JP4725251B2 - 光源点灯制御方法、光源点灯制御装置、および、プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源点灯制御方法、光源点灯制御装置、および、プロジェクタに関する。

従来、光源ランプから射出された光束を、画像情報に応じて変調して拡大投写するプロジェクタが利用されている。プロジェクタは、近年、ビジネス・教育の場でのプレゼンテーションや、家庭内での映画鑑賞など、種々の用途に用いられている。
プロジェクタに使用される光源ランプとして、高輝度および安定発光をさせるために、放電管内にハロゲンガスを封入した高圧水銀ランプ、および、メタルハライドランプ等が採用されている。

光源ランプは、放電管内に対向して設けられた２枚の電極間で発生する放電によって点灯される。具体的に、光源ランプを安定に点灯するには、電極間に高電圧を印加して放電管内のガスを絶縁破壊させた後、電極間の電流および電圧を、それぞれ安定放電に適した値（定格値）になるまで制御しなければならない。

しかしながら、絶縁破壊後から安定放電に達するまでの期間は、電流および電圧の変動が大きいため、過度な電流および電圧によって電極が損傷されてしまうという問題がある。例えば、絶縁破壊直後は、電極間の電圧が一時的に低下するため、定格値よりはるかに大きい電流が流れてしまう。この電流によって電極が磨耗される。
これに対し、絶縁破壊後から電極間の電圧が定格値に達するまでは、電極間を流れる電流を定格値で一定に制御する高圧放電灯の制御方法が提示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３０６６８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の高圧放電灯の制御方法では、次のような問題がある。
すなわち、特許文献１に示されるように、一定の定格電流を電極間に流しつづけると電極間の電圧は上昇する。しかし、電圧は定格値に達した後も上昇を続け、ある期間、定格値以上の電圧が電極間に印加される。引用文献１に記載の高圧放電灯の制御方法では、このような電圧のオーバーシュートによって、電極の磨耗が生じてしまうという課題がある。

本発明の目的は、光源の点灯時に電極の磨耗を抑制することのできる光源点灯制御方法、光源点灯制御装置、および、プロジェクタを提供することにある。

前記した目的を達するために、本発明の光源点灯制御方法は、高圧放電ランプからなる光源の点灯開始後から予め設定された所定期間が経過するまでの間、前記光源のグロー放電を発生させるグロー放電発生過程と、前記グロー放電発生過程後、前記光源に与えられる電流を制御し、前記光源に印加される電圧を定格電圧まで上昇させる立ち上がり期間制御過程と、前記光源に印加される電圧が前記定格電圧まで上昇されると、前記光源の定電力制御を行う定電力制御過程とを備え、前記立ち上がり期間制御過程は、前記グロー放電発生過程で前記光源に与えられた電流を所定の下げ幅で低減させた電流を与える電流低減ステップと、前記グロー放電発生過程終了からの経過時間を計時する計時ステップと、前記経過時間が予め設定された時間に達すると、その際に前記光源に印加されている電圧を計測する光源電圧計測ステップと、前記光源電圧計測ステップで計測された電圧が、前記定格電圧未満であるか否かを判定する電圧比較ステップと、前記電圧比較ステップで、前記光源電圧計測ステップで計測された電圧が前記定格電圧未満であると判定されると、前記光源に与えられる電流を増加させる電流増加ステップと、を有することを特徴とする。

ここで、光源としては、放電方式の発光体であれば種々のものを採用することができ、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等を採用することができる。

本発明によれば、立ち上がり期間制御過程において、グロー放電発生過程時の電流を所定の下げ幅で低減させた電流を光源に与える。すると、光源に印加される電圧の上昇は、グロー放電発生過程時の電流、もしくは光源の定格電流を入力した場合と比べて緩やかなものとなる。そして、電圧が定格電圧に到達すると、定電力制御過程において、光源にかかる電力が一定に維持されるよう電流を制御する。このとき、定格電圧に到達するまでの電圧の上昇が緩やかであったため、定格電圧到達後の電圧の飛び上がり（オーバーシュート）を抑えることができる。従って、本発明の光源点灯制御方法によれば、電圧のオーバーシュートによる光源の電極の磨耗を抑制することができる。

本発明では、前記立ち上がり期間制御過程は、前記グロー放電発生過程で前記光源に与えられた電流を所定の下げ幅で低減させた電流を与える電流低減ステップと、前記グロー放電発生過程終了からの経過時間を計時する計時ステップと、前記経過時間が予め設定された時間に達すると、その際に前記光源に印加されている電圧を計測する光源電圧計測ステップと、前記光源電圧計測ステップで計測された電圧が、前記定格電圧未満であるか否かを判定する電圧比較ステップと、前記電圧比較ステップで、前記光源電圧計測ステップで計測された電圧が前記定格電圧未満であると判定されると、前記光源に与えられる電流を増加させる電流増加ステップと、を有する。

ここで、光源電圧計測ステップにおける予め設定された時間とは、従来の光源点灯制御において、グロー放電が終了してから光源の点灯が安定化するまでに要する一般的な時間である。すなわち、当該時間は、従来の光源点灯制御のデータを基に予め設定され、光源の種類、仕様および使用環境に応じて適宜変更することができる。

本来、立ち上がり期間制御過程では、ある期間グロー放電発生過程よりも小さい電流を与えて、光源に印加される電圧が定格電圧に到達するまで待機する。しかし、電流を低下させた期間があることから、光源に印加される電圧が定格電圧に到達するまでに時間を要してしまう場合が考えられる。
これに対し、本発明では、グロー放電過程終了時から予め設定された時間が経過すると、電圧比較ステップにおいて、現在光源に印加されている電圧が定格電圧未満であるか否かを判定する。そして、定格電圧未満であると判定されると、電流増加ステップにおいて、光源に与えられる電流が増加される。すると、電流を増加させたことにより光源に印加される電圧の上昇率が大きくなり、光源に印加される電圧を定格電圧まで早く到達させることができる。
このように、本発明の光源点灯制御方法によれば、光源が安定放電に達するまでに時間を要する場合、電圧の上昇を急がせることができる。従って、光源の点灯の安定化に長時間かかることのないように点灯制御を行うことができる。

本発明では、前記電流増加ステップは、前記光源に与えられる電流を、時定数を持たせて増加させることが好ましい。
本発明では、電流を増加する際に、時定数を持たせて増加する。これにより、光源にかかる電力も序々に増加するため、光源の明るさも序々に増していくことになる。従って、本発明の光源点灯制御方法によれば、光源の明るさが急激に変化することを防ぐことができる。

本発明は、前述した光源点灯制御方法だけでなく、光源点灯制御装置およびプロジェクタとしても構成することができる。
すなわち、本発明の光源点灯制御装置は、高圧放電ランプからなる光源の点灯開始後から予め設定された所定期間が経過するまでの間、前記光源のグロー放電を発生させるグロー放電発生手段と、前記グロー放電発生後、前記光源に与えられる電流を制御し、前記光源に印加される電圧を定格電圧まで上昇させる立ち上がり期間制御手段と、前記光源に印加される電圧が前記定格電圧まで上昇されると、前記光源の定電力制御を行う定電力制御手段とを備え、前記立ち上がり期間制御手段は、前記グロー放電発生手段で前記光源に与えられた電流を所定の下げ幅で低減させた電流を与え、前記グロー放電発生過程終了からの経過時間を計時し、前記経過時間が予め設定された時間に達すると、その際に前記光源に印加されている電圧を計測し、計測された電圧が前記定格電圧未満であるか否かを判定し、計測された電圧が前記定格電圧未満であると判定されると、前記光源に与えられる電流を増加させることを特徴とする。
さらに、本発明のプロジェクタは、前記光源点灯制御装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、前述した作用および効果と同様の作用および効果を享受することができる点灯制御装置およびプロジェクタを提供することができる。

以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、プロジェクタ１に実装された光源ランプ２１１（図２）の点灯制御を取り上げる。
〔１．プロジェクタ１の内部構成〕
プロジェクタ１は、光源ランプ２１１から射出された光束を画像情報に応じて変調し、スクリーン等の投写面上に拡大投射する光学機器である。
図１は、プロジェクタ１の内部構成を示すブロック図である。
プロジェクタ１は、図１に示すように、光学エンジン２と、制御基板３と、電源ブロック４とを備えている。

〔1-1．光学エンジン２の構成〕
図２は、プロジェクタ１に内蔵された光学エンジン２の光学系の構成を示す模式平面図である。
光学エンジン２は、図２に示すように、光源ランプ２１１から射出された光束を変調して、後述する制御基板３から入力される画像情報に応じた光学像を形成し、形成された光学像を投射レンズ２６により拡大投射するものである。
このような光学エンジン２は、光源装置２１と、インテグレータ照明光学系２２と、色分離光学系２３と、リレー光学系２４と、光学装置２５と、投射レンズ２６と、これらを内部に収納する光学部品用筐体（図示省略）と、投射レンズ２６を保持固定するヘッド体（図示省略）とを備えて構成されている。

光源装置２１は、高圧放電ランプからなる光源としての光源ランプ２１１と、リフレクタ２１２と、防爆ガラス２１３とを備えて構成されている。そして、この光源装置２１は、光源ランプ２１１から射出された放射状の光線をリフレクタ２１２で反射して平行光線とし、この平行光線を、防爆ガラス２１３を介して外部へと射出する。

このうち、光源ランプ２１１は、ガラスから成る放電管と、放電管内に対向して配置された陽極電極および陰極電極とを備えている。放電管には、水銀および希ガス等が封入されている。両電極は、高融点金属棒から成り、それぞれ導通を得るためのタングステン棒およびリード線等が接続されている。
本実施形態では、高圧水銀ランプを採用しているが、メタルハライドランプやハロゲンランプ等を採用することもできる。
また、リフレクタ２１２としては、放物面鏡を採用しているが、放物面鏡の代わりに、平行化凹レンズおよび楕円面鏡を組み合わせたものを採用してもよい。

防爆ガラス２１３は、リフレクタ２１２の開口部分を閉塞する透光性のガラス部材であり、光源ランプ２１１が破裂した場合に、当該光源ランプ２１１の破片が外部に飛散しないように構成されている。

インテグレータ照明光学系２２は、光学装置２５を構成する後述する４つの液晶パネル２５１の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系である。このインテグレータ照明光学系２２は、第１レンズアレイ２２１と、第２レンズアレイ２２２と、偏光変換素子２２３と、重畳レンズ２２４とを備えている。

第１レンズアレイ２２１は、光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有し、各小レンズは、光源装置２１から射出された光束を複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ２２２は、第１レンズアレイ２２１と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ２２２は、重畳レンズ２２４とともに、第１レンズアレイ２２１の各小レンズの像を後述する液晶パネル２５１上に結像させる機能を有する。

偏光変換素子２２３は、第２レンズアレイ２２２と重畳レンズ２２４との間に配設される。このような偏光変換素子２２３は、第２レンズアレイ２２２からの光を略１種類の直線偏光に変換するものであり、これにより、光学装置２５での光の利用効率が高められている。

具体的に、偏光変換素子２２３によって略１種類の直線偏光に変換された各部分光は、重畳レンズ２２４によって最終的に光学装置２５の後述する液晶パネル２５１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル２５１を用いたプロジェクタ１では、１種類の直線偏光しか利用できないため、他種類のランダムな偏光光を発する光源ランプ２１１からの光のほぼ半分が利用されない。そこで、偏光変換素子２２３を用いることにより、光源ランプ２１１から射出された光束を略１種類の直線偏光に変換し、光学装置２５での光の利用効率を高めている。

色分離光学系２３は、２枚のダイクロイックミラー２３１，２３２と、反射ミラー２３３とを備え、ダイクロイックミラー２３１，２３２により、インテグレータ照明光学系２２から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。

リレー光学系２４は、入射側レンズ２４１と、リレーレンズ２４３と、反射ミラー２４２，２４４とを備え、色分離光学系２３で分離された色光である赤色光を光学装置２５の後述する赤色光用の液晶パネル２５１Ｒまで導く機能を有している。

この際、色分離光学系２３のダイクロイックミラー２３１では、インテグレータ照明光学系２２から射出された光束の赤色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、青色光成分が反射する。ダイクロイックミラー２３１によって反射した青色光は、反射ミラー２３３で反射し、フィールドレンズ２５５を通って、光学装置２５の後述する青色光用の液晶パネル２５１Ｂに到達する。このフィールドレンズ２５５は、第２レンズアレイ２２２から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光用、赤色光用の光変調装置の光束入射側に設けられたフィールドレンズ２５５も同様である。

また、ダイクロイックミラー２３１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー２３２によって反射し、フィールドレンズ２５５を通って、緑色光用の液晶パネル２５１Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー２３２を透過してリレー光学系２４を通り、さらにフィールドレンズ２５５を通って、赤色光用の液晶パネル２５１Ｒに到達する。

なお、赤色光にリレー光学系２４が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色
光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ２４１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ２５５に伝えるためである。なお、リレー光学系２４には、３つの色光のうち赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光、緑色光を通す構成としてもよい。

光学装置２５は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。光学装置２５は、色分離光学系２３で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板２５２と、各入射側偏光板２５２の光路後段に配置される３つの液晶パネル２５１（赤色光用の液晶パネルを２５１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを２５１Ｇ、青色光用の液晶パネルを２５１Ｂとする）と、各液晶パネル２５１の光路後段に配置される３つの射出側偏光板２５３と、クロスダイクロイックプリズム２５４とを備える。

そして、これら入射側偏光板２５２、液晶パネル２５１、射出側偏光板２５３、およびクロスダイクロイックプリズム２５４は、一体的に装置化されている。なお、入射側偏光板２５２、液晶パネル２５１、および、射出側偏光板２５３は、具体的な図示は省略するが、所定の間隔を空けて配置されている。

入射側偏光板２５２は、偏光変換素子２２３で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子２２３で揃えられた光束の偏光軸と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板２５２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。

液晶パネル２５１は、一対の透明ガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、後述する制御基板３から出力される制御信号に応じて、画像形成領域内にある前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板２５２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
射出側偏光板２５３は、入射側偏光板２５２と略同様の構成であり、液晶パネル２５１の画像形成領域から射出された光束のうち、入射側偏光板２５２における光束の透過軸と直交する偏光軸を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。

クロスダイクロイックプリズム２５４は、射出側偏光板２５３から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム２５４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、４つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、液晶パネル２５１Ｒ，２５１Ｂから射出され射出側偏光板２５３を介した各色光を反射し、液晶パネル２５１Ｇから射出され射出側偏光板２５３を介した緑色光を透過する。このようにして、各液晶パネル２５１Ｒ，２５１Ｇ，２５１Ｂにて変調された各色光が合成され、カラー画像が形成される。

投射レンズ２６は、鏡筒内に複数のレンズ、および、入射光束を偏向するミラーが収納された構成を有し、光学装置２５から射出されたカラー画像を拡大し投射するものである。この投射レンズ２６は、光学装置２５の光束射出側に配置され、後述するヘッド体に固定されている。

光学部品用筐体は、内部に所定の照明光軸Ｄが設定され、上述した光学部品２４〜２５を照明光軸Ｄに対する所定位置に配置する。
ヘッド体は、例えばアルミニウム合金またはマグネシウム合金等の金属材料から構成され、光学装置２５および投射レンズ２６を一体化するとともに、一体化した装置を光学部品用筐体に対して取付けるものである。

〔1-2．制御基板３の構成〕
図１に戻って、制御基板３は、制御部３１と、液晶パネル駆動用ＩＣ３２と、インターフェイス３３とを備えている
インターフェイス３３には、コネクタ群が実装されていて、コネクタ群から入力する画像情報は、このインターフェイスを介して制御部に出力される。
制御部３１は、検出された各種信号に応じて演算処理を行い、演算処理結果に基づく制御命令を各構成部材２、４に出力する。例えば、制御部３１は、インターフェイス３３を介して画像情報が入力すると、画像情報の演算処理を行い、演算処理結果に基づく制御命令を液晶パネル駆動用ＩＣ３２に出力する。
液晶パネル駆動用ＩＣ３２は、この制御命令に基づいて駆動信号を生成出力して各液晶パネル２５１（２５１Ｒ、２５１Ｇ、２５１Ｂ）を駆動させる。これにより、各液晶パネル２５１において画像情報に応じた光変調が行なわれ、光学像が形成される。

〔1-3．電源ブロック４の構成〕
電源ブロック４は、図１に示すように、電源部４１と、ランプ駆動部４２とを備えている。
このうち、電源部４１は、電源ケーブルを通して外部から供給された電力を、ランプ駆動部４２や制御基板３等に供給するものである。
なお、電源ブロック４付近には、排気ファン（図示省略）が設けられており、プロジェクタ１内部の各構成部材を冷却した空気は、この排気ファンによって集められ、外部に排出される。

〔1-3-1．ランプ駆動部４２の構成〕
ランプ駆動部４２は、前述した光源装置２１に安定した電圧で電力を供給するための変換回路である。商用交流電流は、電源部４１により整流され、さらに、ランプ駆動部４２により変換され、直流電流や交流矩形波電流となって光源装置２１に供給される。なお、ランプ駆動部４２は、本発明の光源点灯制御装置に相当する。
図３は、ランプ駆動部４２の構成を説明するための模式図である。
ランプ駆動部４２は、図３に示すように、ダウンチョッパ５１と、インバータブリッジ５２と、イグナイタ５３と、コントローラ５４と、メモリ５５とを備えている。

ダウンチョッパ５１は、略３００〜４００Ｖで入力する直流電圧を、光源ランプ２１１の点灯に適した略５０〜１５０Ｖに降下させる回路であり、直列接続されるコイル５１１およびダイオード５１２と、これらの素子から分岐して接続されるトランジスタ５１３およびコンデンサ５１４とを備えている。

これらコイル５１１、ダイオード５１２、およびコンデンサ５１４は、入力する直流電流の高周波成分を除去したり、整流したり、入力される直流電圧を定電力にする素子として機能する。
トランジスタ５１３は、コイル５１１およびダイオード５１２と接続される側とは反対側がグランドに接続されており、このトランジスタ５１３をスイッチング素子として利用することにより、入力した直流電流の一部がグランドに流れて、電圧が降下する。具体的には、このトランジスタ５１３のスイッチングスピードおよび時定数を制御することにより、入力した直流電圧を、所望の電圧に降下させることができる。

インバータブリッジ５２は、直流電流を交流矩形波電流に変換する部分であり、一対のトランジスタ５２１および一対のトランジスタ５２２を備えたブリッジ回路として構成される。光源ランプ２１１は、トランジスタ５２１およびトランジスタ５２２の間に接続されている。
このブリッジ回路には、ダウンチョッパ５１を経て整流された直流電流が入力され、トランジスタ５２１およびトランジスタ５２２にパルス信号を与えると、一対のトランジスタ５２１を含む経路と、一対のトランジスタ５２２を含む経路とが交互に短絡して電流が流れ、これにより、その間に接続された光源ランプ２１１に交流矩形波電流が流れるようになる。

イグナイタ５３は、光源ランプ２１１の電極間の絶縁破壊を行って、光源ランプ２１１の始動を促す回路である。イグナイタ５３は、ダウンチョッパ５１およびインバータブリッジ５２を含む点灯装置と光源ランプ２１１との間に、光源ランプ２１１と並列となるように接続されている。
このイグナイタ５３は、本例では、図示を略したが、高圧パルス発生回路およびこの高圧パルス発生回路が一次側に接続されるパルストランスを備え、高圧パルス発生回路で発生した高電圧パルスを、パルストランスの二次側で昇圧し、昇圧した電圧を光源ランプ２１１に印加することにより、光源ランプ２１１の電極間の絶縁が破壊され、電気的導通が確保されて光源ランプ２１１が点灯を開始する。

コントローラ５４は、前述したダウンチョッパ５１、インバータブリッジ５２、およびイグナイタ５３を制御する部分である。このコントローラ５４は、４ビットあるいは８ビットのマイコンチップとして構成される。
コントローラ５４は、図３に示すように、内部で実行可能なプログラムとして動作するチョッパ制御部５４１と、インバータ制御部５４２と、イグナイタ制御部５４３と、点灯起動検出部５４４と、ランプ電圧計測部５４５Ａと、ランプ電流計測部５４５Ｂと、電流値制御部５４６と、および、定電力制御部５４７とを備えている。

チョッパ制御部５４１は、後述する電流値制御部５４６および定電力制御部５４７の制御に従ってダウンチョッパ５１の動作制御を行う。チョッパ制御部５４１は、光源ランプ２１１に定格電力を付与したり、これよりも少ない電力を付与して光源ランプの点灯を制御したりする。具体的には、チョッパ制御部５４１は、ダウンチョッパ５１のスイッチング素子として働くトランジスタ５１３に対してパルス信号を出力して制御する。

インバータ制御部５４２は、インバータブリッジ５２の動作制御を行う。具体的には、インバータ制御部５４２は、トランジスタ５２１およびトランジスタ５２２に、同じ周波数かつ位相の異なるパルス信号をそれぞれ出力して、トランジスタ５２１、５２２のスイッチングを制御を行い、電源ランプ２１１に交流電流を入力させる。
イグナイタ制御部５４３は、イグナイタ５３の動作制御を行う。イグナイタ制御部５４３は、プロジェクタ１に起動操作信号が入力されると、前述したイグナイタ５３に制御信号を出力して、イグナイタ５３を動作させる。
なお、イグナイタ５３およびイグナイタ制御部５４３は、本発明のグロー放電発生手段に相当する。

点灯起動検出部５４４は、光源ランプ２１１の点灯を指令するランプ点灯命令が入力したか否かを検出する部分である。点灯起動検出部５４４は、ランプ点灯命令を検出すると、イグナイタ５３の駆動開始の指令を、イグナイタ制御部５４３に出力する。
なお、ランプ点灯命令とは、プロジェクタ１の筐体外部、または、リモートコントローラに設けられた電源キー（図示省略）の押下に応じて、制御基板３上の制御部３１が、電源ブロック４へ出力する制御命令である。
ランプ電圧計測部５４５Ａは、光源ランプ２１１の電極間に印加されている電圧（ランプ電圧）を計測する。
また、ランプ電流計測部５４５Ｂは、光源ランプ２１１を流れる電流（ランプ電流）を計測する。

次に説明する電流値制御部５４６および定電力制御部５４７は、ランプ電圧に基づいて光源に入力すべき電流値を解析し、解析された電流値に応じた制御指令をチョッパ制御部５４１に出力する。
このうち、電流値制御部５４６は、イグナイタ５３によって光源ランプ２１１に高電圧が印加されてから、ランプ電圧が光源ランプ２１１の定格電圧に到達するまで、光源ランプ２１１に入力されるランプ電流の制御を行う。

まず、電流値制御部５４６は、コントローラ５４内に付設されたタイマ（図示省略）を用いて、高電圧印加時からの経過時間を計測し、一定時間の経過をもってグロー放電が終了したと判定している。なお、本実施形態では、一定時間を３秒間としている。
そして、電流値制御部５４６は、グロー放電が終了すると、光源に入力されるランプ電流の電流値を低下させる。本実施形態では、予め設定された下げ幅で序々に低下させる。
この後、ランプ電圧が定格電圧に到達するまで、もしくは、後述する目標到達時間が経過するまで、電流値制御部５４６は、予め設定された電流値の値変化に従って、チョッパ制御部５４１に制御指令を出力する。

電流値制御部５４６は、グロー放電終了時から予め設定された時間（目標到達時間）が経過すると、ランプ電圧を確認し、ランプ電圧が光源ランプ２１１の定格電圧未満であるか否かを判定する。
目標到達時間は、従来の光源点灯制御において、グロー放電が終了してから定格電圧が確保されるまでに要する一般的な時間である。すなわち、目標到達時間は、従来の光源点灯制御のデータを基に予め設定され、光源ランプ２１１の種類、仕様および使用環境に応じて適宜変更することができる。本実施形態では、目標到達時間を３分間としている。
電流値制御部５４６は、ランプ電圧が定格電圧未満であると判定すると、当初予定していた電流値の値変化を変更し、ランプ電流を定格電流に到達するまで上昇させる。本実施形態では、予め設定された時定数で序々に上昇させる。
なお、ダウンチョッパ５１、チョッパ制御部５４１および電流値制御部５４６は、本発明の立ち上がり期間制御手段に相当する。

定電力制御部５４７は、ランプ電圧が定格電圧に到達すると、以後、光源ランプ２１１にかかる電力が定格電力を維持するよう制御する。具体的には、定電力制御部５４７は、ランプ電圧およびランプ電流を監視し、このランプ電圧およびランプ電流を基に光源ランプ２１１にかかる電力を求め、光源ランプ２１１に定格電力をかけるために必要な電流値を解析する。
なお、ダウンチョッパ５１、チョッパ制御部５４１および定電力制御部５４７は、本発明の定電力制御手段に相当する。

メモリ５５は、前述したチョッパ制御部５４１、インバータ制御部５４２、イグナイタ制御部５４３、点灯起動検出部５４４、ランプ電圧計測部５４５Ａ、電流値制御部５４６、および、定電力制御部５４７の各プログラムを格納する記憶領域である。これらのプログラムは、プロジェクタ１の起動とともにコントローラ５４上に呼び出されて機能する。

〔２．コントローラ５４の作用〕
次に、ランプ駆動部４２のコントローラ５４が実行する光源点灯制御処理を、図４〜図６に基づいて説明する。
図４は、光源点灯制御処理を説明するためのフロー図である。
コントローラ５４において、点灯起動検出部５４４は、制御部３１から出力される制御命令を監視しており、ランプ点灯命令が出力されたか否かを判定している（Ｓ１）。ランプ点灯命令が出力されない場合、点灯起動検出部５４４は、制御命令の監視を続行する。
一方、ランプ点灯命令が出力された場合、イグナイタ制御部５４３は、イグナイタ５３を駆動し、光源ランプ２１１の電極間に高電圧を印加する（Ｓ２）。さらに、電流値制御部５４６は、処理Ｓ２での高電圧印加と同時に、タイマを用いて計時を開始する（Ｓ３）。

電流値制御部５４６は、タイマにより計時される経過時間を監視して、３秒間経過したか否かを判定する（Ｓ４）。３秒間経過していないと判定した場合、電流値制御部５４６は、経過時間の監視を続行する。なお、処理Ｓ１〜処理Ｓ４は、本発明のグロー放電発生過程に相当する。
一方、３秒間経過したと判定すると、電流値制御部５４６は、計時していた時間をリセットし、再び計時を開始する（Ｓ５）。さらに、電流値制御部５４６は、光源ランプ２１１に入力されるランプ電流Ｉ（図５）を、予め設定された下げ幅で低減させていく（Ｓ６）。

図５（Ａ）は、グロー放電終了時からのランプ電流Ｉの時間変化を表すグラフ（時間ｔ−電流Ｉグラフ）、図５（Ｂ）は、ランプ電圧Ｖの時間変化（時間ｔ−電圧Ｖグラフ）を示したグラフである。
図５（Ａ）の時間ｔ−電流Ｉグラフ内のＡ期間に表されるように、処理Ｓ６によって、ランプ電流Ｉは、グロー放電終了時の電流値Ｉ_０から序々に低下していく。また、このＡ期間では、図５（Ｂ）の時間ｔ−電圧Ｖグラフに表されるように、放電管内の温度の上昇により、ランプ電圧Ｖが増加していく。

次に、ランプ電圧計測部５４５Ａは、ランプ電圧Ｖを計測し（Ｓ７）、電流値制御部５４６は、計測されたランプ電圧Ｖが光源ランプ２１１の定格電圧Ｖ_rangeに到達したか否かを判定する（Ｓ８）。
ランプ電圧が定格電圧Ｖ_rangeに到達した場合、処理Ｓ１５へ移行し、定電力制御部５４７は、光源ランプ２１１の定電力制御を行う。
一方、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeに到達していない場合、電流値制御部５４６は、タイマにより計時される経過時間を監視し、３分間経過したか否かを判定する（Ｓ９）。３分間経過していないと判定した場合、ランプ電圧計測部５４５Ａは、処理Ｓ７に戻り、ランプ電圧Ｖの計測を行う

一方、３分間経過したと判定した場合、ランプ電圧計測部５４５Ａは、ランプ電圧Ｖを計測し（Ｓ１０）、電流値制御部５４６は、計測されたランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_range未満であるか否かを判定する（Ｓ１１）。ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_range以上であると判定された場合、処理Ｓ１５へ移行し、定電力制御部５４７は、光源ランプ２１１の定電力制御を行う。
一方、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_range未満であると判定された場合、電流値制御部５４６は、ランプ電流Ｉの値を定格電流Ｉ_rangeに達するまで上昇させる（Ｓ１２）。

図５（Ａ）の時間ｔ−電流Ｉグラフ内のＢ期間に表されるように、処理Ｓ１２によって、ランプ電流Ｉは、序々に増加し、やがて定格電流Ｉ_rangeに到達する。
さらに、処理Ｓ１２でランプ電流Ｉが増加されたことから、図５（Ｂ）の時間ｔ−電圧ＶグラフのＢ期間に表されるように、ランプ電圧Ｖは、Ａ期間よりも大きい上昇率で増加していく。
すなわち、図５に示す時間ｔ−電流Ｉグラフ、および、時間ｔ−電圧Ｖグラフは、処理Ｓ８でランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeに到達していないと判定され、さらに、グロー放電終了時から３分経過後、処理Ｓ１１でランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_range未満であると判定された場合のランプ電流Ｉおよびランプ電圧Ｖの時間変化を示したグラフである。

そして、ランプ電圧計測部５４５Ａは、ランプ電圧Ｖを計測し（Ｓ１３）、電流値制御部５４６は、計測されたランプ電圧Ｖが、光源ランプ２１１の定格電圧Ｖ_rangeに到達したか否かを判定する（Ｓ１４）。ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeに到達していない場合、ランプ電圧計測部５４５Ａは、処理Ｓ１３に戻り、ランプ電圧Ｖの計測を行う。なお、処理Ｓ５〜処理Ｓ１４は、本発明の立ち上がり期間制御過程に相当する。

一方、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeに到達した場合、定電力制御部５４７は、光源ランプ２１１の定電力制御を行う（Ｓ１５）。
図５（Ａ）の時間ｔ−電流Ｉグラフ内のＣ期間に表されるように、定電力制御部５４７は、ランプ電圧Ｖおよびランプ電圧Ｉの変動に応じて、光源ランプ２１１にかかる電力が定格電力で維持されるように、ランプ電流Ｉを調節する。また、図５（Ｂ）の時間ｔ−電圧Ｖグラフ内のＣ期間に表されるように、ランプ電圧Ｖは、定格電圧Ｖ_rangeに到達した後、定電圧特性を示す。なお、この処理Ｓ１５は、本発明の定電力制御過程に相当する。

図６は、上述した光源点灯制御処理において、グロー放電終了後からのランプ電流Ｉおよびランプ電圧Ｖの関係を表すグラフ（電圧Ｖ−電流Ｉグラフ）である。
このうち、破線のグラフＩ_１は、処理Ｓ８（図４）において、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeに到達したと判定された場合のランプ電流Ｉの値変化を示している。
これに対し、実線のグラフＩ_２は、処理Ｓ８において、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeに到達していないと判定され、さらに、処理Ｓ１１（図４）において、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeよりも小さいと判定された場合のランプ電流Ｉの値変化を示している。

前述したように、本実施形態によれば、立ち上がり期間制御過程において、グロー放電発生過程時の電流Ｉ_０よりも小さいランプ電流Ｉを光源に与える（処理Ｓ６）。すると、ランプ電圧Ｖの上昇は、グロー放電時のランプ電流Ｉ_０、もしくは光源ランプ２１１の定格電流Ｉ_rangeを入力した場合と比べて緩やかなものとなる。
そして、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeに到達すると、処理Ｓ１５において、定電力制御部５４７は、光源ランプ２１１にかかる電力が一定に維持されるようランプ電流Ｉを制御する。このとき、定格電圧Ｖ_rangeに到達するまでのランプ電圧Ｖの上昇が緩やかであったため、定格電圧Ｖ_range到達後のランプ電圧Ｖの飛び上がり（オーバーシュート）を抑えることができる。
従って、本実施形態の光源点灯制御方法によれば、ランプ電圧Ｖのオーバーシュートによる光源ランプ２１１の電極の磨耗を抑制することができる。

本来、処理Ｓ６で光源ランプ２１１に入力されるランプ電流Ｉを低下させた後、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeに到達するまで待機するが、ランプ電流Ｉを低下させたため、定格電圧Ｖ_range到達までに時間を要してしまう場合が考えられる。
これに対し、本実施形態では、処理Ｓ９において、グロー放電終了時から目標到達時間の経過が判定されると、処理Ｓ１１において、電流値制御部５４６は、現在のランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeに達しているか否かを判定する。そして、定格電圧Ｖ_rangeに達していないと判定されると、処理Ｓ１２において、ランプ電流Ｉが増加される。ランプ電流Ｉが増加されることにより電圧Ｖの上昇率が大きくなり、定格電圧Ｖ_rangeに早く到達させることができる。
すなわち、本実施形態の光源点灯制御方法によれば、光源ランプ２１１が安定放電に達するまでに時間を要する場合、ランプ電圧Ｖの上昇を急がせることができる。従って、光源ランプ２１１の点灯の安定化に長時間かかることのないように制御することができる。

本実施形態では、ランプ電流Ｉを増加させる際に、時定数を持たせて増加させる。これにより、光源ランプ２１１にかかる電力も序々に増加するため、光源ランプ２１１の明るさも序々に増していくことになる。従って、本実施形態の光源点灯制御方法によれば、光源ランプ２１１の明るさが急激に変化することを防ぐことができる。

〔３．前記実施形態の変形〕
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、前記実施形態は、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、立ち上がり期間制御過程において、光源ランプ２１１に入力されるランプ電流Ｉを、図６に示す値変化で制御したが、本発明では、立ち上がり期間制御過程において、少なくとも、グロー放電終了時におけるランプ電流Ｉ_０、および、定格電流よりも小さいランプ電流Ｉが光源ランプ２１１に入力される期間が存在すればよい。従って、電流値制御部５４６は、図７〜図１０に示されるような値変化でランプ電流Ｉを制御してもよい。

前記実施形態では、プロジェクタ１の光源ランプ２１１に、本発明に係る光源制御方法を利用していた。しかし、本発明はこれに限られず、要するに、放電管と、電極とを有する光源を備えた機器であれば本発明を採用することができ、前記と同様の作用および効果を享受できる。
また、前記実施形態では、電流値制御部５４６、定電力制御部５４７を含む種々の制御をコントローラ５４内に展開されるプログラムとして構成していたが、本発明はこれに限らず、例えば、基板上に種々の回路素子を実装して構成することもできる。

さらに、本発明では、処理Ｓ１１において、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_range未満であると判定されると、処理Ｓ１０で計測されたランプ電圧Ｖに応じて、処理Ｓ１２で行なわれるランプ電流Ｉの増加方法を工夫してもよい。
例えば、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeよりも遥かに小さい値である場合、電流値制御部５４６は、小さな時定数で急激にランプ電流Ｉを増加させて、ランプ電圧Ｖの上昇を急がせればよい。一方、ランプ電圧Ｖが定格電圧Ｖ_rangeよりも僅かに小さい値である場合、電流値制御部５４６は、大きな時定数で緩やかにランプ電流Ｉを増加させ、電圧Ｖのオーバーシュートが発生しないように電圧Ｖを上昇させればよい。
また、これとは対照的に、本発明では、前記実施形態の処理Ｓ９で、グロー放電終了時から３分経過したと判定されると、処理Ｓ１０および処理Ｓ１１を行なわず、処理Ｓ１２に移行して、すぐさまランプ電流Ｉの増加処理を行なうようにしてもよい。

本実施形態の処理Ｓ５〜処理Ｓ１４、および、前述した図７〜図１０に示す変形例の立ち上がり期間制御過程では、光源ランプ２１１に入力されるランプ電流Ｉを、ランプ電圧Ｖに応じて制御した。これに対し、本発明では、ランプ電流Ｉを、グロー放電終了時から計測されている経過時間に応じて制御してもよい。図１１は、本変形例を説明するための時間ｔ−電流Ｉグラフである。時間ｔは、グロー放電終了時からの経過時間である。この図１１に示すように、本発明では、時間ｔが０．５分に達するとランプ電流Ｉを低減させ、時間ｔが１．５分に達するとランプ電流Ｉを増加させるなど、経過時間ｔを基にランプ電流Ｉの制御を行なってもよい。

本発明は、光源点灯制御方法、光源点灯制御装置、および、プロジェクタに利用することができる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクタの内部構成を示すブロック図。 前記実施形態に係る光学エンジンの光学系を示す模式平面図。 前記実施形態に係るランプ駆動部の構成を説明するための模式図。 前記実施形態に係るコントローラの作用を説明するためのフロー図。 前記実施形態に係る光源ランプ点灯時の電流の時間変化および電圧の時間変化を表すグラフ。 前記実施形態に係る光源ランプ点灯時の電流および電圧の関係を表すグラフ。 前記実施形態の変形例に係る光源ランプ点灯時の電流および電圧の関係を表すグラフ。 前記実施形態の変形例に係る光源ランプ点灯時の電流および電圧の関係を表すグラフ。 前記実施形態の変形例に係る光源ランプ点灯時の電流および電圧の関係を表すグラフ。 前記実施形態の変形例に係る光源ランプ点灯時の電流および電圧の関係を表すグラフ。 前記実施形態の変形例に係る光源ランプ点灯時の電流の時間変化を表すグラフ。

符号の説明

１…プロジェクタ、２…光学エンジン、２１１…光源ランプ（光源）、４２…ランプ駆動部（光源点灯制御装置）、５４…コントローラ、５４５Ａ…ランプ電圧計測部、５４６…電流値制御部、５４７…定電力制御部、Ｉ…ランプ電流、Ｉ_range…定格電流、Ｉ_０…グロー放電終了時のランプ電流、Ｖ…ランプ電圧、Ｖ_range…定格電圧

Claims (4)

1. 高圧放電ランプからなる光源の点灯開始後から予め設定された所定期間が経過するまでの間、前記光源のグロー放電を発生させるグロー放電発生過程と、
   前記グロー放電発生過程後、前記光源に与えられる電流を制御し、前記光源に印加される電圧を定格電圧まで上昇させる立ち上がり期間制御過程と、
   前記光源に印加される電圧が前記定格電圧まで上昇されると、前記光源の定電力制御を行う定電力制御過程とを備え、
   前記立ち上がり期間制御過程は、
   前記グロー放電発生過程で前記光源に与えられた電流を所定の下げ幅で低減させた電流を与える電流低減ステップと、
   前記グロー放電発生過程終了からの経過時間を計時する計時ステップと、
   前記経過時間が予め設定された時間に達すると、その際に前記光源に印加されている電圧を計測する光源電圧計測ステップと、
   前記光源電圧計測ステップで計測された電圧が、前記定格電圧未満であるか否かを判定する電圧比較ステップと、
   前記電圧比較ステップで、前記光源電圧計測ステップで計測された電圧が前記定格電圧未満であると判定されると、前記光源に与えられる電流を増加させる電流増加ステップと、を有することを特徴とする光源点灯制御方法。
2. 請求項１に記載の光源点灯制御方法において、
   前記電流増加ステップは、前記光源に与えられる電流を、時定数を持たせて増加させることを特徴とする光源点灯制御方法。
3. 高圧放電ランプからなる光源の点灯開始後から予め設定された所定期間が経過するまでの間、前記光源のグロー放電を発生させるグロー放電発生手段と、
   前記グロー放電発生後、前記光源に与えられる電流を制御し、前記光源に印加される電圧を定格電圧まで上昇させる立ち上がり期間制御手段と、
   前記光源に印加される電圧が前記定格電圧まで上昇されると、前記光源の定電力制御を行う定電力制御手段とを備え、
   前記立ち上がり期間制御手段は、
   前記グロー放電発生手段で前記光源に与えられた電流を所定の下げ幅で低減させた電流を与え、
   前記グロー放電発生過程終了からの経過時間を計時し、
   前記経過時間が予め設定された時間に達すると、その際に前記光源に印加されている電圧を計測し、
   計測された電圧が前記定格電圧未満であるか否かを判定し、
   計測された電圧が前記定格電圧未満であると判定されると、前記光源に与えられる電流を増加させることを特徴とする光源点灯制御装置。
4. 請求項３に記載の光源点灯制御装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。

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