(57)【要約】【課題】放電ランプからフリッカーが発生した場合は、フリッカーを検出して、放電ランプに供給する電力量を増大して速やかにフリッカーの発生を防止すること。特に、水銀未蒸発に起因する電極上のアーク輝点変動に伴うフリッカーを速やかに解消すること。【解決手段】放電空間３内に水銀４を封入し、一対の電極２ａ，２ｂを配置した放電ランプ１と、放電ランプ１へ電力を供給するランプ点灯電源６とを備える光源装置において、ランプ点灯電源６は、放電ランプ１のフリッカーを検出するフリッカー検出回路１６を備え、フリッカー検出回路１６がフリッカーの発生を検出したとき、ランプ点灯電源６は前電ランプ１へ供給する電力を所定期間増大させるようにしたことを特徴とする。【選択図】図１
2005235445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間内に水銀を封入し、一対の電極を配置した放電ランプと、該放電ランプへ電力を供給するランプ点灯電源とを備える光源装置において、
前記ランプ点灯電源は、前記放電ランプのフリッカーを検出するフリッカー検出回路を備え、該フリッカー検出回路がフリッカーの発生を検出したとき、前記ランプ点灯電源は前記放電ランプへ供給する電力を所定期間増大させるようにしたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記ランプ点灯電源は、前記フリッカー検出回路がフリッカーの発生を検出したとき、前記ランプ点灯電源から前記放電ランプへ供給する電力を徐々に増大させ、その後増大させた一定電力で点灯し、前記フリッカー検出回路がフリッカーの発生を検出しなくなったときから更に前記一定電力で所定期間点灯後、前記電力を徐々に下降させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記フリッカー検出回路は、前記放電ランプの電圧変動を検出することにより、前記フリッカーの発生を判別することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記フリッカー検出回路は、前記放電ランプの電流変動を検出することにより、前記フリッカーの発生を判別することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記フリッカー検出回路は、減光電力点灯状態において前記フリッカーの発生を検出するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つの請求項に記載の光源装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプを点灯する光源装置に係わり、特に、画像情報を光映像出力としてスクリーン等に出力するプロジェクタ用光源として利用される高輝度の高圧水銀放電ランプを使用した光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクタ用の高輝度光源としては、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等が使用されてきた。特に、最近では、バルブ内部に多量の水銀を封入した超高圧水銀ランプが主として利用されている。
【０００３】
また、液晶プロジェクタ等の画像投影装置においては、定格点灯以外にエコモード点灯（減光電力点灯）といったランプからの出力光を減光させた機能を付加した装置が増えている。これらの装置は、ランプへの入力電力を低下させることにより、スクリーン上の光映像出力を調整し、装置の省電力化やランプ寿命の向上、更には冷却ファンによるノイズの低減等といった要求を満たすものである。
【０００４】
ところが、ランプへの入力電力を低下させると、光映像出力のチラツキ、いわゆるフリッカーが度々発生するという問題を起こす。このフリッカーの発生原因としては種々考えられているが、特に、入力電力を低下させた場合には、入力電力の低減に伴い、発光管内部に未蒸発の水銀が生成され、この未蒸発の水銀が再び蒸発する際に、ランプ内の圧力変動や電極付近の温度分布の不安定が原因となって、ランプ点灯中のアーク輝点が電極上で大きく変動するためにフリッカーが発生するものと考えられる。
【０００５】
特開２００３−２８２２８５号公報には、プロジェクタ用の点灯装置において、放電ランプから放射される光量の明暗の発生を抑制した点灯装置が記載されている。
また、特開平９−２８３０８７号公報には、投影型テレビ用光源に用いられる直流点灯型の放電ランプのアークのチラツキを磁気によって制御することが記載されている。
また、特開２００３−２７２８７９号公報には、液晶プロジェクタ用の高圧放電灯装置において、直流ランプ電流にパルス電流を重畳して高圧放電灯のアークを安定に保ち、フリッカーを防止することが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２８２２８５号公報
【特許文献２】特開平９−２８３０８７号公報
【特許文献３】特開２００３−２７２８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特開２００３−２８２２８５号公報によれば、光量の明暗の発生を抑制することによって、パルス点灯時の極性切り替えによりオーバーシュート等を原因とするものは減少できるが、水銀未蒸発に起因すると考えられるフリッカーは抑制することはできないといった問題がある。
【０００７】
また、前記特開平９−２８３０８７号公報によれば、単に磁石を配置したのみでは、ランプ点灯時間による電極消耗に伴ったフリッカーレベルの増加には対処することができず、さらにフリッカーレベルの増加に対処するためには制御装置が大型で複雑になってしまうという問題がある。
【０００８】
また、前記特開２００３−２７２８７９号公報によれば、フリッカーを何等かの手段によって検出してからフリッカーを防止するものではなく、常時直流ランプ電流にパルス電流を重畳してフリッカーを防止するものであり、また、定格点灯以外のエコモード点灯（減光電力点灯）時におけるフリッカーの抑制については何等考慮されていない。
【０００９】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、放電ランプからフリッカーが発生した場合は、フリッカーを検出して、放電ランプに供給する電力量を増大して速やかにフリッカーの発生を防止する光源装置を提供することにあり、特に、水銀未蒸発に起因する電極上のアーク輝点変動に伴うフリッカーを低減し、フリッカーを速やかに解消することを可能にした光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、放電空間内に水銀を封入し、一対の電極を配置した放電ランプと、該放電ランプへ電力を供給するランプ点灯電源とを備える光源装置において、前記ランプ点灯電源は、前記放電ランプのフリッカーを検出するフリッカー検出回路を備え、該フリッカー検出回路がフリッカーの発生を検出したとき、前記ランプ点灯電源は前記放電ランプへ供給する電力を所定期間増大させるようにしたことを特徴とする光源装置である。
【００１１】
第２の手段は、第１の手段において、前記ランプ点灯電源は、前記フリッカー検出回路がフリッカーの発生を検出したとき、前記ランプ点灯電源から前記放電ランプへ供給する電力を徐々に増大させ、その後増大させた一定電力で点灯し、前記フリッカー検出回路がフリッカーの発生を検出しなくなったときから更に前記一定電力で所定期間点灯後、前記電力を徐々に下降させるようにしたことを特徴とする光源装置である。
【００１２】
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記フリッカー検出回路は、前記放電ランプの電圧変動を検出することにより、前記フリッカーの発生を判別することを特徴とする光源装置である。
【００１３】
第４の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記フリッカー検出回路は、前記放電ランプの電流変動を検出することにより、前記フリッカーの発生を判別することを特徴とする光源装置である。
【００１４】
第５の手段は、第１の手段ないし第４の手段のいずれか１つの手段において、前記フリッカー検出回路は、減光電力点灯状態において前記フリッカーの発生を検出するようにしたことを特徴とする光源装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、放電空間内に水銀を封入し、一対の電極を配置した放電ランプと、該放電ランプへ電力を供給するランプ点灯電源とを備える光源装置において、前記ランプ点灯電源は、前記放電ランプのフリッカーを検出するフリッカー検出回路を備え、該フリッカー検出回路がフリッカーの発生を検出したとき、前記ランプ点灯電源は前記放電ランプへ供給する電力を所定期間増大させるようにしたので、放電ランプからフリッカーが発生した場合は、フリッカーを検出して、放電ランプに供給する電力量を増大して速やかにフリッカーの発生を防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、前記ランプ点灯電源は、前記フリッカー検出回路がフリッカーの発生を検出したとき、前記ランプ点灯電源から前記放電ランプへ供給する電力を徐々に増大させ、その後増大させた一定電力で点灯し、前記フリッカー検出回路がフリッカーの発生を検出しなくなったときから更に前記一定電力で所定期間点灯後、前記電力を徐々に下降させるようにしたので、使用者にスクリーンの明るさが急激に変化することによる不快感を感じさせないようにすることができる。。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、前記フリッカー検出回路は、前記放電ランプの電圧変動を検出することにより、前記フリッカーの発生を判別するようにしたので、ランプ電圧を利用してフリッカー検出回路を動作させることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、前記フリッカー検出回路は、前記放電ランプの電流変動を検出することにより、前記フリッカーの発生を判別するようにしたので、ランプ電流を利用してフリッカー検出回路を動作させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、前記フリッカー検出回路は、減光電力点灯状態において前記フリッカーの発生を検出するようにしたので、水銀未蒸発に起因する電極上のアーク輝点変動に伴うフリッカーを速やかに解消することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の第１の実施形態を図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図１において、１はメタルハライドランプや高圧水銀ランプ等からなる放電ランプ、２ａ，２ｂは放電ランプ１の電極、３は放電ランプ１の放電空間、４は放電空間３内の未蒸発水銀、５ａ，５ｂは交流入力ライン、６はランプ点灯電源、７はメインＦＥＴ、８はゲート駆動回路、９はメインダイオード、１０はメインチョーク、１１は電流検出抵抗、１２は電圧検出回路、１３はプラスライン、１４はマイナスライン、１５は放電ランプ１を始動するイグナイタ、１６は電圧検出回路１２によって検出された放電ランプ１のランプ電圧検出信号２０を入力してフリッカーを検出するフリッカー検出回路、１７はコントロール回路、１８はイグナイタ駆動信号、１９はランプ電流検出信号、２０はランプ電圧検出信号、２１はフリッカー検出信号、２２はゲート駆動信号である。
【００２１】
同図１に示すように、放電ランプ１の放電空間３内部には対向配置された電極２ａ，２ｂが設けられており、図中には未蒸発水銀４が発生している状態を示している。
放電ランプ１にはランプ点灯電源６が接続されており、ランプ点灯電源６は外部から交流入力ライン５ａ，５ｂを介して電力が供給されるように構成されており、交流入力ライン５ａ，５ｂから入力された電圧は、直流に変換され昇圧処理されてプラスライン１３およびマイナスライン１４を介して放電ランプ１に供給するように構成されている。
【００２２】
次に、この光源装置を減光電力状態（エコモード）で点灯したときのフリッカー防止について説明する。
図２は、図１に示したフリッカー検出回路１６内における処理の詳細を説明する図である。
図１に示すフリッカー検出回路１６は、電圧検出回路１２から、図２（ａ）に示すようなランプ電圧検出信号２０を検出する。フリッカーが発生している場合は、同図２に示すように、ランプ電圧検出信号２０にフリッカー発生に伴う電圧変動が生じる。次に、図２（ｂ）に示すように、図１のフリッカー検出回路１６内に設けられている図示していないフィルタにより、検出されたランプ電圧検出信号２０から直流成分およびランプ点灯電源６が本来有している高周波の出力電圧リップル成分を除去して、フリッカー発生に伴う電圧変動成分を検出する。次に、図２（ｃ）に示すように、フリッカー検出回路１６内に設けられている図示していない比較器により、所定の閾値以上のフリッカー発生に伴う電圧変動成分を検出した場合は「１」、それ以外は「０」のデジタル信号に変換する。次に、図２（ｄ）に示すように、フリッカー検出回路１６内に設けられている図示していないタイマー回路により、デジタル信号が「１」になった時点からタイマー回路を駆動させ、フリッカー検出回路１６からフリッカー検出信号２１をコントロール回路１７に出力する。所定期間ｔ１内に次のフリッカーが発生してデジタル信号「１」が検出された場合は、タイマー回路の動作を継続し、その間、フリッカー検出回路１６からコントロール回路１７にフリッカー検出信号を出力する。デジタル信号「１」が検出されてから期間ｔ１内にフリッカーの発生が検出されない場合は、タイマー回路の動作を停止し、フリッカー検出回路１６からコントロール回路１７へのフリッカー検出信号２１の出力を停止する。
図２（ｄ）に示すように、フリッカー検出回路１６からコントロール回路１７にフリッカー検出信号２１が出力されている間（期間ａ−ｂ）は、コントロール回路１７は、ランプ点灯電源６から放電ランプ１への電力出力を所定量増大して放電ランプ１を駆動するように制御する。
【００２３】
図３は、フリッカー検出回路１６がフリッカーの発生を検出した場合である期間ａ−ｂの間、ランプ点灯電源６から放電ランプ１へ供給する電力を増大させた状態を示す図である。
同図に示すように、減光電力（エコモード）で点灯していた放電ランプ１に時点ａでフリッカーを検出した場合は、放電ランプ１に供給される電力を減光電力のα倍して供給する。フリッカーの発生が収束した時点から所定時間経過後の時点ｂにおいて、供給電力をフリッカー発生前に点灯していた減光点灯に戻す。
【００２４】
具体的には、定格電力２００Ｗの高圧水銀ランプを定格点灯後、省エネルギー点灯するために、減光電力（エコモード）点灯として、１６０Ｗで点灯している場合、フリッカーが発生すれば、減光電力（エコモード）点灯より２０％高い投入電力に切り替える。この２０％高い投入電力で点灯することにより、未蒸発水銀が蒸発し、フリッカーの発生が収まる。フリッカーが収束して所定時間後、例えば３０秒経過後、再度１６０Ｗ点灯に戻す。
【００２５】
図４は、フリッカーの発生を検出した場合、図３の電力点灯モードと異なる形態で、図１に示したランプ点灯電源６から放電ランプ１へ供給する電力を増大させる場合を示す図である。
同図４に示すように、フリッカーの発生を検出した場合、ランプ点灯電源６から放電ランプ１へ供給する電力を徐々に増大させ、その後増大させた一定電力で点灯し、前記フリッカー検出回路１６がフリッカーの発生を検出しなくなれば、前記一定電力で更に所定期間点灯後、前記電力を徐々に下降させるようにする。
【００２６】
具体的には、フリッカー検出回路１６がフリッカーを検出した時点ｃから時点ｄにまで、例えば、６０秒以内、かつ１０秒以上かけて徐々に電力を増大させる。その後増大させた一定電力で点灯後、前記フリッカー検出回路１６がフリッカーの発生を検出しなくなったとき、前記一定電力で所定期間点灯後、時点ｅから時点ｆまで、例えば、６０秒以内、かつ１０秒以上かけて徐々に電力を下降させるものである。かかる制御により、使用者にスクリーンの明るさが急激に変化することによる不快感を感じさせないようにすることができる。
【００２７】
ここで、図５を用いて、フリッカーがランプ電圧で検出できる理由について説明する。
図５に示すように、放電ランプ１は水銀やガスが封入された放電空間３および放電ギャップを形成する電極２ａ，２ｂから構成され、ランプ始動時から十分に時間が経過すると、放電ランプ１はその放電状態が安定し、ランプ電極間距離、放電管内の圧力、温度等のランプの状態が安定状態となり、ある一定のランプ電圧となる。このランプ電圧は、一般的には、以下に示す式１
ランプ電圧（Ｖ）＝ランプ放電電位傾度（Ｖ／ｍｍ）×ランプ電極間放電距離（ｍｍ）として表現される。
【００２８】
ランプ安定時のランプ電圧は、ランプ点灯電源６がもつ出力電圧リップルのみが重畳した、ほぼフラットな直流電圧として検出される。一方、減光電力（エコモード）点灯等にして入力電力を低下させると、それに伴い、ランプ温度は低下していき、放電空間３内の温度分布が定格電力設定において設計されている温度分布とは異なってくる。放電空間３内で温度分布にバラツキが発生すると、蒸発していた水銀が放電空間３内の温度の低い箇所に凝縮することがある。この凝縮した水銀が電極２ａ，２ｂの付近に発生すると、未蒸発水銀を蒸発させるために電極等の温度が奪われて、電極２ａ，２ｂ先端の温度が変化することになる。電極先端の温度が変化すると、電極２ａ，２ｂ先端間の放電路が最短距離の放電路２３ａとなっていたのに対して、電極表面の温度分布が変化し、放電の基点が放電し易い箇所に瞬間移動すると放電路２３ｂとなってしまう。この放電路の変化により、ランプ電極間放電距離が変化することとなり、ランプ電極間に発生するランプ電圧が前記式１により変化し、フリッカーが発生する。このランプ電圧の変化をフリッカー検出回路１６によって検出することにより、フリッカーを検出することができる。
【００２９】
本発明の第２の実施形態を図６を用いて説明する。
図６は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、２４は電流検出抵抗１１によって放電ランプ１のランプ電流検出信号を検出しフリッカーを検出するフリッカー検出回路、２５はフリッカー検出信号である。その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００３０】
本実施形態の光源装置は、第１の実施形態の光源装置においてはランプ電圧検出信号を検出してフリッカー検出回路１６によってフリッカーを検出したのに対して、電流検出抵抗１１によって放電ランプ１のランプ電流検出信号を検出し、フリッカー検出回路２４によってフリッカーを検出する点で相違する。
【００３１】
電流検出抵抗１１によって検出された放電ランプ１のランプ電流検出信号は、図２（ａ）に示したランプ電圧検出信号とその波形は異なるが、フリッカー発生に伴う電流変動成分を含むものである。本実施形態の光源装置においても、第１の実施形態の光源装置と同様に、フリッカー検出回路２４によってフリッカー発生に伴う電流変動成分を検出し、図２（ｂ）〜図２（ｄ）と同様の処理を行い、フリッカー検出回路２４からコントロール回路１７にフリッカー検出信号２５を出力し、フリッカー検出回路１６からコントロール回路１７にフリッカー検出信号２５が出力されている間（期間ａ−ｂ）は、コントロール回路１７は、ランプ点灯電源６から放電ランプ１への電力出力を所定量増大して放電ランプを駆動するように制御する。
【００３２】
その結果、本実施形態の光源装置においても、第１の実施形態の光源装置と同様に、フリッカーの発生を検出した場合、図３および図４に示した電力点灯モードと同様のモードで、ランプ点灯電源６から放電ランプ１へ供給する電力を増大させることができる。
【００３３】
本発明の第３の実施形態を図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、２６はコントロール回路、２７は目標設定された出力電力値を維持するようにゲート駆動回路８を制御するコントロール回路ＩＣ、２８は出力電力値を設定するマイコン、２９はマイコン２８のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器である。その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の光源装置は、第１の実施形態の光源装置において用いたフリッカー検出回路１６、または第２の実施形態の光源装置において用いたフリッカー検出回路２４に代えて、その機能をコントロール回路２６に持たせた点で相違する。
【００３４】
マイコン２８には、ランプ電圧検出回路１２からランプ電圧検出信号２０が、またランプ電流検出抵抗１１からはランプ電流検出信号１９が検出されて入力される。入力されたランプ電圧２０またはランプ電流電圧１９は、マイコン２８において、通常のリップルレベルのランプ電圧信号（またはランプ電流信号）と点灯中のランプ電圧信号（またはランプ電流信号）とが比較され、比較の結果、フリッカー発生に伴う電圧変動成分を検出すればフリッカー状態にあると判定する。判定の結果はマイコン２８内において、ソフト的に第１、第２の実施形態のコントロール回路１６、２４と同様の処理が行われ、コントロール回路２６からゲート駆動信号２２が出力される。
【００３５】
その結果、本実施形態の光源装置においても、第１、第２の実施形態の光源装置と同様に、フリッカーの発生を検出した場合、図３および図４に示した電力点灯モードと同様のモードで、ランプ点灯電源６から放電ランプ１へ供給する電力を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示したフリッカー検出回路１６内における処理の詳細を説明する図である。
【図３】フリッカー検出回路１６がフリッカーの発生を検出した場合、期間ａ−ｂの間、ランプ点灯電源６から放電ランプ１へ供給する電力を増大させた状態を示す図である。
【図４】フリッカーの発生を検出した場合、図３の電力点灯モードと異なる形態で、ランプ点灯電源６から放電ランプ１へ供給する電力を増大させた状態を示す図である。
【図５】フリッカーがランプ電圧で検出できる理由を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  放電ランプ
２ａ，２ｂ  電極
３  放電空間
４  未蒸発水銀
５ａ，５ｂ  交流入力ライン
６  ランプ点灯電源
７  メインＦＥＴ
８  ゲート駆動回路
９  メインダイオード
１０  メインチョーク
１１  電流検出抵抗
１２  電圧検出回路
１３  プラスライン
１４  マイナスライン
１５  イグナイタ
１６  フリッカー検出回路
１７  コントロール回路
１８  イグナイタ駆動信号
１９  ランプ電流検出信号  
２０  ランプ電圧検出信号
２１  フリッカー検出信号
２２  ゲート駆動信号
２３ａ、２３ｂ  放電路
２４  フリッカー検出回路
２５  フリッカー検出信号
２６  コントロール回路
２７  コントロール回路ＩＣ
２８  マイコン
２９  ＤＡ変換器
【図１】
2005235445.tif 000003
【図２】
2005235445.tif 000004
【図３】
2005235445.tif 000005
【図４】
2005235445.tif 000006
【図５】
2005235445.tif 000007
【図６】
2005235445.tif 000008
【図７】
2005235445.tif 000009