(57)【要約】【課題】  効率的に放電ランプを点灯する技術を提供する。【解決手段】  周波数発生部１１０は、放電ランプ６００が点灯状態になるまで、正弦波信号Ａ１の周波数を増大させ、点灯状態に至った後は、正弦波信号Ａ１と、共振部信号Ａ１０との位相比較結果に基づいて、正弦波信号Ａ１の周波数を発生させ、点灯状態を維持する。点灯状態か否かは正弦波信号Ａ１と、共振部信号Ａ１０との位相差に基づいて判断する。【選択図】        図１３
2006085905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプ制御装置であって、
放電ランプの放電状態を検出する検出部と、
前記放電状態が所定の点灯状態になるまで、前記放電ランプに印加する電圧の周波数を次第に変化させる周波数変化部と、
前記周波数変化部が変化させた周波数に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を制御する電圧制御部と、
を備えた放電ランプ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の放電ランプ制御装置であって、
前記周波数変化部は、前記点灯状態になるまで、前記放電ランプに印加する電圧の周波数を単調増加させる、
放電ランプ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の放電ランプ制御装置であって、
前記周波数変化部は、更に、前記放電ランプの状態が前記点灯状態になった後も、前記放電ランプの状態が前記点灯状態を維持するように、前記検出部により検出された放電状態に応じて前記放電ランプに印加する電圧の周波数を可変に設定する、
放電ランプ制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の放電ランプ制御装置であって、
前記検出部は、前記放電ランプにおける誘起電圧または誘起電流を検出し、
前記周波数変化部は、前記放電ランプに印加する電圧または電流の位相と、前記放電ランプにおける誘起電圧または誘起電流の位相との差が所定の範囲内であるか否かにより、前記点灯状態であるか否かを判断する、
放電ランプ制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の放電ランプ制御装置であって、
前記放電ランプは共振部を備え、
前記共振部は、
前記放電ランプに対して直列に接続したコイルと、
前記放電ランプに対して並列に接続した静電容量と、
を備えた放電ランプ制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の放電ランプ制御装置であって、
前記周波数変化部は、動作状態に応じて、前記放電ランプに印加する電圧または電流の位相と、前記放電ランプにおける誘起電圧または誘起電流の位相との差を変化させ、前記放電ランプに印加する電圧の周波数を可変に設定する、
放電ランプ制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の放電ランプ制御装置であって、更に、
前記周波数変化部が前記周波数を変え始めてから前記点灯状態になるまでの期間を計測する期間計測部と、
前記期間を所定の規定値と比較し、前記放電ランプが寿命か否かを判定する判定部と、
を備えた放電ランプ制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の放電ランプ制御装置であって、
前記検出部は、前記放電ランプにおける誘起電流値を検出し、
前記放電ランプ制御装置は、更に、
前記誘起電流値を所定の規定値と比較し、前記放電ランプが寿命か否かを判定する判定部を備えた
放電ランプ制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の放電ランプ制御装置であって、
前記電圧制御部は、
矩形以外の波形を有する基準波信号と、前記基準波信号の波長に比べ波長が短い矩形以外の波形を有する比較波信号とを、前記周波数変化部が変化させた周波数に基づいて発生させる波形発生部と、
前記基準波信号と前記比較波信号とを比較して、第１のＰＷＭ信号を生成する第１のＰＷＭ信号生成部と、
を備え、
前記第１のＰＷＭ信号に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を制御する、
放電ランプ制御装置。
【請求項１０】
請求項９記載の放電ランプ制御装置であって、
前記電圧制御部は、更に、
前記放電ランプの輝度を調節する調光値を設定する調光値設定部と、
前記調光値に基づいて、前記第１のＰＷＭ信号をマスクして、第２のＰＷＭ信号を生成する第２のＰＷＭ信号生成部と、
を備え、
前記第２のＰＷＭ信号に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を制御する、
放電ランプ制御装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の放電ランプ制御装置であって、
前記第２のＰＷＭ信号生成部は、前記基準波信号の極性が反転するタイミングを中心とした対称な時間的範囲で前記第１のＰＷＭ信号をマスクする放電ランプ制御装置。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれかに記載の放電ランプ制御装置であって、
前記基準波信号は正弦波であることを特徴とする放電ランプ制御装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の放電ランプ制御装置であって、
前記電圧制御部は、
前記周波数変化部が変化させた周波数を有する原駆動信号を発生させる信号発生部と、
前記放電ランプの輝度を調節する調光値を設定する調光値設定部と、
前記調光値に基づいて原駆動信号をマスクすることによって、駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を発生させる電圧発生回路と、
を備える、
放電ランプ制御装置。
【請求項１４】
放電ランプ制御方法であって、
放電ランプの放電状態を検出する検出工程と、
前記放電状態が所定の点灯状態になるまで、前記放電ランプに印加する電圧の周波数を次第に変化させる周波数変化工程と、
前記周波数変化工程により変化した周波数に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を制御する電圧制御工程と
を備えた放電ランプ制御方法。
【請求項１５】
照明装置であって、
放電ランプと、
前記放電ランプを制御する放電ランプ制御装置と
を備え、
前記放電ランプ制御装置は、
前記放電ランプの放電状態を検出する検出部と、
前記放電状態が所定の点灯状態になるまで、前記放電ランプに印加する電圧の周波数を次第に変化させる周波数変化部と、
前記周波数変化部が変化させた周波数に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を制御する電圧制御部と
を備えた照明装置。
【請求項１６】
投写型画像表示装置であって、
放電ランプと、
前記放電ランプの照明光を利用して画像を投写表示する投写表示部と、
前記放電ランプを制御する放電ランプ制御装置と
を備え、
前記放電ランプ制御装置は、
前記放電ランプの放電状態を検出する検出部と、
前記放電状態が所定の点灯状態になるまで、前記放電ランプに印加する電圧の周波数を次第に変化させる周波数変化部と、
前記周波数変化部が変化させた周波数に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を制御する電圧制御部と
を備えた投写型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプを点灯する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１９は、下記の特許文献１記載の技術を示す説明図である。図１９（ａ）は放電ランプ点灯装置を示す。放電ランプ点灯装置は、ＡＣ電源１と、１次電圧電源部２と、１次電圧制御部７と、２次電圧点灯回路３と、トランス４と、放電ランプ５と、１次電流検出装置６と、ＣＰＵ部８とを備えている。図１９（ｂ）は、放電ランプ５に印加される放電ランプ電圧を示す。図１９（ｂ）で示されるように、放電ランプ５を点灯する際には、点灯を維持するために必要な１次電圧に加え、２次電圧を印加して、一時的に放電ランプ５に印加する電圧を増大させ、放電ランプ５を点灯する。放電ランプ５点灯後の安定期には、ＣＰＵ部８が電流の増減を監視しながら、固定周波数の１次電圧を印加する制御を行なう。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１７６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の放電ランプ点灯装置では、以下のような問題点があった。まず、点灯時に1次電圧と２次電圧を合わせた高電圧を印加するため、輻射ノイズや誤動作ノイズが大きくなりやすい。そのため、保護対策回路を備えたり、ソフト制御をしたりするなどの対策が必要であった。また、一度の高電圧の印加で放電ランプ５が点灯するという保証は無く、数回にわたって1次電圧と２次電圧を合わせた高電圧を印加する必要もあった。更に、放電ランプ５を消灯した直後は放電ランプ５の温度が上昇しているため、高電圧の印加によりランプが破壊される恐れがある。そのため、放電ランプ５の温度が高い間は放電ランプ５の再点灯を禁止する必要があった。
【０００５】
また、放電管内の放電ギャップ間は経時変化により常に変化し、更に、放電温度による放電環境は常時変化して共振点は異なるが、放電の制御は常に固定の設定になっているため、最適な条件で放電が行われていないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、効率的に放電ランプを点灯する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明による放電ランプ制御装置は、
放電ランプの放電状態を検出する検出部と、
前記放電状態が所定の点灯状態になるまで、前記放電ランプに印加する電圧の周波数を次第に変化させる周波数変化部と、
前記周波数変化部が変化させた周波数に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を制御する電圧制御部と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、高電圧の放電開始から低電圧の点灯状態まで、電圧制御の基になる周波数を変化させ、常時放電ランプの放電状態に適応した放電を実現させるので、放電開始から高効率的に放電ランプの安定点灯を実現することが可能である。駆動回路の電源供給には高電圧を用いることなく、放電ランプ間のみに高電圧を発生させるので、従来のような高耐圧の駆動素子も必要としない。
【０００９】
前記周波数変化部は、前記点灯状態になるまで、前記放電ランプに印加する電圧の周波数を単調増加させるものとしても良い。
【００１０】
前記周波数変化部は、更に、前記放電ランプの状態が前記点灯状態になった後も、前記放電ランプの状態が前記点灯状態を維持するように、前記検出部により検出された放電状態に応じて前記放電ランプに印加する電圧の周波数を可変に設定するものとしても良い。
【００１１】
これによれば、周波数を変動させて放電ランプの点灯状態を維持するので、安定して放電ランプを点灯することができる。
【００１２】
前記検出部は、前記放電ランプにおける誘起電圧または誘起電流を検出し、
前記周波数変化部は、前記放電ランプに印加する電圧または電流の位相と、前記放電ランプにおける誘起電圧または誘起電流の位相との差が所定の範囲内であるか否かにより、前記点灯状態であるか否かを判断するものとしても良い。
【００１３】
これによれば、容易に点灯状態であるか否かを判断することが可能である。
【００１４】
前記放電ランプは共振部を備え、
前記共振部は、
前記放電ランプに対して直列に接続したコイルと、
前記放電ランプに対して並列に接続した静電容量と
を備えるものとしても良い。
【００１５】
これによれば、放電ランプに印加される電圧の周波数が所定の範囲内にある際、コイルと静電容量が共振することにより、放電ランプに供給される電力を大きくすることができる。
【００１６】
前記周波数変化部は、動作状態に応じて、前記放電ランプに印加する電圧または電流の位相と、前記放電ランプにおける誘起電圧または誘起電流の位相との差を変化させ、前記放電ランプに印加する電圧の周波数を可変に設定するものとしても良い。
【００１７】
これによれば、放電ランプに印加する電圧または電流の位相と、放電ランプにおける誘起電圧または誘起電流の位相との差を変化させることにより、共振点（最大電力点）などから印加電圧の周波数を変化させることが可能となる。印加電圧の周波数を変化させることにより、電力制御を行ない、調光を容易に行なうことができる。
【００１８】
更に、前記周波数変化部が前記周波数を変え始めてから前記点灯状態になるまでの期間を計測する期間計測部と、
前記期間を所定の規定値と比較し、前記放電ランプが寿命か否かを判定する判定部と
を備えるものとしても良い。
【００１９】
これによれば、周波数変化部が周波数を変え始めてから点灯状態になるまでの期間を計測することにより、放電ランプが寿命か否かを判定することができる。
【００２０】
前記検出部は、前記放電ランプにおける誘起電流値を検出し、
前記放電ランプ検出装置は、更に、
前記誘起電流値を所定の規定値と比較し、前記放電ランプが寿命か否かを判定する判定部を備えるものとしても良い。
【００２１】
これによれば、放電ランプにおける誘起電流を検出することにより、放電ランプが寿命か否かを判定することができる。
【００２２】
前記電圧制御部は、
矩形以外の波形を有する基準波信号と、前記基準波信号の波長に比べ波長が短い矩形以外の波形を有する比較波信号とを、前記周波数変化部が変化させた周波数に基づいて発生させる波形発生部と、
前記基準波信号と前記比較波信号とを比較して、第１のＰＷＭ信号を生成する第１のＰＷＭ信号生成部と、
を備え、
前記第１のＰＷＭ信号に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を制御するものとしても良い。
【００２３】
これによれば、周波数に基づいた電圧の制御を、ＰＷＭ制御により実現することができる。
【００２４】
前記電圧制御部は、更に、
前記放電ランプの輝度を調節する調光値を設定する調光値設定部と、
前記調光値に基づいて、前記第１のＰＷＭ信号をマスクして、第２のＰＷＭ信号を生成する第２のＰＷＭ信号生成部と、
を備え、
前記第２のＰＷＭ信号に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を制御するものとしても良い。
【００２５】
これによれば、調光値に基づいて印加電圧の制御をすることになるので、調光値を設定するだけで、容易に調光することができる。
【００２６】
前記第２のＰＷＭ信号生成部は、前記基準波信号の極性が反転するタイミングを中心とした対称な時間的範囲で前記第１のＰＷＭ信号をマスクするものとしても良い。
【００２７】
これによれば、放電ランプが印加される電圧に対して有効に輝度を上昇しない期間において第１のＰＷＭ信号をマスクして調光するので、電力効率に優れた調光を実現可能である。
【００２８】
前記基準波信号は正弦波であることを特徴とするものとしても良い。
【００２９】
これによれば、第１のＰＷＭ信号は模擬的に正弦波形を示す信号になるので、第１のＰＷＭ信号に基づいて電圧を制御すれば、少量の電流しか流れない可能性が高い期間の電圧の損失を減らし、電力効率を向上させることが可能である。電力効率の向上に伴い、輻射ノイズも低減可能である。
【００３０】
前記電圧制御部は、
前記周波数変化部が変化させた周波数を有する原駆動信号を発生させる信号発生部と、
前記放電ランプの輝度を調節する調光値を設定する調光値設定部と、
前記調光値に基づいて前記原駆動信号をマスクすることによって、駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号に基づいて、前記放電ランプに印加する電圧を発生させる電圧発生回路と、
を備えるものとしても良い。
【００３１】
これによれば、調光値に基づいてマスクして生成した駆動信号に基づいて印加電圧を発生させることになるので、調光値を設定するだけで、容易に調光することができる。
【００３２】
本発明は更に種々の形態で実現可能であり、例えば、放電ランプ制御方法として、あるいは、放電ランプと、放電ランプ制御装置とを備えた照明装置として本発明を実現するものとしても良い。
【００３３】
更に、放電ランプと、前記放電ランプの照明光を利用して画像を投写表示する投写表示部と、放電ランプ制御装置とを備えた投写型画像表示装置として本発明を実現するものとしても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
Ａ.実施例の概要：
まず、図１〜図６を用いて本発明の実施例の概要を説明する。図１は、放電ランプ駆動装置の説明図である。放電ランプ駆動装置は、放電ランプｌｐと、共振用コイルｃｌと、共振用コンデンサｃｄと、フルブリッジ回路ｆｂと、駆動信号発生器ｓｇとを備えている。共振用コイルｃｌは、放電ランプｌｐに直列に接続され、共振用コンデンサｃｄは、放電ランプｌｐに並列に接続されている。図１の回路は、等価的に共振用コイルｃｌと共振用コンデンサｃｄが直列になっている直列共振回路であり、共振点では、共振用コイルｃｌと共振用コンデンサｃｄのリアクタンスが相殺されて、インピーダンスは０に近くなる。なお、共振用コイルのコアには、フェライト材、トロイダル材よりもインダクタンスの周波数特性に優れたスーパーＥコア（ＪＦＥ製）を用いることが好ましい。
【００３５】
駆動信号発生器ｓｇは、電圧Ｗ１の駆動信号（スイッチング信号）Ｓ１を発生させる。フルブリッジ回路ｆｂは、駆動信号Ｓ１に応じてスイッチング動作を実行して、印加電圧信号Ｓ２（電圧Ｗ２）を発生させる。印加電圧信号Ｓ２により、共振用コンデンサｃｄ間の電圧はＷ３となり、共振用コイルｃｌに流れる電流はＩ１となる。共振点では、インピーダンスが０に近くなるので、電圧Ｗ３と電流Ｉ１が増大する。
【００３６】
図２〜図５は、図１の放電ランプ駆動装置において周波数ｆｓｃの駆動信号Ｓ１を発生させた結果を示す説明図である。放電ランプ駆動装置の結果表示画面をそのまま図示した。図２〜図５における横軸は時刻を示し、各図とも５目盛り毎に点線が引かれている。図２〜図５には、各々４つの波形が示されている。Ｃｈ１の波形は、駆動信号Ｓ１の電圧Ｗ１の波形を示す。Ｃｈ１のグラフの一目盛は５[Ｖ]を示す。Ｃｈ２の波形は、印加電圧信号Ｓ２の電圧Ｗ２の波形を示す。Ｃｈ２のグラフの一目盛は５[Ｖ]を示す。Ｃｈ３の波形は、コンデンサ間電圧Ｗ３の波形を示す。グラフの一目盛りは１００[Ｖ]を示す。Ｃｈ４の波形は、共振用コイルｃｌに流れる電流Ｉ１の波形を示す。グラフの一目盛りは１０[Ａ]を示す。
【００３７】
図２〜図５において、駆動信号Ｓ１の電圧Ｗ１は、全て２５[Ｖ]で一定であり、駆動信号Ｓ１は周波数ｆｓｃのみ変えられている。更に、図２〜図５において、印加電圧信号Ｓ２の電圧Ｗ２は約１５[Ｖ]で一定であり、電圧Ｗ２の周波数は駆動信号Ｓ１の周波数ｆｓｃと一致している。
【００３８】
図２は、周波数４．００[ＫＨｚ]の駆動信号Ｓ１を発生させた結果を示す説明図である。図２の場合、電圧Ｗ３と電流Ｉ１は殆ど生じず、４．００[ＫＨｚ]は共振周波数ではないことが分かる。図３は、周波数５．００[ＫＨｚ]の駆動信号Ｓ１を発生させた結果を示す説明図である。図３では、図２と比較すると、電圧Ｗ３と電流Ｉ１が生じ始めており、周波数ｆｓｃが共振周波数に近づき始めている（インピーダンスが０に近づいている）ことが分かる。図４は、周波数６．２１[ＫＨｚ]の駆動信号Ｓ１を発生させた結果を示す説明図である。図４では、電圧Ｗ３と電流Ｉ１が増大しており、周波数６．２１[ＫＨｚ]は共振周波数である（インピーダンスが０に近い）ことが分かる。図５は、周波数６．２８[ＫＨｚ]の駆動信号Ｓ１を発生させた結果を示す説明図である。図５では、図４と比較すると、電圧Ｗ３と電流Ｉ１が減少しており、周波数ｆｓｃが共振周波数から遠ざかっている（インピーダンスが０から遠ざかっている）ことが分かる。
【００３９】
図６は、図２〜図５の実験結果に基づいた放電ランプｌｐにおける電流・電圧特性を示す説明図である。横軸は駆動信号Ｓ１の周波数ｆｓｃであり、縦軸は放電ランプｌｐにおける電流又は電圧である。放電ランプｌｐにおける電流及び電圧は周波数ｆｓｃに応じて変動し、共振周波数６．２１[ＫＨｚ]において極大を示す。ここでは、放電ランプｌｐにおける電流及び電圧が所定値αより大きくなる周波数領域を共振周波数領域ａｒと呼ぶ。放電ランプｌｐは、このような共振周波数領域ａｒ内では高効率で点灯する。従って、放電ランプｌｐを点灯させようとする場合には、駆動信号Ｓ１の周波数ｆｓｃが共振周波数領域ａｒ内に収まるよう周波数ｆｓｃを調整すれば良いことが分かる。
【００４０】
Ｂ.実施例：
図７は、本発明の一実施例としての液晶プロジェクタ１０の概略構成を示す説明図である。液晶プロジェクタ１０は、レシーバ２０と、画像処理部３０と、液晶パネル駆動部４０と、液晶パネル５０と、液晶パネル５０を透過した透過光をスクリーンＳＣ上に投写するための投写光学系６０と、ＣＰＵ８００とを備えている。液晶プロジェクタ１０は、更に、液晶パネル５０を照明するための放電ランプ６００と、放電ランプ６００を制御するための放電ランプ制御部１０００とを備えている。本実施例では、放電ランプ６００として、アーク放電を利用した高圧水銀ランプを用いるものとした。放電ランプ６００として、メタルハライドランプ、キセノンランプなどの他の放電ランプを用いるようにしてもよい。放電ランプ制御部１０００は、図１の駆動信号発生器ｓｇと、共振用コイルｃｌと、共振用コンデンサｃｄと、フルブリッジ回路ｆｂとに相当する構成を含んでいる。
【００４１】
レシーバ２０は、図示しないパーソナルコンピュータなどから供給される画像信号ＶＳを入力し、画像処理部３０で処理可能な形式の画像データに変換する。画像処理部３０は、レシーバ２０を介して入力された画像データに対して、輝度調整や色バランス調整などの各種画像処理を施す。液晶パネル駆動部４０は、画像処理部３０において画像処理が施された画像データに基づいて、液晶パネル５０を駆動するための駆動信号を生成する。液晶パネル５０は、液晶パネル駆動部４０で生成された駆動信号に応じて照明光を変調する。投写光学系６０は、ズーム機能を備えた投写レンズを備えており（図示省略）、投写レンズのズーム比を変更し、焦点距離を変化させることによって、ピントを合わせたまま投写画像のサイズを変化させる。液晶パネル駆動部４０と、液晶パネル５０と、投写光学系６０と、スクリーンＳＣは、放電ランプ６００の照明光を利用して画像を投写表示する本発明の投写表示部に相当する。
【００４２】
ＣＰＵ８００は、図示しないリモートコントローラや、液晶プロジェクタ１０本体に備えられた操作ボタンの操作にしたがって、画像処理部３０や、投写光学系６０を制御する。更に、ＣＰＵ８００は、放電ランプ制御部１０００が使用する調光値を設定する機能や、放電ランプ制御部１０００に対して放電ランプ６００を点灯するよう指示する機能や、放電ランプ６００の寿命を判定する機能を有する。ＣＰＵ８００は、本発明の調光値設定部及び期間計測部及び判定部に相当する。調光値の設定及び放電ランプ６００の寿命を判定する機能に関しては後述する。放電ランプ制御部１０００とＣＰＵ８００は、本発明の放電ランプ制御装置に相当する。
【００４３】
図８は、放電ランプ制御部１０００のブロック図である。放電ランプ制御部１０００は、波形発生部１００と、ＰＷＭ制御部２００と、ＡＮＤ回路３００と、極性変換部４００と、駆動回路部５００と、共振部７００とを備えている。以下、各ブロックの機能について、図９と図１０と図１３を参照しつつ説明する。波形発生部１００は、周波数発生部１１０を含んでいる。また、駆動回路部５００は、電流センサ５１０を含んでいる。
【００４４】
図９と図１０は、図８の信号Ａ１〜信号Ａ９の信号波形を示すタイミングチャートである。図９は、「明点灯」となるよう調光した場合のタイミングチャートであり、図１０は、「暗点灯」となるよう調光した場合のタイミングチャートである。「明点灯」とは、比較的明るい点灯であり、「暗点灯」とは、比較的暗い点灯のことである。図１３は、図８の正弦波信号Ａ１と、共振部信号Ａ１０と、位相差信号Ｐ１と、周波数調整信号Ａ１１と、点灯判定信号Ａ１２の信号波形を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートの開始点である左端は、ランプが消灯の状態から点灯制御に移行した点である。図１３の下方には、時刻ｔ１〜ｔ２までの期間のタイミングチャートを拡大した図を示した。
【００４５】
図８の周波数発生部１１０は、正弦波信号Ａ１の周波数を設定する回路である。波形発生部１００は、周波数発生部１１０が設定した周波数とＣＰＵ８００が設定するパラメータに基づいて、正弦波信号Ａ１とノコギリ波信号Ａ２を発生させる。ＰＷＭ制御部２００は、ＣＰＵ８００から与えられる調光値に基づいて、正弦波信号Ａ１とノコギリ波信号Ａ２から、第１のＰＷＭ信号Ａ３と、マスク信号Ａ４と、正弦波信号Ａ１の極性を示す信号Ａ５（以下、極性信号Ａ５と呼ぶ）を生成する。図９と図１０におけるマスク信号Ａ４の波形の違いは、ＣＰＵ８００が設定する調光値の違いに基づくものであるが、詳しくは後述する。ＡＮＤ回路３００は、第１のＰＷＭ信号Ａ３とマスク信号Ａ４から、第２のＰＷＭ信号Ａ６を生成する。図９と図１０における第２のＰＷＭ信号Ａ６の波形の違いは、マスク信号Ａ４の違いに基づくものである。極性変換部４００は、極性信号Ａ５に基づいて、第２のＰＷＭ信号Ａ６の極性を変換し、第１の駆動信号Ａ７と第２の駆動信号Ａ８を生成する。駆動回路部５００は、第１の駆動信号Ａ７と第２の駆動信号Ａ８に基づいて、印加信号Ａ９に相当する電圧を共振部７００に印加する。ここで、ＰＷＭ信号Ａ３は、放電波形をＰＷＭ制御した実施例であるが、ＰＷＭ信号Ａ３はＰＷＭ制御を施さず"Ｈ"の場合でも可能である。
【００４６】
図９と図１０における共振部電圧Ｖ２，Ｖ３の波形は、印加信号Ａ９に相当する電圧を共振部７００に印加した場合、実際に共振部７００に印加される電圧を模擬的に示した波形である。なお、図９に破線で示した共振部電圧Ｖ１は、説明の便宜のために描かれている（後述）。共振部７００は、図１で述べた共振用コイルｃｌと共振用コンデンサｃｄとを備えている。共振時には、共振部電圧Ｖ２，Ｖ３の周波数は、正弦波信号Ａ１の周波数と一致する。よって、放電ランプ制御装置１０００は、正弦波信号Ａ１の周波数を調整することにより、共振部電圧Ｖ２，Ｖ３の周波数を調整して、高効率で放電ランプ６００を点灯させることができる。
【００４７】
駆動回路部５００に設けられた電流センサ５１０は、共振部７００に流れる電流を検出し、共振部信号Ａ１０として周波数発生部１１０にフィードバックする。共振部信号Ａ１０は、ＣＰＵ８００にも入力される。電流センサ５１０は、本発明の検出部に相当する。周波数発生部１１０は、正弦波信号Ａ１と、電流センサ５１０が検出した共振部信号Ａ１０との位相比較結果に基づいて、正弦波信号Ａ１の周波数を発生させるとともに、周波数調整信号Ａ１１と、点灯判定信号Ａ１２を発生させる。周波数発生部１１０に関して詳しくは後述する。
【００４８】
波形発生部１００と、ＰＷＭ制御部２００と、ＡＮＤ回路３００と、極性変換部４００と、駆動回路部５００と、共振部７００について、以下詳細に説明する。
【００４９】
図１１は、波形発生部１００のブロック図である。波形発生部１００は、周波数発生部１１０と、カウンタ部１２０と、正弦波テーブル部１４０と、ノコギリ波テーブル部１５０と、カウンタ部１６０とを備えている。
【００５０】
図１２は、波形発生部１００中の周波数発生部１１０のブロック図である。周波数発生部１１０は、誘起信号比較部１１１と、駆動信号比較部１１２と、位相比較部１１３と、ループフィルタ１１４と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１５と、Ｘ分周部１１６と、点灯判定部１１７と、スイッチ１１８とを備えている。ループフィルタ１１４は、積分回路とローパスフィルタを備えた回路であり、以下単にＬＰＦと呼ぶ。以下、各ブロックの機能について、図１３を参照しつつ説明する。
【００５１】
ＣＰＵ８００は、誘起信号比較部１１１と、駆動信号比較部１１２に対して、パラメータＰｃｏとパラメータＰｃｉを設定する。誘起信号比較部１１１は、共振部信号Ａ１０の信号値と、パラメータＰｃｏを比較し、Ｐｃｏ≦Ａ１０のときにはその出力信号Ｓ１１１をＨレベルとし、Ａ１０＜ＰｃｏのときにはＬレベルとする。駆動信号比較部１１２は、パラメータＰｃｉと正弦波信号Ａ１を比較し、Ｐｃｉ≦Ａ１のときにはその出力信号Ｓ１１２をＨレベルとし、Ａ１＜ＰｃｉのときにはＬレベルとする。
【００５２】
位相比較部１１３は、入力される２つの信号Ｓ１１１，Ｓ１１２の位相比較を行い、比較結果を位相差信号Ｐ１として出力する。位相比較部１１３は、２つの信号Ｓ１１１，Ｓ１１２に位相ずれのある場合、つまり信号Ａ１，Ａ１０に位相ずれのある場合に、その出力信号Ｐ１のレベルを変化させる。具体的には、共振部信号Ａ１０が正弦波信号Ａ１より進み位相のときは「ローレベル」を、遅れ位相の時または無信号の時には「ハイレベル」を位相差信号Ｐ１として出力する。そして、正弦波信号Ａ１と共振部信号Ａ１０の位相が一致している場合は、位相差信号Ｐ１はハイインピーダンス状態に保つ。
【００５３】
ＬＰＦ１１４は、位相差信号Ｐ１から周波数調整信号Ａ１１を生成し、出力する。ＬＰＦ１１４は、図１３の下方の図からも分かるように、位相差信号Ｐ１が「ハイレベル」の場合は周波数調整信号Ａ１１を単調増加させ、位相差信号Ｐ１が「ハイインピーダンス」の場合には周波数調整信号Ａ１１を一定にし、位相差信号Ｐ１が「ローレベル」の場合には周波数調整信号Ａ１１を単調減少させて、位相差信号Ｐ１から交流成分を取り除いて、周波数調整信号Ａ１１を出力する。つまり、ＬＰＦ１１４は、位相差信号Ｐ１を積分し、交流成分を取り除いて出力する。なお、周波数調整信号Ａ１１はスイッチ１１８を介して接地されている。スイッチ１１８はランプを消灯させるときはオン、点灯させるときはオフするように、ＣＰＵ８００から制御されている。即ち、周波数調整信号Ａ１１は、ランプを消灯させるときはＧＮＤに固定されているが、周波数発生部１１０がＣＰＵ８００から放電ランプ６００を点灯するよう指示を受けた後はＬＰＦ１１４の出力が有効に作用する。
【００５４】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１５は、周波数調整信号Ａ１１のレベルに基づいて、周波数ｆｔの矩形波信号Ｓ１１５を発生させる。具体的には、ＶＣＯ１１５は、周波数調整信号Ａ１１の値が大きければ、周波数ｆｔを大きくし、周波数調整信号Ａ１１の値が小さければ、周波数ｆｔを小さくして、矩形波信号Ｓ１１５を発生させる。Ｘ分周部１１６は、この矩形波信号Ｓ１１５の周波数を１／Ｘに分周して、周波数ｆｓｉｎの矩形波信号Ｓ１１６を出力する。つまり、以下の（１）式の関係が成り立つ。
ｆｓｉｎ  ＝  ｆｔ／Ｘ  ・・・（１）
【００５５】
詳しくは後述するが、周波数ｆｓｉｎは正弦波信号Ａ１発生の為の基本周波数である。よって、先述したように、周波数ｆｓｉｎを調整すれば、放電ランプ６００に供給する電力を調整することができる。図１３の下方の図からも分かるように、正弦波信号Ａ１の周波数ｆｓｉｎは、周波数調整信号Ａ１１の増減に従って、大きくなったり小さくなったりする。周波数発生部１１０は、ＣＰＵ８００から放電ランプ６００を点灯するよう指示を受けたら、共振部信号Ａ１０は、未信号のため周波数ｆｓｉｎを単調増加させる。その後、共振用コイルｃｌと共振用コンデンサｃｄにより周波数は共振周波数に向かい放電ランプ６００間に放電電圧として昇圧され放電開始が行われる。放電開始すると放電ランプ６００間は短絡状態となり大電流が流れようとする。その電流位相と供給側の電圧位相差により適応した周波数調整が行われ安定した放電点灯状態となる。放電ランプ６００が所定の点灯状態になるまで、周波数ｆｓｉｎを単調増加させるものとしても良い。
【００５６】
点灯判定部１１７は、位相差信号Ｐ１に基づいて、点灯判定信号Ａ１２を生成し、出力する。点灯判定信号Ａ１２は、放電ランプ６００が所定の点灯状態に至ったか否かの目安となる信号である。点灯判定信号Ａ１２が０（ローレベル）の時は、周波数発生部１１０は放電ランプ６００が点灯状態に至っていないと判断していることを示し、１（ハイレベル）の時は点灯状態に至ったと判断していることを示す。つまり、点灯判定信号Ａ１２が示すのは周波数発生部１１０の判断であって、実際には点灯判定信号Ａ１２がハイレベルになる前から放電ランプ６００は点灯状態に至っていることもある。点灯判定部１１７は、図１３の下方の図で示したように、最初は点灯判定信号Ａ１２をローレベルとして出力し、位相差信号Ｐ１が２度目に「ハイインピーダンス」になった際に、点灯判定信号Ａ１２をハイレベルにして出力する。即ち、点灯判定部１１７は、共振部信号Ａ１０と正弦波信号Ａ１の位相差が所定の範囲内であるか否かにより、放電ランプ６００が所定の点灯状態に至ったか否かを判断している。本実施例では、点灯判定部１１７は、位相差信号Ｐ１が２度目に「ハイインピーダンス」になった際に、点灯判定信号Ａ１２をハイレベルにして出力している。つまり、２度目に「ハイインピーダンス」になった際に点灯状態と判断しているが、これに限らず、位相差信号Ｐ１が１度以上「ハイインピーダンス」になった際に点灯状態と判断するものとしても良い。位相差信号Ｐ１が所定回数だけ「ハイインピーダンス」になることが、点灯開始時において放電ランプに印加する電圧または電流の位相と、前記放電ランプにおける誘起電圧または誘起電流の位相との差が所定の範囲内であることに相当する。
【００５７】
周波数発生部１１０は、放電ランプ６００が所定の点灯状態に至ったと判断したら、点灯状態を維持するように、共振部信号Ａ１０と正弦波信号Ａ１の位相比較結果（すなわち位相差信号Ｐ１）に基づいて、位相差が所定の範囲内になるように、周波数ｆｓｉｎを変化させている。本実施例では、放電ランプ６００が所定の点灯状態に至ったと判断する前（点灯判定信号Ａ１２がハイレベルになる前）から、共振部信号Ａ１０と正弦波信号Ａ１の位相比較結果により、周波数ｆｓｉｎを調整している。なお、共振部信号Ａ１０の位相は、本発明における誘起電流の位相に相当し、正弦波信号Ａ１の位相は、本発明における「放電ランプに印加する電圧の位相」に相当する。即ち、周波数発生部１１０は、本発明の周波数変化部に相当する。
【００５８】
ＣＰＵ８００は、パラメータＰｃｉ，Ｐｃｏを適宜変更することにより、位相比較を行なう位相タイミングを調整することが可能である。また、ＣＰＵ８００は、パラメータＸを適宜変更することにより、周波数ｆｔと周波数ｆｓｉｎの比を調整することが可能である。放電ランプ６００の点灯後、パラメータＰｃｉ，ＰｃｏをＣＰＵ８００により調整することにより、正弦波信号Ａ１と共振部信号Ａ１０の位相差を変化させ、周波数ｆｓｉｎを可変に設定する。これにより、共振点（最大電力点）などから周波数ｆｓｉｎを変化させることが可能となり、電力調整を任意に行い、調光機能を容易に実現可能である。
【００５９】
再度図１１に戻り、波形発生部１００について説明する。周波数発生部１１０が出力した周波数ｆｓｉｎの矩形波信号Ｓ１１６と、周波数ｆｔの矩形波信号Ｓ１１５は、各々カウンタ部１２０とカウンタ部１６０に入力される。カウンタ部１２０は、矩形波信号Ｓ１１６のパルス数をＭａｘ値までカウントし、Ｍａｘ値に到達すると初期値からカウントを再開する。正弦波テーブル部１４０は、カウンタ部１２０がカウントした値に対応するデータＡ１を出力する。図９と図１０の正弦波信号Ａ１の図において、横軸が、カウンタ部１２０のカウントした値に相当し、縦軸が、正弦波テーブル部１４０が出力するデータに相当する。このようにして、カウンタ部１２０と正弦波テーブル部１４０は、矩形波信号Ｓ１１６に基づいて、正弦波信号Ａ１を出力する。正弦波信号Ａ１は、図９，図１０と図１３で示すように、ＧＮＤ点とＶＤＤ点の間で変異する。ＧＮＤ点のデータ値は８ビット信号では「０」で表現され、ＶＤＤ点のデータ値は８ビット信号では「２５５」で表現される。図９と図１０の「ヒステリシス上限値」と「ヒステリシス下限値」については後述する。
【００６０】
カウンタ部１６０とノコギリ波テーブル部１５０も同様に、周波数ｆｔの矩形波信号Ｓ１１５に基づいて、ノコギリ波信号Ａ２を出力する。図９と図１０の正弦波信号Ａ１は、矩形以外の波形を有しており、本発明の基準波信号に相当する。図９と図１０のノコギリ波信号Ａ２は、正弦波信号Ａ１の波長に比べ波長が短く、矩形以外の波形を有しており、本発明の比較波信号に相当する。波形発生部は、本発明の信号発生部に相当する。
【００６１】
ＣＰＵ８００は、Ｍａｘ値と、カウンタ部１２０及びカウンタ部１６０の初期値などを適宜変更することにより、正弦波信号Ａ１とノコギリ波信号Ａ２の波形を調整することが可能である。図８で示したように、波形発生部１００から出力された正弦波信号Ａ１とノコギリ波信号Ａ２は、ＰＷＭ制御部２００に入力される。また、周波数発生部１１０が出力した周波数調整信号Ａ１１と点灯判定信号Ａ１２も、ＰＷＭ制御部２００に入力される。更に、正弦波信号Ａ１は、先述したように、周波数発生部１１０の駆動信号比較部１１２にフィードバックされる。
【００６２】
図１４は、ＰＷＭ制御部２００のブロック図である。ＰＷＭ制御部２００は、ＰＷＭ比較部２１０と、マスク信号生成部２２０と、極性信号生成部２３０とを備えている。ＰＷＭ比較部２１０は、正弦波信号Ａ１とノコギリ波信号Ａ２を比較することによって、第１のＰＷＭ信号Ａ３を生成する。ＰＷＭ比較部２１０は、本発明における第１のＰＷＭ信号生成部に相当する。
【００６３】
マスク信号生成部２２０は、正弦波信号Ａ１と、放電ランプ６００の輝度を調節するための調光値と、周波数調整信号Ａ１１と、点灯判定信号Ａ１２を入力し、マスク信号Ａ４を出力する。
【００６４】
図１５は、マスク信号生成部２２０の内部構成を示す説明図である。マスク信号生成部２２０は、電子可変抵抗器ＶＲと、マルチプレクサＭＰＸと、２つのオペアンプＯＰ１，ＯＰ２と、ＯＲ回路２２１とを備えている。電子可変抵抗器ＶＲは、周波数調整信号Ａ１１（図１２）に基づいて抵抗値を変化させる抵抗器である。即ち、上限信号ＡＴと下限信号ＡＢとは、共に周波数調整信号Ａ１１に応じて変化する変数である。一方、図１５における「ヒステリシス上限値」と「ヒステリシス下限値」はＣＰＵ８００が設定する調光値であり、定数である。図１５の下方にも示されているように、ヒステリシス上限値ＣＴとヒステリシス下限値ＣＢはＶＤＤ／２に相当する値(８ビット信号では１２８）との差が互いに等しい値に設定される。なお、上限信号ＡＴと下限信号ＡＢとは、このように変化するとは限らない。
【００６５】
マルチプレクサＭＰＸは、点灯判定信号Ａ１２が１であるか０であるかに応じて、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２に対して出力する信号を切り換える。マルチプレクサＭＰＸは、点灯判定信号Ａ１２が０のときは、オペアンプＯＰ１に対して上限信号ＡＴを出力し、オペアンプＯＰ２に対して下限信号ＡＢを出力する。また、マルチプレクサＭＰＸは、点灯判定信号Ａ１２が１のときは、オペアンプＯＰ１に対してヒステリシス上限値ＣＴを出力し、オペアンプＯＰ２に対してヒステリシス下限値ＣＢを出力する。
【００６６】
第１のオペアンプＯＰ１は、正弦波信号Ａ１と、上限信号ＡＴ又はヒステリシス上限値ＣＴから、第１のマスク信号ＴＰを生成する。このマスク信号ＴＰは、図１５の下方に示したように、正弦波信号Ａ１が、上限信号ＡＴ又はヒステリシス上限値ＣＴ以上である時間的範囲においてＨレベルであり、それ以外の時間的範囲ではＬレベルである信号である。第２のオペアンプＯＰ２は、正弦波信号Ａ１と、下限信号ＡＢ又はヒステリシス下限値ＣＢから、第２のマスク信号ＢＴを生成する。このマスク信号ＢＴは、図１５の下方に示したように、正弦波信号Ａ１が、下限信号ＡＢ又はヒステリシス下限値ＣＢ以下である時間的範囲においてＨレベルであり、それ以外の時間的範囲ではＬレベルである信号である。
【００６７】
ＯＲ回路２２１は、２つのマスク信号ＴＰ，ＢＴからマスク信号Ａ４を生成する。このマスク信号Ａ４は、図１５の下方に示したように、正弦波信号Ａ１が、上限信号ＡＴ又はヒステリシス上限値ＣＴ以上である時間的範囲と、正弦波信号Ａ１が、下限信号ＡＢ又はヒステリシス下限値ＣＢ以下である時間的範囲においてＨレベルとなり、それら以外の時間的範囲でＬレベルとなる信号である。
【００６８】
ところで、先述したように、点灯判定信号Ａ１２（図１２，１３）は、放電ランプ６００が点灯状態に至ったか否かの目安となる信号であり、０の時は点灯状態に至っていないことを示し、１の時は点灯状態に至ったことを示す。従って、マスク信号生成部２２０は、放電ランプ６００が点灯状態に至る前は周波数調整信号Ａ１１に応じた上限信号ＡＴと下限信号ＡＢによりマスク信号Ａ４を生成し、点灯状態に至った後はＣＰＵ８００の設定値であるヒステリシス上限値ＣＴとヒステリシス下限値ＣＢにより、マスク信号を生成する機能を有する。
【００６９】
以上のマスク信号Ａ４の生成過程からも分かるように、上限信号ＡＴが大きくなれば又はヒステリシス上限値ＣＴを大きくすれば、信号ＴＰのＨレベルの時間的範囲が狭くなり、上限信号ＡＴが小さくなれば又はヒステリシス上限値ＣＴを小さくすれば、信号ＴＰのＨレベルの時間的範囲が広くなるので、上限信号ＡＴ又はヒステリシス上限値ＣＴの変動により、マスク信号Ａ４は調整される。下限信号ＡＢ又はヒステリシス下限値ＣＢに関しても同様である。詳しくは後述するが、マスク信号Ａ４は、放電ランプ６００の輝度を調整するための信号であり、マスク信号Ａ４が広範囲でＨレベルの信号であればあるほど、放電ランプ６００の輝度は大きくなる。よって、ＣＰＵ８００と電子可変抵抗器ＶＲは、それぞれ、調光値であるヒステリシス上限値ＣＴとヒステリシス下限値ＣＢ、または上限信号ＡＴと下限信号ＡＢを設定することにより、放電ランプ６００の輝度を調整する本発明の調光値設定部に相当する。
【００７０】
ところで、ＣＰＵ８００は、具体的には、明点灯にする場合は、ヒステリシス上限値ＣＴを小さく設定し、ヒステリシス下限値ＣＢを大きく設定する。これにより、明点灯時のマスク信号Ａ４は、図９のように広い時間的範囲でＨレベルの信号となる。一方、図１０のように暗点灯にする場合は、ＣＰＵ８００は、ヒステリシス上限値ＣＴを大きく設定し、ヒステリシス下限値ＣＢを小さく設定する。これにより、暗点灯時のマスク信号Ａ４は、図４のように狭い時間的範囲でＨレベルの信号となる。本実施例では、ヒステリシス下限値ＣＢは、（２５５−ヒステリシス上限値ＣＴ）で与えられるものとするが、ヒステリシス上限値ＣＴとヒステリシス下限値ＣＢは、独立に設定するものとしても良い。
【００７１】
再度、図１４に戻り説明する。ＰＷＭ制御部２００の極性信号生成部２３０は、正弦波信号Ａ１が正の時間的範囲（位相が０〜πの範囲）でＨレベルであり、正弦波信号Ａ１が負の時間的範囲（位相がπ〜２πの範囲）でＬレベルとなる極性信号Ａ５を正弦波信号Ａ１から生成する。ＰＷＭ制御部２００は、以上のように、第１のＰＷＭ信号Ａ３とマスク信号Ａ４と極性信号Ａ５を出力する。
【００７２】
図８に戻り説明する。ＰＷＭ制御部２００から出力された第１のＰＷＭ信号Ａ３とマスク信号Ａ４は、ＡＮＤ回路３００に入力される。ＡＮＤ回路３００は、第１のＰＷＭ信号Ａ３とマスク信号Ａ４から第２のＰＷＭ信号Ａ６を生成し、出力する。図９と図１０における第２のＰＷＭ信号Ａ６の波形から分かるように、マスク信号Ａ４は、自身がＨレベルの範囲では、第１のＰＷＭ信号Ａ３をそのまま出力させる信号と考えることができ、自身がＬレベルの範囲では、第１のＰＷＭ信号Ａ３を０にする信号と考えることができる。それゆえに、信号Ａ４は、「マスク信号」と呼ばれる。「許可信号」と呼ぶものとしても良い。マスク信号生成部２２０とＡＮＤ回路は、調光値に基づいて、第１のＰＷＭ信号Ａ３をマスクして、第２のＰＷＭ信号Ａ６を生成しているので、本発明の第２のＰＷＭ信号生成部または駆動信号生成部に相当する。
【００７３】
極性変換部４００は、第２のＰＷＭ信号Ａ６と極性信号Ａ５を入力し、第１と第２の駆動信号Ａ７，Ａ８を出力する。第１の駆動信号Ａ７は、極性信号Ａ５がＨレベルである範囲における第２のＰＷＭ信号Ａ６を出力した信号である（図９，図１０参照）。一方、第２の駆動信号Ａ８は、極性信号Ａ５がＬレベルである範囲における第２のＰＷＭ信号Ａ６の極性を逆転させて出力した信号である（図９，図１０参照）。
【００７４】
駆動回路部５００は、２つの駆動信号Ａ７，Ａ８を増幅して、放電ランプ６００に供給する。図１６は、駆動回路部５００と放電ランプ６００と共振部７００を示す説明図である。駆動回路部５００は、２つの駆動信号Ａ７，Ａ８を増幅するレベルシフタ５２０と、４つのトランジスタＴ１〜Ｔ４で構成されたＨ型ブリッジ回路と、電流センサ５１０とを備えている。
【００７５】
増幅後の第１の駆動信号Ａ７は、トランジスタＴ１，Ｔ４のゲートに印加され、第２の駆動信号Ａ８は、トランジスタＴ２，Ｔ３のゲートに印加される。このとき、トランジスタＴ１〜Ｔ４にかかる電圧は、図１６の下方のタイミングチャートに示されている。第１の駆動信号Ａ７が共振部７００に印加されると、共振部７００に電流Ｉ１が流れ、第２の駆動信号Ａ８が印加されると逆向きの電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ１は、電流センサ５１０が検出し、共振部信号Ａ１０として出力する。第１の駆動信号Ａ７と、第２の駆動信号Ａ８とは、互いに逆向きの電圧を共振部７００に印加するので、共振部７００には、図９，図１０の印加信号Ａ９に相当する電圧が印加される。駆動回路部５００は、本発明の電圧発生回路に相当する。波形発生部１００と、ＰＷＭ制御部２００と、ＡＮＤ回路３００と、極性変換部４００と、駆動回路部５００と、ＣＰＵ８００とは、併せて本発明の電圧制御部に相当する。
【００７６】
図１７は、共振部７００と放電ランプ６００を示す説明図である。共振部７００は、共振用コイル７２０，７３０と、共振用コンデンサ７１０を備える直列共振回路である。共振部７００は、共振部７００に印加される共振部電圧Ｖ２，Ｖ３の周波数に応じた電力を放電ランプ６００に供給する。放電ランプ６００は、共振部７００に印加される共振部電圧Ｖ２，Ｖ３の周波数が共振周波数領域内のとき、高効率で点灯する。本実施例では、放電ランプ６００の点灯を開始する場合、正弦波信号Ａ１の周波数を次第に変化させることにより、共振部電圧Ｖ２，Ｖ３の周波数が、共振周波数領域内になるようにしている。特に、本実施例では、正弦波信号Ａ１の周波数は単調に増加させている。また、点灯状態を維持する場合、正弦波信号Ａ１と共振部信号Ａ１０の位相差が所定範囲内になるように調整することにより、共振部電圧Ｖ２，Ｖ３の周波数が、共振周波数領域内になるようにしている。
【００７７】
なお、図９と図１０における放電ランプ電圧Ｖ２，Ｖ３から分かるように、マスク信号Ａ４においてＨレベルである期間が長いほど、共振部７００に電圧を印加する時間が長くなるので、放電ランプ６００の輝度は大きくなる。即ち、先述したように、マスク信号Ａ４は、放電ランプ６００の輝度を調整するための信号であり、マスク信号Ａ４が広範囲でＨレベルの信号であればあるほど、放電ランプ６００の輝度は大きくなる。
【００７８】
図９には、ヒステリシス上限値ＣＴとヒステリシス下限値ＣＢが、共にＶＤＤ／２点に相当する値（８ビット信号では１２８）である場合、つまりマスク信号Ａ４が常にＨレベルである場合の共振部電圧Ｖ１も併せて示した。共振部電圧がＶ１の際、放電ランプ６００は最も明るい最大点灯となる。ヒステリシス上限値ＣＴとヒステリシス下限値ＣＢは、デフォルトでは共にＶＤＤ／２点に相当する値であるものとする。
【００７９】
ところで、先述したように、本実施例のＣＰＵ８００には、放電ランプ６００の寿命を判定する機能も備えられている。再度図８に戻り説明する。ＣＰＵ８００には、点灯判定信号Ａ１２（図１２，１３）が入力される。ＣＰＵ８００は、放電ランプ６００を点灯するよう指示を出してから、点灯判定信号Ａ１２が１になるまでの点灯必要期間Ｔｏｎが長くなりすぎたら、放電ランプ６００（共振部７００を含む。以下同じ。）の寿命であると判定する。以下、具体的に説明する。液晶プロジェクタ１０内蔵のメモリには、出荷時に初期期間値Ｔｉｎｔが記録されている。ＣＰＵ８００は、点灯必要期間Ｔｏｎを計測する。そして、点灯必要期間Ｔｏｎが次の（２）式を満たすようであれば、放電ランプ６００の寿命であると判定し、（３）式を満たすようであれば、放電ランプ６００の寿命ではないと判定する。但し、（２）式及び（３）式において、Ｋｔは定数である。変数であるものとしても良い。
Ｔｉｎｔ×Ｋｔ  ≦  Ｔｏｎ  ・・・（２）
Ｔｉｎｔ×Ｋｔ  ＞  Ｔｏｎ  ・・・（３）
【００８０】
更に、ＣＰＵ８００は、共振部信号Ａ１０（共振部７００に流れる電流）が大きくなりすぎた時も、放電ランプ６００（共振部７００を含む。以下同じ。）の寿命であると判定する。以下、具体的に説明する。液晶プロジェクタ１０内蔵のメモリには、出荷時に最大保証放電電流値Ｉｉｎｔが記録されている。ＣＰＵ８００は、共振部信号Ａ１０が次の（４）式を満たすようであれば、放電ランプ６００の寿命であると判定し、（５）式を満たすようであれば、放電ランプ６００の寿命ではないと判定する。
Ｉｉｎｔ  ≦  Ａ１０  ・・・（４）
Ｉｉｎｔ  ＞  Ａ１０  ・・・（５）
【００８１】
以上のように、本実施例では、放電ランプ６００が点灯状態になるまで、正弦波信号Ａ１の周波数を単調に変化させ、共振周波数に向かわせて、放電ランプ６００への印加電圧を交流高電圧に上昇させる。従来からの直流高電圧の印加をしないで、放電電流が流れ、この放電電流を検出することにより、効率的に放電ランプ６００を点灯させることができる。直流高電圧の印加をしないので、低消費電力化を図ることも可能である。周波数を単調に変化させれば、放電ランプ６００を確実に点灯できるので、何度も直流高電圧を印加する必要もなく、放電ランプ６００の点灯制御を開始してから実際に放電ランプ６００が点灯するまでの期間を短縮化することも可能である。また、本実施例では、放電ランプ６００内の構造変化や、放電ランプ６００の経年変化や、放電ランプ６００の温度変化を吸収した交流点灯を実現しているので、安定して放電ランプ６００を点灯することができる。例えば、放電ランプ６００を消灯した直後で、放電ランプ６００が高温である場合にも、即座に放電ランプ６００の点灯を制御することができる。このように、放電ランプ６００に対して無理のない交流点灯を実現しているので、放電ランプ６００の長寿命化を図ることもできる。
【００８２】
また、上記従来技術では、放電ランプ５の点灯を維持するために、ＣＰＵ部８による制御が必要であり、ＣＰＵ部８の処理負担が大きいという問題点があったが、本実施例によれば、放電ランプ６００の点灯後も周波数の調整が自励式により点灯を維持しているため、ＣＰＵ８００の監視制御への処理負担を軽減することができる。また、上記従来技術では、安定期（放電ランプ５の点灯後）には、固定周波数の電圧を印加するため、放電環境（電圧変動、温度変化、放電ギャップ等）の変化に基づいた放電特性の変化に対応していないが、本実施例では、温度変化等にも対応した点灯を実現しているので、安定して放電ランプ６００を点灯することができる。また、放電ランプ６００の環境変化に追従した点灯を実現することにより、放電ランプ６００を常時効率的に低消費電力で点灯することができる。
【００８３】
更に、本実施例によれば、周波数発生部１１０が周波数を変え始めてから点灯状態になるまでの期間を計測することにより、或いは、放電ランプにおける誘起電流を検出することにより、放電ランプ６００が寿命か否かを容易に判定することができる。
【００８４】
また、本実施例によれば、周波数に基づいた放電ランプ６００に対する印加電圧の制御を、ＰＷＭ制御により実現することができる。放電ランプ制御部１０００はロジック回路構成であり、ＩＣ化も容易である。更に、本実施例の放電ランプ制御部１０００及びＣＰＵ８００では、調光値により輝度を調整することができ、調光が容易である。また、誘起信号比較部１１１又は、駆動信号比較部１１２のパラメータＰｃｉ，ＰｃｏをＣＰＵ８００により変化させ、正弦波信号Ａ１と共振部信号Ａ１０の位相調整を行なうことで、発振周波数を変えるという電力制御を実行し、結果的に容易に調光を行なうことができる。
【００８５】
また、図１５の下方の図から分かるように、信号ＴＰのＨレベルの期間は、正弦波信号Ａ１が極大値を示すタイミングを中心にした対称な形状を有している。同様に、信号ＢＴのＨレベルの期間は、正弦波信号Ａ１が極小値を示すタイミングを中心にした対称な形状を有している。このように、信号ＴＰと信号ＢＴを併せたマスク信号Ａ４がＨレベルである期間は、図９と図１０を比較すれば理解できるように、正弦波信号Ａ１がピーク値を示すタイミングを中心とした対称な形状を有している。換言すれば、第１のＰＷＭ信号Ａ３のマスク期間は、正弦波信号Ａ１の極性が反転するタイミングを中心とした対称な時間的範囲において、第１のＰＷＭ信号Ａ３がマスクされるように設定されていると考えることも可能である。即ち、本実施例の液晶プロジェクタ１０は、放電ランプ６００が印加される電圧に対して有効に輝度を上昇しない期間において第１のＰＷＭ信号Ａ３をマスクして調光しているので、電力効率に優れた調光を実現可能である。
【００８６】
その他の実施例：
（１）上記実施例では、マルチプレクサＭＰＸは、点灯判定信号Ａ１２が１であるか０であるかに応じて、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２に対して出力する信号を切り換えているが、切り換えのタイミングはこれに限らず、様々なタイミングで切り換えるものとしても良い。更に、上記実施例では、電子可変抵抗器ＶＲにより調光値を自動で変動させることができるが、調光値を一定に設定するものとしても良い。また、電子可変抵抗器ＶＲは周波数調整信号Ａ１１に応じて調光値を変動させているが、これに限らず、他の信号などに応じて調光値を変動させるものとしても良い。
【００８７】
（２）上記実施例では、周波数発生部１１０をアナログのＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ）回路で構成しているが、これに限らずデジタルのＰＬＬ回路や、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｄｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を使用した回路などで構成するものとしても良い。
【００８８】
（３）上記実施例では、本発明の基準波信号は、正弦波信号であるものとしているが、基準波信号は、正弦波信号以外でも、矩形以外の波形を有する信号であれば良い。例えば、三角波信号やノコギリ波信号であっても良い。ただし、正弦波の場合は、少量の電流しか流れていない間の電圧の損失を減らし、電力効率を向上させることが可能で、電力効率の向上に伴い、輻射ノイズも低減可能という利点を有する。その結果、対策部品を減らすことも可能である。また、上記実施例では、本発明の基準波信号は、カウンタ部１２０と正弦波テーブル部１４０とによって生成されてものとしているが、カウンタ部１２０と正弦波テーブル部１４０とによるものでなく、クロック信号を用いたデューティー制御によって生成されるものであってもよい。上記実施例では、本発明の比較波信号は、ノコギリ波信号であるものとしているが、比較波信号は、ノコギリ波信号以外でも、正弦波信号Ａ１の波長に比べ波長が短い矩形以外の波形を有する信号であれば良い。例えば、三角波信号であっても良い。
【００８９】
（４）上記実施例では、ヒステリシス上限値ＣＴとヒステリシス下限値ＣＢを調光値として用いた場合の第１のＰＷＭ信号Ａ３のマスク期間は、放電ランプ電圧の極性が反転するタイミングを中心とした対称な時間的範囲において、第１のＰＷＭ信号Ａ３がマスクされるように設定されているが、マスク期間は、これに限らず、第１のＰＷＭ信号Ａ３の任意の期間をマスクすることにより、調光を行なうものとしても良い。
【００９０】
（５）上記実施例のマスク信号生成部２２０とＡＮＤ回路３００では、第１のＰＷＭ信号Ａ３がマスクされるように設定されているが、マスクされる信号は、これに限らず、正弦波信号Ａ１やその他の放電ランプに印加する電圧の基準となる信号をマスクすることにより、調光を行なうものとしても良い。
【００９１】
（６）上記実施例では、本発明における第２のＰＷＭ信号生成部としてのマスク信号生成部２２０とＡＮＤ回路３００を備え、調光を行なっているが、これらは必ずしも必要ではなく、調光を行わないものとしても良い。その場合、放電ランプ制御部１０００は、第１のＰＷＭ信号Ａ３や正弦波信号Ａ１などを直接極性変換部４００に入力する。
【００９２】
（７）上記実施例では、ＰＷＭ制御により電圧制御を行なっているが、これに限らず、他の回路などを用いて電圧制御を行なうものとしても良い。
【００９３】
（８）上記実施例では、ＣＰＵ８００による放電ランプ６００の寿命判定を行なっているが、必ずしも行なわなくても良い。または、点灯必要期間Ｔｏｎの計測による寿命判定と、共振部信号Ａ１０による寿命判定のいずれか一方のみを行なうものとしても良い。
【００９４】
（９）上記実施例では、放電ランプ６００の点灯後、パラメータＰｃｉ，ＰｃｏをＣＰＵ８００により調整することにより、正弦波信号Ａ１と共振部信号Ａ１０の位相差を変化させ、周波数ｆｓｉｎを可変に設定するものとしているが、パラメータＰｃｉ，Ｐｃｏは固定にするものとしても良い。
【００９５】
（１０）上記実施例では、共振部７００を備えているが、必ずしも備えていなくても良い。例えば、放電ランプ６００が特定の周波数で電力を増幅させる機能を備えたものである場合などである。
【００９６】
（１１）上記実施例では、共振部信号Ａ１０は誘起電流を示すが、誘起電圧を示すものとしても良い。即ち、電流センサの代わりに電圧センサを有する回路構成でも良い。更に、電流センサと電圧センサとの両方を有して誘起電流と誘起電圧とを演算した結果から共振部信号Ａ１０を求めても良いし、光センサを用いて共振部信号Ａ１０を求めても良い。また、正弦波信号Ａ１は放電ランプ６００（共振部７００）に印加する電圧に相当するが、放電ランプ６００に印加する電流に相当するものであっても良い。また、上記実施例では、点灯状態であるか否かを共振部信号Ａ１０と正弦波信号Ａ１の位相差に基づいて判断しているが、他の方法で判断するものとしても良い。
【００９７】
（１２）上記実施例では、投写型画像表示装置として液晶プロジェクタ１０について説明したが、投写型画像表示装置はこれに限らず、ＤＬＰ（米国テキサスインスツルメンツ社の登録商標）方式の投写型画像表示装置であっても良い。また、本発明は、照明装置として構成することもできる。図１８は、照明装置の一例としての車載照明装置を示す説明図である。車載照明装置は、放電ランプの一例としてのヘッドランプ６００Ａと、ヘッドランプ制御部１０００Ａとを備えている。ヘッドランプ制御部１０００Ａは、波形発生部１００Ａと、周波数発生部１１０Ａと、ＰＷＭ比較部２１０Ａと、電流センサ５１０Ａと、電圧制御部４５０Ａとを備えている。波形発生部１００Ａと、周波数発生部１１０Ａと、ＰＷＭ比較部２１０Ａと、電流センサ５１０Ａとは、それぞれ、上記実施例で説明した波形発生部１００と、周波数発生部１１０と、ＰＷＭ比較部２１０と、電流センサ５１０と同じ機能を有する。電圧制御部４５０Ａは、上記実施例で説明した極性変換部４００及び駆動回路部５００及び共振部７００と同じ機能を有する。ヘッドランプ制御部１０００Ａは、更に、マスク信号生成部２２０を備えるなど、上記実施例の放電ランプ制御部１０００と同じ構成であるものとしても良い。車載照明装置には、更に、上記ＣＰＵ８００と同じ機能を有する調光値設定部及び期間計測部及び判定部を備えるものとしても良い。照明装置は、車載照明装置に限らず、冷陰極管、ネオン管等の様々な用途で使用されるものであっても良い。
【００９８】
以上、実施例に基づき本発明に係る放電ランプ制御装置、放電ランプ制御方法、投写型画像表示装置、照明装置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】放電ランプ駆動装置の説明図。
【図２】周波数４．００[ＫＨｚ]の駆動信号Ｓ１を発生させた結果を示す説明図。
【図３】周波数５．００[ＫＨｚ]の駆動信号Ｓ１を発生させた結果を示す説明図。
【図４】周波数６．２１[ＫＨｚ]の駆動信号Ｓ１を発生させた結果を示す説明図。
【図５】周波数６．２８[ＫＨｚ]の駆動信号Ｓ１を発生させた結果を示す説明図。
【図６】図２〜図５の実験結果に基づいた放電ランプｌｐにおける電流・電圧特性を示す説明図。
【図７】本発明の投写型画像表示装置の一実施例としての液晶プロジェクタ１０の概略構成を示す説明図。
【図８】放電ランプ制御部１０００のブロック図。
【図９】「明点灯」となるよう調光した場合のタイミングチャート。
【図１０】信号Ａ１〜信号Ａ９の信号波形を示すタイミングチャート。
【図１１】波形発生部１００のブロック図。
【図１２】波形発生部１００中の周波数発生部１１０のブロック図。
【図１３】正弦波信号Ａ１と、共振部信号Ａ１０と、位相差信号Ｐ１と、周波数調整信号Ａ１１と、点灯判定信号Ａ１２の信号波形を示すタイミングチャート。
【図１４】ＰＷＭ制御部２００のブロック図。
【図１５】マスク信号生成部２２０の内部構成を示す説明図。
【図１６】駆動回路部５００と放電ランプ６００と共振部７００を示す説明図。
【図１７】共振部７００と放電ランプ６００を示す説明図。
【図１８】照明装置の一例としての車載照明装置を示す説明図。
【図１９】特許文献１記載の技術を示す説明図。
【符号の説明】
【０１００】
５...放電ランプ
１０...液晶プロジェクタ
２０...レシーバ
３０...画像処理部
４０...液晶パネル駆動部
５０...液晶パネル
６０...投写光学系
１００，１００Ａ...波形発生部
１１０，１１０Ａ...周波数発生部
１１１...誘起信号比較部
１１２...駆動信号比較部
１１３...位相比較部
１１４...ループフィルタ
１１５...電圧制御発振器
１１７...点灯判定部
１１８...スイッチ
１２０...カウンタ部
１４０...正弦波テーブル部
１５０...ノコギリ波テーブル部
１６０...カウンタ部
２２０...マスク信号生成部
２３０...極性信号生成部
４００...極性変換部
４５０Ａ...電圧制御部
５００...駆動回路部
５１０，５１０ａ１，５１０ａ２，５１０Ａ...電流センサ
５２０...レベルシフタ
６００...放電ランプ
６００Ａ...ヘッドランプ
７００...共振部
７１０...共振用コンデンサ
７２０，７３０...共振用コイル
１０００...放電ランプ制御部
１０００Ａ...ヘッドランプ制御部
ｃｄ...共振用コンデンサ
ｃｌ...共振用コイル
ｆｂ...フルブリッジバッファ回路
ｌｐ...放電ランプ
ｓｇ...駆動信号発生器
ＳＣ...スクリーン
ＶＲ...電子可変抵抗器
ＭＰＸ...マルチプレクサ
ＯＰ１，ＯＰ２...オペアンプ
Ｔ１〜Ｔ４...トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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