(57)【要約】【課題】高圧電源によって駆動される光源を有するプロジェクタにおいて、光源に過電流が流れることを抑制し、光源の寿命を長くする。【解決手段】ランプ電力一定回路１６は、主に水銀ランプ１１の電力を一定とする定電力制御のために用いられる。Ｉｒｅｆはランプ電力一定回路１６の中のランプ電力一定回路用コンパレータ１６１に入力され、ランプパルス発生回路１７に入力される。ランプパルス発生回路１７は、水銀ランプに印加するランプパルスを生成する。このプロジェクタ１０においては、ランプ電力一定回路１６中において、積分回路１６２を短絡するために、これと並列に短絡回路１６３が設けられている。この短絡回路１６３は、ある所定の時間だけ動作させることができ、その間は積分回路１６２の両端は短絡される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電流が流されることによって光を発する光源が用いられ、該光源に実際に流れる電流がモニターされ、前記駆動電流又は前記光源に実際に流れる電流を積分する積分回路の出力を用いて前記光源の電力を一定にフィードバック制御するランプ電力制御回路が用いられる光学機器であって、
前記積分回路と並列に、制御部からの信号に応じて前記積分回路の両端を短絡する短絡回路が設けられたことを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記制御部は、前記光源への電力供給直後の予め設定された期間において、前記短絡回路によって前記積分回路の両端を短絡させることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記ランプ電力制御回路は、前記フィードバック制御によって振幅が制御されたパルス信号を直流電流に重畳させて前記駆動電流として出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記光源は水銀ランプであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項５】
前記光学機器はプロジェクタであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項６】
駆動電流が流されることによって光を発する光源が用いられる光学機器において、該光源に実際に流れる電流をモニターし、前記駆動電流又は前記光源に実際に流れる電流を積分回路によって積分した信号を用いて前記光源の電力を一定にフィードバック制御する光学機器の駆動方法であって、
前記光源への電力供給直後の予め設定された期間において、前記積分回路の両端を短絡させることを特徴とする光学機器の駆動方法。
【請求項７】
前記フィードバック制御によって振幅が制御されたパルス信号を直流電流に重畳させて前記駆動電流として出力することを特徴とする請求項６に記載の光学機器の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動電流によって出力が制御される光源を有する光学機器及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＤＬＰプロジェクタに代表される光学機器には、高輝度の光源として水銀ランプが用いられる。一般に水銀ランプは高圧の直流電源で駆動され、そのフリッカー（ちらつき）が発生しないように制御される。また、水銀ランプの電極は経時変化によって消耗し、その抵抗値が変動する。このため、水銀ランプの輝度を一定に維持するために、時間的にランプ電力が一定となるべくその駆動電流が制御される。
【０００３】
この際、特許文献１には、直流電流にパルスを印加し、このパルス電流の振幅を調整することによってランプ電力が一定となるべく制御される技術が記載されている。この際に、制御の高い制御を行うために、ある一定期間（例えば４００ｍｓ）の平均ランプ電力が積分回路を介してモニターされ、このモニターされた結果がフィードバック回路に入力され、印加パルスが生成される。特に、デジタルマイクロミラーが用いられるＤＬＰプロジェクタでは、複数の色が配され、回転するカラーホイールが用いられる。この場合、この回転（色）に同期させてランプ電力を調整することによって、色調を調整することも容易となる。従って、この構成のプロジェクタにおいては特に良好なカラー画像を得ることができた。  
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１２８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の構成の動作においては、特に水銀ランプの電源投入時には水銀ランプに過負荷がかかるという問題があった。
【０００６】
一般に、水銀ランプが安定して光を発するまでには一定のウォーミングアップ時間が必要であり、この時間を短くするための工夫がなされている。例えば、このために、水銀ランプへの電力投入直後の短い時間のみ通常動作時の電流よりも大きな電流を流す制御が行われる。この際の動作を示す図が図５（ａ）である。ここで、縦軸は水銀ランプに流れる電流であり、横軸は時間である。上記の目的のため、ランプ点灯時から例えば１ｍｓ〜５ｍｓの間ではこの水銀ランプを定常的に用いる際の電流（３Ａ）よりも大きな１０Ａに設定する。
【０００７】
しかしながら、前記の通り、特許文献１に記載の技術においては、ランプ電力を一定にするために、ある一定の間のランプ電力がモニターされ、モニター値を積分回路を介して積分した値を元にフィードバック制御がされる。この際、図５（ａ）に示されるように、ランプ点灯の電流立ち上がりにおいてはその電流変化率は極めて大きい。従って、このフィードバック制御が行われた場合には、実際には図５（ａ）の形状の電流特性は得られず、図５（ｂ）に示される特性となる。すなわち、電流の変化率がフィードバック制御に追従できないために、電流が不安定となり、かつ瞬間的には１０Ａを越える大きなオーバーシュート電流が流れる。このため、特に水銀ランプの電極に大きな負荷がかかり、その寿命が短くなる。
【０００８】
すなわち、高圧電源によって駆動される光源を有するプロジェクタにおいては、光源に過電流が流れることがあるため、光源の寿命が短くなった。
【０００９】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明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】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の光学機器は、駆動電流が流されることによって光を発する光源が用いられ、該光源に実際に流れる電流がモニターされ、前記駆動電流又は前記光源に実際に流れる電流を積分する積分回路の出力を用いて前記光源の電力を一定にフィードバック制御するランプ電力制御回路が用いられる光学機器であって、前記積分回路と並列に、制御部からの信号に応じて前記積分回路の両端を短絡する短絡回路が設けられたことを特徴とする。
本発明の光学機器において、前記制御部は、前記光源への電力供給直後の予め設定された期間において、前記短絡回路によって前記積分回路の両端を短絡させることを特徴とする。
本発明の光学機器において、前記ランプ電力制御回路は、前記フィードバック制御によって振幅が制御されたパルス信号を直流電流に重畳させて前記駆動電流として出力することを特徴とする。
本発明の光学機器において、前記光源は水銀ランプであることを特徴とする。
本発明の光学機器はプロジェクタであることを特徴とする。
駆動電流が流されることによって光を発する光源が用いられる光学機器において、該光源に実際に流れる電流をモニターし、前記駆動電流又は前記光源に実際に流れる電流を積分回路によって積分した信号を用いて前記光源の電力を一定にフィードバック制御する光学機器の駆動方法であって、前記光源への電力供給直後の予め設定された期間において、前記積分回路の両端を短絡させることを特徴とする。
本発明の光学機器の駆動方法において、前記フィードバック制御によって振幅が制御されたパルス信号を直流電流に重畳させて前記駆動電流として出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は以上のように構成されているので、高圧電源によって駆動される光源を有するプロジェクタにおいて、光源に過電流が流れることが抑制され、光源の寿命を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態となる光学機器の一例としてプロジェクタについて説明する。このプロジェクタにおいては、高電圧で駆動される水銀ランプが用いられ、特にこの水銀ランプに過電流が流れることがないように制御される。
【００１３】
このプロジェクタ１０の構成を図１に示す。ただし、ここでは光源の制御と直接関係ない構成要素（画像信号処理回路、光学系、カラーホイール等）は省略している。また、電圧、電流等の設定は制御部（図示せず）により以下の各構成要素が制御されて行われる。
【００１４】
このプロジェクタは例えばＤＬＰプロジェクタであり、その光源として水銀ランプ１１が用いられる。水銀ランプ１１は定常使用時にはバラスト入力電源１２及びＤＣ−ＤＣコンバータ１３によって生成された約３８０Ｖの直流電圧、で駆動される。ただし、水銀ランプ１１を定電力制御する際には、この電圧にはランプパルス（パルス信号）が重畳されており、このランプパルスの振幅が調整されることによって電流（電圧）が精密に制御される。
【００１５】
この際の正確な水銀ランプ電圧（ＶＬ）はランプ電圧検出回路１４で検出され、バラストマイコン１５に入力される。バラストマイコン１５においては、ＶＬはＡＤコンバータ１５１でデジタル値に変換され、この値に基づいて定電力制御信号計算回路１５２が、ランプ電力を一定とするＤＣ電流値であるランプ電流基準信号Ｉｒｅｆを算出する。このＩｒｅｆはＤＡコンバータ１５３でアナログ値に変換され、ランプ電力一定回路（ランプ電力制御回路）１６に入力される。
【００１６】
ランプ電力一定回路１６は、主に水銀ランプ１１の電力を一定とする定電力制御のために用いられる。Ｉｒｅｆはランプ電力一定回路１６の中のランプ電力一定回路用コンパレータ１６１に入力され、ランプパルス発生回路１７に入力される。ランプパルス発生回路１７は、水銀ランプに印加するランプパルスを生成する。その際に、水銀ランプ１１の定電力制御を行う場合には、このランプパルスの振幅をＩｒｅｆに応じて変化させる。すなわち、ランプパルスの増幅率をＩｒｅｆの値に応じて変動させる。また、定電力制御を行わない場合にはこのランプパルスの増幅率を１として一定振幅のパルスを出力させる。
【００１７】
このランプパルスの出力はランプ電力一定回路１６中の積分回路１６２に入力され、一定期間（例えば４００ｍｓ）の間積分され、ランプ電力一定回路用コンパレータ１６１にフィードバックされる。これにより、ランプ電力一定回路用コンパレータ１６１はランプパルスが考慮されたＩｒｅｆを出力することができる。従って、所望のＩｒｅｆとなるべきランプパルスを出力させることができる。
【００１８】
上記の通りにランプパルス発生回路１７から出力されたランプパルスは、ランプ電力制御用コンパレータ１８に入力される。一方、実際に水銀ランプ１１に流れる電流ＩＬはランプ電流検出回路１９によって検出される。ランプ電力制御用コンパレータ１８は、ＩＬとランプパルスから得られるＩｒｅｆとを比較し、その比較結果がＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路２０に入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路２０は、ＩＬがＩｒｅｆよりも大きな場合には電流を下げる方向に、ＩＬがＩｒｅｆよりも小さな場合には電流を上げる方向に制御する。その後、制御後のＩＬがランプ電流検出回路１９によって再び検出され、ランプ電力制御用コンパレータ１８によってＩｒｅｆと比較され、ＩＬとＩｒｅｆが等しくなるべく制御される。
【００１９】
以上の動作により、水銀ランプ１１の駆動電流をＩｒｅｆとして、これを定電力で動作させることができる。従って、水銀ランプ１１におけるフリッカーや経時変化による輝度変化が補償され、安定した輝度の光を出力させることができる。
【００２０】
ただし、このプロジェクタ１０においては、ランプ電力一定回路１６中において、積分回路１６２を短絡するために、これと並列に短絡回路１６３が設けられている。この短絡回路１６３は、ある所定の時間だけ動作させることができ、その間は積分回路１６２の両端は短絡される。この動作は、例えば短絡回路１６３にパルス信号を入力させ、これがＨｉｇｈの間はこの短絡動作を行い、Ｌｏｗの間はこれを行わず、短絡回路１６３の両端を開放状態とするという設定により実現することができる。ここでは、水銀ランプ１１を定電力制御する場合にのみ積分回路１６２を動作させる。すなわち、定電力制御しない場合においては短絡回路１６３の両端を短絡させ、積分回路１６２を動作させない設定とする。
【００２１】
ここで、このプロジェクタ１０においては、制御部（図示せず）が、電源投入時の予め設定された時間だけこの短絡回路１６３を動作させる。すなわち、積分回路１６２を短絡させる。
【００２２】
この際のランプ電流、ランプ電力、短絡回路制御信号の時間変化をそれぞれ図２（ａ）〜（ｃ）に示す。まず、ランプ点灯時には、定電力制御を行わず、電流制御を行う。すなわち、制御部（図示せず）は、バラスト入力電源１２及びＤＣ−ＤＣコンバータ１３を制御して、ランプ電流を図２（ａ）に示すように、０Ａから１０Ａまで瞬時に上昇させる。その後、１ｍｓ〜５ｍｓの間この電流を保持し、その後に水銀ランプ１１が定常的に用いられる際の電流にほぼ等しい３Ａ程度に保持される。しかし、この状態のときはまだランプ電圧が低くランプ電力が小さいため，ランプ電力を大きくしランプを暖めるため，一端電流値を５Ａまで上昇させ、定電流状態としこれをしばらく保持する。
【００２３】
上記の動作において、短絡回路制御信号は図２（ｃ）に示すとおりとする。従って、上記の期間においては短絡回路制御信号はＨｉｇｈの状態となるため短絡回路１６３の両端は短絡された状態となり、積分回路１６２は動作しない。従って、図２（ａ）の通りに、ランプ電流においてはオーバーシュート等は発生せず、水銀ランプ１１に過電流が流れることもない。
【００２４】
その後ランプ電圧が上昇し，目的のランプ電力まで上昇すれば定電力制御に切り替り，短絡回路制御信号がＬｏｗの状態となる。ランプ電流が定常的に用いられる際の電流にほぼ等しい３Ａ程度となった後，ランプパルスが印加され、ランプ電力一定回路１６は前記の通りにＩｒｅｆを出力し、これに応じて駆動電流がＩｒｅｆとなるべく制御される。従って、以降はランプパルスによる制御が前記の通りに行われ、ランプ電力は一定に制御される。
【００２５】
以上の動作におけるランプ電力の時間変化が図２（ｂ）である。定電力制御が行われてからはランプ電力は一定となる。なお、ここで定電流制御期間中におけるランプ点灯直後はランプ電流は大きいものの、電極間の抵抗が極めて小さい状態であるためにランプ電力は極めて小さい。その後のウォーミングアップ時（定電力制御を開始するまでの間）においても電極間の抵抗が低い状態であるため、電流値が高いにも関わらずランプ電力は高くなっていない。図２（ｂ）では単純化してこれらの間のランプ電力は直線的に変化するものとして記載しているが、実際にはランプ点灯直後からウォーミングアップ時までの間のランプ電力は直線的な変化をするとは限らない。
【００２６】
一方、積分回路１６２を設けず、常に定電流制御を行う場合（あるいは常に短絡回路１６３を短絡させた場合）には、ランプ電流、ランプ電力は図３（ａ）（ｂ）に示す通りとなる。すなわち、ウォーミングアップ時には図２と同様の挙動となり、オーバーシュートは発生しない。しかしながら、水銀ランプ１１の定常使用時にはフリッカが発生する。あるいは、経時変化による輝度の変動も発生する。
【００２７】
逆に、短絡回路１６３を設けず、常に定電力制御を行う場合には、ランプ電流、ランプ電力は図４（ａ）（ｂ）に示すとおりとなる。すなわち、水銀ランプ１１の定常使用時にはランプ電力が一定に制御されるが、ウォーミングアップ時にはランプ電流の立ち上がり時間（図４（ａ）中のＡ、Ｂ）、立ち下がり時間（図４中のＡ）が大きくなると同時に、オーバーシュートが発生する。従って、水銀ランプ１１に過電流が流れ、その寿命が短くなる。
【００２８】
すなわち、このプロジェクタ１０においては、ランプ点灯時から予め設定された期間においては水銀ランプ１１を定電流制御し、その後は定電力制御する。この動作によって、プロジェクタ使用時における水銀ランプ１１のフリッカを抑制すると共に、水銀ランプ１１に過電流が流れることを抑制して水銀ランプ１１の寿命を長くすることができる。
【００２９】
なお、上記の例では積分回路１６２は駆動電流となるＩｒｅｆを積分するために用いたが、これに限られるものではなく、例えば実際に水銀ランプ１１に流れる電流ＩＬを積分して定電力制御のためのフィードバックを行うことも可能である。この場合においても、短絡回路をこの積分回路と並列に設けることによって同様の動作が行われ、同様の効果が得られる。
【００３０】
また、上記の例では水銀ランプ１１の電力投入直後の予め設定された期間内に定電力制御を行わない、すなわち、積分回路１６２を動作させない場合につき記載した。しかしながら、場合に応じて、積分回路１６２を動作させない期間を適宜設定することが可能である。水銀ランプにオーバーシュート電流が流れるおそれのある期間、例えばその発光輝度を急激に大きく変動させる際、水銀ランプへの電力を切断する際等、適宜設定することができる。これらの場合においても、定電力動作を行い、かつオーバーシュートを抑制し、水銀ランプの寿命を長くすることができる。
【００３１】
なお、上記の例では水銀ランプを光源として用いた場合につき記載したが、同様に定電力制御が行われる光源を用いる場合でも、同様に本願発明が適用可能である。また、上記の例ではプロジェクタにつき記載したが、こうした制御が行われる光源が用いられる光学機器であれば同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態となるプロジェクタの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態となるプロジェクタにおける水銀ランプの駆動の動作を示す図である。
【図３】積分回路を用いない場合の水銀ランプの駆動の動作を示す図である。
【図４】短絡回路を用いない場合の水銀ランプの駆動の動作を示す図である。
【図５】水銀ランプの電力投入直後のランプ電流の変化の例である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  プロジェクタ
１１  水銀ランプ
１２  バラスト入力電源
１３  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４  ランプ電圧検出回路
１５  バラストマイコン
１６  ランプ電力一定回路（ランプ電力制御回路）
１７  ランプパルス発生回路
１８  ランプ電力制御用コンパレータ
１９  ランプ電流検出回路
２０  ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路
１５１  ＡＤコンバータ
１５２  定電力制御信号計算回路
１５３  ＤＡコンバータ
１６１  ランプ電力一定回路用コンパレータ
１６２  積分回路
１６３  短絡回路
【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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