特許 6865576 点灯回路およびプロジェクタ装置、プロジェクタ装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6865576

(24)【登録日】2021年4月8日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】点灯回路およびプロジェクタ装置、プロジェクタ装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 47/105 20200101AFI20210419BHJP

   H05B 47/155 20200101ALI20210419BHJP

   H05B 47/16 20200101ALI20210419BHJP

   H05B 47/165 20200101ALI20210419BHJP

   H05B 45/10 20200101ALI20210419BHJP

   H05B 45/32 20200101ALI20210419BHJP

   H05B 45/345 20200101ALI20210419BHJP

   H05B 45/48 20200101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   H05B47/105

   H05B47/155

   H05B47/16

   H05B47/165

   H05B45/10

   H05B45/32

   H05B45/345

   H05B45/48

【請求項の数】8

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-254941(P2016-254941)

(22)【出願日】2016年12月28日

(65)【公開番号】特開2018-107066(P2018-107066A)

(43)【公開日】2018年7月5日

【審査請求日】2019年11月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】村松 隆雄

【審査官】 野木 新治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１７５２１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ４５／００、４７／００

Ｇ０３Ｂ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の画素を有するデジタルマイクロミラーデバイスとともに使用される光源の点灯回路であって、
フレーム期間を周期として所定のパターンの電流を繰り返し生成し、
Ｍ、Ｎそれぞれを２以上の任意の整数とするとき、前記フレーム期間は、等しい長さｔ_０を有するＭ個の第１サブフレームおよびＮ個の第２サブフレームに分割され、
ｉ番目（１≦ｉ≦Ｍ）の第１サブフレームにおいて、長さｔ_０のオン時間の間、振幅が２^ｉ−１×Ｉ_０の電流を前記光源に供給し、
ｊ番目（１≦ｊ≦Ｎ）の第２サブフレームにおいて、長さ２^−ｊ×ｔ_０のオン時間の間、振幅がＩ_０の電流を前記光源に供給し、
前記デジタルマイクロミラーデバイスの画素のオン、オフは、（Ｍ＋Ｎ）ビットのバイナリデータに応じて制御され、前記ｉ番目の第１サブフレームにおける前記画素は、前記バイナリデータの上位Ｍビットのうちの、ｉビット目に応じて制御され、前記ｊ番目の第２サブフレームにおける前記画素は、前記バイナリデータの下位Ｎビットのうちのｊビット目に応じて制御されることを特徴とする点灯回路。

【請求項2】

光源の点灯回路であって、
フレーム期間を周期として所定のパターンの電流を繰り返し生成し、
Ｍ、Ｎそれぞれを２以上の任意の整数とするとき、前記フレーム期間は、等しい長さｔ_０を有するＭ個の第１サブフレームおよびＮ個の第２サブフレームに分割され、
ｉ番目（１≦ｉ≦Ｍ）の第１サブフレームにおいて、長さｔ_０のオン時間の間、振幅が２^ｉ−１×Ｉ_０の電流を前記光源に供給し、
ｊ番目（１≦ｊ≦Ｎ）の第２サブフレームにおいて、長さ２^−ｊ×ｔ_０のオン時間の間、振幅がＩ_０の電流を前記光源に供給し、
前記点灯回路は、
前記光源と並列に設けられ、第１状態、第２状態が切りかえ可能であり、前記第１状態においてハイインピーダンスとなり、前記第２状態において前記光源と並列な電流経路を形成するバイパス回路と、
振幅がＩ_０の第１電流を生成する第１定電流回路と、
振幅がＩ_０の第２電流を生成する少なくともひとつの第２定電流回路と、
少なくともひとつの第２定電流回路と対応し、それぞれが、対応する第２定電流回路の一方の出力と前記光源の一端の間に設けられる、少なくともひとつのシリーズスイッチと、
少なくともひとつの第２定電流回路と対応し、それぞれが、前記第２定電流回路の前記一方の出力と他方の出力の間に設けられる、少なくともひとつのシャントスイッチと、
を備えることを特徴とする点灯回路。

【請求項3】

前記バイパス回路は、
前記光源を消灯すべき期間において、前記光源の両端間電圧を、ゼロより大きく前記光源の点消灯のしきい値電圧より低く規定されるクランプレベルにクランプするクランプ回路を含むことを特徴とする請求項２に記載の点灯回路。

【請求項4】

前記クランプ回路は、前記光源の消灯指示に応答して直ちに、前記光源の両端間電圧を実質的にゼロまで低下させ、その後、前記クランプレベルにクランプし、
前記クランプ回路は、前記光源と並列な第２経路の上に設けられた第２スイッチをさらに含み、
前記第２スイッチは、前記光源の消灯指示後、直ちにターンオンし、前記光源の点灯指示に先だってターンオフすることを特徴とする請求項３に記載の点灯回路。

【請求項5】

前記点灯回路は、複数の画素を含むデジタルマイクロミラーデバイスとともに使用され、
前記デジタルマイクロミラーデバイスの画素のオン、オフは、（Ｍ＋Ｎ）ビットのバイナリデータに応じて制御され、前記ｉ番目の第１サブフレームにおける前記画素は、前記バイナリデータの上位Ｍビットのうちの、ｉビット目に応じて制御され、前記ｊ番目の第２サブフレームにおける前記画素は、前記バイナリデータの下位Ｎビットのうちのｊビット目に応じて制御されることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の点灯回路。

【請求項6】

光源の点灯回路であって、
前記光源と並列に設けられ、第１状態、第２状態が切りかえ可能であり、前記第１状態においてハイインピーダンスとなり、前記第２状態において前記光源と並列な電流経路を形成するバイパス回路と、
振幅がＩ_０の第１電流を生成する第１定電流回路と、
振幅がＩ_０の第２電流を生成するＫ個（Ｋは自然数）の第２定電流回路と、
Ｋ個のシリーズスイッチであって、ｉ番目（１≦ｉ≦Ｋ）のシリーズスイッチは、対応する第２定電流回路の一方の出力と前記光源の一端の間に設けられるＫ個のシリーズスイッチと、
Ｋ個のシャントスイッチであって、ｉ番目（１≦ｉ≦Ｋ）のシャントスイッチは、対応する第２定電流回路の一方の出力と他方の出力の間に設けられるＫ個のシャントスイッチと、
前記バイパス回路、前記シリーズスイッチおよび前記シャントスイッチを制御するコントローラと、
を備えることを特徴とする点灯回路。

【請求項7】

デジタルマイクロミラーデバイスと、
前記デジタルマイクロミラーデバイスに光を照射する光源と、
前記光源を点灯する請求項１から６のいずれかに記載の点灯回路と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ装置。

【請求項8】

デジタルマイクロミラーデバイスを備えるプロジェクタ装置の制御方法であって、
Ｍ、Ｎそれぞれを２以上の任意の整数とするとき、等しい長さｔ_０を有するＭ個の第１サブフレームおよびＮ個の第２サブフレームを含むフレーム期間を１周期として所定のパターンにしたがって光強度が変化する照明光を生成するステップと、
サブフレームごとに、前記デジタルマイクロミラーデバイスの複数の画素それぞれのオン、オフを、（Ｍ＋Ｎ）ビットのバイナリデータに応じて制御するステップと、
を備え、
前記照明光を生成するステップは、単位強度をＩ_０とするとき、
ｉ番目（１≦ｉ≦Ｍ）の第１サブフレームにおいて、長さｔ_０のオン時間の間、強度が２^ｉ−１×Ｉ_０の照明光を生成するステップと、
ｊ番目（１≦ｊ≦Ｎ）の第２サブフレームにおいて、長さ２^−ｊ×ｔ_０のオン時間の間、強度がＩ_０の照明光を生成するステップと、
を備え、
前記制御するステップは、
前記ｉ番目の第１サブフレームにおける前記画素を、前記バイナリデータの上位Ｍビットのうちの、ｉビット目に応じて制御するステップと、
前記ｊ番目の第２サブフレームにおける前記画素を、前記バイナリデータの下位Ｎビットのうちのｊビット目に応じて制御するステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光の生成技術に関する。

【背景技術】

【0002】

光に任意のパターンを形成するデバイスとして、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）が知られている。ＤＭＤは、マトリクス状に配置された可動式のマイクロミラーのアレイを備える。各マイクロミラーの傾斜角を切りかえることにより、画素毎に、光のオン、オフが切りかえ可能となっている。

【0003】

ＤＭＤ自体は、オン、オフの２値制御であるが、オン、オフ時間の時間比率を変調することにより、階調表現が可能となる。図１（ａ）、（ｂ）は、ＤＭＤの階調制御を説明する図である。理解の容易化のため、１画素のマイクロミラーに着目する。

【0004】

図１（ａ）には、一般的なパルス変調による階調制御が示される。マイクロミラーにはＣＷ（Continuous Wave）の入射光ＬＤが入射しており、オン状態において、入射光ＬＤを出射光路側に反射し、オフ状態において、入射光ＬＤを出射光路とは別の光路に反射する。

【0005】

図１（ａ）には、１フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}が示される。たとえば８ビット、２５６階調で制御する場合、１フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}は、複数８個のサブ期間Ｔ_７〜Ｔ_０に分割される。複数のサブ期間Ｔ_７〜Ｔ_０の長さはバイナリで重み付けされており、階調制御の１ＬＳＢに相当するサブ期間Ｔ_０の長さをｔ_０とするとき、サブ期間Ｔ_ｉの長さは、ｔ_０×２^ｉとなる。

【0006】

各サブ期間Ｔ_７〜Ｔ_０におけるマイクロミラーのオン、オフは、８ビットのバイナリデータｂ[７：０]にもとづいて制御される。たとえばｂ［ｉ］＝１のとき、対応するサブ期間Ｔ_ｉの間、マイクロミラーはオンとなる。１フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}において、マイクロミラーがオンとなる時間Ｔ_ＯＮは、
Ｔ_ＯＮ＝Σ_{ｉ＝０〜７）}（ｂ［ｉ］×Ｔ_ｉ）＝Σ_{ｉ＝０〜７）}（ｂ［ｉ］×ｔ_０×２^ｉ）
となる。

【0007】

図１（ａ）の制御方式におけるフレームレートについて検討する。Ｎ階調制御する場合、１フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}はＮ×ｔ_０、フレームレートは、１／（Ｎ×ｔ_０）となる。したがって、フレームレートの上限は、最小制御時間ｔ_０によって制約を受ける。現状利用可能なＤＭＤでは、ｔ_０＝４４μｓ程度であり、１フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}は１１．２２ｍｓとなり、フレームレートは、８９ｆｐｓ（frame per sec）が上限となる。

【0008】

図１（ｂ）は、高速なフレームレートを実現可能な制御方式を説明する図である。図１（ｂ）の制御方式では、マイクロミラーのオン時間Ｔ_ＯＮに加えて、入射光ＬＤのオン時間が階調制御される。この例では、下位４ビットに対応するサブ期間Ｔ_０〜Ｔ_３において、入射光ＬＤのオン時間がバイナリで重み付けされており、上位４ビットに対応するサブ期間Ｔ_４〜Ｔ_７において、入射光ＬＤは一定である。

【0009】

サブ期間Ｔ_０〜Ｔ_３の長さは等しくｔ_０であり、入射光ＬＤのオン時間ｔ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、
ｔ_ｉ＝ｔ_１×２^ｉ
ｔ_１×２^４≦ｔ_０であり、ｔ_１は入射光ＬＤの最小オン幅である。

【0010】

上位４ビットのサブ期間Ｔ_４〜Ｔ_７の長さＴ_ｊ（ｊ＝４，５，６，７）は、
Ｔ_ｊ＝ｔ_１×２^ｊ
となる。

【0011】

図１（ｂ）の制御によれば、１フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}の長さは、４ｔ_０＋２４０ｔ_１となる。入射光ＬＤのスイッチングは、マイクロミラーのスイッチングより高速化が可能である。たとえばｔ_１＝１ｍｓ、ｔ_０＝４４μｓとすれば、１フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}は１ｍｓとなり、１０００ｆｐｓを実現することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１６−０９１９７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

図１（ｂ）の方式において、フレームレートをさらに高めるためには、入射光の最小オン時間ｔ_１をさらに小さくする必要がある。光源としては主として、ＬＤ（レーザダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体光源が使用される。半導体光源の点消灯制御は、定電流出力のスイッチングコンバータによって、駆動電流を生成し、（i）駆動電流自体をスイッチングするか、（ii）駆動電流を定常的に生成し、駆動電流の経路を、半導体光源か別経路かで切りかえる必要がある。いずれの方式においても、最小オン時間ｔ_１を短くすることは容易ではない。

【0014】

本発明はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、バイナリで重み付けされた多階調の電流を時分割で高速に生成可能な点灯回路の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明のある態様は、光源の点灯回路に関する。点灯回路は、フレーム期間を周期として所定のパターンの電流を繰り返し生成する。Ｍ、Ｎそれぞれを２以上の任意の整数とするとき、フレーム期間は、等しい長さｔ_０を有するＭ個の第１サブフレームおよびＮ個の第２サブフレームに分割される。点灯回路は、ｉ番目（１≦ｉ≦Ｍ）の第１サブフレームにおいて、長さｔ_０のオン時間の間、振幅が２^ｉ−１×Ｉ_０の電流を光源に供給し、ｊ番目（１≦ｊ≦Ｎ）の第２サブフレームにおいて、長さ２^−ｊ×ｔ_０のオン時間の間、振幅がＩ_０の電流を光源に供給する。

【0016】

ｉ番目、ｊ番目は便宜的なものであり、時系列とは無関係である。この点灯回路によれば、バイナリで重み付けされた複数階調の電流列で生成できる。最小の時間幅はｔ_０／２^Ｎである。電流振幅を一定Ｉとして同じ階調数を実現するためには、最小時間幅をｔ_０／２^{Ｎ＋Ｍ−１}としなければならない。この態様によれば、同じ階調数を、より長い最小オン時間で実現できる。あるいは、同じ最小オン時間を仮定した場合に、より大きな階調数を実現できる。

【0017】

点灯回路は、光源と並列に設けられ、第１状態、第２状態が切りかえ可能であり、第１状態においてハイインピーダンスとなり、第２状態において光源と並列な電流経路を形成するバイパス回路と、振幅がＩ_０の第１電流を生成する第１定電流回路と、振幅がＩ_０の第２電流を生成する少なくともひとつの第２定電流回路と、少なくともひとつの第２定電流回路と対応し、それぞれが、対応する第２定電流回路の一方の出力と光源の一端の間に設けられる、少なくともひとつのシリーズスイッチと、少なくともひとつの第２定電流回路と対応し、それぞれが、第２定電流回路の一方の出力と他方の出力の間に設けられる、少なくともひとつのシャントスイッチと、を備えてもよい。

【0018】

バイパス回路は、光源を消灯すべき期間において、光源の両端間電圧を、ゼロより大きく光源の点消灯のしきい値電圧より低く規定されるクランプレベルにクランプするクランプ回路を含んでもよい。
点灯期間における光源の両端間電圧をＶ_ＯＮ、クランプレベルをＶ_ＣＬとする。この態様では、光源の消灯期間において両端間電圧は、クランプレベルＶ_ＣＬにクランプされるため、消灯から点灯に切りかえる際の、両端間電圧の変化幅ΔＶは、Ｖ_ＯＮ−Ｖ_ＣＬとなる。Ｖ_ＣＬを点消灯のしきい値電圧Ｖ_ＴＨに近づけることで、消灯から点灯に切りかえる際の変動幅ΔＶを小さくでき、したがって光源を短い時間で点灯させることができる。また、駆動回路から見たときの負荷変動を小さくできるため、第２電流ドライバの設計上の制約を緩和できる。

【0019】

クランプ回路は、光源の消灯指示に応答して直ちに、光源の両端間電圧を実質的にゼロまで低下させ、その後、クランプレベルにクランプしてもよい。
これにより、光源の消灯指示後、光源を短時間で消灯することができる。

【0020】

クランプ回路は、光源と並列な第２経路の上に設けられた第２スイッチをさらに含んでもよい。第２スイッチは、光源の消灯指示後、直ちにターンオンし、光源の点灯指示に先だってターンオフしてもよい。
これにより、点灯から消灯への切りかえを高速にできる。

【0021】

本発明の別の態様もまた、点灯回路に関する。この点灯回路は、光源と並列に設けられ、第１状態、第２状態が切りかえ可能であり、第１状態においてハイインピーダンスとなり、第２状態において光源と並列な電流経路を形成するバイパス回路と、振幅がＩの第１電流を生成する第１定電流回路と、振幅がＩの第２電流を生成する第２定電流回路と、第１定電流回路の一方の出力と光源の一端の間に設けられるシリーズスイッチと、第１定電流回路の一方の出力と他方の出力の間に設けられるシャントスイッチと、バイパス回路、シリーズスイッチおよびシャントスイッチを制御するコントローラと、を備える。

【0022】

コントローラは、等しい単位長さｔ_０を有する複数のサブフレームを含むフレーム期間を繰り返し、フレーム期間は、シリーズスイッチをオン、シャントスイッチをオフ、バイパス回路を第１状態とするサブフレームと、シリーズスイッチをオフ、シャントスイッチをオン、バイパス回路を第１状態とするサブフレームと、シリーズスイッチをオフ、シャントスイッチをオン、バイパス回路をｔ_０／２の間、第１状態とし、残りの時間、第２状態とするサブフレームと、シリーズスイッチをオフ、シャントスイッチをオン、バイパス回路をｔ_０／４の間、第１状態とし、残りの時間、第２状態とするサブフレームと、… シリーズスイッチをオフ、シャントスイッチをオン、バイパス回路をｔ_０／２Ｎ（Ｎ≧３）間、第１状態とし、残りの時間、第２状態とするサブフレームと、を含んでもよい。

【0023】

本発明のべつの態様は、プロジェクタ装置に関する。プロジェクタ装置は、デジタルマイクロミラーデバイスと、デジタルマイクロミラーデバイスに光を照射する光源と、光源を点灯する上述のいずれかの点灯回路と、を備える。

【0024】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【0025】

さらに、この項目（課題を解決するための手段）の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。

【発明の効果】

【0026】

本発明のある態様によれば、バイナリで重み付けされた多階調の電流を時分割で高速に生成できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１（ａ）、（ｂ）は、ＤＭＤの階調制御を説明する図である。

【図2】実施の形態に係るプロジェクタ装置のブロック図である。

【図3】駆動電流Ｉ_ＯＵＴを示す波形図である。

【図4】比較技術における駆動電流Ｉ_ＯＵＴの波形図である。

【図5】実施の形態に係る点灯回路の一実施例のブロック図である。

【図6】図５の点灯回路の動作波形図である。

【図7】シリーズスイッチＳＷＡおよびシャントスイッチＳＷＢの一構成例の回路図である。

【図8】実施の形態に係る点灯回路の一実施例のブロック図である。

【図9】図８の点灯回路の動作波形図である。

【図10】バイパス回路の一実施例の回路図である。

【図11】光源のＩ／Ｖ特性を示す図である。

【図12】図１０の点灯回路の動作波形図である。

【図13】バイパススイッチを用いた点灯回路の動作波形図である。

【図14】第２機能を備える点灯回路の動作波形図である。

【図15】クランプ回路の第１構成例の回路図である。

【図16】クランプ回路の第２構成例の回路図である。

【図17】図１７（ａ）、（ｂ）は、図８のクランプ回路の具体的な構成例を示す回路図である。

【図18】図１８（ａ）〜（ｅ）は、クランプ回路の変形例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0029】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0030】

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0031】

また本明細書において、電圧信号、電流信号などの電気信号、あるいは抵抗、キャパシタなどの回路素子に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値、容量値を表すものとする。

【0032】

本明細書において参照する波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。

【0033】

図２は、実施の形態に係るプロジェクタ装置４００のブロック図である。プロジェクタ装置４００は、ＤＭＤ４０２および照明装置１００を備える。ＤＭＤ４０２は、マトリクス状に配置された複数の画素、すなわちマイクロミラー４０４のアレイを備える。各画素のマイクロミラー４０４は、パターン制御信号Ｓ_ＰＡＴに応じて個別にオン、オフが切りかえ可能となっている。

【0034】

照明装置１００は、断面の光強度分布が均一な照明光１０４を発生し、ＤＭＤ４０２に照射する。ＤＭＤ４０２の反射光１０６は、パターン制御信号Ｓ_ＰＡＴに応じた強度分布を有する。

【0035】

照明装置１００は、光源１０２および点灯回路２００を備える。点灯回路２００は、フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}を周期として所定のパターンの駆動電流Ｉ_ＯＵＴを繰り返し生成し、光源１０２に供給する。光源１０２は、たとえばＬＤやＬＥＤ、有機ＥＬ素子などであり、点灯回路２００が生成する駆動電流Ｉ_ＯＵＴに応じた輝度で発光する。

【0036】

図３は、駆動電流Ｉ_ＯＵＴを示す波形図である。Ｍ、Ｎそれぞれを２以上の任意の整数とするとき、フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}は、等しい長さｔ_０を有するＭ個の第１サブフレームＴ_Ａ１〜Ｔ_ＡＭおよびＮ個の第２サブフレームＴ_Ｂ１〜Ｔ_ＢＮに分割される。図３では、Ｍ＝２、Ｎ＝６であるがその限りではない。

【0037】

Ｍ個の第１サブフレームＴ_Ａ１〜Ｔ_ＡＭに着目すると、ｉ番目（１≦ｉ≦Ｍ）の第１サブフレームＴ_Ａｉにおいて、長さｔ_０のオン時間の間、振幅が２^ｉ−１×Ｉ_０の駆動電流Ｉ_ＯＵＴが生成される。

【0038】

Ｎ個の第２サブフレームＴ_Ｂ１〜Ｔ_ＢＮに着目すると、ｊ番目（１≦ｊ≦Ｎ）の第２サブフレームＴ_Ｂｊにおいて、長さ２^−ｊ×ｔ_０のオン時間の間、振幅がＩ_０の駆動電流Ｉ_ＯＵＴが生成される。

【0039】

照明装置１００が発生する照明光１０４の光強度は、図３の駆動電流Ｉ_ＯＵＴと実質的に同一の波形を有する。ＤＭＤ４０２の各画素（マイクロミラー４０４）は、サブフレーム単位でオン、オフが切りかえられる。

【0040】

１画素に着目する。Ｍ個の第１サブフレームＴ_ＡＭ〜Ｔ_Ａ１、Ｎ個の第２サブフレームＴ_Ｂ１〜Ｔ_ＢＮそれぞれにおける画素のオン、オフは、８ビットのバイナリ信号ｂ［７：０］の対応するビットに応じて制御される。ｂ［７］＝１のとき、対応するサブフレームＴ_ＡＭの間、画素はオンであり、ｂ［７］＝０のとき、サブフレームＴ_ＡＭの間、画素はオフである。１フレーム期間Ｔ_{ＦＲＡＭＥ}の平均光強度は、バイナリ信号ｂ［７：０］の値に応じて規定される。

【0041】

以上が実施の形態に係る照明装置１００の構成および動作である。続いてその利点を説明する。

【0042】

この点灯回路２００によれば、振幅制御とパルス幅制御を組み合わせることにより、バイナリで重み付けされた多階調（図３では階調数８）の電流を時分割で高速に生成できる。

【0043】

この点灯回路２００の利点は、以下の比較技術との対比によって明確となる。比較技術において、駆動電流Ｉ_ＯＵＴの振幅をＩ_０の一定が一定とされる。図４は、比較技術における駆動電流Ｉ_ＯＵＴの波形図である。比較技術において図３と同様に８階調の電流列を生成しようとすれば、電流振幅を２×Ｉ_０とし、Ｔ_Ａ２を省略し、オン時間がｔ_０／１２８であるサブフレームを追加する必要がある。

【0044】

つまり、実施の形態に係る点灯回路２００によれば、比較技術と同じ階調を実現するために必要な最小オン時間を２倍とすることができる。電流パルスの精度は、パルス幅が短くなるほど悪化するところ、実施の形態に係る点灯回路２００によれば、同じ階調を実現した場合の精度を高めることができる。

【0045】

別の観点から言えば、比較技術と同じ精度を確保した場合、階調数を増加させることができる。

【0046】

同じ階調数を仮定して、Ｍ＝３とすれば最小パルス幅は比較技術の４倍、Ｍ＝４とすれば最小パルス幅は比較技術の８倍となるため、より一層、精度を高めることが可能となる。あるいは、同じ最小パルス幅（すなわち精度）を仮定すると、Ｍ＝３、Ｍ＝４と増やすにしたがって、階調数を増やすことができる。

【0047】

また、電流のスイッチングは、その振幅が大きくなるほど速度が低下し、あるいは精度が悪化する。比較技術では、振幅が２×Ｉ_０の電流をスイッチングさせる必要があるのに対して、実施の形態では、半分Ｉ_０の電流をスイッチングさせればよい。したがってこの点においても、高速動作が可能であり、あるいは高精度化が可能となる。

【0048】

なお、図３の例では、光強度が高い順に並べられているが、複数のサブサブフレームの順序は任意に入れ替えることができる。たとえば光強度が低い順に並べ替えてもよい。

【0049】

あるいはＭ個の第１サブフレームＴ_ＡＭ〜Ｔ_Ａ１の中で、時系列の順序を入れ替えてもよい。同様に、Ｎ個の第２サブフレームＴ_Ｂ１〜Ｔ_ＢＮの中で、時系列の順序を入れ替えてもよい。

【0050】

また、Ｎ個の第２サブフレームＴ_Ｂ１〜Ｔ_ＢＮをＭ個の第１サブフレームＴ_ＡＭ〜Ｔ_Ａ１より時間軸上で前に配置してもよい。あるいは、Ｍ個の第１サブフレームＴ_ＡＭ〜Ｔ_Ａ１とＮ個の第２サブフレームＴ_Ｂ１〜Ｔ_ＢＮを時間軸上でシャッフルして配置してもよい。

【0051】

また図３では、Ｎ個の第２サブフレームＴ_Ｂ１〜Ｔ_ＢＮにおいて、それぞれのオン時間が第２サブフレームの最後端に配置されているがその限りでなく、最先端に配置してもよいし、中央に配置してもよい。

【0052】

続いて点灯回路２００の構成例を説明する。図５は、実施の形態に係る点灯回路の一実施例（２００Ａ）のブロック図である。この点灯回路２００Ａは、図３に示したように、Ｍ＝２である駆動電流Ｉ_ＯＵＴの波形を生成する。点灯回路２００Ａは、１個の第１定電流回路２０２と、１個の第２定電流回路２０４と、１個のシリーズスイッチＳＷＡ、１個のシャントスイッチＳＷＢ、バイパス回路２０６、コントローラ２０８を備える。

【0053】

第１定電流回路２０２、第２定電流回路２０４はそれぞれ、振幅がＩ_０の第１電流Ｉ_Ｘ、第２電流Ｉ_Ｙを生成する。第１定電流回路２０２、第２定電流回路２０４の構成は特に限定されないが、定電流出力のスイッチングコンバータを用いることができ、好ましくは高速性に優れるリップル制御のコンバータを用いることができる。なお第１定電流回路２０２、第２定電流回路２０４はリニア電流源を用いてもよい。

【0054】

バイパス回路２０６は、光源１０２と並列に設けられ、第１状態φ_１、第２状態φ_２が切りかえ可能である。バイパス回路２０６は、第１状態φ_１においてハイインピーダンスとなり、このとき光源１０２には非ゼロの駆動電流Ｉ_ＯＵＴが供給される。バイパス回路２０６は第２状態φ_２において光源１０２と並列な電流経路（迂回経路）２０７を形成し、このとき光源１０２に流れる電流はゼロとなる。

【0055】

たとえばバイパス回路２０６は、光源１０２の両端間に設けられたバイパススイッチ２０７を含み、バイパススイッチのオフが第１状態φ_１に、バイパススイッチのオンが第２状態φ_２に対応してもよい。

【0056】

シリーズスイッチＳＷＡは、第２定電流回路２０４の一方の出力ＯＵＴ１と光源１０２の一端（アノード）の間に設けられる。シリーズスイッチＳＷＡは、第２定電流回路２０４の一方の出力ＯＵＴ２と光源１０２の一端（カソード）の間に設けてもよい。

【0057】

シャントスイッチＳＷＢは、第２定電流回路２０４の一方の出力ＯＵＴ１と他方の出力ＯＵＴ２の間に設けられる。

【0058】

コントローラ２０８は、シリーズスイッチＳＷＡ、シャントスイッチＳＷＢおよびバイパス回路２０６を制御する。シリーズスイッチＳＷＡとシャントスイッチＳＷＢは相補的にオン、オフが切りかえられ、一方がオンのとき、他方がオフの関係にある。

【0059】

以上が点灯回路２００Ａの構成である。続いてその動作を説明する。
図６は、図５の点灯回路２００Ａの動作波形図である。シリーズスイッチＳＷＡはサブフレームＴ_Ａ２においてオン、残りの期間、オフである。シャントスイッチＳＷＢはサブフレームＴ_Ａ２においてオフ、残りの期間、オンである。

【0060】

バイパス回路２０６は、２個の第１サブフレームＴ_Ａ２，Ｔ_Ａ１において第１状態φ_１となる。バイパス回路２０６は、ｊ番目の第２サブフレームＴ_Ｂｊにおいて、長さ２^−ｊ×ｔ_０のオン時間の間、第１状態φ_１となり、残りのオフ時間の間、第２状態φ_２となる。

【0061】

図５の点灯回路２００Ａによれば、図３の駆動電流Ｉ_ＯＵＴを好適に生成できる。

【0062】

図７は、シリーズスイッチＳＷＡおよびシャントスイッチＳＷＢの一構成例の回路図である。シリーズスイッチＳＷＡ、シャントスイッチＳＷＢは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成される。シリーズスイッチＳＷＡのＭＯＳＦＥＴのバックゲートは、第２定電流回路２０４の出力ＯＵＴ１と接続され、したがってこのＭＯＳＦＥＴのボディダイオードＢＤ１のカソードは光源１０２のアノードと接続される。シャントスイッチＳＷＢのＭＯＳＦＥＴのバックゲートは、第２定電流回路２０４の出力ＯＵＴ２と接続され、したがってこのＭＯＳＦＥＴのボディダイオードＢＤ２のカソードは光源１０２のアノードと接続される。

【0063】

この構成により、シリーズスイッチＳＷＡがオン、シャントスイッチＳＷＢがオフの状態では、第２定電流回路２０４の出力電流Ｉ_ＹをＯＵＴ１，ＳＷＢ，ＯＵＴ２の経路に流しつつ、第１定電流回路２０２の出力電流Ｉ_ＸがシャントスイッチＳＷＢに流れるのを防止できる。

【0064】

図８は、実施の形態に係る点灯回路の一実施例（２００Ｂ）のブロック図である。この点灯回路２００Ｂは、１個の第１定電流回路２０２と、Ｋ個の第２定電流回路２０４＿１〜２０４＿Ｋと、Ｋ個のシリーズスイッチＳＷＡ＿１〜ＳＷＡ＿Ｋ、Ｋ個のシャントスイッチＳＷＢ＿１〜ＳＷＢ＿Ｋ、バイパス回路２０６、コントローラ２０８を備える。

【0065】

第１定電流回路２０２は、振幅がＩ_０である第１電流Ｉ_Ｘを生成する。ｉ番目（１≦ｉ≦Ｋ）の第２定電流回路２０４＿ｉは、振幅が２^ｉ−１Ｉ_０である第２電流Ｉ_Ｙ＿ｉを生成する。

【0066】

ｉ番目（１≦ｉ≦Ｋ）のシリーズスイッチＳＷＡ＿ｉは、対応する第２定電流回路２０４＿ｉの一方の出力ＯＵＴ１と光源１０２の一端（アノード）の間に設けられる。ｉ番目（１≦ｉ≦Ｋ）のシャントスイッチＳＷＢ＿ｉは、対応する第２定電流回路２０４＿ｉの一方の出力ＯＵＴ１と他方の出力ＯＵＴ２の間に設けられる。

【0067】

コントローラ２０８は、Ｋ個のシリーズスイッチＳＷＡ＿１〜ＳＷＡ＿Ｋ、Ｋ個のシャントスイッチＳＷＢ＿１〜ＳＷＢ＿Ｋ、バイパス回路２０６を制御する。共通の第２定電流回路２０４＿ｉに接続されるシリーズスイッチＳＷＡ＿ｉとシャントスイッチＳＷＢ＿ｉは相補的に制御される。

【0068】

図９は、図８の点灯回路２００Ｂの動作波形図である。第１サブフレームＴ_Ａの個数Ｍと、第２定電流回路２０４の個数Ｋの間には、Ｋ＝Ｍ＋１の関係が成り立つ。Ｋ＝２としたとき、１フレームには３個の第１サブフレームＴ_Ａ３〜Ｔ_Ａ１が含まれる。図９ではＮ＝５である。

【0069】

１番目のシリーズスイッチＳＷＡ＿１は、サブフレームＴ_Ａ３，Ｔ_Ａ２においてオン、残りのサブフレームＴ_Ａ１においてオフである。シャントスイッチはシリーズスイッチと相補的に制御されるため省略する。

【0070】

２番目のシリーズスイッチＳＷＡ＿２は、サブフレームＴ_Ａ３においてオン、残りのサブフレームＴ_Ａ２，Ｔ_Ａ１においてオフである。

【0071】

任意のＫに拡張すると、Ｋ個のうちｉ番目のシリーズスイッチＳＷＡ＿ｉは、Ｋ＋１個の第１サブフレームＴ_ＡＫ＋１〜Ｔ_Ａ１のうち、Ｔ_Ａ１…Ｔ_Ａｉにおいてオフであり、残りにおいてオンである。

【0072】

バイパス回路２０６は、Ｎ個の第１サブフレームＴ_Ａ３〜Ｔ_Ａ３において第１状態φ_１となる。バイパス回路２０６は、ｊ番目の第２サブフレームＴ_Ｂｊにおいて、長さ２^−ｊ×ｔ_０のオン時間の間、第１状態φ_１となり、残りのオフ時間の間、第２状態φ_２となる。

【0073】

図８の点灯回路２００Ｂによれば、図９の駆動電流Ｉ_ＯＵＴを好適に生成できる。

【0074】

（変形例）
これまでの説明では、照明装置１００が生成する照明光は、フレーム期間を１周期として所定のパターンにしたがって光強度が変化したが、その限りではなく、照明光１０４は、サブフレーム毎に照明装置１００自身によってオフ、オフが制御されてもよい。つまり、点灯回路２００が生成する駆動電流Ｉ_ＯＵＴは、サブフレームごとに、オン、オフが切りかえ可能である。

【0075】

この変形例では、バイパス回路２０６の動作が修正される。あるサブフレームにおいて、駆動電流Ｉ_ＯＵＴをオフにする場合、そのサブフレームの間、バイパス回路２０６を第２状態φ_２に固定すればよい。

【0076】

この変形例によれば、照明装置１００単独で、フレーム毎の光強度を変調することができる。

【0077】

続いて、バイパス回路２０６の好ましい構成例を説明する。図１０は、バイパス回路２０６の一実施例の回路図である。図１０の駆動回路２０１は、第１定電流回路２０２と第２定電流回路２０４の合成回路に相当し、その出力電流をＩ_ＤＲＶと記す。

【0078】

バイパス回路２０６は、クランプ回路２１０を含む。クランプ回路２１０は、光源１０２を消灯すべき期間において、光源１０２の両端間電圧Ｖ_ＦをクランプレベルＶ_ＣＬにクランプする。クランプレベルＶ_ＣＬは、ゼロより大きく光源１０２の点消灯のしきい値電圧Ｖ_ＴＨより低く規定される。より詳しくは、クランプ回路２１０は、光源１０２の点消灯を指示する制御信号Ｓ_１に応じてイネーブル（活性化）、ディセーブル（不活性化）が切りかえ可能に構成される。制御信号Ｓ_１は、点灯回路２００の内部で生成されてもよいし、外部から供給されてもよい。

【0079】

クランプ回路２１０は、制御信号Ｓ_１が、第１レベル（点灯レベル）であるときにディセーブルとなり、光源１０２や駆動回路２０１には電気的に作用しない状態となる。クランプ回路２１０のディセーブルは、バイパス回路２０６の第１状態φ_１に対応する。クランプ回路２１０は、ディセーブル状態で、ハイインピーダンス状態となってもよい。

【0080】

クランプ回路２１０は、制御信号Ｓ_１が、第２レベル（消灯レベル）であるときにイネーブル状態となり、光源１０２の両端間電圧Ｖ_Ｆを、クランプレベルＶ_ＣＬにクランプする。これを第１機能という。クランプ回路２１０のイネーブルは、バイパス回路２０６の第２状態φ_２に対応する。

【0081】

図１１は、光源１０２のＩ／Ｖ特性を示す図である。横軸は光源１０２の両端間電圧、すなわち順方向電圧Ｖ_Ｆであり、縦軸は順電流Ｉ_Ｆを示す。光源１０２がＬＥＤである場合、順方向電圧Ｖ_Ｆがオン電圧Ｖ_ＯＮより低い領域において、順電流Ｉ_Ｆは実質的にゼロであり、光源１０２は消灯とみなせる。順方向電圧Ｖ_Ｆがオン電圧Ｖ_ＯＮより高い領域においては、順電流Ｉ_Ｆは順方向電圧Ｖ_Ｆに応じて増加し、光源１０２は順電流Ｉ_Ｆに応じた輝度で発光する。したがって、光源１０２がＬＥＤの場合には、しきい値電圧Ｖ_ＴＨは、オン電圧Ｖ_ＯＮと対応付けることができる。

【0082】

なお、しきい値電圧Ｖ_ＴＨは、光源１０２の点灯状態と消灯状態の境界であるところ、ここでの消灯状態は、光源１０２から放射される光子が完全にゼロであることを要求するものでない。たとえば、光源１０２の光量が多階調制御される場合、１ＬＳＢに相当する光量よりも、十分に少ない光子を放出する状態は、消灯状態とみなすことができる。あるいは、人間が知覚できる光量よりも少ない光子を放出する状態を、消灯状態とみなすこともできる。

【0083】

図１１において、Ｖ_ＯＮ＝Ｖ_ＴＨとすると、クランプレベルＶ_ＣＬは、０Ｖとオン電圧Ｖ_ＯＮの間に設定される。

【0084】

以上が点灯回路２００の構成である。続いてその動作を説明する。
図１２は、図１０の点灯回路２００の動作波形図である。時刻ｔ_０より前において制御信号Ｓ_１は点灯レベル（ハイレベル）であり、クランプ回路２１０はディセーブル状態（ＤＩＳ）である。このとき光源１０２の順電流Ｉ_Ｆは、駆動回路２０１が生成する駆動電流Ｉ_ＤＲＶと等しくなり、光源１０２は、駆動電流Ｉ_ＤＲＶに応じた輝度で発光する。順方向電圧Ｖ_Ｆは、駆動電流Ｉ_ＤＲＶに相当する電圧レベルＶ_ＯＮである。

【0085】

時刻ｔ_０に制御信号Ｓ_１が消灯レベル（ローレベル）に遷移すると、クランプ回路２１０がイネーブル状態（ＥＮ）となる。クランプ回路２１０がイネーブル状態となると、光源１０２の両端間電圧（順方向電圧）Ｖ_ＦはクランプレベルＶ_ＣＬにクランプされる。クランプ回路２１０の動作遅延によって、順方向電圧Ｖ_Ｆは、ある傾きでクランプレベルＶ_ＣＬに向かって低下していき、光源１０２の順電流Ｉ_Ｆ、すなわち輝度も、時間と共に減少していく。光源１０２が生成する駆動電流Ｉ_ＤＲＶと順電流Ｉ_Ｆの差分は、クランプ回路２１０に流れることに留意されたい。

【0086】

時刻ｔ_１に順方向電圧Ｖ_Ｆがしきい値電圧Ｖ_ＴＨと交差すると、順電流Ｉ_Ｆがゼロとなり、光源１０２が消灯する。その後、時刻ｔ_２に順方向電圧Ｖ_ＦがクランプレベルＶ_ＣＬに到達し、その後、同じ電圧レベルを維持する。

【0087】

時刻ｔ_３に制御信号Ｓ_１が点灯レベル（ハイレベル）に遷移すると、クランプ回路２１０がディセーブル状態（ＤＩＳ）となる。クランプ回路２１０がディセーブル状態となると、光源１０２の順方向電圧Ｖ_Ｆのクランプが解除され、消灯期間においてクランプ回路２１０に流れていた駆動電流Ｉ_ＤＲＶが、光源１０２に流れ、順方向電圧Ｖ_Ｆは、もとの電圧レベルＶ_ＯＮに向かって増大していく。Ｖ_ＣＬ＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ＴＨである時刻ｔ_３〜ｔ_４の間、順電流Ｉ_Ｆは実質的にゼロであり、光源１０２は消灯している。

【0088】

順方向電圧Ｖ_Ｆがしきい値電圧Ｖ_ＴＨと交差する時刻ｔ_４以降、順電流Ｉ_Ｆが流れ初め、光源１０２の輝度が増大する。そして時刻ｔ_５に、駆動電流Ｉ_ＤＲＶのすべてが光源１０２に流れるようになり、順電流Ｉ_Ｆが駆動電流Ｉ_ＤＲＶと等しくなる。

【0089】

以上が点灯回路２００の動作である。クランプ回路２１０の利点は、バイパススイッチを用いた回路との対比によって明確となる。図１３は、バイパススイッチを用いた点灯回路の動作波形図である。

【0090】

時刻ｔ_１０より前において制御信号Ｓ_１は点灯レベル（ハイレベル）であり、バイパススイッチはオフであり、駆動回路２０１が生成する駆動電流Ｉ_ＤＲＶは、光源１０２に流れ、光源１０２は、駆動電流Ｉ_ＤＲＶに応じた輝度で発光する。順方向電圧Ｖ_Ｆは、駆動電流Ｉ_ＤＲＶに相当する電圧レベルＶ_ＯＮである。

【0091】

時刻ｔ_１０に制御信号Ｓ_１が消灯レベル（ローレベル）に遷移すると、バイパススイッチがオンする。これにより、それまで光源１０２に流れていた駆動電流Ｉ_ＤＲＶがバイパススイッチに流れ、順電流Ｉ_Ｆが減少する。

【0092】

時刻ｔ_１１に順方向電圧Ｖ_Ｆがしきい値電圧Ｖ_ＴＨと交差すると、順電流Ｉ_Ｆがゼロとなり、光源１０２が消灯する。その後、時刻ｔ_１２に順方向電圧Ｖ_Ｆがゼロ（０Ｖ）まで低下する。

【0093】

時刻ｔ_１３に制御信号Ｓ_１が点灯レベル（ハイレベル）に遷移すると、バイパススイッチがオフし、消灯期間においてバイパススイッチに流れていた駆動電流Ｉ_ＤＲＶが、光源１０２に流れ、順方向電圧Ｖ_Ｆは、もとの電圧レベルＶ_ＯＮに向かって増大していく。０＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_ＴＨである時刻ｔ_１３〜ｔ_１４の間、順電流Ｉ_Ｆは実質的にゼロであり、光源１０２は消灯している。

【0094】

順方向電圧Ｖ_Ｆがしきい値電圧Ｖ_ＴＨと交差する時刻ｔ_１４以降、順電流Ｉ_Ｆが流れ初め、光源１０２の輝度が増大する。そして時刻ｔ_１５に、駆動電流Ｉ_ＤＲＶのすべてが光源１０２に流れるようになり、順電流Ｉ_Ｆが駆動電流Ｉ_ＤＲＶと等しくなる。

【0095】

以上がクランプ回路２１０の動作である。バイパススイッチを用いた回路では、制御信号Ｓ_１が点灯レベルに遷移した時刻ｔ_１３から、順方向電圧Ｖ_Ｆがしきい値電圧Ｖ_ＴＨに到達する時刻ｔ_１４までの期間（点灯不能期間と称する）τ_０、順電流Ｉ_Ｆはゼロであり、光源１０２を点灯させることができない。

【0096】

制御信号Ｓ_１の周期（スイッチング周期Ｔ_Ｐ）が短くなるにしたがい、言い換えればスイッチング周波数が高くなるにしたがって、点灯不能期間τ_０が周期Ｔ_Ｐに占める割合が高くなる。言い換えれば、スイッチング周期Ｔ_Ｐは点灯不能期間τ_０の制約を受ける。

【0097】

なお、図１３における点灯不能期間τ_０の長さは、順方向電圧Ｖ_Ｆの上昇速度（スルーレートＳＲ_０）を用いて、
τ_０＝Ｖ_ＴＨ／ＳＲ_０
と近似できる。

【0098】

図１２に戻る。図１２において、時刻ｔ_３〜ｔ_４が点灯不能期間τ_１に相当する。点灯不能期間τ_１の長さは、順方向電圧Ｖ_Ｆの上昇速度（スルーレートＳＲ_１）を用いて、
τ_１＝（Ｖ_ＴＨ−Ｖ_ＣＬ）／ＳＲ_１
と近似できる。仮に、図１２と図１３のスルーレートが等しい（ＳＲ_０＝ＳＲ_１）とすると、図１２の点灯不能期間τ_１は、図１３の点灯不能期間τ_０より短くなる。

【0099】

このように、図１０のクランプ回路２１０によれば、光源１０２を消灯から点灯に切りかえる際の点灯不能期間τを短くできるため、高速なスイッチングが可能となる。

【0100】

また、駆動回路２０１から見たときの負荷変動を小さくできるため、駆動回路２０１の設計上の制約を緩和でき、したがって駆動回路２０１の設計が容易となる。

【0101】

たとえば駆動回路２０１は、出力電流が定電流制御されるスイッチングコンバータ（スイッチモード電源）で構成することができる。定電流出力のスイッチングコンバータには、出力電圧の変動にかかわらず、出力電流を一定に保つ機能が要求される。出力電圧が高速にかつ大振幅で変動する用途では、スイッチングコンバータに要求される応答速度が非常に速くなり、その設計は困難を極める。クランプ回路２１０の第１機能によって、出力電圧の変動幅が小さくなるため、スイッチングコンバータの設計が容易となるという利点もある。駆動回路２０１をリニア電源で構成することも可能であるが、この場合であっても、同様のメリットを享受できる。

【0102】

点灯不能期間τ_１は、消灯期間と点灯期間における順方向電圧Ｖ_Ｆの変動幅ΔＶ（＝Ｖ_ＴＨ−Ｖ_ＣＬ）を小さくするほど短くなる。したがって、スイッチング周波数を高めるためには、クランプレベルＶ_ＣＬを、しきい値電圧Ｖ_ＴＨを超えない範囲において可能な限り高く設定することが好ましい。この観点から、クランプレベルＶ_ＣＬは、しきい値電圧Ｖ_ＴＨの１／３より高く、より好ましくはしきい値電圧Ｖ_ＴＨの１／２より高く定めることが望ましい。

【0103】

その反面、クランプレベルＶ_ＣＬを高くしすぎると、しきい値電圧Ｖ_ＴＨのばらつきや温度変動によって、消灯期間において光源１０２が誤点灯するおそれがある。この観点から、クランプレベルＶ_ＣＬは、しきい値電圧Ｖ_ＴＨの４／５より低く、より好ましくはしきい値電圧Ｖ_ＴＨの３／４より低く定めることが望ましい。

【0104】

続いて、クランプ回路２１０のより好ましい機能（第２機能）を説明する。クランプ回路２１０は光源１０２の消灯指示（即ち制御信号Ｓ_１のネガエッジ）に応答して直ちに、光源１０２の両端間電圧Ｖ_Ｆを実質的にゼロまで低下させる。クランプ回路２１０は、その後、光源１０２の点灯より前に、両端間電圧Ｖ_ＦをクランプレベルＶ_ＣＬにクランプする（第２機能）。

【0105】

図１４は、第２機能を備える点灯回路の動作波形図である。時刻ｔ_０において制御信号Ｓ_１が消灯レベルに切りかわると、光源１０２の両端間電圧Ｖ_Ｆは直ちにゼロ（０Ｖ）まで低下する。これにより、順電流Ｉ_Ｆは直ちにゼロまで低下する。

【0106】

その後、制御信号Ｓ_１が点灯レベルに切り替わる時刻ｔ_３に先立つ時刻ｔ_２において、光源１０２の両端間電圧Ｖ_Ｆは、クランプレベルＶ_ＣＬに戻される。

【0107】

このように、第２機能を備えるクランプ回路２１０によれば、光源１０２を高速に消灯することができる。

【0108】

図１５は、クランプ回路２１０の第１構成例２１０Ａの回路図である。クランプ回路２１０Ａは、上述の第１機能を備える。クランプ回路２１０Ａは、光源１０２と並列な第１経路２１２の上に、直列に設けられた第１スイッチＳＷ_１およびクランプ抵抗２１４を含む。第１スイッチＳＷ_１のオンが、クランプ回路２１０Ａのイネーブル状態に、第１スイッチＳＷ_１のオフがクランプ回路２１０Ａのディセーブル状態に対応する。

【0109】

第１経路２１２の抵抗値をＲ_１、駆動回路２０１が生成する駆動電流をＩ_ＤＲＶとするとき、イネーブル状態において、第１経路２１２の両端間の電圧は、Ｒ_１×Ｉ_ＤＲＶとなる。つまり、クランプレベルＶ_ＣＬは、以下の式で与えられる。
Ｖ_ＣＬ＝Ｒ_１×Ｉ_ＤＲＶ
したがって、０＜Ｒ_１×Ｉ_ＤＲＶ＜Ｖ_ＴＨが成り立っていればよい。
第１経路２１２の抵抗値Ｒ_１は、クランプ抵抗２１４の抵抗値と、第１スイッチＳＷ_１の抵抗値の和である。

【0110】

クランプ回路２１０Ａは、コントローラ２２０をさらに含んでもよい。コントローラ２２０は、制御信号Ｓ_１にもとづいて第１スイッチＳＷ_１のオン、オフを制御する。具体的にはコントローラ２２０は、制御信号Ｓ_１が点灯レベルのときに第１スイッチＳＷ_１をオフし、制御信号Ｓ_１が消灯レベルのときに第１スイッチＳＷ_１をオンする。

【0111】

図１６は、クランプ回路２１０の第２構成例２１０Ｂの回路図である。クランプ回路２１０Ｂは、上述の第１機能および第２機能を備える。クランプ回路２１０Ｂは、図７のクランプ回路２１０Ａに加えて、光源１０２と並列な第２経路２１６の上に設けられた第２スイッチＳＷ_２をさらに備える。

【0112】

コントローラ２２０は、光源１０２の消灯期間（制御信号Ｓ_１が消灯レベル）において第１スイッチＳＷ_１をオンし、光源１０２の点灯期間（制御信号Ｓ_１が点灯レベル）において第１スイッチＳＷ_１をオフする。またコントローラ２２０は、光源１０２の消灯指示（すなわち制御信号Ｓ_１の対応するエッジ）を契機として直ちに第２スイッチＳＷ_２をターンオンし、その後、光源１０２の点灯指示に先立って第２スイッチＳＷ_２をターンオフする。たとえば点灯レベルがハイであるとき、コントローラ２２０は、制御信号Ｓ_１のネガエッジをトリガとして、ごく短い間、第２スイッチＳＷ_２をターンオンしてもよい。あるいはコントローラ２２０は、制御信号Ｓ_１のネガエッジから所定時間の間、第２スイッチＳＷ_２をオンしてもよい。

【0113】

図１７（ａ）、（ｂ）は、図８のクランプ回路２１０Ｂの具体的な構成例を示す回路図である。第１スイッチＳＷ_１、第２スイッチＳＷ_２はいずれもＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。

【0114】

図１７（ａ）を参照する。＃Ｓ_１は、制御信号Ｓ_１の反転信号であり、消灯レベルがハイ、点灯レベルがローの信号である。第１ドライバ２２２は、制御信号＃Ｓ_１にもとづいて第１スイッチＳＷ_１を駆動する。微分器２２６は、制御信号Ｓ_１を微分する。たとえば微分器２２６は、ハイパスフィルタで構成してもよく、たとえば信号経路上に設けられたキャパシタを含んでもよい。微分器２２６の出力は、制御信号＃Ｓ_１のポジエッジによって上昇し、すぐにゼロに戻る。第２ドライバ２２４は微分器２２６の出力にもとづいて第２スイッチＳＷ_２を駆動する。

【0115】

図１７（ａ）において、微分器２２６と第２ドライバ２２４を入れ替えてもよい。また図１７（ａ）において、第２ドライバ２２４を省略し、第１ドライバ２２２の出力をそのまま第１スイッチＳＷ_１のゲートに供給し、第１ドライバ２２２の出力を微分器２２６を介して第２スイッチＳＷ_２のゲートに供給してもよい。

【0116】

図１７（ｂ）を参照する。第１ドライバ２２３は、制御信号Ｓ_１にもとづいて第１スイッチＳＷ_１を駆動する。エッジ検出器２２８は、制御信号Ｓ_１の消灯指示に対応するエッジ（消灯レベルがローであるとき、ポジエッジ）を検出し、検出したエッジから所定時間、ハイレベルとなるエッジ検出信号Ｓ_２を生成する。第２ドライバ２２４は、エッジ検出信号Ｓ_２に応じて第２スイッチＳＷ_２を駆動する。

【0117】

図１８（ａ）〜（ｅ）は、クランプ回路２１０の変形例を示す回路図である。ここでは、第１機能に関連する部分のみを示す。図１８（ａ）のクランプ回路２１０においてクランプ抵抗は省略され、第１スイッチＳＷ_１として、クランプ抵抗の抵抗値に相当する大きいオン抵抗Ｒ_ＯＮを有するＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。すなわちオン抵抗Ｒ_ＯＮが、第１経路２１２の抵抗値Ｒ_１となり、Ｒ_ＯＮ×Ｉ_ＤＲＶが、クランプレベルＶ_ＣＬとなる。

【0118】

図１８（ｂ）のクランプ回路２１０において、第１経路２１２の上には、ダイオード２１５と第１スイッチＳＷ_１が直列に設けられる。ダイオード２１５には、駆動電流Ｉ_ＤＲＶが流れることにより、実質的に一定の順方向電圧Ｖ_Ｃが発生する。第１スイッチＳＷ_１のオン抵抗が十分に小さいときには、Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_Ｃとなる。第１スイッチＳＷ_１のオン抵抗Ｒ_ＯＮが大きい場合、Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_Ｃ＋Ｉ_ＤＲＶ×Ｒ_ＯＮとなる。

【0119】

図１８（ｃ）のクランプ回路２１０において、第１経路２１２の上には、ツェナーダイオード２１７と第１スイッチＳＷ_１が直列に設けられる。ツェナーダイオード２１７には、駆動電流Ｉ_ＤＲＶが流れることにより、実質的に一定のツェナー電圧Ｖ_Ｚが発生する。第１スイッチＳＷ_１のオン抵抗が十分に小さいときには、Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_Ｚとなる。第１スイッチＳＷ_１のオン抵抗Ｒ_ＯＮが大きい場合、Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_Ｚ＋Ｉ_ＤＲＶ×Ｒ_ＯＮとなる。

【0120】

図１８（ｄ）のクランプ回路２１０では、クランプ抵抗２１４の抵抗値をＲ_１とすると、Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_Ｃ＋（Ｒ_１＋Ｒ_ＯＮ）Ｉ_ＤＲＶである。図１８（ｅ）のクランプ回路２１０では、クランプ抵抗２１４の抵抗値をＲ_１とすると、Ｖ_ＣＬ＝Ｖ_Ｚ＋（Ｒ_１＋Ｒ_ＯＮ）Ｉ_ＤＲＶである。

【0121】

まとめると、クランプ回路２１０は、抵抗、ダイオード、ツェナーダイオードの任意の組み合わせで構成することができる。

【0122】

（用途）
続いて点灯回路２００の用途を説明する。図２のプロジェクタ装置４００は、車両用灯具の前照灯に使用できる。この場合、車両前方の路面状況や前方車、歩行者などの状況に応じて、ＤＭＤ４０２を高速に制御して適切な配光を形成することで、視認性を高めることができる。

【0123】

あるいはプロジェクタ装置４００によって、路面にさまざまな図形や文字などを描くことが可能となる。たとえば、車両が走行すべきレーンに沿って、図形を描画することにより、運転しやすくなる。

【0124】

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0125】

１００…照明装置、１０２…光源、１０４…照明光、２００…点灯回路、２０２…第１定電流回路、２０４…第２定電流回路、ＳＷＡ…シリーズスイッチ、ＳＷＢ…シャントスイッチ、２０６…バイパス回路、２０８…コントローラ、２１０…クランプ回路、２１２…第１経路、ＳＷ１…第１スイッチ、２１４…クランプ抵抗、２１６…第２経路、ＳＷ２…第２スイッチ、２２０…コントローラ、３００…車両用灯具、４００…プロジェクタ装置、４０２…ＤＭＤ、４０４…マイクロミラー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】