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

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

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。

この発明の一実施の形態によるランプ点灯装置の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示したランプ電圧発生回路の構成を示すブロック図である。 図１に示した２つの高圧水銀ランプとランプ点灯装置を備えた液晶プロジェクタの要部を示す図である。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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