(57)【要約】【課題】  水銀蒸気流の変化（周期）又はその高調波成分とランプ電流に重畳されているスイッチング成分との変化（周期）とが共振したときに生じるフリッカを防止する。【解決手段】  水銀ランプを駆動するランプ駆動回路９は、ランプ電圧を出力するスイッチングレギュレータ２２と、スイッチング信号を生成する制御回路２６と、ランプ電圧を検出するランプ電圧検出センサ２４と、ランプ電流を検出するランプ電流検出センサ２５とを備えいている。制御回路２６は、検出したランプ電圧とランプ電流に基づいてランプペ８への供給電力が一定になるようにスイッチング信号をＰＷＭ制御するランプ電力制御回路２７と、検出したランプ電圧に基づいて水銀蒸気流の変化又はその高調波成分とスイッチング周波数との共振が生じなくなるまでスイッチング周波数を調整する周波数発振回路２８とを備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタに内蔵され、画像形成部で形成された画像に対して光を投射する水銀ランプと、
入力電源電圧をスイッチングして高電圧を生成し、この高電圧を前記水銀ランプに印加するスイッチング回路と、
前記水銀ランプに流れるランプ電流を検出する電流検出センサと、
前記水銀ランプのランプ電圧を検出する電圧検出センサと、
水銀ランプに供給する電圧及び電流が所定の大きさになるように前記電流検出センサ及び電圧検出センサの出力に基づいて前記スイッチング回路のスイッチング周波数を制御する制御部とを備えた、プロジェクタの水銀ランプ駆動用電源装置において、
前記制御部は、水銀蒸気流の変化又はその高調波成分とスイッチング周波数との共振に基づいて生じるランプ電圧の変化を前記電圧検出センサの出力から検出し、ランプ電圧の変化があれば前記スイッチング周波数を前記ランプ電圧の変化がなくなるまで繰り返し調整することを特徴とする、プロジェクタの水銀ランプ駆動用電源装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ランプ電圧の変化があれば、基本スイッチング周波数ｆ（ＳＴ）をプラス方向とマイナス方向にΔｆづつ増減しながら調整する請求項２記載のプロジェクタの水銀ランプ駆動用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プロジェクタに設けられ、液晶デバイスやＤＭＤ（Digital Mirror Device)で形成される画像に対して光を投射する水銀ランプの駆動用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶デバイスやＤＭＤを用いるプロジェクタにおいては、所定の光量を得るために水銀ランプが用いられている。水銀ランプに対しては、スイッチングレギュレータを含むバラスト回路によって商用電源電圧を一定の高電圧に変換し、これを直流又は交流で印加する。ランプへの供給電力は一定に制御され、光量のフラツキやフリッカ等が生じないように制御部においてスイッチング周波数が調整される。
【０００３】
フリッカを防いでアークを安定化するために、例えば、陰極から熱電子が飛ぶルートが変わってしまうアークジャンプに起因するフリッカ（アークフリッカ）を防ぐ技術が提案されている（特許文献１）。この技術では、ランプ電圧を監視しておき、その電圧がアークフリッカにより生じた電圧変化を示すと、ランプ電流を大きくする方向にスイッチング周波数を大きくしたりデューティ比を変える制御を行う。
【特許文献１】特開２９９４−３９５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の先行技術は、いわゆるアークジャンプに起因するフリッカを防止するためのものであり、その防止のためにアークを維持させる制御、すなわちランプ電流を周期的に高くしたりデューティ比を上げながらランプへの供給電流を大きくするものである。
【０００５】
しかし、この制御方法では、ランプ内の水銀蒸気流の変化（周期）又はその高調波成分とランプ電流に重畳されているスイッチング成分との変化（周期）とが共振したときに生じるフリッカに対しては、効果がなかった。特に、このフリッカは１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の周波数の共振により生じるため、従来の装置のような１００Ｈｚ〜程度の低周波で発生するアークジャンプに対しての制御では、ほとんど役立たない。
【０００６】
そこで、この発明は、水銀蒸気流の変化（周期）又はその高調波成分とランプ電流に重畳されているスイッチング成分との変化（周期）とが共振したときに生じるフリッカを防止することのできる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の電源装置は、
プロジェクタに内蔵され、画像形成部で形成された画像に対して光を投射する水銀ランプと、
入力電源電圧をスイッチングして高電圧を生成し、この高電圧を前記水銀ランプに印加するスイッチング回路と、
前記水銀ランプに流れるランプ電流を検出する電流検出センサと、
前記水銀ランプのランプ電圧を検出する電圧検出センサと、
水銀ランプに供給する電圧及び電流が所定の大きさになるように前記電流検出センサ及び電圧検出センサの出力に基づいて前記スイッチング回路のスイッチング周波数を制御する制御部とを備えている。
【０００８】
画像形成部は、例えば液晶デバイスやＤＭＤである。この画像形成部において形成された画像に対して水銀ランプから光を投射する。水銀ランプに対してはスイッチング回路により昇圧された高電圧が印加され、センサによるフィードバックによりランプへの供給電力が一定の値になるようにスイッチング周波数が制御される。
【０００９】
この発明において、前記制御部は、水銀蒸気流の変化又はその高調波成分とスイッチング周波数との共振に基づいて生じるランプ電圧の変化を前記電圧検出センサの出力から検出し、ランプ電圧の変化があれば前記スイッチング周波数を前記ランプ電圧の変化がなくなるまで繰り返し調整する。
【００１０】
水銀ランプ内では水銀が蒸発して気流が生じているがその気流にはランプ内の温度分布等に起因して周期が生じている。その周波数又は高調波は数１００ｋＨｚのオーダである。また、スイッチング回路でのスイッチング周波数も一般的には１００ｋＨｚ〜  ２００ｋＨｚ程度である。そこで、これらの周波数が略同じになると共振が生じてフリッカとなる。この発明では、上記共振が生じるランプ電圧に変化が生じるため、この変化が検出できなくなるまでスイッチング周波数を調整する。
【００１１】
スイッチング周波数は、ランプへの供給電力に変化がないように調整され、一度、調整すれば、ランプの特性が変化しない限り、その後は調整が不要である。そこで、例えば、この調整を行うためのスイッチを設けておいて、同スイッチが操作されたときにだけ調整が行われるようにする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ランプ内の水銀蒸気流の変化に基づいて生じるフリッカを簡単に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、この発明の実施形態であるプロジェクタの概略構造図である。
【００１４】
このプロジェクタは、画像形成部にＤＭＤを用いたものであり、外部装置にＰＣ等を接続可能である。全体の制御を行うプロジェクタ制御部１には、ＰＣ等の外部装置が接続可能な入力端子を備える信号入力部２と、各種の操作ボタンが配置されている操作部３と、電源の入り切り等の状態やプロジェクタの動作状態を表示する表示部４と、リモコン６と通信可能なリモコン受信部５とが接続されている。
【００１５】
また、プロジェクタ制御部１には、ＤＭＤを用いた画像形成部７と、水銀ランプ８を駆動するランプ駆動回路９と、水銀ランプ８や筐体内部を冷却するためのファン１０を駆動するファン駆動回路１１と、プロジェクタの各部分に電源を供給する電源回路１２とを備えている。
【００１６】
図２はランプ駆動回路９のブロック図である。
【００１７】
商用電源２０の入力電圧は整流回路２１により直流にされスイッチングレギュレータ２２に入力される。スイッチングレギュレータ２２の出力（交流）は出力側の整流回路２３で直流にされ水銀ランプ８に印加される。このときのランプ電圧は、図３に示すように、１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚのスイッチング周波数成分が僅かに重畳された電圧となっている。この理由は、スイッチングレギュレータ出力（交流）が完全には直流化できないからである。水銀ランプ８の両端電圧（ランプ電圧）は、分割抵抗回路等で構成される電圧検出センサ２４で検出される。水銀ランプ８に流れる電流は、抵抗や電流検出コイル等で構成される電流検出センサ２５で検出される。
【００１８】
前記センサ２４、２５の検出信号は制御回路２６に入力される。制御回路２６は、周波数発振回路２８とランプ電力制御回路２７とを含んでいる。周波数発振回路２８は、１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚのスイッチング周波数ｆを発振し、ランプ電力制御回路２７に渡す。後述のように、この周波数ｆは電圧検出センサ２４の検出信号に基づいて調整される。ランプ電力制御回路２７は、電圧検出センサ２４と電流検出センサ２５の検出信号に基づいて、水銀ランプ８への供給電力が一定の大きさになるようにスイッチング周波数ｆの信号をＰＷＭ制御する。そして、ＰＷＭ制御されたスイッチング信号を生成してスイッチングレギュレータ２２に入力する。スイッチングレギュレータ２２は、ランプ電力制御回路２７から入力したスイッチング信号に基づいて入力直流電圧をスイッチング素子により１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚでスイッチングして、インダクタやコイル等により昇圧して高電圧に変換する。
【００１９】
制御回路２６に設けられている周波数発振回路２８は、公知の発振回路により基本スイッチング周波数ｆ（ＳＴ）を基準として調整された周波数ｆを発振する。すなわち、定格運転状態（水銀ランプ８に定格の電力が供給されランプ内が十分に暖まっていて水銀蒸気もランプ内に十分に分布している状態）において、後述の周波数調整モードが設定され、そのモードにおいて水銀蒸気流の周期又はその高調波成分とスイッチング周波数とが１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲内で共振していることが検出されると、共振が生じないところまでスイッチング周波数をΔｆずつずらしていく。
【００２０】
共振の検出は、電圧検出センサ２４の検出信号に基づいて行う。共振が生じると、アークの状態にその影響が及び、アークが不安定化してフリッカが生じる。すると、ランプ電圧が低下したり不安定となる。そこで、電圧検出センサ２４の検出信号を監視することで共振が生じないように周波数ｆを調整する。
【００２１】
周波数発振回路２８において上記の調整が行われることにより、共振に基づくアークの不安定化とフリッカの発生を防止することができる。
【００２２】
図４は、周波数発振回路２８が周波数調整モードに設定されたときの制御動作を示すフローチャートである。
【００２３】
周波数調整モードは、操作部３又はリモコン６により設定される。
【００２４】
このモードが設定されると図４に示すフローチャートが実行される。
【００２５】
ステップＳＴ（以下、単にＳＴ）１では、基本スイッチング周波数ｆ（ ＳＴ）をスイッチング周波数ｆとする。スイッチング周波数ｆは、スイッチングレギュレータ２２に出力されるスイッチング信号の周波数である。ＳＴ２において、電圧検出センサ２４によりランプ電圧ＶＬ（又は一定時間内の変化）を検出する。このとき、共振が生じているとアークが不安定となりフリッカが生じていて、ランプ電圧ＶＬが一定レベルに低下するか、特定のパターンで変動する等の変化が一定時間継続して生じている。そこで、ＳＴ２ではその変化を検出し、共振が生じている（共振によるフリッカが生じている）のであれば、ＳＴ４に進んで周波数ｆを少しだけ（Δｆ）上げる。以上の処理を、周波数ｆが予め決めた最大周波数ｆ（ｍａｘ（+）） に達するまで繰り返す。繰り返しの間に共振がなくなれば（共振によるフリッカがなくなる）、処理を終了する。
【００２６】
上記の処理は、周波数ｆをプラスの方向に調整していく手順であるが、もし、うまくいかなければ、続いて周波数をマイナスの方向に調整していく。この手順は、ＳＴ６〜ＳＴ１０において行われる。各ステップはＳＴ１〜ＳＴ５と同様であるため説明を省略する。
【００２７】
このような周波数ｆの調整を行うことで、自動的にフリッカの生じない周波数が設定される。なお、ランプ電力制御回路２７は、設定された周波数ｆによりＰＷＭ制御を行い、その際、水銀ランプ８に供給される電力を変動することはしない。
【００２８】
以上の制御により、水銀ランプの安定した発光を実現することができる。
【００２９】
なお、周波数ｆを一旦調整すると、ランプ特性が経年変化等により変わらない限り、再調整する必要性は一般的にはないが、この調整を行う周波数調整モードを定期的に自動実行するようにしても良い。例えば、電源オン後、定格運転状態になったときに毎回行うことも可能である。
【００３０】
また、上記の実施形態では、直流用の水銀ランプを使用するものとしたが、交流用水銀ランプの場合でも同様に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施形態であるプロジェクタの概略構造図
【図２】ランプ駆動回路９のブロック図
【図３】スイッチング周波数成分が重畳されたランプ電圧を示す図
【図４】周波数調整モード時の制御動作を示すフローチャート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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