(57)【要約】【課題】画像投影装置におけるランプフリッカーを抑制する。【解決手段】アーク放電ランプ１０と、アーク放電ランプ１０からの投影光Ｌ１により画像を投影する光学系１３と、アーク放電ランプ１０を駆動するランプ駆動回路１１と、アーク放電ランプ１０のランプ電圧値を検出する第１のランプ電圧検出手段７と、アーク放電ランプ１０に定常的に印加されている電流に、第１のランプ電圧検出手段７により検出されたランプ電圧値に応じた電流振幅値を有するパルス電流をある間隔で重畳させるようにランプ駆動回路１１を制御する制御回路１２とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプと、
該ランプからの光束により画像をスクリーン上に投影する光学系と、
前記ランプを駆動するランプ駆動回路と、
前記ランプにおけるランプフリッカーと関連する電気的な特性変化を検出する特性変化検出手段と、
該特性変化検出手段により検出された特性変化に基づいて、前記ランプへの電力供給をランプフリッカーを抑制する方向に調整するように前記ランプ駆動回路を制御する制御回路と
を有する画像投影装置。
【請求項２】
前記調整は、前記ランプに定常的に供給される電流に、前記特性変化検出手段により検出された特性変化量に応じた電流値を有するパルス電流をある間隔で重畳させることにより行われることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記調整は、前記ランプに定常的に供給される電流に、前記特性変化検出手段により検出された特性変化量に応じたパルス幅又はパルス間隔を有するパルス電流を重畳させることにより行われることを特徴とする請求項１に記載画像投影装置。
【請求項４】
前記調整は、前記ランプに定常的に供給される電流に、前記特性変化検出手段により検出されたタイミングに合わせてパルス電流を重畳させることにより行われることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記調整は、前記ランプに定常的に供給される電流に、前記特性変化検出手段により検出された電気的特性変化量に応じた電流振幅値を有するパルス電流を、前記タイミングに応じて重畳させることにより行われることを特徴とする請求項４に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記特性変化量は、前記ランプの電圧値の変化量であることを特徴とする請求項２、３又は５のうちのいずれか１項に記載の画像投影装置。
【請求項７】
さらに、ランプフリッカーを直接検出するランプフリッカー検出手段を備えていることをおり、
前記制御回路は、前記ランプフリッカー検出手段の検出結果を加味して調整を行うことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の画像投影装置。
【請求項８】
前記ランプフリッカー検知手段は、前記スクリーン上の投影画像の明るさを検知する光センサーを含むことを特徴とする請求項７に記載の画像投影装置。
【請求項９】
前記ランプは、アーク放電ランプであることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の画像投影装置。
【請求項１０】
ランプにおけるランプフリッカーと関連する電気的な特性変動を検出する特性変化検出手段を備えたことを特徴とするランプフリッカー検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像投影装置に関し、特に、プロジェクター装置などにおける光源として用いられる放電灯ランプのフリッカー抑制技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクター装置などの投射型プロジェクターにおいて、ランプフリッカーが発生すると、スクリーン上の照度が変化し良好な視聴を妨げることになる。プロジェクター用ランプのフリッカーを抑制するための技術には、以下のようなものがある。
【０００３】
一般に、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電灯ランプでは直流駆動、交流駆動の別はあるが、図５（Ａ）に示すように、２つの電極５１ａ、５１ｂ間にアーク放電５２を発生させ、封入ガスのハロゲンサイクルによって高い輝度を得ている。この際、直流駆動の場合には、陰極から陽極に向かって電子が放出されアークを形成する。交流駆動の場合でも極性の反転があること以外は直流の場合と同様である。一般に、アークは電極５１ａ、５１ｂのうちの最も飛び易い場所、より具体的には先端の先鋭部等から飛びはじめることが知られている。そのため放電灯の電極は、アークを安定させるために先端を尖らせた形状を有しているのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５（Ｂ）に示すように、電子の放出又は衝突、ハロゲンサイクルによる蒸発、積層などにより、電極材料（例えばタングステン）の形状は刻一刻と変化してしまう。例えば、当初は点線で示されていた形状が、符号５３ｃ、５３ｄに示される実線のように変化する。そのため、例えば、電極表面にほぼ同じレベルで微少な突起が多数形成された場合には、図５（Ｃ）の符号５５ｃ、５５ｄに示すように、アークは最も飛び易い突起から飛びはじめ、その突起が消失すると次の突起に移っていく。所謂アークジャンプが起こる。特に交流駆動の場合には、極性反転が常時生じているため、マイナス電極からプラス電極に向かって電子が放出されるときの光であるアークにおけるその飛びはじめの位置、すなわち電子が飛び出す電極上の位置もチャンス的に変る可能性が高くなり、極性反転時アークがどこから飛び始めるか分からないためアークジャンプが起きやすい。
本発明は、フリッカーを抑制することで良好な視聴を可能とするプロジェクターを実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、ランプと、該ランプからの光束により画像をスクリーン上に投影する光学系と、前記ランプを駆動するランプ駆動回路と、前記ランプにおけるランプフリッカーと関連する電気的な特性変化を検出する特性変化検出手段と、該特性変化検出手段により検出された特性変化に基づいて、前記ランプへの電力供給を調整するように前記ランプ駆動回路を制御する制御回路とを有する画像投影装置が提供される。
【０００６】
上記画像投影装置によれば、前記ランプにおけるランプフリッカーに関連する電気的な特性変化を検出する特性変化検出手段の検出によりランプへの電力供給を調整するため、ランプフリッカーの程度に応じた制御が可能である。
【０００７】
前記調整は、前記ランプに定常的に供給される電流に、前記特性変化検出手段により検出された特性変化量に応じた電流値を有するパルス電流をある間隔で重畳させるか、前記ランプに定常的に供給される電流に、前記特性変化検出手段により検出された特性変化量に応じたパルス幅又はパルス間隔を有するパルス電流を重畳させるか、前記ランプに定常的に供給される電流に、前記特性変化検出手段により検出されたタイミングに合わせてパルス電流を重畳させるか、前記ランプに定常的に供給される電流に、前記特性変化検出手段により検出された電気的特性変化量に応じた電流振幅値を有するパルス電流を、前記タイミングに応じて重畳させることにより行われるのが好ましい。上記のいずれかの調整により、ランプフリッカーを抑制することができる。
【０００８】
さらに、ランプフリッカーを直接検出するランプフリッカー検出手段を備えていることをおり、前記制御回路は、前記ランプフリッカー検出手段の検出結果を加味して調整を行うのが好ましい。
【０００９】
上記画像投影装置によれば、ランプフリッカーを直接的に検出する手段と間接的に検出する手段とにより制御を行うため、ランプフリッカーをより精度良く抑制できる。
【００１０】
尚、上記各部材は、必ずしも画像投影装置内において一体に構成されている必要はなく、例えば、特性変化検出手段などが画像投影装置に内蔵されていなくても良く、また、制御回路が画像投影装置とは別体で構成されている場合も本発明の範囲内に含まれるものとする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
先の出願（特願２００１−２５８６８４号）によれば、放電灯の点灯中に連続的に供給される電流に一定間隔でパルス電流を重畳することにより、ランプ電極温度を高め、ランプのアーク放電を安定させ、結果としてランプフリッカーの影響を抑制することができる。
【００１２】
しかしながら、上記出願に係る発明においては、パルス駆動におけるパルスの間隔及びパルス幅などは常に一定であり、場合によってフリッカーを抑制するのに不十分なパルスであったり、又は、フリッカーが十分小さいにも関わらずパルス駆動のエネルギーが過大な為、電極にダメージを与える場合があったりするという問題がある。
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態による画像投影装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による画像投影装置の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態他による画像投影装置１は、アーク放電ランプ１０と、ランプ駆動回路（バラスト）１１と、メイン回路１２と、光学系１３と、を有して構成されている。アーク放電ランプ１０は、光源３と、反射板５とを有している。ランプ駆動回路１１は、アーク放電ランプ１０に対して、直流又は交流の電圧を付与しアーク放電ランプを発光させる。メイン回路１２は、ランプ駆動回路１１と関連付けされ、ランプの駆動に関連する制御などを行う。光学系１３は、アーク放電ランプ１０からの光Ｌ１を受けて例えば多数のミラー１５ａから１５ｅまでにより反射され、光Ｌ１を３色に分離した上で、光学系１３内に設けられ画像が記録された記録媒体、例えば、液晶パネル１７ａから１７ｃを透過させ、ダイクロイクミラーなどの合成器２１により色の合成を行うことにより画像を生成し、カラー映像光Ｌ２としてレンズ筒２３から出射される。尚、光学系１３に関しては、図１に示す構成に限定されるものではなく、例えば、単板式、反射式等の任意の方式に適応できる。
【００１４】
図１に示す画像投影装置１は、アーク放電ランプの電圧を測定する電圧計７と、電圧計７により検出された電圧値の大きさＳ１に応じてアーク放電ランプ１０に印加するパルス電流量を変化させ、電圧計７により検出された電圧の変動タイミングに応じてパルス電流の供給タイミングを変化させることが制御回路１１ａを有している。
【００１５】
ところで、図２の上図に示す照度変動（ランプフリッカー）は、上述のようないわゆる放電灯ランプのアークジャンプなどにより生じるが、これに対応して（時間ｔ１〜ｔ２まで）、図２の下図に示すように、ランプの電気的特性であるランプ電圧と密接に関連していることがわかる。ここで、ランプ電圧は、アーク長（アークの飛ぶ長さ）によって変化する。つまりアークジャンプが起きる際にランプ電圧も同期して変化する。ランプ電圧の変動が大きいほど、アークジャンプの変動量も大きく、結果、フリッカー（スクリーン上の明るさの変動）も大きく観察される。
【００１６】
そこで、本発明の第１の実施の形態における画像投射装置においては、フリッカーとランプ電圧との関連性に着目し、ランプ電圧を監視することによりフリッカーを検知することを特徴とする。
【００１７】
本実施の形態における画像投射装置１では、図１に示す制御回路１１ａは、図２の下図に示す波形１４ｂの変化と振幅とを検出し、それに応じて、図３（Ａ）に示すように電圧の変動幅に応じた電流量を有するパルス電流を重畳する。図２の上図に示すようにフリッカー１４ａに伴うランプ電圧の変化１４ｂを、ランプ駆動回路（バラスト）１１内又は外部のマイコンなどにより監視することで、フリッカーを検出する。図２の下図に示すように、フリッカーの１４ａ検出に伴って生じる電圧１４ｂの変動と振幅を検出することにより、実質的にフリッカーの検出及び強度の検知が可能である。この段階において、電気的特性の変動がランプフリッカーと関連するものであるか否かを、例えば電気的変動特性の特徴などに基づいて判断しても良い。
【００１８】
図１に示す制御回路１１ａは、図２の下図に示す波形の変化と振幅とを検出し、電圧の変動量に応じた強さを有するパルス電流を重畳する。電圧の変動幅に応じて、パルス電流を供給する期間を調整しても良い。このような制御は、バラストのマイコンから情報を受け取ったメイン回路１２内において行うことも可能である。
【００１９】
パルスの重畳方法としては、図３（Ａ）に示すように、ランプ電圧の変動し、定常状態において保持された一定電流Ｉ０に対して、パルス電流ＩＰ（電流値Ｉ０＋Ｉｐ）の直流パルスを一定パルス間隔で付与しても良いし、図３（Ｂ）に示すように、振幅±Ｉ０の少なくともいずれか一方に対して、±Ｉｐのパルス電流を付与しても良い。要するに、直流、交流のいずれの場合においても、通常の電流波形に対して一定の間隔で電流パルスの強さに応じたエネルギーを付加するものである。
【００２０】
次に、本発明の第１の実施の形態に変形例による画像投影装置について説明する。本変形例による画像投影装置では、図１に示す制御回路１１ａは、図２（Ｂ）に示す波形の変化と振幅とを検出し、それに応じて時間ｔ１からｔ２までの間に、図３（Ａ）に示すように電圧の変動に応じた強さを有するパルス電流を重畳する。フリッカーを感知したｔ１からｔ２までの期間の後にのみ、必要なエネルギーのパルスを重畳することにより、アクティブにフリッカーを抑制する。このようなアクティブな方法を用いることにより、フリッカーが検知されないとき（視聴上問題がないとき）には不要なパルスを加える必要がなく、ランプ電極の消耗を抑制できるという利点がある。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態による画像投影装置について説明を行う。図４は、本実施の形態による画像投影装置の構成例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態による画像投影装置と、図１に示す画像投影装置との相違点は、フリッカー検知手段としてプロジェクター１の投射レンズ側にフォトセンサー等の光感知素子２８を設けたことを特徴とする。映像を投影するための光束Ｌ２に基づいてスクリーン２９に照射された光は、スクリーン２９において反射される。この反射光Ｌ３の強度（照度）は、光感知素子２８において信号Ｓ２として測定可能であり、すなわち、照度変動（フリッカー）を検知することができる。尚、スクリーン２９からの反射光を光感知素子２８により検出することで、画像投影装置１の投影光を妨げずに光の検出を行うことができるという利点がある。
【００２２】
このように、スクリーン２９において反射される反射光を検知する光感知素子２８を設けることにより、第１の実施の形態による画像投影装置においてはランプ電圧の変動を検出することに基づいてフリッカーの抑制のための監視を行っていたのに対して、本実施の形態による画像投影装置によれば、実際の光に基づく信号Ｓ２によりフリッカーを検出し、信号Ｓ２によりパルス電流を制御することができるため、フリッカーの抑制精度をより一層向上させることができる。
【００２３】
さらに、光感知素子２８の検出結果（Ｓ２）とランプ電圧に基づく検出結果（Ｓ１，図１）との両方の検出結果に基づいて、フリッカーの抑制に必要なパルス電流を決定すれば、一方のみに基づく検出方法に比べて一層検出精度が向上し、フリッカーの抑制効果が増すという利点がある。加えて、電気的特性と光学的特性とのうちのいずれか一方の特性がノイズなどの他の原因により変動した場合にもおいても、両者のＡＮＤを取ってパルス電流を印加することにより、ノイズの影響に起因する変動に対する場合のように実際には必要でないパルス電流の付与を行わずにすむという利点がある。さらに、上述のパルス電流のアクティブ制御と組み合わせれば、フリッカー抑制手段をよりきめ細かく制御することが可能である。
【００２４】
以上、本実施の形態に沿って説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、種々の変形が可能であるのは言うまでもない。フリッカー検出のための方法としてランプ電圧を監視したが、ランプ電力やランプ電流など、他の電気的特性の変動を目安にすることも可能である。
【００２５】
また、上記の各実施の形態においては、主として投射型表示装置について説明したが、他の電子機器などに用いられる照明装置としても適用することができるのは言うまでもない。この場合でも、本実施の形態によるフリッカーを抑制できる利点を有する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る画像投影装置を用いると、ランプフリッカーを検知し、パルス駆動等の抑制手段によりランプフリッカーを抑制することが可能となる。また、フリッカーの発生に応じて、アクティブにフリッカーを抑制することも可能である。不要なパルス重畳を除外できるため、ランプ電極へのダメージを最低限に低減可能となり、ランプの信頼性が向上する。マイコンによる信号制御によりランプフリッカーを抑制することが可能となる。また、光感知素子とランプ電圧監視の併用に、より正確にフリッカー抑制をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による画像投影装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図２】画像投影装置における照度変動（フリッカー）（図２の上図）とランプ電圧変動（図２の下図）の関係を示す図である。
【図３】直流（図３（Ａ））および交流（図３（Ｂ））のパルス重畳波形の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による画像投影装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】図５（Ａ）から（Ｃ）までは、一般的なランプ電極の経時変化とフリッカーに繋がるアーク変動の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  ランプ
１１  ランプ駆動回路
１２  メイン回路
１３  光学系
１４ａ  照度変動（フリッカー）波形
１４ｂ  ランプ電圧変動波形
２８  光感知素子
２９  スクリーン
Ｌ３  反射光
５１  電極
５２  アーク放電
【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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