JP2004526992A - カラー順次投影ディスプレイのランプ電力パルス変調 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、カラー順次ビデオ投影装置及びマルチメディア投影装置に関し、特に、ランプ電力パルス装置、及びその投影装置の投影輝度とカラーバランスの改善方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
〔関連した出願〕
なし。
〔連邦政府後援による調査及び開発〕
適応なし。
【0003】
投影システムは、永年使用されており、スクリーン上に動画や静止写真を投影するものである。最近では、マルチメディア投影システムを用いたプレゼンテーションが一般的になってきており、販売デモンストレーション、ビジネス会議及びクラスルーム教育が行われている。
【0004】
通常の動作モードでは、マルチメディア投影システムは、パーソナルコンピュータ(“PC”)からアナログビデオ信号を受信する。そのビデオ信号は、PCによって表現された形態の静止表示画像、局所的な動表示画像または完全動表示画像を表すことができる。アナログビデオ信号は、一般的には、投影システムにおいて、液晶ディスプレイ(“LCD”)またはデジタルマイクロミラーデバイス(“DMD”)のようなデジタル的に駆動する画像形成装置を制御するデジタルビデオ信号に変換される。
【0005】
明るく高品質のカラー画像を表示する投影装置の開発に多くの努力が注ぎ込まれている。しかしながら、従来の投影装置の光学性能では、十分に満足することができない場合がある。例えば、特に、小型携帯用カラー投影装置を十分に明るい部屋で使用するときに、適切な投影画像輝度を得ることは困難である。
【0006】
LCDディスプレイにはかなりの光減衰があり、しかも三つのカラー光路は大型になってしまうので、携帯用マルチメディア投影装置では、一般的に単一光路で構成されたDMDディスプレイが用いられている。この構成で投影されるカラー画像を生成するには、一般的にカラーホイールのような順次カラー変調器を介してフレーム順次画像を投影することが要求される。
【0007】
フレーム順次式色画像(“FSC”)表示システムにカラーホイールを使用することは永年知られており、カラーテレビジョン受信機の開発のために早期に試用されたため有名であった(悪名が高かった)。しかしながら、技術の進歩とともに、カラーホイール表示装置は、今日もなお使用されている。
【0008】
図1は、一般的な従来技術のFSC表示システム10の動作原理を示しており、FCS表示システム10は、センサー12がタイミングマーク14を検知することにより、それぞれ赤(“R”)、緑(“G”)及び青(“B”)のフィルターセグメントを有するカラーホイール18を回転させるモータ16の予め定められたカラーインデックス位置を検出するものである。光源20は、カラーホイール18とリレーレンズ24を介して光ビーム22を、LCDをベースとする光バルブまたはDMDのような表示装置26に投射する。(図示しない)ディスプレイコントローラは、光ビーム22がカラーホイール18のそれぞれのR、G及びBのフィルターセグメントをそれぞれ通過するタイミングを規定する順次R、G及びBの画像データにより表示装置26を駆動する。一般的に市販されているカラーホイールを基本としたFSCマルチメディア投影システムには、この出願の譲受人である、オレゴン州ウィルソンヴィルのインフォーカス株式会社により製造されたLP300シリーズがある。
【0009】
投影画像の輝度を高くするため、マルチメディア投影システムには、一般的に、高強度放電(“HID”)アークランプが用いられ、そのアークランプは、反射器によりカラーホイール上に容易に合焦される高輝度の多色光の点光源を発生する。HIDアークランプは、高強度、効率性及び信頼性のような多くの属性を有している。残念ながら、HIDアークランプは、スペクトラムの赤端よりも青端で多くの光を発生する。これは、カラーバランスの問題をもたらし、従来の研究者は、カラーホイールのBフィルターセグメントに比べてRフィルターセグメントの角度範囲(物理的な大きさ)を大きくし及び/またはカラーホイールのRフィルターセグメントに比べてBフィルターセグメントの減衰を大きくするなどして、様々な方法により解決を試みた。他の研究者は、カラー検査の電子機器を介して全ての輝度レベルを下げて、カラー調整用の“ヘッドルーム(headroom)”を設けることを試みた。残念ながら、これらの“解決方法”では、一時的な解決か、または画像の輝度を低くするかのいずれかをもたらしたにすぎなかった。
【0010】
さらに、他の研究者は、白(“W”)フィルターセグメントをカラーホイールに加え、カラー飽和の損失にもかかわらず画像輝度を高くする“ホワイトピーキング”機能を与えた。さらに、他の研究者は、単により以上に強力なアークランプを用いたため、小型携帯型投影装置に、熱、サイズ、重さ、コスト及び信頼性の問題をもたらした。
【0011】
従って、必要とされるのは、高画像輝度、カラー飽和及び調整可能なカラーバランスを達成する改良技術を有するマルチメディア投影システムである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
そこで、本願発明の目的は、FSCマルチメディア投影装置により投影される画像の輝度、カラー飽和、及びカラーバランスを改良する装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明のフレーム順次式カラー画像表示システムは、予め定められた電力定格を有し、順次の時間期間中にR、G、B、及び選択的に白色光をそれぞれ順次に発生するカラーホイールを介して伝搬する多色光源を発生させるアークランプを備える。ディスプレイコントローラはカラーホイールと同期して、それぞれの時間期間中にカラー画像データを発生する。DMDのような光バルブは、カラー画像データを受信し、フレーム順次カラー画像を生成する。ランプ安定器電源もカラーホイールに同期して、選択された時間期間中に、公称の昇圧した電力レベルをアークランプに供給するので、投影装置は、アークランプが予め定められた電力定格を超える平均電力レベルで動作することなく、より以上に明るい画像表示を行う。
【0014】
好適実施例においては、カラーホイールが、Wフィルターセグメントを含み、ランプ安定器が、Wフィルターセグメントが光源を通過してWピーキング機能を実現する時間期間中に、より高い電力レベルを供給する。
【0015】
変形例においては、カラーホイールが、R、G及びBの光を第一の時間、第二の時間及び第三の時間期間中にそれぞれ発生し、ランプ安定器が、予め定められた組合せの時間期間中に、種々のレベルの電力をアークランプに供給し、表示されるカラーのバランスをとる。
【0016】
アークランプがR光の放出が不十分なさらに他の変形例においては、カラーホイールが異なる角度範囲のR、G及びBのフィルターセグメントを有し、Rフィルターセグメントが、より大きな角度範囲を有して、アークランプの弱いR光の放出を補償する。ランプ安定器は、R以外の時間期間中に異なるレベルの電力をアークランプに供給し、Rフィルターセグメントのより以上に大きな角度範囲により生じた輝度の損失を補償する。
【発明の効果】
【0017】
本発明の主な利点は、FSC投影システムの輝度または白色ピーキングが増大すること、カラーバランス機能が可能になること、並びにカラーホイールの白セグメントの角度範囲を大きくすることによって生じる、より以上に高い平均電力の照明、低下した全ての輝度、または低下したカラー飽和に頼ることなく、カラー飽和を改良することである。
【0018】
本発明の更なる目的及び利点は、添付図面を参照して説明される好適実施例を下に示す詳細な説明により明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
図2は、ほぼF/1のFナンバをもつ楕円形の反射器114の焦点に位置決めされた高電力アークランプを含む本発明による画像投影システム110の好適実施例を示し、このアークランプは、主光線116により示す高強度照明ビームを発生する。アークランプ112は、好ましくは270ワットの高圧水銀アークランプとし、そのアークランプは、画像投影装置の使用に適しており、その寿命及びルーメン仕様に見合うものである。その水銀アークランプは、公称1.3mmのアークギャップを有し、画像投影システム110の投影エンジンの高効率動作に寄与する。その小さいサイズのアークギャップにより、光学系の残りの構成部材に対してランプアークのアラインメントに影響を与え、アーク自身の安定化の重要性が増加する。アークランプ112は、モデルSHP270であることが望ましく、それは、日本の姫路市に所在するフォエニックスによって製造されている。
【0020】
アークランプ112は、楕円形の反射器114の第一の焦点に設けられ、反射器114は、可視光のみを前方へ反射するコールドミラーを有する。赤外線及び紫外線の多くは、楕円形の反射器114のハウジングを透過し、吸収される。楕円形の反射器114の第二の焦点は、カラーホイール組立体120の回転カラーホイールディスク118の前面とインテグレータトンネル122との間の半分の距離に位置決めする。カラーホイールディスク118は、R、G及びBのセグメントを含み、システムビデオ画像のリフレッシュレートの2倍である約5600〜7500rpmでモータ124によって回転し、(図示しない)投影装置のスクリーン上にR、G及びB画像を順次表示する。カラーホイールディスク118は、光束を増加させるように機能するW(実際には透明)セグメントを含むようにしてもよい。カラーホイールディスク118の全てのセグメントは、紫外線反射コーティングがなされており、光学系中の紫外線により影響を受け易い光学素子に紫外線が入射することを防止している。
【0021】
インテグレータトンネル122は、その出射端に均一な照明パターンを生成し、カラーホイール組立体120のモータ124を経て照明光を安定して供給するので、モータ122が照明の影を生じさせない。インテグレータトンネル122は、内部全反射により光を伝搬させるソリッドのガラスロッドにより構成される。インテグレータトンネル122は、内部全反射を妨げることなくインテグレータトンネルを補強するクラッドを含むことができる。インテグレータトンネル122の出射端から伝搬する均一な照明パターンは、矩形とし、レンズ素子126,128及び(後に説明する)プリズム組立体140を介して、DMD130の光反射面に結像する。
【0022】
DMD130は、好ましくはアルミニウムのマイクロメカニカルミラーの長方形アレイから構成されたテキストインスツルメントモデルDMD1076の空間変調器とし、ミラーの各々は、支持された対角軸の周りで±10度の角度で個々に偏向させることができる。ミラーの偏向角度(正または負のいずれかの角度)は、DMD130の下側のアドレス回路のメモリ内容及びミラーリセット信号を変更するディスプレイコントローラ131によって制御される。
【0023】
レンズ素子128から出射する照明光は、空間インターフェース146によって離間した、第1のプリズムすなわち補償プリズム142と第二のプリズムすなわち出射プリズム素子144とから構成されるプリズム組立体140に入射する。プリズム組立体140により、DMDは、動作中はフラットにすることができる。プリズム組立体140は、DMD130に対する正しい照明角度をセットアップすると共に、動作状態のDMD130により反射した画像光から照明光を分離させる。DMD130に対する照明角度は、プリズム組立体140の面の角度によって制御される。プリズム組立体140は、入射光束を屈折させて偏向するので、DMD130は、出射光束を部分的に生成する投影角度で隅から照明される。照明光が動作状態のDMD130から反射した後は、基本的にはプリズム組立体140に入射する照明光の伝搬方向と同じ伝搬方向に沿って、画像光がプリズム組立体140から出射する。プリズム組立体140は多くの自由度を有しているので、光は、支持テーブルに対してほぼ並行に投影レンズ147に対して整列して入射することができる。好適な場合、DMD130は、投影装置の底部を覆う単一プリント回路基板148の表面に設置される。これにより、プリント回路基板148と当該基板の外部に設けたDMDとの間に必要な高密度の電気コネクターが不要になるから、コストの効率の問題を解決する。
【0024】
カラーホイール組立体120のR、G、B及びWのセグメントと、ディスプレイコントローラ131によって発生されるDMDカラーデータとの間の同期は、どのカラーフィルターセグメントがどれ位の時間光路中に存在するかを光学的に検出することによって行われる。カラーホイール組立部品から発生する個々のカラー光を検知し、同期タイミングデータを発生させるが、その同期タイミングは、米国特許第6155687号の「LIGHT GUIDE FOR USE IN A WHEEL SYNCHRONIZATION APPARATUS AND METHOD」においてより詳細に説明されており、この特許は、本出願の譲受人に譲り受けられたものであり、参考まで本明細書に記載する。
【0025】
図3は、画像投影システム110における主な電気的、機械的及び光学的部品の相互関係を示す。特に、画像コントローラ131がDMD130に画像を形成する。アークランプ112は、カラーホイール組立体120の回転するR、G、B及びWのフィルターセグメントを照明し、主光線116は、光インテグレートトンネル122、レンズ素子126,128及びプリズム組立体140を介してFSC照明として伝搬し、DMD130を照明する。DMD130に入射するFSC照明光は、当該DMDにより画像を形成し、その画像光は、プリズム組立体140及び投影レンズ147を介して伝搬し、投影面150上に(図示しない)投影画像を形成する。
【0026】
ディスプレイコントローラ131は、PC152からカラー画像データを受信し、その画像データをフレーム順次R、G、B及びWの画像データに処理し、その順次フレームは、カラーホイール組立体120の角度位置と適切に同期してDMD130に送出される。ディスプレイコントローラ131はDMD130を制御し、プリズム組立体140から伝搬する光は、DMD130内の個々の画素によって、投影レンズ147に向く方向または光ダンプエリア153に向く方向のいずれかの方向に選択的に反射する。
【0027】
電源154は、ディスプレイコントローラ131、及びアークランプ112に送られる電力を調節するランプ安定器156に電力を供給する。電源154は、(図示しない)冷却ファン、及びカラーホイール組立体120を回転させるモータ124にも電力を供給する。モータ124は、ディスプレイコントローラ131がPC152から受信するカラー画像データのフレームレートに従って、約6650〜7500rpmでカラーホイール組立体120を回転させる。カラーホイール組立体120は、それぞれ119゜、104°、40°及び97°のセクターを占めるR、G、B及びWのフィルターセグメントを含むことが望ましい。
【0028】
カラーホイール組立体120の回転角度に対するDMD130をドライブするFSCデータの同期は、どの色のフィルターセグメントがどれ位の時間だけ主光線116と交差するかを光学的に検出することによって行われる。カラーホイール組立体120を通過する個々のカラー光が検出され、同期タイミングデータを生成する。特に、反射器114によって反射した迷光は、カラーホイール組立体120を介してインテグレータトンネル122に近接した位置まで伝搬する。この迷光の一部を集光するために、光ガイド158をインテグレータトンネル122に近接した位置に配置する。光ガイド158は、タイミングデータをディスプレイコントローラ131に送出する光検出器162の方向に迷光を反射する傾斜した出射端160を有する。
【0029】
図4に、ランプ安定器156についてさらに詳細に示す。特に、ランプ安定器156は、一般的なランプ点灯回路170、パルス幅変調器(“PWM”)コントローラ172、スイッチングトランジスタ174、電流検知抵抗176及びフィルタ網178を含み、これらはアークランプ112が点灯した後、アークランプ112に公称3.6アンペアで50から100ボルトのDC電圧を供給するために協働する。電流検知抵抗176は、並列に接続された2つの0.33オームの抵抗を具えることが望ましい。ランプ安定器156は、一般的な過電圧検出器、開放回路検出器及び短絡回路検出器180も備えている。
【0030】
PWMコントローラ172は、電流制限器182及び基準バッファ増幅器184を含む電力調節制御ループで動作し、これら電流制限器182及び基準バッファ増幅器184は、スイッチングトランジスタ174を動作させる“駆動”信号を生成してパワーエラーインテグレータ186の非反転入力に供給する。電流検知抵抗176の両端間に生じた電流検知信号は、パワーエラーインテグレータ186の反転入力に供給する。電力調節制御ループは、パワーエラーインテグレータ186の出力をPWMコントローラ172の“増幅”入力に接続することによって閉じている。この電力調節制御ループは、パワーエラーインテグレータ186に供給される平均の駆動信号が電流検知抵抗176から供給される平均の電流検知信号に等しいときに、バランスをとる。PWMコントローラ172は、さらに、電流検知抵抗176により検知された瞬時電流に応答して、駆動信号の大きさを調節する“検知”入力を含む。
【0031】
スイッチングトランジスタ174によってアークランプ112に送られる電力量は、次に示すように制御可能である。電流制限器182及び基準バッファ増幅器184からパワーエラーインテグレータ186に供給される駆動信号の量は、可変抵抗188及び固定抵抗190を備えている分圧器によって調整可能である。可変抵抗188の実効値を減少させることにより、アークランプ112への電力が増加する。可変抵抗188は、ランプ安定器156のためにセットされる公称の低電力を確立するために調整される。また、電流制限器182及び基準バッファ増幅器184からパワーエラーインテグレータ186に供給される駆動信号の量は、さらに、可変抵抗188に並列に抵抗194を接続する光アイソレータ192を用いることによって増加する。光アイソレータ192は、ディスプレイコントローラ131から信号を受信し、公称の低電力設定と公称の高電力設定との間でランプ安定器156を切り換える。切り換え可能な電力設定は、以下に説明するアークランプ112の点弧、ウォームアップ及び継続する動作期間にわたって遷移するときに有用である。
【0032】
ランプ点弧回路170は、アークランプ112の点弧期間中に、10000ボルト以上のパルス、好ましくは20000ボルトのパルスを発生する。一旦アークが生じると、アークランプ112のガスはイオン化を始める。ガスのイオン化が続くと、アーク電圧はランプ温度にしたがって上昇し、アークランプは約2分経過後に完全な動作温度に到達する。この初期スタートアップ期間中、ランプ安定器156は、設定されている低電力で動作し、アークランプ112の電極への損傷を回避することが望ましい。アークランプ112の温度が上昇すると、アークランプ112は多くの電流を流す。一旦アークランプ112が完全な電力に達すると、ランプ安定器156は、高電力設定で動作するように切り換わり、ほぼ一定の電流及び電力をアークランプ112に供給する。
【0033】
従来の研究者は、アークの安定化目的のためにアークランプに送出した電力をパルスにしていた。しかしながら、従来の研究者とは異なり、出願人は、アークランプ112によって送出され6mmの開口で集束した光束が、電力とともに直線的に増加することを発見した。特に、350ワットでは、アークランプ112は、250ワットで光束を送出するよりも、約33パーセントも多くの光束を送出する。出願人は、ある制御方法でアークランプ112の発光出力を迅速に変化させる性能を利用して、画像投影システム110(図2及び3)のようなFSCマルチメディア投影装置のカラーバランス、ホワイトピーキング及びカラー飽和を調整できることを考え出した。
【0034】
しかしながら、電流制限器182及びパワーエラーインテグレータ186の長い時定数のフィルタが原因するため、上述した電力設定技術における応答時間は相対的に遅い。ランプ電力の変化がカラーホイール120のようなカラー変調器の回転に同期する場合には、より以上に高速な電力設定の応答が要求される。
【0035】
より以上に高速応答する電力制御は、電流検知抵抗176から抵抗196を介してPWMコントローラ172の検知入力に供給される電流検知信号の量を制御することによって行われる。供給される信号の量は、トランジスタ200をオン状態とオフ状態との間でスイッチする光アイソレータ198を用いることによって減衰させることが望ましく、それによって、電流検知信号の一部を抵抗202及びトランジスタ200を介してグランドに分路する。抵抗196及び抵抗202は、それぞれ500オームの値及び1000オームの値を有し、トランジスタ200がオン状態にあるとき、PWMコントローラ172に供給される電流検知信号は、約33パーセント減少し、アークランプ112へ送出される電力は、約260ワットから約350ワットに増加する。もちろん、ゲイン制御増幅器、スイッチ可能な電流検知レジスタ及びゲインDACのように、供給する電流検知信号を変化させるための様々な他の技術を用いることができる。デジタルまたはアナログ制御技術を用いることができる。
【0036】
しかしながら、光アイソレータ198は、ディスプレイコントローラ131から電力パルス信号を受信し、Wフィルターセグメントが主光線116に交差している時間の間、公称260ワットの高電力設定と上昇した350ワットの電力設定との間でランプ安定器156をスイッチすることが望ましい。アークランプ112に送出された電力は、高設定と上昇設定との間で、約50マイクロ秒から100マイクロ秒でスイッチする。このスイッチ時間は、主にフィルタ網178のリップルフィルター成分によって制限されるが、それにもかかわらず、下記に説明するように、本発明の用途に適している。
【0037】
図5に、カラーホイール組立体120が360度にわたって回転するときに、カラーホイール組立体120のR、G、B及びWのフィルターセグメントを透過する濾波光の相対光量を示す。実線210は、カラーホイール組立体120を連続放出光源により照明した場合の相対透過光量を示し、それに対して、破線212は、本発明の好適実施例によるアークランプ112のパルスによりカラーホイール組立体120をパルス照明した場合の相対透過光量を示す。破線212により示された実施例では、アークランプ112への電力は、R、G及びBのフィルターセグメントが主光線116を横切る320度の回転の間公称260ワットの高電力に設定され、Wフィルターセグメントが主光線116を横切る40度の回転の間350ワットに上昇する。そのため、アークランプ112に送出される平均電力は、カラーホイール組立体120のそれぞれ全ての回転にわたって、270ワットの定格レベルに維持される。
【0038】
電力変調は、カラーホイールの回転周期が少なくとも一つの上昇電力フェーズと減少電力フェーズに細分されるように実行されるのが望ましい。ディスプレイコントローラ131は光検出器162を用いることにより、カラーホイール組立体120のR、G、B及びWのフィルターセグメントの少なくとも一つのセグメントが主光線116といつ交差するかを検出し、高電力設定と上昇電力設定との間でランプ安定器156を正確な時間でスイッチする。高電力レベル及び上昇電力レベル並びにフィルターセグメントの角度範囲は、アークランプ112への平均電力をその定格レベルに維持するように設計する。同じ電力スイッチングレベルを用いるが、R、G及びBのフィルターセグメント角度範囲が異なる2つの実行可能なカラーホイールの例を、下記の表1に示す。
【表1】
【0039】
カラーホイール組立体120の回転周期は、入力されるビデオリフレッシュレートにより定められ、回転毎に8.06ミリ秒と10.7ミリ秒との間を範囲とする。そのため、1度あたりの回転は、少なくとも22.4マイクロ秒となり、40度の角度範囲のWフィルターセグメントは、主光線116と交差するのに896マイクロ秒が必要になる。従って、本発明では、アークランプ112にパルスを与えるランプ安定器156により、50−100マイクロ秒の輝度上昇時間を用いるのが適している。
【0040】
表1のカラーホイールのいずれかの実施例を組み込んだFSC投影装置は、定格270ワットの平均アークランプ電力を維持しながらカラーホイール組立体120を透過する全光量(ルーメン)が一層増大するので、有益である。その理由は、R、G及びBのフィルターセグメントを犠牲にしてWセグメントの角度範囲を増大させることなく付加的な照明光がWセグメントを透過するからである。
【0041】
ランプ安定器156の変形例としては、スイッチ可能な複数の電力振幅を含み、R、G、B及び(選択的に)Wのフィルターセグメントの各々を透過する光量の精密制御に適応させることもできる。カラー位相の関数としての輝度変調は、以下の変形例として用いることができる。
1.照度の上昇を、RGBWのFSCシステムにおけるWフィルターセグメントに関連させて、全ての輝度出力を上昇させることができる。これは、“輝度ピーキング”または“ホワイトピーキング”と称する。
2.照度の上昇を、RGBWのカラー順次システムにおける複数のWカラーホイールスポーク遷移セグメントに関連させ、全ての輝度出力を上昇させることができる。
3.照度の上昇を、FSCシステムにおけるR、G及びBのカラーフィルターセグメントの中から選択した一つのセグメントに関連させ、選択したカラーフィルターセグメントの輝度出力を他のカラーフィルターセグメントよりも一層上昇させ、グレースケール性能から独立して制御することができる。本実施例は、さらに、以下を可能にする。
a.低い輝度成分のカラーフィルタセグメントについては上昇した輝度レベルにおける角度範囲を小さくし、高輝度成分カラーフィルタセグメントについては低い輝度レベルにおける角度範囲を増大させることにより、その結果、DMD130を駆動させる時間順次パルス幅変調のビットをより以上に効果的に分配することができる。
b.低い輝度成分のカラーフィルタセグメントについては上昇した輝度レベルにおける角度範囲を小さくし、高輝度成分カラーフィルタセグメントについては低い輝度レベルにおける角度範囲を増大させることにより、その結果、輝度出力の増加とともにカラーバランスを改善することができる。
【0042】
例えば、図5の破線121で表した好適実施例では、Rフィルターセグメントが119度のスパンであり、これに対して、Gフィルターセグメント及びBフィルターセグメントは、それぞれ高々104度及び97度のスパンである。これにより、スペクトラムの赤端でのアークランプ112の放出の減少を補償し、多くの画像において青の輝度の必要性の減少を補償することによって、カラーバランス及びカラー飽和を改善する。しかしながら、この例では、ランプ電力の上昇は、Wフィルターセグメントが通過している期間にのみ適用される。
【0043】
指針として、カラーホイール組立体120の完全な一回転の間にアークランプ112に送出される平均電力は、次の等式を用いて算出することができる。
式:
AvgPwr={(減少した電力*角度範囲)+(上昇した電力*角度範囲)}/360
もちろん上記式は、アークランプの定格電力や例えばWフィルターセグメントの40度の角度範囲のように他の変数が既知のときは、ある変数について計算することができる。その結果、減少した電力レベル、上昇した電力レベル及びフィルターセグメントの角度について多くの算出結果の組合せを導くことができる。
【0044】
当業者は、本発明の一部の構成要素について好適実施例として上述した装置とは相違させて実施できると認識するだろう。例えば、カラーホイール組立体120は、異なるフィルターセグメントの順序及び異なる色を含むことができ、白セグメントを含まず、カラーホイール以外のカラー変調器であってもよい。DMD130は、種々の光エンジンに組み込まれているLCD、透過型、または反射型のように多くの別の形式の光バルブのうちのいずれの光バルブとすることができ、プリズムを用いない光学系とすることができ、インテグレータトンネルの代わりにフライアイレンズインテグレータを用いることができ、或いはコミュテータ、反射ストリップ及び光センサーのような異なるカラーホイール同期技術とに組み込まれたものとすることができる。
【0045】
本発明の主旨を逸脱しない範囲で、本発明の上述した実施例の詳細を変更できることは明らかである。従って、本発明の範囲は、請求の範囲によってのみ決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】カラーホイールを用いる従来技術のFSCディスプレイ装置における動作原理を示す概略図である。
【図2】本発明の好適なマルチメディア投影装置の実施例の等角図である。
【図3】本発明の好適な画像投影システムにおける、電気的、機械的及び光学的部品の機能的内部関係を示すブロック図である。
【図4】本発明における、パルス化アークランプ安定回路の電気配線ブロック線図である。
【図5】カラーホイールを透過する濾波された光を示すグラフであり、本発明のアークランプパワーブーストフェーズ及び回復フェーズを示す。
Claims (18)
- 予め定められた電力定格を有し、多色光源を構成するアークランプと、
多色光を受け、少なくとも第一のカラー光及び第二のカラー光をそれぞれ第一の時間及び第二の時間期間中に順次発生するカラー変調器と、
カラー変調器と協働して、少なくとも第一の画像データ及び第二の画像データをそれぞれ第一の時間及び第二の時間期間中に順次発生するディスプレイコントローラと、
少なくとも第一の光色及び第二の光色、並びにそれぞれ第一の画像データ及び第二の画像データを受けることに応じて、フレーム順次カラー表示を生成する光バルブと、
少なくとも第一の電力レベル及び第二の電力レベルをそれぞれ第一の時間及び第二の時間期間中にアークランプに供給し、予め定められた電力定格を大幅に超えることなくアークランプが平均電力レベルで動作するランプ安定器とを具えるフレーム順次カラーディスプレイ装置。 - 前記カラーディスプレイを投影表示システムとした請求項1に記載の装置。
- 前記カラー変調器をカラーホイールとし、その少なくとも第一のカラー光及び第二のカラー光は、赤フィルターセグメント、緑フィルターセグメント、青フィルターセグメント及び白フィルターセグメントから選択されたカラーホイールフィルターセグメントに対応する多色光を濾波することにより発生する請求項1に記載の装置。
- さらに、前記カラー変調器が第一のカラー光及び第二のカラー光を発生する時を決定する同期手段を含む請求項1に記載の装置。
- 前記第一のカラー光及び第二のカラー光の少なくとも一つを白とし、アークランプに供給するそれに対応した第一の電力レベル及び第2の電力レベルの一つは、予め定められたアークランプの電力定格を超える請求項1に記載の装置。
- 前記カラー変調器は、少なくとも赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ第一の時間、第二の時間及び第三の時間期間中に順次発生し、前記ランプ安定器は、少なくとも第一の電力レベル及び第二の電力レベルをアークランプに対してその第一の時間、第二の時間及び第三の時間の予め定められた組合せの間で発生し、前記フレーム順次カラーディスプレイは、予め定められたカラーバランスを実現する請求項1に記載の装置。
- 前記多色光は、不均一な量の赤光、緑光及び青光を含み、前記カラー変調器は、アークランプにより発生した赤光、緑光及び青光の不均一な量を補償する予め定められた継続時間を有するそれぞれ第一の時間、第二の時間及び第三の時間期間中に、少なくとも赤光色、緑光色及び青光色を順次発生するカラーホイールである請求項1に記載の装置。
- 前記予め定められた継続時間は、赤フィルターセグメント、緑フィルターセグメント及び青フィルターセグメントに対応する角度範囲を有する赤フィルターセグメント、緑フィルターセグメント及び青フィルターセグメントにより決定される請求項7に記載の装置。
- 前記角度範囲のうち少なくとも2つの角度範囲は等しくない請求項8に記載の装置。
- 予め定められた電力定格を有し、多色光源を構成アークランプを用意し、
多色光をカラー変調して、少なくとも第一のカラー光及び第二のカラー光をそれぞれ第一の時間及び第二の時間の期間中に順次発生させ、
少なくとも第一の画像データ及び第二の画像データをそれぞれ第一の時間及び第二の時間の間で順次発生させ、
少なくとも第一のカラー光及び第二のカラー光、並びにそれぞれ第一の画像データ及び第二の画像データを受けることに応じて、フレーム順次カラー表示を行い、
少なくとも第一の電力レベル及び第二の電力レベルをそれぞれ第一の時間及び第二の時間の期間中にアークランプに供給し、予め定められた電力定格を大幅に超えることなくアークランプが平均電力レベルで動作するフレーム順次カラーディスプレイ方法。 - 前記アークランプは投影ディスプレイシステムに用いられる請求項10に記載の方法。
- 前記カラー変調はカラーホイールによって行われ、その少なくとも第一のカラー光及び第二のカラー光は、赤フィルターセグメント、緑フィルターセグメント、青フィルターセグメント及び白フィルターセグメントから選択された対応するカラーホイールフィルターセグメントで多色光を濾波することにより発生する請求項10に記載の方法。
- さらに、前記カラー変調と、画像データ及びフレーム順次カラー表示の発生と、電力レベルの供給とを同期させる請求項10に記載の方法。
- 前記第一のカラー光及び第二のカラー光の少なくとも一つは白であり、アークランプに供給されるそれに対応した第一の電力レベル及び第2の電力レベルの一つは、アークランプの予め定められた電力定格を超える請求項10に記載の方法。
- 前記カラー変調により、少なくとも赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ第一の時間、第二の時間及び第三の時間の期間中に順次発生し、その第一の時間、第二の時間及び第三の期間中に予め定められた組合せの期間中に少なくとも第一の電力レベル及び第二の電力レベルをアークランプに供給し、前記フレーム順次カラーディスプレイは、予め定められたカラーバランスを実現する請求項10に記載の方法。
- 前記多色光は、等しくない量の赤光、緑光及び青光を有し、前記カラー変調は、アークランプにより発生した等しくない量の赤光、緑光及び青光を補償する予め定められた継続時間を有するそれぞれ第一の時間、第二の時間及び第三の時間の間に、少なくとも赤光色、緑光色及び青光色を順次発生するカラーホイールによって行われる請求項10に記載の方法。
- 前記予め定められた継続時間は、赤フィルターセグメント、緑フィルターセグメント及び青フィルターセグメントに対応する角度範囲を有する赤フィルターセグメント、緑フィルターセグメント及び青フィルターセグメントにより決定される請求項16に記載の方法。
- 前記角度範囲のうち少なくとも2つの角度範囲は等しくない請求項17に記載の方法。
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