JP2008300309A - プロジェクタ及びプロジェクタ用光源装置の駆動方法 - Google Patents
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Abstract
持することができ、目的の発光状態を維持することができる放電発光型の光源装置を備え
るプロジェクタを提供すること。
【解決手段】光源駆動装置70が、修復モードにおいて、第1電極15及び第2電極16
のうちダメージの大きい一方の電極例えば第1電極15の本体部15bから延びる突起状
の先端部15aと先端側領域15gとを溶かし、新たに第1電極15に熱容量が大きく本
体部15bとの接触面積が広い先端部15aを成長させるので、第1電極15に形成され
た先端部15aの突起位置やその形状を長時間維持させることができる。つまり、長期間
にわたって修復された先端部15a、16aの間にアークを安定して発生させることがで
きるので、高品位の投射画像を長期間維持することができる。
【選択図】図3
Description
ロジェクタ用光源装置の駆動方法に関する。
ており、点灯中、電極の先端側表面に突起が形成されることが知られている。ところが、
長期間点灯すると、この突起が複数形成されたり、電極の先端表面部に凹凸が発生するこ
とがある。これにより、放電位置が不安定となり、アーク移動による照度低下やチラツキ
の原因となる。このような問題を解決するために、電極表面を溶かして電極の先端表面を
平滑化するものがある(特許文献1参照)。また、放電の起点となる不可欠な突起以外の
余計な突起を溶かして消滅させているものがある(特許文献2、3参照)。
同時になくなってしまうため、電極先端間距離が著しく長くなる。その結果、アーク長が
著しく長くなり、その後段の光学系での光の利用効率が低下してしまう。また、放電の起
点が定まらないため、フリッカやアーク移動が発生しやすく投射画像のチラツキや後段の
光学系での光の利用効率が低下する。
の変形や移動に対処できないため、それによるアーク長やアーク位置の変動に起因する、
投射画像のチラツキや光の利用効率の低下を改善することができない。
を安定して維持することができ、目的の発光状態を維持することができる放電発光型の光
源装置を備えるプロジェクタを提供することを目的とする。
することを目的とする。
発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、第1電極及び第2電極を交互に陽極
及び陰極にすることによって電力を供給する駆動装置とを備えるプロジェクタであって、
(b)駆動装置は、修復モードで動作可能であり、修復モードにおいて、第1電極及び第
2電極の一方の電極の本体部から延びる先端部と先端部の周辺部の表層とを溶かし、一方
の電極の本体部の先端側に新しい先端部を成長させる。ここで、表層とは、電極本体部の
表面層を含み、一定以上の厚みを有する外殻部分をいう。
ち例えばダメージの大きい一方の電極の本体部から延びる突起状の先端部と先端部の周辺
部の表層とを溶かし、一方の電極の本体部の先端部を新たに成長させるので、電極に形成
された先端部の突起位置やその形状が安定し、チラツキや色ムラの発生が抑えられる。つ
まり、長期間にわたってプロジェクタの照度や照明の利用効率を高い状態に維持すること
ができる。
電極の先端部及び先端部の周辺部の表層を溶かす際に、他方の電極の本体部の先端側に先
端部を成長させる。この場合、一方の電極の先端部及び先端部の周辺部の表層を溶かすと
ともに、他方の電極の先端部を成長させることにより、両電極について電極本体部の先端
側表面の平滑化と先端部の成長を効率よく行うことができる。
を他方の電極の陽極期間より長くすることによって一方の電極の本体部から延びる先端部
及び先端部の周辺部の表層を溶かし、一方の電極の陽極期間を他方の電極の陽極期間より
短くすることによって一方の電極の本体部の先端側に先端部を成長させる。この場合、電
極の陽極期間を調整することにより、電極本体部の表層の平滑化及び先端部の成長を効率
よく行うことができる。ここで、陽極期間とは、1回の交流サイクルにおいて着目する電
極が陽極である期間をいう。
端部及び先端部の周辺部の表層を溶かす際に、第1電極及び第2電極に対する駆動波形の
デューティ比を通常モードの駆動波形のデューティ比に対して変化させ、一方の電極の陽
極期間比をaとし、他方の電極の陽極期間比を1−aとして、以下の条件式
0.5<a<1
を満足する。この場合、駆動波形(具体的には交流駆動波形)のデューティ比を変化させ
るといった簡単な操作により、必要な程度に電極の先端部及び先端部の周辺部の表層を溶
かしたり、電極の本体部の先端部を成長させたりすることができる。具体的には、一方の
電極の陽極期間比を上記条件を満たす値aとすることにより、一方の電極の本体部が高温
になり、電極の先端部及び先端部の周辺部を溶解させることができる。また、他方の電極
の陽極期間比を結果的に1−aとすることにより、他方の電極の本体部に熱容量が大きく
電極本体部との接触面積が広い先端部を成長させることができる。
を成長させる際に、一方の電極の陽極期間比をbとし、他方の電極の陽極期間比を1−b
として、以下の条件式
0<b<0.5
を満足する。この場合、一方の電極の陽極期間比を上記条件を満たす値bとすることによ
り、一方の電極の本体部に熱容量が大きく電極本体部との接触面積が広い先端部を成長さ
せることができる。
のデューティ比は、略一定であり、一方の電極の通常モードの陽極期間比をcとし、他方
の電極の通常モードの陽極期間比を1−cとしたときに、以下の条件式
b<c<a
を満足する。
動作する。この場合、定期的に修復モードを動作させることにより、電極の先端部の位置
やその形状を長時間安定させることができる。
なるまで、修復モードでの動作を回避する。この場合、発光管が通常モードでの駆動中に
修復モードの駆動へ切り替えることにより、安定して各電極に所定の電力を供給すること
ができ、電極の確実な修復が可能になる。
常である電極異常を検出する検出装置をさらに備え、駆動装置は、検出装置の検出結果に
応じて修復モードの動作を開始する。この場合、電極異常時に陰極であった電極の先端部
及び先端部の周辺部の表層を溶かしてその表層を滑らかにすることにより、電極異常を放
置せず発生時に電極の修復が可能になり、照明光のチラツキを低減させることができる。
以上において、電極異常とは、アークが安定せずフリッカやアークジャンプが生じている
状態を意味するものとする。
少なくとも期間が長い方の駆動波形のピークが極性の切り替わる直前にある波形にする。
この場合、陰極期間が長くなる電極の温度が低下しすぎることによるフリッカ発生が抑制
され、照明光のチラツキを低減することができる。
程及び成長工程のいずれか一方を中断した後、発光管の駆動が通常モードになった場合に
、中断前に行っていた先端部の溶解工程及び成長工程のいずれか一方の工程の続きを行う
。この場合、修復モード中断後、発光管の駆動が通常モードになるのを待って、中断時の
続きから修復モードを動作させることにより、安定して各電極に所定の電力を供給するこ
とができる。
と、光変調装置を経た像光を投射する投射光学系とをさらに備える。この場合、チラツキ
や色ムラが少なく照度が長時間安定して維持される高品位の画像を投射できるプロジェク
タを提供することができる。
)第1電極及び第2電極を有する発光管を有し、相互間の放電により発光を行い、修復モ
ードにより交流駆動波形のデューティ比を変化させるプロジェクタ用光源装置の駆動方法
であって、(b)第1電極及び第2電極の少なくとも一方の電極の陽極期間を他方の電極
の陽極期間より長くすることによって一方の電極の先端部及び先端部の周辺部の表層を溶
かす工程と、(c)一方の電極の陽極期間を他方の電極の陽極期間より短くすることによ
って一方の電極の本体部の先端側に先端部を成長させる工程とを備える。
電極のうち例えばダメージの大きい一方の電極の本体部から延びる先端部及び先端部の周
辺部の表層を溶かす工程と、一方の電極の本体部の先端部を成長させる工程とを行うこと
により、電極の先端部の位置やその形状が安定し、チラツキや色ムラの発生が抑えられ高
品位の投射画像を長時間持続することができる。また、一方の電極の陽極期間を他方の電
極の陽極期間より短くすることによって一方の電極に熱容量が大きく電極本体部との接触
面積が広い先端部を形成することができる。つまり、長期間にわたって発光管の照度を維
持することができる。
する。
クタ200は、光源装置100と、照明光学系20と、色分離光学系30と、液晶ライト
バルブ40a、40b、40cと、クロスダイクロイックプリズム50と、投射レンズ6
0とを備える。
装置70とを備え、照明光学系20等を介して液晶ライトバルブ40a、40b、40c
を照明するための照明光を発生する。
いて、光源ユニット10は、放電発光型の発光管1と、楕円型の主反射鏡であるリフレク
タ2と、球面状の副反射鏡である副鏡3とを備える。光源駆動装置70は、詳細は後述す
るが、光源ユニット10に交流電流を供給して所望の状態に発光させるための電気回路で
ある。
管から構成され、照明用の光を放射する本体部分11と、この本体部分11の両端を通る
軸線に沿って延びる第1及び第2封止部13、14とを備える。
部分と、同様にタングステン製の第2電極16の先端部分とが所定距離で離間配置されて
おり、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスが封入されている。この
本体部分11の両端に延びる各封止部13、14の内部には、本体部分11に設けた第1
及び第2電極15、16の根元部分に対し電気的に接続されるモリブデン製の金属箔17
a、17bが挿入され、両封止部13、14は、それ自体或いはガラス材料等で周囲から
封止されている。これらの金属箔17a、17bに接続されたリード線18a、18bに
光源駆動装置70により交流電圧を印加すると、一対の電極15、16間でアーク放電が
生じ、本体部分11が高輝度で発光する。ここで、図2から明らかなように、リフレクタ
2は、第1電極15側に配置され、副鏡3は、リフレクタ2に対向して第2電極16側に
配置される。したがって、第1電極15は、本体部分11を挟んで副鏡3と反対側にある
ことになる。
る。この副鏡3は、石英ガラス製の一体成形品であり、発光管1の本体部分11から前方
に放射された光束を本体部分11に戻す副反射部3aと、この副反射部3aの根元部を支
持した状態で第2封止部14の周囲に固定される支持部3bとを備える。支持部3bは、
第2封止部14を挿通させるとともに、副反射部3aを本体部分11に対してアライメン
トした状態で保持している。
止部13が挿通される首状部2aと、この首状部2aから拡がる楕円曲面状の主反射部2
bとを備える。首状部2aは、第1封止部13を挿通させるとともに、主反射部2bを本
体部分11に対してアライメントした状態で保持している。
もに、本体部分11内の第1及び第2電極15、16間の発光中心Oが主反射部2bの楕
円曲面の第1焦点F1位置と一致するように配置される。発光管1を点灯した場合、本体
部分11から放射された光束は主反射部2bで反射され、或いは副反射部3aでの反射を
経て主反射部2bでさらに反射され、楕円曲面の第2焦点F2位置に収束する光束となる
。つまり、リフレクタ2及び副鏡3は、システム光軸OAに対して略軸対称な反射曲面を
有し、一対の電極15、16は、その軸心である電極軸をシステム光軸OAと略一致させ
るように配置されている。
る。また、図4は、第1及び第2電極15、16の先端部分の状態の変化を説明する模式
図である。第1及び第2電極15、16は、先端部15a、16aと、本体部15b、1
6bと、コイル部15c、16cと、芯棒15d、16dとを備える。第1及び第2電極
15、16の先端部分は、芯棒15d、16dにタングステンを巻き付け、これを加熱・
溶融することにより形成される。この際、巻き付けられたタングステンのうち溶融されな
かった残りの部分がコイル部15c、16cとなる。第1及び第2電極15、16の先端
側に塊状の本体部15b、16bを設けることで、熱容量を大きくすることができる。な
お、両電極15、16の作製段階、或いは本体部分11中に封入後の仕上げ工程時には、
両電極15、16に放電等の処理を行って、両本体部15b、16bの先端部間に所望の
サイズの突起である先端部15a、16aを形成することができる。第1及び第2電極1
5、16の先端部15a、16aは、発光管1の点灯時における放電の電極間距離を定め
るものとなり、発光管1の動作状態に影響を与える。なお、上述した第1及び第2電極1
5、16の製造方法及び各部の形状は一例である。
り主として電子の衝突を受ける部分となる。しかしながら、発光管1の点灯時間がある程
度以上長くなると、両本体部15b、16bのうち先端部15a、16a及びその周囲に
ある先端側領域15g、16gの表面が加熱や放電によって徐々に荒らされる。例えば、
先端部15a、16a周辺に延在する先端側領域15g、16gの表面に微小な凹凸が発
生しこれが徐々に成長して、後述する図4(A)に示すような大きな凹凸61が形成され
ると、それら凹凸61及び先端部15a、16aの間でアーク放電の起点の移動が連続的
に発生するフリッカや、アーク放電の起点が当初の放電基点位置から完全に移動するアー
クジャンプ(アーク長の伸びを含む)が発生する。また、例えば、先端部15a、16a
の表面に凹凸63が発生し図4(D)に示すような先端部15a、16a自体が変形しそ
の先端が、微小な凹凸を含む平坦な形状になると、前述と同様のフリッカやアークジャン
プが発生する。このようなフリッカやアークジャンプとして観察される不安定な放電、発
光位置の揺らぎ等は、光源ユニット10から射出される照明光の不規則な変動の原因とな
る。光源ユニット10から射出される照明光が不規則に変動すると、後述する光学系を透
過する光の状態が変化することとなるので、投射画像の品質に悪影響(照度低下、チラツ
キ、色むら、輝度ムラ等)を及ぼす。
イミングで第1及び第2電極15、16を修復する。つまり、光源装置100は、起伏量
が増大した凹凸61及び変形した先端部15a、16aを平滑化した後、新たに先端部1
5a、16aを形成する修復モードでの動作を行うことが可能である。修復モードについ
ては後述する。
平行化レンズ22と、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する第1
及び第2フライアイレンズ23a、23bと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子24と
、両フライアイレンズ23a、23bを経た光を重畳させる重畳レンズ25と、光の光路
を折り曲げるミラー26とを備え、これらにより均一化された略白色の照明光を形成する
。照明光学系20において、平行化レンズ22は、光源ユニット10から射出された照明
光の光束方向を略平行に変換する。第1及び第2フライアイレンズ23a、23bは、そ
れぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、第1フライアイレンズ23
aを構成する要素レンズによって平行化レンズ22を経た光を分割して個別に集光し、第
2フライアイレンズ23bを構成する要素レンズによって第1フライアイレンズ23aか
らの分割光束を適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子24は、PBS、ミラー、
位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されており、第1フライアイレンズ23aに
より分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レ
ンズ25は、偏光変換素子24を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の
光変調装置である液晶ライトバルブ40a、40b、40cの被照明領域に対する重畳照
明を可能にする。
ー32a、32b、32cと、3つのフィールドレンズ33a、33b、33cとを備え
、照明光学系20により均一化された照明光を赤(R)、緑(G)、及び青(B)の3色
に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ40a、40b、40cへ導く。
より詳しく説明すると、まず、第1ダイクロイックミラー31aは、RGBの3色のうち
R光を透過させG光及びB光を反射する。また、第2ダイクロイックミラー31bは、G
Bの2色のうちG光を反射しB光を透過させる。次に、この色分離光学系30において、
第1ダイクロイックミラー31aを透過したR光は、反射ミラー32aを経て入射角度を
調節するためのフィールドレンズ33aに入射する。また、第1ダイクロイックミラー3
1aで反射され、さらに、第2ダイクロイックミラー31bでも反射されたG光は、入射
角度を調節するためのフィールドレンズ33bに入射する。さらに、第2ダイクロイック
ミラー31bを通過したB光は、リレーレンズLL1、LL2及び反射ミラー32b、3
2cを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33cに入射する。
する非発光型の光変調装置であり、色分離光学系30から射出された各色光に対応してそ
れぞれ照明される3つの液晶パネル41a、41b、41cと、各液晶パネル41a、4
0b、41cの入射側にそれぞれ配置される3つの第1偏光フィルタ42a、42b、4
2cと、各液晶パネル41a、41b、41cの射出側にそれぞれ配置される3つの第2
偏光フィルタ43a、43b、43cとを備える。第1ダイクロイックミラー31aを透
過したR光は、フィールドレンズ33a等を介して液晶ライトバルブ40aに入射し、液
晶ライトバルブ40aの液晶パネル41aを照明する。第1及び第2ダイクロイックミラ
ー31a、31bの双方で反射されたG光は、フィールドレンズ33b等を介して液晶ラ
イトバルブ40bに入射し、液晶ライトバルブ40bの液晶パネル41bを照明する。第
1ダイクロイックミラー31aで反射され、第2ダイクロイックミラー31bを透過した
B光は、フィールドレンズ33c等を介して液晶ライトバルブ40cに入射し、液晶ライ
トバルブ40cの液晶パネル41cを照明する。各液晶パネル41a〜41cは、入射し
た照明光の偏光方向の空間的強度分布を変調し、各液晶パネル41a〜41cにそれぞれ
入射した3色の光は、各液晶パネル41a〜41cに電気的信号として入力された駆動信
号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、第1偏光フィル
タ42a〜42cによって、各液晶パネル41a〜41cに入射する照明光の偏光方向が
調整されるとともに、第2偏光フィルタ43a〜43cによって、各液晶パネル41a〜
41cから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、
各液晶ライトバルブ40a、40b、40cは、それぞれに対応する各色の像光を形成す
る。
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム50
は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼
り合わせた界面には、X字状に交差する一対の誘電体多層膜51a、51bが形成されて
いる。一方の第1誘電体多層膜51aは、R光を反射し、他方の第2誘電体多層膜51b
は、B光を反射する。クロスダイクロイックプリズム50は、液晶ライトバルブ40aか
らのR光を誘電体多層膜51aで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ4
0bからのG光を誘電体多層膜51a、51bを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ40cからのB光を誘電体多層膜51bで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム50によりR光、G光及びB光が合成され、カ
ラー画像による画像光である合成光が形成される。
された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン(不図示)上にカラーの
画像を投射する。
図4(A)は、光源ユニット10が通常モードでの点灯動作中に、第1電極15の先端
側領域15gに凹凸61が発生した状態を示す。この場合、先端部15aと凹凸61との
間で放電起点が移動、つまりフリッカやアークジャンプが発生する。フリッカはチラツキ
を発生させ、アークジャンプは照度低下を発生させる。
修復モードに切り替わり、第1修復工程での点灯動作中に、フリッカやアークジャンプの
原因となる凹凸61が発生した第1電極15を加熱して凹凸61及び先端部15aを溶か
して平滑化し、同時に、熱容量が大きく本体部16bとの接触面積が広い先端部16aを
第2電極16に形成した状態を示す。
ともに第2電極16に熱容量が大きく本端部16bとの接触面積が広い先端部16aを形
成した後に第2修復工程に移行させ、第1電極15の先端部15aを成長させた状態を示
す。
ジャンプが検出された場合、第1修復工程において、第2電極16を加熱して凹凸61及
び先端部16aを溶かして平滑化し、同時に、熱容量が大きく本体部15bとの接触面積
が広い先端部15aを第1電極15に形成する。さらに、第2修復工程において、第2電
極16の先端部16aを成長させる。
立って第2電極16に近い突起がなくなった状態を示す。この場合も、フリッカやアーク
ジャンプが発生する。
模式的に示すブロック図である。光源駆動装置70は、図2等に示す一対の電極15、1
6間で放電を行うための交流電流を発生させるとともに、両電極15、16に対する交流
電流の供給状態を制御する。光源駆動装置70は、点灯装置70aと、制御装置70bと
、DC/DCコンバータ70cと、フリッカ・センサ70fとを備える。ここで、点灯装
置70aと制御装置70bとは、発光管1に電力を供給するための駆動装置を構成する。
なお、ここでは、一例として、光源駆動装置70が、外部電源を使用する場合について説
明する。つまり、光源駆動装置70は、AC/DCコンバータ81に接続されており、A
C/DCコンバータ81は、商用電源90に接続されている。AC/DCコンバータ81
は、商用電源90から供給される交流電流を直流に変換する。
装置70aにより、光源駆動装置70の出力の周波数、デューティ比、正負の電圧比、出
力波形等が調整され、任意の波形、例えば矩形、三角波が出力される。
動制御する。そして、制御装置70bは、電源であるDC/DCコンバータ70cにて生
成された適切な駆動電圧により駆動される。
。具体的には、制御装置70bに設けた電力変動制御部74が、点灯開始時に点灯装置7
0aを動作させて光源ユニット10に放電による発光を開始させるとともに、その後の起
動時に点灯装置70aの制御によって光源ユニット10を定電流の交流で駆動し、さらに
その後の安定動作時つまり通常モードでは点灯装置70aの制御によって光源ユニット1
0を定電力の交流で駆動する。
置であり、第1及び第2電極15、16間の電圧の変化やアーク強度のノイズ状の変化を
例えば光検出信号の乱れとして検出する。フリッカ・センサ70fは、光源ユニット10
や照明光学系20内の適所に配置されており、制御装置70bの制御下で動作する。つま
り、制御装置70bは、フリッカ・センサ70fの検出出力と、第1及び第2電極15、
16のいずれが陰極であるかとを監視している。フリッカ・センサ70fによってフリッ
カやアークジャンプが検出された場合、第1及び第2電極15、16のうちいずれの電極
が電極異常を起こしているかを特定し、制御装置70bの修復動作制御部75は、フリッ
カやアークジャンプの発生を抑える修復モードで動作する。
、フリッカ・センサ70fの出力を示すグラフであり、図6(C)は、修復モードの動作
タイミングを示すグラフである。ここで、横軸は時間を示し、縦軸はそれぞれ第1電極1
5への供給電流値、フリッカ検出出力、及び修復モードのオン・オフを示す。図6(A)
に示すように、駆動波形は、通常モード波形Taと第1修復時波形Tbと第2修復時波形
Tcとの3種類で構成されている。
おいて、デューティ比が例えば0.5であり、第1電極15が陽極期間中に電流は値Pa
に保たれており、第1電極15が陰極期間中に電流は値−Paに保たれている。図6(B
)に示す場合、フリッカ・センサ70fの出力は、第1電極15の陰極期間中にノイズ状
の信号として検出される。すなわち、第1電極15の先端側領域15gの表面が荒らされ
て、大きな凹凸61が形成される、または先端部15aが変形すると、第1電極15が陰
極の時に許容限度を超えたフリッカ又はアークジャンプが発生する。なお、図6(B)の
場合、第1電極15側に発生した凹凸61や先端部15aの変形が原因でフリッカが生じ
る場合について説明しているが、第2電極16側に発生した凹凸61や先端部16aの変
形が原因でフリッカが生じる場合もあり、この場合、第1電極15の電流値がプラス時、
すなわち第2電極16が陰極であるときにノイズ状の信号が検出される。図6(C)に示
すように、制御装置70bは、点灯装置70aに対して、これを修復モードで動作させる
ための修復モード信号を出力する。そして、電流の値が正である期間が、第1電極15の
陽極期間t1、t2、t3(第2電極16の陰極期間)となっており、負である期間が、
第1電極15の陰極期間T−t1、T−t2、T−t3(第2電極16の陽極期間)とな
っている。なお、Tは一周期を表す。図6(A)から明らかなように、光源駆動装置70
は、第1電極15の陽極期間t1、t2、t3と陰極期間T−t1、T−t2、T−t3
との時間比を制御することにより電力制御を行っている。ここでは、t1=T−t1、t
2>T−t2、t3<T−t3となっており、第1修復工程での第1修復時波形Tbのデ
ューティ比と第2修復工程での第2修復時波形Tcのデューティ比とでは逆転したような
ものとなっている。
1修復時波形Tbで駆動する。これによって、フリッカ又はアークジャンプが原因となる
第1電極15においては、陽極期間のエネルギーが、陰極期間のエネルギーより大きいも
のとなり、先端側領域15gの表面が一旦溶融によって滑らかになる(図4(B)参照)
。なお、以上の説明において、両電極15、16への陽極期間中の供給エネルギーとは、
着目する電極が陽極として働く時間における消費電力の累積値をいう。一方、他方の電極
となる第2電極16は、その陽極期間のエネルギーを陰極期間(T−t2)のエネルギー
より小さくすることで、熱容量が大きく本体部16bとの接触面積が広い先端部16aが
形成される。そして、第1修復時波形Tbでの駆動が所定期間維持される。
2修復時波形Tcで駆動する。これによって、第1電極15においては、陽極期間のエネ
ルギーが、陰極期間のエネルギーより小さいものとなり、先端部15aが成長する(図4
(C)参照)。一方、第2電極16は、陽極期間のエネルギーが陰極期間のエネルギーよ
り大きくなり先端部16a及び先端側領域16gの表層はわずかに溶けるものの、第1修
復工程にて熱容量が大きく本体部16bとの接触面積が広い先端部16aが形成されてい
るので、先端部16aの位置及び形状が維持される。
そして、第2修復時波形Tcでの駆動が所定期間維持された後、第1電極15の陽極期
間の長さはt1に戻される。つまり、第1及び第2修復時波形Tb、Tcから通常モード
波形Taに戻される。
t3/Tは、0.5<a<1及び0<b<0.5の範囲となっている。
短く、陰極時間が長い場合に、陰極時間が長い第2電極16で突起が成長する仕組みにつ
いては、次のように推測される。
第1電極15が陽極のとき、陽極時間が長いために電極の温度が高くなっている。その
ため、第1電極15の本体部15bからタングステンが蒸発する。蒸発したタングステン
は陽イオンとなり、陰極になっている第2電極16に向かって、静電力によって移動する
。この際、第2電極16は、陽極時間が短く、温度が低くなっているので、タングステン
が固着しやすい状態にある。そのため、第1電極15で蒸発し、陽イオンとなったタング
ステンが第2電極16付近に移動すると、第2電極16に付着する。これと同様の現象が
、第1電極15が陰極、第2電極16が陽極の時にも起こっているが、極性が逆のときに
比べて時間が短く、そのため、第2電極16はそれほど高温にはならず、第2電極16か
らの電極蒸発量が少ない。したがって、第1電極15は、蒸発量の方が固着量より多く、
第2電極16は、固着量の方が蒸発量より多いため、第2電極16において突起成長が起
こると考えられる。
。この場合、修復モード信号がオンになった際に、供給電流値を増加させるが、この際、
第1修復時波形Tbにおいて元の矩形波に対して鋸歯状の波形を重畳させそのピーク値(
例えばPc)を調節した三角波とし、その後、第2修復時波形Tcにおいて図6(A)と
同様にし、通常モード波形Taにおいて元の矩形波に戻す。各周期における2つの極性の
うち期間が長い方の駆動波形を三角波にすることにより、陰極期間が長くなる電極(第1
電極15又は第2電極16)の温度が低下しすぎることによるフリッカの発生が抑制され
、照明光のチラツキを低減することができる。この場合も、修復モードでの動作により、
先端側領域15g、16gの表面は滑らかになり、両電極15、16に先端部15a、1
6aを形成させることができる。なお、三角波による電流増加は、図示のように一様な場
合に限らず、一周期における2つの極性期間のうち少なくとも期間が長い方の駆動波形の
ピークが極性の切り替わる直前にあるように様々な波形に設定することができる。これに
より、チラツキや輝度ムラが定常的に生じることを防止でき、投射像の色ムラや輝度低下
を長期間にわたって抑えることができる。
図8は、光源駆動装置70の動作例を説明するフローチャートである。
復モードを開始する。修復モードの動作は、第1修復工程と第2修復工程とを含む。
制御装置70bは、点灯スイッチの動作を検出して処理を開始する。まず、制御装置7
0bは、点灯装置70aを動作させて光源ユニット10の発光管1に対し放電を開始させ
る(ステップS11)。
次に、制御装置70bは、電力変動制御部74を介して点灯装置70aを適宜動作させ
、光源ユニット10の発光管1を定電流で発光させる(ステップS12)。これにより、
光源ユニット10のアークの輝度が徐々に上昇し、光源ユニット10のアークの輝度を目
標値まで高めることができる。
その後、制御装置70bは、光源ユニット10の発光管1への供給電力が目標値に達し
たことを検出した段階で、電力変動制御部74を介して点灯装置70aを適宜動作させ、
発光管1に定電力を供給する通常モードに切り替える(ステップS13)。これにより、
光源ユニット10の発光管1を目標とする輝度で発光させることができる。
大きなフリッカまたはアークジャンプが発生したか否かを検出する(ステップS14)。
ステップS14にてフリッカ・センサ70fが限度を超えるフリッカを検出した場合、
制御装置70bは、修復動作制御部75を介して点灯装置70aを適宜動作させ、発光管
1内に封入された両電極15、16の本体部15b、16bを修復する。つまり、制御装
置70bの修復動作制御部75が両電極15、16に対する駆動波形のデューティ比を調
節する修復モードで所定期間だけ動作する(ステップS15)。
れた時に陰極であった一方の電極の陽極期間中の供給エネルギーが他方の電極の陽極期間
中の供給エネルギーよりも大きい第1修復時波形Tbにて発光管1を駆動し、対応する電
極の本体部の先端側領域の表層を加熱・溶融する第1修復工程を行う(ステップS16)
。第1修復工程において、修復動作制御部75は、第1及び第2電極15、16のうち許
容限度を超えるフリッカやアークジャンプの検出された時に陰極であった一方の電極のみ
に対して、点灯装置70aを介して陽極期間中の供給エネルギーを所定期間増大させる。
具体的に説明すると、図6に示された状況の場合、修復動作制御部75は、第1及び第2
電極15、16に対する駆動波形のデューティ比を調整して、両電極15、16のうち許
容値を超えたフリッカが検出された時に陰極であった第1電極15(一方の電極)の陽極
デューティ比(交流出力の陽極期間の割合)を大きくする。すなわち、第1修復時波形T
bは、フリッカの原因となる凹凸61が発生した第1電極15については第2電極16(
他方の電極)よりも陽極期間が長く、第2電極16については第1電極15よりも陰極期
間が長い波形となる。図4(B)に示すように、第1電極15の本体部15bの先端側領
域15gに形成されていた凹凸61及び先端部15aが溶融してなくなり、第2電極16
に熱容量が大きくその本体部16bとの接触面積が広い損傷しにくい先端部16aが十分
に形成されるまでの所定期間、このようなデューティ比の第1修復時波形Tbで発光管1
を駆動する。
極期間中の供給エネルギーを他方の電極の陽極期間中の供給エネルギーよりも小さくした
第2修復時波形Tcにて発光管1を駆動し、一方の電極に先端部を成長させる第2修復工
程を行う(ステップS17)。第2修復工程において、修復動作制御部75は、第1修復
工程で先端部を溶融した一方の電極のみに対して、点灯装置70aを介して陰極期間中の
供給エネルギーを所定期間増大させる。具体的に説明すると、図6に示された状況の場合
、修復動作制御部75は、第1及び第2電極15、16に対する駆動波形のデューティ比
を調整して、第1修復工程において先端部15aを溶融した第1電極15(一方の電極)
の陰極デューティ比(交流出力の陰極期間の割合)を大きくする。すなわち、第2修復時
波形Tcは、第1修復工程で先端部を溶融した第1電極15については第2電極16(他
方の電極)よりも陰極期間が長く、第2電極16については第1電極15よりも陽極期間
が長い波形となる。図4(C)に示すように、第1電極15に熱容量が大きくその本体部
15bとの接触面積が広い先端部15aが十分に形成されるまでの所定期間、このような
デューティ比の第2修復時波形Tcで発光管1を駆動する。その後、第1電極15の陽極
デューティ比を元の通常値に戻して、発光管1に定電力を供給する通常動作に戻す。これ
により、光源ユニット10の動作は、ステップS13の通常モードに復帰して、第1電極
15の陽極デューティ比が元の通常値に戻り発光管1に定電力が供給される。
は、通常モードと判定するとともに、消灯の信号を検出したか否かを検出する(ステップ
S18)。消灯の信号を検出しなかった場合、ステップS13に戻って発光管1に定電力
を供給する通常モードを維持する。一方、消灯の信号を検出した場合、発光管1への電力
供給を停止して、発光管1の発光を停止させる。
るフリッカまたはアークジャンプを検出したときに陰極であった電極が第2電極16であ
った場合は、ステップS16の第1修復工程及びステップS17の第2修復工程は下記の
ようになる。
ティ比を調整して、両電極15、16のうち許容値を超えたフリッカが検出された時に陰
極であった第2電極16(一方の電極)の陽極デューティ比(交流出力の陽極期間の割合
)を大きくする。すなわち、第1修復時波形Tbは、フリッカの原因となる凹凸61が発
生した第2電極16については第1電極15(他方の電極)よりも陽極期間が長く、第1
電極15については第2電極16よりも陰極期間が長い波形となる。第2電極16の本体
部16bの先端側領域16gに形成されていた凹凸61及び先端部16aが溶融してなく
なり、第1電極15に熱容量が大きくその本体部15bとの接触面積が広い損傷しにくい
先端部15aが十分に形成されるまでの所定期間、このようなデューティ比の第1修復時
波形Tbで発光管1を駆動する。
駆動波形のデューティ比を調整して、第1修復工程において先端部16aを溶融した第2
電極16(一方の電極)の陰極デューティ比(交流出力の陰極期間の割合)を大きくする
。すなわち、第2修復時波形Tcは、第1修復工程で先端部を溶融した第2電極16につ
いては第1電極15(他方の電極)よりも陰極期間が長く、第1電極15については第2
電極16よりも陽極期間が長い波形となる。第2電極16に熱容量が大きくその本体部1
6bとの接触面積が広い先端部16aが十分に形成されるまでの所定期間、このようなデ
ューティ比の第2修復時波形Tcで発光管1を駆動する。
ギー量やデューティ比値、発光管1のパラメータを考慮して、陽極期間中の供給エネルギ
ーが減少される電極に、熱容量が大きくその本体部との接触面積が広い先端部が十分に形
成されるまでの期間であり、事前にシミュレーションや実験などによって設定される。例
えば、第1及び第2修復工程は、それぞれ数秒〜数時間継続される。
値、波形等を調整することによっても可能である。以上のような動作を達成するため、電
力変動制御部74は、制御プログラムにしたがって、点灯装置70aの動作を管理し、点
灯装置70aから図2の光源ユニット10のリード線18a、18bに供給される駆動電
圧及び駆動電流を制御する。これにより、両電極15、16に対する駆動波形を調整し、
具体的には陽極期間中及び陰極期間中における電流の絶対値の最大値を調整し、或いは矩
形波に対して鋸歯状の波形を重畳させて得た三角波のピーク高さを調整することができる
。
容限度を超えるフリッカ又はアークジャンプが検出されない場合においても、適当な時間
間隔で、例えば5時間から200時間ごとに好ましくは10時間から100時間ごとに修
復モードを動作できるものとする。このように定期的に修復モードを動作させることによ
っても、第1及び第2電極15、16の先端部15a、16aの位置やその形状を長時間
安定させることができる。
bにより回避される。発光管1が通常モードに維持されている際に修復モードを動作させ
ることにより、安定して各電極15、16に所定の電力を供給することができ、各電極1
5、16を確実に修復することができる。
或いは第2修復工程(ステップS17)を中断した場合、発光管1の駆動状態が通常モー
ドになった後に、中断前に行っていた工程の続きを行うことができる。例えば、第1修復
工程の途中で修復モードを中断した場合、次の通常モードの際に再び修復途中の電極15
、16を溶解させる。また、第2修復工程の途中で修復モードを中断した場合、次の通常
モードの際に再び修復途中の先端部15a、16aを成長させる。これにより、各電極1
5、16に安定して電力を供給することができ、修復モードによる電極15、16の回復
を確実なものとすることができる。
たフリッカ又はアークジャンプが検出された時に修復モードで動作する。この修復モード
において、光源駆動装置70は、最初に両電極15、16のうちフリッカ又はアークジャ
ンプの原因と判断された一方の電極が陽極期間中である場合のこの一方の電極への供給エ
ネルギーを所定期間増加させ、その後他方の電極が陽極期間中である場合のこの他方の電
極への供給エネルギーを所定期間増加させる。この修復モードでの動作により、フリッカ
又はアークジャンプの原因となる凹凸61や電極の変形が発生した電極15、16におい
て、その電極を一旦溶解させてから、再度先端部を形成するので、再度形成された先端部
15a、16aの位置やその形状が安定し、フリッカ又はアークジャンプの発生が抑えら
れる。また、先端部15a、16aの形成において、発光管1の駆動波形のデューティ比
を偏らせるので、熱容量が十分に大きくその本体部15b又は16bとの接触面積が十分
に広い先端部15a又は16aが形成され、耐久性が高まっている。これにより、両電極
15、16の修復が可能になるだけでなく、両電極15、16の先端部15a、16aの
突起位置やその形状が長期間安定し、先端部15a、16aの周辺の先端側領域15g、
16gに意図しない放電が生じることを防止でき、フリッカやアークジャンプ、アーク長
の伸びの発生を防止できる。そのため、修復された先端部15a、16aの間にアークを
安定して発生させ後段の光学系へ安定した光を入射させることができ、光源ユニット10
からの照明光のチラツキや出射光束の角度の変化の発生が抑えられるから、投射画像のチ
ラツキ、色ムラ、照度低下や輝度低下の発生も抑えられ、高品位の投射画像を長期間維持
することができる。
囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能
である。
の間に通常モード波形Taを挿入してもよい。また、第1修復時波形Tb、第2修復時波
形Tc、及び通常モード波形Taは連続でも、それらの間に異なる駆動波形が挿入されて
もよい。第1修復時波形Tbと第2修復時波形Tcのデューティ比等は、駆動波形ごとに
設定されてもよい。また、通常モード波形Ta、第1修復時波形Tb及び第2修復時波形
Tcのそれぞれの周期は一致している必要はなく、それぞれ異なる周期でもよい。さらに
また、通常モード波形Ta、第1修復時波形Tb及び第2修復時波形Tcは、それぞれそ
の途中で周波数やデューティ比を変化させてもよい。
れる場合があるが、この場合、光源駆動装置70は、その修復モードにおいて、例えば第
1電極15を先に修復し、第2電極16を後で修復することができる。
し、次の点灯時に先端部15a、16aを形成してもよい。
ド等によって照度変動を検出するものに限られず、第1及び第2電極15、16間に流れ
る電流や第1及び第2電極15、16間にかかる電圧のリップル等をモニタするものとで
きる。
ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。
光束に分割するため、一対のフライアイレンズ23a、23bを用いていたが、この発明
は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用
可能である。さらに、フライアイレンズ23a、23bをロッドインテグレータに置き換
えることもできる。
する偏光変換素子24を用いていたが、この発明は、このような偏光変換素子24を用い
ないプロジェクタにも適用可能である。
説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「
透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを
意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意
味している。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用い
た光変調装置であってもよい。
クタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがある
が、図1に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
0の例のみを挙げたが、本発明は、1つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、2つの
液晶パネルを用いたプロジェクタ、或いは、4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタ
にも適用可能である。
c等を用いて各色の光変調を行っているが、これらに代えて、例えば光源装置100及び
照明光学系20によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構
成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイスとを組み合わせたものを用いること
によって、カラーの光変調及び合成を行うこともできる。
分、 12…放電空間、 13…第1封止部、 14…第2封止部、 15、16…電極
、 15a、16a…先端部、 15b、16b…本体部、 15c、16c…コイル部
、 15d、16d…芯棒、 15g、16g…先端側領域、 17a、17b…金属箔
、 18a、18b…リード線、 20…照明光学系、 22…平行化レンズ、 23a
、23b…フライアイレンズ、 24…偏光変換素子、 25…重畳レンズ、 30…色
分離光学系、 31a、31b…ダイクロイックミラー、 40a、40b、40c…液
晶ライトバルブ、 41a、41b、41c…液晶パネル、 42a、42b、42c…
第1偏光フィルタ、 43a、43b、43c…第2偏光フィルタ、 50…クロスダイ
クロイックプリズム、 60…投射レンズ、 70…光源駆動装置、 70a…点灯装置
、 70b…制御装置、 70c…DC/DCコンバータ、 70f…フリッカ・センサ
、 74…電力変動制御部、 75…修復動作制御部、 81…AC/DCコンバータ、
100…光源装置、 200…プロジェクタ、 OA…システム光軸
Claims (13)
- 相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、
前記第1電極及び前記第2電極を交互に陽極及び陰極にすることによって電力を供給す
る駆動装置とを備えるプロジェクタであって、
前記駆動装置は、修復モードで動作可能であり、前記修復モードにおいて、前記第1電
極及び前記第2電極の一方の電極の本体部から延びる先端部と前記先端部の周辺部の表層
とを溶かし、前記一方の電極の前記本体部の先端側に新しい先端部を成長させる、プロジ
ェクタ。 - 前記駆動装置は、前記修復モードにおいて、前記一方の電極の先端部及び前記先端部の
周辺部の表層を溶かす際に、前記他方の電極の本体部の先端側に先端部を成長させる、請
求項1記載のプロジェクタ。 - 前記駆動装置は、前記修復モードにおいて、前記一方の電極の陽極期間を前記他方の電
極の陽極期間より長くすることによって前記一方の電極の本体部から延びる先端部及び前
記先端部の周辺部の表層を溶かし、前記一方の電極の陽極期間を前記他方の電極の陽極期
間より短くすることによって前記一方の電極の本体部の先端側に先端部を成長させる、請
求項1及び請求項2のいずれか一項記載のプロジェクタ。 - 前記駆動装置は、前記修復モードにおいて、前記一方の電極の先端部及び前記先端部の
周辺部の表層を溶かす際に、前記第1電極及び前記第2電極に対する駆動波形のデューテ
ィ比を通常モードの駆動波形のデューティ比に対して変化させ、前記一方の電極の陽極期
間比をaとし、前記他方の電極の陽極期間比を1−aとして、以下の条件式
0.5<a<1
を満足する請求項3記載のプロジェクタ。 - 前記修復モードにおいて、前記一方の電極の本体部の先端部を成長させる際に、前記一
方の電極の陽極期間比をbとし、前記他方の電極の陽極期間比を1−bとして、以下の条
件式
0<b<0.5
を満足する請求項4記載のプロジェクタ。 - 前記一方の電極及び前記他方の電極の通常モードの駆動波形のデューティ比は、略一定
であり、前記一方の電極の通常モードの陽極期間比をcとし、前記他方の電極の通常モー
ドの陽極期間比を1−cとしたときに、以下の条件式
b<c<aを
満足する請求項5記載のプロジェクタ。 - 前記駆動装置は、所定時間ごとに前記修復モードで定期的に動作する、請求項1から請
求項6までのいずれか一項記載のプロジェクタ。 - 前記駆動装置は、前記発光管の駆動が始動後に前記通常モードになるまで、前記修復モ
ードでの動作を回避する、請求項1から請求項7までのいずれか一項記載のプロジェクタ
。 - 前記第1電極及び前記第2電極の少なくとも一方の動作が異常である電極異常を検出す
る検出装置をさらに備え、
前記駆動装置は、前記検出装置の検出結果に応じて前記修復モードの動作を開始する、
請求項1から請求項8までのいずれか一項記載のプロジェクタ。 - 前記駆動装置は、一周期における2つの極性期間のうち少なくとも期間が長い方の駆動
波形のピークが極性の切り替わる直前にある波形にする、請求項1から請求項9までのい
ずれか一項記載のプロジェクタ。 - 前記駆動装置は、前記修復モードにおいて、前記先端部の溶解工程及び成長工程のいず
れか一方を中断した後、前記発光管の駆動が前記通常モードになった場合に、中断前に行
っていた前記先端部の前記溶解工程及び前記成長工程のいずれか一方の工程の続きを行う
、請求項1から請求項10までのいずれか一項記載のプロジェクタ。 - 前記発光管からの照明光によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置を経た像光を投射する投射光学系と、
をさらに備える請求項1から請求項11までのいずれか一項記載のプロジェクタ。 - 第1電極及び第2電極を有する発光管を有し、相互間の放電により発光を行い、修復モ
ードにより交流駆動波形のデューティ比を変化させるプロジェクタ用光源装置の駆動方法
であって、
前記第1電極及び前記第2電極の少なくとも一方の電極の陽極期間を他方の電極の陽極
期間より長くすることによって前記一方の電極の先端部及び前記先端部の周辺部の表層を
溶かす工程と、
前記一方の電極の陽極期間を前記他方の電極の陽極期間より短くすることによって前記
一方の電極の本体部の先端側に先端部を成長させる工程と、
を備える、プロジェクタ用光源装置の駆動方法。
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