JP2014064086A - 駆動装置、発光装置及び投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リンギングを抑制する。
【解決手段】駆動装置１０が、入力電力を出力電力に変換する電源回路１３と、電源回路の出力に接続された発光素子２の電路を開閉するスイッチング素子１５と、発光素子２と並列となるように電源回路１３の出力に接続された電流源１４と、スイッチング素子１５の開閉タイミングを制御するタイミング制御部１１と、タイミング制御部１１が前記スイッチング素子１５を閉じる直前の期間若しくは前記スイッチング素子１５を開けた直後の期間又はこれらの両方の期間において、電流源１４の電流を時間経過に伴って変化させる制御部１２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置、発光装置及び投影装置に関する。

特許文献１には、負荷である半導体レーザー素子を駆動する駆動装置について記載されている（図１、図２参照）。特許文献１の記載によれば、定電圧源（７）とグランド（Ｇ）との間に第１のＦＥＴ（３）と半導体レーザー素子（６）が直列接続されており、第１のＦＥＴ（３）が間欠的にオンになることによって、閾値電流以上の電流が半導体レーザー素子（６）に流れ、半導体レーザー素子（６）が間欠的に発光する。また、定電流源（９）とダイオード（１０）と抵抗（１１）との直列回路が定電圧源（７）と半導体レーザー素子（６）との間において第１のＦＥＴ（３）に並列接続され、間欠的にオフになる第２のＦＥＴ（１２）が定電流源（９）とグランド（Ｇ）との間に接続されている。第１のＦＥＴ（３）がオンになる直前に第２のＦＥＴ（１２）がオフになることによって、定電流源（９）の微弱電流が半導体レーザー素子（６）に流れるものの、半導体レーザー素子（６）が発光せず、半導体レーザー素子（６）が充電される。

特開２０１１−２３８８２１号公報

特許文献１に記載の技術では、第１のＦＥＴ（３）がオンになった時に、定電圧源（７）から第１のＦＥＴ（３）を経由して半導体レーザー素子（６）に流れる電流が立ち上がる。そのため、定電圧源（７）から第１のＦＥＴ（３）及び半導体レーザー素子（６）を経由してグランド（Ｇ）までの配線の寄生インダクタンス・寄生キャパシタンス・寄生インピーダンスの影響によって、その電流にリンギングが生じる。また、第１のＦＥＴ（３）がオフになった時にも、第１のＦＥＴ（３）と定電圧源（７）との間にある配線等の電圧にリンギングが生じる。このようなリンギングは駆動装置の各素子に悪影響を与えるだけでなく、リンギングによる輻射ノイズが周辺機器に悪影響を与えてしまう。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、半導体レーザー素子のような負荷を間欠的に高速に駆動するに際して発生するリンギングを抑制できるようにすることである。

以上の課題を解決するために、本発明に係る駆動装置は、入力電力を出力電力に変換する電源回路と、前記電源回路の出力に接続された負荷の電路を開閉するスイッチング素子と、前記負荷と並列になるように前記電源回路の出力に接続された電流源と、前記スイッチング素子の開閉タイミングを制御するタイミング制御部と、前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間若しくは前記スイッチング素子を開けた直後の期間又はこれらの両方の期間において、前記電流源の電流を時間経過に伴って変化させる制御部と、を備える。

本発明によれば、リンギングの発生を抑制することができる。

発光装置の回路図である。 同発光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。 投影装置の光学ユニットを示した平面図である。

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。

〔第１の実施の形態〕
図１は発光装置１の回路図である。図２は発光装置１の各部の信号を表したタイミングチャートである。

この発光装置１は間欠的に発光するものである。つまり、この発光装置１は点滅装置である。

この発光装置１は発光素子２及び駆動装置１０を備える。
発光素子２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。駆動装置１０は発光素子２を間欠的に駆動する。つまり、駆動装置１０は発光素子２を点滅させる。

駆動装置１０はタイミング制御部１１、制御部１２、電源回路１３、電流源１４、スイッチング素子１５及びスイッチング素子１６等を有する。

電源回路１３は、入力電力から出力電力を生成する。つまり、電源回路１３は、直流の入力電圧Ｖin・入力電流Ｉinを直流の出力電圧Ｖout・出力電流Ｉoutに変換するＤＣＤＣコンバータである。例えば、電源回路１３はスイッチング電源（例えば、昇圧型スイッチングレギュレータ、降圧型スイッチングレギュレータ、昇降圧型スイッチングレギュレータ、絶縁型スイッチングレギュレータ、非絶縁型スイッチングレギュレータその他のスイッチングレギュレータ）、チョッパ制御電源又はシリーズレギュレータ電源である。

具体的には、電源回路１３は、電流制御型の電源回路又は電圧制御型の電源回路である。電源回路１３が電流制御型の電源回路である場合、電源回路１３が出力電流Ｉoutを第一の目標値に維持する。好ましくは、電源回路１３は、出力電流Ｉoutを帰還して、それに基づき出力電流Ｉoutを制御することによって、出力電流Ｉoutを第一の目標値に維持する。一方、電源回路１３が電圧制御型の電源回路である場合、電源回路１３が出力電圧Ｖoutを所定の目標値（第三の目標値）に維持する。好ましくは、電源回路１３は、出力電圧Ｖoutを帰還して、それに基づき出力電圧Ｖoutを制御することによって、出力電圧Ｖoutを所定の目標値に維持する。

電源回路１３の出力とグランドとの間において電流源１４と発光素子２が並列接続されている。具体的には、電源回路１３の出力が電流源１４の上流側（プラス側）及び発光素子２のアノードに接続され、電流源１４の下流側（マイナス側）がスイッチング素子１６を介してグランドに接続され、電流源１４とスイッチング素子１６が電源回路１３の出力と接地との間に直列接続され、発光素子２のカソードがスイッチング素子１５を介して電流源１４の下流側に接続されている。

スイッチング素子１５がＮチャネル型の電界効果トランジスタであり、スイッチング素子１５のドレインが発光素子２のカソードに接続され、スイッチング素子１５のソースが電流源１４の下流側に接続されている。スイッチング素子１５は発光素子２の電路を開閉する。つまり、スイッチング素子１５がオンであれば、発光素子２の電路がスイッチング素子１５によって閉じられてその電路が導通状態であり、スイッチング素子１５がオフであれば、発光素子２の電路がスイッチング素子１５によって開かれてその電路が非導通状態である。なお、スイッチング素子１５が電流源１４の上流側と発光素子２との間に接続されていてもよい。その場合には、スイッチング素子１５のドレインが電流源１４の上流側及び電源回路１３の出力に接続され、スイッチング素子１５のソースが発光素子２のアノードに接続されている。

スイッチング素子１６がＮチャネル型の電界効果トランジスタであり、スイッチング素子１６のドレインが電流源１４の下流側に接続され、スイッチング素子１６のソースがグランドに接続されている。また、スイッチング素子１６のドレインがスイッチング素子１５を介して発光素子２のカソードに接続されている。スイッチング素子１６は発光素子２の電路と電流源１４の電路の両方を開閉する。つまり、スイッチング素子１６がオンであれば、電流源１４の電路及び発光素子２の電路がスイッチング素子１５によって閉じられてそれらの電路が導通状態であり、スイッチング素子１５がオフであれば、電流源１４の電路及び発光素子２の電路がスイッチング素子１５によって開かれてそれら電路が非導通状態である。なお、スイッチング素子１６が電源回路１３の出力と分岐部（電流源１４の上流側と発光素子２のアノードとの接続部をいう）の間に接続されていてもよい。その場合には、スイッチング素子１６のドレインが電源回路１３の出力に接続され、スイッチング素子１６のソースが電流源１４の上流側及び発光素子２のアノードに接続されている。

電流源１４は、制御部１２によって出力されたレベル信号Ａを電流に変換して、その電流を電源回路１３から吸い込む吸い込み型の定電流回路である。つまり、制御部１２がデジタルのレベル信号Ａを出力し、そのレベル信号ＡがＤＡコンバータによってアナログに変換されて電流源１４に入力され、電流源１４がアナログのレベル信号Ａのレベル（電圧）に比例したレベルの電流を発生する。従って、制御部１２によって出力されるレベル信号Ａは電流源１４の電流のレベルを表す。なお、制御部１２によって出力されるレベル信号Ａがアナログであれば、レベル信号ＡがＤＡコンバータ１７を介さずに電流源１４に入力され、ＤＡコンバータ１７が省略される。

電流源１４は電流制御素子１４ａ、オペアンプ１４ｂ及び電流電圧変換抵抗器１４ｃ等を有する。電流制御素子１４ａがバイポーラトランジスタであり、電流制御素子１４ａのベースが抵抗器１４ｄを介してオペアンプ１４ｂの出力に接続されている。電流制御素子１４ａのコレクタ電流がエミッタ電流にほぼ等しく、電流制御素子１４ａのコレクタ電流・エミッタ電流が電流源１４の電流である。電流制御素子１４ａのエミッタ電流（電流源１４の電流）が電流電圧変換抵抗器１４ｃによって電圧に変換されて、その電圧がオペアンプ１４ｂの非反転入力端子に入力される。制御部１２によって出力されたレベル信号Ａは、ＤＡコンバータ１７によってＤＡ変換されて、オペアンプ１４ｂの非反転入力端子に入力される。オペアンプ１４ｂのバーチャルショート作用によってオペアンプ１４ｂの非反転入力端子の電圧と反転入力端子の電圧が等しくなるので、電流源１４の電流（電流制御素子１４ａのコレクタ電流・エミッタ電流）がアナログのレベル信号Ａのレベル（電圧）に比例する。比例定数は電流電圧変換抵抗器１４ｃの抵抗値の逆数である。

なお、電流制御素子１４ａが電界効果トランジスタでもよい。また、図１に図示する電流源１４の構成は一例であり、電流源１４が制御部１２によって出力されたレベル信号Ａを電流に変換するのであれば、電流源１４の構成は図１に示すものに限るものではない。

タイミング制御部１１はスイッチング素子１５のオンとオフを交互に行う。つまり、タイミング制御部１１は、例えば、周期一定の第一のタイミング信号Ｂ（図２参照）を生成し、そのタイミング信号Ｂをスイッチング素子１５のゲートに出力する。スイッチング素子１５はタイミング信号Ｂによって開閉される。タイミング信号Ｂがハイレベルである場合、スイッチング素子１５が電路を閉じ、タイミング信号Ｂがローレベルである場合、スイッチング素子１５が電路を開く。

タイミング制御部１１は電源回路１３の作動と停止を交互に行う。つまり、タイミング制御部１１は、例えば、周期一定の第二のタイミング信号Ｃ（図２参照）を生成し、タイミング信号Ｃを電源回路１３に出力することによって電源回路１３の作動と停止を交互に行う。タイミング信号Ｃがハイレベルである場合、電源回路１３が作動し、タイミング信号Ｃがローレベルである場合、電源回路１３が停止する。電源回路１３は作動時に上述のように直流の入力電圧Ｖin・入力電流Ｉinを直流の出力電圧Ｖout・出力電流Ｉoutに変換し、停止時にそのような変換を停止する。

タイミング信号Ｂのパルス幅（タイミング信号Ｂがハイレベルである期間）がタイミング制御部１１によって制御されることによって、スイッチング素子１５のオン−デューティ比及び電源回路１３のオン−デューティ比がタイミング制御部１１によって制御される。

タイミング制御部１１はスイッチング素子１６のオンとオフを交互に行う。つまり、タイミング制御部１１は、タイミング信号Ｃをスイッチング素子１６のゲートに出力する。スイッチング素子１６はタイミング信号Ｃによって開閉される。タイミング信号Ｃがハイレベルである場合、スイッチング素子１６が電路を閉じ、タイミング信号Ｃがローレベルである場合、スイッチング素子１６が電路を開く。

ここでは、タイミング信号Ｃの周期とタイミング信号Ｂの周期は等しく、タイミング信号Ｃのオン−デューティ比がタイミング信号Ｂのオン−デューティ比よりも大きく、タイミング信号Ｃの立ち上がり後にタイミング信号Ｂが立ち上がり、タイミング信号Ｂの立ち下がり後にタイミング信号Ｃが立ち下がるようになっている。

タイミング信号Ｂ及びタイミング信号Ｃは制御部１２にも入力される。制御部１２は、タイミング信号Ｂ及びタイミング信号Ｃに基づいてレベル信号Ａ（図２参照）を生成する。そして、制御部１２は、ＤＡコンバータ１７を介してレベル信号Ａを電流源１４（オペアンプ１４ｂの非反転入力端子）に出力する。以下、レベル信号Ａ、電流源１４の電流及び発光素子２の電流等の変化について説明する。

タイミング信号Ｃが立ち下がる時に、制御部１２がレベル信号Ａの漸減を終了するとともに、電源回路１３が停止する。タイミング信号Ｃが立ち下がる時は、タイミング信号Ｂとタイミング信号Ｃがともにローレベルである期間Ｐ１の開始時である。期間Ｐ１において制御部１２がレベル信号Ａの時間変化率をゼロにするとともにレベル信号Ａのレベルをゼロにする。そのため、その期間Ｐ１では電流源１４の電流がゼロに維持される。よって、消費電力を抑えることができる。

期間Ｐ１において電源回路１３が停止状態であり、発光素子２の電路がスイッチング素子１５によって開かれ、電流源１４の電路及び発光素子２の電路がスイッチング素子１６によって開かれている。そのため、発光素子２に電流が流れず、発光素子２が消灯し、電源回路１３の出力から分岐部（電流源１４の上流側と発光素子２のアノードとの接続部をいう）までの配線１８の電流がゼロである。また、期間Ｐ１中には電源回路１３が停止しているので、消費電力を抑えることができる。

期間Ｐ１の終了時にタイミング信号Ｃが立ち上がり、電源回路１３が作動する。すなわち、この時、電源回路１３の作動が開始し、電源回路１３が直流の入力電圧Ｖin・入力電流Ｉinを直流の出力電圧Ｖout・出力電流Ｉoutに変換することを開始する。そして、その時に制御部１２がレベル信号Ａの漸増を開始する。タイミング信号Ｃが立ち上がってからタイミング信号Ｂが立ち上がるまでの期間Ｐ２は、電源回路１３が作動した直後の期間であって、スイッチング素子１５が閉じる直前の期間である。この期間Ｐ２において制御部１２がレベル信号Ａの時間変化率を正にするとともに、レベル信号Ａのレベルをゼロから目標レベルにまで漸増させる。その期間Ｐ２では電流源１４の電路がスイッチング素子１６によって閉じられているので、電流源１４の電流が発生し、電流源１４の電流がレベル信号Ａによってゼロから第二の目標値にまで漸増する。

電源回路１３が電流制御型の電源回路である場合、この第二の目標値が電源回路１３の出力電流Ｉoutについての第一の目標値に等しい。なお、第二の目標値が第一の目標値に等しくなくてもよいが、第二の目標値が第一の目標値に近い値であることが好ましい。

電源回路１３が電圧制御型の電源回路である場合、この第二の目標値が電源回路１３の出力電圧Ｖout（第三の目標値）で生じる負荷の電流値に等しいことが好ましい。

期間Ｐ２では、制御部１２がレベル信号Ａの時間変化率を正の一定値にするか、時間変化率を正の範囲で変化させる。レベル信号Ａの時間変化率が一定であれば、電流源１４の電流の増加速度が一定である。レベル信号Ａの時間変化率が変化すれば、電流源１４の電流の増加速度が変化する。

期間Ｐ２において発光素子２の電路がスイッチング素子１５によって開かれているので、電流源１４の電流が発生しても、発光素子２に電流が流れず、発光素子２が消灯する。配線１８の電流が電流源１４の電流に等しく、配線１８の電流が漸増する。よって、配線１８の寄生インダクタンス・寄生キャパシタンス・寄生インピーダンスによるリンギングの発生を抑えることができ、配線１８の電流・電圧にノイズが発生することを防止することができる。そのため、素子を保護するとともに、輻射ノイズを抑制することができる。

タイミング信号Ｂが立ち上がる時が期間Ｐ２の終了時であって、期間Ｐ３の開始時である。その時に制御部１２がレベル信号Ａの漸増を停止して、レベル信号Ａをゼロに立ち下げる。そのため、電流源１４の電流が第二の目標値からゼロに立ち下がる。この時、スイッチング素子１５が閉じて発光素子２に電流が流れるようになる。そのため、０から第二の目標値まで漸増した配線１８に流れる電流が電流源１４側の電流から発光素子２側にスムーズに切り替わるようになり、配線１８の電流が大きく変化しない。よって、配線１８の寄生インダクタンス・寄生キャパシタンス・寄生インピーダンスによるリンギングの発生を抑えることができ、素子を保護するとともに、輻射ノイズを抑制することができる。なお、タイミング信号Ｂの立ち上げ時前に制御部１２がレベル信号Ａの漸増を停止し、それからタイミング信号Ｂの立ち上げ時までの間に制御部１２がレベル信号Ａを第二の目標値に維持し、タイミング信号Ｂの立ち上げ時に制御部１２がレベル信号Ａをゼロに立ち下げることとしてもよい。

タイミング信号Ｂとタイミング信号Ｃがともにハイレベルである期間Ｐ３では、制御部１２がレベル信号Ａの時間変化率をゼロにするとともに、レベル信号Ａのレベルをゼロにする。そのため、その期間Ｐ３において電流源１４の電流がゼロに維持される。よって、消費電力を抑えることができる。

期間Ｐ３では、電源回路１３が作動状態であり、発光素子２の電路がスイッチング素子１５，１６によって閉じられている。そのため、電源回路１３の出力電流Ｉoutが発光素子２に流れ、発光素子２が点灯する。スイッチング素子１５，１６がオンであって、電流源１４の電流がゼロであるから、電流源１４が発光素子２の電流に影響を与えない。

タイミング信号Ｂが立ち下がる時が期間Ｐ３の終了時であって、期間Ｐ４の開始時である。その時に制御部１２がレベル信号Ａをゼロから目標レベルに立ち上げて、レベル信号Ａの漸減を開始する。そのため、電流源１４の電流がゼロから第二の目標値に立ち上がって、電流源１４の電流の漸減が開始する。この時、スイッチング素子１５が開いて発光素子２に電流経路を閉じ、配線１８に流れる電流は、発光素子２側から電流源１４側の電流にスムーズに切り替わるようになり、配線１８の電流が大きく変化しない。よって、配線１８の寄生インダクタンス・寄生キャパシタンス・寄生インピーダンスによるリンギングの発生を抑えることができ、素子を保護するとともに、輻射ノイズを抑制することができる。

タイミング信号Ｂが立ち下がってからタイミング信号Ｃが立ち下がるまでの期間Ｐ４は、電源回路１３が停止する直前の期間であるとともに、スイッチング素子１５が開いた直後の期間である。その期間Ｐ４では制御部１２がレベル信号Ａの時間変化率を負にするとともに、レベル信号Ａのレベルを目標レベルからゼロにまで漸減させる。そのため、その期間Ｐ４では、電流源１４の電流が第二の目標値からゼロにまで漸減する。

期間Ｐ４では発光素子２の電路がスイッチング素子１５によって開かれているので、電流源１４の電流が発生しても、発光素子２に電流が流れず、発光素子２が消灯する。そのため、配線１８の電流が電流源１４の電流に等しく、配線１８の電流が漸減するようになり、配線１８の電流が大きく変化しない。よって、配線１８の寄生インダクタンス・寄生キャパシタンス・寄生インピーダンスにより、配線１８の電流・電圧にノイズ（リンギング）が発生することを防止することができ、素子を保護するとともに、輻射ノイズを抑制することができる。

その後、上述したように、制御部１２は期間Ｐ４の終了時（期間Ｐ１の開始時）にレベル信号Ａの漸減を終了する。なお、制御部１２が期間Ｐ４開始時に漸減を開始するのではなく、レベル信号Ａをしばらく維持し、その後漸減を開始し、期間Ｐ４の終了時にゼロにするようにしてもよい。

制御部１２はマイコンである。つまり、制御部１２は記憶部１２ａ及び中央処理部１２ｂを有する。記憶部１２ａにはレベル信号Ａの波形（図２参照）が予め記憶されている。中央処理部１２ｂは、その波形を記憶部１２ａから読み出し、その波形に基づくレベル信号Ａを、ＤＡコンバータ１７を介して電流源１４に出力する。記憶部１２ａに記憶される波形は、例えば、電流源１４の電流についての第二の目標値に対応する目標レベル、期間Ｐ２におけるレベル信号Ａの時間変化率、期間Ｐ２の長さ、期間Ｐ４におけるレベル信号Ａの時間変化率、期間Ｐ４の長さ、期間Ｐ１におけるレベル信号Ａのレベル、期間Ｐ３におけるレベル信号Ａのレベル等として記憶されている。中央処理部１２ｂは、タイミング信号Ｂ及びタイミング信号Ｃを基準としてレベル信号Ａの漸増開始時（期間Ｐ１の終了時及び期間Ｐ２の開始時）、立ち下げ時（期間Ｐ２の終了時及び期間Ｐ３の開始時）、漸減開始時（期間Ｐ３の終了時及び期間Ｐ４の開始時）及び漸増終了時（期間Ｐ４の終了時及び期間Ｐ１の開始時）を決定する。

〔第１の実施の形態の変形例〕
本発明を適用可能な実施形態は上述した第１実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下、幾つかの変形例について説明する。以下に説明する変形例は、変更個所を除いて上述した実施形態と同様である。また、以下に説明する各変形例を可能な限り組み合わせてもよい。

（１） 制御部１２がマイコンではなく、タイミング信号Ｂ及びタイミング信号Ｃに基づきレベル信号Ａを生成する論理回路であってもよい。

（２） 駆動装置１０によって駆動される負荷の一例として発光素子２を例に挙げたが、発光素子２以外の負荷をオン・オフするために駆動装置１０を用いてもよい。

（３） スイッチング素子１６を省略してもよい。その場合、電流源１４の下流側がグランドに接続されている。また、スイッチング素子１５が発光素子２の下流に配置されている場合（図２参照）、スイッチング素子１５のソースがグランドに接続され、スイッチング素子１５が発光素子２の上流に配置されている場合（図２参照）、発光素子２のカソードがグランドに接続される。

（４） スイッチング素子１５がＰチャネル型の電界効果トランジスタでもよい。その場合に、タイミング信号Ｂが反転されてスイッチング素子１５のゲートに入力される。

（５） スイッチング素子１６がＰチャネル型の電界効果トランジスタでもよい。その場合に、タイミング信号Ｃが反転されてスイッチング素子１６のゲートに入力される。

（６） 期間Ｐ１において、制御部１２がレベル信号Ａのレベルを必ずしも０まで下げる必要はない。但し、その場合、電流源１４で電力が消費されることになるので、０まで下げることが好ましい。

（７） 期間Ｐ２，Ｐ４のどちらの期間においても制御部１２がレベル信号Ａを変化させたが、期間Ｐ２，Ｐ４のどちらかの期間において制御部１２がレベル信号Ａを変化させなくてもよい。
期間Ｐ２において制御部１２がレベル信号Ａをゼロに維持すれば、レベル信号Ａが変化せず、電流源１４の電流がゼロに維持される。この場合、期間Ｐ４において制御部１２が上述のようにレベル信号Ａを漸減させる。
一方、期間Ｐ４において制御部１２がレベル信号Ａをゼロに維持すれば、レベル信号Ａが変化せず、電流源１４の電流がゼロに維持される。この場合、期間Ｐ２において制御部１２が上述のようにレベル信号Ａを漸増させる。

（８） 電源回路１３をタイミング信号Ｃでオン・オフするように制御したが、電源回路１３を常にオンさせたままでもよい。
電源回路１３をタイミング信号Ｃでオン・オフするように制御するのは、電源回路の期間Ｐ１での電力を抑える点で好ましい。

〔第２の実施の形態〕
図３を参照して、発光装置１を備える投影装置について説明する。図３は、投影装置の光学ユニットを示した平面図である。

図３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。

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。

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。

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１０（図１参照）を有する。つまり、図１に示す発光素子２が励起光光源４２ａに相当し、駆動装置１０によって励起光光源４２ａが点滅する。

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。

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。

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１０と、第二光源４３用の駆動装置１０とを更に有する。第一光源４１用の駆動装置１０における期間Ｐ３と、励起光光源４２ａ用の駆動装置１０における期間Ｐ３と、第二光源４３用の駆動装置１０における期間Ｐ３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１０における期間Ｐ３、励起光光源４２ａ用の駆動装置１０における期間Ｐ３と、第二光源４３用の駆動装置１０における期間Ｐ３とが１フレーム期間内に順次１回ずつ訪れると、１フレーム期間内に赤色光、緑色光及び青色光が順次１回ずつ発する。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１フレーム期間内に複数回発するものとしてもよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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に示す駆動装置１０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、図３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。

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及び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＞
入力電力を出力電力に変換する電源回路と、
前記電源回路の出力に接続された負荷の電路を開閉するスイッチング素子と、
前記負荷と並列になるように前記電源回路の出力に接続された電流源と、
前記スイッチング素子の開閉タイミングを制御するタイミング制御部と、
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間若しくは前記スイッチング素子を開けた直後の期間又はこれらの両方の期間において、前記電流源の電流を時間経過に伴って変化させる制御部と、を備える、
ことを特徴とする駆動装置。
＜請求項２＞
前記制御部が、前記電流源の電流を前記負荷に流れる電流値との連続性が保たれるように時間経過に伴って変化させ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＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間において、前記制御部が前記電流源の電流を漸増させる、
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＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる時に、前記制御部が前記電流源の電流を立ち下げる、
ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
＜請求項５＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間において、前記制御部が前記電流源の電流をゼロから前記電源回路の出力電流に等しい目標値にまで漸増させる、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の駆動装置。
＜請求項６＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる時に、前記制御部が前記電流源の電流を前記目標値からゼロにまで立ち下げる、
ことを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
＜請求項７＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた直後の期間において、前記制御部が前記電流源の電流を漸減させる、
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＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開ける時に、前記制御部が前記電流源の電流を立ち上げる、
ことを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
＜請求項９＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた直後の期間において、前記制御部が前記電流源の電流を前記電源回路の出力電流に等しい目標値からゼロにまで漸減させる、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の駆動装置。
＜請求項１０＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた時に、前記制御部が前記電流源の電流をゼロから前記目標値にまで立ち上げる、
ことを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
＜請求項１１＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じている期間において、前記制御部が前記電流源の電流をゼロに維持する、
ことを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の駆動装置。
＜請求項１２＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた直後の期間の終了時から前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間の開始時までの間の期間において、前記制御部が前記電流源の電流をゼロに維持する、
ことを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の駆動装置。
＜請求項１３＞
前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた直後の期間の終了時から前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間の開始時までの期間において、前記タイミング制御部が前記電源回路の作動を停止させる、
ことを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載の駆動装置。
＜請求項１４＞
請求項１から１３の何れか一項に記載の駆動装置と、
前記負荷としての発光素子と、を備える、
ことを特徴とする発光装置。
＜請求項１５＞
請求項１４に記載の発光装置を備える、
ことを特徴とする投影装置。

１ 発光装置
２ 発光素子（負荷）
１０ 駆動装置
１１ タイミング制御部
１２ 制御部
１３ 電源回路
１４ 電流源
１５ スイッチング素子
Ｐ１ スイッチング素子を開けた直後の期間の終了時からスイッチング素子を閉じる直前の期間の開始時までの間の期間
Ｐ２ スイッチング素子を閉じる直前の期間
Ｐ３ スイッチング素子を閉じている期間
Ｐ４ スイッチング素子を開けた直後の期間

Claims (15)

1. 入力電力を出力電力に変換する電源回路と、
   前記電源回路の出力に接続された負荷の電路を開閉するスイッチング素子と、
   前記負荷と並列になるように前記電源回路の出力に接続された電流源と、
   前記スイッチング素子の開閉タイミングを制御するタイミング制御部と、
   前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間若しくは前記スイッチング素子を開けた直後の期間又はこれらの両方の期間において、前記電流源の電流を時間経過に伴って変化させる制御部と、を備える、
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 前記制御部が、前記電流源の電流を前記負荷に流れる電流値との連続性が保たれるように時間経過に伴って変化させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間において、前記制御部が前記電流源の電流を漸増させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる時に、前記制御部が前記電流源の電流を立ち下げる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間において、前記制御部が前記電流源の電流をゼロから前記電源回路の出力電流に等しい目標値にまで漸増させる、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の駆動装置。
6. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる時に、前記制御部が前記電流源の電流を前記目標値からゼロにまで立ち下げる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
7. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた直後の期間において、前記制御部が前記電流源の電流を漸減させる、
   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。
8. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開ける時に、前記制御部が前記電流源の電流を立ち上げる、
   ことを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
9. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた直後の期間において、前記制御部が前記電流源の電流を前記電源回路の出力電流に等しい目標値からゼロにまで漸減させる、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の駆動装置。
10. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた時に、前記制御部が前記電流源の電流をゼロから前記目標値にまで立ち上げる、
    ことを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
11. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じている期間において、前記制御部が前記電流源の電流をゼロに維持する、
    ことを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の駆動装置。
12. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた直後の期間の終了時から前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間の開始時までの間の期間において、前記制御部が前記電流源の電流をゼロに維持する、
    ことを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の駆動装置。
13. 前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を開けた直後の期間の終了時から前記タイミング制御部が前記スイッチング素子を閉じる直前の期間の開始時までの期間において、前記タイミング制御部が前記電源回路の作動を停止させる、
    ことを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載の駆動装置。
14. 請求項１から１３の何れか一項に記載の駆動装置と、
    前記負荷としての発光素子と、を備える、
    ことを特徴とする発光装置。
15. 請求項１４に記載の発光装置を備える、
    ことを特徴とする投影装置。

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