JP2008197204A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】長期間の使用に伴う明るさ低下を抑制し、光源装置の長寿命化を図ること。
【解決手段】光源駆動装置７０は、光源装置１００の使用初期には従来と同様の初期電力で光源ユニット１０を駆動する。そして、電極磨耗がある程度進行する以前の所定のタイミングで、駆動電力を初期電力から所定量低下させる制御を行う。低下させる電力量は、当該光源装置１００を光源とするプロジェクタ等の光学機器において必要な明るさを保てる範囲内で適宜設定される。これにより、電極磨耗の進行を遅延させることができるので、初期状態の明るさを従来のまま確保しつつ、必要な明るさを長く持続させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置及び当該光源装置を用いたプロジェクタに関する。

従来から、光源から射出された光源光を変調して画像を形成し、形成した画像をスクリーン等に投射するプロジェクタが知られている。また、従来のプロジェクタにおいて、光源装置（ランプ）の駆動電圧を可変するものが知られている。例えば、ランプの発光量が初期の発光量と寿命時の発光量との中間値よりも低い所定値になった時点で、ランプの駆動電圧を上げる制御を行うものがある（特許文献１参照）。本技術によれば、ランプの寿命を縮めずに、且つ電力消費を極力抑えつつ、スクリーンに投射される画像の明るさを確保することができる。
特開２０００−１３１７６０号公報

ところで、上記した従来のプロジェクタに用いられる光源装置としては、例えば、石英ガラス等で構成され、一対の電極間でアーク放電を発生させて照明を行う発光管を備えたものが用いられる。このような光源装置では、使用が長期に亘ると、発光管の電極が磨耗して電極間距離であるアーク長が長くなり、光学系での集光効率が低下して画像の明るさが次第に低下していくという問題がある。或いは、発光管を構成する石英ガラスが高温にさらされて起こる失透等によって明るさが劣化するという問題がある。このため、初期状態に比べて明るさがある程度低下した場合には、光源装置を交換する必要があり、長寿命化が望まれている。なお、特許文献１の技術は、駆動電圧を上昇させることにより発光量を大きく制御し、明るさを確保するものであるため、一時的に明るさを向上させることはできるが、電極の磨耗を却って促進してしまい、長寿命化を図ることはできなかった。

本発明は、長期間の使用に伴う明るさ低下を抑制し、長寿命化を図ることができる光源装置及びこれを組み込んだプロジェクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光源装置は、（ａ）一対の電極間で発光する発光管と、発光管からの光を反射して光源光を射出させるリフレクタとを有する光源ユニットと、（ｂ）光源ユニットを所定の駆動電力で駆動する駆動制御部とを備える光源装置であって、駆動制御部が、所定のタイミングで光源ユニットの駆動電力を所定量低下させる電力変動制御を行う。

上記光源装置によれば、光源ユニットの駆動電力を所定のタイミングにおいて使用初期の駆動電力よりも低下させるので、電極への熱負荷を低減させて光源装置の長期間に亘る使用に伴う電極磨耗の進行を遅延させることができる。これにより、電極磨耗によって生じるアーク長（電極間距離）の変化に伴う画像の明るさ低下を抑制することができる。また、発光管の失透等による明るさの劣化を抑制することができる。したがって、初期状態の明るさを従来のまま確保しつつ、最低限必要な明るさを長期間持続させることができ、光源装置の寿命を延ばすことができる。

また、本発明の具体的な態様によれば、上記光源装置において、駆動制御部が、光源ユニットの動作電圧を監視し、動作電圧の変化量が所定の閾値に達したタイミングで電力変動制御を行う。一般に、光源装置は、定電力制御によって駆動されるため、上記のように電極磨耗が生じてアーク長が長くなると、光源ユニットの動作電圧が上昇していく。このため、光源ユニットの動作電圧の変化から電極磨耗の度合いを想定することができる。本態様では、動作電圧を監視し、動作電圧の変化量が所定の閾値に達した時点で光源ユニットの駆動電力を低下させることにより、電極磨耗がある程度進行する以前に駆動電力を低下させることができる。

また、本発明のさらに別の態様では、駆動制御部は、光源ユニットの動作電圧を監視し、動作電圧の絶対値が所定の閾値に達したタイミングで電力変動制御を行う。本態様では、動作電圧の絶対値が所定の閾値に達した時点で光源ユニットの駆動電力を低下させることにより、電極磨耗がある程度進行する以前に駆動電力を低下させることができる。

また、本発明のさらに別の態様では、駆動制御部は、光源ユニットの動作電圧を監視し、動作電圧の変化量に応じて光源ユニットの駆動電力が徐々に低下するように、段階的に電力変動制御を行う。本態様では、動作電圧の変化量に応じて光源ユニットの駆動電力を徐々に低下させることにより、電極磨耗の進行を遅延させることができる。

また、本発明のさらに別の態様では、駆動制御部は、動作電圧の変化量に応じて光源ユニットの駆動電力が徐々に低下するように電力変動制御を行う。本態様では、動作電圧の絶対値が所定の閾値に達した時点から、動作電圧の変化量に応じて光源ユニットの駆動電力を徐々に低下させることにより、電極磨耗の進行を遅延させることができる。

また、本発明のさらに別の態様では、駆動制御部は、光源ユニットの動作電圧を監視し、光源ユニットを所定の駆動電力で駆動した場合の経時変化曲線における屈曲点に到達するよりも前のタイミングで、電力変動制御を行う。ここで、光源ユニットを所定の駆動電力で駆動した場合の動作電圧の経時変化曲線は、その上昇勾配が急激に変化する屈曲点を有し、この屈曲点を境にして動作電圧は略一定値に維持される。本態様によれば、動作電圧がこの経時変化曲線における屈曲点に到達するよりも前の時点で光源ユニットの駆動電力を低下させることができ、電極磨耗がある程度進行する以前に駆動電力を低下させることができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記構成の光源装置と、前記光源からの照明光によって照明され、表示させる画像の画像情報に応じて照明光を変調する光変調部と、前記光変調部で変調された像光を投射する投射光学系とを備える。これによれば、初期状態の明るさが従来のまま確保され、且つ表示に必要な明るさが長時間持続する寿命の長い光源装置を組み込んだプロジェクタを実現することができる。

以下、図面を参照し、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る光源装置の構成を説明する断面図である。本実施形態における光源装置１００は、光源ユニット１０と、駆動制御部に相当する光源駆動装置７０とを備える。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。

発光管１は、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス管から構成され、照明用の光を放射する本体部分１１と、この本体部分１１の両端側に延びる第１及び第２封止部１３，１４とを備える。

本体部分１１の内部に形成される放電空間１２には、タングステン製の第１の電極１５の先端部と、同様にタングステン製の第２の電極１６の先端部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。この本体部分の両端に延びる各封止部１３，１４の内部には、本体部分に設けた第１及び第２の電極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１７ａ，１７ｂが挿入され、両封止部１３，１４の端部は、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に対し、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、リフレクタ２は、第１の電極１５側に配置され、副鏡３は、リフレクタ２に対向して第２の電極１６側に配置される。したがって、第１の電極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。

リフレクタ２は、発光管１の第１封止部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２ｂとを備えた石英ガラス製の一体成形品である。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ている。

発光管１の本体部分１１のうち光束射出前方側の略半分は、副鏡３によって覆われている。副鏡３は、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ている。

上記構成の光源装置１００において、発光管１は、リフレクタ２の主反射部２ｂの光軸に対応するシステム光軸ＯＡに沿って配置されるとともに、本体部分１１内の第１及び第２の電極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。

光源駆動装置７０は、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。図２は、光源駆動装置７０の構成を模式的に示すブロック図である。光源駆動装置７０は、一対の電極１５，１６間での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とを備える。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８０に接続されており、ＡＣ／ＤＣコンバータ８０は、商用電源９０に接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ８０は、商用電源９０から供給される交流電圧を直流に変換する。

点灯装置７０ａは、光源ユニット１０を点灯駆動させる部分であり、ダウンチョッパ７１と、インバータ回路７２と、イグナイタ７３と、ランプ電圧検出回路７６と、ランプ電流検出回路７７とを備える。

ダウンチョッパ７１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ８０からの直流電圧の供給を受けて、入力電圧を適切な直流電圧に降圧させてインバータ回路７２に供給する。このダウンチョッパ７１は、制御装置７０ｂによる制御の下、内蔵するスイッチング素子による周期的遮断動作のデューティ比（単位時間あたりのＯＮ時間と単位時間あたりのＯＦＦ時間との比率）を調整する。これによって、このダウンチョッパ７１からの出力電圧を調整する。

インバータ回路７２は、ダウンチョッパ７１から供給される直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して光源ユニット１０に供給する部分である。このインバータ回路７２は、スイッチング素子からなる一対のインバータを備え、制御装置７０ｂによる制御の下、２個ずつのスイッチング素子を交互にＯＮ／ＯＦＦするタイミングを調整する。これによって、このインバータ回路７２からの出力波形のデューティ比や正負の電圧比を調整することができる。

イグナイタ７３は、図示しない昇圧回路を備えており、制御装置７０ｂによる制御の下、光源ユニット１０の点灯開始時に、電極１５，１６間に直流で高い電圧パルスを短時間印加して絶縁破壊を発生させ、放電経路を作る部分である。

ランプ電圧検出回路７６は、一対の電源供給ライン間に設けられて、光源ユニット１０の動作電圧を検出する。ランプ電圧検出回路７６による検出電圧（ランプ電圧）は、制御装置７０ｂに出力される。

ランプ電流検出回路７７は、一方の電源供給ラインに設けられて、光源ユニット１０の動作電流を検出する。ランプ電流検出回路７７による検出電流は、制御装置７０ｂに出力される。

制御装置７０ｂは、例えば、マイクロプロセッサ等から構成され、点灯装置７０ａを駆動制御する。そして、制御装置７０ｂは、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。

この制御装置７０ｂは、電力制御部７４を備え、点灯開始時にイグナイタ７３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とともに、ダウンチョッパ７１を制御して光源ユニット１０を所定の電力で駆動する。例えば、ダウンチョッパ７１を制御して光源ユニット１０のリード線１８ａ，１８ｂに供給される駆動電流を調整し、光源ユニット１０の両電極１５，１６間に一定電力を供給させる。

詳細には、電力制御部７４は、電力制御処理を行い、現時点の駆動モードに応じた所定の電力で光源ユニット１０を駆動する。駆動モードは、光源装置１００の使用開始時には初期モードに設定され、所定の切替タイミングで長寿命モードに切り替えられる。電力制御部７４は、点灯開始時において駆動モードを判定し、初期モードの場合には、従来と同様にして光源ユニット１０を初期電力で駆動する（標準制御）。一方、長寿命モードならば、初期電力を所定量低下させた電力に切り替えて光源ユニット１０を駆動する（電力変動制御処理）。低下させる電力量は、当該光源装置１００を光源とするプロジェクタ等の光学機器において必要な明るさを保てる範囲内で適宜設定される。上記のように、光源装置１００は、長期間使用すると電極１５，１６が磨耗して明るさが次第に低下するが、この電力変動制御処理によって、電極磨耗がある程度進行する以前に駆動電力を低下させることができるので、初期状態の明るさを従来のまま確保しつつ、必要な明るさを長く持続させることができる。

図３は、光源装置１００の長期間の使用に伴う明るさ変化を説明するための図であり、横軸を総点灯時間、縦軸を明るさ維持率として、上記の電力変動制御処理を行った場合の明るさ維持率を実線で示している。この明るさ維持率の曲線は、Ｔ１０を切替タイミングとして駆動モードを初期モードから長寿命モードに切り替える電力変動制御処理を行った場合の例である。なお、同図において、従来と同様にして光源ユニット１０を初期電力のまま駆動し続ける標準制御としての定電力制御を行った場合の明るさ維持率を、一点鎖線で示している。図３に示すように、電力変動制御処理を行って光源ユニット１０を点灯させる場合、Ｔ１０において駆動電力を初期電力から所定量低下させるため、従来の定電力制御によって光源ユニット１０を点灯させる場合と比較すると明るさが一旦低下する。しかしながら、電極１５，１６への熱負荷を低減させて電極磨耗の進行を遅延させることができるので、明るさの低下量を少なくすることができ、長期間の使用後における明るさは従来よりも却って明るくなり、また、より長期間に亘って明るさを持続させることが可能となる。

実際に、駆動モードを初期モードから長寿命モードに切り替えて駆動電力を低下させる切替タイミングは、従来型の定電力制御を行った場合（すなわち、光源ユニット１０を初期電力で駆動し続けた場合）のランプ電圧の経時変化に基づいて設定する。図４は、ランプ電圧の経時変化曲線の一例を示す図である。図４に示すように、光源ユニット１０を初期電力で駆動し続けると、ランプ電圧は、電極磨耗によって生じるアーク長変化に伴って上昇していく。そして、ランプ電圧は、その上昇勾配が急激に変化する屈曲点を境にして略一定値に維持される。本実施形態では、この経時変化曲線における屈曲点以前の所定のタイミング（例えば、タイミングＴ２０）を、駆動モードの切替タイミングとして設定する。この場合、Ｔ２０が図３のＴ１０に相当する。電力制御部７４は、光源ユニット１０を初期モードで駆動している間は、ランプ電圧検出回路７６により検出されるランプ電圧を監視し、前述のように設定した切替タイミングにおけるランプ電圧を閾値として当該閾値に達したタイミングで、駆動モードを長寿命モードに切り替え、駆動電力を低下させる。

なお、駆動モードの切替タイミングは、光源装置１００の特性を加味して設定することとしてもよい。すなわち、アーク長の変化に応じて明るさが敏感に変化するような特性を有するものの場合には、ランプ電圧が低い段階で駆動モードを切り替えるように、切替タイミングを調整してもよい。一方、アーク長が大きく変化しないと明るさが変化しないようなものであれば、ランプ電圧がある程度上昇してから駆動モードを切り替えるように、切替タイミングを調整してもよい。

図５は、電力制御処理の流れを説明するためのフローチャートである。本処理は、点灯スイッチの動作を検出すると開始され、消灯スイッチの動作を検出すると終了される。

すなわち先ず、電力制御部７４は、イグナイタ７３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Ｓ１０）。続いて電力制御部７４は、現時点の駆動モードを判定する。そして、駆動モードが初期モードの場合には（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ダウンチョッパ７１を適宜動作させ、光源ユニット１０を初期電力で発光させる（ステップＳ３０）。そして、電力制御部７４は、ランプ電圧検出回路７６により検出されるランプ電圧を監視し、現時点のランプ電圧が、図４に示して説明したように設定される切替タイミングにおけるランプ電圧に達した場合に（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、駆動モードを初期モードから長寿命モードに切り替える（ステップＳ５０）。そして、電力制御部７４は、ダウンチョッパ７１を適宜動作させ、駆動電力を初期電力から所定量低下させて光源ユニット１０を発光させる（ステップＳ６０）。また、点灯スイッチの動作を検出して本処理を開始し、上記のステップＳ２０において判定した駆動モードが長寿命モードの場合もステップＳ６０の処理を行い、初期電力を所定量低下させた電力で、光源ユニット１０を発光させる。

以上説明したように、光源装置１００の使用開始時においては、従来と同様の初期電力で光源ユニット１０を駆動する。そして、ランプ電圧が所定の閾値に達した時点で駆動電力を所定量低下させる。これにより、電極磨耗の進行を遅延させることができるので、初期状態の明るさを従来のまま確保しつつ、必要な明るさを長く持続させることができる。また、電極磨耗によって起こる発光管の失透等による明るさの劣化を抑制することができる。したがって、光源装置１００の長寿命が実現できる。

なお、以上説明した光源装置において、光源ユニット１０に用いるランプとしては、高圧水銀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。

また、上記した第１実施形態では、電力変動制御処理として、ランプ電圧が所定の閾値に達した場合に駆動電力を低下させる制御を行うこととしたが、以下のような変形例も可能である。

図６は、電力変動制御処理の変形例について説明するための図である。図６に示すように、本変形例では、電力制御処理として、光源ユニット１０のランプ電圧を監視し、ランプ電圧の変化量に応じて光源ユニット１０の駆動電力が徐々に低下するように、駆動電力を段階的に低下させる制御を行う。より詳細には、例えば、光源ユニット１０のランプ電圧の変化量が予め設定される所定値に達する度に、光源ユニット１０の駆動電力を所定量ずつ低下させる電力変動制御処理を行う。これによれば、電極磨耗の進行を遅延させることができ、第１実施形態と同様の効果が得られる。

図７は、電力変動制御処理の他の変形例について説明するための図である。図７に示すように、本変形例では、電力制御処理として、光源ユニット１０のランプ電圧を監視し、ランプ電圧の変化に伴って光源ユニット１０の駆動電力が徐々に低下するように、駆動電力を連続的に低下させる制御を行う。つまり、初期動作時から電力変動制御処理を行う。これによれば、電極磨耗の進行を遅延させることができ、第１実施形態と同様の効果が得られる。

或いは、電力変動制御処理として、次の制御を行うこととしてもよい。すなわち、光源装置１００の使用開始時における光源ユニット１０のランプ電圧に基づいて、ランプ電圧の変化量が所定の閾値に達した場合に駆動電力を徐々に低下させる電力変動制御を行うこととしてもよい（図８参照）。

また、上記の第１実施形態では、光源ユニット１０を定電力で駆動することを前提とし、所定のタイミングで駆動電力を初期電力から所定量低下させる場合について説明したが、光源ユニット１０を定電流で駆動し、所定のタイミングで駆動電流を初期電流から所定量低下させることも可能である。

〔第２実施形態〕
図９は、第１実施形態で説明した光源装置を組み込んだプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。本プロジェクタ２００は、図１の光源装置１００と、光源光を均一化して射出する照明光学系２０と、照明光学系２０を経た光源光を赤緑青の３色に分割する色分離光学系３０と、色分離光学系３０から射出された各色の光源光によって照明される光変調部４０と、光変調部４０からの各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム５０と、クロスダイクロイックプリズム５０を経た像光を不図示のスクリーンに投射するための投射光学系である投射レンズ６０とを備え、これらを光軸ＯＡに沿って順に配置して構成されている。

照明光学系２０は、凹レンズ２２と、一対の第１レンズアレイ２３ａ及び第２レンズアレイ２３ｂと、偏光変換部材２４と、重畳レンズ２５とを備える。このうち、凹レンズ２２は、光源装置１００からの光源光を平行化する。一対の第１レンズアレイ２３ａ及び第２レンズアレイ２３ｂは、マトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ２２を経た光源装置１００からの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２４は、第２レンズアレイ２３ｂから射出した光源光を例えば図９の紙面に垂直なＳ偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２５は、偏光変換部材２４を経た光源光を全体として適宜収束させる。そして、重畳レンズ２５とを経た光源光は、色分離光学系３０を経て、光変調部４０に設けられた各色の液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃを均一に重畳照明する。

色分離光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ，３１ｂと、補正光学系である３つのフィールドレンズ３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、反射ミラー３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄとを備える。ここで、第１ダイクロイックミラー３１ａは、赤緑青の３色のうち例えば赤光及び緑光を反射し青光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、入射した赤及び緑のうち例えば緑光を反射し赤光を透過させる。この色分離光学系３０において、光源装置１００からの略白色の光源光は、反射ミラー３５ａで光路を折り曲げられて第１ダイクロイックミラー３１ａに入射する。そして、第１ダイクロイックミラー３１ａを通過した青光は、例えばＳ偏光のまま、反射ミラー３５ｂを経てフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されて第２ダイクロイックミラー３１ｂでさらに反射された緑光は、例えばＳ偏光のままフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂを通過した赤光は、例えばＳ偏光のまま、レンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー３５ｃ，３５ｄ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。レンズＬＬ１，ＬＬ２及びフィールドレンズ３３ｃは、リレー光学系を構成している。このリレー光学系は、第１レンズＬＬ１の像を、第２レンズＬＬ２を介してほぼそのままフィールドレンズ３３ｃに伝達する機能を備えている。

光変調部４０は、３つの液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃを挟むように配置される３組の偏光フィルタ４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。ここで、青光用の液晶パネル４１ａと、これを挟む一対の偏光フィルタ４３ａ，４３ａとは、光源光のうち青光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための青光用の液晶ライトバルブを構成する。同様に、緑光用の液晶パネル４１ｂと、対応する偏光フィルタ４３ｂ，４３ｂとは、緑光用の液晶ライトバルブを構成し、赤光用の液晶パネル４１ｃと、偏光フィルタ４３ｃ，４３ｃとは、赤光用の液晶ライトバルブを構成する。

青光用の液晶パネル４１ａには、色分離光学系３０の第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されることによって分岐された青光が、フィールドレンズ３３ａを介して入射する。緑光用の液晶パネル４１ｂには、色分離光学系３０の第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されることによって分岐された緑光が、フィールドレンズ３３ｂを介して入射する。赤光用の液晶パネル４１ｃには、第２ダイクロイックミラー３１ｂを透過することによって分岐された赤光が、フィールドレンズ３３ｃを介して入射する。各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，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変調される。その際、偏光フィルタ４３ａ，４３ｂ，４３ｃによって、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃに入射する光源光の偏光方向が正確に調整されるとともに、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の成分光が像光として取り出される。

クロスダイクロイックプリズム５０は、光合成部材であり、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は青光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂは赤光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム５０は、液晶パネル４１ａからの青光を第１誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル４１ｂからの緑光を第１及び第２誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介して直進・射出させ、液晶パネル４１ｃからの赤光を第２誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。

投射レンズ６０は、クロスダイクロイックプリズム５０で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーンに投射する。つまり、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃに入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーンに投射される。

上記構成のプロジェクタ２００では、第１実施形態で説明した光源装置１００を用いているので、初期状態の明るさが確保され、且つ必要な明るさが長時間持続する寿命の長い光源装置を組み込んだプロジェクタが実現できる。これにより、光源装置の交換回数を減らすことができる。

なお、上記したプロジェクタ２００では、照明光学系２０を、凹レンズ２２、一対の第１レンズアレイ２３ａ及び第２レンズアレイ２３ｂ、偏光変換部材２４、及び重畳レンズ２５で構成したが、第１レンズアレイ２３ａ及び第２レンズアレイ２３ｂ、偏光変換部材２４等については省略することができる。さらに、凹レンズ２２、第１レンズアレイ２３ａ及び第２レンズアレイ２３ｂをロッドインテグレータに置き換えることもできる。

また、上記した光源装置１００では、リフレクタ２の首反射部２ｂを楕円曲面状としたが、放物曲面状としてもよい。放物曲面状の主反射部を有するリフレクタを備え光源装置をプロジェクタの光学系に用いる場合は、凹レンズ２２を省略することもできる。

また、上記したプロジェクタ２００では、色分離光学系３０を用いて光源光の色分離を行って、光変調部４０において各色の変調を行った後に、クロスダイクロイックプリズム５０において各色の像の合成を行っているが、単一の液晶パネルにより光変調を行うプロジェクタ、２つの液晶パネルにより光変調を行うプロジェクタ、或いは４つ以上の液晶パネルにより光変調を行うプロジェクタにも同様に適用可能である。

また、色分離光学系３０や光変調部４０に代えて、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、カラーホイールの透過光が照射されるデジタル・マイクロミラー・デバイスとを組み合わせたものを用いることによって、各色の光変調及び合成を行うこともできる。

また、上記の第２実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、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光変調部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、光変調部が光を反射するタイプであることを意味している。

また、プロジェクタとしては、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタと、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタとがあるが、本発明は何れのタイプのプロジェクタにも適用が可能である。

第１実施形態に係る光源装置の構成を説明する断面図である。 光源駆動装置の構成を模式的に示すブロック図である。 光源装置の長期間の使用に伴う明るさ変化を説明するための図である。 ランプ電圧の経時変化曲線の一例を示す図である。 電力変動制御処理の流れを説明するためのフローチャートである。 電力変動制御処理の変形例について説明するための図である。 電力変動制御処理の他の変形例について説明するための図である。 電力変動制御処理の他の変形例について説明するための図である。 第１実施形態で説明した光源装置を組み込んだプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。

符号の説明

１００…光源装置 １０…光源ユニット １…発光管 ２…リフレクタ ３…副鏡 １５…第１の電極 １６…第２の電極 ７０…光源駆動装置 ７０ａ…点灯装置 ７１…ダウンチョッパ ７２…インバータ回路 ７３…イグナイタ ７０ｂ…制御装置 ７４…電力制御部 ７０ｃ…ＤＣ／ＤＣコンバータ ７６…ランプ電圧検出回路 ７７…ランプ電流検出回路

Claims (7)

1. 一対の電極間で発光する発光管と、前記発光管からの光を反射して光源光を射出させるリフレクタとを有する光源ユニットと、
   前記光源ユニットを所定の駆動電力で駆動する駆動制御部と
   を備える光源装置であって、
   前記駆動制御部は、所定のタイミングで前記光源ユニットの駆動電力を所定量低下させる電力変動制御を行う光源装置。
2. 前記駆動制御部は、前記光源ユニットの動作電圧を監視し、動作電圧の変化量が所定の閾値に達したタイミングで前記電力変動制御を行う請求項１に記載の光源装置。
3. 前記駆動制御部は、前記光源ユニットの動作電圧を監視し、動作電圧の絶対値が所定の閾値に達したタイミングで前記電力変動制御を行う請求項１に記載の光源装置。
4. 前記駆動制御部は、前記光源ユニットの動作電圧を監視し、動作電圧の変化量に応じて前記光源ユニットの駆動電力が徐々に低下するように、段階的に前記電力変動制御を行う請求項１に記載の光源装置。
5. 前記駆動制御部は、動作電圧の変化量に応じて前記光源ユニットの駆動電力が徐々に低下するように、前記電力変動制御を行う請求項２及び請求項３のいずれか一項に記載の光源装置。
6. 前記駆動制御部は、前記光源ユニットの動作電圧を監視し、前記光源ユニットを前記所定の駆動電力で駆動した場合の経時変化曲線における屈曲点に到達するよりも前のタイミングで、前記電力変動制御を行う請求項１に記載の光源装置。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の光源装置と、
   前記光源からの照明光によって照明され、表示させる画像の画像情報に応じて照明光を変調する光変調部と、
   前記光変調部で変調された像光を投射する投射光学系と
   を備えるプロジェクタ。

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