(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクションシステムにおける高圧放電ランプ点灯回路装置であって、
電圧電源に接続するための入力端子と、
高圧放電ランプを接続するためのランプ接続端子と、
順次のブロック波形状の半周期の交番する両極性の電流を高圧放電ランプに供給するために、前記入力端子に結合された電力供給手段と、を具え、前記回路装置が、さらに、ブロック波形状の各半周期の終了時に、前記ランプ電流の対応する半周期の同じ極性を有する付加的な電流パルスを付加するのに適した制御手段
を具える高圧放電ランプ点灯回路装置において、
この高圧放電ランプ点灯回路装置は、前記制御手段を画像書込み信号と同期させるようになっていることを特徴とする高圧放電ランプ点灯回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯回路装置において、前記画像書込み信号に画像書込み同期信号が設けられており、この画像書込み同期信号が、前記制御手段を同期させるのに用いられるようになっていることを特徴とする高圧放電ランプ点灯回路装置。
【請求項３】
請求項２に記載の高圧放電ランプ点灯回路装置において、前記制御手段には、画像書込み同期信号を入力端で受けた際に電流パルスの発生をトリガするマイクロコントローラが設けられていることを特徴とする高圧放電ランプ点灯回路装置。
【請求項４】
請求項３に記載の高圧放電ランプ点灯回路装置において、前記電力供給手段が、両極性の順次の電流周期のランプ電流を生じる転流手段を有しており、画像書込み同期信号が転流周波数を規定するために用いられるようになっていることを特徴とする高圧放電ランプ点灯回路装置。
【請求項５】
請求項４に記載の高圧放電ランプ点灯回路装置において、前記制御手段の前記マイクロコントローラに、検出された画像書込み同期信号の周波数と比較するためのしきい値周波数値が設けられていることを特徴とする高圧放電ランプ点灯回路装置。
【請求項６】
請求項５に記載の高圧放電ランプ点灯回路装置において、画像書込み同期信号の周波数が前記しきい値周波数よりも高い場合に、前記マイクロコントローラが前記転流周波数をこの画像書込み同期信号の周波数に等しくするようになっていることを特徴とする高圧放電ランプ点灯回路装置。
【請求項７】
請求項５に記載の高圧放電ランプ点灯回路装置において、前記画像書込み同期信号の周波数が前記しきい値周波数よりも低い場合に、前記マイクロコントローラが前記転流周波数をこの画像書込み同期信号の周波数の２倍にすることを特徴とする高圧放電ランプ点灯回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電圧電源に接続するための入力端子と、
高圧放電ランプを接続するためのランプ接続端子と、
順次の電流周期の電流を高圧放電ランプに供給するために、前記入力端子に結合され、高圧放電ランプへの電流の周期に重畳される電流パルスを発生させるのに適した制御手段を有する電力供給手段と
を具える高圧放電ランプ点灯回路装置に関するものである。
【０００２】
このような回路装置は米国特許第 5,608,294号明細書から既知である。この既知の回路装置は、高圧放電ランプのフリッカを抑圧する手段を提供するものであり、特に、プロジェクションテレビジョン装置のようなプロジェクションシステムにおける高圧放電ランプを点灯させるのに適している。既知の回路装置では、ランプに両極性の順次のブロック波形状の周期の電流が供給される。このようなランプ電流周期のうちの予め決定した一部分の終了時に同じ極性の追加の電流パルスをランプ電流の周期部分に供給することにより、フリッカの抑圧を達成している。電流周期部分をこのように新たな形状にすることにより、電極の温度が比較的高い値に上昇され、この高温度により放電アークの安定性を高める。その理由は、放電アークが各陰極位相で電極上の同じ個所から発生し、従って、フリッカが殆ど抑圧される為である。追加の電流は、規則的な系列で、好ましくは順次の各周期で供給される。このフリッカの抑圧は最も重要なことである。その理由は、放電状態でのいかなる不安定性も、プロジェクションシステムのような光学系では、プロジェクションスクリーン上の不快なフリッカとなってしまう為である。
【０００３】
点灯されたランプが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤディスプレイと称する）を有するプロジェクションシステムの一部を構成している状況では、不規則的な輝度のちらつきが投写画像中に現れるおそれが生じる。これらは視聴者にとって、特に、これらのちらつきが輝度の異なる移動スポットの印象を与えるような発生率を有する場合に、妨害となる。
【０００４】
本発明の目的は、上述した欠点を殆ど回避し、同時に、ランプの点灯中のそのフリッカを殆ど抑圧するようにした高圧放電ランプ点灯回路装置を提供せんとするにある。
【０００５】
本発明によれば、頭書に述べた種類の高圧放電ランプ点灯回路装置において、この高圧放電ランプ点灯回路装置は、前記制御手段を画像書込み信号と同期させるようになっていることを特徴とする。本発明によれば、輝度の相違が知覚される原因が存在しようとも、これらは、もはや人の目に殆ど識別できないようになり、同時に放電アークの安定性が維持される。
【０００６】
画像書込み信号には一般に、同期信号（画像書込み同期信号）が設けられている為、この画像書込み同期信号を制御手段の同期に用いるのが好ましい。本発明による好適例では、画像書込み同期信号を入力端で受けた際に電流パルスの発生をトリガするマイクロコントローラが制御手段に設けられているようにする。前記電力供給手段が、両極性の順次の電流周期のランプ電流を生じる転流手段を有している他の好適例では、画像書込み同期信号が転流周波数を規定するために用いられるようにする。更に他の好適例では、前記制御手段の前記マイクロコントローラに、検出された画像書込み同期信号の周波数と比較するためのしきい値周波数値が設けられ、画像書込み同期信号の周波数が前記しきい値周波数よりも高い場合に、前記マイクロコントローラが前記転流周波数をこの画像書込み同期信号の周波数に等しくするようにする。前記画像書込み同期信号の周波数が前記しきい値周波数よりも低い場合には、前記マイクロコントローラが前記転流周波数をこの画像書込み同期信号の周波数の２倍にするようにする。上述したマイクロコントローラにより行なわれる機能は、マイクロコントローラを用いずに構成した回路内で又はこの回路により同様に良好に実現しうること、当業者にとって明らかである。しかし、マイクロコントローラを有する実施例を用いると、種々のプロジェクションシステムに適用するに当って、マイクロコントローラのソフトウェアのみを適合させれば足りるという利点が得られる。
【０００７】
本発明の上述した観点及びその他の観点を図面につき以下に詳細に説明する。
図１において、Ｋ１及びＫ２は、電源電圧を生じる電圧電源に接続するための端子を示す。これら端子Ｋ１及びＫ２に結合された手段Ｉは、直流供給電流を発生させる手段である。この手段Ｉの出力端子は転流器（直流‐交流変換器）IIの入力端子にそれぞれ接続されている。転流器IIの出力端子はランプ接続端子により高圧放電ランプＬＡに接続され、このランプには、互いに電極距離で配置された少なくとも２つの主電極が設けられている。III は、手段Ｉを制御することによりランプに供給される電流の順次の周期の形状を制御する制御手段であり、電流の周期に重畳された電流パルスを発生させるのに適している。手段Ｉ、転流器II及び手段III が相俟って、入力端子に結合された電力供給手段Ａを構成し、この電力供給手段が順次の電流周期のランプ電流を高圧放電ランプに供給する。
【０００８】
図１に示す回路装置の動作は以下の通りである。入力端子Ｋ１及びＫ２が電圧電源に接続されると、手段Ｉは電圧電源により生ぜしめられた電源電圧から直流供給電流を発生させる。転流器IIはこの直流電流を両極性の順次の周期を有する交流電流に変換する。このようにして形成され、ランプＬＡに供給される電流の順次の周期の形状は、制御手段III により制御される。上述した実施例を実際に実現するに当っては、手段Ｉを、切換えモードの電力回路、例えば、バック（Buck）又はダウンコンバータが後続する整流ブリッジ回路を以て構成する。転流器IIは全ブリッジ回路を有するのが好ましい。転流器IIにはランプ点弧回路を含めるのが好ましい。
【０００９】
図２には、手段Ｉを制御する制御手段III を詳細に示す。制御手段III は、ランプ電圧、例えば、ランプに接続された端子Ｌ1 及びＬ2 間の電圧を検出してこのランプ電圧を表わす信号を形成する入力端１を有する。ランプ電圧を表わす信号は、接続点Ｌ3 における電圧を検出することにより形成するのが好ましい。その理由は、このようにして検出した電圧はランプ点弧回路で発生された点弧電圧により妨害されない為である。制御手段III は更に、少なくともスイッチを有し且つ手段Ｉの切換えモード電力回路を構成するコンバータの誘導性手段Ｌを流れる電流を検出する入力端２と、切換えモード電力回路のスイッチを導通状態及び非導通状態で周期的に切換え、従って、コンバータの誘導性手段Ｌを流れる電流を制御するための出力端子３とを有する。入力端１はマイクロコントローラＭＣの接続ピンＰ1 に接続されている。このマイクロコントローラの接続ピンＰ3 はスイッチング回路ＳＣＩの入力端４に接続されている。入力端２はスイッチング回路ＳＣＩの入力端５に接続され、このスイッチング回路の出力端Ｏは出力端子３に接続されている。マイクロコントローラＭＣは更に、接続ピンＰ2 を以て入力端６に接続されており、この入力端６は画像書込み信号からの同期パルスとしての同期信号を受けるためのものである。マイクロコントローラＭＣの他の接続ピンＰ4 は他のスイッチング回路ＳＣIIに接続されており、このスイッチング回路ＳＣIIは制御手段III の出力端子７を介して転流器IIを切換える。
【００１０】
コンバータをバック又はダウンコンバータとし、転流器を、４個のスイッチを有する全ブリッジとした図２に示す回路装置の動作は以下の通りである。マイクロコントローラＭＣには、少なくとも２つの値、すなわち、デフォルト値と称する低い値と、同期パルスの発生に対応する高い値とを含むコンバータピーク電流値のテーブルを含むソフトウェアが設けられている。接続ピンＰ2 に同期パルスが生じると、マイクロコントローラ内のソフトウェアがタイマを始動し、コンバータピーク電流値のテーブルから高い値をピンＰ3 に与える。このようにして始動されたタイマは、予め選択した時間後に、スイッチング回路ＳＣIIをトリガする信号を接続ピンＰ4 に発生させ、これにより、転流器が電流を転流させるようにするためのスイッチング信号を、スイッチング回路ＳＣIIが発生するようにする。このことは、上述した実際例では、４個のブリッジスイッチが対毎に導通状態から非導通状態に且つその逆にそれぞれ切換わることを意味する。これと同時に、タイマがマイクロコントローラをトリガして、コンバータピーク電流値のテーブルからデフォルト値を選択し、このデフォルト値を接続ピンＰ3 に生ぜしめる。新たな同期パルスが入力端６に到達すると直ちに、上述した事象列が再び開始される。同期パルスの発生と、スイッチング回路ＳＣIIのトリガとの間の、予め選択した時間は、２つの順次の同期パルス間の期間のうちの、プログラミングされた一部分としてソフトウェアにより計算される。同期信号が得られない場合に、この実施例のセーブ処理のために、転流用のスイッチング周波数を設定するためのデフォルト値がソフトウェアに与えられている。上述の実施例では、このプログラミングされた一部分は８％である。このようにして見いだされたコンバータピーク電流値がスイッチング回路ＳＣＩの入力端４に供給され、入力端２で検出されスイッチング回路ＳＣＩの入力端５に供給される電流との比較のための基準として用いられる。この電流値の比較に基づいて、検出電流がピーク電流値に等しい場合に、スイッチング回路がスイッチングオフ信号を出力端Ｏに発生させ、このスイッチングオフ信号によりダウンコンバータのスイッチを非導通状態に切換える。その結果、誘導性手段を流れる電流が減少する。ダウンコンバータのスイッチは、誘導性手段Ｌを流れる電流が零となるまで、非導通状態に保たれる。コンバータの電流が零となることが検出されると、スイッチング回路ＳＣＩはその出力端Ｏにスイッチオン信号を発生させ、このスイッチオン信号によりダウンコンバータのスイッチを導通状態にする。これにより、誘導性手段Ｌを流れる電流が、ピーク電流値に達するまで増大し始める。このようなスイッチング回路ＳＣＩは、例えば国際公開ＷＯ97/14275から既知である。従って、ピーク電流値は、同期パルスが供給される度に、且つ転流器が電流を転流する度に新たなものにされる。コンバータピーク電流値のテーブルは、ランプ電圧値と称する数組の値を含むのが好ましい。この場合、接続ピンＰ1 におけるランプ電圧の検出値に基づいて、対応する電流ピーク値が選択される。
【００１１】
ランプ電圧の検出は、ランプを流れる電流の形状に応じて各周期中繰返しレートで行なわれ、マイクロコントローラＭＣ内の内蔵タイマにより制御される。ランプ電圧を検出用のランプパラメータとすると、ランプのワット数制御を本質的にマイクロコントローラのソフトウェア内に導入することができるという利点が得られる。ランプ電流自体をワット数制御における検出のためのパラメータとして取扱う場合には、ランプ電圧の追加の検出が必要となるばかりではなく、マイクロコントローラ中での追加の制御処理も必要となる。好適実施例では、ダウンコンバータを４５ＫHz〜７５ＫHzの範囲内の周波数で動作させる。
【００１２】
本発明による回路装置の上述した実施例を実際に形成した場合に得られたランプ電流を同期信号と一緒に図３に示す。横軸に時間ｔを示す。縦軸には曲線ＡＡの場合の電流Ｉと、曲線ＢＢの場合の電圧Ｖとを示す。曲線ＡＡは平均値がＩm である両極性の順次の周期を有するランプ電流を表わし、各周期は、値Ｉ3 が重畳された電流パルスで与えられる。同期信号を表わす曲線ＢＢは同期パルスＳＰを有する。
【００１３】
上述の回路装置の実際例は、フィリップ社の型番ＵＨＰの高圧放電ランプを点灯させるのに用いられている。公称電力消費量が１００ワットで、電極距離がほんの１．３mmであるランプが図３の電流で点灯した。電流の値はＩm ＝１．２５Ａである。この実際例の回路装置は、１４０Hz〜２８０Hzの範囲内の同期信号周波数を有する同期パルスで動作させた。同期パルスが存在しない場合、１８０Hzの転流器IIの動作周波数によれば、周期持続時間tpは５．６ミリ秒であり、マイクロコントローラＭＣとしては、ランプ電圧を各周期当り１度検出するようにプログラミングされたフィリップ社製のP87C749EBPが適している。同期パルスが生じると、図３に示すような電流パルスが各半周期の後ろの８％中にランプ電流に重畳され、これにより１．４Ｉm の電流Ｉ3 が得られ、これによりフリッカが殆どなくなった。これを、ＬＣＤディスプレイが設けられたプロジェクションシステムに用いた場合、ＬＣＤディスプレイ上の不規則的な輝度のちらつきが殆どなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による回路装置を示す線図である。
【図２】  図１による本発明の回路装置の実施例の制御手段を示す。
【図３】  図１による回路装置により得られるランプ電流のグラフを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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