(57)【要約】  【課題】ランプの最冷点部から黒化が起こってしまうことを防止することを課題とする。【解決手段】放電ランプと、放電ランプの封止部に設けたヒーターと、ヒーターを制御する制御部とを備えた放電灯装置であって、放電灯装置が搭載される投写型表示装置への入力映像信号の輝度信号が所定レベル以下の状態が継続した場合、又は、放電灯装置が搭載される投写型表示装置が放電ランプの出力を抑制するエコモードに設定された場合に、制御部がヒーターを制御して放電ランプの封止部の加熱を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプと、放電ランプの封止部に設けたヒーターと、ヒーターを制御する制御部とを備えた放電灯装置であって、
前記放電灯装置が搭載される投写型表示装置への入力映像信号の輝度信号が所定レベル以下の状態が継続した場合に、前記制御部が前記ヒーターを制御して放電ランプの封止部の加熱を行うことを特徴とする放電灯装置。
【請求項２】
放電ランプと、放電ランプの封止部に設けたヒーターと、ヒーターを制御する制御部とを備えた放電灯点灯装置であって、
前記放電灯装置が搭載される投写型表示装置が放電ランプの出力を抑制するエコモードに設定された場合に、前記制御部が前記ヒーターを制御して放電ランプの封止部の加熱を行うことを特徴とする放電灯装置。
【請求項３】
前記エコモードに設定された場合の放電ランプの電力は、ランプ定格電力の７０％以下であることを特徴とする請求項２記載の放電灯装置。
【請求項４】
前記放電灯装置の放電ランプからの光を変調して投写することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプからなる放電灯装置及びそれを備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、学会の研究発表、商品のプレゼンテーション、ホームシアター等には液晶プロジェクターやＤＬＰプロジェクターが使用されている。
【０００３】
液晶プロジェクターの場合、投影用の光源ランプを含む光源装置と、光学系と、液晶表示パネルとを備えており、光源ランプからの光が光学系を介して液晶パネルに入射し、この液晶表示パネルで光変調を受けることで、液晶表示パネルに表示された画像がスクリーンに拡大して投影されるようになっている。
【０００４】
光源として一般的には、高圧水銀ランプが使用されている。高圧水銀ランプは、ガラスからなる筺体の中にタングステンからなる一対の電極、発光物質として水銀、ランプ寿命確保のために臭素、沃素等のハロゲン物質が封入されており、ランプ点灯時、内部の気圧は２００気圧以上に到達し、かつランプ表面温度が１０００℃に達する。
【０００５】
液晶パネルなどの光変調作用を有した表示素子による映像表示装置においては、ＣＲＴなどの自発光型表示素子を用いた映像表示装置と比較した場合、暗部の黒浮きが起こりやすい傾向がある。黒の浮きを抑制し、表示画像のコントラストを改善する方法の一つとして、入力映像のシーンに応じてランプへの電力を動的に変化させ、発光輝度を動的に変化させる方法が提案されている。
【０００６】
映像データのシーンに応じてランプへの電力を動的に変化させる場合、暗いシーンの際はランプ電力を定格の電力より下げるのであるが、点灯条件に制限を設けない場合、定格電力の７０％程度、また、例えば３０分間のみ省電力で点灯し、その後は、定格電力で点灯というように、点灯条件に制限を設けた場合で、定格電力の３０％程度が限界であった。
【０００７】
限界が発生する理由を述べると、アーク放電で電極先端から蒸発したタングステンは、ランプ筐体の中に封入されているハロゲン物質と結合させ電極先端に戻す、いわゆるハロゲンサイクルによってランプ寿命を確保するのだが、定格電力の７０％未満のランプ電力にすると、ランプ筐体の管壁内部の最冷点部の温度が過度に下がり、電極先端から蒸発したタングステンが最冷点部に堆積するいわゆる黒化が起こり、ランプ寿命が短縮する。
【０００８】
最冷点部は、具体的にはランプ筐体の管壁内部のランプの電極ピンとＭｏ箔の溶接部にあたる。
【０００９】
ランプ寿命を延ばす方法として、ランプの電力を定格電力の８０％程度に設定し、（いわゆるエコモード）ランプを点灯することで、ランプの管壁内部のトップ部温度は適度に下がるが、最冷点部の温度は下がらない。
【００１０】
そこで、映像データを数値化した輝度データに基いて、所定の温度範囲に収まるようにする光源温度調整手段（例えばファン、ハロゲンヒーター）と、光源から放射された光を受光し、光を映像データに応じて変調して映像表示を行う光変調デバイスと、輝度データに応じて光源へ入力する電力を制御して光変調デバイスに入射される光の光量を調整する光源点灯手段を備える表示装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２１２８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の方法は、ランプの表面部のトップ部温度をコントロールすることでコントラスト比を上げ、ランプの寿命を伸ばそうとしている。
【００１３】
しかしながら、定格電力の７０％未満にランプ電力を下げた時には、トップ部温度が自動的に下がると共に、最冷点部は黒化が起こる温度まで下がってしまう。
【００１４】
そこで特許文献１では、光源調整手段（ファンまたはハロゲンヒーター）により、ランプの表面部のトップ部温度を上げようとするのだが、光源調整手段から最冷点部までの距離があり、光調整手段によりランプの表面部のトップ部温度を上げても、光調整手段によって最冷点部の温度が上昇するまでに時間を要するため、黒化が起こっている状態が継続してしまう欠点があった。
【００１５】
そこで本願発明は、ランプの最冷点部から黒化が起こってしまうことを防止することができる放電灯装置及びそれを備えた投写型映像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本願発明の第１の手段は、放電ランプと、放電ランプの封止部に設けたヒーターと、ヒーターを制御する制御部とを備えた放電灯点灯装置であって、前記放電灯装置が搭載される投写型表示装置への入力映像信号の輝度信号が所定レベル以下の状態が継続した場合に、前記制御部が前記ヒーターを制御して放電ランプの封止部の加熱を行うことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するために、本願発明の第２の手段は、放電ランプと、放電ランプの封止部に設けたヒーターと、ヒーターを制御する制御部とを備えた放電灯点灯装置であって、前記放電灯装置が搭載される投写型表示装置が放電ランプの出力を抑制するエコモードに設定された場合に、前記制御部が前記ヒーターを制御して放電ランプの封止部の加熱を行うことを特徴とする。
【００１８】
上記第２の手段において、前記エコモード時の放電ランプの電力は、ランプ定格電力の７０％以下であってもよい。
【００１９】
上記第１及び第２の手段において、前記放電灯装置の放電ランプからの光を変調して投写する投写型映像表示装置であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
ヒーターをランプの最冷点部に配置し、最冷点部の温度を局所的に上げる構造にすることにより、管壁に電極材料のタングステンが堆積する、いわゆる黒化を防ぎ、ランプ電力低減時のランプの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】高圧放電ランプの一例として高圧水銀ランプの構成を示す図。
【図２】高圧放電ランプ装置一例として高圧水銀ランプを用いたランプユニットの構成を示す一部切り欠き斜視図。
【図３】高圧放電ランプ装置を点灯させる放電灯装置を示す図。
【図４】入力映像信号とランプ駆動電力の相関を示す図。
【図５】投写型映像表示装置を示す模式図。
【図６】実施の形態１のヒーター駆動部制御を示すフローチャート図。
【図７】実施の形態２のヒーター駆動部制御を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、高圧放電ランプの一例としての、定格電力２２０Ｗの高圧水銀ランプ１００の構成を示す図であり、便宜上、電極が露出する部分での断面図で示している。
【００２３】
図１に示すように、高圧水銀ランプ１００は、回転楕円体形状の発光部１０１ａと、この発光部１０１ａの両端部に形成された封止部１０１ｂ、１０１ｃとを有する石英製の発光管１０１を備えている。
【００２４】
発光部１０１ａ内部の発光空間１０８内には、発光物質である水銀１０９及び始動補助用としてのアルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスと、併せてヨウ素、臭素などのハロゲン物質が封入されている。この場合、水銀１０９の封入量は、発光部１０１ａの内容積あたり２５０ｍｇ/ｃｍ３以上、希ガスのランプ冷却時の封入圧力は０．０１ＭＰａ〜１ＭＰａの範囲にそれぞれ設定されている。
【００２５】
また、発光部１０１ａの内部には一対のタングステン（Ｗ）製の電極１０２、１０３が互いに略対向して配置されている。
【００２６】
この電極１０２、１０３の先端部１２４、１３４同士の間隔、すなわち電極間距離Ｄｅは、０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定されている。
【００２７】
電極１０２、１０３は封止部１０１ｂ、１０１ｃ内に封入されたモリブデン箔１０４、１０５に溶接により電気的に接続されている。
【００２８】
モリブデン箔１０４、１０５は封止部１０１ｂ、１０１ｃの端面から発光管１０１の外部に導出した外部リード１０６、１０７と接続されている。
【００２９】
尚、前記ハロゲン物質としては、１×１０-10〜１×１０-4ｍｏｌ/ｃｍ３の範囲内で臭素が用いられており、これはいわゆるハロゲンサイクル作用による電極１０２、１０３から蒸発したタングステンを電極に戻して発光部１０１ａの内面に電極材料が堆積するのを抑制している。
【００３０】
ハロゲンサイクル作用を最も効果的に機能させるための臭素の封入量としては、特に１×１０-9〜１×１０-5ｍｏｌ/ｃｍ３以下の範囲内であることが好ましい。
【００３１】
電極１０２、モリブデン箔１０４の溶接部１１０、電極１０３、モリブデン箔１０５の溶接部１１１には、使用最高温度が１２００℃でまた抵抗変化が少なく鉄、クロム、アルミニウム合金のカンタル線１１２がヒーターとして巻かれており、直流電源１１３と接続されている。直流電源１１３は後に述べるがヒーター駆動部にあたる。
【００３２】
図２は、上記高圧水銀ランプ１００を組み込んだランプユニット１の構成を示す一部切り欠き斜視図である。
【００３３】
図２に示すように、ランプユニット１は、高圧水銀ランプ１００の発光管１０１片方の管端部に口金２０１が装着され、スペーサー２０２を介して外側に引き出された端子２０４、及び反射ミラー２に設けられた貫通孔２０６を通過して外側に引き出されたリード線２０５を介してそれぞれ電流が供給されるようになっている。
【００３４】
またヒーターとしてのカンタル線１１２も外部に引き出されていて、ヒーター駆動部に接続されている。
【００３５】
図３は、上記ランプユニット１を点灯させる放電灯装置を示す図である。
【００３６】
ＤＣ電源回路３００は、例えば、整流回路を含んでおり、家庭用の交流１００Ｖから直流電圧を生成し、ランプ駆動部３０１およびヒーター駆動部３０２、制御部３０３に直流電圧を出力している。
【００３７】
映像信号入力端子３０５からの入力映像信号、もしくはエコモード切換信号入力端子３０６からの入力信号が、制御部３０３に入力される。制御部３０３の出力信号は、ランプ駆動部３０１、ヒーター駆動部３０２に入力される。ランプ駆動部３０１の出力でランプ２００は駆動される。また、ヒーター駆動部３０２の出力でランプ２００のヒーターは駆動される。
【００３８】
制御部３０３は、映像信号入力端子３０５からの入力映像信号が入力された場合、入力映像信号の輝度信号を検出する。
【００３９】
入力映像信号の輝度信号とランプ駆動電力の相関の一例を図４を参照しながら説明する。
【００４０】
輝度信号のフィールド毎の最大値が、入力ダイナミックレンジの１００％の時、ランプ駆動部３０１が最大（ランプの定格電力）に割り振られ、入力ダイナミックレンジが０％の時、ランプ駆動部３０１が最小（ＭＩＮ）に割り振られる。
【００４１】
入力ダイナミックレンジの１００％と０％との間の階調レベルの輝度信号が入力される時は、ランプ駆動部３０１は、最大と最小の間の値に補間される。
【００４２】
こうして、入力映像信号のレベルが高く明るいシーンの場合、ランプ駆動電力が上げられて、画像が明るく表示される。入力信号のレベルが低く暗いシーンと判断される場合、ランプ駆動電力が下げられ、暗く表示される。このことにより、使用者が見て感じる表示映像のコントラスト感を改善する。
【００４３】
図５は、一般的な照明光学系を直線配置したＬ字型構成の投写型表示装置の基本構成を示す模式図である。同図において、ランプユニット１から射出された白色光は、パラボラ形状の反射ミラー２にて平行光として出射し、赤外および紫外成分を除去するＵＶ−ＩＲカットフィルタＵＶＩＲを通過し、凸レンズ群で構成された第１、第２フライアイレンズ３、４からなる、いわゆるインテグレータ光学系にて光束分割される。それぞれの光束は収束して偏光変換素子５に入射し、偏光方向がそろえられて出射される。
【００４４】
そして、偏光方向が揃えられた光はコンデンサーレンズ６等を通過した後、ダイクロイックミラー７によって赤から緑色帯域の光は透過し、青色帯域光は反射される。
【００４５】
ダイクロイックミラー７によって反射され光路を９０度変えた青色帯域光は全反射ミラー８によって光路を９０度変え、コンデンサーレンズ９Ｂを介して液晶表示素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの内青色帯域光成分画像を表示する１０Ｂに入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。液晶表示素子には、入射側偏光板ＰＩ、出射側偏光板ＰＯが設けられている。
【００４６】
光変調された光は、ダイクロイックプリズム１１に入射し、ダイクロイックプリズム内で光路を９０度変えて投写レンズ２０に入射し、拡大投影されスクリーン（図示しない）上に結像される。
【００４７】
一方、ダイクロイックミラー７を透過し、赤〜緑色帯域光はダイクロイックミラー１２に入射する。ダイクロイックミラー１２は緑色帯域光を反射する特性を有しているため、ここで緑色帯域光は反射され、その光路を９０度変え、コンデンサーレンズ９Ｇ、を介して液晶表示素子１０Ｇに入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調された緑色帯域光はダイクロイックプリズム１１、投写レンズ２０の順に入射し、拡大投影されスクリーン上に結像される。
【００４８】
ダイクロイックミラー１２を透過した赤色帯域光は、レンズ１３〜１５や全反射ミラー１６、１７を介して、液晶表示素子１０Ｒに入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調された赤色帯域光は、ダイクロイックプリズム１１に入射し、ダイクロプリズム１１で光路を９０度変えて投写レンズ５０に入射し拡大投影されスクリーン上に結像される。
【００４９】
図６に基づいて、入力映像信号の輝度信号によるヒーター駆動部３０２の制御について詳述する。
【００５０】
入力映像信号の輝度信号に基づいてランプ駆動部３０１は制御されるため、力映像信号の輝度信号が暗い信号レベルの場合にはランプ駆動電力は低く、入力映像信号の輝度信号が明るい信号レベルの場合にはランプ駆動電力は高くなる。
【００５１】
当然の如く、ランプ駆動電力が低いとランプユニット１は低温となり、ランプ駆動電力が高いとランプユニット１は高温となる。
【００５２】
例えば、入力映像信号の輝度信号が暗いレベルで連続した時には、ランプ駆動電力が低い状態が継続するため、ランプユニット１の最冷点部の温度が下がり過ぎて黒化が起こる虞がある。
【００５３】
そこで、本実施の形態においては、図６のフローチャートに示すような入力映像信号の輝度信号に基づいた制御を行っている。
【００５４】
ランプユニット１は、図４に示したように入力映像信号の輝度信号に基づいた点灯を行っている。（Ｓ１）
次にＳ２において、所定フレーム、例えば、４フレームの入力映像信号の輝
信号の平均値であるＡＰＬが所定値以下の暗い信号レベルであるか否かを検出
する。
【００５５】
Ｓ２において、ＡＰＬが所定値以下の暗い信号レベルだった場合には、フラグを１つカウントする。Ｓ２において、ＡＰＬが所定値以下の暗い信号レベルでなかった場合には、カウントしていたフラグを取り消してＳ１に戻る。
【００５６】
Ｓ２において、ＡＰＬが所定値以下の暗い信号レベルだった場合には、Ｓ３においてフラグが所定回数連続してカウントされているか否かを判断する。ここでは所定回数を４回とする。Ｓ３においてフラグが４つカウントされていないと、カウントされたフラグ数を保持したままＳ１に戻る。
【００５７】
Ｓ３においてフラグが４つカウントされていると、ランプ駆動電力が低い状態が継続されており、ランプユニット１の最冷点部の温度が下がり気味であると推測されるため、制御部３０３はヒーター駆動部３０２を動作させてランプユニット１のヒーターをＯＮにする。（Ｓ４）
そして、ランプユニット１のヒーターをＯＮにしてから所定時間が経過すると（Ｓ５のＹＥＳ）Ｓ１に戻る。
【００５８】
このように、入力映像信号の輝度信号に基づいてランプユニット１のヒーターを制御することにより、温度センサーを使用することなく、ランプユニット１の最冷点部の温度低下を防止することができ、黒化の発生を防止することができる。
（実施の形態２）
図７は、ヒーター駆動部制御に関する実施の形態２を示している。
【００５９】
尚、実施の形態１と同一の構成に関しては同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図７において、ランプユニット１は、実施の形態１と同様に入力映像信号の輝度信号に基づいた点灯を行っている。（Ｓ２１）
次に、Ｓ２２のおいて、エコモード切換信号端子に信号が入力されたか否かを判別し、エコモード切換信号端子に信号が入力されていない場合はＳ２１に戻る。
【００６１】
Ｓ２２において、エコモード切換信号端子に信号が入力された場合、即ち、エコモードが選択された場合には、入力映像信号の輝度信号のレベルに関係なくランプ駆動電力が最小（ＭＩＮ）に設定さる。（Ｓ２３）
エコモードが設定されてから所定時間経過すると（Ｓ２４のＹＥＳ）、制御部３０３はヒーター駆動部３０２を動作させてランプユニット１のヒーターをＯＮにする（Ｓ２５）。
【００６２】
その後、エコモード切換信号端子に信号が再度入力されると（Ｓ２６のＹＥＳ）、即ち、エコモードが解除されると制御部３０３はヒーター駆動部３０２をＯＦＦ（Ｓ２７）させてランプユニット１のヒーターをＯＦＦにしてＳ２１に戻る。
【００６３】
このようにして、従来では、最小（ＭＩＮ）のランプ駆動電力は、定格電力の７０％程度、また点灯条件に制限を設けた場合（例えば３０分間のみ省電力で点灯し、その後は、定格電力で点灯）で定格電力の３０％程度が限界であったが、本発明の高圧放電ランプの封止部にヒーターを設けることにより、点灯条件に制限を設けずとも、定格電力の１０％に最小（ＭＩＮ）を設定することができた。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の放電灯装置は、ヒーターをランプの封止部に配置し、最冷点部の温度を局所的に上げる構造にすることにより、管壁に電極材料のタングステンが堆積する、いわゆる黒化を防ぎ、ランプ電力低減時のランプの寿命を延ばすことができる。
【符号の説明】
【００６５】
１    ：ランプユニット
１００：高圧水銀ランプ
１１２：カンタル線（ヒーター）
３００：ＤＣ電源回路
３０１：ランプ駆動部
３０２：ヒーター駆動部
３０３：制御部
３０５：映像信号入力端子
３０６：エコモード切換信号入力端子
【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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