投影系统及用于操作投影系统的方法

专利名称：投影系统及用于操作投影系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种投影系统，该投影系统具有高压放电灯，优选地为
高性能放电灯，例如UHP (超高性能)灯，该投影系统还具有显示设备， 该显示设备带有控制设备，该控制设备以时间调制的方式开关显示设 备，使得图像的亮度级别由特定图像周期内多个光打开阶段的总长度 表示。本发明还涉及一种用于操作投影系统的方法，以及一种用于这 种投影系统中的高压放电灯的灯驱动器。
这种投影系统的一个典型示例是得克萨斯仪器公司(Texas Instruments )的DLP⑧系统(DLP-数字光处理)。该系统的关键部 件是芯片形式的显示设备，其上采用了许多微型移动镜片，用作分立 显示元件一一每个待显示图像点一块镜片。这些镜片暴露在来自高压 放电灯的光之前。根据投影面上(即待显示的图像中)图像点要呈现 为亮还是暗，倾斜相关的镜片，使得光向投影面反射，或者偏离投影 面向吸收器反射。因此，该"镜片阵列"的分立镜片形成一种网络， 利用该网络能够生成任意的图像模式，并且例如能够再现视频图像。 由于在这种系统中只能通过倾斜相关的镜片来打开或关闭投影面的图 像点处的光——并且例如在LCD (液晶显示器)系统中不能实现光的确 切衰减——因而图像中不同的亮度级别(或者单色图像中的灰度级 别)以引言部分中提及的方式通过脉冲宽度调制方法(也称为"时间 序列，，方法)来表示。在特定的图像周期内，显示设备的每个显示元 件被驱动，使得光从总体上在图像周期的特定时间片内并且不在剩余 时间片内轰击投影面的相关图像点。由于眼睛相对于图像周期频率的 惰性，光量在图像周期内在观察者眼中被累加，结果相关的图像点显 得更亮或更暗。如果在一个图像周期内完全关闭光，即光关闭阶段占 据整个图像周期，那么相关的图像点呈现为黑色。但是，如果在整个 图像周期范围内打开光，那么相关的像素就具有最高的亮度级别。由 于这种系统中的亮度是通过时间序贯(time sequential )开关(即一 个图像周期内光打开和关闭阶段的长度和数量)来控制的，因此必须 使用来曝光显示器的光强度不仅在空间上而且在时间上尽可能保持恒 定。这是因为，如果光强度在一个图像周期内发生变化，那么亮度级
别将不仅取决于该图像周期内光打开阶段和光关闭阶段的总长度，还 取决于该图像周期内各光打开阶段的时间排序位置。
因此，为了照明显示元件，有必要包含尽可能发出恒定发光功率 (恒定光通量)、即总是相同的光量的光源。现在，通常使用高压放
电灯-优选地高强度放电灯(HID灯)-作为这种投影系统中的灯。为 了确保两个电极的均匀磨损，从而确保灯的足够长的工作寿命，这些 灯用低频方波交变电流操作，以便电极间的电流方向定时切换。这种 情况下，灯一般由专门的灯驱动器驱动，该驱动器将直流电压源提供 的直流电流转换成灯所需的、呈适当脉冲形状的方波交变电流。这种 方法的一个缺点是，除非采取特殊的措施，所述常规驱动器中电流方 向的突然切换必然导致过零点后灯的工作电流中出现过冲序列。这种 过冲序列也称为振铃。灯的工作电流中的这种过冲序列自然引起高压 放电灯发出的发光功率中的相应过沖。另一方面——如上所述——灯 有必要具有恒定的发光功率。为了解决这个问题，原则上有可能使用 适当的同步机制，以保证过冲序列位于图像周期之外。例如，在许多 投影系统中，类似地以时间顺序来实现颜色表示。为此目的，连续生
成三幅单色图像---幅红色图像、 一幅绿色图像和一幅蓝色图像。
随后，眼睛的惰性保证了图像看起来是彩色的。例如，为此目的，通 常以所谓的彩轮形式将彩色滤光片配置在灯和显示设备之间，所述彩 轮以特定的频率交替改变颜色。在从一种颜色到另 一种颜色的过渡时 间内一一类似于轮子的辐条，也称其为辐条(spoke)——颜色是不确 定的。因此，这些辐条时间对于图像中的正常图像表示而言是固然不 可用的，并且要么被隔离掉，要么使显示器的亮度具有降低的质量。 因此，原则上所述方波交变电流与彩色滤光片的驱动同步，使得过沖 序列总是位于这种辐条时间内。另一方面，如同在美国专利US5608294 中所描述的，为了弧光放电的稳定性和高压放电灯的电极的耐用性， 将在过零点前瞬时增加工作电流的电流脉冲尽可能接近地在电流过零 点前叠加在工作电流上，这是有利的。这种稳定化脉冲通常也被称为 抗平整(anti-flatter)脉冲。这种抗平整脉冲自然也会导致灯中的 相应光波动。因此，这种有利的操作方法也能用在引言部分中提到的 时间序贯式操作投影系统中，EP1154652A2提出，应当同步灯驱动和 彩色滤光片的控制，使得该抗平整脉冲位于辐条时间之内，并且不会
引起图像中亮度级别的干扰。由于该抗平整脉沖紧邻电流的过零点之 前，过冲序列紧邻过零点之后，这些区域在电流的时序图中彼此邻接。 但是遗憾的是，辐条时间的长度一般至多够在该时间跨度内容纳所述 抗平整脉冲。因此，过冲序列必然在辐条时间之后，即在图像周期的 起始处。原则上，诚然有可能通过适当驱动显示器来人工扩展辐条时 间。但是，该办法会导致光的严重损失，降低总的图像质量。
因此，这个问题从常规上是通过设计显示元件的驱动来处理的， 使得系统对过沖序列的反应尽可能不灵敏。例如，可以选择图像周期 内的各打开或关闭时间，使得关闭阶段尽可能直接位于图像周期的起 始处，从而基本上将过冲序列隔离掉。虽然这避免了过冲序列对亮度 值表示的影响，但是其后仍然存在对于驱动器的非常严格的要求，以 便抑制过冲序列的可见影响。
本发明的一个目的是改善用于操作投影系统的方法和引言部分中 所述类型的投影系统，使得因过冲序列引起的对于图像中亮度级别表 示的影响以一种直接且经济的方式尽可能降低，所述过冲序列出现在 高压放电灯的工作电流中且位于电流过零点之后。
一方面，该目的由如权利要求1所述的方法来实现。
依照本发明，投影系统的高压放电灯通过灯驱动器用基本上是方 波(低频)的交变电流来操作，使得在电流过零点后出现在交变电流 中的过冲序列具有以下的频率，所述频率足够高以至于对于每个可能 的亮度级别而言，过沖序列的至少 一个完整的周期基本上位于过零点 之后的光打开或关闭阶段内。为了解决这个问题，与习惯的做法相反， 并不尝试最小化过沖的振幅或者完全避免过冲序列的出现，而是简单 增大所述频率从而避免过冲序列的影响，这是因为至少一个完整的周 期位于过零点之后的打开或关闭阶段内。这个效果可以通过对各光打 开和关闭阶段进行适当的时间设置或长度选择来进一 步加强。在多次 测试运行中发现，依照本发明增大频率能够显著改善亮度级别表示， 并且在特定的频率之上，观察者完全不能察觉过沖序列对于亮度级别 表示的影响。因此，可以放松对于灯驱动器在过冲振幅方面的要求。
在本发明的上下文中，短语"基本上是方波的交变电流" 一般是 指这样的交变电流，其电流波形——除了公差和为特定效果而特意叠 加的电流脉冲外——具有在时间上基本恒定的波形以及足够快的极性
变化。换言之，除了习惯上使用的方波交变电流外，它还包括例如梯 形交变电流等等，其边缘足够陡峭，可用于相应的投影系统。为特定 效果而特意叠加的电流脉冲可以例如是前述抗平整脉冲，或者尤其是 方波脉冲，它例如在特定颜色段的长度上延伸，以增大该颜色相对其 它颜色的强度。
所述目的进一步由如权利要求7所述的投影系统来实现。 除了高压放电灯和带控制设备(所述控制设备以时间调制方式开 关显示设备，使得图像中的亮度级别由特定图像周期内的许多光打开 阶段的总长度表示)的常规显示设备外，依照本发明的这种投影系统 首先需要一种灯驱动器，其被设计为使得投影系统的高压放电灯以基 本上为方波的交变电流操作，从而在高压放电灯工作期间出现在电流 过零点之后的交变电流中的过沖序列具以下频率，所述频率足够高以 至于对于每个可能的亮度级别而言，过冲序列的至少一个完整的周期 基本上位于过零点之后的光打开或关闭阶段内。
优选地，所述频率应该足够高，使得如果可能的话，过冲序列的 多个完整的周期位于一个打开或关闭阶段内。但是原则上，对于过冲 序列的这种效果的平均而言，在极端情况下只需一个完整的周期位于 这种打开或关闭阶段内就足够了 。
从属的权利要求分别包括本发明的特别有益的配置和精化。 大量的测试发现，如果过冲序列的频率大于或等于7. 5kHz,就能 得到较好的结果，因此，优选地使得该频率达到上述值。尤其更为可 取的是，应当使得频率大于或等于9. 5kHz，这是因为在到目前为止所 测试的系统中，频率在该值之上的过沖序列的影响不再能为观察者所 察觉。
在前述的投影系统中，常规上图像中的亮度级别由图像周期内的 不同值的比特序列进行数字表示。这些比特分别用相关图像周期内的 光开关阶段的长度来定义。原则上，这些比特也可以分解成多个开关 子阶段。为了保证对于每个可能的亮度级别而言，即甚至对于最低的 亮度而言，不管单独比特的序列一一即其单独的开关阶段一_在一个 图像周期内如何排列或分布，过沖序列的影响都是最小的，在更加特 别优选的实施例中，应当选择所述频率，使得过沖序列的至少一个完 整的周期基本上位于最低有效位(常规上称为LSB)的开关阶段内。
除了用于连接直流电压源的电压源终端和用于连接高压放电灯的 灯终端之外， 一种依照本发明构造的、用于依照本发明的投影系统中 高压放电灯的特殊优选灯驱动器具有一电路配置，其将分接自直流电 压源的直流电转换成基本上为方波的交变电流，该交变电流用于高压
放电灯，其频率在40Hz和2kHz之间，优选地在45Hz和150Hz之间。 这种情况下的电路配置被设计成使得在高压放电灯工作期间出现在电 流过零点之后的交变电流中的过冲序列的频率大于或等于7. 5kHz，优 选地大于或等于9. 5kHz。
如果所述电路配置具有设置高压放电灯工作电流的振幅的开关转 换器，即它对电流轮廓施加影响，并且该电路配置具有改变电流方向 的换向器电路，那么换向器电路中的电感和开关转换器中的电容被设 计成使得过沖序列的频率对应于前述值。在设定换向器电路的内部电 感时，还应该考虑灯本身的电感，使得在换向器电路内起作用的电感 必须根据其它部件来进行设计。
在本发明的范围内，不仅出现在过零点之后的过沖频率被增大， 而且优选地可能出现在其它陡峭的电流变化之后(例如在特意叠加在
"基本交变电流"之上的前述电流脉沖之后)的过沖频率也被增大。 在前述灯驱动器配置中无需附加开销的情况下就能方便地获得所述效 果。
根据下述实施例，本发明的这些和其它方面是显而易见的，并且 将参照下述实施例对其进行阐述。


图1显示了一种投影系统的典型实施例的示意性表示。 图2显示了一种示意性表示，以解释图像内亮度级别的时间序贯 表示。
图3显示了灯工作电流、所得到的光通量和用于驱动投影系统不
同部件的同步时钟的示意性表示。
图4显示了一幅曲线图，该曲线图代表针对不同开关时间的光通 量中相对误差与过冲序列频率的关系。
图5显示了一种依照本发明的灯驱动器典型实施例的基本电路
图1显示了一种典型的DLP⑧投影系统1。这种系统含有高压放电 灯，优选地是所谓的UHP (超高性能)灯，该灯配置在反射器3中。灯 2由驱动器IO提供所需的方波电压。灯2发出的光被反射器3聚焦到 会聚透镜5的方向上。在该光的波束路径中，有个彩轮4位于反射器3 和会聚透镜5之间。彩轮4优选地被尽可能精确地放置在位于反射器3 和会聚透镜5之间的焦点处，使得彩轮4上的光斑尽可能地小。会聚 透镜5保证了位于其后的显示设备——此处即所谓的DMD(数字镜片设 备)一一受到尽可能良好的照明。如在引言部分中已经提到的，这种 DMD是块具有微型镜片7阵列的芯片，这些微型镜片用作显示元件7， 可以被单独倾斜，使得镜片7或者通过投影物镜8将光反射到投影面F 上(参见图2)，或者利用适当倾斜的镜片7，将光反射到吸收器表面 (未示出)。
这里彩轮4具有颜色分别为红色r、绿色g和蓝色b的三段。该 彩轮4在一个图像周期VT内绕其自身轴旋转一次或多次，以便连续产 生单色蓝色图像、单色红色图像和单色绿色图像，由于观察者眼睛的 惰性，这些单色图像联合形成彩色图像。当然，也可能使用其它的彩 轮，例如具有四段(红色段、绿色段、蓝色段和白色段)或具有六段 的彩轮，来代替具有三段的彩轮，所述具有六段的彩轮中，两红色段、 两绿色段和两蓝色段的位置彼此分别相对。后面的彩轮变体的优点 是，该彩轮只需以一半的频率旋转。可替换地，还可以引入其它不同 的颜色段，例如黄色、青色等等。
控制设备9驱动显示设备6 (为了简单起见，以下也称为"显示 器")、彩轮4和灯驱动器10，从而保证了这些部件6、 4、 10的同步， 这将在下面详细说明。例如，作为输入信号，控制设备9可以接收视 频信号V，它包括由投影系统1再现的视频数据。显然，控制设备9也 可以由多个控制子设备组成。例如，也可以提供分立的控制设备以驱 动显示器6的显示元件7，并且这可以特别配置在具有DMD芯片的电路 板上。同样可能的是，将完整的控制设备与例如DMD芯片集成在一个 部件中，并且从那发出用于其它部件的同步命令。另外可能的是，其 它部件如彩轮或灯驱动器，具有自身的控制设备，这些控制设备依次 向其它部件发送同步命令。最终必需的是，这些部件以所需要的方式 彼此同步，以便在投影表面F上生成预期的图像。
图2显示了一种图形表示，以解释如何通过各个镜片7的时间调 制开关在图像中表示不同的亮度级别B" B2、 B3、 B" B5、 B6。这里通 过示例表示了具有6x6个单独镜片7的DMD芯片。通过投影物镜8，由 各个镜片7反射的光线被表示成投影表面F上的图像IM内的图像像 素。为了清楚起见，该示例中在矩阵图像IM的两中心列的其中一列只 显示了六个不同的亮度级别B,、 B2、 B3、Bs、 B6。
在投影物镜8和投影表面F之间表示了一个图像周期VT内的时间 轮廓。所表示的示例依据的是一种简化的版本，其中16种不同的亮度 级别可借助四个比特进行数字表示。从技术上讲，这是通过分别用相 关图像周期VT内特定光开关阶段的总长度定义这些比特来完成的，即 一个比特的值取决于一个图像周期VT期间光轰击投影表面F上的各图 像像素的时间有多长，即光打开的时间有多长。DMD芯片6的下面显示 了比特序列的示例，这些比特序列可以针对DMD芯片6的中心列中的 各个镜片7自顶向下设置(图2中)。由此，顶部的镜片在一个图像 周期VT内被驱动，使得对应的图像像素具有最低的亮度级别B6。由此， 该镜片用值0驱动，其二进制对应数字[OOOO]。其下的镜片用来表示 下一个亮度级别B5，因此用二进制数字
驱动。换言之，如此打 开该镜片，使得仅在对应于最低有效位的时间跨度期间发出光，否则， 关闭该镜片。当总共存在16种级别时，这个时间跨度是总的图像周期 VT的十六分之一，它在图2中有相应的表示。往下第三个镜片用于表 示再下一个亮度级别，因此接收二进制数值
，以便在图像周期 VT的八分之一的时间段内打开该镜片，在其余时间内关闭该镜片。这 样，可以任意地用数字表示16种亮度级别，其中在最高亮度级别 的情况下，镜片在整个图像周期VT内将光反射到投影平面上的相关像 素上。这在图2中由底部镜片和图像IM的相关列中的相关顶部图像像 素表示出来。
现在，如果要以上述方式用离散数字数值表示信号，那么分辨率 就由可能的级别数来设定。现代投影系统的标准是8比特表示。这对 应于总共256个亮度级别。 一般来说，有必要使光通量尽量恒定，以 便这种表示的精度至少优于或等于最低亮度级别。如果在这种表示中 出现了大于最低可表示级别的误差，那么有时可能不再存在恒定功 能。这意味着，实际应当至少比较亮的数值由于光通量的一致性中可
能的误差而变得更暗。不幸的是，由于这种误差导致緩变彩色轮廓中 条紋的出现，它们在图像中尤其易于被察觉。
下面将给出有关光通量的一致性中最大可容许相对误差的估计， 该最大可容许相对误差不会引起图像中的可见误差，因而仍然被容
许。为了简单起见，为此将灯随时间发出的平均光通量设为100%。 一 个比特的打开时间按惯例用ns指示。因此一个比特内的光量单位为
如前面所提到的，所述表示的精度必须至少优于或等于最低可表 示级别。假定常规的图像速率为60Hz — 一三幅彩色图像在一个图像周 期内被连续显示——并且采用常规的8比特表示(256种级别)，那么 最低有效位的打开时间是
tLSB = 1/(60.3.256)= 21.7 ^AS (1)
在恒定光通量为100%时，这对应于光量为2170ns%。
因此，能够由光通量中的误差造成的所有干扰都应当小于 2170ns。y4。如果持续时间为200ns的过冲序列出现在光通量中，那么平 均而言其振幅必须至多为光通量平均振幅的
2170一 + 200fis = 10. 85%。
关于这一点，图3显示了在一个图像周期VT期间投影系统内不同 参数相对时间的曲线轮廓的示意性表示。
曲线S显示了同步信号的轮廓，该同步信号用于使灯驱动器10、 彩轮4和显示器6彼此同步。
曲线L显示了灯电流的轮廓。这里采用了方波交变电流，其半个 周期对应于图像周期VT的长度。这意味着，例如在图像频率为60Hz 时，灯驱动器10的方波交变电流频率为30Hz。灯驱动器10调节电流 的形状，使得电流脉冲"(即所谓的抗平整脉沖)被设定在紧邻电流 方向切换之前。如在引言部分中所解释的，这保证了弧光放电尽可能 保持稳定，并且电极的耐用性得到延长。然后在紧邻过零点之后出现 所不希望的过冲序列0。
曲线Z显示了投影面F上光强度的轮廓(假定同时没有借助镜片
使光倾斜开来)。
在光通量轮廓Z中可以清楚地看到因电流轮廓中的过沖序列而引 起的光波动。这意味着过冲序列也几乎未经改变地出现在光通量轮廓Z
中。在起始和结束处，以及在图l象周期VT期间的两个位置处，光通量 轮廓Z还显示了辐条时间s ，在所述辐条时间中在颜色改变期间光被隔 离掉。不同的颜色阶段红色r、绿色g、蓝色b位于辐条时间s之间。
如同曲线S、 Z、 L的轮廓所显示的，灯驱动器10和彩轮4经过 同步，使得电流轮廓Il中的抗平整脉冲Iw与辐条时间s精确吻合。但 是，这意味着跟随在抗平整脉沖L后的过冲序列0位于图像周期VT 内的过零点之后。因此按照上面的计算，有必要保证由过冲序列0产 生的误差尽可能地小。这是依照本发明如下完成的，即增大过冲序列0 的频率到以下程度，使得至少一个完整的周期P位于过零点后的连贯 的显示器打开或关闭阶段ts内，如图3中所示。
这里应当记住的是，在图像周期VT内适当放置各个比特自然可以 保证在图像周期起始处(即在过冲序列出现的区域内)的连贯打开或 关闭阶段ts相对较长。最大可表示比特的长度为2560jis，镜片开关时 间为20jis，如同当前通常使用的取值，该最大可表示比特例如可以总 是被设定在图像周期VT的起始处。但是按照惯例，由于过长的打开时 间会使得在运动图像中出现闪烁，或者如果眼睛在图像上运动，过长 的打开时间会引起闪烁的出现，因此更大的比特也被进一步划分成更 小的开关阶段。因此，实际中单个打开和关闭阶段的持续时间其数量 级通常在100 1000ns，优选地使用小的开关阶段。
过冲序列期间的光通量轮廓L (t)从数学上可以如下描述
<formula>formula see original document page 12</formula>这里，f^g为频率，AnM为振幅，TH^为过冲序列的衰减时间常数。
因此，可以将光通量的偏差AL计算为过冲序列的频率f"w的函
数，并且这种计算是按照置于过零点后的开关阶段ts的长度来进行
的
<formula>formula see original document page 12</formula>这种情况下，Lm为最低有效位的长度。该函数用项106 100/L"b归一
化后没有量纲。
方程(3)给出的关于偏差AL的函数在图4中表示成针对不同开关时间TS的过冲序列频率fn^的函数。这种情况下最低有效位的长度
设为Llsb-10hs，它对应于更新一代镜片阵列的期望标准，所述更新一 代镜片阵列具有值为10ps的更高开关时间。然后对于方程(1)，按 照上述计算，最低有效位的光量将为1000ns%。图4中的曲线分别表 示针对90ns和700jis之间的开关时间的、误差与过冲序列频率之间的 关系，其函数对应 ts=90jis， ts-lOOjis，
AL3: ts=125ns，
AL" ts=150ns，
AL: ts=300ns，
AL: ts=700ns。
图4中的曲线当然也与过沖序列的振幅有关。计算图4中的曲线 时采用了相对较高的值，针对这些曲线，过冲频率的振幅可以高达平 均"正常"电流振幅的40% (而不是当前坚持的小于10%的值)。所述 容许误差小于l。这些曲线清楚地表明，对于超出？800Hz左右的频率 来说，开关时间ts为lOOjis时误差降到小于1。但是，频率约为5000Hz 时，对于所有的开关时间而言误差都超过l，所述5000Hz频率是当前 常规使用的过冲序列频率。这清楚地说明，增大过沖序列频率f"^能 够导致光通量中误差的显著下降。对于图4中表示的真实条件而言(所 述真实条件已经考虑到用于最低有效位的降低了的开关时间lOjis)， 频率增大到超过7. 8kHz就足以利用相对较小的开关时间100ns来补偿 换向后由过冲序列产生的光通量中的误差。
图5显示了一种灯驱动器10，由该灯驱动器通过合理设计不同部 件可以以直接的方式得到过沖序列频率足够高的对应的电流轮廓。灯2 通过适当的灯终端21连接到该驱动器10。
该灯驱动器IO通过电压源终端16连接到直流电压源VI。这个外 部直流源的电压例如为380V。在输入侧，驱动器10具有开关转换器 17，它负责施加期望的灯电流。这个开关转换器17由开关M1、 二极管 Dl、电感L1和电容C1 (例如电容器)组成。控制设备ll通过电平移 位器13控制开关M1，从而控制灯2中的电流。才艮据该实施例，也可以 由控制设备11使用感应测量元件14来监控所述电流。对于电压测量，
则通过分压器15从电容器Cl分接相应降低了的电压，并且通过模-数 转换器12在控制设备11中测量该降低了的电压，所述分压器15由两 个电阻器Rl和R2组成。电容器C2仅仅用来减小测量信号中的干扰。
然后，将相应预成形电流传送到包括换向器驱动器19的换向器电 路18，所述换向器驱动器19以桥形电路的方式切换四个开关M2、 M3、 M4、 M5，从而相应地切换到灯2的电流。
为了将灯点亮，灯2还要耦合到点火变压器20。这个点火变压器 20在通常对称地安装到灯2的两个终端21，如这里所显示的。点火变 压器20提供高达20kV的电压，用于点亮灯2。点火变压器20的电感 LT1、 LT2也起着在灯2的进一步操作期间平滑电流的作用。
由相应的模型计算可知，过零点后过冲序列的频率f"w主要受一 方面灯电感、点火变压器电感LT1和LT2、换向器电路18中存在的任 何其它串联电感的总和L的影响，以及受另一方面开关转换器17中滤 波器电容器C1的影响。然后，作为相对较好的近似，所述频率可以如 下描述
通常，灯2本身的电感L,，约为300nH。当前在常规的灯驱动器 中使用了点火变压器，使得换向器电路18中的电感L约为500jiH。通 常，先前在开关转换器中使用的电容Cl值为1jiF。根据方程(4)， 对于出现在当前常规的灯驱动器中的过冲序列频率而言，得到频率 5627Hz。
如果开关转换器17中使用的电容Cl的值改为0. 5pF,那么过冲 序列频率可以很容易增加到f"ng=7958Hz。如果另外使用了适当选择的 点火变压器，以保证换向器电路18中的电感L减半，那么实际上得到 的频率为f^g=9597Hz。这表明，即使在先前的驱动器技术中，通过直 接的技术措施将期望频率增加到超过7500Hz，优选地为9500Hz的频 率范围，已经是可能的，并且能够显著地改善图像的质量。
总的来说，应当再一次指出的是，在附图和说明书中表示的系统 和方法仅仅是典型的实施例，本领域技术人员可以在很大程度上对它 们做出改变，而不偏离本发明的范围。为了完整起见，还要指出的是， 不定冠词"一"或"一个"并不排除也存在一些相关特征的可能性。
权利要求
1.一种用于操作投影系统(1)的方法，-其中图像(IM)中的亮度级别(B1、B2、B3、B4、B5、B6)由特定图像周期(VT)内许多光打开阶段的总长度表示，-并且其中投影系统(1)的高压放电灯(2)通过灯驱动器利用基本上是方波的交变电流(IL)来操作，使得在高压放电灯(2)工作期间出现在电流过零点之后的交变电流(IL)中的过冲序列(0)具有的频率足够高，以至于对于每个可能的亮度级别而言，过冲序列(0)的至少一个完整的周期(P)基本上位于过零点之后的光打开或关闭阶段(ts)内。
2. —种如权利要求1所述的方法，其特征在于操作高压放电灯 (2)，使得过冲序列(0)的频率大于或等于7. 5kHz。
3. —种如权利要求2所述的方法，其特征在于操作高压放电灯 (2)，使得过冲序列(0)的频率大于或等于9. 5kHz。
4. 一种如权利要求1 3中任意一项所述的方法，其特征在于图 像(IM)中的亮度级别(B,、 B" B3、 B" B"由图像周期(VT ) 内具有不同值的比特序列数字表示，这些比特分别用相关图像周期(VT)内的光打开阶段的长度来定义，并且操作高压放电灯(2)，使 得过沖序列(0)的频率足够高，以至于过冲序列(0)的至少一个完 整的周期(P)基本上位于最低有效位的开关阶段内。
5. —种如权利要求1~4中任意一项所述的方法，其特征在于与 工作电流(IO极性相同的电流脉冲(I")在电流过零点之前被叠加 到工作电流(IO之上。
6. —种如权利要求5所述的方法，其特征在于投影系统(1 )包 括用于时间序贯颜色表示的彩色滤光片(4)，它在一个图像周期(VT) 期间在不同颜色(r、 g、 b )之间轮换，这种颜色变化与交变电流(II) 同步，使得电流脉沖(LO出现在颜色变化所要求的时间跨度(s )内。
7. —种投影系统(1)，含有 -高压放电灯(2)，-带控制设备(9 )的显示设备(6 )，所述控制设备(9 )以时间 调制的方式开关显示设备(6)，使得图像(IM)中的亮度级别(B,、 B2、 B3、B5、 B6)由特定图像周期(VT)内许多光打开阶段的总长度来表示，-灯驱动器(10)，其被设计成使得投影系统(1)的高压放电灯 (2)以基本上为方波的交变电流(IO操作，从而在高压放电灯(2) 工作期间出现在电流过零点之后的交变电流(IO中的过冲序列(0) 具有的频率足够高，以至于对于每个可能的亮度级别(B!、 B2、 B3、 B5、 BO而言，过冲序列(0)的至少一个完整的周期(P)基本上位于 过零点之后的光打开或关闭阶段(ts)内。
8. —种用于投影系统(1 )中的高压放电灯(2)的灯驱动器(10)， 含有用于连接直流电压源(VI)的电压源终端(16);用于连接高 压放电灯(2)的灯终端(21);以及电路配置，该电路配置将分接自 直流电压源(VI)的直流电流转换成用于高压放电灯(2)的基本上为 方波的交变电流(IO，其频率介于40Hz和2kHz之间，优选地介于 45和150Hz之间，所述电路配置被设计为使得在高压放电灯(2)工 作期间出现在电流过零点之后的交变电流(II)中的过沖序列(0)的 频率大于或等于7. 5kHz，优选地大于或等于9. 5kHz。
9. 一种如权利要求8所述的灯驱动器，其特征在于所述电路配 置含有设置高压放电灯(2 )的工作电流振幅的开关转换器(17 )和切 换电流方向的换向器电路(18)，其中基本上换向器电路(18)中的 电感(LT1、 LT2)和开关转换器(17)中的电容(CI)被设计成，使 得过冲序列(0)的频率大于或等于7.5kHz，优选地大于或等于 9.5kHz。
全文摘要
描述了一种用于操作投影系统(1)的方法，其中图像(IM)中的亮度级别(B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆)由特定图像周期(VT)内许多光打开阶段的总长度表示。投影系统(1)的高压放电灯(2)通过灯驱动器以基本上为方波的交变电流(I_L)操作，从而在高压放电灯(2)工作期间出现在电流过零点之后的交变电流(I_L)中的过冲序列(0)的频率足够高，以至于对于每个可能的亮度级别而言，过冲序列(0)的至少一个完整的周期(P)基本上位于过零点之后的光打开或关闭阶段(t_s)内。还描述了一种投影系统(1)和用于这种投影系统(1)中的高压放电灯(2)的灯驱动器(10)。
文档编号H04N9/31GK101167370SQ200680014716
公开日2008年4月23日 申请日期2006年4月21日 优先权日2005年4月28日
发明者C·D·C·胡伊杰, C·德佩, H·菲詹, S·哈贝茨, T·芒特斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司