使用灯的投影仪、用于控制放电灯光源的方法和程序的制作方法

专利名称：使用灯的投影仪、用于控制放电灯光源的方法和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影仪，该投影仪使用诸如高压汞蒸气灯的要由交流驱动 点亮的灯，并且涉及光源控制方法和用于驱动控制为该投影仪的光源的灯 的程序。
背景技术：
大量的投影仪通常使用诸如高压汞蒸气灯的放电灯作为光源。
图1A至图1F是分别示例数字光处理(DLP，注册商标)系统的投影 仪中的交流驱动放电灯的驱动的时序图。图1A示例将置于放电灯的光路下 游中的色轮的每个颜色段插入光路的时刻。这里，在色轮上，总共四段分 区置于圆形形状中，该四段为增强要投影的图像的亮度的W滤光器(白色， (透明或无滤光器))以及三原色的R (红色)滤光器、G (绿色)滤光器、 和B (蓝色)滤光器。色轮的旋转以时分方式按R、 G、 W、及B的顺序顺 次地将每段插入光路中。
图1B至图1E分别通过图2中所示的每个驱动条件中的矩形波形示例 驱动信号A至D。在图1B至1E的每幅图中，例如，分别地，如果其驱动 信号电平为高，则光源灯的压载生成从放电灯的两个相对地部署的电极中 的一个至放电灯的另一个电极的放电，或者，如果其驱动信号电平为低， 则压载生成从所述另一个电极至所述一个电极的放电。
这里，前述DLP系统的投影仪中具有的限制是，必需将用于驱动信号 的信号与色轮的旋转周期同步地输入。
图1F示例违反该限制的驱动信号E，并且描绘中途切换高电平和低电 平的状态，其中色轮上的B滤光器的段出现于光路上。当放电灯此时刻由 驱动信号驱动时，自然，投影仪不能精确地投影对应于输入信号的图像。
另一方面，存在用于高压汞蒸气灯的极优操作的温度条件，并且优化 交流驱动的频率获得适合的温度条件。适合的温度条件确保发光效率和使用寿命，并且抑制汞蒸气灯的闪烁的发生。
关于一种技术，因此，W095/35645公开了一种技术，其中以灯电流的 半周期的预定分数生成电流脉冲，以抑制交流驱动放电灯的闪烁，并且电 流脉冲与灯电流具有相同的极性并在生成灯电流的半周期的后面部分中叠 加于灯电流上。
对前述常规DLP系统的投影仪中的交流驱动放电灯的控制必需与色轮 上的段同步，并且必需以具有每个段的切换时序的时序使驱动信号波形的 极性相反，使得其导致将驱动频率限制于一定程度。
如图2中所示，如果色轮包含R、 G、 B、及W的总共四段，并且输入 视频信号的频率为在NTSC系统(其为电视系统的一种)中采用的或在通 用个人电脑(PC)中采用的60Hz，则色轮导致以120Hz的频率旋转，其是 二倍频。因此，图1B、 1C、 1D、及1E中分别所示的驱动信号A、 B、 C、 及E的驱动频率分别变为60Hz、 120Hz、 180Hz、及240Hz，并且这里，驱 动频率受到60Hz的整数倍的值的限制和不高于240Hz的值的限制。
此外，如果考虑PAL系统(50Hz)(其为其它电视系统中的一种)，则 投影仪必需找出在限制的条件下驱动放电灯的适合的频率，限制的条件为， 频率应当为50Hz的整数倍且不高于200Hz，并且其应当为60Hz的整数倍 且不高于240Hz，这样，设定特定的和适合的频率非常难。
以上专利文献中描述的技术是在周期内改变交流驱动灯的驱动波形的 一种技术。如果系统使用以上技术(由于如同DLP系统的投影仪的色轮的 旋转，该系统在色轮的一个段时段中改变要由微镜器件显示的图像的内容 以进行色调控制)，则进行精确的色调控制是不可能的。

发明内容
本发明涉及投影仪、用于控制投影仪的光源的配置为实现稳定的图像 投影的方法和程序。
根据本发明的实施例，投影仪包括 交流电驱动灯；
旋转色轮，包括用于透射彩色光的色段并置于始于所述灯的光路中， 所述色段包括透明段；投影单元，配置为由透射通过所述色轮的所述彩色光形成光学图像；
以及
光源控制单元，配置为在所述色轮的所述透明段出现于始于所述灯的 所述光路中的时段中提高所述灯的驱动频率。
根据本发明的另一实施例， 一种用于控制投影仪的方法，所述投影仪 包括交流电驱动灯；旋转色轮，包括用于透射彩色光的色段并置于始于 所述灯的光路中，所述色段包括透明段；以及投影单元，配置为由透射通 过所述色轮的所述彩色光形成光学图像，所述方法包括
在所述色轮的所述透明段出现于始于所述灯的所述光路中的时段中提 高所述灯的驱动频率。
根据本发明的另一实施例， 一种用于投影仪的计算机程序，所述投影 仪包括交流电驱动灯；旋转色轮，包括用于透射彩色光的色段并置于始 于所述灯的光路中，所述色段包括透明段；以及投影单元，配置为由透射 通过所述色轮的所述彩色光形成光学图像，并且所述程序包括
在所述色轮的所述透明段出现于始于所述灯的所述光路中的时段中提 高所述灯的驱动频率。
将在下面的描述中提出本发明的附加的目的和优点，并且部分将从描 述变得明显，或通过实践本发明而学到。
通过尤其是以下指出的手段和组合可以实现和获得本发明的目的和优占。
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被并入并构成说明书的部分的附图示例本发明的实施例，并与以上给 出的总体描述和以下给出的实施例的详细描述一起，用于解释本发明的原 理，其中
图1A、 1B、 1C、 1D、 1E、及1F是示例为通用DLP系统中的投影仪 的光源的交流驱动灯的驱动信号波形的视图； 图2是示例交流驱动灯的频率条件的视图3是示例根据本发明的实施例的投影仪的示意性配置的框图电路图； 图4A和4B是示例根据本发明的实施例的交流驱动光源灯的驱动信号波形的视图；以及
图5是示例用于设定驱动频率于根据本发明的实施例的交流驱动光源 灯的W (白色)段的处理的流程图。
具体实施例方式
现在将参照附图描述根据本发明的投影仪的实施例。以下，将描述一 个实施例，其中本发明应用于DLP系统的投影仪。
图3解释根据实施例的投影仪10的电路配置。图3示出了功能电路的 示意性配置，并且还包括安装其上的不同于具有实际LSI、 IC等的配置的 部件。
由视频转换器13通过输入/输出接口 12和系统总线SB将来自输入/输 出连接器单元11的多种标准视频信号输入转换成具有指定格式的视频信 号，然后，将该信号发送至投影编码器14。
编码器14将输入视频信号存储至视频RAM 15中，并且还从视频RAM 15中的存储内容生成投影信号，以将它输出至投影驱动单元16。
驱动单元16驱动例如微镜器件17，微镜器件为更高速率时分驱动中的 空间光调制(SOM)元件，通过时分驱动，响应于投影信号，以颜色分量 的显示色调的数量和分区的数量倍乘适合的帧速率，例如NTSC/PC系统中 60帧/秒的帧速率。
在利用经由色轮20的适合的原色给白光(其具有从交流驱动光源灯19 发射的高亮度并使用例如外部高压汞蒸气灯，光源灯19置于反射器18中) 着色以生成具有通过光隧21的一致的亮度分布和矩形横截面的光通量后， 通过全反射反射镜22上的光通量以辐射它，由反射的光形成光学图像，并 且通过投影透镜23将光学图像投影在屏幕上(这里未示出)。
光源灯19的照明驱动和由马达(M)执行的色轮20的旋转驱动基于从 投影光处理器25施加的电压值操作。
另外，温度传感器26靠近反射器18的光源灯19部署，以保持探测光 源灯19的温度，并且也将由温度传感器26获得的光源灯19的温度探测信 号输入至投影光处理器25。
控制单元27进行以上给出的每个电路的整个操作控制。控制单元27包含CPU、具有由CPU在投影操作中执行的操作程序和固定地存储其中的
每种类型的数据等的非易失性存储器、及工作存储器等。
控制单元27也经由系统总线SB连接至距离测量处理器28和音频处理 器29。
距离测量处理器28控制包含两对相位差传感器的距离测量传感器30 来从来自测量传感器30的探测输出计算至任意点位置的距离，并且将计算 的距离值数据供应至控制单元27。
音频处理器29具有诸如PCM声源的音频电路，模拟转换投影操作中 供应的音频数据以驱动扬声器31，放大以发射音频数据，或如果需要则生 成嘟嘟声等。
每个键开关单元32处的每个键操作信号直接输入至控制单元27，并且 来自Ir光接收单元33的信号也直接输入至控制单元27。
键开关单元32包含例如电源键、自动聚焦/自动梯形失真校正(AFK) 键、縮放键、输入选择键、光标("r、 "i"、"、")键、"Enter"键 等，类似的键也布置在投影仪10的遥控器(未示出)上。
光接收单元33包括置于投影仪10的前表面和后表面上的每个Ir光接 收元件，并且将来自投影仪10的遥控器的红外光接收信号转换成代码信号， 以将它发送给控制单元27。
接下来，将描述实施例的操作。
图4A示例色轮20的旋转周期。作为图1A中所示的类似方式，除了 对三原色的R (红色)、G (绿色)、及B (蓝色)的每段外，增强要投影的 图像的亮度的W (白色，(透明或无滤光器)分区置于圆中、在色轮上G 和B段之间。然后通过马达24的旋转驱动在始于光源灯19的光路中按R、 G、 W、及B的顺序环形地插入总共四段。
图4B示出了在投影光处理器25与色轮20的旋转同步地交流驱动光源 灯19的情况下的电流值的驱动信号波形F。
如图4B中所示，投影仪IO仅在对应于W段的时段中供应高频信号至 光源灯19，以在包含光源灯19的电极对之间生成多次放电，同时投影每个 原色的图像，在对应于R段的时段中在高电平对该图像进行色调控制，并 且在对应于G和B的每段的时段中在低电平对该图像进行色调控制。依赖于色调，在对应于G或B段的时段中将驱动信号F设定为高电平。
此时，控制单元27将基于亮度信号Y 二值化了的视频信号通过投影驱 动单元16显示在微镜器件17上，并且此高频驱动使得投影透镜23相继地 将具有相同内容的亮度信号的二值化了的图像多次投影到屏幕上。
通过进行该操作，通过提高驱动频率的量而不引起投影的图像的质量 变坏，投影仪10加速构成光源灯19的超高压汞灯处的卤化循环，保持光 源灯19的电极温度在适合的范围内，以尽可能地限制闪烁的发生。
在对应于W段的投影时段中，微镜器件17显示例如将整个屏幕转换 为白色的图像，然后，投影仪10使得还投影更亮的图像成为可能。
然而，该显示导致生成所谓的"不完全黑"，由此导致图像中本应该原 始地着色成黑色的部分被显示成灰色。
因此，在此实施例中，如上述，投影仪10在对应于W段的时段中投 影基于亮度信号数字化了的图像，并且能够清楚地表达亮的部分和暗的部 分，以再现逼真的图像，同时抑制"不完全黑"。
在投影基于亮度信号的数字化了的图像中，如果用户可以任意地调整 用于数字化亮度信号的阈值，则投影仪10能够投影具有适应于设定环境、 适应于用户自己的喜好等的图像质量的图像，设定环境诸如是安装投影仪 IO的房间的明暗性质。
本发明的一个实施已经描述投影仪10对对应于W段的每个时段与色 轮20的旋转周期同步地高频驱动光源灯19。然而，不需要具有甚高频的驱 动的情况可以认为依赖于光源灯19的特性。因此，例如，在色轮20的多 重旋转期间，即对应于W段的次数中的多于一次中的仅一次，在对应的时 段中高频驱动光源灯19以提高光源灯19的电极温度、以及加速卤化循环 以维持其电极温度在固定范围是可能的途径。
对于投影仪10，使高频驱动光源灯19中的频率在对应于W段的时段 内可调也是可接受的。
在对应于W段的时段中不仅控制光源灯19的驱动频率，而且控制其 驱动电压也是可能的途径。在该情况下，因为可能通过提高对应时段中的 驱动电压来增强光源，所以投影仪10可以进一步有效地抑制闪烁的发生。
控制驱动电压而不是控制驱动频率也是可接受的。图5是示例投影仪10自动地使其频率可调时的操作范例的流程图。假 定控制单元27通过投影光处理器25执行控制操作。
在此描述中，由温度传感器26探测的光源灯19的温度由Ts (可变的) 表示，光源灯19的温度范围(卤化循环适合发生在该温度范围内)的下限 值由T1 (固定值)表示，光源灯19的温度范围(卤化循环适合发生在该温 度范围内)的上限值由Th (固定值)表示，并且那时对应于W段的时段内 光源灯19的驱动频率由fW表示。
在步骤S01中，温度传感器26探测光源灯19的温度Ts。在步骤S02 中，确定探测的温度Ts是否低于下限值Tl。如果温度Ts不低于下限值Tl， 则在步骤S03中确定温度Ts是否低于上限值Th。如果Ts低于上限值Th， 则流程返回步骤SOl。换句话说，步骤SOl、 S02、及S03中的循环处理识 别光源灯19的温度Ts没有脱离适合发生卤化循环的范围。
如果在步骤S02中确定探测的温度Ts低于下限值Tl，则投影仪10进 行更新设定，以将那时设定的对应于W段的时段中光源灯19的驱动频率 fV提高一个等级(步骤S04)。
除了确证更新设定后的驱动频率不超过驱动频率的上限值(步骤S05) 外，流程再次返回至从步骤SOl的处理。
通过此处理，如果确定光源灯19的温度低，则投影仪10能够顺次地 逐步提高对应于W段的时段中光源灯19的驱动频率fW，并通过进一步加 速卤化循环来提高光源灯19的电极温度。
如果通过重复地执行步骤S04中的处理多于一次而没有如预期的提高 光源灯19的电极温度，以致使得更新设定后的驱动频率超过预设驱动频率 的上限值，则由于某种原因，光源灯19处于过冷状来，在步骤S05中确定 这种状况。投影仪IO然后通过在例如投影图像中的指导消息中显示来显示 事实，以将它通知给用户，并立即停止投影操作，并防止光源灯19变坏(步 骤S06)。
在步骤S03中，如果确定探测的温度不低于其上限值Th，则投影仪IO 执行更新设定，来将那时预设的对应于W段的时段中光源灯19的驱动频 率fW降低一个等级，以抑制卤化循环(步骤S07)。
除了确证更新设定后的驱动频率不低于预设下限值(步骤S08)夕卜，流程再次返回至始于步骤S01的处理。
通过此处理，如果光源灯19的温度高，则投影仪10能够顺次地逐步 降低对应于W段的时段中光源灯19的驱动频率fW，和通过抑制卤化循环 来降低光源灯19的电极温度。
当通过重复地执行步骤S07中的处理多于一次而没有如预期的降低光 源灯19的电极温度，以致使得更新设定后的驱动频率低于预设驱动频率的 下限值时，则由于某种原因，光源灯19处于过热状来，投影仪10在步骤 S08中确定这种状况。投影仪IO然后立即停止投影操作，以防止光源灯19 变坏(步骤S09)。
如上述，投影仪10使得对应于W段的时段中用于交流驱动光源灯19 的频率自动地改变，总是执行稳定的卤化循环以保持光源灯19的电极温度 在固定的范围内，并且能够自动地维持闪烁的发生受到充分抑制的状态。
已经基于由温度传感器26探测的光源灯19的温度执行了对图5描述 的操作。然而，可以在例如控制单元27的内部的工作区域中设置用于计数 电源开启后的时间的计时器，并且可以假定在电源开启后直到经过固定的 时段的启动时段中，没有充分提高光源灯19的电极温度，投影仪10于是 可以根据计时器的计数的值主动地提高W段的时段中光源灯19的驱动频 率。
由此，投影仪10能够减小电源开启后直到光源灯19被充分加热并处 于稳定的卤化循环的启动时段，快速转换为以稳定的图像质量进行投影操 作，并延长光源灯19的使用寿命。
如果寿命期内(across the age)，光源灯19发生卤化循环中的改变，通 过考虑这个情况，可以给例如控制单元27中的例如非易失性存储器设置用 于计数光源灯19的累积的使用时间的计时器，并且可以根据计数值调整W 段的时段中光源灯19的驱动频率。
由此，甚至在光源灯19已经使用了长的时间，并且已经发生了光源灯 19的卤化循环中的改变时，光源灯19也能够将投影操作维持在类似的循环 被维持并且闪烁的发生受到充分抑制的状态中一段长的时间。
实施阶段已经示例了将本发明应用于使用微镜器件作为SOM元件的 DLP系统的投影仪，以响应于视频信号形成光学图像的情况，本发明不限于此范例，并且即使投影仪是使用SOM元件中的任一个的投影仪，本发明 也可以类似地应用于使用作为光源的被交流电驱动的放电灯的投影仪，诸 如透明液晶显示面板、包括硅上液晶(LCOS)的反射型液晶面板、及使用 光栅光阀(GLV)技术的GxL (注册商标)。
本发明不限于于此示出和描述的具体细节和代表性实施例，并且在实 施阶段，可以以多种形式具体化本发明而不脱离其总体创新概念的精神或 范围。通过适合地尽可能地组合前述实施例中执行的功能，可以实施这些 功能。前述实施例包括若干实施阶段，从依赖于给出的实施例中公开的多 个构成元件的适合的组合可以引出若干发明。如果从配置能够获得任何效 果，即使例如可以从前述实施例中示出的全部构成元件省略一些元件时， 也可以将省略构成元件的配置作为本发明引出。
权利要求
1、一种投影仪，包括交流电驱动灯；旋转色轮，包括用于透射彩色光的色段并置于始于所述灯的光路中，所述色段包括透明段；投影单元，配置为由透射通过所述色轮的所述彩色光形成光学图像；以及光源控制单元，配置为在所述色轮的所述透明段出现于始于所述灯的所述光路中的时段中提高所述灯的驱动频率。
2、 根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述投影单元在所述色轮的 所述透明段出现于始于所述灯的所述光路中的所述时段中投影基于亮度信 号二值化的图像。
3、 根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述光源控制单元在所述色 轮的所述透明段出现于始于所述灯的所述光路中的所述时段中逐渐地提高 或降低所述灯的驱动频率。
4、 根据权利要求3所述的投影仪，还包括配置为探测所述灯的温度的 温度探测器，并且其中所述光源控制单元根据所述探测器的探测结果逐渐提高或降低所述灯 的所述驱动频率。
5、 根据权利要求3所述的投影仪，还包括配置为计数电源开启后的时 间的计时器，并且其中，所述光源控制单元根据所述计时器计数的时间逐 渐提高或降低所述灯的所述驱动频率。
6、 根据权利要求3所述的投影仪，还包括用于计数所述灯的使用时间 的计时器，并且其中，所述光源控制单元根据所述计时器计数的时间逐渐提高或降低所述灯的所述驱动频率。
7、 根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述光源控制单元还在所述 色轮的所述透明段出现于始于所述灯的所述光路中的所述时段中控制所述 灯的驱动电压。
8、 一种用于控制投影仪的方法，所述投影仪包括交流电驱动灯；旋 转色轮，包括用于透射彩色光的色段并置于始于所述灯的光路中，所述色 段包括透明段；以及投影单元，配置为由透射通过所述色轮的所述彩色光 形成光学图像，所述方法包括在所述色轮的所述透明段出现于始于所述灯的所述光路中的时段中提 高所述灯的驱动频率。
9、 一种用于投影仪的计算机程序，所述投影仪包括交流电驱动灯； 旋转色轮，包括用于透射彩色光的色段并置于始于所述灯的光路中，所述 色段包括透明段；以及投影单元，配置为由透射通过所述色轮的所述彩色 光形成光学图像，并且所述程序包括-在所述色轮的所述透明段出现于始于所述灯的所述光路中的时段中提 高所述灯的驱动频率。
全文摘要
一种投影仪，包括交流电驱动灯；旋转色轮，包括用于透射彩色光的色段并置于始于所述灯的光路中，所述色段包括透明段；投影单元，配置为由透射通过所述色轮的所述彩色光形成光学图像；以及光源控制单元，配置为在所述色轮的所述透明段出现于始于所述灯的所述光路中的时段中提高所述灯的驱动频率。
文档编号H04N9/31GK101411186SQ20078001151
公开日2009年4月15日 申请日期2007年3月16日 优先权日2006年3月29日
发明者田中亮 申请人:卡西欧计算机株式会社