(57)【要約】【課題】放電灯を点灯させる装置を構成した回路基板の小型化と待機時における低消費電力化を実現する。【解決手段】電源１１から入力される直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１２にて降圧し、ＤＣ／ＡＣインバータ１５に供給する。インバータ１５では入力された直流電力を交流電力に変換し、ランプ始動回路１６で高圧電圧を発生させて高圧放電灯１７に供給し、高圧放電灯１７を点灯する。制御回路１８は、コンバータ１２を駆動する出力パルスｄやインバータ１５のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２とＳＷ３，ＳＷ４を交互にオンオフさせるための駆動パルス信号ｇをフルブリッジドライバ２０に出力させるよう制御する。制御回路１８を駆動させる電源や放電灯１７の点灯をスタートさせる信号を兼用させてインターフェース回路１９を介して外から供給するようにした。放電灯を点灯させる装置を構成した回路基板の小型化と待機時の低消費電力化を図ることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力直流電圧を昇圧または降圧し、所望の直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記直流電圧を交流電力に変換し、高圧放電灯に投入するＤＣ／ＡＣインバータと、
前記放電灯始動時に、該放電灯に高電圧を印加する高圧パルス発生部と、
前記高電圧の検出信号に基づいて前記放電灯の点灯制御を行う制御回路と、を具備し、
前記制御回路用の電源は、外部から供給されるランプ点灯制御信号と兼用したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路用電源は、インターフェース回路を介して供給させる直流電圧であり、該直流電圧のオンオフの変化を前記ランプ点灯制御信号としたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記制御回路用電源は、インターフェース回路を介して供給させる矩形波を平滑した直流電圧であり、前記矩形波に基づきスイッチングされる素子の出力を前記ランプ点灯制御信号としたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかの放電灯点灯装置と、
前記高圧放電灯を光源とし、該光源から放射される光に基づき画像を表示する画像投影装置本体と、を具備したことを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばプロジェクタの光源である高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置およびこれを用いた画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電灯点灯装置は、外部からの点灯信号等を受けてランプ電圧の検出値と切換電圧との大小関係に基づいて矩形波点灯の周波数を複数段階に変化させて高圧放電灯を点灯させている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００５−１９７１８１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、点灯装置を構成する回路基板に制御回路用の電源も搭載されることから、回路基板面積が大きくなるばかりか、点灯信号の入力されない待機時においても、動作できるように制御回路部は動作させておく必要があるため、待機時消費電力を抑えることが難しい、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、実機側からの電源を取り込むことにより、放電灯を点灯させる装置を構成した回路基板の小型化を図るとともに、待機時の消費電力の低減化を図ることができる放電灯点灯装置およびこれを用いた画像投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、入力直流電圧を昇圧または降圧し、所望の直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記直流電圧を交流電力に変換し、高圧放電灯に投入するＤＣ／ＡＣインバータと、前記放電灯始動時に、該放電灯に高電圧を印加する高圧パルス発生部と、前記高電圧の検出信号に基づいて前記放電灯の点灯制御を行う制御回路と、を具備し、前記制御回路用の電源は、外部から供給されるランプ点灯制御信号と兼用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、放電灯を点灯させる電源と放電灯の点灯をスタートさせる信号を点灯装置の外からの取り込む構成にしたことにより、放電灯を点灯させる装置を構成した回路基板の小型化を図るとともに、待機時の消費電力の低減化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１は、この発明の放電灯点灯装置に関する一実施形態について説明するための回路構成図である。  
図１において、１１は直流電源であり、この電源１１の直流電圧を降圧させるＤＣ／ＤＣコンバータ１２に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、電源１１の正極から例えばＭＯＳ型ＦＥＴトランジスタによるスイッチ素子ＳＷを介してチョークコイルＬの一端とアノードが接地されたダイオードＤのカソードにそれぞれ接続する。コイルＬの他端は平滑用コンデンサＣ１を介して接地するとともに、ランプ電圧検出部１３を介して接地する。ランプ電圧検出部１３の接地側とコンデンサＣ１の接地側との間にランプ電流検出部１４を介在させる。
【０００９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から出力される直流電圧を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータ１５を構成する例えばＭＯＳ型ＦＥＴトランジスタによるスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を組み合わせたフルブリッジのスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ４に接続する。スイッチ素子ＳＷ１はスイッチ素子ＳＷ３を介して接地し、スイッチ素子ＳＷ４はスイッチ素子ＳＷ２を介して接地する。スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３の接続点とスイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ２の接続点間には、振動波形形成および電流制限用のコンデンサＣ２を介挿接続する。スイッチ素子ＳＷ１とＳＷ２は同時にオンオフし、スイッチ素子ＳＷ３とＳＷ４は同時にオンオフするが、極性反転信号によりそれぞれ逆にオンオフ動作が行われる。
【００１０】
コンデンサＣ２の両端は、ランプ点灯時に高圧パルス電圧を発生させるランプ始動回路１６に接続し、ランプ始動回路１６の出力を高圧放電灯１７に供給する。
【００１１】
１８は、制御部１８１、ＰＷＭ制御部１８２、フルブリッジドライバ１８３から構成される制御回路である。制御回路１８の制御部１８１は、入力ｉｎにスタート信号ａが入力されると、ＰＷＭ制御部１８２をオンオフする制御信号ｂ、ＰＷＭ制御部１８２のデューティを制御するデューティ制御信号ｃをそれぞれ出力する。
【００１２】
ＰＷＭ制御部１８２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をデューティ制御信号ｃに基づくデューティで駆動する出力パルスｄを出力する。制御部１８１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２のランプ電圧検出部１３の電圧検出信号ｅとランプ電流検出部１４の電流検出信号ｆを供給する。
【００１３】
さらに、制御部１８１は、フルブリッジドライバ１８３に駆動信号ｇを供給し、フルブリッジドライバ１８３からＤＣ／ＡＣインバータ１５のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２とＳＷ３，ＳＷ４を交互にオンオフさせるスイッチング信号ｇを供給する。駆動信号ｇは、出力パルスｄに基づき駆動されるＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力が所望の値なった時間後に発生するようにしてある。
【００１４】
１９は、放電灯点灯装置以外との信号をやり取りするためのインターフェース回路である。スタート信号ｓｔがインターフェース回路１９に供給されると、インターフェース回路１９は、制御回路１８の制御部１８１、ＰＷＭ制御部１８２それにフルブリッジドライバ１８３を駆動させる例えば１８Ｖの直流電圧の電源と高圧放電灯１７を点灯させる信号ｇを出力する。制御部１８１は、例えば５Ｖの直流電圧で駆動する回路であるため５Ｖに降圧させる５Ｖ電源２０を介して制御部１８１の電源Ｖｉｎに供給している。
【００１５】
次に、図１の回路動作について、図２および図３のタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００１６】
先ず、高圧放電灯１７を点灯させるための図２（ａ）に示すスタート信号Ｓｔがインターフェース回路１９に供給されると、インターフェース回路１９から図２（ｂ）に示す１８Ｖの直流電圧の電源と高圧放電灯１７を点灯させる兼用の信号ｈを出力する。これによりＰＷＭ制御部１８２、フルブリッジドライバ１８３それに５Ｖ電源２０に１８Ｖの直流電源が供給される。５Ｖ電源２０では、図２（ｃ）に示すように１８Ｖから５Ｖに電圧を降下させ、制御部１８１の電源Ｖｉｎに供給するとともに、制御部１８１の入力ｉｎにスタート信号ａとして供給する。
【００１７】
制御部１８１では、電源Ｖｉｎに電源が供給されて動作可能状態となるとともに、入力ｉｎが０Ｖの状態から５Ｖの直流電圧を供給されたことを、高圧放電灯１７を点灯させる信号が入力されたと判断し、図３（ａ）に示す制御信号ｂを出力する。この制御信号ｂに基づきＰＷＭ制御部１８２に供給してオン制御させるとともに、ＰＷＭ制御部１８２から出力される信号のデューティを制御するための、図３（ｃ）に示すデューティ制御信号ｃを供給する。スタート時のデューティ制御信号ｃは、予め制御部１８１に記憶されたテーブル情報と高圧放電灯１７の駆動情報に基づき生成を行う。
【００１８】
そこで、ＰＷＭ制御部１８２の出力からは、図３（ｄ）に示すように、制御信号ｃに基づくデューティの出力パルスｄを生成し、この出力パルスｄでＤＣ／ＤＣコンバータ１２のスイッチ素子ＳＷを駆動する。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２では、出力パルスｄに基づきスイッチ素子ＳＷをオンオフさせて電源１１の直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を所定の直流電圧に変換して出力する。この直流電圧は、制御部１８１からの制御信号でフルブリッジドライバ１８２を駆動させ、フルブリッジドライバ１８２から出力される図３（ｇ）に示す駆動パルス信号ｇでＤＣ／ＡＣインバータ１５のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオンオフ制御する。例えば、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は駆動パルス信号ｇがＨｉレベルのときにオン、Ｌｏレベルのときにオフさせ、スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４は駆動パルス信号ｇがＬｏレベルのときにオン、Ｈｉレベルのときにオフさせる。駆動パルス信号ｇの周波数は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２よりも低い値に選定される。
【００２０】
点灯の始動時および予熱時の駆動パルス信号ｇは、スタート信号ａが供給されてから、１〜３０ｍ秒後に比較的高い例えば１７ｋＨｚ程度の周波数Ｈｆでスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を駆動させ、例えば２２０〜２５０Ｖ程度の交流電圧を出力する。これ以降の通常点灯時の駆動パルス信号ｇは、比較的低い例えば９０Ｈｚ程度の周波数Ｌｆでスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を駆動するようになっている。
【００２１】
スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２およびＳＷ３，ＳＷ４を高い周波数Ｈｆで交互にオンオフさせる期間は、ランプ始動回路１６から高圧放電灯１７に、２５ｋＶ程度の高圧パルス電圧を発生させる。高圧放電灯１７は高圧パルス電圧により高圧放電灯１７を構成する電極間の絶縁が破壊されて点灯が始動する。
【００２２】
高圧放電灯１７の点灯に伴い電圧検出信号ｅは、図３（ｅ）に示すように駆動パルス信号ｇが高い周波数ＨｆでＤＣ／ＡＣインバータ１５を駆動している期間ｅ１はノイズが重畳された状態の電圧を呈するが、低い周波数Ｌｆで駆動している期間ｅ２はノイズのない電圧が得られる。また、電流検出信号ｆは、図３（ｆ）に示すように、駆動パルス信号ｇが高い周波数ＨｆでＤＣ／ＡＣインバータ１５を駆動している期間ではノイズが重畳された状態の電流を呈するが、低い周波数Ｌｆで駆動している期間ではノイズのない電流が得られる。
【００２３】
ランプ電圧検出部１３で検出された電圧検出信号ｅとランプ電流検出部１４で検出された電流検出信号ｆは、制御部１８１に供給し、これら電圧検出信号と電流検出信号に基づき予め記憶されたテーブルに従い、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力であるランプ電力を決定している。
【００２４】
このように、制御部１８１は初めＤＣ／ＤＣコンバータ１２を駆動させ、スタート信号ａが供給されてから１〜３０ｍ秒後にＤＣ／ＡＣインバータ１５を駆動させるようにしている。ＤＣ／ＡＣインバータ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が十分立ち上った状態でランプ始動回路１６を駆動させることができる。このため、高圧放電灯１７は十分高い電圧で絶縁破壊させ始動させることができる。
【００２５】
この実施形態では、高圧放電灯の非点灯時にインターフェース回路２１からの電圧は０Ｖとなることから、待機時における消費電力はほとんど発生しなくなる。また、制御回路部の電源と点灯のためのスタート信号を兼用させて外からもってきていることから点灯装置の回路構成を小型にすることも可能となる。
【００２６】
この実施形態では、高圧放電灯の非点灯時にインターフェース回路２１からの電圧は０Ｖとなることから、待機時における消費電力はほとんど発生しなくなる。また、制御回路部の電源と点灯のためのスタート信号を兼用させて外からもってきていることから点灯装置の回路構成を小型にすることも可能となる。
【００２７】
図４はこの発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するための回路構成図である。この実施形態において上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。
【００２８】
この実施形態は、スタート信号ｓｔがインターフェース回路１９に供給された場合に、インターフェース回路１９から矩形波の電源と高圧放電灯１７を点灯させる兼用の信号ｈ’を出力する。信号ｈ’は、オン時に例えば１８Ｖの電圧値を有する。制御部１８１、ＰＷＭ制御部１８２、フルブリッジドライバ１８３それに５Ｖ電源２０の信号ｈ’が供給されるラインにはそれぞれ平滑用のコンデンサＣｓを接地との間に介在させてある。また、信号ｈ’は、電圧シフト用の抵抗Ｒ１を介してコレクタが５Ｖ電源２０の出力に接続されたＮＰＮ型トランジスタＱのベースに接続する。トランジスタＱのエミッタは抵抗Ｒ２を介して接地する。
【００２９】
スタート信号ａに基づき、制御部１８１から制御信号ｂおよびデューティ制御信号ｃを生成する図３に相当する部分の動作は同じであり、ここでは動作の異なる部分を図５の波形図とともに説明する。
【００３０】
すなわち、スタート信号ｓｔがインターフェース回路１９に入力されると、図５（ａ）に示す電圧が１８Ｖの矩形波の信号ｈ’が出力される。５Ｖ電源２０と制御回路１８のＰＷＭ制御部１８２、フルブリッジドライバ１８３にはそれぞれコンデンサＣｓにより信号ｈ’が平滑された図５（ｂ）に示す直流電圧が電源として供給される。５Ｖ電源２０の出力は、コンデンサＣｓでさらに平滑されて制御部１８１の電源Ｖｉｎとして供給されることから、図５（ｃ）に示すように、より平滑された直流電圧を得て制御部１８１の電源として利用可能となる。
【００３１】
この場合の制御部１８１の入力ｉｎには、信号ｈ’でスイッチングされたトランジスタＱの出力がエミッタから供給される。制御部１８１は、この連続した信号が供給された場合に、放電灯１７を点灯するスタート信号が供給されたと判断し、以降図１の回路構成と同動作が行われる。
【００３２】
この実施形態では、図１の実施形態で得られる効果に加え、インターフェース回路１９から得られる電源が矩形波であることから、５Ｖ電源２０および制御回路１８の電源として省電力化を図ることができる。
【００３３】
図６は、この発明の画像投影装置に関する一実施形態について説明するための概略的な構成図である。図６の画像投影装置は、液晶プロジェクタの構成を示している。  
図６において、表示装置本体１００内には、図１または図４に示す放電灯点灯装置２００が収納されている。放電灯点灯装置２００により点灯される放電灯１７から放射される光線束は、一対のダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２によって３色の光線束に分離する。各色の光線束は、液晶シャッタＬＳ１〜ＬＳ３にそれぞれ透過させた後、透過させた光線束をダイクロイックミラーＤＭ３，ＤＭ４によって合成し、投光光学系ＰＯを通して投射させるようにしている。
【００３４】
ダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２は、例えば、赤色、青色の光線束のみを反射させ、他の色の光線束を透過させる選択反射性を有している。液晶シャッタＬＳ１〜ＬＳ３は、多数の画素をマトリクス状に配列して画素毎に光を透過させる状態と遮光する状態とを選択できるように構成したものであって、入力される画像信号に対応した表示パターンで光を透過させるようになっている。
【００３５】
図６の構成の液晶シャッタＬＳ１では、赤色、液晶シャッタＬＳ２は青色の表示パターンを、液晶シャッタＬＳ３は緑色の表示パターンを、それぞれ各色に対応して入力される画像信号に基づいて制御する。放電灯１７からダイクロイックミラーＤＭ１への光路上には、表示装置本体１００を小型化し、かつ、赤外線や紫外線等の不要光を除去するために、反射鏡Ｍ１が配設されており、光線束の進行方向が直角に方向転換されるようになっている。また、液晶シャッタＬＳ１への入射光および液晶シャッタＬＳ３の透過光は、それぞれ反射鏡Ｍ２，Ｍ３によって進行方向が直角に方向転換されて、液晶シャッタＬＳ１〜ＬＳ３を透過した光線束がダイクロイックミラーＤＭ３，ＤＭ４によって合成されるようになっている。
【００３６】
ダイクロイックミラーＤＭ３，ＤＭ４は、それぞれ青色、緑色の光線束のみを反射させ、他の色の光線束を透過させる。ここに、液晶シャッタＬＳ１〜ＬＳ３の導入側にはコンデンサレンズＣ１〜Ｃ３が配設される。また、放電灯１７には光線束を反射鏡Ｍに向かって反射する反射器Ｒｅが設けられている。
【００３７】
この実施形態によれば、待機時の放電灯点灯装置の電力を低消費化にすることが可能となることから、画像投影装置が待機状態にある場合の省電力化に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の放電灯点灯装置に関する一実施形態について説明するための回路構成図。
【図２】図１の動作について説明するための説明図。
【図３】図１の動作について説明するための説明図。
【図４】この発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するための回路構成図。
【図５】図４の動作について説明するための説明図。
【図６】この発明の画像投影装置に関する一実施形態について説明するための概念図。
【符号の説明】
【００３９】
１１  直流電源
１２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３  ランプ電圧検出部
１４  ランプ電流検出部
１５  ＤＣ／ＡＣインバータ
１６  ランプ始動回路
１７  高圧放電灯
１８  制御回路
１８１  制御部
１８２  ＰＷＭ制御部
１８３  フルブリッジドライバ
１９  インターフェース回路
２０  ５Ｖ電源
Ｃｓ  平滑用コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
Ｑ  トランジスタ
１００  表示装置本体
２００  放電灯点灯装置
ＰＯ  投光光学系
ＰＯＬＳ１〜ＬＳ３  液晶シャッタ
ＤＭ１〜ＤＭ３  ダイクロイックミラー
Ｍ１〜Ｍ３  反射鏡
Ｌｃ１〜Ｌｃ３  コンデンサレンズ
Ｒｅ  反射器
【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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