CN1739300B - 基于视频信号表示视频图像的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用投影仪基于视频信号表示视频图像的方法，该投影仪包括图像显示设备和高压气体放电灯，该灯被提供有方波交变电流(I0，I10)，在每次反相之前电流脉冲(P1，P3，P10，P40)被叠加在其上。按照本发明，交变电流(I0，I10)被叠加相同极性的第二电流脉冲(P2，P4，P20，P30，P50，P60)。利用第二脉冲(P2，P4，P20，P30，P50，P60)使之有可能将交变电流频率简单调谐到图像频率而没有图像赝象。

Description

基于视频信号表示视频图像的装置
技术领域
本发明涉及利用投影仪基于视频信号来表示视频图像的方法，该投影仪包括图像显示设备和高压气体放电灯，该灯被提供有方波交变电流，在每次反相之前，电流脉冲被叠加在方波交变电流上。
背景技术
从DE 69424858T2和EP 1154652中公知具有被称为光阀和阵列的这样的图像显示设备的投影仪。下面详细地解释结构原理。
从EP 1152645A1中公知高压气体放电灯是如何利用这样的投影仪的方波交变电流工作的。在灯电流的每半个周期的末尾上的反相之前，即，在极性改变之前，交变电流被叠加相同极性的电流脉冲。这避免了发光放电弧的跳跃(leaping)和图像的闪烁。但是，这个电流改变具有利用包括脉动成分的交变灯电流操作该灯的结果，以相应脉动方式增加发光强度。交变电流的频率被表示为45、65、90和130Hz的工作频率序列。已经利用这些值考虑工作频率影响灯寿命，并且只在能够调整30-200Hz的灯频率时，灯寿命才会是长的。
从US 6,278,244中公知将包括这样的用于操作高压气体放电灯的脉冲的方波交变电流与视频信号同步。
在给定60Hz的视频频率和90Hz的灯频率的情况下，彩色轮(wheel)可以利用这样的角速度来旋转，即，基于视频信号的视频图像可以以红色、绿色、蓝色和白色的彩色序列表示三次，并且电流脉冲在图像的显示中每次与白色相符。该灯的工作频率和该视频频率被如此互相调谐(attune)，以致增加的光强度对图像的彩色没有影响，并且灰色(neutral color)印象被保护。具有这些特征的设备由挪威的InFocus ASA of Fredrikstad公司制造，冠名为M3，并且可在市场上买到。但是，在运动图像的情况下，部分图像仍然是可见的。为了避免由于顺序彩色表示引起的使人不快的赝象，希望增加彩色改变频率。但是，频率的增加导致光脉冲在各个彩色分段(segment)上的移动。光脉冲的移动导致彩色移位(color shift)。交变电流的频率增加导致较短的灯预期寿命。
发明内容
因此，本发明以避免彩色移位和其他图像赝象为其目的。此外，灯的预期寿命应该是长的。
这个目的通过本发明的特征特性来实现。具体地，本发明提供一种用于高压气体放电灯的驱动器，该驱动器和该高压气体放电灯用于投影仪中，该投影仪用于基于视频信号表示视频图像，并且该投影仪包括图像显示设备，其中该驱动器被设计为：给该高压气体放电灯提供方波交变电流，以及在这种情况下：在每次反相之前，将第一电流脉冲叠加在方波交变电流上；和在方波交变电流上叠加具有与第一电流脉冲相同极性的第二电流脉冲。
本发明还提供一种投影仪，用于基于视频信号表示视频图像，该投影仪包括图像显示设备、高压气体放电灯和根据本发明的用于驱动高压气体放电灯的驱动器。
按照本发明，相同极性的第二电流脉冲被叠加在交变电流上。这个附加脉冲在每半个周期内生成，并且对灯寿命没有影响。该脉冲可以通过对灯驱动器的控制进行简单修改来生成。第二脉冲使之有可能在灯频率和图像频率之间进行简单调谐而没有图像赝象。
有利地，电流脉冲周期性地出现。这实现了对应于双频率的灯操作中的光分布。但是，仍然在低频率上发生换向，并且由于较低频率，灯寿命保持相同。
有利地，电流脉冲不定期地发生。因此，第二电流脉冲发生在交变电流的半周期内的不同时刻上。该时刻可以或者以随机方式或者以给定顺序来改变。优点现在是在相互邻接光增强之间的时间不是确定的，而是可变的。这意味着：可能的赝象不存在于屏幕上的固定位置中，而是可以最终得到平衡。这对于具有螺旋形彩色分段的彩色轮是令人感兴趣的。这些分段生成水平彩色波束，其在屏幕上垂直地向下运行。所有三种彩色同时出现在屏幕上，但是出现在不同的位置，参见SID 01 Digest of Technical Papers，vol.XXXII，pp.1076 to 1079，2001由Dewald，Penn，Davis撰写的：“Sequential Color Recaptureand Dynamic Filtering：A Method of Scrolling Color”和SID 01Digest of Technical Papers，vol.XXXII，pp.1072 to 1075，2001由Shimizu撰写的：“Scrolling Color LCOS for HDTV RearProjection”。
有利地，第二电流脉冲具有与正好在反相之前的电流脉冲相同的轮廓(contour)。当使用具有与反相之前的脉冲相同的轮廓的脉冲时，简单实施是可能的。
有利地，该电流脉冲具有可以变化的脉冲持续时间。因此，第二脉冲可以调谐到图像显示设备，尤其调谐到反射图像显示设备。总的说来，精确的脉冲序列可以相对于各个图像显示设备的地址方案(schedule)来优化。
有利地，该电流脉冲具有可以变化的幅度。这使得有可能更精确适应图像显示器的要求。时刻、幅度和持续时间的调整提供了动态设置参数的可能性，即，参数可以根据灯寿命、要显示的图像内容或者选择的投影系统的基础设置来修改。为了实现在投影仪中已经设置的彩色温度和彩色中和，第一电流脉冲将出现在彩色分段之一例如红色中。其他的电流脉冲将位于其他的彩色分段中，并且在其幅度和持续时间方面被修改。
有利地，电流脉冲位于利用半周期的总持续时间的最后80％给定的一个时间周期内。以这样的方式，灯电极保持不受影响，并因此灯寿命保持不受影响。
有利地，该交变电流与视频信号同步。因此，该脉冲可以被调谐到彩色序列的彩色。
有利地，该电流脉冲在白色分段期间出现。从而避免了彩色失真，并且可以获得自然彩色表示。
有利地，该电流脉冲在彩色过渡期间出现。从而，混色被加强，一起产生白色，使图像更加明亮，并从而相互最终得到平衡。
有利地，该交变电流的频率可以变化。从而，可以产生在顺序的光增强之间的各种各样的时间间隔，并且所有周期性效果被丢失。具有附加脉冲的应用具有在较高频率上产生脉冲重复方面的优势，其使赝象最终得到平衡而没有低频可见效果，同时在优化的低频上保持灯操作。
附图说明
为了更好地理解本发明，下面将参考附图更详细地解释实施例，其中：
图1是具有四个脉冲的交变灯电流的一个周期和具有绿、红、蓝和白色的彩色序列的时间图表；和
图2是具有六个脉冲的交变灯电流的一个周期和具有红、绿和蓝色的彩色序列的时间图。
具体实施方式
图1是具有方波脉动交变电流10的时间图，其周期具有TO的持续时间。该方波脉动交变电流10由方波交变电流IR和脉动电流IP组成。TO等于16ms，或者如在NTSC视频系统中使用的60Hz的视频频率。第一脉冲P1在时刻t1上结束，即，在反相之前的半个周期之后。该方波脉动交变电流10包括第二脉冲P2，其在时刻t2上结束，即，在一个周期的四分之一之后。该方波交变电流IR的幅度被表示为I2。脉冲P1和P2是脉动电流IP的组成部分，具有tP1和tP2的脉冲持续时间、幅度I3和相同的轮廓。当叠加具有相同极性的交变电流IR和脉动电流IP时，结果是脉动方波交变电流I0，其最高幅度是I4。在每个周期中出现总共四个脉冲P1、P2、P3和P4。
对于绿、红、蓝和白色之中的每个具有二个分段的彩色轮(即，总共八个分段1-8)在交变电流周期期间旋转，相等的彩色相互完全相反。
以60Hz发送的视频图像被显示四次，这对应于4的图像重复速率或者240Hz的图像频率，重复的图像还被称为子帧。因此，灯频率可以被设置为60Hz。如果灯频率是30至200Hz，有利地60至120Hz，尤其地可以调整90Hz，则灯寿命是长的。在白色分段4和8期间出现脉冲P1-P4。
图2示出具有幅度I20的方波交变灯电流I10和具有幅度I30的总共六个脉冲P10、P20、P30、P40、P50和P60。脉冲P10、P20、P30、P40、P50和P60被隔开灯周期T10的六分之一，并且在时刻t10、t20、t30、t40、t50和t60上结束，即，在六分之一、三分之一、二分之一、三分之二、六分之五和一个完整周期之后结束。这些脉冲的持续时间每次是相同的，并且被表示为tP10、tP20、tP30、tP40、tP50和tP60。这些脉冲P10、P20、P30、P40、P50和P60具有相同的轮廓。在反相之前脉冲P10和P40被表示为抗闪烁脉冲，其他脉冲P20、P30、P50和P60被表示为幻像脉冲。
彩色轮使用红、绿和蓝色而没有白色分段。但是，由于穿过该彩色轮的光线的宽度而在短周期期间每次改变到下一彩色时，仍然出现混合彩色。这些混合彩色当共同被相加时再次产生白色。因此，在每个彩色变化10、11、12、13和14时希望始终使用脉冲P10、P20、P30、P40、P50和P60。假定150Hz子帧频率和每个子帧三个彩色变化10、11和12，导致450Hz的脉冲频率，并且所需要的灯频率将会是225Hz而没有幻像脉冲。那么，在每个灯周期中，除了二个抗闪烁脉冲P10和P40之外，四个另外的幻像脉冲P20、P30、P50和P60则是最优的，这得到75Hz的交变电流频率。
彩色分段的分布和角度是依赖于应用的并且是可以改变的。为了改善红色再现，有可能使红色分段显著地大于其他的分段。这对于幻像脉冲方案不会引起问题，因为幻像脉冲可以自由地进行定位。对于灯来说，优选的是在反相之后最长的分段出现，这也被表示为换向。
在US 5,608,294中的Buck转换器包括标注为III的装置，其起着控制单元的作用，并且控制标注为I的装置和标注为II的换向器。该控制单元III可以被编程，以使得除了抗闪烁脉冲之外，还可以产生幻像脉冲。

Claims (12)

1.一种用于高压气体放电灯的驱动器，该驱动器和该高压气体放电灯用于投影仪中，该投影仪用于基于视频信号表示视频图像，并且该投影仪包括图像显示设备，其中该驱动器被设计为：
给该高压气体放电灯提供方波交变电流(I0，I10)，以及
在这种情况下：
在每次反相之前，将第一电流脉冲(P1，P3，P10，P40)叠加在方波交变电流(I0，I10)上；和
在方波交变电流(I0，I10)上叠加具有与第一电流脉冲(P1，P3，P10，P40)相同极性的第二电流脉冲(P2，P4，P20，P30，P50，P60)。
2.根据权利要求1的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为周期性地在方波交变电流(I0，I10)上叠加第二电流脉冲(P2，P4，P20，P30，P50，P60)。
3.根据权利要求1的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为不定期地在方波交变电流(I0，I10)上叠加第二电流脉冲(P2，P4，P20，P30，P50，P60)。
4.根据前面权利要求1-3之中的任何一个权利要求的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为利用与第一电流脉冲(P1，P3，P10，P40)相同的轮廓对第二电流脉冲(P2，P4，P20，P30，P50，P60)定形。
5.根据前面权利要求1-3之中的任何一个权利要求的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为改变第二电流脉冲(P2，P4，P20，P30，P50，P60)的脉冲持续时间(tP2，tP20，tP30)。
6.根据前面权利要求1-3之中的任何一个权利要求的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为改变第二电流脉冲(P2，P4，P20，P30，P50，P60)的幅度。
7.根据前面权利要求1-3之中的任何一个权利要求的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为在由半个周期的总持续时间的最后80％给定的时间周期内在方波交变电流(I0，I10)上叠加第二电流脉冲(P2，P4，P20，P30，P50，P60)。
8.根据前面权利要求1-3之中的任何一个权利要求的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为将方波交变电流(I0，I10)与视频信号同步。
9.根据前面权利要求1-3之中的任何一个权利要求的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为在白色分段(4，8)期间在方波交变电流(I0，I10)上叠加第一与第二电流脉冲(P1，P2，P3，P4，P10，P20，P30，P40，P50，P60)。
10.根据前面权利要求1-3之中的任何一个权利要求的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为在从一个彩色到另一个彩色的过渡(10，11，12，13，14)期间在方波交变电流(I0，I10)上叠加第一与第二电流脉冲(P1，P2，P3，P4，P10，P20，P30，P40，P50，P60)。
11.根据前面权利要求1-3之中的任何一个权利要求的驱动器，其特征在于，该驱动器被设计为改变方波交变电流(I0，I10)的频率。
12.一种投影仪，用于基于视频信号表示视频图像，该投影仪包括图像显示设备、高压气体放电灯和根据前面权利要求1-3之中的任何一个权利要求的用于驱动高压气体放电灯的驱动器。
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