CN101827483B - 放电灯点亮装置以及投射式影像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放电灯点亮装置以及投射式影像显示装置。在所述放电灯点亮装置中，施加于电极对的电压，通过在色轮的滤光片颜色的每个边界区域产生的切换信号而反转极性，并且在蓝色区域(B)中进行极性反转(a，b，c)。因此，在色轮每旋转两周(T)时，灯电极的正和负的时间相等，从而保持电极双方的热负荷均等。

Description

放电灯点亮装置以及投射式影像显示装置

技术领域

本发明涉及点亮使用于投射式影像显示装置中的用于点亮高亮度放电灯的放电灯点亮装置、以及采用放电灯点亮装置的投射式影像显示装置。

背景技术

作为投射式影像显示装置(以下简单记为“投影机”)，具有：通过液晶显示元件的透射光获得投射影像的液晶投影机、通过DMD(DigitalMicro-mirror Device)元件等反光镜装置元件(reflective mirror deviceelement)的反射光获得投射影像的DLP(Digital Light Processing)(注册商标)投影机。无论是哪个方式的投影机都将来自白色光源的白色光通过棱镜等光学装置分解为三原色(红色：R、绿色：G、蓝色：B)的光而照射在对应于各颜色的显示元件，并且用影像信号来调制该照射光，从而生成投射影像。尤其，常使用DLP投影机作为会议场或剧场等要求高亮度、高可靠性的业务用的投影机。作为使用于投影机的白色光源，采用高压汞灯、氙气灯等高亮度的放电灯的情况多。

在DLP投影机中，将三原色的光照射到与投射影像的各像素对应的DMD元件，通过其反射角度的变化，控制对投射透镜的输出光，从而获得投射影像。

在该DLP投影机中，还具有对应于R、G、B三原色光而装载三个独立的DMD元件的方式，但是，该方式能够实现高影像质量的另一方面，结构复杂，并且因为DMD元件的价格昂贵，所以导致高价格的投影机。因此，将三原色的光以按时间序列逐次地照射到DMD元件的方式作为低价格的投影机而普及。

而且，作为获得三原色的方法，采用了以下方法：使在平面上排列了分别投射三原色的三个光学滤光片(区段(segment))的称为色轮(colorwheel)的圆盘与作为白色光源的放电灯的光轴正交而进行旋转，从而由放电灯的白色光中逐次且分时地获取三原色。另外，为了提高投射影像的亮度，还可以采用附加了白色滤光片的四个颜色区段的色轮。

若用直流电源来驱动放电灯，则在电弧放电时电子撞击在阳极上，所以温度比阴极高。结果，灯的寿命变短，因此对电极对施加规定频率的交流电，并且周期性地轮换阳极和阴极而进行驱动。

色轮与影像的1帧的周期(例如：在NTSC方式的情况下等于1/60秒)同步，并且以相同的周期、或其整数分之一的周期来控制旋转。

所述放电灯的轮换周期，由于轮换极性而产生亮度不连续，并且由于闪烁(flicker)等引起影像质量下降，因此，优选轮换周期为1/100秒以下。另外，若切换时刻是在色轮的区段的区域中，则有时在切换极性时会产生发光的瞬断或过冲(overshoot)、振铃(ringing)等，从而降低影像的质量。据此，在色轮的各区段的边界上进行切换极性的控制。

图2是示意性表示一般的四个颜色的色轮结构的图。如图2中所示，四个颜色的扇形各区段的中心角度(面积)不相等。在该图2的例子中，G(绿色)、W(白色)、B(蓝色)区段的角度相同，相对于此，R(红色)区段的角度设定得较开阔。即，构成为：当色轮旋转一周时，透过色轮的光通量比率在R、G、B、W中不同。这是考虑到放电灯的发光能量的光谱分布、人眼的感色灵敏度等而决定的。另外，该比率当然还根据所使用的光源而发生变化。

在这种四个颜色(偶数色)的色轮中，在区段的边界进行了放电灯的极性切换时，例如，在图2中区段角度大的R(红色)的期间，由于放电灯的极性始终是一个极性(例如，正电压连续)，因此能量集中于电极对中的一个，所以加剧放电灯的进一步恶化。另一方面，在三个颜色(奇数色)的色轮(未图示)的情况下，由于色轮每旋转一周时放电灯极性就发生反转，因此，即使透过色轮的光通量比率在R、G、B中不同也不会产生这种问题。

作为这种以能量不集中于一个电极的方式对双方电极施加同等负荷的方法，例如提出了专利文献1中所示的方法。在专利文献1中公开的方法是：在具有四个颜色(偶数色)区段的色轮的区段边界上切换放电灯极性的方式中，奇数次定期地忽视极性反转的切换的方法。

这样，例如，当用图2的例子来说明时，若在图2中在W与B区段的边界上不进行电极的极性切换，则R区段的极性反转为与上次之前的极性相反，从而补偿极性的偏斜。

但是，在专利文献1中公开的方法，为了补偿放电极性的偏斜，间歇地忽视极性反转的切换操作，并且存在由于该切换操作所忽视的周期、长度而在投射影像中产生伴随极性反转的闪烁等使影像质量下降的情况。

专利文献1：日本特开2008-146837号公报

发明内容

本发明的放电灯点亮装置为投射式影像显示装置的放电灯点亮装置，所述投射式影像显示装置，利用在由放电灯发光的白色光的光程中旋转的具有偶数色区段的色轮，通过分时地产生偶数色的透射光而照射到影像显示元件，来生成投射影像，所述放电灯点亮装置，其特征在于，具备：极性反转信号产生部，其产生对施加放电灯的电压的极性进行切换的极性反转信号；和灯极性切换部，其根据极性反转信号来切换施加于放电灯的电压的极性，极性反转信号产生部，在偶数色的各区段的边界部产生极性反转信号，并且在与偶数色中的至少一个特定颜色对应的区段的区域内也产生追加的极性反转信号。

据此，施加于放电灯的电极的正和负的电压的期间，在色轮每旋转两周时为相同的时间，并且不存在热能偏于电极对中的一个的情况，从而能够抑制放电灯寿命的减少。

本发明的投射式影像显示装置是利用在由放电灯发光的白色光的光程中旋转的具有偶数色区段的色轮，通过分时地产生偶数色的透射光而照射到影像显示元件，来生成投射影像的投射式影像显示装置，其特征在于，具备上述的放电灯点亮装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的放电灯点亮装置和投射式影像显示装置的结构的方框图。

图2是示意性表示一般色轮的结构的图。

图3A是表示本发明实施方式的放电灯点亮装置的操作的一例的放电灯的波形图。

图3B是表示本发明实施方式的放电灯点亮装置的操作的其它例的放电灯的波形图。

图3C是表示本发明实施方式的放电灯电亮装置的操作的其它例的放电灯的波形图。

图4是示意性表示一般色轮的其它结构的图。

图5A是表示本实施方式的放电灯点亮装置的操作的一例的放电灯的波形图。

图5B是表示本实施方式的放电灯点亮装置的操作的其它例的放电灯的波形图。

图5C是表示本实施方式的放电灯点亮装置的操作的其它例的放电灯的波形图。

图中：1-投射式影像显示装置，2-影像输入端子，3-图像处理部，4-DMD驱动部，5-反射镜装置元件，6-放电灯，7、17-色轮，8-棒状积分仪(rod integrator)，9-反射镜，10-投射透镜，11-电动机，12-电动机驱动部，13-位置传感器，14-极性反转信号产生部，15-灯驱动部，16-灯极性切换部。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

(实施方式)

图1是表示本发明的实施方式的放电灯点亮装置和投射式影像显示装置的结构的方框图。

投射式影像显示装置1，针对输入到影像输入端子2的影像信号(例如，DVD的再现影像)，具备：图像处理部3，其施行用于驱动DMD元件5的IP(Interlace-Progressive)转换、调整尺寸(resize)、帧率转换、γ补偿等图像处理；DMD驱动部4，其用于以图像处理部3的输出影像信号来驱动DMD元件5；放电灯6；色轮7；棒状积分仪8，其用于使亮度分布均匀化；反射镜9；投射透镜10；电动机11，其使色轮7旋转；电动机驱动部12，其用于使色轮7的旋转与影像信号同步；位置传感器13，其检测色轮7的区段位置；极性反转信号产生部14，其根据位置传感器13的检测信号，产生使施加在放电灯6的电压的极性发生反转的信号；灯驱动部15，其用于对放电灯6施加所需的电压；以及灯极性切换部16，其接收极性反转信号产生部14的信号，对施加于放电灯的电压的极性进行反转。

通过放电灯6的点亮来产生的高亮度的白色光，透过色轮7以分时的方式来分光为三原色和白色光，通过棒状积分仪8，使亮度分布均匀化，并且以适当的投射角度照射到反射镜9并被折射而照射到DMD元件5，该反射光通过投射透镜10放大之后投射到屏幕而作为影像(未图示)。

图3A～3C是表示本发明的实施方式的放电灯点亮装置的操作的放电灯6的波形图。另外，这里，放电灯点亮装置是包括图1中的放电灯6、位置传感器13、极性反转信号产生部14、灯驱动部15以及灯极性切换部16的部分。

图3A～3C是分别表示极性反转信号产生部14产生的反转信号(在附图的上段)与在放电灯6中流动的电流波形(在附图的下段)之间的关系的图。另外，下段的波形图，还同时记载了波形与图2中所示的色轮7的滤光片R(红色)、G(绿色)、W(白色)、B(蓝色)之间的相对位置。

首先，对图3A进行说明。信号(反转信号)产生在四个颜色区段的每个边界部，并且在B(蓝色)区段的中间点也产生信号a。因此，施加在放电灯6的电压波形为如下段中所示。

如在图3A中可知，例如，当关注最初的R区段时，在下一个R区段中极性反转。这种情况，对于其它颜色的区段也相同。即，色轮7旋转两周的时间T的前半和后半(第一周旋转和第二周旋转)，在四个颜色的各区段中极性都发生了反转，所以施加在放电灯的电压的极性的正和负的累计时间相等。这对于透过色轮7的光通量的比率在R、G、B中不同的情况而言也是相同的。

以下的图3B，将图3A中的反转信号a的位置设定为反转信号b的位置，即靠近W区段的区域的位置(B区段的始端附近)，下一个图3C，同样，将反转信号a的位置设定为反转信号c的位置，即靠近R区段的区域的位置(B区段的终端附近)。

如在图3B、3C中可知，在任何情况下，与图3A一样，色轮7的第一周旋转和第二周旋转，在各区段中极性都发生了反转，因此，施加在放电灯6的电压极性的正和负的累计时间相等。

这样，当四个颜色(偶数色)的色轮7每旋转一周时，通过在特定的颜色区段中反转放电灯6的极性，能够容易地使施加于放电灯6的电压的极性的正和负的累计时间相等。这对于四个区段的中心角度比(面积比)不同的情况而言也同样成立。

另外，如图3B以及图3C中所示，在本实施方式中，在每一次旋转时附加的反转极性的时刻，设定在色轮7的B区段的始端附近或终端附近。当如上所述地反转放电灯6的极性时，在该时刻会出现在投射影像中产生过冲或振铃等影像质量恶化的情况。一般与其它颜色相比，蓝色(B)对人眼的灵敏度、所谓的可见度低。因此，即使在B区段中进行极性反转，投射影像的质量恶化也不明显。而且，由于在色轮7的区段边界存在轮辐时刻(spoke time)(不能利用于影像输出的时刻)，因此，通过在区段边界附近对反转极性的时刻进行设定，从而能够使影像质量恶化不明显。

另外，在上述实施方式中，对色轮7的R区段的面积比率为最大的情况进行了说明，但是，各区段的面积比率只要以所使用的放电灯的种类等来适当地选择最佳即可。

接着，利用图4以及图5对本实施方式的其它实例进行说明。图4是示意性表示一般色轮的其它结构的图。色轮17构成为，四个颜色区段的中心角为90°的等角。在上述实施方式中，通过改变各区段中心角(面积)的比率来进行了在各区段中选择的光的量的适当化，但是，在本实施方式中，是通过使各区段的中心角相等，并且改变放电灯6的发光亮度(在放电灯6中导通的电流值)来进行的。

图5是表示采用了图4的色轮17的情况下的放电灯点亮装置的操作的放电灯的波形图。

图5A、5B、5C是表示与图3相同的信号(反转信号：在附图的上段)与在放电灯中流动的电流波形(在附图的下段)之间的关系的图。

首先，对图5A进行说明。信号(反转信号)产生在四个颜色区段的每一个边界部，并且，在B(蓝色)区段的中间点也产生信号a。因此，电压波形为如下段中所示。

与相当于其它区段的电流波形相比，使相当于R区段的电流波形高(电流值大)。由此，提高R光的亮度。在该情况下，也如图5中可知，例如，当关注最初的R区段时，在下一个R的区段中极性发生了反转。此情况，对于其它颜色的区段而言也相同。

即，色轮两周旋转的时间T的前半和后半(第一周旋转和第二周旋转)，在四个颜色的各区段中极性都发生了反转，所以施加在放电灯的电压的极性的正和负的累计时间相等，并且正方向的电流的时间累计与负方向的电流的时间累计也相等。由于电流的时间累计相等，因此电极对的双方的热负荷变成均等。

以下的图5B，将图5A中的反转信号a的位置设定为反转信号b的位置，即靠近W区段的区域的位置(B区段的始端附近)，下一个图5C，同样，将反转信号a的位置设定为反转信号c的位置，即靠近R区段的区域的位置(B区段的终端附近)。

如在图5A、5B中可知，在任何情况下，与图5A一样，色轮的第一周旋转和第二周旋转，在各区段中极性都发生了反转，并且正方向的电流的时间累计与负方向的电流的时间累计也相等。电极对的双方的热负荷变成均等。

如以上说明，根据本实施方式的放电灯点亮装置，即使在使用由偶数色的区段构成的色轮的情况下，除了在各区段的边界部之外，还在规定的区段的区域内使放电灯的电极对的极性发生反转。因此，能够更准确地使放电电极的电极对的双方的能量分布变成均等，从而延长放电灯的寿命，并且能够维持投射影像的影像质量。

另外，在上述实施方式中，用色轮7由R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)、W(白色)的四个颜色的区段构成的例子来进行了说明，但是，也可以组合其它颜色。或者，也可以由比四个颜色更多数的偶数色的区段构成。

另外，在上述实施方式中，设定为在色轮7每旋转一周时，在特定颜色(蓝色)的区段的区域内追加一次极性反转信号，而进行了说明，但是，极性反转信号的追加，并不局限于一次，由于只要放电电极的电极对的双方的能量分布相等即可，因此，也可以设定为任意奇数次。例如，也可以在蓝色的区段的区域内追加一次，在白色的区段的区域内追加两次，合计追加三次。

另外，在上述实施方式中，设定为当色轮7每旋转一周时，每次都追加极性反转信号，而进行了说明，但是，也可以设定不追加的旋转期间。例如，也可以设定为当色轮7每旋转两周时，在特定颜色(蓝色)的区段的区域内追加一次反转信号。

另外，在上述实施方式中，作为DLP投影机，在例子中说明了装载一个放电灯的单灯方式，但是，在增加了放电灯个数的双灯方式或四灯方式中也能够适用本发明。

(产业上的利用可能性)

本发明，一般能够广泛利用于装载了交流驱动的放电灯和色轮的投射式影像显示装置。

Claims (2)

1.一种投射式影像显示装置的放电灯点亮装置，所述投射式影像显示装置，利用在由放电灯发光的白色光的光程中旋转的具有红色、蓝色、绿色以及白色这四种颜色的区段的色轮，通过分时地产生红色、蓝色、绿色以及白色的透射光而照射到影像显示元件，来生成投射影像，

所述放电灯点亮装置，其特征在于，具备：

极性反转信号产生部，其产生对施加在所述放电灯的电压的极性进行切换的极性反转信号；和

灯极性切换部，其根据所述极性反转信号来切换施加于所述放电灯的电压的极性，

所述极性反转信号产生部，在所述色轮的红色、蓝色、绿色及白色的各区段的边界部产生一次所述极性反转信号，并且在所述色轮每旋转一周时，任意奇数次地在所述蓝色区段的区域内的时刻追加所述极性反转信号。

2.一种投射式影像显示装置，利用在由放电灯发光的白色光的光程中旋转的具有红色、蓝色、绿色以及白色这四种颜色的区段的色轮，通过分时地产生所述红色、蓝色、绿色以及白色的透射光而照射到影像显示元件，来生成投射影像，其特征在于，具备：

权利要求1所述的放电灯点亮装置。