JP5561680B2 - 放電ランプシステム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電ランプシステムに関し、特に、投影用放電ランプシステム及びその制御方法に関する。

現在、例えば、デジタル・ライト・プロセッシング（ＤＬＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ）等の多様な投影装置製品のそれぞれは、様々な消費者団体に提供されている。デジタル・ライト・プロセッシング（ＤＬＰ）投影装置は、投影用光を発生するためには、一般に放電ランプを使用する。デジタル・ライト・プロセッシング投影装置においては、Ｒ（ｒｅ（ｄ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（ｂｌｕｅ）という三原色を有する光透過性カラーホイール（ｃｏｌｏｒ ｗｈｅｅｌ）より構成されたカラーフィルタの回転によって、前記カラーフィルタ、即ち動的カラーフィルタに光源からの光を透過させて、三原色のそれぞれのビームを順次に発生すると同期に、空間変調素子を制御することで、時分割によって三原色のそれぞれによる画像を順次に発生し、カラー画像を表示する。輝度を重視する用途では、Ｒ、Ｇ、Ｂという三原色にＷ（即ち、白色）を加えたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗより構成された４色動的カラーフィルタを搭載して、４色による画像を順次に発生しカラー画像を表示することもあるし、より多くの色領域を設定して色表現力の強化を図ることもある。４色動的カラーフィルタについては、各色の光の本質、各色の光に求められる輝度が異なっていることで、例としては、４色中の一つを他の色と異なる輝度で再現する場合、又は特定の画像領域における輝度が他の画像領域における輝度と同一でない場合、放電ランプからの光は、強度が同一でないように要求されることで、図１に示すように、所望の放電ランプの電流も同じではないようになる。図１は、４色カラーフィルタの各色に対応する放電ランプの電流を示す模式図である。上記より、各色の光の強度を制御して所期の投影効果を達成するように、放電ランプの電流を制御する必要があることが判明した。

前記技術問題を解決するために、本発明の一側面は、放電ランプと、直流電流を提供するための電力供給装置と、電力供給装置と放電ランプに接続され、直流電流を放電ランプに必要な電流に変換するための変換器と、ランプ状態信号を受信し、ランプ状態検出信号を出力するためのランプ状態信号検出モジュールと、ランプ状態信号検出モジュールに接続され、ランプ状態検出信号と同期信号を受信し、ランプ状態検出信号と同期信号に対応する平均ランプ電流信号及びパルス電流信号を生成し、平均ランプ電流信号とパルス電流信号に対応する制御信号を変換器に出力するための制御装置と、を備え、変換器が、受信された制御信号によって放電ランプの電流を制御する放電ランプのシステムを提出する。

好ましくは、前記制御装置は、前記ランプ状態検出信号及び前記同期信号を受信し、前記放電ランプの電流制御に対応する処理信号を発生するためのマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサに接続され、前記処理信号を受信して、前記処理信号に対応する前記制御信号を前記変換器に出力するための制御回路と、を含む。

好ましくは、前記処理信号は、前記平均ランプ電流信号と、前記パルス電流信号と、を含む。

好ましくは、前記マイクロプロセッサは、前記ランプ状態検出信号及び前記同期信号を受信して、前記ランプ状態検出信号に対応する第１のデジタル信号及び前記同期信号に対応する第２のデジタル信号を発生するためのマイクロプロセッシングユニットと、前記第１のデジタル信号を変換することで前記平均ランプ電流信号を得るための第１のデジタルアナログ変換器と、前記第２のデジタル信号を変換することで前記パルス電流信号を得るための第２のデジタルアナログ変換器と、を含む。

好ましくは、前記放電ランプシステムは、前記平均ランプ電流信号及び前記パルス電流信号を重畳処理して、コンポジットランプ電流信号を発生するための重畳回路を更に含む。

好ましくは、前記重畳回路は、前記第１のデジタルアナログ変換器と前記第２のデジタルアナログ変換器に電気的に接続されるように前記マイクロプロセッサに設けられ、前記コンポジットランプ電流信号を前記処理信号とする。

好ましくは、前記重畳回路は、前記マイクロプロセッサに電気的に接続されるように前記制御回路に設けられ、前記制御信号を前記コンポジットランプ電流信号によって前記変換器に出力する。

好ましくは、前記制御回路は、前記コンポジットランプ電流信号を受信するための非反転入力端子と、ランプ電流検出信号を受信するための反転入力端子と、前記反転入力端子に接続される出力端子とを有する第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端子に接続され、パルス幅変調信号を発生するための第１のパルス幅変調信号発生器と、前記第１のパルス幅変調信号発生器に接続され、前記制御信号を前記パルス幅変調信号によって発生するための第１のドライバと、を更に含む。

好ましくは、前記制御回路は、ランプ電流検出信号を受信するための非反転入力端子と、前記第２のデジタルアナログ変換器に結合され、前記パルス電流信号を受信するための反転入力端子と、出力端子とを有する第２の演算増幅器と、前記第１のデジタルアナログ変換器に結合され、前記平均ランプ電流信号を受信するための非反転入力端子と、前記第２の演算増幅器の出力端子と前記第３の演算増幅器の出力端子に結合される反転入力端子と、出力端子とを有する第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の出力端子に接続され、パルス幅変調信号を発生するための第２のパルス幅変調信号発生器と、前記第２のパルス幅変調信号発生器に接続され、前記制御信号を前記パルス幅変調信号によって発生するための第２のドライバと、を更に含む。

好ましくは、前記制御回路は、前記第２のデジタルアナログ変換器と前記第２の演算増幅器の反転入力端子に電気的に結合され、前記パルス電流信号を増幅するための利得増幅ユニットを更に含む。

好ましくは、前記変換器は、直流‐直流変換器である。

好ましくは、前記直流‐直流変換器は、降圧型変換器である。

好ましくは、前記降圧型変換器は、前記電力供給装置に結合される第１の端子と、前記放電ランプに結合される第２の端子と、前記ドライバに結合され、前記切替スイッチを受信された前記制御信号によってオン・オフにする制御端子とを有する切替スイッチを含む。

好ましくは、前記制御信号は、出力電流を前記切替スイッチのオン・オフによって制御する。

好ましくは、前記ランプ状態信号は、前記放電ランプのランプ電圧、ランプ電流又はランプ電力を反映する信号である。

好ましくは、前記ランプ状態信号は、前記放電ランプのランプ電圧信号及びランプ電流信号であり、且つ前記ランプ状態信号検出モジュールは、前記放電ランプのランプ電圧を検出して、ランプ電圧検出信号を発生するためのランプ電圧検出ユニットと、前記放電ランプのランプ電流を検出してランプ電流検出信号を発生するためのランプ電流検出ユニットと、を有する。

好ましくは、前記ランプ状態信号は、入力電圧信号及び入力電流であり、且つ前記ランプ状態信号検出モジュールは、入力電圧を検出して、入力電圧検出信号を発生するための入力電圧検出ユニットと、入力電流を検出して、入力電流検出信号を発生するための入力電流検出ユニットと、を有する。

本発明のもう一つの側面は、同期信号及び複数のランプ状態信号を提供するステップ（ａ）と、平均ランプ電流信号及びパルス電流信号を同期信号及び複数のランプ状態信号によって発生するステップ（ｂ）と、制御信号を平均ランプ電流信号とパルス電流信号によって発生するステップ（ｃ）と、放電ランプの電流を制御信号によって制御するステップ（ｄ）と、を備える放電ランプのランプ電流の制御方法を提供する。

好ましくは、前記ランプ状態信号は、前記放電ランプのランプ電圧、ランプ電流又はランプ電力を反映する信号である。

好ましくは、前記ランプ状態信号は、ランプ電圧信号及びランプ電流信号である。

好ましくは、前記ステップ（ｃ）は、前記平均ランプ電流信号及び前記パルス電流信号を重畳処理して、コンポジットランプ電流信号を発生するステップと、前記制御信号を前記コンポジットランプ電流信号によって発生するステップと、を更に含む。

好ましくは、前記ステップ（ｃ）は、前記コンポジットランプ電流信号をランプ電流信号と比較して、比較信号を得るステップと、前記比較信号をパルス幅変調して、パルス幅変調信号を得るステップと、前記パルス幅変調信号を増幅処理して、前記制御信号を得るステップと、を更に含む。

本発明により提供される放電ランプシステム及びその制御方法は、放電ランプのランプ状態信号、好ましくは放電ランプのランプ電流信号、ランプ電圧信号、及び投影システムより指定される同期信号で放電ランプの平均ランプ電流信号及びパルス電流信号を得て、この平均電流及びパルス電流信号に対して一定の処理を行うことで投影システムにおける各色に必要なランプ電流を得て、前記ランプ電流によって放電ランプを制御することで、所期の投影効果を達成することである。

４色カラーフィルタの各色に対応する放電ランプの電流の波形を示す模式図である。 本発明の放電ランプシステムの構造を示す模式図である。 本発明の一実施形態における放電ランプシステムの構造を示す模式図である。 図３に示した放電ランプシステムの回路構造を示す模式図である。 図４に示した第１のデジタルアナログ変換器の回路構造を示す図である。 図４に示した第２のデジタルアナログ変換器の回路構造を示す図である。 本発明のもう一つの実施形態による放電ランプシステムの構造を示す模式図である。 図５に示した放電ランプシステムの回路構造を示す模式図である。 本発明のまた一つの実施形態による放電ランプシステムの回路構造を示す模式図である。 図７Ａに示した第２のデジタルアナログ変換器の回路構造を示す模式図である。 本発明のもう一つの実施形態による放電ランプシステムの回路構造の一部を示す模式図である。 本発明の一実施形態による放電ランプの制御方法を示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態を図面及び詳細な説明によって詳しく解釈するが、図面を簡素化するため、慣用なものとして既知されている構造と部材を、図面で簡単に示す。

本発明の放電ランプシステムの構造を示す模式図である図２を参照する。図２に示すように、放電ランプシステム２００は、電力供給装置２１０と、変換器２２０と、制御装置２３０と、放電ランプ２４０と、ランプ状態信号検出モジュール２５０と、を備える。電力供給装置２１０は、直流電流を提供することに用いられ、変換器２２０は、電力供給装置２１０より提供される直流電流を放電ランプ２４０に必要な電流に変換することができ、一端が電力供給装置２１０に接続され、電力供給装置２１０より提供される直流電流を受信することに用いられ、他端が放電ランプ２４０に接続され、ランプ状態信号検出モジュール２５０は、ランプ状態信号を受信し、ランプ状態検出信号を出力することに用いられ、制御装置２３０は、ランプ状態信号検出モジュール２５０に接続され、前記ランプ状態検出信号と同期信号を受信し、平均ランプ電流信号及びパルス電流信号を発生し、前記平均ランプ電流信号及び前記パルス電流信号を処理して（例えば、重畳、又は比例による重畳）制御信号を更に発生し、前記制御信号を変換器２２０に伝送することに用いられ、変換器２２０は、放電ランプ２４０の電流を受信された制御信号によって制御し、放電ランプ２４０は、高輝度放電ランプ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｌａｍｐ；ＨＩＤ）であることが好ましい。そのうち、ランプ状態検出モジュール２５０は、ランプ状態信号を検出してランプ状態検出信号を出力することに用いるし、制御装置は、対応するガス放電ランプの電流又はガス放電ランプの電力等をランプ状態検出モジュールの出力によって制御する。ランプ状態信号としては、放電ランプ２４０のランプ電圧、ランプ電流、ランプ電力信号及び電力供給装置２１０より提供される入力電圧、入力電流、入力電力信号のような、ランプ電圧、ランプ電流又はランプ電力を反映できる信号であってよいことは、注意すべきである。以下の実施形態において、ランプ状態信号は、放電ランプ２４０のランプ電圧信号とランプ電流信号であることが好ましい。一般的に、制御装置は、ガス放電ランプのランプ電圧の信号のみによって、ガス放電ランプ電力の開ループ制御を行ってよいし、ガス放電ランプのランプ電圧とランプ電流の信号によって、ガス放電ランプ電力の閉ループ制御を行ってもよい。前記制御方法は、必要なガス放電ランプ電力の制御精度及び対応するコスト要求によって選択されてよい。そのため、以下の実施形態においては、ランプ状態信号が放電ランプ２４０のランプ電圧信号だけである方式に対する説明は省略する。本発明において、放電ランプは高輝度放電ランプであるが、なお、直流ランプでも、交流ランプであってもよい。

また、本発明の一実施形態による放電ランプシステムの構造を示す模式図である図３を参照する。図３に示すように、放電ランプシステム３００は、電力供給装置３１０と、変換器３２０と、制御装置３３０と、放電ランプ３４０と、ランプ状態信号検出モジュール３５０と、を備える。ただし、変換器３２０は、電力供給装置３１０と放電ランプ３４０に電気的に接続される。制御装置３３０は、ランプ状態信号検出モジュール３５０と変換器３２０に電気的に接続される。

ランプ状態信号検出モジュール３５０は、放電ランプ３４０のランプ状態信号を検出して、ランプ状態検出信号、即ち、放電ランプ３４０のランプ電圧、ランプ電流又はランプ電力を反映する信号を出力することに用いられ、ランプ状態信号が、ランプ電圧信号、ランプ電流信号、電力供給装置３１０より提供される入力電圧信号、入力電流信号であってよく、本実施形態において、ランプ状態信号が、好ましくは、ランプ電圧信号とランプ電流信号である。本実施形態において、ランプ状態信号検出モジュール３５０は、放電ランプ３４０のランプ電圧を検出し、ランプ電圧検出信号を出力するためのランプ電圧検出ユニット３５１０と、放電ランプ３４０のランプ電流を検出し、ランプ電流検出信号を出力するためのランプ電流検出ユニット３５２０と、を含む。他の実施例において、例としては、ランプ状態信号が電力供給装置３１０より提供される入力電圧信号、入力電流信号である場合、ランプ状態信号検出モジュール３５０は、電力供給装置３１０より提供される入力電圧を検出し、入力電圧検出信号を発生するための入力電圧検出ユニットと、電力供給装置３１０より提供される入力電流を検出し、入力電流検出信号を発生するための入力電流検出ユニットと、を含んでよい。

制御装置３３０は、マイクロプロセッサ３３１０と、制御回路３３２０と、を含む。そのうち、マイクロプロセッサ３３１０は、前記ランプ状態信号検出モジュール３５０の出力端子、即ち、ランプ電圧検出ユニット３５１０の出力端子及びランプ電流検出ユニット３５２０の出力端子に電気的に接続される。制御回路３３２０は、前記マイクロプロセッサ３３１０と変換器３２０に電気的に接続される。具体的には、マイクロプロセッサ３３１０は、ランプ電圧検出信号、ランプ電流検出信号及び指定される同期信号（この同期信号が、例えば、投影システムにおける指定される周期的なものであり、カラーホイールの回転の位置情報にかかわっている）を処理して、処理信号を更に発生することに用いられる。本実施形態において、処理信号は、平均ランプ電流信号及びパルス電流信号であることが好ましい。制御回路３３２０は、制御信号をマイクロプロセッサ３３１０より提供される処理信号によって発生することに用いられる。その後、前記制御信号は、変換器３２０に伝送されるが、変換器３２０は、放電ランプ３４０の電流を前記制御信号によって制御することができる。具体的に言えば、即ち放電ランプの状態（定電流段階又は定電力段階）を放電ランプのランプ電圧検出信号によって判定し、定電力段階、即ち放電ランプに対して定電力制御を行う必要がある場合、ランプ電力信号を検出されたランプ電圧検出信号とランプ電流検出信号によって得ることができる。本実施形態においては、放電ランプのランプ電流を制御するによって放電ランプに対して定電力制御を行う。

次に、図３に示した放電ランプシステムの回路構造を示す模式図である図４を参照する。図４に示すように、前記放電ランプシステム４００は、電力供給装置４１０と、変換器４２０と、放電ランプ４４０と、ランプ状態信号検出モジュール（図に示されず）と、点火装置４６０と、制御装置４３０と、を備える。本実施形態において、電力供給装置４１０は、直流電流を提供するための、ＤＣ電源、好ましくはＤＣ電圧源であってよい。本実施形態において、変換器４２０は、一端がＤＣ電源の出力端子に接続され、ＤＣ電源より提供される直流電流を放電ランプに必要な電流に変換するためのＤＣ‐ＤＣ変換回路、好ましくは、金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ‐Ｏｘｉｄｅ‐Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ‐Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（切替スイッチ）Ｓ１と、ダイオードＤ１と、インダクタンスＬ１と、コンデンサＣ１と、を含む降圧型（ＢＵＣＫ）回路である。本実施形態において、点火装置４６０は、放電ランプ４４０に並列接続される。また、前記放電ランプシステム４００は、放電ランプ４４０に直列接続され、放電ランプ４４０を点灯するための高圧が他の回路を損害しないようにするための第２のダイオードＤ２を更に備えてよい。

前記のように、ランプ状態信号検出モジュール（図に示されず）は、ランプ電圧信号及びランプ電流信号を検出し、ランプ電圧検出信号とランプ電流検出信号を対応的に発生することができる。本実施形態において、ランプ電圧信号の検出として、ランプ電圧、即ち図に示すランプ電圧検出信号を、Ｒ２とＲ３による分圧原理及びダイオードによる降圧によって間接に得ることができる。また、ここのランプ電圧が、放電ランプ４４０の状態に対する判定、即ち放電ランプ４４０が定電流制御段階にあるか、それとも定電力制御段階にあるかに対する判定に用いられることができる一方で、放電ランプ４４０に対する制御に用いられることもできることは、注意すべきである。ランプ電流信号の検出は、インダクタンスＬ１を流れる電流を検出することによって達成できる。具体的に言えば、コンデンサＣ１を流れる平均電流がゼロであるため、インダクタンスＬ１を流れる平均電流が、ランプ電流の平均電流と同じであり、インダクタンスＬ１の平均電流信号を抵抗Ｒ１を介して電圧信号、即ち図に示すランプ電流検出信号に変換する。

本実施形態において、制御装置４３０は、マイクロプロセッサ４３１０と、制御回路４３２０と、を含む。

マイクロプロセッサ４３１０は、マイクロプロセッシングユニット４３１１と、第１のデジタルアナログ変換器４３１２と、第２のデジタルアナログ変換器４３１３と、を含む。マイクロプロセッシングユニット４３１１は、ランプ状態信号検出モジュールより出力されるランプ電圧検出信号及びランプ電流検出信号によって処理を行うことで、第１のデジタル信号（平均ランプ電流信号を反映することに用いられる）を得る。具体的に言えば、マイクロプロセッシングユニット４３１１は、放電ランプ４４０の状態（定電流段階又は定電力段階）をランプ電圧検出信号によって判定し、定電力段階である場合、ランプ電力信号をランプ電圧検出信号とランプ電流検出信号によって得ることができる。本実施形態において、定電力制御を放電ランプ４４０のランプ電流に対する制御によって行うが、本実施形態におけるマイクロプロセッシングユニット４３１１は、放電ランプ４４０の平均ランプ電流信号を反映するための第１のデジタル信号を、検出されたランプ電流信号とランプ電圧信号によって得ることができる。また、マイクロプロセッシングユニット４３１１は、外部システム（投影システム）より指定される同期信号を適当に処理することで、前記パルス電流信号を反映するための第２のデジタル信号を得る。第１のデジタルアナログ変換器４３１２は、マイクロプロセッシングユニット４３１１より出力される第１のデジタル信号を変換することで、平均ランプ電流信号を得る。本実施形態において、第１のデジタルアナログ変換器４３１２は、ローパスフィルタである。図４に示した第１のデジタルアナログ変換器の回路構造を示す図である図４Ａに示すように、前記ローパスフィルタは、抵抗Ｒ４とＣ２より構成される。第２のデジタルアナログ変換器４３１３は、第２のデジタル信号を処理することで、前記パルス電流信号を得る。本実施形態において、第２のデジタルアナログ変換器４３１３の回路構造は、図４に示した第２のデジタルアナログ変換器の回路構造を示す図である図４Ｂに示すような回路構造であってもよいが、他の回路構造であってもよく、これに限定されない。
図４Ｂに示すように、第２のデジタルアナログ変換器４３１３は、一端がマイクロプロセッシングユニット４３１１の複数のＩ／Ｏ（これらのＩ／Ｏポートが、第２のデジタル信号を伝送することに用いられる）に対応的に接続され、他端がノードに接続される複数の抵抗Ｒ５、Ｒ６、…、Ｒｎと、コンデンサＣ３と、を含む。具体的に言えば、図４Ｂに示すように、第２のデジタル信号は、複数のＩ／Ｏポートを介してＲ５、Ｒ６、…、Ｒｎというような複数の抵抗に伝送される。これらの抵抗は、Ｉ／Ｏポートから出力される信号の振幅を調整することに用いられることができる。例えば、抵抗値が同じである２つの抵抗Ｒ５とＲ６しかなくて、且つ抵抗Ｒ５に対応するＩ／Ｏポートが、例えば、５Ｖのハイレベル信号を出力し、抵抗Ｒ６に対応するＩ／Ｏポートが、例えば、０Ｖのローレベル信号を出力するとすれば、出力される信号は、２.５Ｖのものになり、出力されるパルス信号が所望の振幅のパルス信号になる。本発明の実施形態において、これらの抵抗の数及び抵抗値は限定されないため、Ｉ／Ｏポートから出力される信号及び各抵抗によって電圧の異なる信号に調節して、Ｃ３を介してフィルタ処理を処理することで、前記パルス電流信号を得ることができる。パルス電流信号の振幅（Ｉ／Ｏポートから出力される信号及び抵抗Ｒ５、Ｒ６、…、Ｒｎによる調節によって得られる）は、投影システムより指定される同期信号次第であり、同期信号が投影システムからの光の色及び各色の光に必要な放電ランプのランプ電流強度を反映できるため、同期信号が、パルス電流信号の振幅を決まることに用いられることができることは、注意すべきである。前記パルス電流の振幅が、平均ランプ電流信号の振幅と一定の比例関係になることが可能であることも、注意すべきである。例えば、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）色及びＢ（Ｂｌｕｅ）色に必要な電流の強度を同期信号によって明確にした場合、マイクロプロセッシングユニットにおいて、Ｇ色に必要な電流が平均ランプ電流信号の１２０％であり、Ｂ色に必要な電流が平均電流信号の８０％であることが分かれるとすれば、Ｇ色に対応するパルス電流信号の振幅は、平均ランプ電流信号の２０％であり、Ｂ色に対応するパルス電流信号の振幅は、平均ランプ電流信号の−２０％である。ここでは、例示的な説明だけであるが、これに限定されない。

制御回路４３２０は、重畳回路４３２１と、演算増幅器４３２２と、パルス幅変調信号発生器４３２３と、ドライバ４３２４と、を含んでよい。ただし、重畳回路４３２１は、平均ランプ電流信号をパルス電流信号と重畳して、コンポジットランプ電流信号を、演算増幅器４３２２の非反転入力端子の信号、即ち基準信号として得ることに用いられる。また、ランプ電流検出信号は、抵抗Ｒ７を介して演算増幅器４３２２の反転入力端子に入る。なお、演算増幅器４３２２の出力端子は、コンデンサＣ４及び抵抗Ｒ８を介して、その反転入力端子に接続される。Ｒ８とコンデンサＣ４より構成される回路として、他の回路の組み合わせであってもよいが、これに限定されない。本実施形態において、このコンポジットランプ電流信号が、演算増幅器４３２２の反転入力端子のランプ電流信号に対する制御だけでなく、演算増幅器４３２２のフィードバック信号に対する制御に用いられることもできることは、注意すべきである。演算増幅器４３２２は、それに入力された信号を処理して、パルス幅変調信号発生器４３２３の入力信号になる信号を出力する。その後、パルス幅変調信号発生器４３２３がパルス幅変調信号を発生した後、ドライバ４３２４は、前記パルス幅変調信号を制御信号に変換する。前記制御信号は、スイッチＳ１の開閉信号であり、即ちスイッチＳ１のオン・オフを制御して、放電ランプ４４０の電流に対する制御を達成するためのものである。

次に、本発明のもう一つの実施形態による放電ランプシステムの構造を示す模式図である図５を参照する。図５に示すように、本実施形態において、放電ランプシステム５００は、電力供給装置５１０と、変換器５２０と、制御装置５３０と、放電ランプ５４０と、ランプ状態信号検出モジュール５５０（ランプ電圧検出ユニット５５１０と、ランプ電流検出ユニット５５２０と、を含む）と、を備える。図５に示した実施形態の放電ランプシステムは、マイクロプロセッサ５３１０が、ランプ電圧検出信号、ランプ電流検出信号及び同期信号を処理した後、平均ランプ電流信号とパルス電流信号ではなく、コンポジットランプ電流信号を直接に出力し、制御回路５３２０が、前記コンポジットランプ電流信号を処理した後、制御信号を変換器５２０に出力し、制御装置５３０が、放電ランプを前記制御信号によって変換器５２０を介して制御することで、図３に示した実施形態の放電ランプシステムと異なっている。放電ランプシステム５００における他の部分は、図３に示したものと同一又は類似であるが、説明を簡略化するために、ここで詳しく説明しない。

また、図５に示した放電ランプシステムの回路構造を示す模式図である図６を参照する。図６に示すように、前記放電ランプシステム６００は、ＤＣ電源６１０と、直流‐直流変換器６２０と、放電ランプ６４０と、点火装置６６０と、制御装置６３０と、を備える。本実施形態において、平均ランプ電流信号をパルス電流信号と重畳して、制御回路６３２０の演算増幅器６３２１の非反転入力端子の信号としてコンポジットランプ電流信号を更に発生するための重畳回路６３１４が、制御回路６３２０に含まれなく、マイクロプロセッサ６３１０に含まれることで、図４に示した実施形態と異なっている。当業者であれば、本実施形態の他の部分は、図４に示した放電ランプシステムと同一又は類似であるが、説明を簡略化するために、ここで詳しく説明しないことは、理解すべきである。

本発明のまた一つの実施形態による放電ランプシステムの回路構造を示す模式図である図７Ａを参照する。図７Ａに示すように、前記放電ランプシステム７００は、ＤＣ電源７１０と、直流‐直流変換器７２０と、放電ランプ７４０と、ランプ状態信号検出モジュール（図に示されず）と、点火装置７６０と、制御装置７３０と、を備える。本実施形態においては、制御装置７３０で、図４に示した実施形態と異なっている。以下、制御装置７３０を詳しく説明する。制御装置７３０は、マイクロプロセッサ７３１０と、制御回路７３２０と、を含む。

マイクロプロセッサ７３１０は、マイクロプロセッシングユニット７３１１と、第１のデジタルアナログ変換器７３１２と、第２のデジタルアナログ変換器７３１３と、を含む。マイクロプロセッシングユニット７３１１は、ランプ状態検出モジュールより検出されるランプ状態検出信号、本実施形態においては、ランプ電圧検出信号及びランプ電流検出信号を処理して第１のデジタル信号（平均ランプ電流を反映するための信号）を更に得ることに、外部システム（投影システム）より指定される同期信号によって第２のデジタル信号（パルス電流を反映するための信号）を得ることに用いられる。第１のデジタル信号を第１のデジタルアナログ変換器７３１２によって変換することで、前記平均ランプ電流信号を得ることができる。本実施形態において、前記第１のデジタルアナログ変換器７３１２の回路構造は、前記図４Ａに示したものであってよい。第２のデジタル信号を第２のデジタルアナログ変換器７３１３によって変換することで、前記パルス電流信号を得ることができる。本実施形態において、前記第２のデジタルアナログ変換器７３１２の回路構造は、図７Ｂに示したものであってよい。図７Ｂは、図７Ａに示した第２のデジタルアナログ変換器の回路構造を示す図である。

制御回路７３２０は、ランプ電流処理回路７３２１と、演算増幅器７３２２と、パルス幅変調信号発生器７３２３と、ドライバ７３２４と、を含んでよい。ランプ電流処理回路７３２１は、利得調整回路７３２５と、演算増幅器７３２６と、を含む。本実施形態において、利得調整回路７３２５は、ベース電極が図７Ｂに示した複数の抵抗Ｒ１４、Ｒ１５…、Ｒｑに対応的に接続される複数の三極管Ｑ１、Ｑ２、…、Ｑｐを含み、それぞれの一端がＱ１、Ｑ２、…、Ｑｐの集電極に対応的に接続され、他端がノードで交わって演算増幅器７３２６の反転入力端子に結合される複数の抵抗Ｒ９、Ｒ１０、…、Ｒｐを更に含む。ランプ電流検出信号が抵抗Ｒ７を流れた後、演算増幅器７３２６の非反転入力端子に入力されるし、演算増幅器７３２６の出力端子とその反転入力端子は、抵抗Ｒ１１を介して結合される。演算増幅器７３２２については、その非反転入力端子に入力される信号は、前記平均ランプ電流信号であり、その反転入力端子に入力される信号は、演算増幅器７３２６の出力信号が抵抗Ｒ１２を流れたものであり、演算増幅器７３２２の反転入力端子は、抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ５を介してその出力端子に結合される。図７Ａに示したＲ１３とコンデンサＣ５より構成される回路として、他の回路の組み合わせであってもよいが、これに限定されないことは、注意すべきである。パルス幅変調信号発生器７３２３は、パルス幅変調信号を演算増幅器７３２２の出力信号によって発生することに用いられる。ドライバ７３２４は、前記パルス幅変調信号から得た制御信号に基づいてスイッチＳ１を制御することで、放電ランプ７４０の電流に対する制御を達成する。

また、本発明のもう一つの実施形態による放電ランプシステムの回路構造の一部を示す模式図である図８を参照する。図に示すように、電力供給装置８１０は、電源ＡＣと、電磁干渉フィルタ（ＥＭＩ ｆｉｌｔｅｒ）８１１０と、整流器８１２０と、ＰＦＣ回路と、を備えてよく、電源ＡＣが、交流電流供給装置であってよく、電磁干渉フィルタ一８１１０の一端が電源ＡＣに接続され、電源ＡＣの干渉信号を除去することに用いられ、整流器８１２０の一端が電磁干渉フィルタ８１１０の他端に接続され、電源ＡＣより提供される交流電流を直流電流に変換することに用いられることができ、ＰＦＣ回路が、インダクタンスＬ２と、ダイオードＤ３と、第１の金属酸化物半導体型電界効果トランジスタＳ２と、を含み、入力される電圧を適当に向上させることに用いられることができる。本実施形態において、放電ランプが交流ランプであるため、変換器８２０は、直列接続される２つの電解コンデンサＣ６とＣ７と、放電ランプ８４０に直列接続されるインダクタンスＬ３と、放電ランプ８４０に並列接続されるコンデンサＣ８と、放電ランプ８４０に直列接続される点灯回路８６０と、第２の金属酸化物半導体型電界効果トランジスタＳ３（切替スイッチＳ３）と、第３の金属酸化物半導体型電界効果トランジスタＳ４（切替スイッチＳ４）とを含むハーフブリッジインバータである。ここの変換器は、フルブリッジインバータ、又はＢＵＣＫ回路とハーフブリッジインバータとの組み合わせ、ＢＵＣＫ回路とフルブリッジインバータとの組み合わせ等であってもよく、これに限定されないことは、注意すべきである。制御装置については、前記構造を参照してよい。

上記より、本発明より提出される放電ランプシステムにおいて、電力供給装置として、直接に直流電源であっても、交流電源が他の回路と組み合わせられて構成されるものであってもよいが、これに限定されなく、放電ランプに必要な電流を提供できるものであればよいことが判明した。また、変換器として、ＢＵＣＫ回路が好ましく、ハーフブリッジインバータ、フルブリッジインバータであってもよく、更にＢＵＣＫ回路とフルブリッジインバータとの組み合わせ、ＢＵＣＫ回路とハーフブリッジインバータとの組み合わせ等の多種の回路構造であってもよく、これに限定されない。

本発明の一実施形態による放電ランプの制御方法を示すフロー図である図９を参照する。図９に示すように、ステップ９１０において、同期信号及び複数のランプ状態信号を提供する。そして、ステップ９２０に進み、ステップ９２０において、平均ランプ電流信号及びパルス電流信号を同期信号及び複数のランプ状態信号によって発生する。その後、ステップ９３０に進み、ステップ９３０において、制御信号を平均ランプ電流信号及びパルス電流信号によって発生する。その後、ステップ９４０に進み、ステップ９４０において、放電ランプの電流を制御信号によって制御する。

本実施形態において、好ましくは、ランプ状態検出信号は、ランプ状態検出モジュールによる検出で得られる。

本実施形態において、ランプ状態信号は、放電ランプのランプ電圧、ランプ電流又はランプ電力を反映する信号である。

本実施形態において、ランプ状態信号は、ランプ電圧信号及びランプ電流信号である。

一実施形態において、ステップ９３０は、まず、平均ランプ電流信号及びパルス電流信号を重畳処理して、コンポジットランプ電流信号を発生するステップと、そして、制御信号をコンポジットランプ電流信号によって発生するステップと、を含んでよい。コンポジットランプ電流信号をランプ電流信号と比較して、比較信号を得るステップと、比較信号をパルス幅変調して、パルス幅変調信号を得るステップと、パルス幅変調信号を増幅処理して、制御信号を得るステップと、を更に含んでよい。

本発明により提供される放電ランプシステム及びその制御方法は、放電ランプのランプ状態信号、好ましくは放電ランプのランプ電流信号、ランプ電圧信号、及び投影システムより指定される同期信号から、放電ランプの平均ランプ電流信号及びパルス電流信号を得て、この平均電流及びパルス電流信号に対して一定の処理を行うことで投影システムにおける各色に必要なランプ電流を得て、前記ランプ電流に基づいて放電ランプを制御して、所期の投影効果を達成することである。

前記において、本発明の具体的な実施形態を図面にあわせて説明したが、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱しない範囲で種々の変更又は代替を加えることもでき、これらの変更又は代替が本発明の特許請求の範囲に限定される範囲に含まれることは理解できる。

２００、３００、４００、６００、７００ 放電ランプシステム、２１０、３１０、４１０、５１０、８１０ 電力供給装置、２２０、３２０、４２０、５２０、８２０ 変換器、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０ 制御装置、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０、８４０ 放電ランプ、２５０、３５０、５５０ ランプ状態信号検出モジュール、４６０、６６０、７６０ 点火装置、６１０、７１０ ＤＣ電源、６２０、７２０ 直流‐直流変換器、８６０ 点灯回路、３３１０、４３１０、５３１０、６３１０、７３１０ マイクロプロセッサ、３３２０、４３２０、５３２０、６３２０ 制御回路、３５１０、５５１０ ランプ電圧検出ユニット、３５２０、５５２０ ランプ電流検出ユニット、４３１１、７３１１ マイクロプロセッシングユニット、４３１２、７３１２ 第１のデジタルアナログ変換器、４３１３、７３１３ 第２のデジタルアナログ変換器、４３２１、６３１４ 重畳回路、４３２２、６３２１、７３２２、７３２６ 演算増幅器、４３２３、７３２３ パルス幅変調信号発生器、４３２４、７３２４ ドライバ、７３２１ ランプ電流処理回路、７３２５ 利得調整回路、８１１０ 電磁干渉フィルタ、８１２０ 整流器、９１０〜９４０ ステップ

Claims (9)

1. 放電ランプと、
   直流電流を提供する電力供給装置と、
   前記電力供給装置と前記放電ランプに接続され、前記直流電流を前記放電ランプに必要な電流に変換する変換器と、
   ランプ状態信号を受信し、ランプ電圧検出信号とランプ電流検出信号、または、電力供給装置から供給される入力電圧検出信号と入力電流検出信号からなるランプ状態検出信号を出力するランプ状態信号検出モジュールと、
   前記ランプ状態信号検出モジュールに接続され、前記ランプ電圧検出信号とランプ電流検出信号と同期信号、または、前記入力電圧検出信号と前記入力電流検出信号と前記同期信号、を受信し、前記ランプ電圧検出信号と前記ランプ電流検出信号と前記同期信号、または、前記入力電圧検出信号と前記入力電流検出信号と前記同期信号、に対応する平均ランプ電流信号及びパルス電流信号を生成する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、制御回路および重畳回路を含み、
   前記重畳回路は、前記平均ランプ電流信号及び前記パルス電流信号を重畳処理してコンポジットランプ電流信号を発生し、
   前記制御回路は、
   前記コンポジットランプ電流信号を受信する非反転入力端子と、前記ランプ電流検出信号を受信する反転入力端子と、前記反転入力端子に接続される出力端子とを有する演算増幅器と、
   前記演算増幅器の出力端子に接続され、パルス幅変調信号を発生するパルス幅変調信号発生器と、
   前記パルス幅変調信号発生器に接続され、前記パルス幅変調信号によって制御信号を発生するドライバと、
   を含み、
   前記変換器が、受信した前記制御信号によって前記放電ランプの電流を制御する、
   ことを特徴とする放電ランプシステム。
2. 前記制御装置は、
   前記ランプ状態検出信号及び前記同期信号を受信し、前記放電ランプの電流制御に対応する処理信号を発生するマイクロプロセッサとを含み、
   前記制御回路は、前記マイクロプロセッサに接続され、前記処理信号を受信して、前記処理信号に対応する前記制御信号を前記変換器に出力し、
   前記処理信号が、前記平均ランプ電流信号と、前記パルス電流信号とを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記マイクロプロセッサは、
   前記ランプ状態検出信号及び前記同期信号を受信して、前記ランプ状態検出信号に対応する第１のデジタル信号及び前記同期信号に対応する第２のデジタル信号を発生するマイクロプロセッシングユニットと、
   前記第１のデジタル信号を変換することで前記平均ランプ電流信号を得る第１のデジタルアナログ変換器と、
   前記第２のデジタル信号を変換することで前記パルス電流信号を得る第２のデジタルアナログ変換器と
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記重畳回路が前記マイクロプロセッサに設けられる場合は前記第１のデジタルアナログ変換器と前記第２のデジタルアナログ変換器とに電気的に接続されて前記コンポジットランプ電流信号を前記処理信号として前記制御回路に送信し、前記重畳回路が前記制御回路に設けられる場合は前記マイクロプロセッサに電気的に接続されて前記コンポジットランプ電流信号によって前記制御信号を前記変換器に出力することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記変換器は、
   前記電力供給装置に結合される第１の端子と、前記放電ランプに結合される第２の端子と、前記制御信号を発生するドライバに結合され、受信した前記制御信号によってオン・オフされる制御端子とを有する切替スイッチを含み、
   前記制御信号は、前記切替スイッチのオン・オフによって出力電流を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記ランプ状態信号が前記放電ランプのランプ電圧信号及びランプ電流信号からなる場合に、
   前記ランプ状態信号検出モジュールは、前記放電ランプのランプ電圧を検出して、ランプ電圧検出信号を発生するランプ電圧検出ユニットと、前記放電ランプのランプ電流を検出してランプ電流検出信号を発生するランプ電流検出ユニットと、を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のシステム。
7. 前記ランプ状態信号が前記電力供給装置により提供される入力電圧信号及び入力電流信号からなる場合に、
   前記ランプ状態信号検出モジュールは、前記入力電圧信号を検出して、入力電圧検出信号を発生する入力電圧検出ユニットと、前記入力電流信号を検出して、入力電流検出信号を発生する入力電流検出ユニットと、を有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のシステム。
8. 同期信号と、ランプ電圧検出信号とランプ電流検出信号、または、電力供給装置から供給される入力電圧検出信号と入力電流検出信号からなる少なくとも１つのランプ状態検出信号を提供するステップ（ａ）と、
   前記同期信号と前記ランプ電圧検出信号と前記ランプ電流検出信号、または、前記同期信号と前記入力電圧検出信号と前記入力電流検出信号によって、平均ランプ電流信号及びパルス電流信号を発生するステップ（ｂ）と、
   前記平均ランプ電流信号を前記パルス電流信号に重畳処理して、コンポジットランプ電流信号を発生するステップ（ｃ）と、
   前記コンポジットランプ電流信号および前記ランプ電流検出信号によってパルス幅変調信号を得るステップ（ｄ）と、
   前記パルス幅変調信号によって、制御信号を発生するステップ（ｅ）と、
   前記制御信号によって放電ランプの電流を制御するステップ（ｆ）と
   を備えることを特徴とする放電ランプのランプ電流の制御方法。
9. 前記ステップ（ｄ）は、
   前記コンポジットランプ電流信号を前記ランプ電流検出信号と比較して、比較信号を得るステップと、
   前記比較信号をパルス幅変調して、前記パルス幅変調信号を得るステップと
   前記ステップ（ｅ）は、
   前記パルス幅変調信号を増幅処理して、前記制御信号を得るステップと
   を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。

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