(57)【要約】【課題】プロジェクタが用いる光源へ供給するパルス電流を状況に応じて切り替えることができる電力制御の安定性及び柔軟性を有する給電方法、給電回路及びプロジェクタを提供する。【解決手段】給電回路１は、電流検出手段１０７で検出した検出電流ＩL を目標電流ＩR にするように出力電流をフィードバック制御する電流制御手段の外側に、基準電力ＰS を増幅する増幅回路（可変増幅手段）１４２と、増幅した電力を、電圧検出手段１０６で検出した検出電圧ＶL で除算して目標電流ＩR を生成する電力演算回路（演算手段）１４３とを備える。増幅回路１４２が増幅率を変更することで、給電回路１はパルス電流を光源２２へ供給する。増幅回路１４２及び電力演算回路１４３での処理による回路特性の変化及び無駄時間の発生等がフィードバック制御に与える影響が抑制され、給電回路１の電力制御が安定する。【選択図】図２
2007195373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電力を制御しながら電流を供給し、一時的にパルス電流を重畳供給する給電方法において、
一定の基準電力に相当する電気量を生成し、
生成した電気量を変更可能な増幅率で増幅し、
パルス電流の供給すべきタイミングを制御するための制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って前記増幅率を変更し、
出力電圧を検出し、
前記増幅率で前記電気量を増幅した結果の電気量を、検出した出力電圧に関する電気量で除算して目標電流を求め、
出力電流を検出し、
検出した出力電流を前記目標電流にするように出力電流を制御すること
を特徴とする給電方法。
【請求項２】
出力電力を制御しながら電流を供給し、一時的にパルス電流を重畳供給する給電方法において、
出力電圧を検出し、
一定の基準電力に相当する電気量を生成し、
生成した電気量を、検出した出力電圧に関する電気量で除算した電流を求め、
求めた電流を変更可能な増幅率で増幅した目標電流を生成し、
パルス電流の供給すべきタイミングを制御するための制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って前記増幅率を変更し、
出力電流を検出し、
検出した出力電流を前記目標電流にするように出力電流を制御すること
を特徴とする給電方法。
【請求項３】
出力電力を制御しながら電流を供給し、一時的にパルス電流を重畳供給する給電回路において、
出力電流を検出する電流検出手段と、
出力電圧を検出する電圧検出手段と、
一定の基準電力に相当する電気量を生成する手段と、
該手段が生成した電気量を変更可能な増幅率で増幅する可変増幅手段と、
該可変増幅手段が増幅した電気量を前記電圧検出手段が検出した出力電圧に関する電気量で除算した目標電流を演算する演算手段と、
前記電流検出手段が検出した出力電流を前記演算手段が演算した前記目標電流にするように出力電流を制御する電流制御手段とを備え、
前記可変増幅手段は、供給すべきパルス電流のタイミングを制御するための制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って前記増幅率を変更するように構成してあること
を特徴とする給電回路。
【請求項４】
出力電力を制御しながら電流を供給し、一時的にパルス電流を重畳供給する給電回路において、
出力電流を検出する電流検出手段と、
出力電圧を検出する電圧検出手段と、
一定の基準電力に相当する電気量を生成する手段と、
該手段が生成した電気量を前記電圧検出手段が検出した出力電圧に関する電気量で除算した電流を演算する演算手段と、
該演算手段が演算した電流を変更可能な増幅率で増幅した目標電流を生成する可変増幅手段と、
前記電流検出手段が検出した出力電流を前記可変増幅手段が生成した前記目標電流にするように出力電流を制御する電流制御手段とを備え、
前記可変増幅手段は、供給すべきパルス電流のタイミングを制御するための制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って前記増幅率を変更するように構成してあること
を特徴とする給電回路。
【請求項５】
前記電流検出手段及び前記電流制御手段はアナログ回路で構成してあり、
前記演算手段はデジタル回路で構成してあること
を特徴とする請求項３又は４に記載の給電回路。
【請求項６】
前記可変増幅手段はデジタル回路で構成してあることを特徴とする請求項５に記載の給電回路。
【請求項７】
前記目標電流の上限を制限する手段を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の給電回路。
【請求項８】
前記目標電流の時間変化に応じて前記電流制御手段が制御する前記出力電流の時間変化の形状が所定の形状になるように、前記電流制御手段の周波数特性に応じた所定の周波数特性で前記目標電流の時間変化の形状を調整する手段を更に備えることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一つに記載の給電回路。
【請求項９】
供給された電流の大きさに応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給し、任意のパルス電流を前記光源へ供給する請求項３乃至８のいずれか一つに記載の給電回路と、前記光源が発光する光から予め定められた順に複数色の光を生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を順に投射する手段とを備えるプロジェクタであって、
前記色生成手段が生成する特定の色の光とパルス電流の極性とを対応付けた対応関係を複数種類記憶する手段と、
該手段が記憶する複数種類の前記対応関係の中から前記対応関係の一つを選択する選択手段と、
前記色生成手段が特定の色の光を生成することに同期して、前記給電回路に、前記選択手段が選択した前記対応関係により前記特定の色の光に対応付けられた極性を有するパルス電流を前記光源へ供給させる手段と
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源が発光する白色光から複数色の光を時分割で生成し、生成した光を投射することにより画像を投影するプロジェクタに関し、より詳しくは、光源へ供給する電流を調整することによって投影される画像の明るさ又は色再現性を調整することができる給電方法、給電回路及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、外部へ光を投射することによって外部のスクリーン又は壁等に画像を投影するプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタは、液晶パネル又はＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の画像デバイス上に画像データに基づいた画像を形成し、画像デバイスで反射又は画像デバイスを透過した光を外部へ投射することにより、色又は強度が空間的に変調された光の像でなる画像を投影する構成となっている。またプロジェクタには、外部のスクリーン又は壁等に対して前面から画像を投影するフロントプロジェクション型のプロジェクタとは別に、画像投影用のスクリーンを備え、スクリーンの背面から画像を投影するリアプロジェクション型のプロジェクタも利用されている。このようなプロジェクタがカラー画像を投影する方式には、赤緑青の３色の画像を時分割で順に投影することによってカラー画像を投影する方式がある。
【０００３】
時分割でカラー画像を投影するプロジェクタは、赤緑青の夫々の光を透過させる３色のフィルタで回転軸回りに分割された円盤状のカラーホイールを備え、回転するカラーホイールに光源からの光を通過させ、カラーホイールを通過した光を画像デバイスへ照射し、画像デバイスで反射した光又は画像デバイスを透過した光を投射する構成となっている。回転するカラーホイールを光源からの白色光が通過して画像デバイスへ照射されることにより、白色光が３色のフィルタの夫々を順に通過することによって生成された３色の光の夫々が時分割で画像デバイスに照射される。画像デバイスはカラーホイールの回転に同期して各色用の画像を形成し、各色の画像が時分割で投影される。プロジェクタが投影する画像を目視した利用者は、時分割で投影された３色の画像を合わせてカラー画像であると認識する。プロジェクタが備えるカラーホイールとしては、３色のフィルタに加えて、白色光を透過させる白色フィルタを有するカラーホイール等、様々な構成のカラーホイールが利用されている。
【０００４】
またプロジェクタが備える光源には、メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプ等の放電ランプが多く用いられている。放電ランプは、光度が高く演色性のよい点光源を得るために、ランプ自身の発熱で放電ガスの蒸気圧が定格に到達するまで待機してから使用する必要がある。発光光度を安定化し、加熱時間を短縮するために、放電ランプは定電力特性を有する給電回路を用いて点灯される。また放電ランプでは、発光用の電流が長時間供給された場合に、電極間に発生するアーク放電の起点が電極上で移動し、これに伴ってアーク放電の輝点の位置又は輝度が変動することがある。プロジェクタの光源で輝点の位置又は輝度の変動が発生した場合は、プロジェクタが投影する画像がちらつくフリッカが発生する。放電ランプに供給する電流に定期的にパルスを重畳することにより、放電ランプでアーク放電の起点が移動することを抑制できることが知られているので、放電ランプを光源として用いるプロジェクタでは、フリッカを抑制するために、放電ランプへ供給する電流にパルスを重畳することが必須となっている。
【０００５】
特許文献１及び２には、放電ランプへ供給する電流にパルス電流を重畳する技術の例が開示されている。図９は、特許文献１に開示された技術で用いられる給電回路の構成例を示す回路図である。給電回路は、出力電圧が目標の電力になるように出力電力を制御する電力フィードバック型の制御回路である。給電回路では、直流電流を供給する電源回路５１に接続された入力端の両極間に、パワーＦＥＴ（Field Effect Transistor ）等を用いたスイッチング素子４０１を介してフリーホイールダイオード４０３が接続され、チョークコイル４０４及びコンデンサ４０５を直列につないだものがフリーホイールダイオード４０３に並列に接続され、コンデンサ４０５の両端が出力端としてイグナイタ４１を介して放電ランプである光源５２に接続されている。更に給電回路は、分圧抵抗器等からなり、出力する電圧を検出する電圧検出手段４０６と、低抵抗器又はカレントトランス等からなり、出力する電流を検出する電流検出手段４５２とを備えており、電圧検出手段４０６及び電流検出手段４５２が検出した電圧及び電流に基づいてスイッチング素子４０１のスイッチングを制御することにより、出力電力を安定化する制御を行う。また給電回路は、光源５２へ供給する電流を変化させることにより、光源５２へパルス電流を供給する構成となっている。
【０００６】
給電回路は、電力を制御するために、出力電力を検出する検出部４５、目標とする電力を設定する設定部４４、現在の電力及び目標とする電力に基づいて電力を調節するための操作量を生成する調節部４２、並びに操作量に応じてスイッチング素子４０１のスイッチングを操作する操作部４３を備えている。検出部４５は、電圧検出手段４０６及び電流検出手段４５２が検出した検出電圧ＶL 及び検出電流ＩL を乗算して検出電力ＰL を演算する乗算器である電力演算回路４５１を備え、電力演算回路４５１は演算した検出電力ＰL を調節部４２へ出力する。設定部４４は、一定の基準電力ＰS に相当する基準電圧を出力する基準電圧発生器４４１と、基準電圧発生器４４１が出力する基準電圧を変更可能な増幅率で増幅する可変増幅器である増幅回路４４２とを備えている。増幅回路４４２は、光源５２へ供給すべきパルス電流を規定する制御信号を外部から受け付け、受け付けた制御信号に基づいて増幅率を変更する構成となっている。調節部４２は、設定部４４及び検出部４５からの出力を受け付け、増幅回路４４２による増幅結果が相当する目標電力ＰR から検出電力ＰL を減算した電力偏差ＰE を算出する偏差算出器４２１と、電力偏差ＰE を増幅した操作量ｍを出力する増幅器４２２とを備えている。操作部４３は、鋸状波を発生させる鋸状波発振器４３１を備え、更に、調節部４２が出力した操作量ｍと鋸状波発振器４３１が発生した鋸状波とを比較してＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御用の制御信号を生成する比較器４３２を備えている。比較器４３２は、操作量ｍが大であるほどスイッチング素子４０１のオン時間がより長くなるようなＰＷＭ制御用の制御信号を生成して出力する。給電回路は、更に、パワーＦＥＴを用いたスイッチング素子４０１を動作させるＦＥＴドライバ４０２を備える。ＦＥＴドライバ４０２は、操作部４３から出力された制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って、ＰＷＭ制御によりスイッチング素子４０１のオン／オフを制御する。
【０００７】
給電回路は、目標電力ＰR と検出部４５が検出した検出電力ＰL との電力偏差ＰE が０となるように、操作量ｍを増減させて操作量ｍに応じてスイッチング素子４０１のオン時間を調整することにより、出力電力を安定化させる制御を行う。また増幅回路４４２が制御信号に従って一時的に増幅率を変更することにより、増幅回路４４２による増幅結果が相当する目標電力ＰR が一時的に変化し、給電回路は、変化した目標電力ＰR に基づいて出力電力を制御することによって、一時的に電流が変化したパルス電流を光源５２へ供給する。
【０００８】
図１０は、特許文献２に開示された技術を応用した給電回路の構成例を示す回路図である。この給電回路は、出力電流が目標の電流になるように出力電流を制御する電流フィードバック型の制御回路である。検出部４５は、出力電流を検出する電流検出手段４５２が検出した検出電流ＩL を変更可能な増幅率で増幅する可変増幅器である増幅回路４５３を備えている。増幅回路４５３は、光源５２へ供給すべきパルス電流を規定する制御信号を外部から受け付け、受け付けた制御信号に基づいて増幅率を変更する構成となっている。設定部４４は、目標電力ＰR に相当する基準電圧を出力する基準電圧発生器４４１と、電圧検出手段が検出した検出電圧ＶL で目標電力ＰR を除した目標電流ＩR を演算する除算器である電力演算回路４４３とを備え、電力演算回路４４３は生成した目標電流ＩR を調節部４２へ出力する。調節部４２では、偏差算出器４２１は、設定部４４が出力した目標電流ＩR 及び増幅回路４５３が検出電流ＩL を増幅した増幅電流ＩP を受け付け、目標電流ＩR から増幅電流ＩP を減算した電流偏差ＩE を算出し、増幅器４２２は電流偏差ＩE を増幅した操作量ｍを出力する構成となっている。給電回路のその他の構成は図９に示した給電回路の構成と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。この給電回路は、電圧検出手段が検出した検出電圧ＶL で目標電力ＰR を除した目標電流ＩR と検出電流ＩL を増幅した増幅電流ＩP との電流偏差ＩE が０となるように、電力を安定させる制御を行う。また増幅回路４５３が制御信号に従って一時的に増幅率を変更することにより、増幅電流ＩP が一時的に変化し、給電回路は、変化した増幅電流ＩP に基づいて出力電流を制御することによって、一時的に電流が変化したパルス電流を光源５２へ供給する。
【０００９】
プロジェクタの光源である放電ランプへ供給する電流に正極性のパルス電流を重畳した場合、パルス電流が継続する間は、放電ランプに供給される電流量が増加して放電ランプの光度が向上し、プロジェクタが投影する画像の照度が向上する。メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプ等の水銀を発光ガスとする放電ランプは、水銀が赤色の輝線スペクトルを持たないので、発光スペクトルに含まれる赤色の光量が少なく、これらの放電ランプを光源として用いたプロジェクタでは、投影する画像に赤みが乏しく、画像の色再現性が悪い。従って、映写用のプロジェクタ等の画像の色再現性を重視するプロジェクタでは、カラーホイールが含む赤色のフィルタを光源からの光が透過するのに同期して光源へパルス電流を供給することにより、投影する画像に含まれる赤色の光量を増加させて、画像の色再現性を改善する技術が用いられているものがある。また、プレゼンテーション用のプロジェクタ等、投影する画像の明るさを重視するプロジェクタでは、カラーホイールが含む白色フィルタを光源からの光が透過するのに同期して光源へパルス電流を供給することにより、画像の明るさを向上させる技術が用いられているものがある。特許文献３、４及び５には、カラーホイールの回転に同期して光源へパルス電流を供給する技術の例が開示されている。また特許文献６には、カラーホイールを用いた応用技術が開示されている。
【特許文献１】特表平１０−５０１９１９号公報
【特許文献２】特開２００３−１５１７８６号公報
【特許文献３】特開２００２−４９０９７号公報
【特許文献４】特開２００４−２１２８９０号公報
【特許文献５】特開２００３−１０２０３０号公報
【特許文献６】特開２００４−２９４９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した如く、画像の色再現性を重視するプロジェクタと画像の明るさを重視するプロジェクタとでは、光源へパルス電流を供給する方法が互いに異なる。しかしながら、２種類のプロジェクタを個別に設計した場合は、市場の変化への対応が遅くなり、製品及び保守部品の在庫管理費が高くなる等の問題があり、また、明るい場所で色再現性に富んだ画像を投影する必要がある状況に対応できない。従って、光源へパルス電流を供給できる給電回路は、光源へパルス電流を供給する方法をプロジェクタの用途又は使用状況に応じて変更することができるように構成してあることが望ましい。このためには、給電回路は、プロジェクタの用途又は使用状況に応じて光源へ供給するパルス電流を切り替えることができる柔軟性と、いずれの電流に切り替えた場合でも電力を安定して供給できる安定性とが必要となる。
【００１１】
光源へ供給する電力を制御するためには、給電回路には電力の演算回路が必要となる。例えば、図９に示した給電回路は、検出電圧ＶL 及び検出電流ＩL を乗算して検出電力ＰL を算出する乗算器である電力演算回路４５１を備え、図１０に示した給電回路は、検出電圧ＶL で目標電力ＰR を除した目標電流ＩR を算出する除算器である電力演算回路４４３を備えている。しかし、このような非線形演算を含む制御系で電力を安定に制御するための制御理論は確立しておらず、電力を安定に制御できるように給電回路を調整することは困難である。また乗算又は除算の演算を高精度で行うことができるアナログ回路は、高価である上に演算能力が周囲温度に依存する温度特性を有する。プロジェクタでは、光源である放電ランプが発生させる熱が給電回路まで伝わることを防止することは困難であるので、演算回路が安定した演算能力を発揮することは難しい。従って、演算回路をデジタル回路で構成することが望まれる。しかし、デジタル回路を用いる場合に必要となる高精度のＡＤコンバータは変換時間が長く、入力のアナログ信号が変化してから出力のデジタル信号に影響が現れるまでの遅延が大きい。また乗算又は除算の演算を行うデジタル回路及びＤＡコンバータも無駄時間を有する。電力を制御するためのフィードバックループの中に無駄時間を有する回路を含む場合は、発振（ハンチング）を招きやすくなり、制御系の安定性が低下する。特に積分動作は、無駄時間に弱いことが知られている。このように、演算回路をデジタル回路で構成した場合でも、電力制御の安定性が高い給電回路を実現することは困難である。
【００１２】
また光源へ供給する電流にパルス電流を重畳するためには、給電回路の出力電力を一時的に増加させればよい。このためには、給電回路には、電力を制御する信号を増幅する信号増幅回路の利得、又は電力を制御する信号の強度を規定する分圧抵抗の分圧比を瞬時に切り替える回路が必要となり、この回路はスイッチングを行う。しかしながら、電力を増加させるために分圧抵抗をスイッチングする従来の回路では、スイッチングの状態がオンであるか又はオフであるかに応じて、分圧比のみならず、分圧抵抗の出力インピーダンス、ＲＣ時定数及び周波数特性等といった回路の特性が変化し、制御系の安定性が影響を受ける。これを避けるためにアナログバッファを用いてインピーダンス変換を行った場合では、信号の位相遅れ及び制御の演算誤差の増大が発生する。またインピーダンス変換を行うためにアナログ回路を複雑にした場合はコストが増大する。このように、従来の技術では、光源へ供給するパルス電流の波形を所望の波形に合わせるための調整が難しく、更にプロジェクタの用途又は使用状況に応じてパルス電流の波形を切り替えることは大変に困難である。
【００１３】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、出力電流を制御するフィードバックループの外側で非線形演算を含む電力の演算を行うことにより、電力制御の安定性を保ちながらパルス電流を供給することができる給電方法及び給電回路を提供することにある。
【００１４】
また本発明の他の目的とするところは、高速な処理が必要な回路はアナログ回路で構成し、複雑な処理が必要な回路をデジタル回路で構成することにより、電力制御の安定性を保ちながらパルス電流を柔軟に調整することが可能となる給電回路を提供することにある。
【００１５】
また本発明の他の目的とするところは、デジタル回路が出力する電流の大きさを制限することにより、デジタル回路に異常が発生した場合でも電力制御の暴走を防止することができる給電回路を提供することにある。
【００１６】
また本発明の他の目的とするところは、出力電流の制御の際に出力電流の目標となる目標電流の時間変化を適切に調整することにより、適切な波形のパルス電流を供給することができる給電回路を提供することにある。
【００１７】
更に本発明の他の目的とするところは、光源へ供給するパルス電流の波形を切り替えることが可能な構成とすることにより、投影する画像の明るさを重視する状況及び色再現性を重視する状況等の種々の状況に応じた適切な画像を投影することが可能となるプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る給電方法は、出力電力を制御しながら電流を供給し、一時的にパルス電流を重畳供給する給電方法において、一定の基準電力に相当する電気量を生成し、生成した電気量を変更可能な増幅率で増幅し、パルス電流の供給すべきタイミングを制御するための制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って前記増幅率を変更し、出力電圧を検出し、前記増幅率で前記電気量を増幅した結果の電気量を、検出した出力電圧に関する電気量で除算して目標電流を求め、出力電流を検出し、検出した出力電流を前記目標電流にするように出力電流を制御することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る給電方法は、出力電力を制御しながら電流を供給し、一時的にパルス電流を重畳供給する給電方法において、出力電圧を検出し、一定の基準電力に相当する電気量を生成し、生成した電気量を、検出した出力電圧に関する電気量で除算した電流を求め、求めた電流を変更可能な増幅率で増幅した目標電流を生成し、パルス電流の供給すべきタイミングを制御するための制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って前記増幅率を変更し、出力電流を検出し、検出した出力電流を前記目標電流にするように出力電流を制御することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る給電回路は、出力電力を制御しながら電流を供給し、一時的にパルス電流を重畳供給する給電回路において、出力電流を検出する電流検出手段と、出力電圧を検出する電圧検出手段と、一定の基準電力に相当する電気量を生成する手段と、該手段が生成した電気量を変更可能な増幅率で増幅する可変増幅手段と、該可変増幅手段が増幅した電気量を前記電圧検出手段が検出した出力電圧に関する電気量で除算した目標電流を演算する演算手段と、前記電流検出手段が検出した出力電流を前記演算手段が演算した前記目標電流にするように出力電流を制御する電流制御手段とを備え、前記可変増幅手段は、供給すべきパルス電流のタイミングを制御するための制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って前記増幅率を変更するように構成してあることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る給電回路は、出力電力を制御しながら電流を供給し、一時的にパルス電流を重畳供給する給電回路において、出力電流を検出する電流検出手段と、出力電圧を検出する電圧検出手段と、一定の基準電力に相当する電気量を生成する手段と、該手段が生成した電気量を前記電圧検出手段が検出した出力電圧に関する電気量で除算した電流を演算する演算手段と、該演算手段が演算した電流を変更可能な増幅率で増幅した目標電流を生成する可変増幅手段と、前記電流検出手段が検出した出力電流を前記可変増幅手段が生成した前記目標電流にするように出力電流を制御する電流制御手段とを備え、前記可変増幅手段は、供給すべきパルス電流のタイミングを制御するための制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って前記増幅率を変更するように構成してあることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る給電回路は、前記電流検出手段及び前記電流制御手段はアナログ回路で構成してあり、前記演算手段はデジタル回路で構成してあることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る給電回路は、前記可変増幅手段はデジタル回路で構成してあることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る給電回路は、前記目標電流の上限を制限する手段を更に備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る給電回路は、前記目標電流の時間変化に応じて前記電流制御手段が制御する前記出力電流の時間変化の形状が所定の形状になるように、前記電流制御手段の周波数特性に応じた所定の周波数特性で前記目標電流の時間変化の形状を調整する手段を更に備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係るプロジェクタは、供給された電流の大きさに応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給し、任意のパルス電流を前記光源へ供給する本発明に係る給電回路と、前記光源が発光する光から予め定められた順に複数色の光を生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を順に投射する手段とを備えるプロジェクタであって、前記色生成手段が生成する特定の色の光とパルス電流の極性とを対応付けた対応関係を複数種類記憶する手段と、該手段が記憶する複数種類の前記対応関係の中から前記対応関係の一つを選択する選択手段と、前記色生成手段が特定の色の光を生成することに同期して、前記給電回路に、前記選択手段が選択した前記対応関係により前記特定の色の光に対応付けられた極性を有するパルス電流を前記光源へ供給させる手段とを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明においては、出力電力を制御して電流を供給する給電回路は、一定の基準電力を増幅し、増幅した電力を出力電圧で除算することによって目標電流を生成し、検出した出力電流を目標電流に追従させるように出力電流のフィードバック制御を行うことで出力電力を制御する。また給電回路は、供給すべきパルス電流のタイミングを制御する制御信号に従って、基準電力を増幅する増幅率を一時的に変更する。これによって目標電流が変化し、変化した目標電流を用いてフィードバック制御を行うことにより、出力電流が一時的に変化し、給電回路はパルス電流を重畳供給する。出力電流を検出した電流に基づいて出力電流のフィードバック制御を行うフィードバックループの外側で、電力を電圧で除算する非線形演算及びパルス電流を生成するために電力を変化させる処理を実行するので、非線形演算による無駄時間の発生及び電力を変動させる処理による回路の特性の変化が出力電力の制御に与える影響が抑制される。
【００２８】
本発明においては、出力電力を制御して電流を供給する給電回路は、検出した出力電圧で一定の基準電力を除算した電流を生成し、生成した電流を増幅することによって目標電流を生成し、検出した出力電流を目標電流に追従させるように出力電流のフィードバック制御を行うことで出力電力を制御する。また給電回路は、供給すべきパルス電流のタイミングを制御する制御信号に従って、電流を増幅して目標電流を生成するための増幅率を一時的に変更する。これによって目標電流が変化し、変化した目標電流を用いてフィードバック制御を行うことにより、出力電流が一時的に変化し、給電回路はパルス電流を重畳供給する。出力電流を検出した電流に基づいて出力電流のフィードバック制御を行うフィードバックループの外側で、電力を電圧で除算する非線形演算及びパルス電流を生成するために電流を変化させる処理を実行するので、非線形演算による無駄時間の発生及び電力を変動させる処理による回路の特性の変化が出力電力の制御に与える影響が抑制される。
【００２９】
また本発明においては、給電回路は、出力電流を検出した電流に基づいて出力電流のフィードバック制御を行うフィードバックループを構成する電流検出手段及び電流制御手段をアナログ回路で構成し、検出した出力電圧で電力を除算する非線形演算を行う電力演算手段をデジタル回路で構成してある。フィードバックループをアナログ回路で構成することにより、出力電流を検出した電流が変化してから出力電流が調整されるまでの遅延が小さくなる。また本発明では、給電回路は放電ランプに電力を供給する構成となっており、放電ランプの交流インピーダンスは低く、放電ランプの消費電力を変化させたときには、主に消費電流が変動して、放電ランプの電圧降下は鈍感にしか反応しない。給電回路が放電ランプへ出力する電圧の変化が小さいので、給電回路は検出した電圧の情報を応答の速い回路で演算する必要はない。従って、給電回路は、大きな無駄時間を有するデジタル回路で電力演算手段を構成することが可能となる。
【００３０】
また本発明においては、給電回路は、パルス電流を生成するために変更可能な増幅率で電力又は電流を増幅する可変増幅手段をデジタル回路で構成してあることにより、パルス電流を調整するためにアナログ回路よりも複雑な処理を行うことが可能となる。
【００３１】
また本発明においては、給電回路は、電流制御手段へ入力する目標電流の上限を制限することにより、ある程度以上に出力電力が上昇することがなくなる。
【００３２】
また本発明においては、給電回路は、電流検出手段及び電流制御手段からなるフィードバックループの周波数特性とは逆特性の周波数特性で目標電流の時間変化の形状を調整する等、電流制御手段の周波数特性に応じた所定の周波数特性で目標電流の時間変化の形状を所定の形状に調整することにより、出力電力の時間変化の形状、即ち供給するパルス電流の波形を概ね矩形等の所定の形状に調整することができる。
【００３３】
更に本発明においては、電流の大きさに応じた光量で発光する光源からの白色光から複数色の光を順に生成し、生成した各色の光を用いて画像を投影するプロジェクタは、特定の色の光と光源へ供給するパルス電流の極性との対応関係を複数種類記憶しておき、一の対応関係を選択し、特定の色の光を生成することに同期して、選択した対応関係により特定の色の光に対応付けられた極性を有するパルス電流を給電回路から光源へ供給する。パルス電流が正極性である場合は特定の色の光量が増加し、パルス電流が負極性である場合は特定の色の光量が減少し、選択した対応関係に応じて、プロジェクタが投影する画像の明るさ及び色再現性が調整される。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にあっては、給電回路は、出力電流を検出した電流に基づいて出力電流のフィードバック制御を行うフィードバックループの外側で、電力を電圧で除算する非線形演算を実行するので、非線形演算による無駄時間の発生が出力電流のフィードバック制御に与える影響が抑制され、定電力制御の安定性が向上する。また給電回路は、フィードバックループの外側でパルス電流の生成のための電力又は電流を変化させる処理を実行するので、電力又は電流を変動させる処理による回路の特性の変化が出力電力のフィードバック制御に与える影響が抑制され、定電力制御の安定性への影響なしにパルス電流を任意に調整することが容易となる。
【００３５】
また本発明にあっては、給電回路は、出力電流を検出した電流に基づいて出力電流のフィードバック制御を行うフィードバックループをアナログ回路で構成することにより、外乱等によって出力電流が一時的に目標電流から外れたとしても、それが直ちに検出され、わずかな遅延でＰＷＭ制御に反映される。その結果、電力制御の応答性が改善され、制御系の安定性及び追従性が向上する。また検出した出力電圧で電力を除算する非線形演算を行う演算手段をデジタル回路で構成することにより、回路の温度特性、出力インピーダンス及び周波数特性に影響されることなく、高精度に電力の演算を行うことができる。また高精度な電力演算を行う給電回路を低コストで実現することができる。
【００３６】
また本発明にあっては、給電回路は、パルス電流を生成するために変更可能な増幅率で電力又は電流を増幅する可変増幅手段をデジタル回路で構成することにより、複雑で高度な処理を実行することが可能となり、給電回路を用いたプロジェクタの使用状況に応じてパルス電流の波形を切り替える等、外部へ供給するパルス電流を柔軟に調整することが可能となる。またパルス電流を柔軟に調整できる給電回路を低コストで実現することが可能となる。
【００３７】
また本発明にあっては、目標電流を生成するデジタル回路に異常が発生した場合でも、目標電流の上限を制限することにより、目標電流を用いたフィードバック制御である程度以上に出力電力が上昇することがなくなり、給電回路が行う電力制御の暴走を防止することができる。
【００３８】
また本発明にあっては、給電回路は、目標電流の時間変化の形状を調整してパルス電流の波形を矩形に近づけることにより、パルス電流の立ち上がり及び立ち下がりにリンギング（オーバーシュート、アンダーシュート、行き過ぎ、又は減衰振動）が発生することに起因して瞬間的に過大な負荷が給電回路に掛かる危険性を回避し、またパルス電流の立ち上がり及び立ち下がりが鈍ること(過制動）に起因して給電回路を用いたプロジェクタが投影する画像の明るさが低下することを防止することが可能となる。
【００３９】
更に本発明にあっては、プロジェクタは、本発明の給電回路を用いることによって、光源へ供給する電力を安定させながら、特定の色の光とパルス電流の極性との対応関係に応じて柔軟にパルス電流を変更して各色の光量を調整することができる。従って、プロジェクタは、明るさを重視する状況では画像が明るくなるように各色の光量を調整し、画像の色再現性を重視する状況では画像の色再現性が向上するように各色の光量を調整する等、種々の状況に応じて適切な画像を投影することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明のプロジェクタ１０の内部構成を示すブロック図である。図中の白矢印は光を示す。プロジェクタ１０は、メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプ等の白色光を発光する放電ランプを用いた光源２２と、光源２２からの光を通過させるカラーホイール３４と、ＤＭＤ３６と、カラーホイール３４を通過した光をＤＭＤ３６へ照射する照射光学系３５と、ＤＭＤ３６で反射した光を外部へ投射する投射光学系３７とを備えている。光源２２は、直流電流を供給されることによって発光し、供給された直流電流の大きさに応じた光量で発光する構成となっている。
【００４１】
カラーホイール３４は、円盤の中心軸回りに夫々に固有の色の光を透過させる複数のフィルタを配して構成されており、中心軸にモータが直結され、例えば６０Ｈｚの回転速度で、中心軸を回転軸としてモータによって回転する構成となっている。カラーホイール３４は、例えば、赤緑青の夫々の光を透過させる３色のフィルタに白色光を透過させる白色のフィルタを加えた４色のフィルタを用いてなる。プロジェクタ１０は、光源２２からの白色光を回転するカラーホイール３４へ照射し、カラーホイール３４の回転によって白色光が各色のフィルタを順に通過し、赤緑青及び白色の複数色の光がカラーホイール３４の構成によって定められた順に生成される構成となっている。このようにして、カラーホイール３４は本発明に係る色生成手段として機能する。
【００４２】
照射光学系３５は、各種のミラー、ロッドインテグレータ及びコンデンサレンズ等の光学素子からなり、カラーホイール３４を通過した光の強度分布を均質化し、均質化した光を集光してＤＭＤ３６へ照射する構成となっている。ＤＭＤ３６は、夫々が画像中の画素に対応する多数の微小ミラーを２次元的に配置してなる。ＤＭＤ３６は、発光する画素に対応する微小ミラーが投射光学系３７の方向へ光を反射し、また非発光の画素に対応する微小ミラーが投射光学系３７へは入射しない方向へ光を反射することにより、投射光学系３７の方向への反射光の有無で２次元の画像を形成する構成となっている。投射光学系３７は、プリズム、投射レンズ、及び投射レンズを駆動させるための機構等からなる。プロジェクタ１０は、カラーホイール３４を通過した各色の光を照射光学系３５によりＤＭＤ３６へ照射し、ＤＭＤ３６は照射された色の光に対応する画像を形成し、画像を形成したＤＭＤ３６からの光を投射光学系３７によって外部へ投射することにより、各色の光の像でなる画像を外部のスクリーン又は壁等に投影する構成となっている。カラーホイール３４の回転に応じて各色の画像が時分割で順に投影され、使用者にはカラー画像として認識される。
【００４３】
またプロジェクタ１０は、演算を行うプロセッサ、演算に必要なプログラム等の情報を記憶するＲＯＭ、及び一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ等からなり、プロジェクタ１０全体の動作を制御する処理を行う制御処理部３１を備えている。またプロジェクタ１０は、カラーホイール３４に直結されたモータを動作させてカラーホイール３４を駆動し、更にカラーホイール３４の回転位置を検出する処理及びカラーホイール３４の回転速度を制御する処理等のカラーホイール３４の回転に係る処理を行うカラーホイール駆動部３２を備え、カラーホイール駆動部３２は制御処理部３１に接続されている。またＤＭＤ３６には、ＤＭＤ３６に画像を形成させる処理を行うＤＭＤドライバ３３が接続されており、ＤＭＤドライバ３３は制御処理部３１に接続されている。また制御処理部３１には、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）又は映像再生装置等の外部の装置から送信される画像データが入力される入力部３８と、色合いの切り替え指示等の各種の処理指示を使用者の操作により受け付ける受付部３９が接続されている。入力部３８には、映像信号及び同期信号を含む映像データ、又は静止画像データ等のデータが外部から入力される。
【００４４】
更にプロジェクタ１０は、直流電流を供給する電源回路２１と、電源回路２１からの電力を定電力に制御して光源２２へ供給する本発明の給電回路１と、イグナイタ２３とを備えている。光源２２はイグナイタ２３を介して電力線で給電回路１に接続され、給電回路１は信号線で制御処理部３１に接続されている。本発明の給電回路１は、出力電力を安定化して電流を光源２２へ供給する一方、制御処理部３１からの制御に従って、任意の極性を有するパルスを出力電流に重畳したパルス電流を光源２２へ供給することが可能な構成となっている。制御処理部３１は、光源２２からの光がカラーホイール３４を通過することにより生成される複数色の光の夫々と、給電回路１が生成するパルス電流の極性とを対応付けた情報を記憶している。制御処理部３１は、記憶している情報に基づいて、特定の色の光が生成されるのに同期して、給電回路１に、その特定の色の光に対応付けられた極性を有するパルス電流を光源２２へ供給させるための制御信号を入力する構成となっている。
【００４５】
図２は、本発明の給電回路１の構成を示す回路図である。給電回路１は、光源２２への出力電流が目標の電流になるように出力電流を制御する電流フィードバック型の制御回路である。給電回路１では、電源回路２１に接続された入力端の両極間に、パワーＦＥＴ等を用いたスイッチング素子１０１を介してフリーホイールダイオード１０３が接続され、チョークコイル１０４及びコンデンサ１０５を直列につないだものがフリーホイールダイオード１０３に並列に接続され、コンデンサ１０５の両端が出力端としてイグナイタ２３を介して光源２２に接続されている。イグナイタ２３は、光源２２の点灯開始時にコンデンサ１０５の両端からの出力に重畳して高圧パルスを光源２２に供給することによって、光源２２を点火する構成となっている。光源２２の点火後は、イグナイタ２３は動作を停止し、給電回路１から出力された電流が光源２２に供給され、供給された電流によって光源２２が発光する。給電回路１は、コンデンサ１０５の両端から光源２２へ出力する出力電圧を検出する電圧検出手段１０６、及びコンデンサ１０５の両端から光源２２へ供給する出力電流を検出する電流検出手段１０７を備えている。給電回路１は、電圧検出手段１０６及び電流検出手段１０７が検出する電圧及び電流に基づいてスイッチング素子１０１のスイッチングを制御することにより、電源回路２１からの電力を定電力に制御する構成となっている。
【００４６】
給電回路１は、更に、電力を制御するために、目標とする電力に基づいて、出力電流の目標である目標電流を設定する設定部１４、電流検出手段１０７が検出した電流及び目標電流に基づいて電流の操作量を調節する調節部１２、並びに操作量に応じてスイッチング素子１０１のスイッチングを操作する操作部１３を備えている。設定部１４は、一定の基準電力ＰS に相当する基準電圧を出力する基準電圧発生器１４１と、基準電圧を変更可能な増幅率で増幅する可変増幅器である増幅回路（可変増幅手段）１４２と、増幅回路１４２による増幅結果が相当する増幅電力ＰP を、電圧検出手段１０６が検出した検出電圧ＶL で除した目標電流ＩR を演算する除算器である電力演算回路（演算手段）１４３とを備える。設定部１４は、デジタル回路で構成されており、給電回路１は、電圧検出手段１０６が検出した検出電圧ＶL を表した電圧又は信号等の電気量をＡＤ変換して設定部１４へ入力するＡＤコンバータ１１２を備えている。増幅回路１４２は、光源２２へ供給すべきパルス電流を規定する制御信号を制御処理部３１から受け付け、制御信号を受け付けた場合に、制御信号の受付に対応したタイミングで、制御信号に従って増幅率を変更する構成となっている。電力演算回路１４３は、ＡＤコンバータ１１２から入力されるＡＤ変換された検出電圧ＶL に関する電気量を受け付け、検出電圧ＶL で増幅電力ＰP を除した目標電流ＩR を演算して出力する構成となっている。また給電回路１は、電力演算回路１４３が出力した目標電流ＩR をＤＡ変換するＤＡコンバータ１１１を備えている。
【００４７】
調節部１２は、ＤＡコンバータ１１１がＤＡ変換した目標電流ＩR 及び電流検出手段１０７が検出した検出電流ＩL を受け付け、ＤＡ変換された目標電流ＩR から検出電流ＩL を減算した電流偏差ＩE を算出する偏差算出器１２１と、電流偏差ＩE を増幅した操作量ｍを出力する増幅器１２２とを備えている。操作部１３は、鋸状波を発生させる鋸状波発振器１３１を備え、更に、調節部１２が出力した操作量ｍと鋸状波発振器１３１が発生した鋸状波とを比較してＰＷＭ制御用の制御信号を生成する比較器１３２を備えている。比較器１３２は、操作量ｍの値が大であるほどスイッチング素子１０１のオン時間がより長くなるようなＰＷＭ制御用の制御信号を生成して出力する構成となっている。給電回路１は、更に、パワーＦＥＴを用いたスイッチング素子１０１を動作させるＦＥＴドライバ１０２を備える。ＦＥＴドライバ１０２は、操作部１３から出力された制御信号を受け付け、受け付けた制御信号に従って、ＰＷＭ制御によりスイッチング素子１０１のオン／オフを制御する構成となっている。
【００４８】
スイッチング素子１０１、フリーホイールダイオード１０３、チョークコイル１０４、コンデンサ１０５、電流検出手段１０７、調節部１２、操作部１３及びＦＥＴドライバ１０２は、検出電流ＩL を目標電流ＩR にするように出力電流を制御するフィードバックループを構成しており、このフィードバックループは本発明に係る電流検出手段及び電流制御手段に相当する。このフィードバックループは、アナログ回路で構成されており、目標電流ＩR と検出電流ＩL との電流偏差ＩE の絶対値が可及的に小となるようにスイッチング素子１０１のオン時間を調整することにより、出力電流を制御する構成となっている。即ち、給電回路１は、検出電流ＩL が目標電流ＩR よりも小である場合はスイッチング素子１０１のオン時間を長くして出力電力を増大させ、検出電流ＩL が目標電流ＩRよりも大である場合はスイッチング素子１０１のオン時間を短くして出力電力を減少させる制御を行う。また給電回路１全体では、検出電流ＩL 及び検出電圧ＶL に基づいて出力電力を制御するフィードバックループを構成している。制御処理部３１が制御信号を入力しない状態では、増幅回路１４２の増幅率は一定であり、目標電流ＩR は一定電力を検出電圧ＶL で除した電流となり、給電回路１は、電流偏差ＩE の絶対値が可及的に小となるように出力電力を制御することにより、光源２２への出力電力が一定電力で安定するように制御する。
【００４９】
光源２２へ供給すべきパルス電流を規定する制御信号を制御処理部３１が増幅回路１４２へ入力した場合は、増幅回路１４２は、制御信号に従って増幅率を変更する。制御処理部３１が増幅回路１４２へ入力する制御信号は、パルス電流を供給すべきタイミングと、正又は負のパルス電流の極性とを規定している。増幅回路１４２は、制御信号がパルス電流の極性を正に規定している場合は増幅率を増加させ、制御信号がパルス電流の極性を負に規定している場合は増幅率を減少させる。例えば、制御信号が入力されない通常の状態での増幅率を１とした場合は、増幅回路１４２は、パルス電流の極性が正のときは増幅率を１より大きくし、パルス電流の極性が負のときは増幅率を１未満とする。
【００５０】
増幅回路１４２が増幅率を変更している間は、通常の値から変化した増幅電力ＰP を検出電圧ＶL で除した値が目標電流ＩR となって目標電流ＩR が変化し、給電回路１は、変化した目標電流ＩR と検出電流ＩL との電流偏差ＩE の絶対値が可及的に小となるように出力電流を制御することとなる。従って、増幅回路１４２が増幅率を変更している間は光源２２への出力電流が変化し、増幅回路１４２の増幅率の変更に対応したパルス電流が光源２２へ供給される。増幅回路１４２が増幅率を増大させた場合は、出力電流が増大してパルス電流は正の極性となり、増幅回路１４２が増幅率を減少させた場合は、出力電流が減少してパルス電流は負の極性となる。このようにして、給電回路１は、出力電力を安定化して光源２２へ電流を供給する一方、制御処理部３１からの制御信号に従って、正又は負の極性を有するパルス電流を一時的に光源２２へ重畳供給する構成となっている。
【００５１】
制御処理部３１は、入力部３８に入力された画像データを受け付け、使用者の操作により受付部３９で受け付けた画像の明るさ又は色再現性の調整指示を受け付ける。制御処理部３１は、カラーホイール駆動部３２にカラーホイール３４を回転させ、光源２２からの光は、カラーホイール３４を構成するいずれかのフィルタを通過し、通過したフィルタに応じた色の光が生成される。カラーホイール駆動部３２は、カラーホイール３４中のいずれのフィルタを光が通過しているかの回転位置を検出する。また制御処理部３１は、特定の色の光とパルス電流の極性との対応関係を示す情報を記憶しており、特定の色に対応するカラーホイール３４の回転位置に合わせてパルス電流のタイミング及び極性を制御する制御信号を給電回路１へ入力することにより、各色の光が生成されるのに同期して、給電回路１に、各色の光に対応付けられた極性を有するパルス電流を光源２２へ供給させる。光源２２は供給された電流の大きさに応じた光量で発光する。例えば赤の光が生成されることに同期して正の極性のパルス電流が光源２２へ供給された場合は、光源２２に供給される電流の大きさが増大して赤の光の光量が増大する。また制御処理部３１は、カラーホイール駆動部３２が検出したカラーホイール３４の回転位置に合わせてＤＭＤドライバ３３の動作を制御することにより、各色の光が生成されることに同期して、画像データに基づいた各色用の画像をＤＭＤ３６に時分割で形成させる。このようにして、各色の光が所定の光量で時分割でＤＭＤ３６へ照射され、各色用の画像を形成したＤＭＤ３６で反射された光が投射光学系３７により投射され、各色用の画像が時分割で投影される。
【００５２】
以上の如き構成の本発明の給電回路１は、光源２２の電圧降下が点灯電力の変動に対して消費電流よりも鈍感にしか反応しないことに着目して構成されている。光源２２の電圧降下は、点火後に１分程度で定格電圧まで上昇して以後は熱平衡に達するので、時定数が数秒以下のオーダーでは、光源２２は近似的に定電圧負荷であって給電回路１の出力電圧はほぼ一定であると見なすことができる。このため、出力電圧が定電力制御の安定性に与える影響は小さく、操作量ｍが変化すると主に出力電流が変化して制御が行われる。
【００５３】
本発明の給電回路１は、出力電流を電流検出手段１０７で検出した検出電流ＩL と目標電流ＩR との偏差に基づいて出力電流を制御するフィードバックループを構成してあり、このフィードバックループの外側に、出力電圧を電圧検出手段１０６で検出した検出電圧ＶL で目標となる電力を除算して目標電流ＩR を生成する設定部１４を配置してある。検出電流ＩL を、一定の基準電力ＰS を検出電圧ＶL で除算した目標電流ＩR に追従させるように出力電流を制御することにより、定電力制御が行われる。定電力制御の最中には、検出電圧ＶL はほぼ一定で目標電流ＩR もほぼ一定となり、給電回路１はほぼ検出電流ＩL に基づいて出力電力を制御することができるので、定電力制御の安定性が向上する。特に、検出電流ＩL に基づいて出力電流を制御するフィードバックループをアナログ回路で構成してあることにより、処理の無駄時間がなく、また位相遅れも少ないので、検出電流ＩL が変化してから出力電力が調整されるまでの遅延が小さくなって定電力制御の安定性がより向上する。
【００５４】
設定部１４は電力を検出電圧ＶL で除算する非線形演算を行う電力演算回路１４３を含んでおり、本発明では、検出電流ＩL に基づいて出力電流を制御するフィードバックループの外側に電力演算回路１４３を配置することにより、非線形演算による無駄時間の発生が定電力制御の安定性に対して与える悪影響を抑制することができる。また設定部１４は、基準電力ＰS を増幅する増幅率を変化させることによって定電力制御の目標となる電力を一時的に変動させる増幅回路１４２を含んでいる。本発明では、検出電流ＩL に基づいて出力電流を制御するフィードバックループの外側に増幅回路１４２を配置することにより、電力を変動させる処理による回路の特性の変化が定電力制御の安定性に対して与える悪影響を抑制することができる。従って、定電力制御の安定性への影響なしに、光源２２へ供給するパルス電流を任意に調整することが容易となる。
【００５５】
また本発明の給電回路１では、電力演算回路１４３及び増幅回路１４２を含む設定部１４をデジタル回路で構成してある。検出電圧ＶL の演算に無駄時間が発生した場合でも定電力制御の安定性に与える影響は小さいので、デジタル回路、ＤＡコンバータ１１１及びＡＤコンバータ１１２での無駄時間に影響されることなく、給電回路１は安定して定電力制御を行うことができる。設定部１４をデジタル回路で構成することにより、回路の温度特性、出力インピーダンス及び周波数特性に影響されることなく、高精度に検出電圧ＶLを用いた電力の演算を行うことができる。また増幅回路１４２をデジタル回路で構成することによって、従来技術よりも複雑で高度な機能を実現することが可能となり、プロジェクタ１０の用途又は使用状況に応じてパルス電流の波形を切り替える等、光源２２へ供給するパルス電流の波形を柔軟に調整することが可能となる。更に、電力演算回路１４３及び増幅回路１４２をデジタル回路で構成することによって、電力の演算を高精度で実行し、光源２２へ供給するパルス電流の波形を柔軟に調整できる給電回路１を、低コストで実現することが可能となる。
【００５６】
次に、プロジェクタ１０が生成する光の色と給電回路１が出力する電流との対応関係の例を用いて、本発明のプロジェクタ１０の動作を説明する。図３は、プロジェクタ１０が投影する画像の色再現性を向上させるために、カラーホイール３４の回転によってプロジェクタ１０が生成する光の色に対応して給電回路１が光源２２に供給する電流を制御する制御例を示すタイミングチャートである。図中の横軸は時間であり、入力部３８に入力されたデータに含まれる映像の同期信号、給電回路１が光源２２に供給する出力電流、光源２２の発光量、カラーホイール３４の回転位置、及びＤＭＤ３６の動作状態を上から順に示す。垂直同期信号は、プロジェクタ１０が投影すべき映像のフレーム又はフィールドを生成するタイミングを示し、制御処理部３１は、離散的な同期信号が入力される間の時間に、各色の画像を順に投影すべくカラーホイール駆動部３２にカラーホイール３４をｎ回（ｎは自然数）回転させる。図３に示す場合ではｎ＝２となっている。制御処理部３１は、各時点において光源２２からの光がカラーホイール３４中のいずれのフィルタを通過していずれの色の光が生成されるかをカラーホイール３４の回転位置から求める。制御処理部３１は、各色の光が生成されることに同期して、各色用の画像をＤＭＤ３６に形成させるべく、ＤＭＤドライバ３３にＤＭＤ３６を動作させる。図３に示すＤＭＤ３６の動作状態に含まれる塗り潰しの部分は、ＤＭＤ３６が画像を形成せず、光が投射されずに黒表示が投影されるオフ状態であることを示す。即ち制御処理部３１は、光源２２からの光がカラーホイール３４中のフィルタの境目を通過する時点ではＤＭＤ３６をオフ状態にし、いずれかの色の光が生成されることに同期してＤＭＤ３６を動作させる。
【００５７】
また制御処理部３１は、特定の色の光が生成されることに同期して、所定の制御信号を給電回路１に入力することにより給電回路１に光源２２へパルス電流を重畳供給させる。図３に示す例では、光源２２からの白色光がカラーホイール３４中の白のフィルタを通過して白色光が生成されることに同期して、負の極性を有するパルス電流が供給されている。これに伴って、光源２２の発光量は低下し、プロジェクタ１０が発光する白色光の光量が減少する。また光源２２からの白色光がカラーホイール３４中の赤のフィルタを通過して赤色の光が生成されることに同期して、正の極性を有するパルス電流が供給されている。これに伴って、光源２２の発光量は上昇し、プロジェクタ１０が発光する赤色の光量が増大する。放電ランプである光源２２の発光スペクトルは、赤色の波長成分が少ないので、赤色の光量を増大させることにより、プロジェクタ１０が投影する画像に含まれる赤色の強度が増加して画像の色再現性が向上する。更に白色光の光量を減少させることにより、白色光によって各色の光が一律に増加して色の違いが不明瞭になることが抑制され、プロジェクタ１０が投影する画像に含まれる色の純度が向上し、画像の色再現性がより向上する。
【００５８】
制御処理部３１は、特定の色の光と正又は負のパルス電流の極性との対応関係を示す情報を記憶しており、特定の色の光の生成に同期してパルス電流のタイミング及び極性を制御するための制御信号を給電回路１へ入力することにより、記憶する情報が示す対応関係に従った前述の如きパルス電流を光源２２へ供給するように給電回路１の動作を制御する。更に制御処理部３１は、特定の色の光とパルス電流の極性との対応関係を示す情報を複数種類記憶しており、複数種類の対応関係に応じた複数種類の方法で、給電回路１が光源２２に供給するパルス電流を制御することができる構成となっている。
【００５９】
図４は、プロジェクタ１０が投影する画像の明るさを向上させるために、カラーホイール３４の回転によってプロジェクタ１０が生成する光の色に対応して給電回路１が光源２２に供給する電流を制御する制御例を示すタイミングチャートである。図４には、図３に示す制御例とは別の制御例を示す。図３と同様に、図中の横軸は時間であり、映像の同期信号、給電回路１が光源２２に供給する出力電流、光源２２の発光量、カラーホイール３４の回転位置、及びＤＭＤ３６の動作状態を上から順に示す。制御処理部３１は、離散的な同期信号が入力される間の時間に、カラーホイール駆動部３２にカラーホイール３４をｎ回回転させ、各時点において光源２２からの光がカラーホイール３４中のいずれのフィルタを通過していずれの色の光が生成されるかを求め、各色の光が生成されることに同期して、ＤＭＤドライバ３３にＤＭＤ３６を動作させる。また制御処理部３１は、特定の色の光が生成されることに同期して、所定の制御信号を給電回路１に入力することにより給電回路１に光源２２へパルス電流を供給させる。図４に示す例では、光源２２からの白色光がカラーホイール３４中の白のフィルタを通過して白色光が生成されることに同期して、正の極性を有するパルス電流が供給されている。また制御処理部３１は、白色光が生成されることに同期して、ＤＭＤ３６の状態を、光を投射するオン状態にする。これに伴って、光源２２の発光量は増大し、プロジェクタ１０が発光する白色光の光量が増大する。白色光は赤緑青の各色の光よりも約３倍の光量を含んでいるので、白色光の光量が増大することにより、プロジェクタ１０が投影する画像に含まれる光量が効果的に増大し、画像の明るさが向上する。
【００６０】
制御処理部３１は、使用者の操作によって制御方法を指示する処理指示を受付部３９で受け付け、受け付けた処理指示に従って、特定の色の光とパルス電流の極性との対応関係を示す複数種類の情報の中から、受け付けた処理指示に応じた対応関係を示す情報を選択する。このようにして、制御処理部３１は本発明に係る選択手段として機能する。プロジェクタ１０の使用者は、映像の映写等の画像の色再現性を重視する状況では、受付部３９を操作して色再現性の向上を指示する処理指示を入力し、プレゼンテーション等の画像の明るさを重視する状況では、受付部３９を操作して画像の明るさの向上を指示する処理指示を入力する。制御処理部３１は、選択した情報に従った制御信号を給電回路１へ入力することにより、選択した情報が示す対応関係に応じたパルス電流を光源２２へ供給するように給電回路１を制御する処理を行う。本発明の給電回路１を用いることにより、プロジェクタ１０は、光源２２へ供給する電力を安定させながら、特定の色の光とパルス電流の極性との対応関係に応じて柔軟にパルス電流を変更することができる。
【００６１】
特定の色の光とパルス電流の極性との対応関係を示す情報は、例えばルックアップテーブルを用いて構成することにより、制御処理部３１は、複数種類の情報を記憶することが可能となり、複数種類の情報の中から一の情報を容易に選択することが可能となる。なお、プロジェクタ１０は、制御方法を指示するデータを外部から入力部３８に入力される構成であってもよい。またプロジェクタ１０は、プロジェクタ１０の周辺光を検出する照度センサを備え、周辺光による外部の明るさが所定の明るさ以上である場合は投影する画像の明るさを重視する制御を行う等、特定の色の光とパルス電流の極性との対応関係を示す情報を外部の明るさに応じて選択する処理を行う構成であっても良い。
【００６２】
以上の如くにして、本発明のプロジェクタ１０は、用途又は使用状況に応じて、光源２２へパルス電流を供給する方法を変更して光源２２の発光量を調整する。例えば、プロジェクタ１０は、映像の映写等の色再現性を重視する状況では、図３に示す如く光源２２の発光量を調整することによって、投影する画像の色再現性を向上させ、プレゼンテーション等の画像の明るさを重視する状況では、図４に示す如く光源２２の発光量を調整することによって、投影する画像の明るさを向上させることができる。従って、本発明では、プレゼンテーション等の明るさを重視する状況と映像の映写等の色再現性を重視する状況とを含むどのようなプロジェクタ１０の使用状況においても、状況に応じた適切な画像を投影することができるプロジェクタ１０を実現することが可能となる。なお、図３及び図４に示した電流の制御例は一例であり、プロジェクタ１０は、特定の色の光とパルス電流の極性とを他のパターンで対応付けた方法で光源２２への電流を制御することも可能である。
【００６３】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。図５は、本発明の給電回路１の第２の実施形態の構成を示す回路図である。図５に示す第２の実施形態では、設定部１４は、一定の基準電力ＰS に相当する電圧を出力する基準電圧発生器１４１と、電圧検出手段１０６が検出した検出電圧ＶL で基準電力ＰS を除算した電流を演算する電力演算回路１４４と、電力演算回路１４４が演算した電流を変更可能な増幅率で増幅することによって目標電流ＩR を生成する可変増幅器である増幅回路１４５とを備えている。設定部１４は、デジタル回路で構成されており、ＤＡコンバータ１１１は、増幅回路１４５が生成した目標電流ＩR をＤＡ変換して調節部１２へ入力する構成となっている。増幅回路１４５は、光源２２へ供給すべきパルス電流を規定する制御信号を制御処理部３１から受け付け、制御信号を受け付けた場合に、制御信号の受付に対応したタイミングで、制御信号に従って増幅率を変更する構成となっている。給電回路１のその他の部分の構成及び動作は図２に示した構成と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
この形態においては、給電回路１は、電流検出手段１０７が検出する検出電流ＩL を目標電流ＩR にするように出力電流を制御することによって、出力電力を定電力に制御しながら光源２２へ電流を供給する。パルス電流を規定する制御信号を制御処理部３１から受け付けた増幅回路１４５が増幅率を変更することで目標電流ＩR が変化し、変化した目標電流ＩR と検出電流ＩL との電流偏差ＩE の絶対値が可及的に小となるように出力電流を制御することによって、給電回路１はパルス電流を光源２２へ重畳供給する。また非線形演算を行う電力演算回路１４４及びパルスを生成する増幅回路１４５を含む設定部１４は、検出電流ＩL を目標電流ＩR にするように出力電流を制御するフィードバックループの外側に配置してあり、更にデジタル回路で構成されている。従って、給電回路１は、この形態においても、定電力制御の安定性を保ちながら、光源２２へ供給するパルス電流の波形を任意の波形に調整することが容易となる。またパルスを生成する増幅回路１４５が電力演算を行う電力演算回路１４４の後段に配置されていることにより、生成したパルスの形状が電力演算によって変形させられることがなくなるので、光源２２へ供給するパルス電流をより直接的に制御することができる。
【００６５】
なお、図５に示した構成例では、増幅回路１４５をデジタル回路で構成する例を示したが、本発明の給電回路１は、増幅回路１４５をアナログ回路で構成してＤＡコンバータ１１１の後段に配置する形態であってもよい。この形態では、ＤＡコンバータ１１１は電力演算回路１４４が演算した電流をＤＡ変換し、増幅回路１４５はＤＡコンバータ１１１がＤＡ変換した電流を増幅して目標電流ＩR を生成する構成となる。この形態においても、給電回路１は、定電力制御の安定性を保ちながら、光源２２へ供給するパルス電流の波形を任意の波形に調整することが可能となる。
【００６６】
図６は、本発明の給電回路１の第３の実施形態の構成を示す回路図である。本発明は、２以上の自由度を持つ制御系にも容易に適用できる。図６に示す実施形態では、設定部１４は、図２に示した構成に加えて、光源２２へ供給するパルス電流の波形が概ね矩形になるように目標電流ＩR の時間変化の形状を調整する等化器１４６を備える。ＤＡコンバータ１１１は、等化器１４６により時間変化の形状を調整された目標電流ＩR をＤＡ変換して調節部１２へ入力する構成となっている。給電回路１のその他の部分の構成及び動作は図２に示した構成と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。
【００６７】
等化器１４６は、光源２２へ供給するパルス電流の波形が概ね矩形になるように、目標電流ＩR の時間変化の形状を調整する。スイッチング素子１０１、フリーホイールダイオード１０３、チョークコイル１０４、コンデンサ１０５、電流検出手段１０７、調節部１２、操作部１３及びＦＥＴドライバ１０２からなるフィードバックループは、特定の周波数成分を相対的に減衰又は増大させる等の周波数特性を有し、目標電流ＩR の時間変化の形状が矩形状であっても、光源２２へ供給するパルス電流の波形は周波数特性に応じて矩形から変形した波形となる。等化器１４６は、検出電流ＩL を目標電流ＩR にするように出力電流を制御するフィードバックループの周波数特性とは逆特性の周波数特性を有するフィルタ回路で構成されており、フィードバックループへ目標電流ＩR が入力される前に目標電流ＩR の時間変化の形状を予め変形しておく処理を行う。即ち、等化器１４６は、フィードバックループの周波数特性では減衰される周波数成分を増大し、フィードバックループの周波数特性では増大される周波数成分を減衰させる周波数特性を有する。このような周波数特性で等化器１４６が目標電流ＩR の時間変化の形状を調整することにより、目標電流ＩR の時間変化の形状が矩形状である場合に、等化器１４６による目標電流ＩRの調整とフィードバックループによるパルス電流の変形とが相殺され、光源２２へ供給するパルス電流の波形が矩形となる。
【００６８】
図７は、等化器１４６による目標電流ＩR の調整及びパルス電流の波形の例を示す模式図である。図の横軸は時間を示す。図７（ａ）は電力演算回路１４３が生成した目標電流ＩR の時間変化を示し、矩形状の時間変化となっている。図７（ｂ）は、フィードバックループが高周波成分を減衰させる周波数特性を有する場合での等化器１４６が目標電流ＩR の時間変化の形状を調整した結果を示す。等化器１４６は高周波成分を増大させる周波数特性を有し、目標電流ＩR の時間変化は立ち上がり及び立ち下がりにリンギング（オーバーシュート、アンダーシュート、行き過ぎ、又は減衰振動）が発生する形状となる。図７（ｃ）は、等化器１４６による調整を行ったときのパルス電流の波形を実線で示し、等化器１４６による調整がないときのパルス電流の波形を破線で示す。等化器１４６による調整がないときには、パルス電流の波形は、高周波成分が減衰した結果、パルス電流の立ち上がり及び立ち下がりの鈍り（過制動）が発生した形状になる。しかし、等化器１４６による調整があるときには、予め高周波成分が増大しているので、パルス電流の波形は矩形となる。図７（ｄ）は、フィードバックループが高周波成分を増大させる周波数特性を有する場合での等化器１４６が図７（ａ）に示す目標電流ＩR の時間変化の形状を調整した結果を示す。等化器１４６は高周波成分を減衰させる周波数特性を有し、目標電流ＩR の時間変化は立ち上がり及び立ち下がりが鈍った形状となる。図７（ｅ）は、フィードバックループが高周波成分を増大させる周波数特性を有する場合に、等化器１４６による調整を行ったときのパルス電流の波形を実線で示し、等化器１４６による調整がないときのパルス電流の波形を破線で示す。等化器１４６による調整がないときにはパルス電流の立ち上がり及び立ち下がりにリンギングが発生した形状になるが、等化器１４６による調整があるときにはパルス電流の波形は矩形となる。
【００６９】
パルス電流の立ち上がり及び立ち下がりにリンギングが発生する波形になった場合は、給電回路１に瞬間的に過大な負荷が掛かる危険性がある。またパルス電流の立ち上がり及び立ち下がりが鈍った形状になった場合は、光源２２が一定の光量で発光している時間が減少し、一定の光量を用いて画像を投影する時間が減少して画像の明るさが低下する。目標電流に応答するパルス電流の応答波形が鈍る状態では、応答に掛かる時間である整定時間が長くなり、図３に示す如きＤＭＤ３６がオフ状態となって黒表示が投影される期間を長く取らざるを得なくなる。黒表示が投影される期間の分だけ光源２２の出力光が多く捨てられることになるので、プロジェクタ１０が投影する画像の明るさが低下する。従って、給電装置１は、等化器１４６を用いて目標電流ＩR の時間変化の形状を調整してパルス電流の波形を概ね矩形にすることにより、瞬間的に過大な負荷が掛かる危険性を回避し、また画像の明るさが低下することを防止することが可能となる。
【００７０】
なお、等化器１４６は、検出電流ＩL を目標電流ＩR にするように出力電流を制御するフィードバックループの周波数特性と逆特性の周波数特性を有するフィルタ回路に限るものではない。パルス電流の発生時に電力演算回路１４３が生成する目標電流ＩR の時間変化の形状が矩形状ではない形態の場合でも、等化器１４６は、目標電流ＩR の時間変化の形状及びフィードバックループの周波数特性に応じて、最終的にパルス電流の波形が矩形状になるような周波数特性を有するフィルタ回路であればよい。また図６に示した構成例では、等化器１４６を設定部１４に組み込んで構成する例を示したが、本発明の給電回路１は、等化器１４６をアナログ回路で構成してＤＡコンバータ１１１の後段に配置する形態であってもよい。この形態では、ＤＡコンバータ１１１は電力演算回路１４３が生成した目標電流ＩR をＤＡ変換し、等化器１４６はＤＡコンバータ１１１がＤＡ変換した目標電流ＩR の時間変化の形状を調整して調節部１２へ入力する構成となる。また図６に示した構成例では、図２に構成例を示した給電回路１に等化器１４６を組み込んだ形態を示したが、本発明の給電回路１は、図５に構成例を示した給電回路１に目標電流ＩR の時間変化の形状を調整する等化器１４６を組み込んだ形態であってもよい。これらの形態の場合でも、給電回路１は、等化器１４６を用いて目標電流ＩR の時間変化の形状を調整してパルス電流の波形を矩形に近づけることにより、瞬間的に過大な負荷が掛かる危険性を回避し、画像の明るさが低下することを防止することが可能となる。
【００７１】
図８は、本発明の給電回路１の第４の実施形態の構成を示す回路図である。図８に示す第４の実施形態では、給電回路１は、ＤＡコンバータ１１１がＤＡ変換した目標電流ＩR の大きさの上限を制限する制限部１５を備える。制限部１５は、偏差算出器１２１に接続され、上限を制限した目標電流ＩR を調節部１２へ入力する構成となっている。給電回路１のその他の部分の構成及び動作は図２に示した構成と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
設定部１４は、デジタル回路で構成されているので、ノイズ等に起因する無限ループ又はフリーズ等、デジタル回路特有の誤動作をする可能性がある。また、一般に、デジタル回路は、実装不良又は故障が発生した場合、その影響を予想しにくく、思いもよらぬ動作をしやすい。このようなとき、デジタル回路は異常に大きい電流を出力する虞がある。設定部１４が異常な電流を出力した場合は、制御回路１が行う電力制御が暴走してプロジェクタ１０が発火する等の事故の危険性がある。制限部１５は、大きさが所定の範囲から外れた異常な目標電流ＩR を設定部１４が出力した場合に、異常な目標電流ＩR を検出し、調節部１２へ入力する目標電流ＩR の大きさを所定の範囲内に制限する構成となっている。これにより、目標電流ＩR の大きさが所定範囲を超えて大きくなることがないので、検出電流ＩL を目標電流ＩR にするように出力電流を制御する電源回路２１は、ある程度以上に出力電流を上昇させることがなくなり、電力制御の暴走が防止される。従って、この形態の給電回路１は、制限部１５を用いて目標電流ＩR の上限を制限することにより、デジタル回路で構成された設定部１４の異常からアナログ回路の部分を保護し、給電回路１が行う電力制御が暴走することを防止することが可能となる。
【００７３】
なお、図８に示した構成例では、図２に構成例を示した給電回路１に制限部１５を組み込んだ形態を示したが、本発明の給電回路１は、図５に構成例を示した給電回路１に目標電流ＩR の大きさを制限する制限部１５を組み込んだ形態であってもよい。この形態においても、本発明の給電回路１は、デジタル回路で構成された設定部１４の異常からアナログ回路の部分を保護し、電力制御が暴走することを防止することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、プロジェクタ１０は、赤緑青及び白の４色のフィルタからなるカラーホイール３４を備えた形態を示したが、これに限るものではなく、赤緑青の３色のフィルタからなカラーホイール又は補色系のフィルタを用いたカラーホイール等、その他の構成のカラーホイールを備えた形態であってもよい。他の構成のカラーホイールを備えた形態であっても、プロジェクタ１０は、特定の色の光を生成することに同期して光源２２にパルス電流を供給することにより、画像の色再現性を任意に調整することが可能となる。また本実施の形態においては、プロジェクタ１０は、画像を形成する画像デバイスとしてＤＭＤ３６を備えた形態を示したが、これに限るものではなく、画像デバイスとして液晶パネルを用いた形態であってもよい。
【００７５】
また本実施の形態においては、光源２２は直流点灯式の放電ランプとし、給電回路１は、直流電流を光源２２へ供給する形態を示したが、これに限るものではない。プロジェクタ１０は、給電回路１が出力する直流電流を交流電流へ変換するインバータを備え、インバータから出力される交流電流を光源２２へ供給する形態とし、プロジェクタ１０は、光源２２として、給電回路１から交流電流を供給されて点灯する交流点灯方式の放電ランプを備えた形態であってもよい。この形態においても、給電回路１は、定電力制御の安定性を保ちながら、光源２２へ供給するパルス電流の波形を任意の波形に調整することが容易となり、プロジェクタ１０は、状況に応じた適切な画像を投影することが可能となる。
【００７６】
また本実施の形態においては、本発明のプロジェクタ１０は、外部のスクリーン又は壁等へ画像を投影するフロントプロジェクション方式の形態を示したが、これに限るものではなく、図示しない透過型のスクリーンを備え、スクリーンの背面から投射光学系３７で光を投射することによってスクリーンに画像を投影するリアプロジェクション方式の形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のプロジェクタの内部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の給電回路の構成を示す回路図である。
【図３】プロジェクタが投影する画像の色再現性を向上させるために、カラーホイールの回転によってプロジェクタが生成する光の色に対応して給電回路が光源に供給する電流を制御する制御例を示すタイミングチャートである。
【図４】プロジェクタが投影する画像の明るさを向上させるために、カラーホイールの回転によってプロジェクタが生成する光の色に対応して給電回路が光源に供給する電流を制御する制御例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の給電回路の第２の実施形態の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の給電回路の第３の実施形態の構成を示す回路図である。
【図７】等化器による目標電流の調整及びパルス電流の波形の例を示す模式図である。
【図８】本発明の給電回路の第４の実施形態の構成を示す回路図である。
【図９】特許文献１に開示された技術で用いられる給電回路の構成例を示す回路図である。
【図１０】特許文献２に開示された技術を応用した給電回路の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  給電回路
１０  プロジェクタ
１０１  スイッチング素子
１０２  ＦＥＴドライバ
１０３  フリーホイールダイオード
１０４  チョークコイル
１０５  コンデンサ
１０６  電圧検出手段
１０７  電流検出手段
１２  調節部
１３  操作部
１４  設定部
１４１  基準電圧発生器
１４２、１４５  増幅回路（可変増幅手段）
１４３、１４４  電力演算回路（演算手段）
１４６  等化器
１５  制限部
２１  電源回路
２２  光源
３１  制御処理部
３４  カラーホイール
３６  ＤＭＤ
【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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