(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたインダクタを含む平滑回路と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御部と、を有し、前記スイッチング素子のオン・オフにより入力電圧を前記平滑回路の出力としての出力電圧に変換するスイッチングレギュレータと、
前記制御部の作動と停止を行うタイミング制御部と、
前記出力電圧を帰還する帰還回路と、
を備え、
前記制御部は、
前記インダクタの電流を帰還して、その帰還した電流と目標値に基づいてＰＷＭ信号を生成してそのＰＷＭ信号を前記スイッチング素子に出力することによって前記インダクタの電流が前記目標値に近似するように定電流制御を行う際に、前記帰還回路により前記出力電圧を帰還して、その帰還した出力電圧の時間変化率に基づいて前記目標値を定常期の目標値と異なる値に設定することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、帰還した出力電圧の時間変化率が正である場合に、前記目標値を増大させる設定を行うことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、帰還した出力電圧の時間変化率が負である場合に、前記目標値を減少させる設定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記平滑回路の出力電圧を平滑化する前記平滑回路のキャパシタの容量に、帰還した出力電圧の時間変化率を乗じて得られる値に比例する補正値を前記目標値に加算する設定を行うことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、時間変化率と補正値の対応関係を表した補正テーブルを記憶するとともに、帰還した出力電圧の時間変化率に対応する補正値を前記補正テーブルから検索して、その検索した補正値を前記目標値に加算する設定を行うことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記インダクタの電流を帰還して、その帰還した電流と目標値に基づいてＰＷＭ信号を生成してそのＰＷＭ信号を前記スイッチング素子に出力することによって前記インダクタの電流が前記目標値に近似するように定電流制御を行う際に、前記制御部の作動開始時の初期に前記目標値を定常期の目標値と異なる値に設定することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記定電流制御を行う際に、前記制御部の作動開始時の初期の前記目標値を定常期の目標値よりも高くするように設定することを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記定電流制御を行う際に、前記制御部の作動開始時の初期に前記目標値を定常期の目標値よりも高くした後に、前記目標値を定常期の目標値よりも低くしてから、定常期の目標値に戻すように設定することを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
【請求項９】
当該駆動装置によって駆動される負荷は、前記タイミング制御部によって決められる前記ＰＷＭ信号を作動させる作動期間に駆動されることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一項に記載の駆動装置と、
前記出力電圧が供給される発光素子と、を備えることを特徴とする点滅装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の点滅装置を備えることを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、点滅装置及び投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチングレギュレータは、スイッチング素子をオン・オフすることによって直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換する回路であり、各種の負荷の電源・ドライバに用いられる（例えば、特許文献１参照）。スイッチングレギュレータのコントローラがスイッチング素子にＰＷＭ（pulse width modulation）信号を出力することによって、スイッチング素子がＰＷＭ制御される。コントローラは、スイッチングレギュレータのインダクタの電流を帰還することによってその電流をモニタリングしながら、その帰還電流に基づいたデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。これにより、インダクタ電流が一定に保たれるように定電流制御される。このような電流モード制御としては、平均電流モード制御がある（例えば、特許文献１参照）。平均電流モード制御は、脈動するインダクタ電流の平均電流をモニタリングし、その平均電流に基づいたデューティ比のＰＷＭ信号を生成することで、インダクタ電流の平均値が一定に保たれるように制御する制御方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１０１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スイッチングレギュレータのコントローラが作動し始めた直後では、制御によりインダクタ電流の平均値が過渡状態から定常状態に移行しても、スイッチングレギュレータの平滑回路等の影響によってスイッチングレギュレータの出力電圧がインダクタ電流に遅れて定常状態になり、その影響でスイッチングレギュレータの出力電流もインダクタ電流から遅れて定常状態になる。コントローラの作動・停止を繰り返して、負荷の作動・停止を繰り返す場合、コントローラの作動の度にスイッチングレギュレータの出力電流が遅れて定常状態となるから、負荷の作動・停止の高速化の障害となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、スイッチングレギュレータの出力電流ができる限り早く定常状態となるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明に係る駆動装置は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたインダクタを含む平滑回路と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御部と、を有し、前記スイッチング素子のオン・オフにより入力電圧を前記平滑回路の出力としての出力電圧に変換するスイッチングレギュレータと、前記制御部の作動と停止を行うタイミング制御部と、前記出力電圧を帰還する帰還回路と、を備え、前記制御部は、前記インダクタの電流を帰還して、その帰還した電流と目標値に基づいてＰＷＭ信号を生成してそのＰＷＭ信号を前記スイッチング素子に出力することによって前記インダクタの電流が前記目標値に近似するように定電流制御を行う際に、前記帰還回路により前記出力電圧を帰還して、その帰還した出力電圧の時間変化率に基づいて前記目標値を定常期の目標値と異なる値に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スイッチングレギュレータの出力電流が出力電圧の過渡的な変化に影響を受けにくくなる為、スイッチングレギュレータの出力電流が早く定常状態となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態における点滅装置の回路図である。
【図２】同点滅装置の各部の信号波形を示したタイミングチャートである。
【図３】過渡期における同点滅装置の各部の信号波形を示したタイミングチャートである。
【図４】第１の実施の形態の変形例における点滅装置の回路図である。
【図５】投影装置の光学ユニットを示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付され、本発明の技術的範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１０】
〔第１の実施の形態〕
図１は、点滅装置１の回路図である。図２は、タイミングチャートである。
【００１１】
この点滅装置１は、負荷としての発光素子３と、発光素子３の電路を開閉する半導体スイッチング素子４と、直流の入力電圧Ｖinを直流の出力電圧Ｖout（Ｖout＜Ｖin）に変換するスイッチングレギュレータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）６と、半導体スイッチング素子４のオン・オフ及びスイッチングレギュレータ６の作動・停止を行うタイミング制御部５と、を備える。ここで、半導体スイッチング素子４、タイミング制御部５、タイミング制御部５及びスイッチングレギュレータ６からなる回路が駆動装置２であり、この駆動装置２が点滅装置１に適用されることによって、発光素子３が駆動装置２によって駆動され、発光素子３が周期的に点滅（オン・オフ）する。負荷として発光素子３を挙げるが、発光素子３以外の負荷をオン・オフするために駆動装置２を用いてもよい。
【００１２】
発光素子３は発光ダイオード、有機ＥＬ素子、半導体レーザーその他の半導体発光素子である。
【００１３】
ここでは、半導体スイッチング素子４は、Ｎチャネル型の電界効果トランジスタを用い、半導体スイッチング素子４のドレインが発光素子３のカソードに接続され、ソースが接地されている。半導体スイッチング素子４のゲートがタイミング制御部５に接続され、タイミング制御部５の出力信号（以後、オンタイミング信号と呼ぶ。）に基づき半導体スイッチング素子４がオン・オフする。
【００１４】
つまり、タイミング制御部５は、ここでは、図２に示すような周期一定のオンタイミング信号を半導体スイッチング素子４のゲートに出力することによって、半導体スイッチング素子４をオン・オフする。オンタイミング信号のオンタイム（パルス幅）がタイミング制御部５によって制御されることによって、半導体スイッチング素子４のオン時のデューティ比が制御される。（詳細は後述する。）
【００１５】
スイッチングレギュレータ６は、スイッチング素子１１のオン・オフによって入力電圧Ｖinを出力電圧Ｖoutに変換するものである。このスイッチングレギュレータ６は、スイッチング素子１１、制御部１２、抵抗器１３及び平滑回路１４を有する。平滑回路１４は、環流ダイオード１５、インダクタ１６及びキャパシタ１７を有する。
【００１６】
スイッチング素子１１は、Ｐチャネル型の電界効果トランジスタを用い、スイッチング素子１１のソースが入力電圧Ｖinの電源に接続され、ドレインが環流ダイオード１５のカソード及びインダクタ１６に接続されている。
【００１７】
インダクタ１６及び抵抗器１３が環流ダイオード１５のカソードと発光素子３のアノードとの間において直列接続されており、インダクタ１６が環流ダイオード１５のカソードに接続され、抵抗器１３が発光素子３のアノードに接続されている。
環流ダイオード１５のアノードは、接地されている。
キャパシタ１７の一方の端子は、抵抗器１３を介してインダクタ１６に接続されているとともに、発光素子３のアノードに接続されている。キャパシタ１７の他方の端子は、接地されている。
【００１８】
スイッチング素子１１のゲートが制御部１２に接続され、制御部１２の出力信号（ＰＷＭ信号）に基づきスイッチング素子１１がオン・オフする。
【００１９】
タイミング制御部５によって出力されるオンタイミング信号が制御部１２に入力され、制御部１２がそのオンタイミング信号に基づいて、スイッチング素子１１をオン・オフさせるＰＷＭ信号を作動・停止する。制御部１２の作動と半導体スイッチング素子４のオンが同期し、制御部１２の停止と半導体スイッチング素子４のオフが同期する。
【００２０】
タイミング制御部５によって出力されるオンタイミング信号がオンである期間、つまり制御部１２の作動期間には、制御部１２は、図２に示すような周期一定のＰＷＭ信号をスイッチング素子１１のゲートに出力することによって、スイッチング素子１１をオン・オフする。言い換えると、制御部１２によって出力されるスイッチング素子１１用のＰＷＭ信号は、タイミング制御部５によって出力されるオンタイミング信号がオンの期間にのみ出力される。制御部１２によって出力されるＰＷＭ信号は、オンタイミング信号によりイネーブルされる。そのため、スイッチング素子１１がオン・オフする周期は、半導体スイッチング素子４がオン・オフする周期よりも短い。そして、タイミング制御部５によって出力されるオンタイミング信号がオフである期間、つまり制御部１２の停止期間には、制御部１２がＰＷＭ信号をスイッチング素子１１に出力せず、制御部１２の停止期間にはスイッチング素子１１がオフを維持する。
【００２１】
スイッチング素子１１がオンであると、入力（入力電圧Ｖinの電源）からスイッチング素子１１、インダクタ１６及び抵抗器１３を経由して出力（発光素子３のアノード）へ流れる電流によってインダクタ１６にエネルギーが蓄えられる。その後、スイッチング素子１１がオフになると、インダクタ１６が誘導起電力を発生させて環流ダイオード１５が導通し、接地から環流ダイオード１５、インダクタ１６及び抵抗器１３を経由して出力（発光素子３のアノード）へ流れる電流が発生し、インダクタ１６に蓄えられたエネルギーが放出される。これにより、入力電圧Ｖinが出力電圧Ｖoutに変換される。制御部１２の作動期間のうち定常期（初めの過渡期を除く期間）でも、出力電圧Ｖoutに脈動が発生しており、その脈動はオン・オフ切換時のキャパシタ１７の充電・放電によって出力電圧Ｖoutの脈動が小さくなって平滑化される。
【００２２】
抵抗器１３はインダクタ１６の電流を検出するものであり、インダクタ電流が抵抗器１３にも流れ、その大きさが抵抗器１３の両端の電圧の差分として現れる。図２に示すように、インダクタ電流には、スイッチング素子１１のオン・オフによる脈動が発生する。つまり、スイッチング素子１１がオンである時（制御部１２によって出力されるＰＷＭ信号がローレベルである時）、インダクタ電流が増加し、スイッチング素子１１がオフである時（制御部１２によって出力されるＰＷＭ信号がハイレベルである時）、インダクタ電流が減少する。
【００２３】
インダクタ１６に流れる電流量が、抵抗器１３により両端に発生する電圧差に変換されて制御部１２に電流情報として帰還され、制御部１２に電流情報として帰還され、その帰還される電圧差の大小に応じ、制御部１２は作動期間にフィードバック制御を行う。具体的には、制御部１２は、帰還した電流からインダクタ電流の増加期間（スイッチング素子１１のオン期間）若しくは減少期間（スイッチング素子１１のオフ期間）又はこれら両方の期間における平均電流を求め、求めた平均電流と目標値とに基づいたデューティ比のＰＷＭ信号を生成してそのＰＷＭ信号をスイッチング素子１１のゲートに出力する（平均電流モード制御）。これにより、制御部１２は、インダクタ電流を目標値に近似させてインダクタ電流を目標値に維持するような定電流制御を行う。従って、図２に示すように、制御部１２が作動すると、インダクタ電流の脈動成分を無視するとインダクタ電流が増加した後に一定になる。よって、発光素子３にも一定電流が流れ、発光素子３が一定強度で発光する。一方、制御部１２が停止すると、インダクタ電流が減少した後にゼロになる。よって、発光素子３に電流が流れず、発光素子３が消灯する。これにより、発光素子３が点滅する。
【００２４】
図３には、制御部１２の作動期間のうち初めの過渡期における出力電圧Ｖoutの波形が示されている。図３では、出力電圧Ｖoutの脈動成分が除去された状態で示されている。図３に示すように、半導体スイッチング素子４及びスイッチング素子１１がオンになると（Ａ時点）、出力電圧Ｖoutが時間の経過に伴って増加し、出力電圧Ｖoutの波形が右肩上がりとなるから、キャパシタ１７が充電される（Ｕ期間参照）。このＵ期間では、インダクタ電流がキャパシタ１７の充電のための電流と発光素子３の電流（スイッチングレギュレータ６の出力電流）とに分けられる。その後、出力電圧Ｖoutが時間の経過に伴って減少する。そのため、出力電圧Ｖoutの波形が右肩下がりとなるから、キャパシタ１７が放電される（Ｄ期間参照）。このＤ期間では、インダクタ電流とキャパシタ１７の放電電流が加算されて、発光素子３に流れる。その後の定常期では、出力電圧Ｖoutの脈動成分を無視すると出力電圧Ｖoutがほぼ一定である。キャパシタ１７の電圧の時間変化率（電圧波形の傾き）をｄｖ／ｄｔとし、キャパシタ１７の容量をＣとした場合、キャパシタ１７の充電や放電時におけるキャパシタ１７の電流ｉは次式（１）で示される。
ｉ＝Ｃ×（ｄｖ／ｄｔ）    …（１）
【００２５】
過渡期におけるキャパシタ１７の充放電の挙動により発光素子３の電流が加算・減算されて増減し、安定しづらい（図３の点線参照）。そこで、制御部１２が過渡期に出力電圧の増減に応じて定電流制御の目標値を補正して平均電流モード制御を行う。これにより発光素子３の電流が安定する。以下、具体的に説明する。
【００２６】
出力電圧Ｖoutが制御部１２に帰還され、制御部１２は作動期間に出力電圧Ｖoutの監視を行う。なお、出力電圧Ｖoutの脈動がローパスフィルタ等のフィルタによって除去されて、脈動成分を除去した出力電圧Ｖoutが制御部１２に帰還されてもよい。
【００２７】
制御部１２は、出力電圧Ｖoutを監視することによって出力電圧Ｖoutの時間変化率（出力電圧Ｖoutの波形の傾き）を検出する。なお、出力電圧Ｖoutの波形の傾きが右肩上がりであれば、時間変化率が正であり、出力電圧Ｖoutの波形の傾きが右肩下がりであれば、時間変化率が負である。
【００２８】
制御部１２は、検出した時間変化率から補正値を算出する。具体的には、検出した時間変化率をαとし、算出する補正値をβとした場合、制御部１２は次式（２）からβを算出する。
β＝ｋ×α×Ｃ    …（２）
【００２９】
ここで、式（２）のように補正値は時間変化率の一次関数であり、Ｃは定数であって、キャパシタ１７の容量である。また、ｋは正の定数であり、リーク電流やその他の回路要素による影響から求まるものである。Ｃは正であるから、出力電圧Ｖoutの波形の傾きが右肩上がりであれば、補正値βが正であり、出力電圧Ｖoutの波形の傾きが右肩下がりであれば、補正値βが負である出力電圧Ｖoutの時間変化率αの絶対値が大きい程、補正値βの絶対値が大きい。
【００３０】
なお、制御部１２は、式（２）を利用する代わりに、時間変化率と補正値の関係を表した補正テーブル（ルックアップテーブル）を予め記憶していてもよい。この場合、制御部１２は、その補正テーブルを参照して、検出した時間変化率αに対応する補正値βを補正テーブルの中から検索する。制御部１２が予め記憶する補正テーブル中の時間変化率とそれに対応する補正値は、式（２）を満たす。従って、補正テーブルは、時間変化率が大きくなるにつれて、対応する補正値も大きくなるような配列（時間変化率がゼロであれば、対応する補正値がゼロであり、時間変化率が正であれば、対応する補正値が正であり、時間変化率が負であれば、対応する補正値が負である。）となる。
このような補正テーブルを用いて制御するようにすれば、式（２）を算出する代わりに補正テーブルを参照すればよいので、より早く、また回路構成に柔軟に対応させることができる。
【００３１】
制御部１２は、算出した補正値βを目標値に加算する補正を行い、補正後の目標値に基づいた平均電流モード制御（フィードバック制御）を行う。つまり、制御部１２は、帰還した電流からインダクタ電流の増加期間若しくは減少期間又はこれら両方の期間における平均電流を求め、求めた平均電流と補正後の目標値とに基づいたデューティ比のＰＷＭ信号を生成してそのＰＷＭ信号をスイッチング素子１１のゲートに出力する。これにより、制御部１２は、インダクタ電流を補正後の目標値に近づけて補正後の目標値に維持するような定電流制御を行う。なお、補正値βが加算される前の目標値を基準目標値という（図３参照）。
【００３２】
ここで、図３に示すように、Ｕ期間では、出力電圧Ｖoutの波形の傾きが右肩上がりであるから、補正値βが正であり、目標値は補正値βの絶対値だけ増加するように補正される。従って、Ｕ期間のインダクタ電流は定常期のインダクタ電流よりも大きくなり、発光素子３の電流の増加速度が向上する。つまり、インダクタ電流がキャパシタ１７の充電のための電流と発光素子３の電流とに分けられても、発光素子３の電流が定常期の発光素子３の電流（補正前の目標値に相当）に早く近づく。図３では、インダクタ電流の脈動成分が除去された状態で示されている。
【００３３】
また、Ｄ期間では、出力電圧Ｖoutの波形の傾きが右肩下がりであるから、補正値βが負であり、目標値は補正値βの絶対値だけ減少するように補正される。従って、Ｄ期間のインダクタ電流は定常期のインダクタ電流よりも小さくなる。そのため、キャパシタ１７の放電により生じた電流がインダクタ電流に加算されて発光素子に供給されても、発光素子３の電流が定常期の発光素子３の電流（補正前の目標値に相当）に近似する。
【００３４】
また、定常期では、出力電圧Ｖoutが脈動成分を無視すると一定で変化しないので、補正値βがゼロであり、目標値は基準目標値になる。
【００３５】
仮に目標値の補正を行わなければ、図３の点線のように、キャパシタ１７の充電を要因として発光素子３の電流がインダクタ電流に対して遅れて応答した後（図３に表示の「遅れ」参照）、キャパシタ１７の放電を要因として発光素子３の電流がインダクタ電流よりも高くなる（図３に表示の「オーバーシュート」参照）。それに対して目標値の補正を行うことによって発光素子３の電流が図３の実線に示すようにインダクタ電流（補正前の目標値に相当）に近似する。よって、発光素子３の電流（スイッチングレギュレータ６の出力電流）が早く定常状態となる。従って、制御部１２の作動・停止及び発光素子３の点滅の高速化を図ることができ、かつ、オーバーシュートの様な目標電流からのブレを最小限に抑えることができる。
【００３６】
このスイッチングレギュレータ６はインダクタ１６の電流をモニタリングする帰還系に、出力電圧Ｖoutをモニタリングする帰還系（帰還回路）を追加したものである。このスイッチングレギュレータ６は、発光素子３の電流を直接モニタリングする帰還系を追加するものと比較しても、位相補償が簡単でシンプルな回路で済み、応答も高速である。また、発光素子３の電流を検出するための抵抗器など、追加のパワー部品も不要で、効率を低下させることなく、発光素子３の電流が立ち上がる過渡期の制御が達成でき、発光素子３の高速な立ち上げが可能となる。
【００３７】
なお、補正値が式（２）又は補正テーブルから求まるものとしたが、算出した時間変化率αが正である場合に補正値が正の一定値であり、算出した時間変化率αが負である場合に補正値が負の一定値であり、算出した時間変化率αがゼロである場合に補正値がゼロであってもよい。
【００３８】
〔第１の実施の形態の変形例〕
なお、上記実施形態では、出力電圧を帰還して、出力電圧の時間変化率に基づいてより正確に定電流制御の目標値を補正するようにしたが、駆動回路の構成が決まっていれば、作動開始時の初期の出力電圧の時間変化率はある程度予想できるので、より簡易的に、出力電圧Ｖoutをモニタリングする帰還系（帰還回路）を設けない、図４に示すような構成であってもよい。図４において、目標値設定部１８は、図３に示すよう目標値を表す波形の信号を生成し、その目標値信号を制御部１２に出力する。制御部１２は、入力した目標値と帰還した電流（例えば、平均電流）とに基づいたデューティ比のＰＷＭ信号を生成してそのＰＷＭ信号をスイッチング素子１１のゲートに出力する。これにより、制御部１２は、インダクタ電流を目標値に近似させてインダクタ電流を目標値に維持するような定電流制御を行う。
その場合は、目標値設定部１８によって設定される目標値は予めプログラミングされたものであり、実験等により、上記過渡期の時間、補正すべき補正量を予め求め、その値を読み出して制御するようにすればよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、制御部の作動開始時の初期に目標値を定常期の目標値と異なる値に設定するようににしたが、同様の回路構成によれば、外乱に対しても、出力電圧の過渡的な変化に影響を受けにくくなる為、スイッチングレギュレータの出力電流が早く定常状態となるという効果が得られる。
【００４０】
上記実施形態では、半導体スイッチング素子４、半導体スイッチング素子１１をそれぞれ、Ｎチャネル型の電界効果トランジスタ、Ｐチャネル型の電界効果トランジスタの例で説明したが、ＰチャネルとＮチャネルを入れ替えるように構成するようにしてもよい。その場合は、ゲート信号の論理を適切に反転させればよい。
【００４１】
上記スイッチングレギュレータ６は降圧方式のスイッチングレギュレータであったが、昇圧方式又は昇降圧方式のスイッチングレギュレータとしてもよい。つまり、スイッチング素子１１や平滑回路１４の回路構成を昇圧方式又は昇降圧方式のものに変更してもよい。
昇圧方式にした場合は、例えば、方式変更によるインダクタ電流と出力電流の比率制御などの追加の制御を行えばよい。
【００４２】
上記スイッチングレギュレータ６は非絶縁型のスイッチングレギュレータであったが、絶縁型のスイッチングレギュレータであってもよい。
【００４３】
制御部１２が平均電流モード制御による定電流制御（フィードバック制御）を行うものとしたが、ピーク電流モード制御による定電流制御（フィードバック制御）を行うものとしてもよい。
【００４４】
〔第２の実施の形態〕
図５を参照して、点滅装置１を備える投影装置について説明する。図５は、投影装置の光学ユニットを示した平面図である。
【００４５】
図５に示すように、投影装置は、表示素子３０、時分割光発生装置４０、光源側光学系５０及び投影光学系６０等を備える。
【００４６】
時分割光発生装置４０は、赤色光、緑色光及び青色光を時分割で出射するものである。時分割光発生装置４０は、第一光源４１、光源装置４２、第二光源４３及び光学系４４を有する。
【００４７】
光源装置４２は、緑色光を発生させるものである。具体的には、光源装置４２は、励起光を発して、その励起光を緑色光に変換するものである。光源装置４２は、複数の励起光光源４２ａ、複数のコリメートレンズ４２ｂ、レンズ群４２ｃ、レンズ群４２ｄ、蛍光体ホイール４２ｅ及びスピンドルモーター４２ｆを有する。
【００４８】
複数の励起光光源４２ａは、二次元アレイ状に配列されている。これら励起光光源４２ａは、レーザー励起光を発するレーザーダイオードである。励起光光源４２ａから発するレーザー励起光の波長帯域は、青色帯域又は紫外線帯域であるが、特に限定するものではない。ここで、時分割光発生装置４０は、励起光光源４２ａ用の駆動装置２（図１又は図４参照）を有する。つまり、図１又は図４に示す発光素子３が励起光光源４２ａに代えられ、駆動装置２によって励起光光源４２ａが点滅する。
【００４９】
コリメートレンズ４２ｂが励起光光源４２ａにそれぞれ対向配置され、各励起光光源４２ａから発したレーザー励起光がコリメートレンズ４２ｂによってコリメートされる。レンズ群４２ｃ及びレンズ群４２ｄは、同一光軸上に配置されている。レンズ群４２ｃ及びレンズ群４２ｄは、コリメートレンズ４２ｂによってコリメートされたレーザー励起光の光束群を一つに纏めて、集光させる。
【００５０】
蛍光体ホイール４２ｅが、複数の励起光光源４２ａが二次元アレイ状に配列された面に対向配置されている。レンズ群４２ｃ及びレンズ群４２ｄが蛍光体ホイール４２ｅと励起光光源４２ａとの間に配置されており、レンズ群４２ｃ及びレンズ群４２ｄの光軸が蛍光体ホイール４２ｅに直交する。レンズ群４２ｃ及びレンズ群４２ｄによって集光されたレーザー励起光は蛍光体ホイール４２ｅに照射される。蛍光体ホイール４２ｅは、レーザー励起光によって励起されて緑色光を発する緑色蛍光体等からなり、レーザー励起光を緑色光に変換するものである。蛍光体ホイール４２ｅがスピンドルモーター４２ｆに連結され、蛍光体ホイール４２ｅがスピンドルモーター４２ｆによって回転される。
【００５１】
第一光源４１は、赤色光を発生させる赤色発光ダイオードである。第二光源４３は、青色光を発生させる青色発光ダイオードである。ここで、時分割光発生装置４０は、第一光源４１用の駆動装置２と、第二光源４３用の駆動装置２とを更に有する。第一光源４１用の駆動装置２の制御部１２の作動期間と、励起光光源４２ａ用の駆動装置２の制御部１２の作動期間と、第二光源４３用の駆動装置２の制御部１２の作動期間とが互いにずれている。従って、赤色光、緑色光（緑色光は励起光により発生する。）及び青色光が時分割で発生する。例えば、第一光源４１用の駆動装置２の制御部１２と、励起光光源４２ａ用の駆動装置２の制御部１２と、第二光源４３用の駆動装置２の制御部１２とが１フレーム期間で順次１回ずつ作動すれば、１フレーム期間で赤色光、緑色光及び青色光が１回ずつ発する。１フレーム期間で、赤色光、緑色光及び青色光のうち少なくとも一色以上の光が複数回発するものとしてもよい。
【００５２】
第一光源４１は、第一光源４１の光軸がレンズ群４２ｃ，４２ｄの光軸と平行となるように配置されている。第二光源４３は、第二光源４３の光軸がレンズ群４２ｃ，４２ｄの光軸及び第一光源４１の光軸に直交するように配置されている。
【００５３】
光学系４４は、第一光源４１から発した赤色光の光軸、光源装置４２から発した緑色光の光軸及び第二光源４３から発した青色光の光軸を一つに重ねて、これらの赤色光、緑色光及び青色光を出射する。光学系４４は、レンズ群４４ａ、レンズ４４ｂ、レンズ群４４ｃ、第一ダイクロイックミラー４４ｄ及び第二ダイクロイックミラー４４ｅを有する。
【００５４】
レンズ群４４ａは、第二光源４３に対向する。レンズ群４４ａ及びレンズ４４ｂは、これらの光軸が一直線状になるように配列されている。レンズ群４４ａ及びレンズ４４ｂは、それらの光軸がレンズ群４２ｃとレンズ群４２ｄの間でレンズ群４２ｃ及びレンズ群４２ｄの光軸に対して直交するように配置されている。
【００５５】
第一ダイクロイックミラー４４ｄは、レンズ群４４ａとレンズ４４ｂとの間に配置されているとともに、レンズ群４２ｃとレンズ群４２ｄとの間に配置されている。第一ダイクロイックミラー４４ｄは、レンズ群４２ｃ，４２ｄの光軸に対して４５°で斜交するとともに、レンズ群４４ａ及びレンズ４４ｂの光軸に対して４５°で斜交する。第一ダイクロイックミラー４４ｄは、励起光光源４２ａから発する波長帯域の励起光（例えば、青色の励起光）を蛍光体ホイール４２ｅに向けて透過させるととともに、第二光源４３から発する青色波長帯域の光を第二ダイクロイックミラー４４ｅに向けて透過させる。また、第一ダイクロイックミラー４４ｄは、蛍光体ホイール４２ｅから発する緑色波長帯域の光を第二ダイクロイックミラー４４ｅに向けて反射させる。
【００５６】
レンズ群４４ｃは、第一光源４１に対向する。レンズ群４４ｃは、その光軸がレンズ４４ｂに関して第二光源４３及び第一ダイクロイックミラー４４ｄの反対側でレンズ群４４ａ及びレンズ４４ｂの光軸に対して直交するように配置されている。
【００５７】
第二ダイクロイックミラー４４ｅは、レンズ群４４ｃに関して第一光源４１の反対側に配置されているとともに、レンズ４４ｂに関して第一ダイクロイックミラー４４ｄの反対側に配置されている。第二ダイクロイックミラー４４ｅは、レンズ群４４ｃの光軸に対して４５°で斜交するとともに、レンズ群４４ａ及びレンズ４４ｂの光軸に対して４５°で斜交する。第二ダイクロイックミラー４４ｅは、第一ダイクロイックミラー４４ｄからの青色及び緑色の波長帯域の光を光源側光学系５０に向けて透過させるとともに、第一光源４１から発する赤色の波長帯域の光を光源側光学系５０に向けて反射させる。
【００５８】
時分割光発生装置４０は、赤色光、緑色光及び青色光を時分割で発するものであれば、以上に説明した構成以外の構成のものでもよい。
例えば、蛍光体ホイール４２ｅとレンズ群４２ｄの光軸が交差する個所に緑色発光ダイオードを配置し、その緑色発光ダイオードを図１又は図４に示す駆動装置２によって点滅させてもよい。その場合、励起光光源４２ａ、レンズ群４２ｃ、蛍光体ホイール４２ｅ及びスピンドルモーター４２ｆを省略する。
また、蛍光体ホイール４２ｅが緑色蛍光体と光拡散透過部を有し、蛍光体ホイール４２ｅが回転することによって緑色蛍光体と光拡散透過部が交互にレンズ群４２ｄの光軸を通過してもよい。この場合、励起光光源４２ａが青色レーザーダイオードであり、第二光源４３を省略し、蛍光体ホイール４２ｅの光拡散透過部を透過した青色光が図示しない反射光学系によって第二光源４３の光学系と同様の方向からレンズ群４４ａに導かれるようにし、励起光光源４２ａと第一光源４１が交互に発光する。
【００５９】
光源側光学系５０は、時分割光発生装置４０から出射された赤色光、緑色光及び青色光を表示素子３０に投射する。光源側光学系５０は、レンズ５１、反射ミラー５２、レンズ５３、導光装置５４、レンズ５５、光軸変換ミラー５６、集光レンズ群５７、照射ミラー５８及び照射レンズ５９を有する。
【００６０】
レンズ５１は、第二ダイクロイックミラー４４ｅに関してレンズ４４ｂの反対側に配置されている。レンズ５１は、その光軸がレンズ４４ｂ及びレンズ群４４ａの光軸と重なるように配置されている。
【００６１】
レンズ５３、導光装置５４及びレンズ５５は、これらの光軸が一直線状になるように配置されている。レンズ５３、導光装置５４及びレンズ５５の光軸はレンズ５１、レンズ４４ｂ及びレンズ群４４ａの光軸に直交する。
【００６２】
反射ミラー５２は、レンズ５３の光軸とレンズ５１の光軸が交差する個所に配置されている。反射ミラー５２は、レンズ５１，４４ｂ及びレンズ群４４ａの光軸に対して４５°で斜交するとともに、レンズ５３、導光装置５４及びレンズ５５の光軸に対して４５°で斜交する。時分割光発生装置４０によって発生された赤色光、緑色光及び青色光はレンズ５１及びレンズ５３によって集光されつつ、反射ミラー５２によって導光装置５４に向けて反射される。
【００６３】
導光装置５４は、ライトトンネル又はライトロッドである。導光装置５４は、時分割光発生装置４０から出射された赤色光、緑色光及び青色光を側面で複数回反射又は全反射させることで、赤色光、緑色光及び青色光を均一な強度分布の光束にする。レンズ５５は、導光装置５４によって導光された赤色光、緑色光及び青色光を光軸変換ミラー５６に向けて投射するとともに、集光する。光軸変換ミラー５６は、レンズ５５によって投射された赤色光、緑色光及び青色光を集光レンズ群５７に向けて反射させる。集光レンズ群５７は、光軸変換ミラー５６によって反射された赤色光、緑色光及び青色光を照射ミラー５８に向けて投射するとともに、集光する。照射ミラー５８は、集光レンズ群５７によって投射された光を表示素子３０に向けて反射させる。照射レンズ５９は、照射ミラー５８によって反射された光を表示素子３０へ投射する。
【００６４】
表示素子３０は、空間光変調器であり、光源側光学系５０によって照射された赤色光、緑色光及び青色光を各画素毎（各空間光変調素子毎）で変調することによって画像を形成する。具体的には、表示素子３０は、二次元アレイ状に配列された複数の可動マイクロミラー等を有するデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）であり、可動マイクロミラーが画素としての空間光変調素子に相当する。表示素子３０はドライバによって駆動される。つまり、赤色光が表示素子３０に照射されている時に、表示素子３０の各可動マイクロミラーが制御（例えば、ＰＷＭ制御）されることで、赤色光が後述の投影光学系６０に向けて反射される時間比（デューティー比）が可動マイクロミラー毎に制御される。これにより、表示素子３０によって赤色の画像が形成される。緑色光や青色光が表示素子３０に照射されている際も、同様である。
【００６５】
なお、表示素子３０が反射型の空間光変調器ではなく、透過型の空間光変調器（例えば、液晶シャッターアレイパネル：いわゆる液晶表示器）であってもよい。表示素子３０が透過型の空間光変調器である場合、光源側光学系５０の光学設計を変更し、光源側光学系５０によって照射される赤色光、緑色光及び青色光の光軸が後述の投影光学系６０の光軸に重なるようにして、投影光学系６０と光源側光学系５０との間に表示素子３０を配置する。
【００６６】
投影光学系６０は表示素子３０に正対するように設けられ、投影光学系６０の光軸が前後に延びて表示素子３０に交差（具体的には、直交）する。投影光学系６０は、表示素子３０によって反射された光を前方に投射することによって、表示素子３０によって形成された画像をスクリーンに投影する。この投影光学系６０は、可動レンズ群６１及び固定レンズ群６２等を備える。投影光学系６０は、可動レンズ群６１の移動によって、焦点距離が変更可能であるとともに、フォーカシングが可能である。
【００６７】
なお、図５に示す投影装置の光学系をリアプロジェクション表示装置に適用してもよい。
【００６８】
本発明は上記実施形態及び変形例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の要部を変更しない範囲で適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
以上に、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたインダクタを含む平滑回路と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御部と、を有し、前記スイッチング素子のオン・オフにより入力電圧を前記平滑回路の出力としての出力電圧に変換するスイッチングレギュレータと、
前記制御部の作動と停止を行うタイミング制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記インダクタの電流を帰還して、その帰還した電流と目標値に基づいてＰＷＭ信号を生成してそのＰＷＭ信号を前記スイッチング素子に出力することによって前記インダクタの電流が前記目標値に近似するように定電流制御を行う際に、前記目標値を定常期の目標値と異なる値に設定することを特徴とする駆動装置。
＜請求項２＞
前記出力電圧を帰還する帰還回路を更に備え、
前記制御部は、
前記帰還回路により前記出力電圧を帰還して、その帰還した出力電圧の時間変化率に基づいて前記目標値を前記定常期の目標値と異なる値に設定することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
＜請求項３＞
前記制御部は、帰還した出力電圧の時間変化率が正である場合に、前記目標値を増大させる設定を行うことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
＜請求項４＞
前記制御部は、帰還した出力電圧の時間変化率が負である場合に、前記目標値を減少させる設定を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の駆動装置。
＜請求項５＞
前記制御部は、前記平滑回路の出力電圧を平滑化する前記平滑回路のキャパシタの容量に、帰還した出力電圧の時間変化率を乗じて得られる値に比例する補正値を前記目標値に加算する設定を行うことを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の駆動装置。
＜請求項６＞
前記制御部は、時間変化率と補正値の対応関係を表した補正テーブルを記憶するとともに、帰還した出力電圧の時間変化率に対応する補正値を前記補正テーブルから検索して、その検索した補正値を前記目標値に加算する設定を行うことを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の駆動装置。
＜請求項７＞
前記制御部は、
前記インダクタの電流を帰還して、その帰還した電流と目標値に基づいてＰＷＭ信号を生成してそのＰＷＭ信号を前記スイッチング素子に出力することによって前記インダクタの電流が前記目標値に近似するように定電流制御を行う際に、前記制御部の作動開始時の初期に前記目標値を定常期の目標値と異なる値に設定することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の駆動装置。
＜請求項８＞
前記制御部は、
前記定電流制御を行う際に、前記制御部の作動開始時の初期の前記目標値を定常期の目標値よりも高くするように設定することを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
＜請求項９＞
前記制御部は、
前記定電流制御を行う際に、前記制御部の作動開始時の初期に前記目標値を定常期の目標値よりも高くした後に、前記目標値を定常期の目標値よりも低くしてから、定常期の目標値に戻すように設定することを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
＜請求項１０＞
当該駆動装置によって駆動される負荷は、前記タイミング制御部によって決められる前記ＰＷＭ信号を作動させる作動期間に駆動されることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の駆動装置。
＜請求項１１＞
請求項１から１０の何れか一項に記載の駆動装置と、
前記出力電圧が供給される発光素子と、を備えることを特徴とする点滅装置。
＜請求項１２＞
請求項１１に記載の点滅装置を備えることを特徴とする投影装置。
【符号の説明】
【００６９】
１  点滅装置
２  駆動装置
３  発光素子（負荷）
５  タイミング制御部
１１  スイッチング素子
１２  制御部
１４  平滑回路
１５  環流ダイオード
１６  インダクタ
【図１】
0005910148.tif 000002
【図２】
0005910148.tif 000003
【図３】
0005910148.tif 000004
【図４】
0005910148.tif 000005
【図５】
0005910148.tif 000006