JP3800415B2 - パルス幅変調回路及びそれを用いた照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス幅変調回路及びそれを用いた照明装置に関し、特に、汎用のパルス幅変調回路を用いて形成された高速パルス幅変調回路と、それを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルス幅変調回路は各種の装置に用いられ、近年では汎用のＬＳＩとして市販されている。係るパルス幅変調回路は、汎用性を考慮して、その仕様が決定されている。例えば、パルス幅変調回路用のＬＳＩ、ＦＡ１３８４２（商品名）は、図５の回路ブロック図に示すように、ＬＳＩ１の端子▲８▼、▲４▼及び接地に接続した抵抗器ＲＴ及びコンデンサＣＴとにより定められる一定の周期で発振する自励発振器を具備し、前記抵抗器ＲＴを介して、端子▲８▼の５Ｖ ＲＥＦからコンデンサＣＴを充電する。
【０００３】
ＬＳＩ１に示された２つのＵＶＬＯ(Undervoltage lockout回路)等で構成された回路はoutput stage(OUT terminal)が作動可能とする以前に、ＶCCＶREFをチェックする回路である。本願の主体であるパルス幅変調回路とは直接関係ないので、動作の説明は省略する。負荷の一例として、図５には、インダクタンスに電流を駆動するＭＯＳ ＦＥＴを図示し、ＬＳＩ１内のＯＵＴＰＵＴ端子▲６▼がＭＯＳ ＦＥＴのゲートに接続されている。又、ＭＯＳ ＦＥＴのソースと接地間には流れる電流を検知するための抵抗ＲＳが接続されている。理解を容易にするために、前記パルス幅変調回路について図６、図７（ａ）を用いて説明する。図６は、前記ＬＳＩを用いてパルス幅変調を行なう場合の従来の回路図、図７（ａ）は、その動作説明のタイムチャート図である。図５に示すように前記ＬＳＩ１は、自励発振器３と、エラー増幅器２および差動増幅器４とを具備し、当該ＬＳＩの外部から入力される図示していない輝度信号に応じてＯＵＴＰＵＴ端子▲６▼にパルス幅が変調された図７（ａ）に示した矩形信号ＯＵＴを出力する回路である。
【０００４】
前記自励発振器３は、図６に示すように、抵抗器ＲＴ及びコンデンサＣＴとにより定められる一定の周波数で発振する。例としたＬＳＩ１（ＦＡ１３８４２）では、端子▲８▼のＶＲＥＦからのＤＣ５Ｖで抵抗器ＲＴを介してコンデンサＣＴを略３Ｖまで充電し、自励発振器３内の放電回路により、略１．４Ｖまで放電する。
自励発振器３は、前記した充電電圧が略３Ｖまで充電されると、その出力が高レベルになり、コンデンサＣＴに充電された電荷を自励発振器３内の抵抗ＲＴ２の放電回路により、略１．４Ｖまで放電すると、自励発振器３の出力が低レベルになる。即ち、自励発振器３の出力は図７（ａ）に示すようなパルス信号ＳＥＴとなる。
【０００５】
前記パルス信号ＳＥＴはフリップフロップ５のセット端子に入力され、その立下りの信号により前記フリップフロップ５がセットされ、出力端子▲６▼の信号ＯＵＴが高レベルになる。該信号ＯＵＴが出力されると、図示したＭＯＳ ＦＥＴがＯＮ状態となり、負荷のインダクタンスに電流が流れ始める。その電流は電流を検知するための抵抗ＲSに電圧を発生し、この電圧が電流に対応した検出信号として、ＩＳＥＮＳが端子▲３▼に入力される。該信号ＩＳＥＮＳは矩形波電圧をインダクタンスに印加した場合の電流波形と同じなので図７（ａ）に示したように鋸歯状波形電圧となる。該信号ＩＳＥＮＳは比較器４の一方の入力端子▲３▼に入力され、他方の入力端子に入力されているＣＯＭＰ端子▲１▼の信号ＣＯＭＰと比較される。その結果、信号ＩＳＥＮＳが信号ＣＯＭＰより大になると比較器４の出力端子にＲＥＳＥＴ信号を発し、フリップフロップ５がリセットされて出力端子▲６▼の信号ＯＵＴが低レベルになる。信号ＣＯＭＰは負荷に流れる電流を所定の値に制御するためのreference voltageであり、例えば、負荷をＸｅランプとすると、Ｘｅランプに流れる電流、すなわち明るさを所定の明るさにするために、外部からＬＳＩ１のＣＯＭＰ端子▲１▼に加えるための輝度信号である。図７（ａ）では信号ＣＯＭＰは電圧値が漸次増加するように示しているが、電圧値を変えることにより、信号ＯＵＴのパルス幅が変化すること、すなわちパルス幅変調されることを示すためである。信号ＣＯＭＰの電圧値が増加すると、信号ＯＵＴのパルス幅Ｔが増加し、デューティ比が増加する。すなわち、Ｘｅランプに流れる電流が増加して、輝度が上がる。又、図７（ａ）の信号ＣＯＭＰの漸次増加はＸｅランプの点灯をスロースタートする場合、すなわち除々に輝度を上げていく始動方法の例でもある。スロースタートの場合、図７（ａ）のように、信号ＣＯＭＰを与えることにより、除々にＸｅランプに供給する電流、すなわち供給する電流、すなわち供給電力を増加させて、輝度を除々に増加させる。
【０００６】
前述の動作において、自励発振器３の出力であるパルス信号ＳＥＴは、その信号が低レベルにある時間は、コンデンサＣＴが略３Ｖまで充電されるまでの時間である。コンデンサＣＴの充電電圧はＲＴ及びＣＴで定まる時定数で上昇し、係る時間ｔ１はこれ以下の値にはならない。即ち、自励発振器３の発振周波数の上限がＲＴ及びＣＴで定まり、図６に示した従来の回路ではこれ以上の発振周波数にはならない。
【０００７】
一方、近年、カラーコピー機が普及するにつれて、スキャナー用の光源として放電灯（例えば冷陰極蛍光管）が用いられている。この場合、ランプや、センサの感度輝度のばらつき、スキャンする原稿の種類などに応じて、最適な輝度に調整することが望まれている。しかし、従来この輝度調整は一般にはセンサの露光時間を調整することや、前述のようにランプ電流を変化することによって行なわれていた。例えば、冷陰極蛍光管を点灯する放電灯点灯装置（バックライトインバータ装置とも称する）では、冷陰極蛍光管を交流電圧で点灯し、該冷陰極蛍光管の輝度の調光は管電流を変化させて行っている。冷陰極蛍光管を流れる管電流は、連続した電流であり、予め設定された所定のレベルになるよう制御される。また、輝度ＭＡＸ１００％〜５０％程度の範囲で調光することができ、この調光方式は一般的に電流調光方式と呼ばれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようにスキャナー用の光源は、その輝度または照度を連続的に滑らかに調整できることが望ましく、冷陰極蛍光管の管電流を調整する方法は簡便である。しかし、冷陰極蛍光管は、その発光特性が白色光と異なっており、カラースキャナーなどには適しないと共に、高輝度化が難しい。更に、調光範囲を広くするために低輝度側の範囲を広げるには、蛍光管の管電流を減らして動作させる必要がある。しかしながら、冷陰極蛍光管の管電流を減らしていくと、その性質上、放電が不安定になるので、上記のような連続した定電流制御方式では、低輝度側の下限は、輝度ＭＡＸの５０％程度が限度であると共に、管電流と輝度との関係がリニアでなく、その制御が難しい。更に、冷陰極蛍光管には特性にばらつきがあり、最適な管電流を得ることが難しい。
【０００９】
又、前記放電灯を前述したパルス幅変調回路用のＬＳＩ、ＦＡ１３８４２（商品名）を用いて高周波で点灯すると、ＬＳＩに発振周波数の上限があり、使用する放電灯の種類によっては前記ＬＳＩの使用が難しい場合がある。従来、該ＬＳＩの発振周波数を大きくする手段として、図６に示すように、ＣＴの両端に、低抵抗ｒ１を介してトランジタＴＲ１を接続し、係るトランジスタＴＲ１を放電時に同期したＰＣＴ１をＴＲ１のベースに印加し、放電時間を短縮することが行われていた。しかし、発振周波数を大きくすることに関しては限界があった。（低抵抗ｒ１はＴＲ１に許容電流以上の電流が流れることを防止する保護抵抗であるが、場合によっては、省略してもよい。）
【００１０】
本発明は、係る問題を解決して高速パルス幅変調回路と、それを用いた照明装置を提供することを目的としてなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１記載のパルス幅変調回路では、抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路において、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の照明装置では、抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路と、該パルス幅変調回路の出力信号によって駆動されて、該出力信号の周波数によって輝度が変化する希ガス放電ランプとを備えた照明装置において、前記パルス幅変調回路には、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、光源として高輝度で白色光の成分を多く含む、Ｘｅランプのような希ガス放電灯を光源としたスキャナーに注目した。又、前記Ｘｅランプのような希ガス放電灯は、一般的には直流電源で点灯されているが、その輝度がＸｅランプの点灯周波数に依存して変化し、かつ点灯周波数と輝度との関係が比較的直線的であることにも着目した。以下実施形態においては、前記着目点から、まず、Ｘｅランプの周波数依存特性を求め、該特性に適応する点灯回路として汎用のＬＳＩで構成されるパルス幅変調回路を用い、そのデューティ比を前記Ｘｅランプの点灯周波数まで制御できる手段を付加して、汎用のＬＳＩを用いた高周波動作可能なパルス幅変調回路を得た。そして該パルス幅変調回路をＸｅランプの輝度を変化させるパルス幅変調回路として用い照明装置を発明した。
【００１５】
図１は、本発明のパルス幅変調回路の実施形態を示す図である。なお、図１に示したパルス幅変調回路用のＬＳＩ１は、図５及び図６に示したＬＳＩと同一である。まず、本発明のパルス幅変調回路の実施形態に使用するＬＳＩ１、ＦＡ１３８４２（商品名）の発振時の特性を図２により説明する。図２は、前記ＬＳＩ１、ＦＡ１３８４２（商品名）の発振時の特性を説明する図であって、縦軸に図７（ａ）に示した電圧ＥＣＴのデューティ比［ｔ２／（ｔ１＋ｔ２）］を、横軸に発振周波数ｆをとり、ＣＴによりデューティ比がどのように変化するかを示した図である。図２から明らかなように、デューティ比はＣＴにより変化するが、その上限は３０％以下である。又、図７（ａ）から明らかなように、デューティ比が小さいことは、電圧ＥＣＴの立ち上り時間ｔ１が長く、電圧ＥＣＴの立ち下がり時間ｔ２が短いことを表す。即ち、自励発振器３の発振周波数の上限がＲＴ及びＣＴで定まり、且つ、電圧ＥＣＴの立ち上り時間ｔ１により制限されることに着目した。
【００１６】
前述のように、自励発振器３の発振周波数の上限がＲＴ及びＣＴで定まり、且つ、電圧ＥＣＴの立ち上りｔ１時間により制限されることに着目して、図１の実施形態では電圧ＥＣＴの立ち上り時間ｔ１を急峻にした。即ち、充電時間を短縮する為に、抵抗器ＲＴの値を変化する抵抗値変化手段を具え、該抵抗値変化手段として前記抵抗器ＲＴの両端にトランジスタＴＲ２と抵抗器ｒの直列回路を接続し、該トランジスタＴＲ２をオン、オフして抵抗器ＲＴを短絡するスイッチ回路を形成して電圧ＥＣＴの立ち上り時間を急峻にした。（低抵抗ｒ２はＴＲ２に許容電流以上の電流が流れることを防止する保護抵抗であるが、場合によっては、省略してもよい。）
【００１７】
図１において、トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂとエミッタ端子Ｅに抵抗ＲＢが接続され、そのエミッタ端子Ｅは端子▲８▼に、コレクタ端子Ｃは低抵抗ｒ２を介して▲４▼に接続することにより、トランジスタＴＲ２が抵抗器ＲＴの両端に接続されている。又、端子▲４▼と端子▲５▼の間にはコンデンサＣＴが接続されている。そして、トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂに印加されるパルス信号ＰＣＴ２が低レベルになるとトランジスタＴＲ２がオンして、抵抗器ＲＴが低抵抗ｒ２で短絡される。その結果、ＬＳＩ１の自励発振器３に接続されている抵抗器ＲＴ及びコンデンサＣＴの接続点（端子▲４▼）の電圧ＥＣＴは、図７（ａ）で示した立ち上り時間ｔ１で上昇せずに、トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂに印加されるパルス信号ＰＣＴ２の波形に依存して図７（ｂ）に示す電圧ＥＣＴのように充電電圧は急峻に上昇する。図１には先に、従来技術として、記載したコンデンサＣＴの放電時間を短縮するトランジスタＴＲ１と低抵抗ｒ１による急速放電回路も付加した回路を図示している。
【００１８】
前記自励発振器３は、この例では電圧ＥＣＴが３Ｖに充電されると、その出力が高レベルになる。そして、電圧ＥＣＴが３Ｖに充電後にトランジスタＴＲ２のベース端子Ｂを高レベルに戻すとトランジスタＴＲ２がオフされる。コンデンサＣＴに充電された電荷は、図７（ａ）で示した立ち下がり時間ｔ２で放電して前記電圧ＥＣＴが下降し、ゼロになると自励発振器３の出力が低レベルになる。その結果、図７（ｂ）に示したような自励発振器３の出力であるパルス信号ＳＥＴの信号が低レベルにある時間ｔは、パルス信号ＰＣＴの立ち上り時間ｔ１と、ＬＳＩ１の電圧ＥＣＴの立ち下がり時間ｔ２に依存する。従って、前記時間ｔはＲＴ及びＣＴで定まる時定数以下の値にすることができ、パルス信号ＰＣＴの立ち上り時間ｔ１を急峻にすることで高速なパルス幅変調回路になる。
【００１９】
図３は、Ｘｅランプの周波数依存特性である。縦軸にＸｅランプの照度を横軸に点灯周波数をとり、該点灯周波数により照度がどのように変化するかを示した。図３より明らかなように、点灯周波数１２ｋＨｚから６０ｋＨｚの間で、良好な直線性を示し、その照度は略４倍変化する。以上のことから、前記点灯周波数によって輝度が変化する希ガス放電ランプ（Ｘｅランプ）と、前記パルス幅変調回路から出力される信号によって希ガス放電ランプを駆動する点灯回路とを用いて照明装置が実現できる。
【００２０】
図４は、前記パルス幅変調回路を用いて例えばＸｅランプのような希ガス放電ランプを点灯する、照明装置の実施形態を示す回路図である。該照明装置は、前述したように、発振周波数を定める抵抗器ＲＴの値を変化して発振器の出力信号のデューティ比を変化してパルス幅変調された出力信号によって駆動される希ガス放電ランプ点灯回路と、該希ガス放電ランプ点灯回路の点灯周波数によって輝度が変化する希ガス放電ランプとを用いた照明装置の実施形態である。図４において、希ガス放電ランプには図３で示した特性を有するＸｅランプを、またパルス幅変調回路には図５で示したＬＳＩを用いており、該ＬＳＩの動作及び端子の説明は省略する。
【００２１】
まず、図４の構成について説明する。入力端子イ、ロ、ハは、それぞれ直流電圧端子、接地端子、前記パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）を有効にする信号端子であり、ニは、前記した発振周波数を定める抵抗器ＲＴの値を変化する信号端子である。ＸｅランプＬの端子ヘは、トランスＴ１の出力端子１０に、端子トは異常検出抵抗Ｒ７を介してトランスＴ１の出力端子６にそれぞれ接続されている。該トランスＴ１の入力端子１と２は、それぞれ前記直流電圧端子イ及びＦＥＴ（Ｑ１）のドレイン端子Ｄに接続され、該ＦＥＴ（Ｑ１）のソース端子Ｓは、電流検出用の抵抗器Ｒ１２を介して接地されている。また、ＦＥＴ（Ｑ１）のゲート端子Ｇは、前記パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）の出力端子に接続されている。
【００２２】
前記パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）には、直流電源端子イから安定化電源１０を介してＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲７▼に電圧ＶＣＣが印加されている。該安定化電源１０にはハからのＬＳＩ（ＩＣ１）を有効にする信号によりオン、オフするトランジスタＱ２で形成されるスイッチング回路が含まれている。異常検出抵抗Ｒ７の両端の接地間電圧は、抵抗器Ｒ５７とダイオードＤ３を介して異常検出回路１１に接続されている。該異常検出回路１１は、トランジスタＱ５によりＸｅランプＬの開放を検出し、トランジスタＱ６、Ｑ７、Ｑ８によりＸｅランプＬの短絡を検出するように作用する。ダイオードＤ４により両検出結果の論理和が得られ、トランジスタＱ９のベース端子Ｂに接続されている。
【００２３】
図１で述べた抵抗器ＲＴは端子▲８▼、▲４▼間に、またコンデンサＣＴの一方の端子は端子▲４▼に他方の端子は接地されている。トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂとエミッタ端子Ｅには抵抗器ＲＢが接続されている。抵抗器ＲＴの両端には、トランジスタＴＲ２のエミッタ端子Ｅと、トランジスタＴＲ２のコレクタ端子Ｃに一方の端が直列接続された低抵抗ｒ２の他方の端子が接続されていて、エミッタ端子ＥはＩＣ１のＶＲＥＦ端子▲８▼に接続されている。また、コンデンサＣＴの両端にはトランジスタＴＲ１のエミッタ端子ＥとトランジスタＴＲ１のコレクタ端子Ｃに直列接続された低抵抗ｒ１が接続されている。入力端子ホとしたトランジスタＴＲ１のベース端子ＢとコンデンサＣＴの一方の端子が接続されている接地間には抵抗ＲＡが接続されている。入力端子ホは前記の放電時間を制御するパルス信号ＰＣＴ１の入力端子である。トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂは、入力端子ニから抵抗器Ｒ４０を介して外部回路に接続される。トランジスタＴＲ１のベース端子Ｂは入力端子ホを介して入力端子ニに接続される。これらの外部回路は、発振周波数を定める抵抗器ＲＴの値を変化する図１に示したパルス信号ＰＣＴ２およびＰＣＴ１を出力する回路であって、例えば、前記Ｘｅランプの照度または輝度を検出して、該照度または輝度に比例した周期の信号を発生する図示していない周波数変換器などである。ＦＥＴ（Ｑ１）のソース端子Ｓと接地間に接続された電流検出用の抵抗器Ｒ１２に発生した電圧は抵抗Ｒ１５を介してＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲３▼であるISENS端子に接続されている。該ISENS端子▲３▼と接地間にはコンデンサＣ８が接続されているので、電流検出用の抵抗器Ｒ１２に発生した電圧波形は抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ８による積分回路により鋸歯状電圧に変換されてＬＳＩ（ＩＣ１）のISENS端子▲３▼に入力される。ＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲２▼であるＶＦＢ端子には図４の入力端子の電圧を可変抵抗ＶＲにより分圧した所定の輝度に設定するための輝度設定信号が入力される。
【００２４】
係る構成における動作について図７（ｂ）に示したタイムチャートを用いて説明する。入力端子ハからパルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）を有効にする信号が入力されると、トランジスタＱ２が導通し、前記パルス幅変調回路ＬＳＩが作動して所定の周期の信号ＯＵＴがＩＣ１の出力端子▲６▼に出力される。その結果Ｘｅランプが正常に点灯しない場合には、開放又は短絡を前述した異常検出回路が検出して作動し、パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲１▼をトランジスタＱ９により短絡して、パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）の動作を停止し、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフにする。前記Ｘｅランプが正常に点灯した場合には管電流が流れて、前記抵抗器Ｒ１２の両端には該管電流に比例した電圧が得られる。かかる検出電圧は前記したように、抵抗器Ｒ１５とコンデンサＣ８による積分回路で鋸歯状電圧に変換してＩＳＥＮＳ端子▲３▼に入力される。一方、前記した輝度設定信号はＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲２▼であるＶＦＢ端子に入力され、ＬＳＩ（ＩＣ１）内のＥＲＡＭＰ２で基準電圧と比較増幅され、その出力はＬＳＩ（ＩＣ１）内の比較器４により前記した該管電流に比例した電圧を変換した鋸歯状電圧と比較される。
【００２５】
すなわち、Ｘｅランプが正常に点灯した場合には前記図示していない周波数変換器からＸｅランプの照度または輝度に比例した周期のパルス信号ＰＣＴが発生され、該パルス信号ＰＣＴは、前記図１で示したパルス信号ＰＣＴ１、ＰＣＴ２となり、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２のベース端子Ｂに印加される。パルス信号ＰＣＴによりトランジスタＴＲ１、ＴＲ２がオン、オフされ、図７（ｂ）で示した電圧ＥＣＴになる。即ち、パルス信号ＰＣＴがハイレベルになると、トランジスタＴＲ２がオフされると同時に、トランジスタＴＲ１はオンされ、立ち上りが急峻で、立下りが比較的緩やかな図７（ｂ）で示した電圧ＥＣＴのような波形になる。パルス信号ＰＣＴがハイレベルになると、トランジスタＴＲ２がオフされて時間ｔ２後に電圧ＥＣＴがゼロになると、管電流が流れて信号ＩＳＥＮＳが増加すると共に、ＬＳＩ（ＩＣ１）の出力ＯＵＴは高レベルになる。一方、ＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲２▼には輝度を設定する信号が入力されており、ＩＳＥＮＳ端子に入力した検出された管電流によって電圧を変換した鋸歯状電圧との比較がなされる。ＩＳＥＮＳに入力された前記鋸歯状電圧の振幅が輝度設定信号より大になると、信号ＲＥＳＥＴが発生されてＩＣ１のフリップフロップ５がリセットされ、ＩＣ１の出力ＯＵＴは低レベルになる。
【００２６】
トランジスタＴＲ２がオンされて電圧ＥＣＴが３Ｖに充電されてから、前記周波数変換器で発生される周期でトランジスタＴＲ２がオフされる。前述したようにトランジスタＴＲ２がオフされ、時間ｔ２後に電圧ＥＣＴがゼロになると管電流が流れて信号ＩＳＥＮＳが増加すると共にＩＣ１の出力ＯＵＴは高レベルになり、以下同様の動作を繰り返す。上記の動作により、輝度設定信号になるようなデューティ比をもつパルス幅に制御した高い周波数で繰り返すパルス信号で、ＦＥＴ（Ｑ１）をオン、オフして、希ガス放電ランプを所定の輝度で安定に点灯するよう制御する。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に記載のパルス幅変調回路によれば、抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路において、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路（例えば、トランジスタ回路）からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることによって、市販のパルス幅変調回路を用いて高速なパルス幅変調回路を得ることができ、装置の低価格化と高速化が可能である。
【００２８】
請求項２に記載の照明装置によれば、発振回路の抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路と、該パルス幅変調回路の出力信号によって駆動されて、該出力信号の周波数によって輝度が変化する希ガス放電ランプとを備えた照明装置において、前記パルス幅変調回路には、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることによって、希ガス放電ランプを高周波点灯でき、装置の小型化と、簡単な回路による希ガス放電ランプの照度調整が可能である。その結果、カラースキャナーなどの高速化と低価格化に寄与する効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパルス幅変調回路の実施形態を示す図である。
【図２】ＬＳＩ、ＦＡ１３８４２（商品名）の発振時の特性を説明する図である。
【図３】Ｘｅランプの周波数依存特性である。
【図４】本発明の照明装置の実施形態を示す回路図である。
【図５】従来のパルス幅変調回路用ＬＳＩの回路ブロック図である。
【図６】従来のパルス幅変調回路用ＬＳＩを用いてパルス幅変調を行なう場合の、従来の回路図である。
【図７】従来のパルス幅変調回路用ＬＳＩの動作を説明するタイムチャートであって、図７（ａ）は従来回路でのタイムチャート、図７（ｂ）は本発明の実施形態でのタイムチャートである。
【符号の説明】
ＬＳＩ１ パルス幅変調回路用ＬＳＩ
ＲＴ 抵抗器
ＣＴ コンデンサ
Ｌ Ｘｅランプ
Ｔ１ トランス
ＴＲ２ トランジスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス幅変調回路及びそれを用いた照明装置に関し、特に、汎用のパルス幅変調回路を用いて形成された高速パルス幅変調回路と、それを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルス幅変調回路は各種の装置に用いられ、近年では汎用のＬＳＩとして市販されている。係るパルス幅変調回路は、汎用性を考慮して、その仕様が決定されている。例えば、パルス幅変調回路用のＬＳＩ、ＦＡ１３８４２（商品名）は、図５の回路ブロック図に示すように、ＬＳＩ１の端子▲８▼、▲４▼及び接地に接続した抵抗器ＲＴ及びコンデンサＣＴとにより定められる一定の周期で発振する自励発振器を具備し、前記抵抗器ＲＴを介して、端子▲８▼の５Ｖ ＲＥＦからコンデンサＣＴを充電する。
【０００３】
ＬＳＩ１に示された２つのＵＶＬＯ(Undervoltage lockout回路)等で構成された回路はoutput stage(OUT terminal)が作動可能とする以前に、ＶCCＶREFをチェックする回路である。本願の主体であるパルス幅変調回路とは直接関係ないので、動作の説明は省略する。負荷の一例として、図５には、インダクタンスに電流を駆動するＭＯＳ ＦＥＴを図示し、ＬＳＩ１内のＯＵＴＰＵＴ端子▲６▼がＭＯＳ ＦＥＴのゲートに接続されている。又、ＭＯＳ ＦＥＴのソースと接地間には流れる電流を検知するための抵抗ＲＳが接続されている。理解を容易にするために、前記パルス幅変調回路について図６、図７（ａ）を用いて説明する。図６は、前記ＬＳＩを用いてパルス幅変調を行なう場合の従来の回路図、図７（ａ）は、その動作説明のタイムチャート図である。図５に示すように前記ＬＳＩ１は、自励発振器３と、エラー増幅器２および差動増幅器４とを具備し、当該ＬＳＩの外部から入力される図示していない輝度信号に応じてＯＵＴＰＵＴ端子▲６▼にパルス幅が変調された図７（ａ）に示した矩形信号ＯＵＴを出力する回路である。
【０００４】
前記自励発振器３は、図６に示すように、抵抗器ＲＴ及びコンデンサＣＴとにより定められる一定の周波数で発振する。例としたＬＳＩ１（ＦＡ１３８４２）では、端子▲８▼のＶＲＥＦからのＤＣ５Ｖで抵抗器ＲＴを介してコンデンサＣＴを略３Ｖまで充電し、自励発振器３内の放電回路により、略１．４Ｖまで放電する。
自励発振器３は、前記した充電電圧が略３Ｖまで充電されると、その出力が高レベルになり、コンデンサＣＴに充電された電荷を自励発振器３内の抵抗ＲＴ２の放電回路により、略１．４Ｖまで放電すると、自励発振器３の出力が低レベルになる。即ち、自励発振器３の出力は図７（ａ）に示すようなパルス信号ＳＥＴとなる。
【０００５】
前記パルス信号ＳＥＴはフリップフロップ５のセット端子に入力され、その立下りの信号により前記フリップフロップ５がセットされ、出力端子▲６▼の信号ＯＵＴが高レベルになる。該信号ＯＵＴが出力されると、図示したＭＯＳ ＦＥＴがＯＮ状態となり、負荷のインダクタンスに電流が流れ始める。その電流は電流を検知するための抵抗ＲSに電圧を発生し、この電圧が電流に対応した検出信号として、ＩＳＥＮＳが端子▲３▼に入力される。該信号ＩＳＥＮＳは矩形波電圧をインダクタンスに印加した場合の電流波形と同じなので図７（ａ）に示したように鋸歯状波形電圧となる。該信号ＩＳＥＮＳは比較器４の一方の入力端子▲３▼に入力され、他方の入力端子に入力されているＣＯＭＰ端子▲１▼の信号ＣＯＭＰと比較される。その結果、信号ＩＳＥＮＳが信号ＣＯＭＰより大になると比較器４の出力端子にＲＥＳＥＴ信号を発し、フリップフロップ５がリセットされて出力端子▲６▼の信号ＯＵＴが低レベルになる。信号ＣＯＭＰは負荷に流れる電流を所定の値に制御するためのreference voltageであり、例えば、負荷をＸｅランプとすると、Ｘｅランプに流れる電流、すなわち明るさを所定の明るさにするために、外部からＬＳＩ１のＣＯＭＰ端子▲１▼に加えるための輝度信号である。図７（ａ）では信号ＣＯＭＰは電圧値が漸次増加するように示しているが、電圧値を変えることにより、信号ＯＵＴのパルス幅が変化すること、すなわちパルス幅変調されることを示すためである。信号ＣＯＭＰの電圧値が増加すると、信号ＯＵＴのパルス幅Ｔが増加し、デューティ比が増加する。すなわち、Ｘｅランプに流れる電流が増加して、輝度が上がる。又、図７（ａ）の信号ＣＯＭＰの漸次増加はＸｅランプの点灯をスロースタートする場合、すなわち除々に輝度を上げていく始動方法の例でもある。スロースタートの場合、図７（ａ）のように、信号ＣＯＭＰを与えることにより、除々にＸｅランプに供給する電流、すなわち供給する電流、すなわち供給電力を増加させて、輝度を除々に増加させる。
【０００６】
前述の動作において、自励発振器３の出力であるパルス信号ＳＥＴは、その信号が低レベルにある時間は、コンデンサＣＴが略３Ｖまで充電されるまでの時間である。コンデンサＣＴの充電電圧はＲＴ及びＣＴで定まる時定数で上昇し、係る時間ｔ１はこれ以下の値にはならない。即ち、自励発振器３の発振周波数の上限がＲＴ及びＣＴで定まり、図６に示した従来の回路ではこれ以上の発振周波数にはならない。
【０００７】
一方、近年、カラーコピー機が普及するにつれて、スキャナー用の光源として放電灯（例えば冷陰極蛍光管）が用いられている。この場合、ランプや、センサの感度輝度のばらつき、スキャンする原稿の種類などに応じて、最適な輝度に調整することが望まれている。しかし、従来この輝度調整は一般にはセンサの露光時間を調整することや、前述のようにランプ電流を変化することによって行なわれていた。例えば、冷陰極蛍光管を点灯する放電灯点灯装置（バックライトインバータ装置とも称する）では、冷陰極蛍光管を交流電圧で点灯し、該冷陰極蛍光管の輝度の調光は管電流を変化させて行っている。冷陰極蛍光管を流れる管電流は、連続した電流であり、予め設定された所定のレベルになるよう制御される。また、輝度ＭＡＸ１００％〜５０％程度の範囲で調光することができ、この調光方式は一般的に電流調光方式と呼ばれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようにスキャナー用の光源は、その輝度または照度を連続的に滑らかに調整できることが望ましく、冷陰極蛍光管の管電流を調整する方法は簡便である。しかし、冷陰極蛍光管は、その発光特性が白色光と異なっており、カラースキャナーなどには適しないと共に、高輝度化が難しい。更に、調光範囲を広くするために低輝度側の範囲を広げるには、蛍光管の管電流を減らして動作させる必要がある。しかしながら、冷陰極蛍光管の管電流を減らしていくと、その性質上、放電が不安定になるので、上記のような連続した定電流制御方式では、低輝度側の下限は、輝度ＭＡＸの５０％程度が限度であると共に、管電流と輝度との関係がリニアでなく、その制御が難しい。更に、冷陰極蛍光管には特性にばらつきがあり、最適な管電流を得ることが難しい。
【０００９】
又、前記放電灯を前述したパルス幅変調回路用のＬＳＩ、ＦＡ１３８４２（商品名）を用いて高周波で点灯すると、ＬＳＩに発振周波数の上限があり、使用する放電灯の種類によっては前記ＬＳＩの使用が難しい場合がある。従来、該ＬＳＩの発振周波数を大きくする手段として、図６に示すように、ＣＴの両端に、低抵抗ｒ１を介してトランジタＴＲ１を接続し、係るトランジスタＴＲ１を放電時に同期したＰＣＴ１をＴＲ１のベースに印加し、放電時間を短縮することが行われていた。しかし、発振周波数を大きくすることに関しては限界があった。（低抵抗ｒ１はＴＲ１に許容電流以上の電流が流れることを防止する保護抵抗であるが、場合によっては、省略してもよい。）
【００１０】
本発明は、係る問題を解決して高速パルス幅変調回路と、それを用いた照明装置を提供することを目的としてなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１記載のパルス幅変調回路では、抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路において、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の照明装置では、抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路と、該パルス幅変調回路の出力信号によって駆動されて、該出力信号の周波数によって輝度が変化する希ガス放電ランプとを備えた照明装置において、前記パルス幅変調回路には、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、光源として高輝度で白色光の成分を多く含む、Ｘｅランプのような希ガス放電灯を光源としたスキャナーに注目した。又、前記Ｘｅランプのような希ガス放電灯は、一般的には直流電源で点灯されているが、その輝度がＸｅランプの点灯周波数に依存して変化し、かつ点灯周波数と輝度との関係が比較的直線的であることにも着目した。以下実施形態においては、前記着目点から、まず、Ｘｅランプの周波数依存特性を求め、該特性に適応する点灯回路として汎用のＬＳＩで構成されるパルス幅変調回路を用い、そのデューティ比を前記Ｘｅランプの点灯周波数まで制御できる手段を付加して、汎用のＬＳＩを用いた高周波動作可能なパルス幅変調回路を得た。そして該パルス幅変調回路をＸｅランプの輝度を変化させるパルス幅変調回路として用い照明装置を発明した。
【００１５】
図１は、本発明のパルス幅変調回路の実施形態を示す図である。なお、図１に示したパルス幅変調回路用のＬＳＩ１は、図５及び図６に示したＬＳＩと同一である。まず、本発明のパルス幅変調回路の実施形態に使用するＬＳＩ１、ＦＡ１３８４２（商品名）の発振時の特性を図２により説明する。図２は、前記ＬＳＩ１、ＦＡ１３８４２（商品名）の発振時の特性を説明する図であって、縦軸に図７（ａ）に示した電圧ＥＣＴのデューティ比［ｔ２／（ｔ１＋ｔ２）］を、横軸に発振周波数ｆをとり、ＣＴによりデューティ比がどのように変化するかを示した図である。図２から明らかなように、デューティ比はＣＴにより変化するが、その上限は３０％以下である。又、図７（ａ）から明らかなように、デューティ比が小さいことは、電圧ＥＣＴの立ち上り時間ｔ１が長く、電圧ＥＣＴの立ち下がり時間ｔ２が短いことを表す。即ち、自励発振器３の発振周波数の上限がＲＴ及びＣＴで定まり、且つ、電圧ＥＣＴの立ち上り時間ｔ１により制限されることに着目した。
【００１６】
前述のように、自励発振器３の発振周波数の上限がＲＴ及びＣＴで定まり、且つ、電圧ＥＣＴの立ち上りｔ１時間により制限されることに着目して、図１の実施形態では電圧ＥＣＴの立ち上り時間ｔ１を急峻にした。即ち、充電時間を短縮する為に、抵抗器ＲＴの値を変化する抵抗値変化手段を具え、該抵抗値変化手段として前記抵抗器ＲＴの両端にトランジスタＴＲ２と抵抗器ｒの直列回路を接続し、該トランジスタＴＲ２をオン、オフして抵抗器ＲＴを短絡するスイッチ回路を形成して電圧ＥＣＴの立ち上り時間を急峻にした。（低抵抗ｒ２はＴＲ２に許容電流以上の電流が流れることを防止する保護抵抗であるが、場合によっては、省略してもよい。）
【００１７】
図１において、トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂとエミッタ端子Ｅに抵抗ＲＢが接続され、そのエミッタ端子Ｅは端子▲８▼に、コレクタ端子Ｃは低抵抗ｒ２を介して▲４▼に接続することにより、トランジスタＴＲ２が抵抗器ＲＴの両端に接続されている。又、端子▲４▼と端子▲５▼の間にはコンデンサＣＴが接続されている。そして、トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂに印加されるパルス信号ＰＣＴ２が低レベルになるとトランジスタＴＲ２がオンして、抵抗器ＲＴが低抵抗ｒ２で短絡される。その結果、ＬＳＩ１の自励発振器３に接続されている抵抗器ＲＴ及びコンデンサＣＴの接続点（端子▲４▼）の電圧ＥＣＴは、図７（ａ）で示した立ち上り時間ｔ１で上昇せずに、トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂに印加されるパルス信号ＰＣＴ２の波形に依存して図７（ｂ）に示す電圧ＥＣＴのように充電電圧は急峻に上昇する。図１には先に、従来技術として、記載したコンデンサＣＴの放電時間を短縮するトランジスタＴＲ１と低抵抗ｒ１による急速放電回路も付加した回路を図示している。
【００１８】
前記自励発振器３は、この例では電圧ＥＣＴが３Ｖに充電されると、その出力が高レベルになる。そして、電圧ＥＣＴが３Ｖに充電後にトランジスタＴＲ２のベース端子Ｂを高レベルに戻すとトランジスタＴＲ２がオフされる。コンデンサＣＴに充電された電荷は、図７（ａ）で示した立ち下がり時間ｔ２で放電して前記電圧ＥＣＴが下降し、ゼロになると自励発振器３の出力が低レベルになる。その結果、図７（ｂ）に示したような自励発振器３の出力であるパルス信号ＳＥＴの信号が低レベルにある時間ｔは、パルス信号ＰＣＴの立ち上り時間ｔ１と、ＬＳＩ１の電圧ＥＣＴの立ち下がり時間ｔ２に依存する。従って、前記時間ｔはＲＴ及びＣＴで定まる時定数以下の値にすることができ、パルス信号ＰＣＴの立ち上り時間ｔ１を急峻にすることで高速なパルス幅変調回路になる。
【００１９】
図３は、Ｘｅランプの周波数依存特性である。縦軸にＸｅランプの照度を横軸に点灯周波数をとり、該点灯周波数により照度がどのように変化するかを示した。図３より明らかなように、点灯周波数１２ｋＨｚから６０ｋＨｚの間で、良好な直線性を示し、その照度は略４倍変化する。以上のことから、前記点灯周波数によって輝度が変化する希ガス放電ランプ（Ｘｅランプ）と、前記パルス幅変調回路から出力される信号によって希ガス放電ランプを駆動する点灯回路とを用いて照明装置が実現できる。
【００２０】
図４は、前記パルス幅変調回路を用いて例えばＸｅランプのような希ガス放電ランプを点灯する、照明装置の実施形態を示す回路図である。該照明装置は、前述したように、発振周波数を定める抵抗器ＲＴの値を変化して発振器の出力信号のデューティ比を変化してパルス幅変調された出力信号によって駆動される希ガス放電ランプ点灯回路と、該希ガス放電ランプ点灯回路の点灯周波数によって輝度が変化する希ガス放電ランプとを用いた照明装置の実施形態である。図４において、希ガス放電ランプには図３で示した特性を有するＸｅランプを、またパルス幅変調回路には図５で示したＬＳＩを用いており、該ＬＳＩの動作及び端子の説明は省略する。
【００２１】
まず、図４の構成について説明する。入力端子イ、ロ、ハは、それぞれ直流電圧端子、接地端子、前記パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）を有効にする信号端子であり、ニは、前記した発振周波数を定める抵抗器ＲＴの値を変化する信号端子である。ＸｅランプＬの端子ヘは、トランスＴ１の出力端子１０に、端子トは異常検出抵抗Ｒ７を介してトランスＴ１の出力端子６にそれぞれ接続されている。該トランスＴ１の入力端子１と２は、それぞれ前記直流電圧端子イ及びＦＥＴ（Ｑ１）のドレイン端子Ｄに接続され、該ＦＥＴ（Ｑ１）のソース端子Ｓは、電流検出用の抵抗器Ｒ１２を介して接地されている。また、ＦＥＴ（Ｑ１）のゲート端子Ｇは、前記パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）の出力端子に接続されている。
【００２２】
前記パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）には、直流電源端子イから安定化電源１０を介してＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲７▼に電圧ＶＣＣが印加されている。該安定化電源１０にはハからのＬＳＩ（ＩＣ１）を有効にする信号によりオン、オフするトランジスタＱ２で形成されるスイッチング回路が含まれている。異常検出抵抗Ｒ７の両端の接地間電圧は、抵抗器Ｒ５７とダイオードＤ３を介して異常検出回路１１に接続されている。該異常検出回路１１は、トランジスタＱ５によりＸｅランプＬの開放を検出し、トランジスタＱ６、Ｑ７、Ｑ８によりＸｅランプＬの短絡を検出するように作用する。ダイオードＤ４により両検出結果の論理和が得られ、トランジスタＱ９のベース端子Ｂに接続されている。
【００２３】
図１で述べた抵抗器ＲＴは端子▲８▼、▲４▼間に、またコンデンサＣＴの一方の端子は端子▲４▼に他方の端子は接地されている。トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂとエミッタ端子Ｅには抵抗器ＲＢが接続されている。抵抗器ＲＴの両端には、トランジスタＴＲ２のエミッタ端子Ｅと、トランジスタＴＲ２のコレクタ端子Ｃに一方の端が直列接続された低抵抗ｒ２の他方の端子が接続されていて、エミッタ端子ＥはＩＣ１のＶＲＥＦ端子▲８▼に接続されている。また、コンデンサＣＴの両端にはトランジスタＴＲ１のエミッタ端子ＥとトランジスタＴＲ１のコレクタ端子Ｃに直列接続された低抵抗ｒ１が接続されている。入力端子ホとしたトランジスタＴＲ１のベース端子ＢとコンデンサＣＴの一方の端子が接続されている接地間には抵抗ＲＡが接続されている。入力端子ホは前記の放電時間を制御するパルス信号ＰＣＴ１の入力端子である。トランジスタＴＲ２のベース端子Ｂは、入力端子ニから抵抗器Ｒ４０を介して外部回路に接続される。トランジスタＴＲ１のベース端子Ｂは入力端子ホを介して入力端子ニに接続される。これらの外部回路は、発振周波数を定める抵抗器ＲＴの値を変化する図１に示したパルス信号ＰＣＴ２およびＰＣＴ１を出力する回路であって、例えば、前記Ｘｅランプの照度または輝度を検出して、該照度または輝度に比例した周期の信号を発生する図示していない周波数変換器などである。ＦＥＴ（Ｑ１）のソース端子Ｓと接地間に接続された電流検出用の抵抗器Ｒ１２に発生した電圧は抵抗Ｒ１５を介してＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲３▼であるISENS端子に接続されている。該ISENS端子▲３▼と接地間にはコンデンサＣ８が接続されているので、電流検出用の抵抗器Ｒ１２に発生した電圧波形は抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ８による積分回路により鋸歯状電圧に変換されてＬＳＩ（ＩＣ１）のISENS端子▲３▼に入力される。ＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲２▼であるＶＦＢ端子には図４の入力端子の電圧を可変抵抗ＶＲにより分圧した所定の輝度に設定するための輝度設定信号が入力される。
【００２４】
係る構成における動作について図７（ｂ）に示したタイムチャートを用いて説明する。入力端子ハからパルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）を有効にする信号が入力されると、トランジスタＱ２が導通し、前記パルス幅変調回路ＬＳＩが作動して所定の周期の信号ＯＵＴがＩＣ１の出力端子▲６▼に出力される。その結果Ｘｅランプが正常に点灯しない場合には、開放又は短絡を前述した異常検出回路が検出して作動し、パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲１▼をトランジスタＱ９により短絡して、パルス幅変調回路ＬＳＩ（ＩＣ１）の動作を停止し、ＦＥＴ（Ｑ１）をオフにする。前記Ｘｅランプが正常に点灯した場合には管電流が流れて、前記抵抗器Ｒ１２の両端には該管電流に比例した電圧が得られる。かかる検出電圧は前記したように、抵抗器Ｒ１５とコンデンサＣ８による積分回路で鋸歯状電圧に変換してＩＳＥＮＳ端子▲３▼に入力される。一方、前記した輝度設定信号はＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲２▼であるＶＦＢ端子に入力され、ＬＳＩ（ＩＣ１）内のＥＲＡＭＰ２で基準電圧と比較増幅され、その出力はＬＳＩ（ＩＣ１）内の比較器４により前記した該管電流に比例した電圧を変換した鋸歯状電圧と比較される。
【００２５】
すなわち、Ｘｅランプが正常に点灯した場合には前記図示していない周波数変換器からＸｅランプの照度または輝度に比例した周期のパルス信号ＰＣＴが発生され、該パルス信号ＰＣＴは、前記図１で示したパルス信号ＰＣＴ１、ＰＣＴ２となり、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２のベース端子Ｂに印加される。パルス信号ＰＣＴによりトランジスタＴＲ１、ＴＲ２がオン、オフされ、図７（ｂ）で示した電圧ＥＣＴになる。即ち、パルス信号ＰＣＴがハイレベルになると、トランジスタＴＲ２がオフされると同時に、トランジスタＴＲ１はオンされ、立ち上りが急峻で、立下りが比較的緩やかな図７（ｂ）で示した電圧ＥＣＴのような波形になる。パルス信号ＰＣＴがハイレベルになると、トランジスタＴＲ２がオフされて時間ｔ２後に電圧ＥＣＴがゼロになると、管電流が流れて信号ＩＳＥＮＳが増加すると共に、ＬＳＩ（ＩＣ１）の出力ＯＵＴは高レベルになる。一方、ＬＳＩ（ＩＣ１）の端子▲２▼には輝度を設定する信号が入力されており、ＩＳＥＮＳ端子に入力した検出された管電流によって電圧を変換した鋸歯状電圧との比較がなされる。ＩＳＥＮＳに入力された前記鋸歯状電圧の振幅が輝度設定信号より大になると、信号ＲＥＳＥＴが発生されてＩＣ１のフリップフロップ５がリセットされ、ＩＣ１の出力ＯＵＴは低レベルになる。
【００２６】
トランジスタＴＲ２がオンされて電圧ＥＣＴが３Ｖに充電されてから、前記周波数変換器で発生される周期でトランジスタＴＲ２がオフされる。前述したようにトランジスタＴＲ２がオフされ、時間ｔ２後に電圧ＥＣＴがゼロになると管電流が流れて信号ＩＳＥＮＳが増加すると共にＩＣ１の出力ＯＵＴは高レベルになり、以下同様の動作を繰り返す。上記の動作により、輝度設定信号になるようなデューティ比をもつパルス幅に制御した高い周波数で繰り返すパルス信号で、ＦＥＴ（Ｑ１）をオン、オフして、希ガス放電ランプを所定の輝度で安定に点灯するよう制御する。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に記載のパルス幅変調回路によれば、抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路において、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路（例えば、トランジスタ回路）からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることによって、市販のパルス幅変調回路を用いて高速なパルス幅変調回路を得ることができ、装置の低価格化と高速化が可能である。
【００２８】
請求項２に記載の照明装置によれば、発振回路の抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路と、該パルス幅変調回路の出力信号によって駆動されて、該出力信号の周波数によって輝度が変化する希ガス放電ランプとを備えた照明装置において、前記パルス幅変調回路には、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることによって、希ガス放電ランプを高周波点灯でき、装置の小型化と、簡単な回路による希ガス放電ランプの照度調整が可能である。その結果、カラースキャナーなどの高速化と低価格化に寄与する効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパルス幅変調回路の実施形態を示す図である。
【図２】ＬＳＩ、ＦＡ１３８４２（商品名）の発振時の特性を説明する図である。
【図３】Ｘｅランプの周波数依存特性である。
【図４】本発明の照明装置の実施形態を示す回路図である。
【図５】従来のパルス幅変調回路用ＬＳＩの回路ブロック図である。
【図６】従来のパルス幅変調回路用ＬＳＩを用いてパルス幅変調を行なう場合の、従来の回路図である。
【図７】従来のパルス幅変調回路用ＬＳＩの動作を説明するタイムチャートであって、図７（ａ）は従来回路でのタイムチャート、図７（ｂ）は本発明の実施形態でのタイムチャートである。
【符号の説明】
ＬＳＩ１ パルス幅変調回路用ＬＳＩ
ＲＴ 抵抗器
ＣＴ コンデンサ
Ｌ Ｘｅランプ
Ｔ１ トランス
ＴＲ２ トランジスタ
Claims (2)
- 抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路において、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることを特徴とするパルス幅変調回路。
- 抵抗器及び該抵抗器を介して充電されるコンデンサによって定められる所定の発振周波数で発振する発振回路のデューティ比を制御してパルス幅変調された出力を得るパルス幅変調回路と、該パルス幅変調回路の出力信号によって駆動されて、該出力信号の周波数によって輝度が変化する希ガス放電ランプとを備えた照明装置において、前記パルス幅変調回路には、前記抵抗器の両端を短絡するスイッチ回路からなる抵抗値変化手段を設け、前記スイッチ回路に印加されるパルス信号に基づいて前記スイッチ回路をオンオフすることにより、前記発振回路の発振周波数を前記パルス信号の周波数に同期させることを特徴とする照明装置。
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