JP2010129280A - ランプ点灯装置およびそれを用いた投射型映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型で、低価格で、信頼性の高いランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】このランプ点灯装置1は、2つの高圧水銀ランプ9,10のうちの選択されたランプを点灯させる装置であって、始動パルス電圧VPを出力する始動パルス発生回路13と、2次巻線7b,8bがランプ9,10のトリガ巻線9a,10aに接続された2つの昇圧トランス7,8と、交流電圧VACを出力するインバータ12と、始動パルス電圧VPを選択されたランプ9に対応する昇圧トランス7の1次巻線7aに与えるとともに、交流電圧VACを選択されたランプ9の主電極9b,9cに与えるリレー5,6とを備える。したがって、昇圧トランス7,8をリレー5,6の後段に設けたので、耐圧の低いリレー5,6を使用できる。
【選択図】図1
【解決手段】このランプ点灯装置1は、2つの高圧水銀ランプ9,10のうちの選択されたランプを点灯させる装置であって、始動パルス電圧VPを出力する始動パルス発生回路13と、2次巻線7b,8bがランプ9,10のトリガ巻線9a,10aに接続された2つの昇圧トランス7,8と、交流電圧VACを出力するインバータ12と、始動パルス電圧VPを選択されたランプ9に対応する昇圧トランス7の1次巻線7aに与えるとともに、交流電圧VACを選択されたランプ9の主電極9b,9cに与えるリレー5,6とを備える。したがって、昇圧トランス7,8をリレー5,6の後段に設けたので、耐圧の低いリレー5,6を使用できる。
【選択図】図1
Description
この発明はランプ点灯装置およびそれを用いた投射型映像表示装置に関し、特に、複数の放電ランプのうちの選択された放電ランプを点灯させるランプ点灯装置と、それを用いた投射型映像表示装置に関する。
従来より、1台の電源、2つのハロゲンランプ、および切換回路を備えた液晶プロジェクタがある。この液晶プロジェクタでは、2つのハロゲンランプのうちのいずれか一方のハロゲンランプと電源とが切換回路によって接続される。そのハロゲンランプが切れた場合は、他方のハロゲンランプと電源が切換回路によって接続される。したがって、この液晶プロジェクタでは、ハロゲンランプの交換を容易かつ迅速に行なうことができる(たとえば、特許文献1参照)。
特開平4−104583号公報
近年、液晶プロジェクタでは、ハロゲンランプが高圧水銀ランプのような放電ランプに置換されつつある。これは、フィラメントを用いたハロゲンランプよりもアーク放電を利用した放電ランプの方が輝度が高く、消費電力が小さく、寿命が長いからである。放電ランプを用いた液晶プロジェクタでも、上記特許文献1のように、2つの放電ランプと切換回路を設けておき、放電ランプの容易かつ迅速な交換を可能とすることが望ましい。
しかし、放電ランプには、高電圧をパルス的に印加して放電を開始させるためのトリガ電極と、交流電圧を印加して放電を維持させるための主電極とが設けられている。したがって、高電圧を2つの放電ランプのうちの選択された放電ランプに与えるためには、耐圧の高い切換回路を使用する必要がある。このため、切換回路の大型化、高コスト化、信頼性の低下を招く恐れがある。
それゆえに、この発明の主たる目的は、複数の放電ランプのうちの選択された放電ランプを点灯させることが可能で、小型で、低価格で、信頼性の高いランプ点灯装置と、それを用いた投射型映像表示装置を提供することである。
この発明に係るランプ点灯装置は、各々がトリガ電極と主電極を有する複数の放電ランプのうちの選択された放電ランプを点灯させるランプ点灯装置であって、始動パルス電圧を出力するパルス発生回路と、それぞれ複数の放電ランプに対応して設けられ、各々の出力端子が対応する放電ランプのトリガ電極に接続され、各々が入力端子に入力された電圧を昇圧して出力端子に出力する複数の昇圧回路と、交流電圧を出力する交流電源と、パルス発生回路から出力された始動パルス電圧を選択された放電ランプに対応する昇圧回路の入力端子に与えるとともに、交流電源から出力された交流電圧を選択された放電ランプの主電極に与える切換回路とを備えたものである。
好ましくは、切換回路は、それぞれ複数の放電ランプに対応して設けられた複数のリレーを含む。各リレーは、パルス発生回路の出力端子と対応する昇圧回路の入力端子との間に接続され、対応する放電ランプが選択された場合に導通する第1のスイッチと、交流電源の出力端子と対応する放電ランプの主電極との間に接続され、対応する放電ランプが選択された場合に導通する第2のスイッチとを有する。
また、この発明に係る投射型映像表示装置は、複数の放電ランプと、上記ランプ点灯装置と、選択された放電ランプの光を用いてスクリーン上に映像を表示する映像表示手段とを備えたものである。
この発明に係るランプ点灯装置では、複数の放電ランプのトリガ電極にそれぞれ複数の昇圧回路の出力端子が接続され、パルス発生回路から出力された始動パルス電圧を選択された放電ランプに対応する昇圧回路の入力端子に与えるとともに、交流電源から出力された交流電圧を選択された放電ランプの主電極に与える切換回路が設けられる。したがって、切換回路の後段に昇圧回路を設けたので、耐圧の低い切換回路を使用することができ、装置の小型化、低価格化、信頼性の向上を図ることができる。
図1は、この発明の一実施の形態によるランプ点灯装置1の構成を示す回路ブロック図である。図1において、このランプ点灯装置1は、電源回路2、ランプ電圧発生回路3、制御回路4、リレー5,6、および昇圧トランス7,8を備え、2つの高圧水銀ランプ9,10のうちの選択されたランプを点灯させる装置である。
高圧水銀ランプ9は、水銀およびアルゴンガスが封入された発光管と、発光管の周囲に巻回されたトリガ巻線9aと、発光管内に互いに対向して設けられた1対の主電極9b,9cとを含む。高圧水銀ランプ10も、発光管と、トリガ巻線10aと、1対の主電極10b,10cとを含む。トリガ巻線9a,10aに高電圧を印加すると、発光管内でグロー放電が開始される。1対の主電極間9b,9c;10b,10cに交流電圧を印加すると、グロー放電はアーク放電に移行され、アーク放電の光が発光管から放射される。
電源回路2は、制御回路4によって制御され、商用交流電圧を300〜400Vの直流電圧VDC1に変換する。ランプ電圧発生回路3は、制御回路4によって制御され、高圧水銀ランプ9,10の放電を開始させるための始動パルス電圧VPと、放電を維持させるための交流電圧VACを出力する。
詳しく説明すると、ランプ電圧発生回路3は、図2に示すように、ダウンコンバータ回路11、インバータ回路12、始動パルス発生回路13、外部信号検知回路14、定電力制御回路15、点灯信号出力回路16、および出力端子3a〜3dを含む。
ダウンコンバータ回路11は、定電力制御回路15によって制御され、電源回路2で生成された直流電圧を降圧して50〜120Vの直流電圧VDC2(ランプ電圧)を生成する。インバータ回路12は、210〜230Vのパルス電圧VP0を生成して始動パルス発生回路13に与えるとともに、ダウンコンバータ回路11の出力電圧VDC2をランプ駆動用の交流電圧VAC(矩形波)に変換し、その交流電圧VACを出力端子3c,3d間に出力する。始動パルス発生回路13は、インバータ回路12からのパルス電圧VP0に応答して始動パルス電圧VPを生成し、その始動パルス電圧VPを出力端子3a,3b間に出力する。
外部信号検知回路14は、制御回路4からのランプのオン/オフを指示する信号φ1や、制御回路4からのランプの電力を設定する信号φ2などを検知し、検知した信号φ1,φ2を定電力制御回路15に与える。
また、高圧水銀ランプ9,10は、点灯時のランプ電圧のばらつきが大きく、また、特性の経時変化が大きい。そこで、定電力制御回路15は、ランプ電圧VDC2を検出するとともに、インバータ回路12からランプ電流を示す情報を取り込み、ランプ電圧VDCが変化してもランプの消費電力が一定になるように、ダウンコンバータ回路11を制御する。また、定電力制御回路15は、ランプの点灯の有無、電力、電圧などを示す信号φ3を出力する。点灯信号出力回路16は、その信号φ3を制御回路4などに出力する。これにより、ランプの点灯の有無、電力、電圧などをモニタすることが可能になる。
図1に戻って、制御回路4は、電源回路2、ランプ電圧発生回路3、およびリレー5,6を制御する。リレー5は、制御回路4によって制御され、スイッチ5a,5bを含む。リレー6は、制御回路4によって制御され、スイッチ6a,6bを含む。昇圧トランス7は、1次巻線7aおよび2次巻線7bを含む。昇圧トランス8は、1次巻線8aおよび2次巻線8bを含む。昇圧トランス7,8の各々は、210〜230Vの始動パルス電圧VPを昇圧して7〜10KVの高電圧パルスVPHを出力する。
ランプ電圧発生回路3の出力端子3aは、昇圧トランス7の1次巻線7aの入力端子に接続されるとともに、昇圧トランス8の1次巻線8aの入力端子に接続される。ランプ電圧発生回路3の出力端子3bは、リレー5のスイッチ5aを介して昇圧トランス7の巻線7a,7bの共通端子に接続されるとともに、リレー6のスイッチ6aを介して昇圧トランス8の巻線8a,8bの共通端子に接続される。昇圧トランス7の2次巻線7bの出力端子は高圧水銀ランプ9のトリガ巻線9aに接続され、昇圧トランス8の2次巻線8bの出力端子は高圧水銀ランプ10のトリガ巻線10aに接続される。
ランプ電圧発生回路3の出力端子3cは、リレー5のスイッチ5bを介して高圧水銀ランプ9の主電極9bに接続されるとともに、リレー6のスイッチ6bを介して高圧水銀ランプ10の主電極10bに接続される。ランプ電圧発生回路3の出力端子3dは、高圧水銀ランプ9の主電極9cに直接接続されるとともに、高圧水銀ランプ10の主電極10cに直接接続される。
次に、このランプ点灯装置1の動作について説明する。高圧水銀ランプ9,10のうちの高圧水銀ランプ9が選択された場合は、リレー5のスイッチ5a,5bが導通するとともに、リレー6のスイッチ6a,6bが非導通になる。ランプ電圧発生回路3で生成された始動パルス電圧VPは、リレー5のスイッチ5aを介して昇圧トランス7の1次巻線7aに与えられ、2次巻線7bには高電圧パルスVPHが発生する。高電圧パルスVPHが高圧水銀ランプ9のトリガ巻線9aに印加されると、高圧水銀ランプ9の放電が開始される。また、ランプ電圧発生回路3で生成された交流電圧VACは、リレー5のスイッチ5bを介して高圧水銀ランプ9の主電極9b,9c間に印加される。これにより、高圧水銀ランプ9の放電が維持され、放電の光が放射される。
また、高圧水銀ランプ9,10のうちの高圧水銀ランプ10が選択された場合は、リレー6のスイッチ6a,6bが導通するとともに、リレー5のスイッチ5a,5bが非導通になる。ランプ電圧発生回路3で生成された始動パルス電圧VPは、リレー6のスイッチ6aを介して昇圧トランス8の1次巻線8aに与えられ、2次巻線8bには高電圧パルスVPHが発生する。高電圧パルスVPHが高圧水銀ランプ10のトリガ巻線10aに印加されると、高圧水銀ランプ10の放電が開始される。また、ランプ電圧発生回路3で生成された交流電圧VACは、リレー6のスイッチ6bを介して高圧水銀ランプ10の主電極10b,10c間に印加される。これにより、高圧水銀ランプ10の放電が維持され、放電の光が放射される。
この実施の形態では、2つの高圧水銀ランプ9,10のうちのいずれか一方の高圧水銀ランプを選択的に点灯させることができるので、たとえば、使用中の高圧水銀ランプ9が切れた場合に、その高圧水銀ランプ9を新しい高圧水銀ランプ10と容易かつ迅速に交換することができる。
また、昇圧トランス7,8をリレー5,6の後段に設けたので、低耐圧のリレー5,6を使用することができる。したがって、小型で低価格のリレー5,6を使用することができ、リレー5,6が高電圧で壊れることもない。よって、装置の小型化、低価格化、信頼性の向上を図ることができる。
なお、この実施の形態では、高圧水銀ランプ9,10を点灯させる場合について説明したが、この発明は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのトリガ巻線(またはトリガ電極、補助電極)と主電極を有する放電ランプを点灯させる場合にも適用可能であることは言うまでもない。
また、この実施の形態では、2つの高圧水銀ランプ9,10のうちの選択されたランプを点灯させたが、この発明は、3つ以上の高圧水銀ランプのうちの選択されたランプを点灯させる場合にも適用可能である。この場合は、各高圧水銀ランプに対応して昇圧トランスおよびリレーを設ければよい。
図3は、図1および図2に示した2つの高圧水銀ランプ9,10とランプ点灯装置1を備えた液晶プロジェクタの要部を示す図である。図3において、高圧水銀ランプ9から出射された光は、リフレクタ21によって略平行光となってミラーユニット23に入射される。また、高圧水銀ランプ10から出射された光は、リフレクタ22によって略平行光となってミラーユニット23に入射される。
ミラーユニット23には、ミラー23aが回動可能に設けられている。ミラー23aは、ランプ9が使用される場合はランプ9の光をフライアイインテグレータ24に導き、ランプ10が使用される場合はランプ10の光をフライアイインテグレータ24に導くように回動される。図3では、ランプ9が使用される場合が示されている。
ランプ9の光は、フライアイインテグレータ24を介して、PBS(偏光ビームスプリッタ)アレイ25およびコンデンサレンズ26に入射される。フライアイインテグレータ24は、蝿の目状のレンズ群からなる2つのフライアイレンズを備え、液晶パネル31,37,46に入射する際の光量分布が均一になるように、ランプ9からの光に光学作用を与える。
PBSアレイ25は、複数のPBSと1/2波長板がアレイ状に配列されたものであり、フライアイインテグレータ24から入射された光の偏光方向を1方向に揃える。コンデンサレンズ26は、PBSアレイ25から入射された光に集光作用を与える。コンデンサレンズ26を通過した光は、ダイクロイックミラー27に入射する。
ダイクロイックミラー27は、コンデンサレンズ26から入射された光のうち、青色波長帯の光(以下、B光と称す)のみを透過させ、赤色波長帯の光(以下、R光と称す)と緑色波長帯の光(以下、G光と称す)を反射する。ダイクロイックミラー27を透過したB光は、ミラー28によって反射されてコンデンサレンズ29に入射される。
コンデンサレンズ29は、B光が略平行光となって液晶パネル31に入射するように、B光に光学作用を与える。コンデンサレンズ29を透過したB光は、入射側偏光板30を介して液晶パネル31に入射される。液晶パネル31は、青色用の映像信号によって駆動され、B光を変調する。液晶パネル31によって変調されたB光は、出射側偏光板32を介して、ダイクロイックプリズム33に入射される。
ダイクロイックミラー27によって反射されたR光およびG光は、ダイクロイックミラー34に入射する。ダイクロイックミラー34は、ダイクロイックミラー27からの光のうち、R光のみを透過させ、G光を反射する。ダイクロイックミラー34で反射したG光は、コンデンサレンズ35に入射する。
コンデンサレンズ35は、G光が略平行光となって液晶パネル37に入射するように、G光に光学作用を与える。コンデンサレンズ35を透過したG光は、入射側偏光板36を介して液晶パネル37に入射される。液晶パネル37は、緑色用の映像信号によって駆動され、G光を変調する。液晶パネル37によって変調されたG光は、出射側偏光板38を介して、ダイクロイックプリズム33に入射される。
ダイクロイックミラー34を透過したR光は、コンデンサレンズ39に入射する。コンデンサレンズ39は、R光が略平行光となって液晶パネル46に入射するように、R光に光学作用を与える。コンデンサレンズ39を透過したR光は、光路長調整用のリレーレンズ40,42,44と2つのミラー41,43からなる光路を進み、入射側偏光板45を介して液晶パネル46に入射される。液晶パネル46は、赤色用の映像信号によって駆動され、R光を変調する。液晶パネル46によって変調されたR光は、出射側偏光板47を介して、ダイクロイックプリズム33に入射される。
ダイクロイックプリズム33は、液晶パネル31,37,46によって変調されたB光、G光、およびR光を色合成し、投射レンズ48に入射させる。投射レンズ48は、投射光を被投射面上に結合させるためのレンズ群と、これらレンズ群の一部を光軸方向に変位させて投射映像のズーム状態およびフォーカス状態を調整するためのアクチュエータを備えている。ダイクロイックプリズム33によって色合成された光は、投射レンズ48によってスクリーン(図示せず)上に拡大投射される。
高圧水銀ランプ9が切れた場合は、ランプ点灯装置1によって高圧水銀ランプ10が点灯されるとともに、ミラー23aがランプ10側に回動される。したがって、ランプの交換を容易かつ迅速に行なうことができる。また、高圧水銀ランプ9が切れていない場合でも、ランプ9の使用時間が所定時間を超えた場合に、ランプ9をランプ10と交換してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 ランプ点灯装置、2 電源回路、3 ランプ電圧発生回路、3a〜3d 出力端子、4 制御回路、5,6 リレー、5a,5b,6a,6b スイッチ、7,8 昇圧トランス、7a,8a 1次巻線、7b,8b 2次巻線、9,10 高圧水銀ランプ、9a,10a トリガ巻線、9b,9c,10b,10c 主電極、11 ダウンコンバータ回路、12 インバータ回路、13 始動パルス発生回路、14 外部信号検知回路、15 定電力制御回路、16 点灯信号出力回路、21,22 リフレクタ、23 ミラーユニット、23a,28,41,43 ミラー、24 フライアイインテグレータ、25 PBSアレイ、26,29,35,39 コンデンサレンズ、27,34 ダイクロイックミラー30,36,45 入射側偏光板、31,37,46 液晶パネル、32,38,47 出射側偏光板、33 ダイクロイックプリズム、40,42,44 リレーレンズ、48 投射レンズ。
Claims (3)
- 各々がトリガ電極と主電極を有する複数の放電ランプのうちの選択された放電ランプを点灯させるランプ点灯装置であって、
始動パルス電圧を出力するパルス発生回路と、
それぞれ前記複数の放電ランプに対応して設けられ、各々の出力端子が対応する放電ランプのトリガ電極に接続され、各々が入力端子に入力された電圧を昇圧して前記出力端子に出力する複数の昇圧回路と、
交流電圧を出力する交流電源と、
前記パルス発生回路から出力された始動パルス電圧を前記選択された放電ランプに対応する昇圧回路の入力端子に与えるとともに、前記交流電源から出力された交流電圧を前記選択された放電ランプの主電極に与える切換回路とを備える、ランプ点灯装置。 - 前記切換回路は、それぞれ前記複数の放電ランプに対応して設けられた複数のリレーを含み、
各リレーは、
前記パルス発生回路の出力端子と対応する昇圧回路の入力端子との間に接続され、対応する放電ランプが選択された場合に導通する第1のスイッチと、
前記交流電源の出力端子と対応する放電ランプの主電極との間に接続され、対応する放電ランプが選択された場合に導通する第2のスイッチとを有する、ランプ点灯装置。 - 前記複数の放電ランプと、
請求項1または請求項2に記載のランプ点灯装置と、
前記選択された放電ランプの光を用いてスクリーン上に映像を表示する映像表示手段とを備える、投射型映像表示装置。
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