JP2006201645A - カートリッジ式ランプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 動作条件の異なるランプを１つのプロジェクタにおいて使用することができるカートリッジ式のランプユニットを提供する。
【解決手段】 プロジェクタに用いられるカートリッジ式のランプユニット１００は、光を放出するランプ１２０と、ランプ１２０の動作条件に関する情報を記憶するメモリ１３０とを有する。好ましくは、動作条件に関する情報は、ランプの駆動電力、ランプの駆動方式、ランプを冷却するための冷却ファンの動作情報を含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、前面投射型のプロジェクタや背面投射型のリアプロジェクタに使用されるカートリッジ式のランプユニットに関する。

空間変調素子として液晶やＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を用い、カラー画像を表示するプロジェクタが実用化されている。プロジェクタは、より明るい画像またはコントラストのよい画像を得るために、高出力のランプを用いている。高出力のランプは、例えば、メタルハライドランプや水銀ランプなどの放電ランプである。放電ランプは、使用時間の増加とともに電極等が消耗し、明るさにチラツキが生じたり、出力が低下し、最終的にランプ切れを生じる。さらに、ランプ寿命が短くなってくると、ガラスが劣化し、ランプが破裂することがあるため、ランプに防爆構造が取り付けられている。こうしたランプの寿命を迎えたとき、ランプの交換を容易にするため、カートリッジ式のランプユニットが利用されている。

ランプの寿命は、過去の使用状況や頻度の影響を受けるため、たとえ同一種類であったとしても一定ではなく、実際には、ランプの寿命を迎えてからランプの交換が行われている。しかし、投射される画像の高品位を維持し、ユーザへの危険を考慮すると、ランプの寿命を予測し、その予測に基づいてランプ交換をすることが望ましい。このような要求に対し、ランプ寿命に関するいくつかの報告がなされている。

例えば特許文献１に係る投射型画像表示装置は、メタルハライドランプの残り寿命を記憶するメモリをランプユニットに備え、ランプを点灯させたときに、その点灯時間から最新の残り寿命を算出してメモリに書き込むとともに、残り寿命のあるランプのみを点灯させることにより、ガラス劣化後の長時間の点灯によるランプ破裂の危険性を回避している。

特許文献２は、高温部品の有効寿命を判定する方法に関し、該方法は、装置の高温部品（例えば、プロジェクタの電球などの光源）が高温ポリシーに従って動作する１つ又は複数の時間長を記録するステップと、前記高温部品が記録した時間長のうち少なくとも１つが対応する閾値時間長よりも長いことに応答して動作を実行するステップとを含み、これにより、高温部品の有効寿命（耐用期間）が終わりに近づいたことを判定し、部品の交換時期などを適宜に判断することを可能にしている。

特許文献３は、照明ランプを点灯するごとに、点灯後１０分のランプの端子電圧を検出し、検出した端子電圧をシリアルナンバーとともにメモリに記憶し、ランプユニットの寿命判断を行うとき、点灯後１０分の端子電圧と、メモリにシリアルナンバーと記憶されている端子電圧との差を求め、端子電圧の差がメモリに記憶されている端子電圧の情報より小さい場合に、ランプユニットが寿命であると判断している。

特開２０００−１１２０２４号 特開２００４−１７７９３９号 特開２００２−１２２９４０号

従来のカートリッジ式のランプユニットを用いたプロジェクタには次のような課題がある。プロジェクタに使用できるランプは、予め決められた種類のランプに限られており、他の種類のランプを使用することは事実上不可能であった。これは、ランプの種類が異なると、ランプの駆動電力、ランプの駆動方式（ＡＣ点灯またはＤＣ点灯）、ランプを冷却する冷却ファンの回転数などの動作条件が異なり、プロジェクタのＣＰＵを制御するファームウエアが単一のランプの動作条件にしか対応していないためである。従って、ファームウエアを更新しない限りは動作条件の異なるランプに対応することができない。例えば、プロジェクタの明るさが２０００ルーメンの機種、１０００ルーメンの機種であれば、それらの機種毎に使用できるランプが限定され、他の機種との間でランプの互換性を得ることができず、ランプの交換のときなど非常に不便であった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みて成されたもので、動作条件の異なるランプを１つのプロジェクタにおいて使用することができる、カートリッジ式のランプユニットを提供することを目的とする。
さらに本発明は、動作条件の異なるランプに対し互換性のあるプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明に係るプロジェクタに用いられるカートリッジ式のランプユニットは、光を放出するランプと、ランプの動作条件に関する情報を保持する保持手段とを有するものである。好ましくは、動作条件に関する情報は、ランプの駆動電力、ランプの駆動方式、ランプを冷却するための冷却ファンの動作情報を含む。例えば、駆動電力は、ランプの明るさ（ルーメン）に応じた電力情報を含み、駆動方式は、ランプのＡＣ点灯またはＤＣ点灯の駆動情報を含み、冷却ファンの動作情報は、ランプの出力（発熱）に応じた冷却駆動情報を含む。

保持手段は、例えば動作条件に関する情報を記憶するメモリを用いることができる。メモリは、好ましくはフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリを用いることができる。また保持手段は、動作条件に関する情報を設定するスイッチとしてディップスイッチを用いることができる。

本発明に係るプロジェクタは、上記特徴を備えたランプユニットと、ランプユニットが取り付けられた際、保持手段に保持された動作条件に関する情報に従いランプの駆動を制御する制御手段と、ランプから出力された光を変調する変調手段と、変調された光を投影する投影手段とを有する。

プロジェクタは、例えば前面投射型のプロジェクタやリアプロジェクタである。好ましくは制御手段は、マイクロコンピュータなどを用いて構成され、マイクロコンピュータのファームウエアプログラムに動作制御を行う。制御手段は、動作条件に関する情報に従い冷却ファンの駆動を制御し、好ましくは、動作条件に関する情報をメモリから読み出し、読み出された情報に従いランプの駆動を制御する。さらにメモリにランプの使用時間を書き込むようにしてもよい。

本発明によれば、ランプの動作条件に関する情報をランプユニットに保持させるようにしたので、ランプユニットをプロジェクタに取り付けた際に、プロジェクタは、ランプユニットのランプの動作条件を把握することができる。これにより、プロジェクタは、動作条件の異なるランプであっても、それに対応してランプを駆動することが可能となり、種類の異なるランプであっても、互換性をもって駆動することが可能になる。

本発明に係るランプユニットは、好ましくはＤＬＰ方式のプロジェクタにおいて用いられる。以下、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施例のプロジェクタの外観を示す斜視図である。プロジェクタ１０は、矩形状のハウジング２０を含み、ハウジング２０の前面２２には投影レンズ３０が取り付けられ、給排気用のスリット状の開口４０が形成されている。また、ハウジング２０の底面２４には、カートリッジ式のランプユニットを着脱するための開閉窓５０が取り付けられ、開閉窓５０は開閉ネジ５２によって底面２４に固定されている。

図２は、プロジェクタ１０の内部構成を概念的に示す図である。ハウジング２０から開閉窓５０を取り外すと、ハウジング内部の空間２６が露出される。空間２６内に、カートリッジ式のランプユニット１００を装着することができる。

ランプユニット１００は、フレーム１１０内に、ランプ１２０、メモリ１３０、コネクタ１４０、１５０を含んでいる。ランプ１２０は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀ランプなどの放電ランプと、放電ランプで発せられた光を集光するために放電ランプを取り囲むリフレクタとを含んでいる。ランプ１２０の前面には、放電ランプのガラスが破裂した際の防爆用の金網１２２が取り付けられている。ランプ１２０の電極は、電源ライン１２４、１２６を介してコネクタ１４０に電気的に接続されている。

ランプ１２０から離間された位置にメモリ１３０が取り付けられている。メモリ１３０は、バックアップ用の電源を必要としないフラッシュメモリ等の読み書き可能な不揮発性メモリを用いることが望ましく、メモリ１３０には、ランプ１２０の動作条件に関する情報が記憶される。動作条件は、例えば図３の表に示すように、駆動電力、駆動方式および冷却ファンの駆動条件等を含む。

駆動電力は、ランプユニット１００に装着されるランプ１２０を駆動する際の電力である。ランプの種類が異なれば、それに応じて駆動電力が異なる。例えば、ランプが２０００ルーメン用であれば、その定格駆動電力の情報を保持し、ランプが１０００ルーメン用であれば、その定格駆動電力の情報を保持する。また、キセノンランプ、水銀高圧ランプ、水銀低圧ランプ、メタルハライドランプ等の種類に応じて最適の駆動電力の情報を保持する。

駆動方式は、ランプユニットに装着されるランプ１２０を駆動するときの駆動方式であり、例えばＡＣ点灯かＤＣ点灯かを識別する情報を保持する。冷却ファンの駆動条件は、使用されるランプの出力もしくは発熱量に対応する冷却ファンの回転数の情報を含む。例えばランプが２０００ルーメン用であれば、冷却ファンの回転数Ｎ１を保持し、ランプが１０００ルーメンであれば回転数Ｎ２（Ｎ１＞Ｎ１）を保持する。

メモリ１３０は、信号ラインを介してコネクタ１５０に電気的に接続されている。信号ラインは、アドレスライン、データラインおよび電源ライン等を含む。ランプユニット１００内において、ランプ１２０の周囲は非常に高温になるため、メモリ１３０をそのような熱から遮蔽させることが望ましい。例えば、メモリ１３０とランプ１２０との間に熱遮蔽板を配するようにしてもよい。さらに、メモリ１３０は、必要に応じてランプの使用時間を記憶するようにしてもよい。

ハウジング２０の空間２６には、ランプユニット１００のコネクタ１４０、１５０と接続されるコネクタ１４２、１５２が取り付けられている。例えば、コネクタ１４２、１５２がメス型であるとき、コネクタ１４０、１５０がオス型であり、両コネクタは、簡単に着脱できるように接続される。

ハウジング２０内には、コネクタ１４２と電源ライン１４４を介して接続されたランプ点灯回路２００、ランプカートリッジを冷却するための冷却ファン２１０、ランプ１２０からの光を少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離するためのカラーホイール装置２２０、Ｒ、Ｇ、Ｂ光を変調するＤＭＤ２３０、ＤＭＤ２３０と信号ライン２３２を介して接続されたＤＭＤ駆動回路２４０、ＤＭＤのフレーム画像を保持するビデオメモリ（ＶＲＡＭ）２５０、および各部を制御するＣＰＵ２６０を含んでいる。ＣＰＵ２６０は、ＲＡＭまたはＲＯＭにファームウエア（プログラム）を記憶し、ファームウエアに従い、各部の動作を制御する。

カラーホイール装置２２０は、ＣＰＵ２６０により制御されて回転するモータを含み、モータの回転軸上に円盤状のカラーホイールが取り付けられている。カラーホイールの外周には、少なくともＲ、Ｇ、Ｂの光を選択して透過させるカラーフィルタが配されている。カラーホイール装置２２０から順次出力されたＲ、Ｇ、Ｂ（または白色光）光は、ライトトンネル２２２（または光インテグレータ）に入射され、そこで均一な強度の光として出射される。出射された光は、レンズ２２４、第１の反射ミラー２２６および第２の反射ミラー２２８を介してＤＭＤ２３０を照明する。ＤＭＤ２３０によって変調された光は、投影レンズ３０へ入射され、そこで拡大されて投影される。

ＣＰＵ２６０は、映像データソースを加工し、ＤＭＤ２３０のＲ、Ｇ、Ｂフレームフォーマットに変換された画像データをＶＲＡＭ２５０に書き込み、書き込まれた画像データは、カラーホイール装置の回転と同期したタイミングで読み出されＤＭＤ駆動回路２４０へ供給される。ＤＭＤ駆動回路２４０は、この画像データに応じてＤＭＤ２３０を駆動する。また、ＣＰＵ２６０は、信号ライン２６２を介してコネクタ１５２に接続され、メモリ１３０に記憶された動作条件に関する情報を読出し、当該情報に基づきランプ点灯回路２００および冷却ファン２１０の動作を制御する。

次に、プロジェクタの動作を図３のフローチャートを参照して説明する。プロジェクタの電源がオンされると（ステップＳ１０１）、ＣＰＵ２６０は、図示しないパワーオンリセット信号に応答してメモリ１３０をアクセスする（ステップＳ１０２）。メモリ１３０へのアクセスが正常に行われた場合（ステップＳ１０３）、ＣＰＵ２６０は、メモリ１３０に記憶されたランプの動作条件に関する情報を読み出し（ステップＳ１０４）、これをＲＡＭ等に記憶させる（ステップＳ１０５）。

ＣＰＵ２６０は、読み出された動作条件に関する情報に対応する動作モードを設定する（ステップＳ１０６）。例えば、動作モードは、図５に示すように、複数の動作条件に対応する複数の動作モード（ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・ｎ）を用意しておき、この中から最適な動作モードを選択するようにしてもよい。ＣＰＵ２６０は、設定された動作モードに基づきランプ点灯回路２００および冷却ファン２１０の動作を制御する（ステップＳ１０７）。

ランプ点灯回路２００は、ランプの種類に応じて、その定格電力にてＡＣ駆動またはＤＣ駆動を行う。冷却ファン２１０は、ランプの種類に応じた回転数で、ランプ１２０を冷却する。一方、メモリ１３０へのアクセスが正常に行われない場合には、エラー表示を行う（ステップＳ１０８）。

ランプの寿命等によりランプユニットを交換した場合でも、上記の動作フローが行われることで、ＣＰＵ２６０のファームウエアを更新することなく、所定の動作モードを選択し、種類の異なるランプを適切に使用することができる。

なお、ＣＰＵ２６０は、ランプ１２０の使用時間をメモリ１３０に書き込むことで、その累積使用時間が一定値を越えたときに、ランプ寿命であると判定し、ランプユニットの交換を促すような指示を与えるようにしてもよい。指示は、例えばハウジングの表面に取り付けられたインジケータランプを点灯させるようにしてもよい。

次に本発明の他の実施例について説明する。上記実施例では、ランプの動作条件に関する情報をメモリに記憶させる例を示したが、メモリに代えて、設定用スイッチの一つであるディップスイッチを用いて動作条件に関する情報を保持させるようにしてもよい。ディップスイッチの他にも、ジャンパスイッチを用いて動作条件の設定を行うようにしてもよい。

本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

本発明に係る光源ユニットは、ＤＭＤ、液晶あるいは他の変調素子を用いたプロジェクタ、テレビ等の画像表示装置において利用することができる。

本発明の実施例に係るプロジェクタの外観構成を示す斜視図である。 プロジェクタの内部構成を示す概念図である。 動作条件に関する情報を示す図である。 本実施例の動作を説明するフローチャートである。 動作モードを説明する図である。

符号の説明

１０：プロジェクタ ２６：空間
２０：ハウジング ５０：開閉窓
１００：ランプユニット １２０:ランプ
１３０：メモリ １４０、１５０：コネクタ
２００：ランプ点灯回路 ２１０：冷却ファン
２２０：カラーホイール装置 ２３０：ＤＭＤ
２４０：ＤＭＤ駆動回路 ２５０：ビデオメモリ
２６０：ＣＰＵ

Claims (10)

1. プロジェクタに用いられるカートリッジ式のランプユニットであって、
   光を放出するランプと、
   ランプの動作条件に関する情報を保持する保持手段と、
   を有する、ランプユニット。
2. 前記動作条件に関する情報は、ランプの駆動電力の情報を含む、請求項１に記載のランプユニット。
3. 前記動作条件に関する情報は、ランプの駆動方式の情報を含む、請求項１に記載のランプユニット。
4. 前記動作条件に関する情報は、ランプを冷却するための冷却ファンの動作情報を含む、請求項１に記載のランプユニット。
5. 前記保持手段は、動作条件に関する情報を記憶するメモリを含む、請求項１に記載のランプユニット。
6. 前記保持手段は、動作条件に関する情報を設定するスイッチを含む、請求項１に記載のランプユニット。
7. 請求項１ないし６いずれか１つに記載のランプユニットと、
   ランプユニットが取り付けられた際、前記保持手段に保持された動作条件に関する情報に従いランプの駆動を制御する制御手段と、ランプから出力された光を変調する変調手段と、変調された光を投影する投影手段とを有するプロジェクタ。
8. 前記制御手段はさらに、動作条件に関する情報に従い冷却ファンの駆動を制御する、請求項７に記載のプロジェクタ
9. 前記制御手段は、動作条件に関する情報をメモリから読み出し、読み出された情報に従いランプの駆動を制御する、請求項７に記載のプロジェクタ。
10. 前記制御手段は、メモリにランプの使用時間を書き込む、請求項９に記載のプロジェクタ。

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