長い時間であり、この起動の遅さを、故障と間違えて５秒間を待てずに、何度もメインスイッチをＯＮし直す消費者もおり、ただ単に、起動が遅いだけでは済まされない問題にまでなり得るものである。
【００４８】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、より小型化を図った画像表示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、起動時間を短くすることができる画像表示装置およびその動作方法を提供することにある。
【００４９】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像表示装置は、放電ランプと、前記放電ランプから出射する光を反射する反射鏡とを含むランプユニットと、前記放電ランプを光源とする光学系と、前記放電ランプを始動・点灯するための点灯回路とを備えた画像表示装置であって、前記点灯回路は、電源回路部と、インバータ部と、始動回路部とを含んでおり、前記点灯回路の前記始動回路部は、前記放電ランプに電気的に接続されており、かつ、前記電源回路部および前記インバータ部と分離されて形成されている。
【００５０】
ある好適な実施形態において、前記電源回路部および前記インバータ部は、同一基板上に形成されており、前記始動回路部は、前記基板上に配置されておらず、かつ、前記基板より、前記ランプユニットの方に近い位置（前記ランプユニット内の位置を含む。）に配置されている。
【００５１】
ある好適な実施形態において、前記ランプユニットは、前記放電ランプおよび前記反射鏡を収納するランプハウスを備え、前記ランプハウスは、シールド機能を有しており、前記始動回路部は、前記シールド機能を有する前記ランプハウス内に設けられている。
【００５２】
ある好適な実施形態において、前記ランプユニットは、前記放電ランプに電気的に接続された第１コネクタであって、前記電源回路部および前記インバータ部の少なくとも一方に電気的に接続された第２コネクタと連結される、第１コネクタを備えており、前記始動回路部は、前記第１コネクタ内に設けられている。
【００５３】
前記第１コネクタおよび前記第２コネクタの組み合わせは、差込プラグおよびプラグ受の組み合わせであることが好ましい。
【００５４】
ある好適な実施形態では、前記画像表示装置は、前記始動回路部が有するトランスに、前記インバータ部から供給されるランプ電流が流れない構成を有する。
【００５５】
ある好適な実施形態において、前記ランプユニットは、前記放電ランプに電気的に接続された第１コネクタであって、前記電源回路部および前記インバータ部の少なくとも一方に電気的に接続された第２コネクタと連結される、第１コネクタを備えており、前記第１および第２コネクタとは別に、前記ランプユニットは、前記始動回路部に電気的に接続された第３コネクタを備えており、前記第３コネクタは、電源に電気的に接続された第４コネクタと連結される。
【００５６】
ある好適な実施形態において、前記第１コネクタおよび前記第２コネクタの組み合わせは、差込プラグおよびプラグ受の組み合わせであり、そして、前記第３コネクタおよび前記第４コネクタの組み合わせは、差込プラグおよびプラグ受の組み合わせである。
【００５７】
ある好適な実施形態において、前記放電ランプは、高圧水銀ランプである。
【００５８】
ある好適な実施形態において、前記画像表示装置は、デジタル・マイクロ・ミラー（ＤＭＤ）を光学系に含む。
【００５９】
本発明による画像表示装置の動作方法は、放電ランプと、前記放電ランプから出射する光を反射する反射鏡とを含むランプユニットと；前記放電ランプを始動・点灯するための点灯回路と；前記放電ランプを光源とする光学系と；前記光学系を制御して画像を表示するためのシステムとを備えた、画像表示装置の動作方法であって、前記点灯回路は、前記放電ランプに電気的に接続された始動回路部を有しており、前記画像表示装置が有する電源スイッチを入力すると、前記点灯回路の前記始動回路部が起動し、前記始動回路部が動作している時間内に、前記システムが起動し、かつ、前記システムの起動動作として、前記動作している時間終了後に、前記システムの再起動処理動作が実行されない。
【００６０】
前記電源スイッチを入力すると、前記点灯回路の前記始動回路部および前記システムが実質的に同時に起動し、前記電源スイッチの入力から、前記システムの起動までの時間が、約１秒以内であることが好ましい。
【００６１】
ある好適な実施形態において、前記画像表示装置は、デジタル・マイクロ・ミラー（ＤＭＤ）を光学系に含む。
【００６２】
本発明による他の画像表示装置は、放電ランプと、前記放電ランプから出射する光を反射する反射鏡とを含むランプユニットと、前記放電ランプを始動・点灯するための点灯回路と、前記放電ランプを光源とする光学系と、前記光学系を制御して画像を表示するためのシステムとを備えた画像表示装置であって、前記点灯回路は、電源回路部と、インバータ部と、始動回路部とを含んでおり、前記点灯回路の前記始動回路部は、前記放電ランプに電気的に接続されており、かつ、前記電源回路部および前記インバータ部と分離されて形成されており、前記画像表示装置が有する電源スイッチを入力すると、前記点灯回路の前記始動回路部が起動し、前記始動回路部が動作している時間内に、前記システムが起動し、かつ、前記システムの起動動作として、前記動作している時間終了後に、前記システムの再起動処理動作が実行されない。
【００６３】
本発明によるランプユニットは、光学系と、前記光学系を制御して画像を表示するためのシステムとを備えた画像表示装置に用いられる、ランプユニットであって、前記ランプユニットは、放電ランプと、前記放電ランプから出射する光を反射する反射鏡と、前記放電ランプおよび前記反射鏡を収納するランプハウスとを備え、前記放電ランプを始動・点灯するための点灯回路に含まれる始動回路部が、当該点灯回路に含まれる電源回路部およびインバータ部と分離して、前記ランプハウス内に設けられている。
【００６４】
ある好適な実施形態において、前記ランプユニットは、前記放電ランプに電気的に接続された第１コネクタであって、前記電源回路部および前記インバータ部の少なくとも一方に電気的に接続された第２コネクタと連結可能な構造を有する、第１コネクタを備えている。
【００６５】
ある好適な実施形態において、前記始動回路部は、前記システムが動作中において、前記放電ランプの始動用の高圧パルスを前記放電ランプに出力する。
【００６６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。また、理解の容易さのために、便宜上、図１０から図１４中で示した要素に実質的に対応する要素も、同様の参照符号も用いて表すこととする。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
（実施形態１）
図１から図４を参照しながら、本発明による実施形態１にかかる画像表示装置を説明する。
【００６７】
図１は、本実施形態の画像表示装置に含まれる点灯回路１１０２の回路構成を示している。なお、この回路構成は、上述した図１２に示した点灯回路１０２の回路構成に対応するものである。
【００６８】
図１に示した点灯回路１１０２は、放電ランプ１０１を始動・点灯するための回路であり、電源部１０３と、インバータ部１０４と、始動回路部（イグナイタ部）１０５とを含んでいる。ただし、図１２に示した構成と異なり、本実施形態の点灯回路１１０２の始動回路部１０５は、電源回路部１０３およびインバータ部１０４と分離されて、ランプユニット２０００のハウス１０１３内に設けられている。つまり、電源部１０３およびインバータ部１０４は、同一基板上に形成されており、始動回路部１０５は、その基板上には形成されておらず、基板よりもランプユニット２０００に近い位置に設けられている。
【００６９】
本実施形態では、始動回路１０５は、点灯回路１１０２の基板から分離されて、ランプユニット２０００内に収納されている。さらに、図１に示した構成の例では、始動回路１０５は、コネクタ１３１１内に設けられており、始動回路１０５は、コネクタの機能も兼ね備えている。コネクタ１３１１は、放電ランプ１０１に電気的に接続されており、そして、電源回路部１０３およびインバータ部１０４の少なくとも一方に電気的に接続されたコネクタ１３１０と連結されるものである。ランプユニット２０００は、プロジェクタ本体と分離でき、取り替え可能なものであることが好ましいので、それゆえ、コネクタ１３１１とコネクタ１３１０とは、互いに脱着可能な構造を有していることが望ましい。本実施形態では、コネクタ１３１１およびコネクタ１３１０の組み合わせとして、差込プラグ（「ピン」とも呼ぶ。）とプラグ受（単に「プラグ」とも呼ぶ）との組み合わせを採用しており、図１に示した例では、コネクタ１３１０がプラグであり、コネクタ１３１１がピンである。もちろん、コネクタ１３１０をピンとし、コネクタ１３１１をプラグとしてもよい。
【００７０】
電源回路部１０３およびインバータ部１０４は、公知のものを使用することができる。電源回路部１０３としては、例えば、図１２で示した降圧チョッパ回路から構成された電源回路部を使用することができ、インバータ部１０４としては、図１２および図１３で示したフルブリッジインバータ回路から構成されたインバータ部を使用することができる。
【００７１】
上述したように、電源回路部１０３を構成する降圧チョッパ回路は、例えば、直流入力で約３７０Ｖの入力を受けて、最高約３７０Ｖの直流を出力することができ、制御回路（図１２中、１１５）およびスイッチング素子（トランジスタやＦＥＴやＧＴＩＢ）（図１２中、１０８）を含んでいる。降圧チョッパ回路は、抵抗１１２、１１３で出力電圧を、抵抗１１４で出力電流を検出して、２つの検出信号を制御回路１１５によって演算し、そして、降圧チョッパ回路の出力電力が所定の値になるように、制御回路１１５の出力信号によってスイッチング素子１０８をオン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）制御する。直流電源１０３の出力端には、通常、電圧を平滑するための比較的大きな容量の電解コンデンサ１１１が並列に接続されている。なお、交流入力の場合は、降圧チョッパ回路の前段に交流入力を整流平滑して直流に変換する整流平滑回路が付加される。
【００７２】
また、インバータ部１０４を構成するフルブリッジインバータ回路は、図１３に示したように、トランジスタ１１７、１１８、１１９、１２０とドライブ回路１２１とを含んでおり、フルブリッジインバータ回路１０４では、ドライブ回路１２１の出力信号によってトランジスタ１１７、１２０とトランジスタ１１８、１１９とを交互にＯＮ・ＯＦＦさせ、それにより、降圧チョッパ回路の出力を交流に変換する。フルブリッジインバータ１０４の出力端の一端Ａは、始動回路１０５のトランスを構成する２次側コイル（出力側コイル）の一端Ｔｂに接続され、一方、他端Ｂは、プラグ３１０およびピン３１１を介して、ランプの一端に接続されている。また、インバータ出力の両端には、コンデンサ３００が並列に接続されており、このコンデンサ３００は、始動回路１０５で発生する高圧パルスをバイパスする役割を果たす。
【００７３】
本実施形態における始動回路１０５は、点灯回路１１０２の基板から分離されて形成されるものであるが、その回路構成自体は、公知のものを採用することができる。例えば、図１４に示した始動回路の構成を採用することができる。つまり、始動回路１０５は、ランプ１０１を始動させるための高圧パルスを発生する機能を有しており、図１４に示した例の始動回路１０５は、トランス２０８と、抵抗２０１と、ダイオード２０５と、コンデンサ２０６と、放電ギャップ２０７とから構成されている。その入力端は、直流電源１０３の出力端に接続されており、そして、出力端の一端Ｔｂは、先に述べたとおりインバータの出力端Ａに接続されており、他端Ｔａは、プラグ３１０およびピン３１１を介してランプ１０１の一端に接続されている。放電ギャップ２０７は、直流電源１０３の出力電圧よりもわずかに低く、かつ点灯中のランプの電圧よりも高い電圧（例えば、約３５０Ｖ）で放電を開始し、それよりも低い電圧では放電を起こさない（または放電を停止する）特性を有する。そして、放電ギャップ２０７は、トランス２０８の一次コイルに約３５０Ｖ（ピーク値）のパルス状の電圧が印加されると、２次側コイルの両端Ｔａ，Ｔｂ間に、例えば、約１０ｋＶから１５ｋＶのピーク値を持つ高圧パルス電圧を出力する特性を有している。
【００７４】
本実施形態では、始動回路１０５が点灯回路１１０２の基板から分離されているけれども、本実施形態の点灯回路１１０２の動作は、上述した図１２に示した点灯回路１０２の動作と実質的に同じであるので、ここでは、説明を省略する。なお、始動回路１０５を点灯回路１１０２の基板から分離したことによって得られる特有の効果は、後述する。
【００７５】
点灯回路１１０２のコンタクト（プラグ）１３１０に連結されるコンタクト（ピン）１３１１を有するランプユニット２０００を図２に示す。上述したように、コンタクト１３１１に、始動回路１０５が収納されている。ランプユニット２０００は、放電ランプ１０１と、放電ランプ１０１から出射する光を反射する反射鏡１０１１と、ミラー付きランプ（１０１，１０１１）を保持するハウス１０１３を有している。始動回路１０５を内蔵するピン１３１１は、高圧ケーブル３２１を介して放電ランプ１０１に接続されており、ピン（差込プラグ）１３１１は、ランプ１０１とプラグ１３１０との両方に電気的に接続されることになるため、ピン１３１１の外形の表面の一部は、ハウス１０１３内に露出しており、そして、他の一部は、ハウス１０１３外に露出している。なお、本実施形態の放電ランプ１０１は、交流点灯型である。ただし、直流点灯でも動作させることは可能であり、その場合には、インバータは省略される。
【００７６】
本実施形態で用いた放電ランプ１０１は、高圧水銀ランプであり、その構造を例示すると次のようである。ランプ１０１は、内部に発光物質（例えば、水銀）２１０５が封入される発光管（バルブ）２１１０と、発光管２１１０の両端から延在した封止部２１２０とを有している。封止部２１２０は、電極２１０１に電気的に接続された金属箔２１０２と、発光管２１１０から延ばされたガラス部とを有しており、金属箔２１０２とガラス部との箔封止によって発光管２１１０の放電空間の気密を保持している。封止部２１２０のガラス部および発光管２１１０は、例えば石英ガラスから構成されている。金属箔２１０２は、例えばモリブデン箔（Ｍｏ箔）であり、例えば矩形の形状を有している。封止部２１２０は、例えば、シュリンク手法により作製されており、略円形の断面形状を有している。金属箔２１０２は、封止部２１２０の中心部分に位置している。封止部２１２０内の金属箔２１０２は、電極２１０１と溶接によって接合されており、金属箔２１０２は、電極２１０１が接合された側の反対側に外部リード（ＬＡ、ＬＢ部分に相当）を有している。外部リードは、例えばモリブデンから構成されており、例えば溶接によって金属箔２１０２と接続されている。一方の封止部２１２０には、口金２１３０が取り付けられており、この部分と、ミラー１０１１のネック部１０１１ａとは、例えば無機系接着剤（セメントなど）で固着されて一体化されている。なお、封止部２１２０は、ピンチング手法によって作製されたものでもよい。
【００７７】
ランプ１０１について好適な構成を例示すると次のようである。光出力の光源の実現という観点から、ランプ１０１は、封入水銀量１５０ｍｇ／ｃｍ３以上（好ましくは、２００ｍｇ以上）の水銀ランプであることが好ましい。また、８０Ｗ以上のランプであることが好ましい。なお、水銀ランプに限らず、メタルハライドランプを使用してもよい。また、ランプ１０１の管壁負荷は、例えば、６０Ｗ／ｃｍ２程度以上であり、特に上限は設定されない。例示的に示すと、管壁負荷は、例えば、６０Ｗ／ｃｍ２程度以上から、３００Ｗ／ｃｍ２程度の範囲（好ましくは、８０〜２００Ｗ／ｃｍ２程度）のランプ１０１を使用することができる。冷却手段を設ければ、３００Ｗ／ｃｍ２程度以上の管壁負荷のランプ１０１を使用することも可能である。なお、ランプ１０１の定格電力は、例えば、１５０Ｗ（その場合の管壁負荷は、約１３０Ｗ／ｃｍ２に相当）である。ランプ１０１の電極間距離（アーク長）は、例えば０．２〜５ｍｍ程度であり、本実施形態では、１．５ｍｍ程度である。なお、電極２１０１の先端には、電極先端温度を低下させるために、コイルが巻かれている。
【００７８】
また、反射鏡１０１１の構造を例示すると次のようである。反射鏡１０１１は、例えば、平行光束、所定の微小領域に収束する集光光束、または、所定の微小領域から発散したのと同等の発散光束になるようにランプ１０１からの放射光を反射するように構成されている。反射鏡１０１１としては、例えば、放物面鏡や楕円面鏡を用いることができる。最近のプロジェクタに対しては、手軽に持ち運びができるようという要望が強くなってきており、そのために、ノート型のパーソナルコンピュータのように、サイズがＡ５サイズやＢ５サイズに近い小型で、かつ薄いプロジェクタの開発・商品化が望まれており、そのような状況の中、開口部の径が４５ｍｍよりも小さい、より小型の反射鏡を使用することが好ましい。そして、反射鏡のタイプも、平行光を出射する放物面鏡タイプから、出射光がある一点（焦点）に収束する短焦点距離を有する楕円面鏡タイプのものが好適に使用されるようになってきている。これは、プロジェクタ内の光路長が短くなって結果的にプロジェクタの小型化に、より寄与できるという理由によるものである。
【００７９】
小型化等の要請をみたすためには、反射鏡１０１１の反射面の最大径は、例えば、４０ｍｍ未満であることが好ましい。楕円面鏡タイプの反射鏡１０１１の典型的な寸法を示すと、開口部の径は約３５ｍｍであり、焦点距離は約２４ｍｍである。反射鏡１０１１の前面開口部には、万が一のランプが破損した時の飛散防止のために、前面ガラス１０１２が設けられており、そして反射鏡１０１１内部は密閉空間となっている。反射鏡１０１１の内容積、言い換えると、反射鏡１０１１と前面ガラス１０１２とによって囲まれる空間の内容積は、小型化の要請を満たす上で、２００ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００８０】
ランプハウス２０００のハウス（ハウジング）１０１３は、例えば、金属（例えば、アルミ、ステンレス、鉄など）から構成されている。金属は典型的に熱伝導率がよいため、ハウス（ミラー付ランプ）の放熱性を上げることができる。また、金属から構成したハウス１０１３の場合、ハウス１０１３を再利用することが容易であるため、資源の有効利用の点でも利点がある。また、ハウス１０１３内に始動回路１０５を設けた構成において、ハウス１０１３を金属から構成すれば、ノイズ軽減の効果も得られる。この場合の金属としては、鉄（Ｆｅ）が特に好ましく、そして、それにＮｉメッキを施しても構わない。本実施形態におけるハウス１０１３の内部の容積は、例えば、２００〜２０００ｃｍ３程度である。
【００８１】
本実施形態のランプハウス２０００の外観を図３（ａ）に示し、そして、ランプハウス２０００がセットされるプロジェクター本体１１００ならびに画像表示装置３０００の外観を図３（ｂ）に示す。本実施形態では、図３（ａ）および（ｂ）に示したピン１３１１内に始動回路１０５が形成されており、プロジェクター本体１１００側にある点灯回路１１０２の基板上に、始動回路１０５は形成されていない。他の点は、図１１に示した構成と実質的に同様であるので、同じ参照符号を用いてその説明は省略する。なお、本実施形態の画像表示装置３０００は、ランプユニット２０００と、画像素子（ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）パネルや液晶パネルなど）を含む光学系とを組み合わせた画像投影装置であり、そのような画像表示装置としては、例えば、ＤＭＤを用いたプロジェクタ（デジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）プロジェクタ）や、液晶プロジェクタ（ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）構造を採用した反射型のプロジェクタも含む。）が挙げられる。
【００８２】
本実施形態では、始動回路１０５を点灯回路１１０２の基板から分離させて、ランプユニット１０１３内に収納させているので、次のような効果を得ることができる。
【００８３】
１．図１２に示した構成と異なり、本実施形態の構成では、始動回路１０５を除く点灯回路１１０２と、ランプユニット２０００との間の配線に低圧線を用いることができる。このため、周囲機器との絶縁が容易となるとともに、高価な高圧線を用いないので、低コスト化を図ることができる。また、この間は、パルス状の高圧電圧（始動用）が印加されないので、ノイズを低減することができる。
【００８４】
２．始動回路１０５をランプユニット２０００内に収納しているので、ランプユニット２０００を金属部材（例えば、金属製の網など）から構成すれば、始動回路１０５からのノイズを、完全にまたは大幅に遮断することができる。ノイズは、始動回路１０５のコイル（トランス２０８）の他の部分（例えば、放電ギャップ２０７）からも発生するのであるが、本実施形態の構成では、始動回路１０５全体がシールドされているので、始動回路１０５からのノイズによる、外部機器への影響を大幅に低下させることができる。
【００８５】
３．上記１および２のノイズ低減効果により、始動回路１０５の動作中にもシステムの起動を起動させることが可能となり、その結果、プロジェクタ本体１１００のシステム起動が早くすることができる。
【００８６】
より具体的に述べると、図４（ａ）から（ｃ）に示すように、画像表示装置３０００が有する本体スイッチ（電源スイッチ）を入力すると（図４（ａ））、実質的に同時に、システム（メインシステム）および点灯回路をオン状態にすることができる（図４（ｂ）、（ｃ））。点灯回路がオン状態になれば、始動回路部１０５が動作するが、ノイズが低減されているので、始動回路部１０５の動作時間内においても、問題なくシステムを起動させることができる。したがって、図４（ｃ）に示すように、本体スイッチ（電源スイッチ）をＯＮすると実質的に同時に、システム（特に、メインシステム）を起動させることができ、かつ、再起動（リスタート）を実行する必要もない。つまり、従来の図１５（ｃ）および（ｄ）と異なり、本実施形態では、図４（ｃ）に示したようなスキームで、画像表示装置を動作させることができるため、始動性を大幅に向上させることができ、そして、消費者が故障と勘違いすることも大幅に軽減することができる。消費者が故障と勘違いしないレベルにするには、本体スイッチをＯＮした後、例えば、約１秒以内にシステムが起動させるようにすることがより好ましく、そして、消費者が通常慣れているテレビの動作レベル（例えば、本体スイッチをＯＮから、約２秒以内にシステムが起動するレベル）にまで始動性を向上させることが望ましい。なお、５秒未満であれば、従来よりも始動性は向上し、その結果、消費者が故障と勘違いする欠点は緩和される。
【００８７】
４．ランプユニット２０００内のデッドスペースに起動回路を収納できるので、始動回路部（１０５）の体積分、小型化を図ることができる。この小型化の利点は、本実施形態の構成は、さらなる小型化に困難が伴う、２ｋｇ以下の小型プロジェクター（容積約３０００ｃｃ以下）に対して特に利点が大きい。
【００８８】
５．点灯回路の基板から、高圧部品である始動回路部１０５を無くすことができるので、点灯回路自体の小型化も進めることができ、その結果、装置全体のさらなる小型化を図ることができる。つまり、高圧部品である始動回路部１０５がないため、始動回路部１０５との絶縁距離（従来十分とる必要があった絶縁距離）をとらなくて済むので、他の部分の小型集積化がしやすくなり、その結果、さらなる小型化を図ることができる。
【００８９】
６．始動回路部１０５とランプ１０１との距離が短くなるので、始動電圧の減衰が低下する。よって、ランプ１０１の始動性（確率）が良くなる。また、始動性を同じに保つなら、昇圧比の小さなトランス２０８が使用することができるので、始動回路部１０５を小型化することができる。さらに、昇圧比の小さなトランス２０８を用いることは、価格の低い電子部品を利用できることとなるため、コストメリットも大きい。
【００９０】
本実施形態の画像表示装置３０００では、点灯回路１１０２の電源回路部１０３およびインバータ部１０４から、始動回路部１０５が分離されて形成されているので、始動回路部１０５が点灯回路１１０２中にない分、点灯回路１１０２の大きさを小さくすることができる。したがって、始動回路部１０５を画像表示装置３０００のデッドスペースに配置すれば、画像表示装置の小型化を図ることができる。始動回路部１０５をランプユニット２０００の中に配置すれば、点灯回路のスペースを約１割を節約することができ、その分、画像表示装置３０００を小型にすることができる。
【００９１】
始動回路部１０５を、点灯回路１１０２が形成されている基板よりも、ランプユニット２０００の方に近い位置またはランプユニット２０００内に設ければ、図１２に示した従来の構成よりも、始動回路部１０５とランプ１０１との距離を短くすることができる。したがって、始動電圧の減衰が低下し、その結果、ランプ１０１の始動性（確率）が良くなる。始動回路部１０５をランプハウス１０１３内に配置し、そのハウス１０１３にシールド（電磁遮蔽）機能を付与すれば、始動回路１０５からのノイズをシールドすることができるので、始動回路１０５の動作中にもシステムの起動を起動させることが可能となり、その結果、プロジェクタ本体１１００のシステム起動を早くすることができる。加えて、始動回路部１０５がコネクタ（ピンまたはプラグ）を兼ねるようにした場合、ランプユニット２０００の部品を用いて始動回路部１０５を構築することができ、設計上および製造上のメリットも得られる。
【００９２】
なお、本実施形態では、始動回路１０５をランプユニット２０００に収納したが、これに限定されず、点灯回路１１０２の基板から分離されていればよい。すなわち、ランプユニット２０００に収納した構成だけでなく、例えばランプユニット２０００（ランプハウス１０１３）の外面に配置してもいいし、プラグ１３１０と共有して本体１１００側に配置しても良い。もちろん、始動回路とコンタクトとの機能を分けた構成にしても構わない。装置小型化の目的のためには、プロジェクタ本体１１００のデッドスペースとなる部分に始動回路１０５を設ければよいが、始動電圧の減衰が低下して、ランプ１０１の始動性が良くするには、始動回路１０５は、点灯回路１１０２とランプ１０１の中間距離点より、ランプ１０１寄りに配置することが好ましい。
【００９３】
始動回路１０５を本体１１００側に配置した場合、例えば、プラグ１３１０と共有させた場合、ランプユニット２０００ごとランプ１０１を交換しても、始動回路１０５はそのまま本体１１００に残せるので、経済的であるという利点が得られる。始動回路１０５をユニット２０００外に配置する場合には、始動回路部１０５を金属ケースなどで覆うようにすることが、ノイズ対策にとって好適である。上述したように、ピン３１１と始動回路１０５は分離した構成としてもよく、始動回路部１０５は、ハウス１０１３内部、内壁、外壁の何れに配置されていてもよく、ハウス１０１３の壁をまたいで配置されていてもよい。また、コンタクトは、脱着が特に容易なピンとプラグ（言い換えると、差込プラグとプラグ受）の組み合わせに限らず、接続後の分離可能なボルト締め接続、ねじ込み又は差込接続、あるいは接続後の分離不能な圧着接続、圧縮接続によって構築してもよい。
【００９４】
なお、本実施形態では、始動回路１０５におけるトランス２０８の二次側コイルの高圧側端子Ｔａは、図２において、ミラー１０１１のネック部１０１１ａと固着されていない方の封止部２１２０にある外部リード（ＬＢ）に電気的に接続した構成にすることが好ましい。なぜなら、固着されている側のＬＡに高圧が印加された場合、ネック部１０１１ａが近接しているので、高圧パルス電圧がミラー１０１１へリークしやすく、結果として、発光管２１１０の電極２１０１の先端間にかかる電圧が小さくなってしまうからである。実際、ＬＡ側に高圧電圧を印加した場合、５０回の点灯試験において、２回点灯しないケースが発生した。これに対し、同じランプに同じ電圧を（つまり、同じ始動回路を使って）ＬＢ側に印加した場合、５０回の点灯試験で点灯しないケースは発生しなかった。これは、ＬＡに高圧を印加する場合には、ネック部１０１１ａとそれに近接するＬＡ側の封止部の間の距離が短いので、その間に、比較的大きな容量のコンデンサが形成され、その結果、そのコンデンサを通して高圧のパルスがミラー１０１１にリークするのが原因と考えられる。
【００９５】
なお、本実施形態においてトランス２０８の二次側から出力される高圧パルス電圧は、その幅（半値幅）が３００ｎｓｅｃ以上であるのが好ましい。５０〜２００ｎｓｅｃ程度の幅では、１０ｋＶ〜１５ｋＶのピーク値の高圧パルス電圧がランプ始動のために必要であったのが、３００ｎｓｅｃ以上の幅のパルス電圧を加えることで、５〜９ｋＶ程度のより低いピーク値のパルス電圧でランプ始動が可能になった。これは、０．２〜５ｍｍの電極間距離に対しては、３００ｎｓｅｃ以下の電界印加時間では十分な電子なだれ（絶縁破壊）が生じるのに時間が不足するが、３００ｎｓｅｃ以上の印加時間を確保できれば電子なだれがその間に達成される理由によると考えられる。
（実施形態２）
次に、図５および図６を参照しながら、本発明による実施形態２にかかる画像表示装置を説明する。
【００９６】
図５は、本実施形態の画像表示装置に含まれる点灯回路１１０３の回路構成を示しており、そして、図６は、本実施形態の画像表示装置に含まれるランプユニット２５００を示している。
【００９７】
本実施形態における画像表示装置は、次の点において上記実施形態１と異なる。すなわち、図５および図６に示すように、始動回路１０５は、点灯回路１１０３の基板から分離されている点は上記実施形態１の構成と同じであるが、始動回路１０５のトランス２次側コイルに、ランプ１０１のランプ電流（絶縁破壊より後の電流）が流れない構成となっている。他の点は、上記実施形態１の構成と実質的に同じであるので、説明の簡略化のため、同様の点についてはその説明を省略または簡略化する。以下、本実施形態の構成をさらに詳しく説明する。
【００９８】
本実施形態における始動回路１０５は、点灯回路１１０３の基板から分離されて、ランプユニット１０１３内に収納されている。図６に示した例では、始動回路１０５は、ランプ電流（つまり、インバータ１０４から供給される電流）がトランス２０８の２次コイルに流れない構成となっている。この場合、点灯回路１１０３は、主に、直流電源１０３とインバータ１０４から構成される。なお、図５および図６に示した例では、ランプユニット２５００側のコンタクトをプラグとし、本体（１１００）側のコンタクトをピンとしているが、勿論、逆にしてもよい。
【００９９】
始動回路１０５の出力のうち一端Ｔａは、ランプ１０１の一端ＬＡ（図６に示した例の場合、ミラー１０１１のネック部１１０１ａに配置された電力供給端）に接続され、他端Ｔｂはどこにも電気的に接続されておらず、電気的に浮いた状態となっている。始動回路１０５には、所定の期間（約１から５秒）、電圧が入力され、その間、始動回路１０５は動作する。始動回路１０５の入力電源は、点灯回路１１０３の直流電源１０３以外の別の直流電源部から供給される。また、インバータ１０４の出力端Ａ、Ｂは、ランプ１０１の両端に電気的に接続されている。
【０１００】
次に、本実施形態の画像表示装置、特に、点灯回路１１０３および始動回路１０５の動作を説明する。
【０１０１】
まず、画像表示装置の電源スイッチをＯＮにすると、点灯回路１１０３が動作しだす。それと同時に、始動回路１０５の入力に電圧が入力され、始動回路１０５の出力端Ｔａ、Ｔｂに電圧が現れる（例えば、５ｋＶから２０ｋＶ）。
【０１０２】
出力端Ｔｂは、どこにも接続されていない電気的に浮いた状態であるが、実質は、ほぼ０電位に近い状態である。したがって、Ｔａが接続されているランプ１０１の一端ＬＡ（ひいては、それにつながる電極２１０１）には、Ｔａ−Ｔｂ間の電位差に相当する電圧、および、インバータの出力電圧（最高３７０Ｖ）の（対地電位に対する）差に相当する電圧が印加される。
【０１０３】
一方、ランプ１０１の他端ＬＢは、インバータ１０４の出力端が接続されているので、ランプ１０１の一端ＬＢ（ひいては、それにつながる電極２１０１）には、インバータ１０４の出力電圧に相当する電圧が印加される。
【０１０４】
それゆえ、始動回路１０５の出力電圧が、インバータ１０４の出力電圧よりも相対的に高い場合、始動回路１０５の出力電圧に近い電圧が、電極２１０１間に印加され、この電圧により、電極２１０１間が絶縁破壊する。
【０１０５】
絶縁破壊後は、電極２１０１間のインピーダンスが低下するので、インバータ１０４から電流が流れ込む。これによりランプ１０１はアーク放電に移行し、通常の点灯へと移行する。
【０１０６】
このような点灯動作を行う本実施形態の構成によると、次のような効果が得られる。
【０１０７】
まず、本実施形態では、始動回路１０５のトランスにランプ電流が流れない構成にしているため、トランスの巻き線に細い線（例えば、φ０．２ｍｍ以下）を使用することが可能となる。実際、ランプを絶縁破壊するには数十ｍＡから数百ｍＡの電流が流せられれば十分であるので、細い線を使用しても特に問題は生じない。したがって、始動回路１０５の大幅な小型化を達成することが可能となる。例えば、最高で、従来の始動回路１０５の１／１０程度の大きさ（すなわち、約２５ｃｃ〜約４０ｃｃの１／１０の大きさ）にまで小型化を図ることができる。加えて、トランスの小型化から、コスト低減のメリットも大きい。
【０１０８】
なお、始動回路１０５の入力は、点灯回路１１０２の直流電源（１０３）の出力からとってもよい。また、インバータ１０４の電圧によって、Ｔａ−Ｔｂ間に電流が流れないのであれば、始動回路１０５の出力端Ｔｂは、例えば１メガオーム以上の抵抗を通じて接地してもよい。
【０１０９】
さらに、始動回路１０５のトランスに流れる電流が小さいので、高周波でトランスを駆動することが可能となる。つまり、繰り返し周期の早い、高周波の始動電圧（ここで、高周波とは、典型的には、約数十ｋＨｚから２００〜３００ｋＨｚ）を出力することができる。高周波でトランスを駆動することができれば、Ｌ値の小さなトランスを使用できるので、トランスの小型化が可能となり、したがって、始動回路１０５をより小型化することができる。説明を付け加えると、インダクタンスの両端にあらわれる電圧は、Ｌ・（ｄｉ／ｄｔ）であり、ここで、ｉが電流で、ｔが時間であるので、高周波、つまり、ｄｉ／ｄｔが大きくなる分、同じ電圧を出力するのに、Ｌは小さな値ですむということである。
【０１１０】
そして、始動回路から高周波の始動電圧を容易に印加できるということは、図７から図９に示したような、モリブデン箔部２１０２にキャビティ２１０３を設けたランプ１０１’（低電圧始動ランプ）との組み合わせが容易となるメリットも得られる。ランプ１０１’は、例えば、国際公開番号ＷＯ  ００／７７８２６号公報（国際出願番号ＰＣＴ／ＥＰ００／０５５７９）に開示されており、ここで、当該国際公開公報を本願明細書に参考のため援用することとする。
【０１１１】
以下、図７から図９を参考にしながら、本実施形態の点灯回路１１０３と、ランプ１０１’を含むランプユニット２５００との組み合わせの説明をする。なお、説明の簡略化のために、始動回路１０５およびランプ１０１’を示し、他の構成（ミラー１０１１、ランプハウス１０１３など）は、図６に示した構成と同様であるので省略する。
【０１１２】
ランプ１０１’は、一対の封止部の少なくとも一方にキャビティー２１０３を有するものであり、キャビティー２１０３中には、発光管内に存在するのと同じ種類の希ガス、あるいは更に水銀がとじ込められている。封止部の中心部には、金属箔（モリブデン箔）２１０２が位置しており、この金属箔２１０２とガラスとによって箔封止構造が実現されている。
【０１１３】
図７は、ランプ１０１’のＬＡと始動回路１０５のＴａとが接続され、始動回路１０５のＴｂから延びたアンテナ２１０４がキャビティー２１０３の周囲（近傍）に配置された構成を示している。
【０１１４】
図８は、ランプ１０１’のＬＡと始動回路１０５のＴａとが接続され、ランプ１０１’のＬＢから延びたアンテナ２１０４がキャビティー２１０３の周囲（近傍）に配置された構成を示している。
【０１１５】
図９は、ランプ１０１’のＬＡと始動回路１０５のＴａとが接続され、始動回路１０５のＴｂから延びたアンテナ２１０４が、一方のキャビティー２１０３のみの周囲（近傍）に配置された構成を示している。
【０１１６】
なお、図７から図９に示した構成において、いずれも、ＴａとＴｂとの接続を入れ換えてもよい。なお、上記実施形態１で説明したように、ＴａをＬＡ側に接続すれば、始動特性がさらに良好になるという利点が得られる。
【０１１７】
図７から図９に示した構成によれば、始動電圧が低下する（例えば、約２ｋＶから５ｋＶ、さらに高周波を印加した時には、２ｋＶ以下にまで低下する）ので、さらに始動回路１０５（トランス２０８）の小型にすることができる。キャビティ２１０３内のモリブデン箔２１０２と、外部に設けたアンテナ２１０４とによってコンデンサが形成され、この間に高圧が印加されると、モリブデン箔２１０２とアンテナ２１０４との間で（つまり、キャビティ２１０３内で）微放電が発生する。この放電の光が光ファイバー効果によって封止部２１２０を伝わり、発光管２１１０内へと導かれ、その結果、電極２１０１表面から電子が放出され、始動電圧が低下するのである。コンデンサのインピーダンスは１／（２πｆＣ）で、ｆに反比例するので、高周波を印加すれば、モリブデン箔２１０２へのリークが容易になり、したがって、それだけ更に低い電圧で放電を起こすことができる。
【０１１８】
また、図７から図９に示した構成の場合、キャビティ２１０３が設けられてないランプ（例えば、図２のランプ１０１）であっても、アンテナ２１０４が設けられるとそれだけでも、発光管２１１０内部の電界分布が変化し、それにより、始動電圧低下の効果が得られる。
【０１１９】
上記実施形態１および２では、始動回路１０５として、抵抗とコンデンサと放電ギャップとトランスによる構成のものを示したが、本発明は、これに限定されず、始動回路１０５は、例えば、プッシュプル回路から構成されたものでもよい。そして、トランスは、コイル巻きトランスに限定されず、ランプを始動でき電圧が出力できればどんな構成であってもよく、例えば、圧電型トランスを用いてもよい。ただし、高周波を印加するときは、空芯コイルよりもコア有りのトランスの方が好ましい。空芯の場合、もれ磁束が大きいので、それだけ他へのノイズ源となりやすいからである。また、ノイズ遮蔽効果を有するハウス１０１３内に始動回路１０５を設ける場合であっても、空芯コイルよりもコア有りの方のものを用いることが好ましい。その理由を述べると、空芯コイルでは、一次コイルに相対的に高い電圧を入力する必要があるので、ハウス１０１３が２００〜２０００ｃｍ３という小型の場合、一次コイルの印加電圧のリークを防止するために必要な絶縁構造が複雑になってしまうからである。
【０１２０】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、種々の改変が可能であることは勿論である。つまり、上述の画像表示装置およびランプユニットは例示であり、それに改変を行っても良い。また、上記実施形態１および２の構成およびその改変例は、本発明の本質および精神を逸脱することがない限り、相互に適用可能であり、例えば、実施形態１で述べた改変例を実施形態２の構成に適用し得るものである。
【０１２１】
なお、点灯回路の構成に工夫をこらした公知の技術としては、次のものを挙げることができる。プロジェクタ用ランプではないものの、車両用放電灯ヘッドランプ装置として、特開平３−１３６９３８号公報（特許文献１）に、始動回路を電源回路から分離したヘッドランプ装置が開示されている。ただし、ヘッドランプ装置に、画像表示装置用に使用される高圧放電ランプ（特に、超高圧水銀ランプ）を用いることは、実際には、まぶしすぎる等の観点から行われず、また、画像表示装置に関する本実施形態の技術と、ヘッドランプ装置に関する同公報の技術とでは、分野およびその分野で発生する課題が大きく異なるため、同公報の技術に基づいて本実施形態の技術に到達することは、たとえ当業者であっても困難である。
【０１２２】
また、実開平３−２２３９３号公報（特許文献２）には、テスラコイルを密閉構造のケーシング内に配置した光源装置が開示されている。しかしながら、このテスラコイルは、ケーシングを密閉構造にすることよって生じる高電圧のリーク等の課題を解決するための技術であり、本実施形態の技術とは技術的思想を異にし、それゆえ、同公報の技術に基づいて本実施形態の技術に到達することも、たとえ当業者であっても困難である。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明の画像表示装置によれば、点灯回路の始動回路部が電源回路部およびインバータ部から分離されて形成されているので、装置の小型化を図ることができる。電源回路部およびインバータ部が配置されている基板よりも、始動回路部が、ランプユニットの方に近い位置およびランプユニット内に配置されている場合、始動回路部とランプとの距離が短くすることができるため、始動電圧の減衰を低下させることができ、その結果、ランプの始動性を向上させることができる。また、シールド機能を有するランプハウス内に始動回路部が設けられている場合には、始動回路部からのノイズをシールドすることができるので、始動回路部の動作中にもシステムの起動を起動させることが可能となり、その結果、画像表示装置におけるシステム起動を早くすることができる。
【０１２４】
始動回路部が有するトランスにランプ電流が流れない構成にした場合、トランスの巻き線に細い線が使用可能となるので、始動回路部の更なる小型化を達成することができる。また、この構成にすると、高周波でトランスを駆動することが可能となるので、封止部にキャビティーを有する放電ランプ（低始動電圧ランプ）を点灯する際において相性が良い。
【０１２５】
そして、本発明の画像表示装置の動作方法によると、始動回路部が動作している時間内にシステムが起動し、かつ、システムの起動動作として、前記動作している時間終了後に、再起動処理動作が実行されないため、起動時間を短くすることができる。ノイズなどのダメージに弱いＤＭＤを光学系に含む場合であっても、電源スイッチの入力と実質的に同時にシステムを起動させることができるため、ＤＭＤを含む画像表示装置において特に効果が奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１にかかる画像表示装置に含まれる点灯回路の回路構成を示す図である。
【図２】ランプユニット２０００の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】（ａ）は、ランプユニット２０００の構成を模式的に示す斜視図であり、そして、（ｂ）は、画像表示装置３０００の構成を一部切り欠いて模式的に示す斜視図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、本体スイッチ、点灯回路、メインシステムの動作シーケンスを示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態２にかかる画像表示装置に含まれる点灯回路の回路構成を示す図である。
【図６】ランプユニット２５００の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】実施形態２におけるランプ１０１’との組み合わせの例の構成を模式的に示す図である。
【図８】実施形態２におけるランプ１０１’との組み合わせの例の構成を模式的に示す図である。
【図９】実施形態２におけるランプ１０１’との組み合わせの例の構成を模式的に示す図である。
【図１０】従来のランプユニット１０００の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】（ａ）は、従来のランプユニット１０００の構成を模式的に示す斜視図であり、そして、（ｂ）は、従来のプロジェクタ本体１１００の構成を一部切り欠いて模式的に示す斜視図である。
【図１２】従来の点灯回路の回路構成を示す図である。
【図１３】インバータ回路１０４の回路構成を示す図である。
【図１４】始動回路１０５の回路構成を示す図である。
【図１５】（ａ）から（ｄ）は、それぞれ、本体スイッチ、点灯回路、メインシステム、メインシステムの動作シーケンスを示すグラフである。
【符号の説明】
１０１  放電ランプ
１０１’  低電圧始動ランプ
１０２  点灯回路
１０３  電源回路部
１０４  インバータ部
１０５  始動回路
１１１  電解コンデンサ
１１２、１１３、１１４  抵抗
１１５  制御回路
１１７、１１８、１１９、１２０  トランジスタ
１２１  ドライブ回路
２０１  抵抗
２０５  ダイオード
２０６  コンデンサ
２０７  放電ギャップ
２０８  トランス
３００  コンデンサ
３１０  プラグ
３１１  ピン
３２０  ケーブル（高耐圧ケーブル）
３２１  ケーブル
１３１０、１３１１  コネクタ（ピン、プラグ）
１０００、２０００、２５００  ランプユニット
１１０２、１１０３  点灯回路
１１０４  ファン
１１０５  投射レンズ
１１０６  カバー
１０１１  反射鏡（ミラー）
１０１１ａ  ネック部
１０１２  前面ガラス
１０１３  ランプハウス
２１０１  電極（タングステン電極）
２１０２  金属箔（モリブデン箔）
２１０３  キャビティ
２１０４  アンテナ
２１０５  発光物質（水銀）
２１１０  発光管（バルブ）
２１２０  封止部
２１３０  口金
３０００  画像表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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