CN101213884A - 驱动投射系统中的放电灯的方法以及驱动单元 - Google Patents
驱动投射系统中的放电灯的方法以及驱动单元 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101213884A CN101213884A CNA200680023809XA CN200680023809A CN101213884A CN 101213884 A CN101213884 A CN 101213884A CN A200680023809X A CNA200680023809X A CN A200680023809XA CN 200680023809 A CN200680023809 A CN 200680023809A CN 101213884 A CN101213884 A CN 101213884A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lamp
- projection system
- waveform
- light
- state data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 58
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 17
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 9
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000000547 structure data Methods 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 35
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 8
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 241001269238 Data Species 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 241000226657 Clarkia concinna Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001463139 Vitta Species 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/36—Controlling
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
本发明描述了一种驱动投射系统(10)中的放电灯(1)的方法，其中，在前馈控制过程中，系统状态数据(SDL、SDF、SDV)包括与投射系统的设计有关的静态信息和/或与投射系统有关的动态信息和/或与灯的运行有关的动态信息。在系统状态数据(SDL、SDF、SDV)的基础上确定投射系统(10)所要求的瞬时目标光波形(LWT、LWT′)和波形校正函数。接着根据所要求的瞬时波形(RW)对放电灯(1)的实际电流(I)进行控制调节，在目标光波形(LWT、LWT′)和波形校正函数的基础上确定所要求的瞬时波形(RW)。本发明还描述了用于区段放电灯(1)的适当的驱动单元(11)以及投射系统(10)，这种投射系统(10)包括这种驱动单元(11)。
Description
技术领域
本发明涉及驱动投射系统中的放电灯的方法。本发明还涉及用于驱动投射系统中的放电灯的适当的驱动单元并涉及包括这种驱动单元的投射系统。
背景技术
放电灯尤其是高压放电灯包括灯壳，灯壳包括能够耐受高温的材料，如石英玻璃。用钨制成的电极从相反的侧面突入这种灯壳中。这种灯壳在下面的描述中也称为“电弧管”，并含有填料，这种填料包括一种或多种稀有气体，并且在汞蒸汽放电灯的情形中主要包括汞。通过穿过这些电极施加高压，在这些电极的顶端之间产生光电弧，然后可以用较低的电压保持这种光电弧。出于高压放电灯的光学性能的原因，除了其它的目的之外，优选将高压放电灯用于投射目的。要求将光源用于这些用途，并尽可能将这种光源形成为点状。此外，希望尽可能高的发光强度，这种发光强度伴有尽可能自然的光的光谱组成。可用所称的“高压气体放电灯”或“HID灯”(高强度放电灯)尤其是“UHP灯”(超高特性灯)来最佳地实现这些性能。
尤其是在将气体放电灯用在利用时序色彩产生方法以产生色彩图像的投射系统中时，必须确保在所产生的光通量中不出现波动，因为在这些系统中的光通量中的波动导致基色中的一种色彩以不同于其它基色的强度被展示出来，或者基色中的一种色彩的亮度在某些区域不同于其它区域中的亮度。
目前区别出两种类型的时序色彩产生方法：
在第一种方法中，通过三基色(“场序制色彩”)中全画面的顺序表示产生色彩图像。或者，可显示另外的第四白色或另外的其它色彩。例如，这种方法用在大多数DLP投影仪中(DLP＝数字光处理；DLP是Texa Instrument的注册商标)。
在第二种方法中，通过使所有的基色以色束或色条(“滚动色彩”)的形式逐个通过显示器。例如，一些LCoS显示器(LCoS＝硅基液晶)利用这种方法进行操作。
这些系统包括色彩分离或色彩滤波和用于光源与显示器之间的色彩分量的调制器，以产生三基色光。色彩分离和调制器可在或大或小的程度上相互结合。例如，在一些系统中，滤波和调制由旋转滤波器轮来实现，而在其它系统中，通过镜进行色彩滤波，并通过棱镜进行调制。
在利用时序色彩产生的更新式的投射系统中，对灯的光输出有着严格的要求。近期的开发正朝着利用从光输出的调制所产生的可能性前进，以改进总体亮度、提高灰度分辨率并平衡图像的色彩点。
因此，在平衡色彩点时暂时以某些精确限定的时间即在某些色带降低光功率并在其它时间即在其它色带增加光功率是有利的。此外，例如在每个半周期的末端加上额外的电流脉冲即“防抖动脉冲”也是有利的，以确保光电弧在灯内的位置尽可能保持稳定。
为了实现这些目的，在灯的半周期，即在电压半周期期间，由灯发射的光必须沿着精确的曲线。因此，必须确保非常精确地满足所要求的值，以保证这种投射器系统的最佳运行。虽然可相对较快地对灯功率和光输出进行调制，且灯电流与光之间的比数约为1，但目前的灯驱动器的可达到的特性不足以用于要求较大精度的用途。除了其它的原因之外，这是因为光输出不仅取决于也可能随着灯的寿命而变化的几种灯性能，而且也取决于光学系统设计和用于投射的色带。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种驱动投射系统中的放电灯的方法以及适当的驱动单元，这种驱动单元允许根据投射系统的要求对光进行更精确的控制。
为了实现这种目的，本发明提供一种驱动放电灯的方法，这种放电灯以前馈控制过程运行。在此过程中获取状态数据，这些状态数据包括与投射系统的设计有关的静态信息和/或与投射系统有关的动态信息和/或与灯的运行有关的动态信息。在另一个步骤中，在系统状态数据的基础上确定投射系统所要求的“瞬时”目标光波形和波形校正函数，“瞬时”目标光波形即用于投射系统的理想的光波形。然后，根据在目标光波形和波形校正函数的基础上所确定的所要求的瞬时波形对放电灯的实际电流进行调节。
在本说明书中，术语“瞬时波形”是指特定时间区段，相对于时间提前对用于该特定时间区段的所要求的光或所要求的合成灯电流进行计算。例如，这种瞬时波形可以是灯电流的整个半波或半波的一部分。在DC运行的灯的情况下，瞬时波形可以是任何周期性地重复的脉冲序列。这样就与调节控制是否基于所要求的光波形或所要求电流波形无关，因为最终重要的是电流或光相对于用于波形的归一化值的比例变化，因此，根据所要求的功率来实现这种归一化。重要的仅仅是考虑波形校正函数。这就意味着是否在目标光波形的基础上计算如“基本电流波形”才是真正无关的，这种基本电流波形仅以一种系数区别于目标光波形，且可借助于波形校正函数将这种基本电流波形转换成所要求的电流波形，以获取所希望的目标光波形，或者是否借助于波形校正函数校正目标光波形才是真正无关的，以根据这种经过校正的光波形对电流进行调节。在这两种情形中，在电流调节中的相应的提前校正允许所希望的目标光波形的产生并具有所要求的精度。因此，根据本发明的方法保证产生理想的光并带有精确限定的强度曲线，以优化投射系统的总体特性。
根据本发明的用于通过前馈控制过程驱动投射系统中的放电灯的适当的驱动单元必须首先包括系统状态数据源，这些系统状态数据包括与投射系统的设计有关的静态信息和/或与投射系统有关的动态信息和/或与灯的运行有关的动态信息。其次，驱动单元必须包括图案计算单元，这种图案计算单元用于确定投射系统所要求的瞬时目标光波形和基于系统状态数据的灯电流校正函数。此外，驱动单元还必须包括电流控制单元，这种电流控制单元用于根据在目标光波形和校正函数的基础上所确定的所要求的瞬时波形控制放电灯的实际电流。
从属权利要求和其后的描述公开了本发明的特别有利的实施例和特征。
各种参数值如投射系统中的可测值、储存的投射系统构形值或目前所限定的值可用作系统状态数据。
优选地，第一类型的系统状态数据包括来自以下数据组的数据：灯电压、电极分离、电极状态、放电弧随着时间的附加(attachment)、灯的气体压力(若灯是汞蒸汽灯的话，尤其是汞压力)等。因此，电极状态可包括如电极是热的、冷的还是熔化的信息。放电弧随着时间的附加可包括如放电是否是漫射的或是否有显著点等。
因此，测量前面所提及的值的子集并从所测量的值推导或推断余下的值就足够。
例如，灯电压是电极分离所特有的。这种类型的数据也尤其允许光源光展度(light source etendue)的指示的确定，因为电弧长度取决于电极分离。
而且，例如可在平均灯电压的基础上通过测量和注明前面的正常运行中的平均灯电压并然后检查灯电压是否已降到某个值以下来估计灯电压，该某个值可通过正常运行中的平均灯电压乘以某个系数来确定。此外，可对灯电压和灯电流进行监测和分析，且可确定灯的电流电压特征以指示电弧管中的气体压力。这种方法在汞蒸汽放电灯的情形中特别成功。
优选地，第二类型的系统状态数据包括来自以下可变系统设置组的信息：正和负脉冲定时、光水平和色带(在这种色带中要求这种光水平)以及防抖动脉冲的分配布置。
优选地，第三类型的系统状态数据包括来自以下固定系统设置组的信息：灯类型、反射器类型、滤色器和/或调制器结构数据、系统光展度(system etendue)。滤色器和/或调制器结构数据是如与所使用的滤色器和如色轮的扇形块和轮辐有关的精确信息，若使用色轮的话。
系统设置即第二和第三类型的状态数据用于确定所要求的瞬时目标光波形。第一类型的状态数据首先用于计算波形校正函数，因此，第二和第三类型也可用于这种目的。特别地，校正函数可取决于所要求的灯功率。
因此，优选作为系统状态数据源的适当装配的驱动单元包括灯信息单元、第一存储装置和第二存储装置，灯信息单元用于采集与灯的瞬时状态有关的信息，第一存储装置包括投射系统的固定设置数据，第二存储装置包括投射系统的可变设置数据。当然，第一存储装置和第二存储装置可实现为单存储装置。还优选驱动单元包括适当的界面，以从如较高水平的控制单元采集设置。显然，若驱动单元有权访问外部存储器，则存储装置也可在驱动单元之外实现。若这种外部存储器具有保存用于存储驱动单元的数据的存储器，则认为这种外部存储器是驱动单元存储器。
各种可能性可用于适当的波形校正函数的限定。例如，可将这种函数限定为查找表或类似的表中的点组。不过，还可通过适当的等式至少在阶段中限定波形校正函数。
在一种简单的示例中，整流函数可以如下：
Lt＝f(It)＝kt·It (1)
即通过以系数kt增加电流值It来获得校正函数f(It)，以获得用于在某个时间t的光Lt的所要求的光波形。
然后可在所限定的时间间隔内的时间中的某个点确定特别要求的灯电流，通过用对该时间有效的目标光波形的值除以在此时间有效的在等式(1)中所限定的校正系数kt来计算用于该时间间隔内的时间中的该点的波形。
此外，这种函数可以是非线性的，即可用其它任何形式来限定该函数且该函数可取决于多个其它参数：
Lt＝f(It、光展度、灯类型、d、p、电极状态、电弧状态、色带)(2)
式中：d是电极分离，且p是放电室中的压力。不过，可将等式(1)中的线性关系连同与所要求的灯功率和定时有关的信息替代以用于特定时间的复杂函数。
有用于确定波形校正函数的各种的方法。
例如，一种方法涉及确定试验校正值，然后将这些用作采样点，以产生至少部分的波形校正函数，例如波形校正函数的区段，或者仅用于某些参数。这种方法将在下面进行详细描述。
当使用在查找表中所限定的逐级校正函数时，可取得相应的校正采样。或者，可从相关的参数计算这种校正系数，该校正函数取决于这些相关的参数，且从系统状态数据确定这些相关的参数。在采用带有单个采样点的查找表的情况下，这是用于未直接出现在查找表中的值的采样点之间的插值的当量。
对于可相对简单地实现的优选实施例而言，根据系统参数色带、这种色带中所要求的相关电流或光水平、瞬时灯电压和系统光展度来确定这些校正系数和/或至少部分的波形校正函数。
因此，前两个参数，即色带和这种色带中所要求的相关电流或光水平，是投射系统的要求。灯电压是取决于灯的参数，正如前面所说明的那样，灯电压确定光电弧的形状并因此而确定源光展度(sourceetendue)，而系统光展度是投射系统的固定参数。
在另一种特别精确的优选方法中，采用波形校正函数，这些波形校正函数至少逐级(在区域上)取决于描述放电过程的物理特性的时间常数。特别地，借助于这些波形校正函数，可在从一种光功率水平至另一种光功率水平的急剧过渡中进行校正。这是特别有利的，因为波形中的陡边缘在时序灰度再现中通常是有利的。
根据本发明的方法和根据本发明的驱动单元尤其可与在本说明书的开始所描述的投射系统一起使用，这种投射系统用时序色彩再现方式进行操作。此外，根据本发明的方法和驱动单元也可有利地用于其它类型的投射系统中。
本发明通常可用于所有类型的放电灯，尤其是高压放电灯。优选地，本发明用于HID灯，尤其是UHP灯。
附图说明
从下面接合附图考虑的详细描述就会明白本发明的其它目的和特征。不过，将会理解，设计这些附图仅用于图示的目的，而并不是对本发明的限制。在附图中，相同的参考符号表示相同的元件，在这些图中：
图1示出了根据本发明的投射器系统的实施例的示意图；
图2示出了根据一个实施例的目标光波形；
图3示出了根据另一个实施例的目标光波形；
图4示出了根据本发明的灯驱动单元的框图；
图5示出了包括用于不同色带的校正系数以及所要求的相关光输出；
图6示出了加上根据本发明的波形校正函数的一种电流脉冲(上曲线)和合成光脉冲(下曲线)；
图7示出了一种示意图，这种示意图示出了由灯电流中的一种步骤所导致的光强度中的一种步骤的表现；
图8示出了加上根据本发明的波形校正函数的一种电流脉冲(上曲线)和合成光脉冲(下曲线)。
具体实施方式
为了清楚起见选择图中的物体的尺寸，这些尺寸不一定反映实际的相关尺寸。
图1示出了利用时序色彩再现的投射器系统10的基本结构，在这种时序色彩再现中，逐一再现不同的色彩，即红色、绿色和蓝色，因此，由于眼睛的反应时间的原因而感受到不同的色彩。
因此，将灯1的光在反射器4内聚焦到色轮5上，色轮5带有色彩区段红色r、绿色g和蓝色b。为了清楚起见，仅示出了三个区段r、g、b。目前的色轮通常具有带有序列红色、绿色、蓝色、红色、绿色、蓝色的六个区段。轮辐SP或过渡区域在区段r、g、b之间。以某种速率驱动色轮5，以产生红色图像、绿色图像或蓝色图像。然后，将根据色轮5的位置所产生的红色、绿色或蓝色光由准直透镜6聚焦，以将显示单元7均匀地照明。此时，显示单元7是基片，多个微型移动镜作为单个显示元件布置在该显示单元7上，某个显示元件与图像象素关联。这些镜由这种光照明。根据投射区域上的图像象素即合成图像是亮还是暗来倾斜每个即，以使光穿过投射器透镜8反射到该投射区域或远离该投射器透镜而进入吸收器。镜阵列的这些单个镜形成栅格，利用这种栅格可产生任何图像，而且，例如，可利用这种栅格再现视频图像。借助于脉宽调制方法来图像中不同亮度水平的再现，在这种方法中，显示装置的每个显示元件受控，以使光在图像持续时间的某个部分撞击投射区域的对应象素区域，且在其余的时间并不撞击该投射区域。这种投射器系统的一种示例是Texa Instrument的DLP系统。
当然，本发明并不仅限于一种类型的投射器系统，而是能够与其它任何类型灯的投射器系统一起使用。
图1还示出了灯1受控于灯驱动单元11，这将在下面进行详细描述。这种灯驱动单元11接着受控于中央控制单元9。在本发明中，中央控制单元9也管理色轮5与显示装置7的同步。如图1所示，可将信号如视频信号输入中央控制单元9。
图2和图3示出了理想的目标光波形的示例，这些目标光波形应优选在目前的投射系统中得到。
图2示出了略简单的显示，且图3示出了要求更严格的形式，在这种形式中，可实现更好的色彩平衡调整。将光输出设计为随着时间的标称光输出的百分比(由标称灯电流实现)，图中精确地示出了一个灯电流半波。同样，与单个色带蓝色G、红色R、蓝色B的同步也在图中示出。轮辐时间ST位于单个色带G、R、B之间。这些轮辐时间ST是相位，在这些相位期间，显示器上的色彩从一种色彩变化成另一种色彩。正如前面所描述的那样，通过中央控制单元9，色轮与灯驱动器之间的相应的同步跟随这些变化。
用在这两个示例中的投射系统是用于背投电视的DLP投射器。这种DLP投射器采用6区段色轮，这种色轮带有绿色、红色、蓝色、绿色、红色、蓝色(GRBGRB)色彩周期。为了提高由肉眼进行的色彩混合，在每个视频帧将色轮旋转三次。视频帧频通常为60Hz，有时是用于欧洲TV的50Hz。相应地将灯的频率同步，因此灯的频率也是50Hz至60Hz。在灯电流的每个半周期中，有1.5色轮旋转＝3个色彩周期。
为了提高低水平暗影的再现，还可在光波形中具有短相位，这种光波形在每个绿色区段的末端带有降低的光水平。最佳效果是在每个半周期中具有50％的水平两次，具有25％的水平一次，如在这两个图中所示出的那样。
此外，为了提高色彩平衡，可设置蓝色增强，这种蓝色增强每个半周期加在最后的蓝色区段中。此时，光水平应在200％。这也在这两个图中示出。
也可通过改变红色和绿色区段中的幅度来进行另外的色彩平衡调整(仅在图3中示出)。
根据灯的使用年限，在增强的蓝色区段之后，必须有另外的一种防抖动脉冲，在“轮辐”时间ST期间加上这种防抖动脉冲。
普通投射系统中的调制仍以光大致与电流成比例这种假设为基础。这在第一种方式中可以接受。不过，为了使系统高于这一点并使更简单的转变能够在不同的设计之间进行，应使用根据本发明的方法和驱动单元。
图4示出了根据本发明的驱动单元11的一种可能的实现。
驱动单元11通过连接器12与气体放电灯1的放电室3中的电极2连接。驱动单元11还连接到电源DC并接地，且以输入PSync为特征，以从较高水平的控制单元9接收同步信号。
驱动单元11还以另外的输入PData为特征，以从较高水平的控制单元9接收系统状态数据SDF、SDV，即投射系统10的特别固定的和可变的设置。固定设置SDF也可在工厂进行编程。
驱动单元11包括直流变换器13、换向级(commutation stage)14、点火装置25、电流控制单元34、电压测量单元15、电流测量单元20、灯信息单元35、第一存储器38和第二存储器39。
换向级14包括驱动器24，驱动器24控制四个开关29、30、31、32。点火装置25包括点火控制器26(包括如电容器、电阻器和火花隙)和点火变压器，点火变压器借助于两个扼流圈27、28产生对称的高压，以使灯能够点火。
变换器13由如380V的外部直流电源DC馈电。直流转换器13包括开关16、二极管17、感应器18和电容器19。电流控制单元34通过电平变换器40控制开关16，并因此而控制灯1中的电流。这样，实际的灯功率由电流控制单元34调节。
电压测量单元15与电容器19并联，并以带有两个电阻器21、22的分压器的形式实现这种电压测量单元15。对于电压测量而言，降低的电压通过分压器21、22在电容器19转向并通过第一模拟/数字变换器37在灯信息单元35中测量。电容器(未在图4中示出)可与电阻器22并联，以降低测量信号中的高频失真。灯1中的电流通过电流测量单元20和第二模拟/数字变换器37在灯信息单元35中进行监测，电流测量单元20以感应原理运行。
灯信息单元35记录并分析由电流测量单元20和电压测量单元15所报告的测量值，即，灯信息单元35监测在气体放电灯1的灯驱动器11的表现。
灯信息单元35还可在所测得的电流和所测得的电压的基础上计算灯状态数据。例如，正如在前面所描述的那样，可在电流曲线和电压曲线的基础上确定灯中的瞬时压力的测度。此外，还可从随着灯的使用年限缓慢增加的瞬时灯电压确定电极的分离，并因此而确定放电弧的大小，进而也确定源光展度。
将这些灯状态数据SDL发送到图案计算单元33。图案计算单元33还从第一存储器38获得投射系统的固定设置SDF。这些固定设置SDF是如灯类型、反射器类型或与色轮有关的结构数据。这种信息可通过数据输入PData在投射系统的启动时或在制造时储存在第一存储器38中。图案计算单元33从第二存储器39获得投射系统10的可变设置SDV。这些数据通过数据输入PData定期更新并包括信息，如正和负脉冲定时、相应的光水平和色彩以及用于防抖动脉冲的分配布置。
然后，图案计算单元33使用这些可得到的数据并利用根据本发明的方法计算用于某种随后时间的最适合的电流信号波形RW，并将这种最适合的电流信号波形RW发送到电流控制单元34，电流控制单元34对对进行相应的调节。
电流控制单元34、图案计算单元33、换向级14和点火装置25均由从中央控制单元9接收的外部同步信号Sync触发。
图5示出了可如何相对容易地进行最佳电流波形的计算，以在示例的基础上尽可能精确地获得某种目标光波形，希望示于图2中的简单目标光波形用于该示例。考虑下面的参数，这些参数从固定设置获得，这些固定设置可从第一存储器38获取：
投射系统的光学设计以其光展度E为特征。例如，在此将光展度选择为E＝20mm2sr。
滤波器设计以色带为特征。例如，在此假设以下值：
红色＝605至695nm，绿色＝505至570nm，蓝色＝410至485nm
从可变设置推断出下面的参数，这些参数可根据应用或随着时间的推移以及它们的瞬时值而缓慢变化：
光波形的位置和水平连同色彩区段，在此，例如，这些色彩区段为：绿色中在时间t1为50％，绿色中在时间t2为50％，绿色中在时间t3为25％，蓝色中在t4...t5为200％。(见图2)。
此外，正如在前面所描述的那样，在灯的运行期间从灯信息单元35接收根据灯状态的以下信息：
电极分离，电极分离是用于电弧长度的测度，因此也是源光展度的测度。在此，例如，对灯电压U进行测量，灯电压与电极分离d成比例：U＝90V
在最容易的方案中，将光L描述为电流I的函数。对于波形的每个部分n而言，这可通过简单的公式(见等式(1))进行：
I＝L(I)/kn (3)
式中：kn是根据一种校正函数的校正系数，该校正函数在图案计算单元33中确定。
借助于示于图5中的查找表LUT进行用于本示例的计算。可将在前面的步骤中测量的储存在查找表中的这些校正采样值ks直接用作等式(3)中的校正系数kn。可将插值kn用在这些采样值之间。在图5的示例中，这些表有四个维度：
1.色带CB
2.系统光展度SE
3.灯电压U，以及
4.相关电流水平RL。
图5仅示出了这些四维查找表中的二维提取值。
图中的左上侧示出了从表格中的引用，这种引用用于200％光水平时的蓝色带，200％光水平时的蓝色带用于三个不同的电压值和用于系统光展度的三个不同的值。这种引用可用于在如根据符合图2的目标光波形LWT的最后的蓝色区段中产生增强。
右侧是从表格中的引用，这种引用也是蓝色区段，但带有300％的光水平。此部分下面是分别用于在200％和300％光水平时的红色区段的两个相应的表格。此部分下面也是分别用于在50％(左侧)和33％(右侧)光水平时的绿色区段的两个相应的表格。
正如前面所说明的那样，示于图5的左上侧的表格的部分必须用于计算蓝色区段中的增强脉冲，该蓝色区段用于根据图2的目标光波形LWT，因为要在蓝色区段中产生200％光水平的增强。
在此情形中，我们注意到对灯电压U的从属性，仅对光展度SE有从属性。对于带有如25mm2sr光展度SE的特定系统而言，驱动器选择整流系数kn＝0.95并将要求用于200％的蓝色光的电流计算为I[％]＝200％/kn＝210.5％。
较复杂的示例类似于红色色带中的增强脉冲。在此，必须使用图5中左侧从上数的第二个。
根据该表格，的灯的寿命期间，驱动器必须对电流设置进行不同的调整，并以在50V的灯电压U时的校正系数kn＝1.01开始。
为了实现用于所有的灯电压U的插值，可采用线性公式。利用25mm2sr的行，可将kn表示为：
kn(U)＝0.98+U·6.67·10-4V-1 (4)
对于光展度SE可类似地进行。在此，更有可能假设带有值的平方根的线性，这样，插值就会是：
Kn(U，E)＝1.03+6.67·10-4·(U/V)-1.13·10-2·(E/mm2sr)1/2 (5)
这样就可将此结合到以红色的以200％光脉冲的光反应：
L(I[％]，U，E)＝1.03+6.67·10-4·(U/V)-1.13·10-2·(E/mm2sr)1/2·I (6)
利用此等式，例如，对于U＝110V，E＝18mm2sr，以红色的L＝200％，可实现：
L(I[％]，U，E)＝1.055·I (7)
因此，必须将电流设置到200％/1.055＝189.5％，以实现200％的红色脉冲。
也可用相同的通用方式推断出也考虑瞬态表现的更高级的解决方案。特别地，对于陡脉冲而言，出现光并不精确地沿着曲线的另一种问题。相应的测量在图6中示出。上曲线基本上示出了方波电流脉冲I，该曲线下面的曲线上合成的光脉冲L。该图清楚地表明，并不能够利用基本上呈方形的电流脉冲来获得精确的方形光脉冲。
更加严格的分析表明，此时，三个时间常数基本上有效并确保光脉冲相对于电流脉冲被延迟。这在图7中进行了图示。在此，将电流脉冲IP变换成光脉冲LP。用于电流脉冲IP的第一分量c的时间常数非常短，这样就可假设无延迟。由于等离子体的表现而出现第二分量c′，且这种第二分量c′具有几十微秒的时间常数τpl。第三分量c″由电极的发射表现所导致。这些时间常数τel在几毫秒的范围内。通过加上如图7所示的三个分量c、c′、c″就可得到对灯的表现的适当描述。对于所使用的每种色带，这种描述是不同的。在时域中，可将光表示为：
Lp＝Ip·{c+e′·[1-e-t/τ pl]+c″·[1-e-t/τ el]} (8)
校正系数以下式给出：
kp＝c+c′·[1-e-t/τ pl]+c″·[1-e-t/τ el] (8)
利用该校正系数可将光划分以给出必要的电流值。图8示出了该测量与图6中的测量的比较结果，因此，此时的电流脉冲由推断出的校正系数kp校正。正如可从图8看出的那样，可通过电流脉冲的适当校正来实现基本上呈方形的光脉冲。
这种方法同样也非常适用于脉冲末端的过渡，或者适用于负脉冲。
明确地来讲，可利用这些校正系数或校正函数的组合来产生特别精确地限定的目标光波形，这些校正函数考虑了时间常数，且首先描述较简单的校正函数。因此，本发明就可用高精度在每个图像帧期间产生不同时间的可变光水平，并因此而提高效率和灰度分辨率。
虽然已用优选实施例和这些优选实施例的变化的形式公开了本发明，但将会理解，可对本发明进行其它多种修改和变化，而并不脱离本发明的范围。为了清楚起见，还将会理解，在整个申请中的“一个”或“一”的使用排除复数形式，且“包括”并不排除其它步骤或要素。而且，“单元”可包括多个块或设备，除非明确地描述为单一实体。
Claims (13)
1.一种驱动投射系统(10)中的放电灯(1)的方法，其中，在前馈控制过程中获得系统状态数据(SDL、SDF、SDV)，所述系统状态数据(SDL、SDF、SDV)包括：
-与所述投射系统的设计有关的静态信息和/或
-与所述投射系统有关的动态信息和/或
-与所述灯的运行有关的动态信息，并且
在所述系统状态数据(SDL、SDF、SDV)的基础上确定：
-所述投射系统(10)所要求的瞬时目标光波形(LWT、LWT′)和
-波形校正函数，
并且，根据所要求的瞬时波形(RW)对所述放电灯(1)的实际电流(I)进行调节，其中所要求的瞬时波形(RW)是在所述目标光波形(LWT、LWT′)和所述波形校正函数的基础上确定的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述系统状态数据(SDL)包括来自以下数据组的数据：
灯电压(U)、灯气体压力、电极分离、电极状态、放电弧随着时间的附加。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述系统状态数据(SDL)包括来自以下可变系统设置组的信息：
正和负脉冲定时、光水平(RL)和色带(CB)、防抖动脉冲的允许布置。
4.如权利要求1至3中的任何一项所述的方法，其特征在于：所述系统状态数据(SDF)包括来自以下固定系统设置组的信息：
灯类型、反射器类型、滤色器和/或调制器结构数据、系统光展度(SE)。
5.如权利要求1至4中的任何一项所述的方法，其特征在于：
至少部分的波形校正函数由试验中所观察到的校正采样值(ks)之间的插值产生。
6.如权利要求1至5中的任何一项所述的方法，其特征在于：
通过校正系数(ks、kn、kp)从所述目标光波形计算在某个时间(t)所要求的灯电流(It)。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：
由所述波形校正函数计算校正系数(kn)。
8.如权利要求1至7中的任何一项所述的方法，其特征在于：
取决于某些系统状态数据的某些校正系数(ks、kn)或至少部分的波形校正函数储存在查找表(LUT)中。
9.如权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其特征在于：根据以下系统状态参数确定所述校正系数(ks、kn)和/或至少部分的波形校正函数：
-色带(CB)，
-所要求的有关电流或光水平(RL)，
-灯电压(U)，
-系统光展度(SE)。
10.如权利要求1至9中的任何一项所述的方法，其特征在于：
至少部分的波形校正函数和/或校正系数(kp)取决于描述所述放电过程的物理特性的多个时间常数(τpl、τel)。
11.一种用于在前馈控制过程中驱动投射系统(10)中的放电灯(1)的驱动单元(11)，所述驱动单元包括：
系统状态数据(SDL、SDF、SDV)源(35、38、39)，所述系统状态数据(SDL、SDF、SDV)包括：
-与所述投射系统的设计有关的静态信息和/或
-与所述投射系统有关的动态信息和/或
-与所述灯的运行有关的动态信息；
图案计算单元(33)，所述图案计算单元(33)用于在所述系统状态数据(SDL、SDF、SDV)的基础上确定：
-所述投射系统(10)所要求的瞬时目标光波形(LWT、LWT’)和
-灯电流校正函数；以及
电流控制单元(34)，所述电流控制单元(34)用于根据在所述目标光波形(LWT、LWT′)和所述校正函数的基础上所确定的所要求的瞬时波形(RW)来调节所述放电灯(1)的实际电流(I)。
12.如权利要求11所述的驱动单元，其特征在于：
所述系统状态数据(SDL、SDF、SDV)源(35、38、39)包括：
-灯信息单元(35)，所述灯信息单元(35)用于获得与所述灯(1)的瞬时状态有关的数据(SDL)；
-第一存储装置(38)，所述第一存储装置(38)包括所述投射系统(10)的固定设置数据(SDF)；
-第二存储装置(39)，第二存储装置(39)包括所述投射系统的可变设置数据。
13.一种投射系统，所述投射系统包括根据权利要求10或权利要求11的高压放电灯(1)和驱动单元(11)。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP05105872.5 | 2005-06-30 | ||
| EP05105872 | 2005-06-30 | ||
| PCT/IB2006/052057 WO2007004101A1 (en) | 2005-06-30 | 2006-06-23 | Method of driving a discharge lamp in a projection system, and driving unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101213884A true CN101213884A (zh) | 2008-07-02 |
| CN101213884B CN101213884B (zh) | 2012-06-06 |
Family
ID=37395838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200680023809XA Expired - Fee Related CN101213884B (zh) | 2005-06-30 | 2006-06-23 | 驱动投射系统中的放电灯的方法以及驱动单元 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100134765A1 (zh) |
| EP (1) | EP1905280A1 (zh) |
| JP (1) | JP4921465B2 (zh) |
| KR (1) | KR20080030063A (zh) |
| CN (1) | CN101213884B (zh) |
| TW (1) | TW200708118A (zh) |
| WO (1) | WO2007004101A1 (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5184819B2 (ja) * | 2007-05-31 | 2013-04-17 | 日清紡ホールディングス株式会社 | ソーラシミュレータ |
| WO2009059772A1 (en) * | 2007-11-06 | 2009-05-14 | Tridonicatco Gmbh & Co. Kg | Operating lighting means |
| JP5152008B2 (ja) * | 2009-01-26 | 2013-02-27 | ウシオ電機株式会社 | プロジェクター装置 |
| US10190743B2 (en) * | 2012-04-20 | 2019-01-29 | E Ink Corporation | Illumination systems for reflective displays |
| CN106168738B (zh) * | 2012-06-04 | 2019-08-13 | 应用材料公司 | 光学投影阵列曝光系统 |
| CN107678233B (zh) * | 2016-08-01 | 2019-11-26 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 一种色轮模组、光源系统和投影系统 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06133324A (ja) * | 1992-10-21 | 1994-05-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | コンバーゼンス補正装置 |
| KR0163903B1 (ko) * | 1995-06-05 | 1999-04-15 | 김광호 | 전자식 안정기의 피드백 제어시스템 |
| US5838116A (en) * | 1996-04-15 | 1998-11-17 | Jrs Technology, Inc. | Fluorescent light ballast with information transmission circuitry |
| JP4082524B2 (ja) * | 1996-06-12 | 2008-04-30 | ハリソン東芝ライティング株式会社 | 高圧放電ランプ点灯装置および画像形成装置 |
| US6215252B1 (en) * | 1998-12-29 | 2001-04-10 | Philips Electronics North America Corporation | Method and apparatus for lamp control |
| DE10018860A1 (de) * | 2000-04-14 | 2001-10-18 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Stabilisierung des Betriebs von Gasentladungslampen |
| JP4426132B2 (ja) * | 2000-07-26 | 2010-03-03 | ハリソン東芝ライティング株式会社 | 高圧放電ランプ点灯方法、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置 |
| US6520648B2 (en) * | 2001-02-06 | 2003-02-18 | Infocus Corporation | Lamp power pulse modulation in color sequential projection displays |
| WO2002093984A1 (fr) * | 2001-05-16 | 2002-11-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif d'eclairage a lampe a decharge, et systeme comprenant ce dispositif |
| WO2002098186A1 (en) * | 2001-05-25 | 2002-12-05 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Electronic ballast for a high intensity discharge lamp |
| ATE359690T1 (de) * | 2001-10-12 | 2007-05-15 | Koninkl Philips Electronics Nv | Verfahren und vorrichtung zum betreiben von entladungslampen |
| JP2003203791A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-18 | Sony Corp | ランプ点灯装置及びこれを用いたプロジェクタ |
| DE10220509A1 (de) * | 2002-05-08 | 2003-11-20 | Philips Intellectual Property | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe |
| JP4059053B2 (ja) * | 2002-10-09 | 2008-03-12 | 松下電器産業株式会社 | 高圧放電灯の点灯方法 |
| WO2004045257A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-27 | Simon Richard Greenwood | Improved lamp colour control for dimmed high intensity discharge lamps |
| JP2004212890A (ja) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Phoenix Denki Kk | 投射型システムとその作動方法 |
| JP4436657B2 (ja) * | 2003-11-19 | 2010-03-24 | 三洋電機株式会社 | 投射型映像表示装置 |
| US7170697B2 (en) * | 2004-10-20 | 2007-01-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Programmable waveform for lamp ballast |
-
2006
- 2006-06-23 WO PCT/IB2006/052057 patent/WO2007004101A1/en active Application Filing
- 2006-06-23 KR KR1020087002251A patent/KR20080030063A/ko not_active Application Discontinuation
- 2006-06-23 JP JP2008519044A patent/JP4921465B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-23 EP EP06765841A patent/EP1905280A1/en not_active Withdrawn
- 2006-06-23 US US11/993,498 patent/US20100134765A1/en not_active Abandoned
- 2006-06-23 CN CN200680023809XA patent/CN101213884B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-27 TW TW095123186A patent/TW200708118A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100134765A1 (en) | 2010-06-03 |
| EP1905280A1 (en) | 2008-04-02 |
| JP2008545154A (ja) | 2008-12-11 |
| CN101213884B (zh) | 2012-06-06 |
| WO2007004101A1 (en) | 2007-01-11 |
| JP4921465B2 (ja) | 2012-04-25 |
| TW200708118A (en) | 2007-02-16 |
| KR20080030063A (ko) | 2008-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7909473B2 (en) | Method for operating a high-intensity discharge lamp, lamp driver and projection system | |
| US7946715B2 (en) | Light source and projector | |
| CN101213884B (zh) | 驱动投射系统中的放电灯的方法以及驱动单元 | |
| CN101223829B (zh) | 高压放电灯的点亮方法、点亮装置、光源装置以及投射型图像显示装置 | |
| US8350489B2 (en) | Method of driving discharge lamp, driving device, and projector | |
| JP2009237302A (ja) | 画像投影装置、プロジェクタ用の光源点灯装置 | |
| US9152033B2 (en) | Discharge lamp lighting device and projector | |
| TWI457689B (zh) | A method of driving a light source device for a projector | |
| CN101395972B (zh) | 驱动放电灯的方法以及驱动单元 | |
| CN103676435B (zh) | 投影机及其控制方法 | |
| JP4331762B2 (ja) | 光源用の電力供給ユニットおよびその制御方法 | |
| CN101827483B (zh) | 放电灯点亮装置以及投射式影像显示装置 | |
| KR101339067B1 (ko) | 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트 및 방법 | |
| JP2008539542A (ja) | 投影システム、及び投影システムを動作させる方法 | |
| JPH06217243A (ja) | 画像表示装置 | |
| JP2005534987A (ja) | 交流動作ランプを用いたスクローリング・カラー・システム | |
| JP2015114449A (ja) | プロジェクター及びプロジェクターの制御方法 | |
| US8344645B2 (en) | Method of driving discharge lamp, driving device, and projector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120606 Termination date: 20130623 |