(57)【要約】【課題】複数色を配色し、回転するカラーフィルタを介して高圧放電灯の光を投光しても、カラーフィルタの一部の色が強調されず、色調にばらつきの生じない点灯装置およびそれを用いたプロジェクタ装置を提供することを目的としている。【解決手段】交流変換回路２３には、高圧放電灯２１に印加する交流ランプ電圧の電圧周波数をカラーフィルタの回転周期に同期させることができるように、交流ランプ電圧の電圧周波数を変化させる周波数制御回路３４を設けた構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電灯に交流ランプ電圧を印加する交流変換回路を備え、前記交流変換回路には、基準矩形波の周期と同期するように、前記交流ランプ電圧の電圧周波数を変化させる周波数制御回路を設けた点灯装置。
【請求項２】
前記周波数制御回路で、前記交流ランプ電圧の電圧周波数を整数倍周に変化させる請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記周波数制御回路で、前記交流ランプ電圧の電圧周波数を整数分周に変化させる請求項１記載の点灯装置。
【請求項４】
複数色を回転方向に配色した板形状のカラーフィルタと、回転する前記カラーフィルタを介して前記高圧放電との光が照射されるデジタルマイクロミラー素子と、前記デジタルマイクロミラー素子に照射された前記高圧放電灯の光を投光するレンズとを備え、前記基準矩形波の周期は、前記カラーフィルタに配色した各々の色境界部が回転方向に表れる前記色境界部の周期と同期させた請求項１記載の点灯装置を用いたプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の高圧放電灯を各種電子機器に搭載した点灯装置およびそれを用いたプロジェクタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の点灯装置について図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図７は従来の点灯装置のブロック図、図８は同点灯装置のブロック図における交流変換回路の等価回路図、図９は同点灯装置の動作波形図である。
【０００４】
図７、図８において、従来の点灯装置は、高圧水銀ランプ等の高圧放電灯１と、高圧放電灯１の初期始動用の交流始動電圧を印加するイグナイタ回路２と、高圧放電灯１の通常始動用の交流ランプ電圧を印加する交流変換回路３とを備えている。
【０００５】
また、上記の交流変換回路３には、駆動用の駆動回路４を接続するとともに、制御回路５からのＰＷＭ制御信号によって、直流電源の電圧を数十ｋＨｚの高周波の電圧に変換し平滑して、所望の出力電圧を発生させるＤＣ−ＤＣコンバータ回路６を接続している。
【０００６】
この交流変換回路３は、直列に接続した第１スイッチ７および第２スイッチ８と、直列に接続した第３スイッチ９および第４スイッチ１０とを互いに並列接続し、かつ、高圧放電灯１の一端側を第１スイッチ７と第２スイッチ８との間に接続するとともに、高圧放電灯１の他端側を第３スイッチ９と第４スイッチ１０との間に接続して形成したものである。
【０００７】
さらに、この交流変換回路３には直流電圧を印加するが、交流変換回路３に接続した駆動回路４によって、第１スイッチ７〜第４スイッチ１０の通電の切り替えタイミングを制御して駆動させており、第１スイッチ７から高圧放電灯１を介して第４スイッチ１０へ通電する第１通電と、第３スイッチ９から高圧放電灯１を介して第２スイッチ８へ通電する第２通電とを交互に切り替えることによって、通常始動用の交流ランプ電圧を高圧放電灯に印加している。
【０００８】
このとき、点灯装置の動作波形は、図９に示すようになる。
【０００９】
高圧放電灯１に印加される通常始動用の交流ランプ電圧の電圧波形と、高圧放電灯１に通電される通常始動用の交流ランプ電流の電流波形とは、略相似形であって、ともに矩形状となる。この矩形状の電圧波形には、不連続点においてオーバーシュート２０が発生するため、交流ランプ電流の電流波形にも、同様のオーバーシュート２０が発生している。
【００１０】
また、上記の高圧放電灯１の一般的な構成は、以下の通りである。
【００１１】
一般的な高圧放電灯１は、図１０に示すように、石英ガラスからなる発光管１１と、この発光管１１の両端から延在する封止部１２と、この封止部１２からリード部１３を介して発光管に突出させた一対の電極１４とを有している。
【００１２】
発光管１１の内部には、水銀、アルゴン等の希ガス、臭素等の微量のハロゲンが封入されており、電極１４は、タングステンからなっている。
【００１３】
この高圧放電灯１の動作原理は、一対の電極１４間に初期始動用の交流始動電圧が印加されると、電極１４間が絶縁破壊して放電路が形成され、その後、通常始動用の交流ランプ電圧の印加によって、電極１４間にアーク放電が発生する。この放電によって、発光管１１内の温度が上昇し、水銀が加熱・気化され、電極１４間のアーク中心部で水銀原子が励起されて発光するものである。高圧放電灯１の水銀蒸気圧が高いほど、プロジェクタ等の光源として適しているが、発光管１１の物理的耐圧強度の観点から、１５〜２０ＭＰａ（１５０〜２００気圧）程度の範囲の水銀蒸気圧に設計されることが多い。
【００１４】
この発光管１１内では、アーク放電による電極の温度上昇によって、タングステンが蒸発して発光管１１の内壁に付着する。この発光管１１内に付着したタングステンは、発光管１１内に封入したハロゲンと反応して、ハロゲン化タングステンになるとともに、このハロゲン化タングステンは発光管１１内を浮遊し、温度の高い電極１４の先端に達すると、再び、もとのハロゲンとタングステンに解離して、タングステンは電極１４の先端に戻る。いわゆるハロゲンサイクルが繰り返される。
【００１５】
上記の点灯装置は、例えば、次のようなプロジェクタ装置に用いる。
【００１６】
図１１に示すように、このプロジェクタ装置は、上記の点灯装置を搭載し、高圧放電灯１の光１９がレンズ１５を介して照射される、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を回転方向に配色した板形状のカラーフィルタ１６と、回転するカラーフィルタ１６およびレンズ１５を介して高圧放電灯１の光１９が照射されるデジタルマイクロミラー素子１７と、このデジタルマイクロミラー素子１７によって反射された高圧放電灯１の光１９を画面１８に投光するレンズ１５とを備えたものである。
【００１７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００４−１３４１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記構成では、交流ランプ電圧の電圧波形の不連続点においてオーバーシュート２０が発生するので、この電圧波形と相似形の交流ランプ電流の電流波形にもオーバーシュート２０が発生し、高圧放電灯１に異常な交流ランプ電流が通電される。
【００１９】
これにより、高圧放電灯１には安定的な通電がなされず、特に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を回転方向に配色した板形状のカラーフィルタ１６を回転させ、このカラーフィルタ１６を介して、高圧放電灯１の光を投光するようなプロジェクタ装置に用いた場合では、交流ランプ電流のオーバーシュート２０の瞬間に、カラーフィルタ１６の一部の色が強調され、色調にばらつきが生じるという問題点を有していた。
【００２０】
本発明は上記問題点を解決するもので、複数色を配色し、回転するカラーフィルタを介して高圧放電灯の光を投光しても、カラーフィルタの一部の色が強調されず、色調にばらつきの生じない点灯装置およびそれを用いたプロジェクタ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上記問題点を解決するために、特に、交流変換回路には、基準矩形波の周期と同期するように、交流ランプ電圧の電圧周波数を変化させる周波数制御回路を設けた構成である。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成により、基準矩形波の周期と同期するように、交流ランプ電圧の電圧周波数を変化させることができるので、例えば、複数色を配色し、回転するカラーフィルタを介して高圧放電灯の光を画面に投光するようなプロジェクタ装置に点灯装置を用いても、カラーフィルタに配色した各々の色境界部が回転方向に表れる色境界部の周期と、点灯装置の基準矩形波の周期とを同期させ、この色境界部の周期に同期した基準矩形波の周期と同期するように交流ランプ電圧周波数を変化させれば、交流ランプ電圧の電圧波形の不連続点におけるオーバーシュートを、回転するカラーフィルタの色境界部において発生させることができる。
【００２３】
すなわち、カラーフィルタの一部の色が強調されることがなく、色調のばらつきを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は本発明の一実施の形態における点灯装置のブロック図、図２は同点灯装置の等価回路図、図３はプロジェクタ装置のカラーフィルタの拡大図である。
【００２６】
図１、図２において、本発明の一実施の形態における点灯装置は、高圧水銀ランプ等の高圧放電灯２１と、高圧放電灯２１の初期始動用の交流始動電圧を印加するイグナイタ回路２２と、高圧放電灯２１の通常始動用の交流ランプ電圧を印加する交流変換回路２３とを備えている。
【００２７】
上記の交流変換回路２３には、駆動用の駆動回路２４を接続するとともに、制御回路２５からのＰＷＭ制御信号によって、直流電源の電圧を数十ｋＨｚの高周波の電圧に変換し平滑して、所望の出力電圧を発生させるＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６を接続している。このＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６から発生した所望の電圧は、イグナイタ回路２２において、バリスタ、アレスタ等スイッチ素子とコンデンサを用いて交流変換し、一次巻線２７と二次巻線２８を有するトランス２９によって、初期始動用の交流ランプ電圧として高圧放電灯２１に印加している。
【００２８】
また、交流変換回路２３は、直列に接続した第１スイッチ３０および第２スイッチ３１と、直列に接続した第３スイッチ３２および第４スイッチ３３とを互いに並列接続し、かつ、高圧放電灯２１の一端側を第１スイッチ３０と第２スイッチ３１との間にトランス２９の二次巻線２８を介して接続するとともに、高圧放電灯２１の他端側を第３スイッチ３２と第４スイッチ３３との間に接続して形成したものである。第１スイッチ３０〜第４スイッチ３３にはＦＥＴを用いている。
【００２９】
この交流変換回路２３には直流電圧を印加するが、交流変換回路２３に接続した駆動回路２４によって、第１スイッチ３０〜第４スイッチ３３の通電の切り替えタイミングを制御して駆動させており、第１スイッチ３０から高圧放電灯２１を介して第４スイッチ３３へ通電する第１通電と、第３スイッチ３２から高圧放電灯２１を介して第２スイッチ３１へ通電する第２通電とを交互に切り替えることによって、通常始動用の交流ランプ電圧を高圧放電灯２１に印加している。
【００３０】
上記の点灯装置は、次のようなプロジェクタ装置に用いる。
【００３１】
このプロジェクタ装置は、背景技術で述べたように、図１１に示すような構成であるが、このプロジェクタ装置に搭載した点灯装置の交流変換回路２３には、高圧放電灯２１に印加する交流ランプ電圧の電圧周波数をカラーフィルタ１６の回転周期に同期させることができるように、交流ランプ電圧の電圧周波数を変化させる周波数制御回路３４を設けている。
【００３２】
すなわち、図３に示すように、回転するカラーフィルタ１６に配色した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各々の色境界部３６は、カラーフィルタ１６の回転方向に対して一定の周期で表れるので、この色境界部３６の周期を基準にした基準矩形波を、交流ランプ電圧の電圧周波数と比較させて互いに同期させるように制御している。
【００３３】
図４（ａ）はプロジェクタ装置におけるカラーフィルタの色境界部の周期を示した波形図、図４（ｂ）は同カラーフィルタの色境界部の周期を基準にした基準矩形波の波形図、図４（ｃ）は高圧放電灯に印加する通常始動用の交流ランプ電圧の電圧波形図、図４（ｄ）は高圧放電灯に通電される交流ランプ電流の電流波形図、図４（ｅ）は点灯装置の交流変換回路の第１スイッチのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを示す信号波形図、図４（ｆ）は同点灯装置の交流変換回路の第２スイッチのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを示す信号波形図、図４（ｇ）は同点灯装置の交流変換回路の第３スイッチのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを示す信号波形図、図４（ｈ）は同点灯装置の交流変換回路の第４スイッチのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを示す信号波形図である。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、回転するカラーフィルタ１６に配色した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各々の色境界部３６は、順次、一定の周期で表れ、この色境界部３６の周期を基準にした基準矩形波は、図４（ｂ）に示すようになる。この基準矩形波は、カラーフィルタ１６の色境界部３６の周期を基準としているので、基準矩形波の不連続点３７は、ちょうど、色境界部３６の周期と同期するとともに、交流ランプ電圧の電圧波形の不連続点３７も、色境界部３６の周期と同期することとなる。
【００３５】
すなわち、この基準矩形波と交流ランプ電圧の電圧周波数とは互いに同期するので、交流ランプ電圧の電圧波形における不連続点３７において発生するオーバーシュート３８は、色境界部３６の周期とも合致する。ここで、基準矩形波と交流ランプ電圧の電圧周波数とが互いに同期するとは、基準矩形波の不連続点３７と交流ランプ電圧の不連続点３７のうち、いずれか一方の不連続点３７は他方の不連続点３７と同じタイミングで表れるということである。
【００３６】
さらに、上記周波数制御回路３４によって、交流ランプ電圧の電圧周波数を整数倍周や整数分周に変化させており、特に、交流ランプ電圧の電圧値が基準値よりも低下した場合は、交流ランプ電圧の電圧周波数を上昇させるように制御している。交流ランプ電圧の電圧値は、常時、モニタ回路３５によって検知しており、検知した電圧値を周波数制御回路３４にフィードバックして、基準値の電圧値よりも低下していれば、交流ランプ電圧の電圧周波数を上昇させるようにしている。
【００３７】
これは、交流ランプ電圧の電圧周波数を変化させると、ハロゲンサイクルの過程において、タングステンの電極１４への付着量を制御することができるので、このタングステンの付着量の制御にあたって、交流ランプ電圧の電圧波形の不連続点３７が、ちょうど、カラーフィルタ１６の色境界部３６において位置するように、互いに同期させるために行なっている。
【００３８】
一般に、ハロゲンサイクルの過程では、ハロゲン化タングステンが、ハロゲンとタングステンに解離して、再び、タングステンが電極１４の先端に戻るが、交流ランプ電圧の電圧周波数を大きくすれば、図５に示すように、微量のタングステンが付着物３９として電極１４の先端に付着し、交流ランプ電圧の電圧周波数を小さくすれば、図６に示すように、多量のタングステンが付着物３９として電極１４の先端に付着する。
【００３９】
この際、一対の電極１４間が短くなる方向にタングステンが付着した場合は、付着物３９の付着量によって、交流ランプ電圧の電圧値が非常に低下し、高圧放電灯２１の明るさを一定に保つために、交流ランプ電流の制限電流値を越える電流を通電する必要の生じる場合があるので（一般的に、高圧放電灯２１の明るさを一定に保つためには、交流ランプ電圧と交流ランプ電流とによる電力を常に一定にする必要がある）、これを抑制するために、タングステンの電極１４への付着量を制御している。これにより、電極１４から蒸発するタングステンの蒸発量との割合に応じて、一対の電極１４間が短くなる方向に付着するタングステンの付着量を意図的に減少させ、電力を一定に保つために、制限電流値を越える電流を通電する必要がなくなる。
【００４０】
上記構成により、基準矩形波の周期と同期するように、交流ランプ電圧の電圧周波数を変化させることができるので、例えば、複数色を配色し、回転するカラーフィルタ１６を介して高圧放電灯２１の光を投光するようなプロジェクタ装置に点灯装置を用いても、カラーフィルタ１６に配色した各々の色境界部３６が回転方向に表れる色境界部３６の周期と、点灯装置の基準矩形波の周期とを同期させ、この色境界部３６の周期に同期した基準矩形波の周期と同期するように交流ランプ電圧の電圧周波数を変化させれば、交流ランプの電圧波形の不連続点３７におけるオーバーシュート３８を、回転するカラーフィルタ１６の色境界部３６において発生させることができる。
【００４１】
よって、カラーフィルタ１６の一部の色が強調されることがなく、色調のばらつきを抑制できる。
【００４２】
また、交流ランプ電流の制限電流値を越える電流を通電する必要が生じないように、電極１４へのタングステンの付着量を交流ランプ電圧の電圧周波数を変化させて制御する際も、交流ランプ電圧の電圧周波数を、整数倍周に変化させたり、整数分周に変化させたりすることによって、交流ランプ電圧の電圧波形の不連続点３７に生じるオーバーシュート３８をカラーフィルタ１６の色境界部３６において発生させることができ、色調のばらつきを抑制できる。
【００４３】
特に、整数分周することによって、交流ランプ電圧の電圧周波数にバラツキが生じていても（各々の矩形波における波長が完全に一致せず、バラツキが生じていても）、そのバラツキを吸収することができる。すなわち、各々の矩形波の波長にバラツキが生じていると、高圧放電灯２１の左右の電極に印加される交流ランプ電圧が異なり、電極に付着する付着物３９の量も左右の電極によって異なるようになる。そして、電極間の光点（中心位置）がずれて、高圧放電灯２１から照射される光の焦点がずれるという問題を生じるが、分周することによって、これを抑制できる。
【００４４】
なお、高圧放電灯２１は高圧水銀ランプの他、メタルハライドランプ等でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように本発明にかかる点灯装置およびそれを用いたプロジェクタ装置は、複数色を配色し、回転するカラーフィルタを介して高圧放電灯の光を投光しても、カラーフィルタの一部の色が強調されず、色調にばらつきを生じさせないので、各種電子機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態における点灯装置のブロック図
【図２】同点灯装置の等価回路図
【図３】プロジェクタ装置のカラーフィルタの拡大図
【図４】同点灯装置の動作波形図
【図５】微量のタングステンの付着時における高圧放電灯の断面図
【図６】多量のタングステンの付着時における高圧放電灯の断面図
【図７】従来の点灯装置のブロック図
【図８】同点灯装置のブロック図における交流変換回路の等価回路図
【図９】同点灯装置の動作波形図
【図１０】高圧放電灯の断面図
【図１１】プロジェクタ装置の概略図
【符号の説明】
【００４７】
２１  高圧放電灯
２２  イグナイタ回路
２３  交流変換回路
２４  駆動回路
２５  制御回路
２６  ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
２７  一次巻線
２８  二次巻線
２９  トランス
３０  第１スイッチ
３１  第２スイッチ
３２  第３スイッチ
３３  第４スイッチ
３４  周波数制御回路
３５  モニタ回路
３６  色境界部
３７  不連続点
３８  オーバーシュート
３９  付着物
【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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