CN101395972B - 驱动放电灯的方法以及驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明描述了驱动放电灯(1)的方法，其中：确定在以暗功率水平操作灯(1)的期间在灯(1)中的压力值(Pr_lamp)，根据暗功率水平压力值(Pr_lamp)确定校正因子(K、K_R、K_G、K_B)，使用校正因子(K、K_R、K_G、K_B)计算所需光输出水平所需的功率值(P_target)，并且按照所需功率值(P_target)驱动所述的灯(1)。本发明进一步还描述驱动投影仪系统(10、10’)的方法。还描述投影仪系统(10、10’)中用于驱动放电灯(1)的驱动单元(11、11’)，以及包括高压放电灯(1)和驱动单元(11、11’)的投影仪系统。

Description

驱动放电灯的方法以及驱动单元

技术领域

本发明涉及驱动放电灯的方法。另外，本发明涉及用于驱动投影仪系统中的放电灯的合适驱动单元，涉及包括这样一种驱动单元的投影仪系统，并且涉及驱动投影仪系统的方法。

背景技术

气体放电灯，具体来说高压气体放电灯，包括由能够耐受高温的材料如石英玻璃构成的一个外壳或室。由钨制成的电极从相对的两侧伸入这个室。该室包含由一种或多种稀有气体构成的填充物，并且在汞蒸汽放电灯的情况下主要填充物是汞。通过在电极两端加上初始高压，在电极尖端之间产生光弧，随后在灯操作期间，可以以较低的电压维持这个光弧。高压气体放电灯由于它们的光学性质用于例如投影仪系统中图像的再现，这里，在一个相当大的背景幕布上再现图像以便能够舒服地观看，所述投影仪系统例如使用投影器(beamer)”的家庭影院系统。对于这样的应用，要求光源尽可能地接近点光源，具有尽可能大的发光强度，并且光谱的组成要与自然光很相似。利用高压气体放电灯或“HID灯”(高强度放电灯)，以及特别是利用“UHP灯”(超高性能灯或超高压灯)就可以最好地实现这些性质。

当高压汞蒸汽放电灯以标称功率水平驱动并基本上输送它的额定光输出时，所述的灯在饱和阈值之上操作，在该饱和阈值之上时，灯中的汞以蒸汽形式存在。某种类型的灯的饱和阈值是由许多因素掌控的，例如灯中的压力、填充气体的组成、灯的物理性质、和灯操作的条件。驱动灯的功率越高，光输出便越大，这在某些应用例如图像投影中可以是有用的。然而，温度的增加能使电极磨损或者破坏玻璃体腔。美国专利US6724147B2描述了一种带有内制冷却设备的灯，允许驱动灯的功率高达额定功率的3倍。为了减小高压气体放电灯的光输出，即使灯变暗，则要例如通过减小灯的电源电压和/或电流源来减小驱动灯的功率。在使用这样的灯的当前技术的投影仪系统中，能使灯变暗的范围受到如下事实的限制：低于饱和阈值，在灯的室中的汞蒸汽凝聚，使灯内压力下降。而且，填充气体的组成发生了变化，例如溴被汞束缚，中断了再生循环，并且急剧地缩短了灯的寿命，在所述的再生循环中，钨由填充气体被运输回到电极，而所述钨本来是从所述电极蒸发出来的。在EP1729549A1中描述的使灯变暗的一种方案中，在某个操作点使灯功率下降到期望的水平，然后连续地调节灯电压和灯电流，以便维持灯在这个操作点和灯功率的操作。

已经发现，可驱动放电灯使其在暗阶段操作，即在低于饱和阈值的水平操作，其条件就是，以高于饱和阈值的水平驱动所述的灯足够长的持续时间而后减小加到灯上的功率并且在暗阶段驱动所述的灯，暗阶段的持续时间不超过某个时间限制，并且随后以超过饱和阈值驱动所述的灯某个最小的时间长度而后重新回到暗阶段。如果这些条件得到满足，所述的灯就的确能在低于它的饱和阈值的水平下得到驱动。

尽管如此，在现有技术的投影仪系统中，使灯变暗的另一个不期望出现的现象是，当这样一个灯变暗时，例如胶片序列中的一个明亮场景接下去是一个黑暗场景时，光输出首先降低到所需的暗水平，但然后甚至进一步降至显著低于所需光输出水平的水平。光输出低于所需光输出水平的这种不期望出现的降低是由灯中汞的凝结引起的，汞的凝结导致灯中压力明显降低，压力的降低又显著降低了光输出水平。

然而，使投影仪系统中灯变暗的能力实际上是十分重要的，因为明亮的胶片序列之后经常跟随有黑暗的胶片序列，并且必须真实地再现这些胶片序列，以保证愉悦的观看感受。与电视屏幕的阴极射线管相比，或者与等离子体显示板相比，投影仪系统只有处理对比度和灰度分辨率的有限的装置或方法，两者在黑暗图像再现的质量方面都起决定性作用。投影仪系统的某些厂家尽力采用动态孔径，以便控制暗场景的光输出，但这些动态孔径易于损坏，并且是一个附加的噪声源，同时还对这种投影仪系统的成本因素有所贡献。简言之，投影仪系统时至今日还不能有效地处理黑暗场景中图像质量差的问题。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供驱动放电灯以将期望的光输出维持在低于饱和阈值的功率水平上的方法，并且提供例如可以在投影仪系统中使用的可避免上述问题的合适驱动单元。

为此，本发明提供驱动放电灯尤其是高压或超高压放电灯的方法，所述的方法包括：在以暗功率水平操作灯的期间确定在灯中的压力值；根据暗功率水平压力值确定校正因子。随后使用校正因子计算所需的光输出水平的所需功率值，并且按照所需功率值驱动所述的灯。

为了投影系统的目的，使放电灯变暗，使所述的放电灯输送精确的目标光输出。在现有技术的灯中，由于以上所述的现象，光输出下降到低于所需的光输出水平，因而最终的光输出明显低于期望的或所需光输出，导致令人不满意的图像再现。利用按照本发明的方法，通过确定或估计在暗阶段期间在灯中的压力并且根据这个压力获得校正因子，使得以简单和直接的方式校正这种不期望出现的现象成为可能，从而可以以合适的输出水平驱动所述的灯，产生准确的所需目标光输出。

用于驱动投影仪系统中放电灯的合适的驱动单元包括：灯压力确定单元，用于确定在以暗功率水平操作灯的期间在灯中的压力值；校正因子确定单元，用于根据暗功率水平的压力值确定校正因子；和功率水平计算单元，用于使用校正因子计算所需功率水平值，以该功率水平值驱动所述的灯以提供所需光输出水平。由于现有技术的典型驱动单元已经包括了用于获得测量值和执行计算的模块和单元，所以只要简单地通过为现有的驱动单元提供适当的软件模块，或者例如通过更新它的处理器芯片，就可以特别有益地获得按照本发明的驱动单元。

从属权利要求以及随后的描述公开了本发明的特别有益的实施例和特征。

由于可以观察到，现有的投影仪系统中的灯的光输出当由于减小功率以使灯变暗，从而灯内压力下降时进一步下降，所以使用按照本发明的方法确定的校正因子优选地反比于在暗功率水平确定的压力值的导数。这样一个导数可以是从暗压力值导出或获得的任何合适值。

已经观察到，输出功率的下降规律是指数方式。因此，在本发明的特别优选的实施例中，校正因子K由一个分数的幂运算给出，对于这个分数，分子由暗功率水平压力值给出，分数的分母由标称功率水平压力值给出：

$K={\left(\frac{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{lamp}}}{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{ref}}}\right)}^{-k}---\left(1\right)$

在这里，Pr_lamp是在灯室中测量或估计的压力，Pr_ref是这个灯的额定压力。在一个特别优选的实施例中，指数的值大于或等于-1.0，并且小于或等于-0.25(即指数值k在1和0.25之间)，从而可以将校正因子K用下面的不等式表示：

$\frac{1}{{\left(\frac{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{lamp}}}{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{ref}}}\right)}^{0.25}}\≤K\≤\frac{1}{\left(\frac{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{lamp}}}{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{ref}}}\right)}---\left(2\right)$

例如，对于指数值k＝0.5，校正因子K可由下式表示：

$K=\frac{1}{\sqrt{\frac{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{lamp}}}{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{ref}}}}}---\left(3\right)$

校正因子也可用更简单的方式例如使用一组已知的数值来确定，所述的已知数值是使用某种类型的灯在校准过程中获得的，并且认为这些已知数值对于估计同类型的任何灯中某个压力下的光的水平而言是足够准确的。因此在本发明的另一个优选实施例中，从一个校正因子表格可以获得所确定的压力值的校正因子。这样一个因子表格可以以一个简单查找表或LUT的形式供驱动单元访问，它的数值是使用产品开发中获得的测量值用实验方法得到的，或者是使用例如一个二次方程或提供例如最优近似的其它公式从对输出功率的表现规律的合适近似中得到的。获得这些数值的方法还有：获得测量值并且在上述的公式之一中使用这些测量值。

因为高压气体放电灯的光输出水平受到灯内压力水平的直接影响，并且当灯在低于饱和阈值驱动时，甚至更是如此，所以以短的时间间隔确定或估计灯压力可以是有利的，以便做出任何必要的校正。因此，在本发明的一个特别优选的实施例中，校正因子每个灯周期被确定一次，例如如果用交流驱动所述的灯，每个交流周期确定一次，因而可以没有延迟地对灯的功率进行必要的校正。对于在50赫兹驱动的灯，这就意味着校正值以1秒50次进行确定。

确定决定校正因子所需的灯内压力水平的方法有好几种。例如可以使用还没有公布的PCT/IB2005/053390建议的方法，其中连续地监测灯两端的电压，如同监测灯的阻抗。假定：灯的阻抗和灯两端的电压是灯内压力和电极间距的已知函数，则可以相对容易地确定某个电压下的灯内压力。

按照另一种方法，可以基于平均灯电压估计灯压力，为此，例如测量和记录先前正常操作中的平均灯电压，然后检查所述灯电压是否已经下降到低于某个数值，通过将正常操作中的平均电压乘以某个因子就可确定这个数值。另外，可以监测并分析灯电压和灯电流，并且可以确定灯的电流-电压特性曲线的性质，以给出电弧管内气体压力的指示。对于汞蒸汽放电灯，这个方法是非常成功的。

估计灯的放电室中压力值的另一种优选的方法基于如下的理由：在短的时间周期，几种因子基本上保持不变或者保持恒定，即使这些因子在灯的寿命期间有可能上下波动。在本发明的优选实施例中，灯内压力就是用这样一种方法确定的，下面将要说明这种方法。

加到灯上的电压V_lamp可表示为：

$V_{\mathrm{lamp}}=V_{\mathrm{fall}}+R\·I_{\mathrm{lamp}}+V_{\mathrm{ref}}\·\frac{d_{\mathrm{lamp}}}{d_{\mathrm{ref}}}\·\frac{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{lamp}}}{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{ref}}}---\left(4\right)$

在这里，V_full是电极上的恒定电压降，也称之为下降电压，R是灯在高压力下的(负)阻抗，I_lamp是通过灯的电流，V_ref是在参考(标称的)条件下等离子体电弧的电压，d_lamp是实际的电极间隔，d_ref是标称电极间隔，Pr_lamp是灯内实际压力，Pr_ref是参考的或标称的灯压力。R、V_ref、d_ref、Pr_ref的值最好可在灯和/或驱动器的设计期间确定，并且可以将这些数值存储在例如灯驱动器的存储模块中。

在一个短的时间周期，电极间隔也是基本上不变的，因此，对于在灯的两端测量的“瞬时”电压来说，可以简化方程(4)，从而给出：

V_lamp＝V_fall+R·I_lamp+c_m·Pr_lamp        (5)

在这里，c_m是对应的瞬时常数，用伏特/巴表示，由下式给出：

$c_m=V_{\mathrm{ref}}\·\frac{d_{\mathrm{lamp}}}{d_{\mathrm{ref}}}\·\frac{1}{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{ref}}}---\left(6\right)$

V_lamp的数值可以使用合适的电路进行测量，例如借助灯驱动器中的电压分压器测量。通过灯的电流I_lamp的获取也是很容易的，例如从测量值获得，或者从负责控制灯电流的控制单元提供的数值获得。

可以假定V_fall的值在以高于饱和阈值的水平操作灯期间是不变的，因此，通过重新整理方程(5)可最终确定c_m的数值，从而给出：

$c_m=\frac{V_{\mathrm{lamp}}-V_{\mathrm{fall}}-R\·I_{\mathrm{lamp}}}{{\mathrm{Pr}}_{\mathrm{lamp}}}---\left(7a\right)$

借此，可将灯内压力Pr_lamp的数值取为参考压力Pr_ref，因为当获得瞬时常数值时灯正在饱和阈值之上被驱动。掌控瞬时常数值c_m的因子可以随时间轻微波动。因此，在本发明的特别优选的实施例中，不时地更新所述的瞬时常数值c_m。例如，每个灯的周期可确定一次瞬时常数值，像确定校正因子那样。然而，由于掌控这个瞬时常数值波动的因子的变化不像影响校正因子的因子的变化那样快，所以以较大的时间间隔确定瞬时常数值可能就足够了，例如在以高于饱和阈值的功率水平驱动灯的阶段，每隔三个灯的周期进行确定就足够了。为了获得更准确的瞬时常数值，可以任选地存储先前的瞬时常数值，并且使用低通滤波这种类型并用新的数值进行如下的滤除：

c_m＝0.99·c_m ^old+0.01·c_m ^new        (7b)

在这里，c_m ^old是先前存储的瞬时常数值，c_m ^new是从方程(7a)获得的值。“旧的”瞬时常数值可由从方程(7b)获得的值代替，用于下一个时间轮次。

所述的瞬时常数值c_m随后优选地用在以暗功率水平操作灯的期间，以便再一次地通过重新整理方程(5)获得估计的灯内压力值，从而给出：

${\mathrm{Pr}}_{\mathrm{lamp}}=\frac{V_{\mathrm{lamp}}-V_{\mathrm{fall}}-R\·I_{\mathrm{lamp}}}{c_m}---\left(8\right)$

因为灯内压力从一个灯周期到下一个灯周期可能变化，因此，优选地，每个灯周期计算这个估计的灯压力Pr_lamp。

然后，如以上所述，使用这个估计的灯内压力值例如根据方程(3)获取校正因子K，然后使用该校正因子调节这个灯的实际功率，以便给出所要求的光输出，所需的光输出由下面的方程给出：

P_targ et＝P_ref·L_targ et·K            (9)

在这里，P_target是为了获得所要求的光输出L_target必须提供给灯的功率，L_target在这里表示为标称光输出的一个分数，Pr_ref是参考灯功率或标称灯功率。例如，如果要驱动标称光输出为100瓦的灯得到20瓦的光输出，则L_target的值为0.2。

在按照本发明驱动投影仪系统的方法中，将投影仪系统的放电灯发出的光投影到一个显示设备上以便再现图像，并且如以上所述驱动所述的灯以调节目标输出功率。显示设备可以是反射性的，例如包括多组微型反光镜的一个设备，其中每组微型反光镜对应于一个像素，光被反射离开反光镜并到达透镜之上或离开透镜，图像通过所述透镜投影到屏幕上。另一种显示设备是半透明的，并且在这样一个显示设备上再现灰度图像。光的每个光谱分量都有一个显示设备，通过所述显示设备发出的光重新组合并且投影到一个背景幕布上以便再现图像。还可以使用许多其它的技术进行图像再现，但现在，对于投影仪系统，主要有两种彩色产生方法。在第一种时序方法中，通过以三原色红、蓝、绿色(场序颜色)单独地顺序呈现全部图像来产生彩色图像。任选的是，还可以显示附加的第四种白色图像或其他附加颜色。例如在大多数DLP

(数字光处理，DLP是Texas Instruments

公司的注册商标)投影仪中使用这种方法。

在第二种时序方法中，彩色图像的产生是通过使所有的原色以彩色束或彩色条(“卷进式彩色”)的形式一个接一个地通过显示器。例如，某些LCoS(硅上液晶)显示器就使用这种方法操作。

所述的系统包括彩色分离或彩色滤波，以及针对彩色分量的调制器，该调制器位于光源和显示器之间，用于产生三原色的光，或光的光谱分量。彩色分离器和调制器可以相互集成，集成的程度可大可小。例如，在某些系统中，滤波和调制是通过一个转动的滤波器轮进行的，而在另一些系统中，彩色滤波是借助反光镜发生的，调制是借助棱镜进行的。

已经观察到，当投影仪系统的灯变暗时，与蓝色和绿色分量相比，光谱的红色分量更加强烈地变暗，因此，当在再现图像中将红、蓝、绿光谱分量重新合在一起时，总的彩色质量或色点可能发生畸变。根据所述的投影仪系统要满足的要求，这个畸变给人的感觉是烦人的，并且可能由这样一个系统的用户感受到。

因此，在本发明的一个特别优选的实施例中，可以获得对于所要求的光输出水平的红、蓝、绿光谱分量的各个校正因子。可以独立地计算这些单独的校正因子，或者在一个更简单直接的处理方案中，它们可以基于以上所述的单个校正因子K。例如，如果知道红色光的衰减比蓝色光和绿色光更多，那么红色光谱分量的单个校正因子可取为等于或略小于校正因子本身，而对于蓝色和绿色光谱分量的单个校正因子可略大于校正因子本身。以此方式，按最佳的方式调节了用于再现图像的光的光谱分量，因此按照本发明的方法有益地提供简单有效的方法来提供高彩色质量的图像。

按照本发明的方法对于调节由时序的投影仪系统中的灯产生的光的光谱分量是特别有益的，因为每个光谱分量都可以得到单独的校正。为此，在一个特别优选的实施例中，各个校正因子是按照顺序加在例如一个灯周期内，从而单独地调节灯的光输出的光谱分量。于是，可以针对具有所要求的光水平或目标光水平的优秀图像再现来优化所述的光输出，即使这个水平要求所述的灯以低于饱和阈值的功率水平操作。

因此，合适装配的驱动单元优选地包括合适的调节模块，这样的模块可用硬件和/或软件实施，并且这样的模块可以调节加到灯上的功率。

如已经指出的，本发明优选使用在投影仪系统中，但本发明还可用在任何其它合适的要求放电灯精确变暗的应用场合。

从下面结合附图考虑的详细描述中，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。但应该理解，附图的设计只用于说明的目的，不是作为限制本发明的定义。在附图中，相同的附图标记通篇代表相同的部件。

附图说明

图1表示按照本发明的第一实施例的投影仪系统的示意图；

图2表示在现有技术投影仪系统中变暗的灯的功率、光输出、汞压力以及温度的波形图；

图3表示按照本发明的一个实施例的驱动单元的电路图；

图4表示使用按照本发明的方法确定的光输出的光谱分量和对应的功率水平的示意图；

图5表示按照本发明驱动的灯的功率和光输出的波形图；

图6表示确定校正因子和常数值的过程中步骤的流程图；

图7表示按照本发明的第二实施例的投影仪系统的示意图。

具体实施方式

为了清楚起见，已经选择了图中部件的尺寸，没有必要反映实际的相对尺寸。

图1表示使用时序彩色再现的投影仪系统10的基本结构，其中图像中的不同颜色(红、绿、蓝色)是一个接一个地进行再现的，由于眼睛的反应时间的缘故，用户感受不到这个过程。

灯1的光在反射体4内聚焦到一个色轮5上，色轮5具有彩色分段：红段r、绿段g、和蓝段b。为清楚起见，只表示出3个分段r、g、b。现代的色轮通常有6个分段，它的顺序是：红、绿、蓝、红、绿、蓝。在分段r、g、b之间，已经发现有轮辐SP，或过渡区。按照某个速率驱动这个色轮5，以便产生红色图像、绿色图像或蓝色图像。然后，通过准直透镜6聚焦按照色轮5的位置产生的红、绿或蓝色光，使得显示单元7被均匀照亮。在这里，显示单元7是一个芯片，在该芯片上安排一系列作为单个显示元件的可移动的微型反光镜，其中每个都与一个图像像素相关联。反光镜由所述光照射。按照投影区上的图像像素(即最终的图像)是明还是黑暗使每个反光镜倾斜，使光通过投影仪透镜8反射到投影区，或者离开投影仪透镜并进入一个吸收体中。反光镜阵列的各个反光镜形成一个栅格，利用这个栅格可以产生任何图像，并且例如利用这个栅格可以再现视频图像。图像中不同亮度水平的再现是借助脉冲宽度调制方法实现的，其中对于显示设备的每个显示元件进行控制，以使光在图像持续时间的某部分时间里击中投影区的对应像素区，而在其余的时间里不击中投影区。这样一种投影仪系统的一个例子是Texas Instruments

公司的DLP

系统。

自然，本发明不限于这样一种投影仪系统，而是可以用于任何其它种类的投影仪系统。

附图还表明，灯1是由灯驱动单元11控制的，后面将详细说明灯驱动单元11。这个灯驱动单元11又受到中央控制单元9的控制。在这里，中央控制单元9还要管理色轮5和显示设备7的同步。一个信号2，例如视频信号2，可以输入到中央控制单元9，如这个图所示，所需的目标光输出水平L_target是作为一个合适的信号预先提供给驱动单元11的，所以可以调节功率以便提供所需的目标光输出水平。

图2表示降低在现有技术投影仪系统中使用的灯的功率到低于饱和阈值S_thr的效果。在时间t₁之前，所述的灯以高于饱和阈值S_thr的水平比如额定功率操作。汞压力Hg、温度T、光输出L、和功率P全是稳定的。在时间t₁，加到灯的功率P突然下降，使光输出L变暗。经过短的持续时间，一直到时间t₂，光输出L对应于期望的暗光水平L_target。然而，在这时，由于温度进一步下降，在某个“壁”温度(在时间t₂之后)某些汞填充物开始凝结，汞压力也开始下降。汞压力Hg的这个下降导致光输出L下降，甚至于比实际期望的下降更多，因此使用这种灯再现的图像甚至比所需要的更加暗。

图3表示可以实现按照本发明的驱动单元11的一个电路。驱动单元11包括直流变换器30、换向级(commutation stage)40、点火装置45、控制电路20、电压测量单元35、和电流测量单元36。

控制电路20控制变换器30、换向级40、和点火装置45，并且监测驱动单元11在气体放电灯1上的电压表现。换向级40包括驱动器50，驱动器50控制4个开关46、47、48、49。点火装置45包括点火控制器41和一个点火变压器，点火变压器借助两个扼流圈43、44产生一个对称的高电压，使灯1能够点火。

变换器30由例如380伏的外部直流电源25供电。直流变换器30包括开关32、二极管29、电感33、和电容器31。控制电路20经过电平变换器39控制开关32，并且因此也控制灯1中的电流。

电压测量单元35并联连接到电容器31，并且以具有两个电阻器37、38的电压分压器的形式实现。电容器34并联连接到电阻器38。为了进行电压测量，将电容器31处降低的电压经过电压分压器37、38转移，并且在控制电路20中借助模拟/数字转换器测量这个电压。电容器34用于减小测量信号中的高频畸变。

在这个例子中，灯1内的电流由控制电路20借助电流测量单元36进行监测，电流测量单元36也是按照感应的原理进行操作的，然而电流的数值同样可以作为“已经给定”的值从中央控制单元(在这个图中没有表示出来)提供。

控制电路20包括灯压力确定单元21，灯压力确定单元21例如按照方程(8)确定当灯在暗水平操作时灯内的压力值Pr_lamp。为此，灯压力确定单元21记录和分析由电压测量电路35和电流测量电路36输送的电流和电压值。从存储器26，例如从一个查找表，可以获得灯压力确定单元21确定灯内压力Pr_lamp可能需要的其它数值。如以上所述，使用方程(8)和瞬时常数c_m可以计算在暗阶段灯内压力值Pr_lamp。这个瞬时常数c_m是灯在“正常”阶段驱动时按照方程(7)驱动灯时获得的，并且是在一个适当的瞬时常数计算单元27中被计算出来的。

校正因子确定单元22根据暗功率水平压力值Pr_lamp例如按照不等式(2)或者优选地按照方程(3)确定校正因子K，功率水平计算单元23又使用校正因子K例如按照方程(9)计算所需的功率水平值P_target，并且以这个功率水平值驱动灯1以获得所需的目标光输出L_target。

灯压力确定单元21、校正因子确定单元22、功率水平计算单元23、和瞬时常数计算单元27全都可以用在可编程处理器24(用虚线表示)上运行的合适的软件模块的形式实现。

对于时序投影仪系统，例如如图1示意示出的系统，可以为光输出的每个光谱分量确定单独的校正因子。校正因子确定单元22可以根据它所使用的用于确定总校正因子的信息来导出这些单独的校正因子K_R、K_G、K_B，校正因子K_R、K_G、K_B由某些数值进行调节，能够从例如数值表读出所述这些数值，所述数值表从存储器26检索得到。

然后，驱动器50可以使用所需的输出功率P_target的数值来调节加到灯1上的功率。

图4示出了加到时序投影仪系统的灯上的电流波形的简化表示。图中表示对于用过渡区分开的6个分段的色轮的彩色分段R、G、B。图中表示出两个完整的灯周期A、B。由于加到灯上的电压在灯周期期间基本上保持不变，通过灯的电流代表了在这个灯周期加到灯上的功率。

在第一个灯周期A，灯电流对于以标称功率或额定功率操作是足够的。在第二个灯周期B，加到灯上的功率已经降低到低于饱和阈值的水平。在这个状态，如果不进行校正，光输出就会进一步下降到低于期望的水平。为了抵制这样一个不期望出现的效果，针对每个光谱分量调节加到灯上的功率。由于红光受压力下降的影响最大，所以以最大量调节红色光谱分量。蓝色光也会相比实际期望的进一步衰减，因此也要进行补偿。由于绿光受压力下降的影响较小，所以绿色光谱分量需要最小的校正。

在为了保证时序投影仪系统中再现的图像彩色平衡而经常使用的技术中，在每个灯的半周期A、B的第二个红色分段中要产生一个增加的脉冲。为清楚起见，未将此在附图中表示出来。显然，为了包括这种彩色平衡技术，可以简单地将合适的校正因子附加到图中所示的波形上。

图5表示一个曲线图，说明使用按照本发明的方法获得的经过补偿的功率调节效果。图中表示未经补偿的功率P_nc和光输出L_nc的波形，其中当加到灯的功率不经补偿时光输出下降。图中还表示了经过补偿的功率P_c和最终的光输出L_c的波形。在现有技术的系统中，如在图2中所说明的，当功率P_nc下降到低于饱和阈值的水平时，光输出L_nc相比所期望的进一步下降。使用按照本发明的方法补偿或校正加到灯上的功率Pc，光输出L_c下降到期望的水平，并且维持在这个水平，以便以所需的暗水平再现图像。

图6中，这个流程图图示了用于获得加到投影仪系统中灯的功率的校正因子的方法所涉及的步骤。

在测量步骤600中，连续测量灯两端的电压和通过灯的电流。在步骤601中，确定灯内功率，并且使用这个功率更新某个时间帧上平均功率的数值。在判断步骤602中，考察平均功率的这个值以确定灯是在饱和阈值以上还是在饱和阈值以下驱动。如果这个时间帧的平均功率大于维持在饱和阈值以上所需的最小功率，则在步骤603中按照方程(7a)和(7b)更新瞬时常数值c_m。在此之后，在框607中，将校正因子设定为“1”，并且在框606中继续确定灯所需目标功率P_target的过程，然后该过程返回到步骤600。

如果在框602中观察到所述平均功率已经下降到低于所述所需的最小功率的数值，则在步骤604中使用瞬时常数值c_m估计灯内压力Pr_lamp。在步骤605中，使用这个估计的压力值，例如按照方程(3)来确定校正因子K。在步骤606中，按照方程(9)计算所需的功率值P_target，以这个功率值驱动所述的灯以便获得期望的光输出水平。

图7中所示的投影仪系统10′包括安排在反射体701中的以汞蒸汽放电灯1为形式的光源。这个投影仪系统不是只有一个灯1和一个反射体701，而是可以包括几个灯/反射体。在这里不会全面地说明这样一种投影仪系统的操作细节，因为本领域的普通技术人员对于各个部件的功能都是熟悉的。因此，在这一方面不需要更详细地涉及这些部件。

基本上，通过反射体701引导光锥，经过紫外滤光片710，接下去经过两个积分器(integrator)711、712、一个偏振转换系统713、和一个准直器透镜714，在这之后将光引向红外滤光片702，而后继续穿过透镜703。

这样准备的光束然后进入一个分束系统，该分束系统包括几个二向色彩色滤光片715、716和反光镜718，它们将光束分成几个光谱分量，通过各个反光镜717、719和透镜720、721、722进一步引导这些光谱分量，然后这些光谱分量最终到达它们各自的显示设备71、72、73，在这种情况下是液晶显示器71、72、73。这些显示器71、72、73中的每一个用于产生具有一定颜色(红色r’、绿色g’或蓝色b’)的图象。

通过适当地设计棱镜704，可以组合红、绿、蓝色图像以产生彩色图像，该彩色图像借助于投影透镜705朝投影方向D发送。

灯的控制在这里是利用驱动单元11’实现的。将再现一个图像(例如视频序列中的一个图像)所需或所要求的目标光输出L_target输入到驱动单元11’。用来获得灯1的驱动电压和驱动电流的这个驱动单元11’的内部电路可能与以上在图3中描述的驱动单元11略有不同，但这些不同在这里无相关性。为清楚起见，只表示出一个校正因子计算单元22’，其中计算各个校正因子K_R、K_G、K_B，以便按照目标光输出调节各个显示设备71、72、73，由此，即使以低于饱和阈值的功率驱动灯1时，投影仪系统10’也可以正确地再现图像。使用各个校正因子K_R、K_G、K_B调节这些显示设备71，72，73的方式对于本领域的普通技术人员是公知的。

在这样一种投影仪系统中，可以使用总校正因子K驱动灯1，同时还使用各个校正因子K_R、K_G、K_B校正各个显示器，以保证每个光谱分量中的令人满意的彩色质量。

虽然已经以优选实施例及其变化的形式公开了本发明，但应该理解，在不偏离本发明的范围的情况下可以进行许多附加的修改和变化。为清楚起见，应该理解，整个申请中使用术语“一个”并不排除存在多个，“包括”并不排除存在其它的步骤或元件。还有，“单元”或“模块”可以包括多个方块或设备，除非明确描述为单个实体。

Claims (12)

1.一种驱动放电灯(1)的方法，其中：

-确定在以暗功率水平操作灯(1)的期间在灯(1)中的压力值(Pr_lamp)；

-根据暗功率水平压力值(Pr_lamp)确定校正因子；

-使用校正因子计算目标光输出水平所需的功率值(P_target)；并且

-按照所需功率值(P_target)驱动所述的灯(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述校正因子反比于在暗功率水平确定的压力值(Pr_lamp)的导数。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中：校正因子由一个分数的幂运算给出，对于这个分数，分子由暗功率水平压力值给出，分母由标称功率值给出，指数的值大于或等于-1.0，并且小于或等于-0.25。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：从校正因子的表获得针对所确定的压力值(Pr_lamp)的校正因子。

5.根据权利要求1或者2所述的方法，其中：每个灯周期确定一次校正因子。

6.根据权利要求1或者2所述的方法，其中：在灯(1)在高于饱和阈值的功率水平操作期间，确定与灯的操作有关的瞬时常数值(c_m)，在灯在暗功率水平操作期间使用这个瞬时常数值(c_m)以便获得灯(1)中的估计的压力值(Pr_lamp)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：不时地更新瞬时常数值(c_m)。

8.一种驱动投影仪系统(10、10’)的方法，其中：从投影仪系统(10、10’)的放电灯(1)发出的光投影到显示设备(7、71、72、73)上以便再现图像，并且借此，使用按照权利要求1到7中的任何一个所述的方法驱动灯(1)。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：计算用于所需光输出水平的各光谱分量的各个校正因子，并且针对对应的光谱分量(R、G、B)使用各个校正因子调节投影仪系统(10、10’)的光输出。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中：依次应用各个校正因子以便逐个地调节灯(1)的光输出的光谱分量(R、G、B)。

11.一种用于驱动放电灯(1)的驱动单元(11、11’)，所述的驱动单元包括：

-灯压力确定单元(21)，用于确定在以暗功率水平操作灯(1)的期间在灯(1)中的压力值(Pr_lamp)；

-校正因子确定单元(22’)，用于根据暗功率水平压力值(Pr_lamp)确定校正因子；

-功率水平计算单元(23)，用于使用校正因子计算驱动灯(1)以便提供所需光输出水平的所需功率水平值(P_target)。

12.一种投影仪系统，包括高压放电灯(1)和根据权利要求11所述的驱动单元(11、11’)。

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