JP2008539542A - 投影システム、及び投影システムを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

画像ＩＭ内のブライトネスレベルＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６が、特定の画像サイクルＶＴ内の複数の照明スイッチオン位相の全長によって表されている、投影システム１を動作させる方法が記載されている。投影システム１の高圧放電ランプ２は、本質的に方形波の交流ＩＬによってランプドライバを介して動作され、この結果、高圧放電ランプ２の動作の間の電流ゼロ交差の後に、交流内に生じるオーバーシュート系列Ｏは、可能なブライトネスレベル各々に対して、オーバーシュート系列Ｏの少なくとも１つの最大期間Ｐが前記ゼロ交差に後続する照明スイッチオン又はスイッチオフ位相ｔ_Ｓ内に本質的にあるような高い周波数を有する。投影システム１及び前記のような投影システム１における高圧放電ランプ２のためのランプドライバ１０も、記載されている。

Description

本発明は、高圧放電ランプ（好ましくは、高性能放電ランプであって、例えばＵＨＰ（超高性能）ランプ）と、画像内のブライトネスレベルがそれぞれ特定の画像サイクル内の複数の照明スイッチオン位相の全長によって表されるように、時間変調された形式で前記表示装置を切り換える制御装置を備えている表示装置とを有する投影システムに関する。本発明は、投影システムを動作させる方法及び前記のような投影システム内の高圧放電ランプ用のランプドライバにも関する。

前記のような投影システムの典型的な例は、テキサスインスツルメンツ（登録商標）社の所謂ＤＬＰ（登録商標）システム（ＤＬＰ＝デジタル照明処理）である。このシステムの主要な要素は、チップの形態の表示装置であり、前記チップ上に、複数の微細なモバイルミラーが個々の表示素子として利用されており、表現されるべき像点ごとに１つのミラーが設けられている。これらのミラーは、前記のような高圧放電ランプからの光に晒されている。投影面上の（即ち表現されるべき画像における）像点が明るく見える又は暗く見えるようにされるかに依存して、関連する前記ミラーは、光が前記投影面に向かって又は前記ミラーを離れて吸収体に反射するように、傾斜される。従って、この「ミラーアレイ」の個々のミラーは、ネットワークを形成しており、該ネットワークによって任意の画像パターンが生成されることができる（例えば、ビデオ画像）が再生されることができる。前記投影面の像点における光は、関連する前記ミラーを傾斜することによって前記のようなシステムにおいてオンにされる又はオフにされることができるのみであり、例えば、ＬＣＤ（液晶表示器）システムにおけるような、前記光の規定された減衰は達成されることができないので、前記画像内の様々なブライトネスレベル（又は単色画像におけるグレーレベル）は、パルス幅変調法（「時系列」方法としても知られている）によって導入部において述べた仕方において表現される。特定の画像サイクルにおいて、前記表示装置の各表示素子は、全体的に、光が、前記画像サイクルの特定の時間断片（fraction）に渡って前記投影面の関連する像点に当たり、残りの時間断片においては当たらないように駆動される。前記画像サイクルの周波数に関連する眼の惰性により、前記のような光の量は画像サイクルに渡って観測者の眼に組み込まれ、この結果、前記関連する像点が明るく見える又は暗く見える。前記光が、画像サイクルの間に完全にオフにされる場合、即ち光のスイッチオフ位相が画像サイクル全体を占有する場合、関連する像点は、黒に見える。しかしながら、前記光が画像サイクルの全長に渡ってオンにされた場合、関連するピクセルは、最高のブライトネスレベルを有する。前記のようなシステムにおける前記ブライトネスが、時系列的なスイッチング（即ち画像サイクル内の前記光のスイッチオン及びスイッチオフ位相の長さ及び数）を介して制御されるので、前記表示器が晒される光の輝度は、空間的にだけでなく、時間的にも、できるだけ一定であるべきであることが必要である。このことは、前記光の輝度は、前記光の輝度が画像サイクル内で変わる場合、前記ブライトネスレベルが、前記光のスイッチオン位相及びスイッチオフ位相の全長のみによってだけでなく、前記画像サイクル内の個々の光のスイッチオン位相の時系列的な（chronological）位置によっても決定されることができるであろうというためである。

従って、前記のような表示素子を照明するために、できる限り、一定の光出力（一定の光束）を発する、即ち常に同じ量の光を発する光源を有することが必要である。今や、前記のような投影システム内のランプとして、高圧放電ランプを、好ましくは、高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）を使用することは、慣例的なことである。２つの電極の均一な消耗と、これによる前記ランプの十分な耐用年数とを保証するために、これらのランプは、前記電極間の電流の方向が常に切り換わるように、低周波の方形波の交流によって動作される。前記のようなランプは、この場合、一般的に特別なランプドライバによって駆動され、前記特別なランプドライバは、ＤＣ電源によって供給される直流を、適切なパルス形状を有する前記ランプのために必要な前記のような方形波の交流電流に変換する。この方法の１つの不利な点は、特定の測定が実施されない限り、従来のドライバにおける電流の方向の急峻な切り換えは、必然的に、ゼロ交差の後、前記ランプの動作電流におけるオーバーシュート系列を生じる。このオーバーシュート系列は、リンギングとも称される。前記ランプの動作電流における前記オーバーシュート系列は、自然に、前記高圧放電ランプによって発せられる光出力における対応するオーバーシュートを必要とする。他方では、上述のように、前記ランプが、一定の光出力を有することが必要である。この問題を解決するために、前記オーバーシュート系列が画像サイクル外にあることを保証するように、原則として、適切な同期化を使用することができる。多くの投影システムにおいて、例えば、色表現も、時系列的に行われる。この目的のために、３つの単色画像（赤色画像、緑色画像及び青色画像）が、連続的に生成される。眼の惰性は、前記画像が有色のものに見えることを保証する。この目的のために、例えば、色フィルタが、通常、特定の周波数において色を交互させる所謂カラーホイールの形態において、前記ランプと前記表示装置との間に配される。１つの色から他の色への遷移期間（ホイールのスポークと同様に、スポークと称される）において、前記色は、未確定である。従って、これらのスポーク期間は、前記画像内の通常の画像表現に、本来、使用不可能なものであり、塞がれるか、又は減少された質を有する表示器のブライトネスを補強するのに使用されるかの何れかである。従って、前記のような方形波の交流は、原則、前記オーバーシュート系列が、常に、前記のようなスポーク期間内にあるように、前記色フィルタを駆動することによって同期されることができる。他方では、米国特許第5、608、294号に記載されているように、前記アーク放電の安定性及び高圧放電ランプの電極の耐久性に関して、前記のようなゼロ交差の前に、前記動作電流を一時的に増加させる電流パルスが、出来る限り電流のゼロ交差の前に近接して前記動作電流に重ね合わされるべきであることが有利であると記載している。このような安定化パルスは、一般に、アンチフラッタパルスとも称される。前記のようなアンチフラッタパルスは、勿論、前記ランプにおける対応する光のゆらぎを生じる。即ち、前記のような有利な動作方法は、冒頭で記載した時系列的な動作投影システムにおいて使用されることもでき、欧州特許出願公開第1 154 652 A2号は、前記ランプドライバと前記色フィルタの制御とは、このアンチフラッタパルスがスポーク期間内にあり、画像内のブライトネスレベルの妨害を生じることがないように、同期化されるべきであることを提案している。アンチフラッタパルスは前記電流のゼロ交差の直前にあり、前記オーバーシュート系列は前記ゼロ交差の直後にあるので、これらの領域は、前記電流の時間プロファイルにおいて互いに直接的に後続する。しかしながら、不幸にも、前記スポーク時間は、一般に、この時間帯（time span）に収容されるべき前記アンチフラッタパルスに対して十分に最も長い。従って、前記オーバーシュート系列は、必然的に、スポーク期間の後に、即ち画像サイクルの開始の際に到来する。原則として、実は、前記のような表示器の適切な駆動によって、前記スポーク期間を人為的に拡張することが可能である。しかしながら、この解決策は、画像全体の質を劣化させる光の多大な損失を生じる。

従って、慣例的には、この問題は、前記システムが前記オーバーシュート系列に対して可能な限り無反応に（insensitively）振舞うように前記表示素子の駆動を設計することによって相殺されている。例えば、画像サイクル内の前記のような個々のスイッチオン又はスイッチオフ期間は、スイッチオフ位相が、画像サイクルの開始の際に直接的にあることができる限り、従って、前記オーバーシュート系列が実質的にブロックアウトされるように、選択されることができる。このことは、ブライトネス値の表現におけるオーバーシュート系列の効果を回避するが、やはり、前記オーバーシュート系列の眼に見える影響を抑止するための前記ドライバに対する非常に厳しい要件が、依然、存在する。

本発明の目的は、電流ゼロ交差の後に前記高圧放電ランプの動作電流内に生じる前記オーバーシュート系列による画像内のブライトネスレベルの表現に対する影響が、可能な限り、簡単で費用対効果が大きい仕方において減少されるような、冒頭段落で記載した種類の投影システムを動作させる方法及び投影システムを改良することにある。

この目的は、一方では、添付の請求項１記載の方法によって達成される。

本発明によれば、電流のゼロ交差の後に前記交流内に生じる前記オーバーシュート系列が、可能なブライトネスレベルの各々に関して、前記オーバーシュート系列の少なくとも１つの最大期間が前記ゼロ交差に後続する照明スイッチオン又はスイッチオフ位相内に本質的にあるような高い周波数を有するので、前記投影システムの前記高圧放電ランプは、本質的に方形波の（低周波数）の交流によってランプドライバを介して動作される。前記のような問題を解決するために、前記オーバーシュートの振幅を最小化する又は前記オーバーシュート系列を全体として回避するための試みすらなされないが（そうでない場合、慣例的であるので）、前記オーバーシュート系列の効果が少なくとも１つの最大期間が前記ゼロ交差に後続するスイッチオン又はスイッチオフ位相内にあるので回避されるように、前記のような周波数が単に増加される。この効果は、個々の照明スイッチオン及びスイッチオフ位相の適切な時間の位置決め又は長さ選択によって、更に向上されることができる。複数の試運転において、本発明による周波数の増加は、前記ブライトネスレベルの表現の大幅な改善を達成することができると共に、特定の周波数より高い周波数においては、完全に、前記ブライトネスレベルの表現における前記オーバーシュート系列の効果は、観測者によって識別されることができないことが分かった。従って、前記オーバーシュートの振幅に対する前記ランプドライバの要件は、緩和されることができる。

この発明における「本質的に方形波の交流」なる語は、更に一般的に、電流プロファイルを有する交流を意味し（該電流プロファイルは、慣例的な許容誤差及び特定の効果に対して故意に重ね合わせられた電流パルスとは別なものである）、時間に対してほぼ一定のプロファイルと十分に速い極性の変化とを有する。即ち、慣例的に使用されている方形波の交流に加えて、このことは、例えば、台形交流等も含んでおり、前記台形交流等のエッジは、対応する投影システムにおける使用に対して十分に急峻なものである。特定の効果に対する前記故意に重ね合わせられた電流パルスとは、例えば、上述のアンチフラッタパルス又は特定の方形波のパルスであって、例えば、他の色と比較してこの色の輝度を増加させるために特定の色セグメントの長さに渡って延在しているものであっても良い。

前記のような目的は、更に、添付の請求項７に記載の投影システムによって達成される。

高圧放電ランプと、画像内のブライトネスレベルが特定の画像サイクル内の複数の照明スイッチオン位相の全長によって表されるように表示装置を時間変調された形式で切り換える制御装置を備える従来の表示装置とに加えて、本発明による前記のような投影システムは、特に、高圧放電ランプの動作の間の電流ゼロ交差の後に前記交流内に生じるオーバーシュート系列が、各可能なブライトネスレベルに関して、前記オーバーシュート系列の少なくとも１つの最大期間が、本質的に、前記ゼロ交差に後続する照明スイッチオン又はスイッチオフ位相内にあるように高い周波数を有するように、前記投影システムの高圧放電ランプが本質的に方形波の交流によって動作されるように設計されているランプドライバを必要とするのみである。

好ましくは、前記周波数は、可能である場合、前記オーバーシュート系列の全期間の多重性（multiplicity）がスイッチオン又はスイッチオフ位相内にあるように、高いものでなければならない。しかしながら、原則として、極端な場合、１つの全期間がスイッチオン又はスイッチオフ位相内にあるべきであることは、前記オーバーシュート系列の効果の前記のような平均化に十分なものである。

添付の従属請求項は、それぞれ、本発明の所定の特に有利な構成及び微細な点（refinements）を含んでいる。

複数の試験において、比較的良好な結果は、前記オーバーシュート系列の前記周波数が７．５ｋＨｚ以上である場合に達成され、この結果、前記周波数がこの値に到達することを保証するのが好ましいことが分かっている。特に好ましくは、前記オーバーシュート系列の効果はもはや、これまで試験されているシステム内のこの周波数より高い場合、観測者によって識別されることができないため、９．５ｋＨｚ以上の周波数に到達しなければならないことが分かっている。

上述の投影システムにおいて、前記画像内のブライトネスレベルが、画像サイクル内の異なる値を有するビットの系列によって慣例的にデジタル式で表現されている。前記ビットは、関連する画像サイクル内の照明スイッチング位相の前記長さによってそれぞれ規定されている。原則として、前記ビットは、複数のスイッチングサブ位相に分解されることもできる。可能なブライトネスレベル各々に対して、即ち、最も低いブライトネスにおいてさえも、前記オーバーシュート系列の効果は、個々のビットの系列（即ちこれらの個々のスイッチング位相）が、画像サイクル内にどのように配されている又は分散されているかに関わらず、最小であることを保証するために、更に特に好ましい実施例における前記周波数は、前記オーバーシュート系列の少なくとも１つの最大期間が、本質的に最下位ビット（通常、ＬＳＢと称される）の前記スイッチング位相内にあるように選択されるべきである。

ＤＣ電源を接続する電源端末、及び前記高圧放電ランプを接続するランプ端子に加え、本発明による投影システムにおける高圧放電ランプのための本発明によって構成される特に好ましいランプドライバは、前記ＤＣ電源からタップされている直流を、４０Ｈｚと２ｋＨｚとの間の、好ましくは、４５Ｈｚと１５０Ｈｚとの間の周波数によって、前記高圧放電ランプのための本質的に方形波の交流に変換する回路装置を有している。前記回路装置は、この場合において、前記高圧放電ランプの動作の間の電流のゼロ交差の後に前記交流内に生じるオーバーシュート系列が、７．５ｋＨｚ以上、好ましくは、９．５ｋＨｚ以上である周波数を有するように設計される。

前記回路装置は、前記高圧放電ランプの動作電流の振幅を設定するスイッチングコンバータを有しており、即ち、電流プロファイルを課し、前記電流の方向をコミューテートするコミューテータ回路と、次いで本質的に前記コミューテータ回路内のインダクタンスと、前記スイッチングコンバータ内のキャパシタとは、前記オーバーシュートの周波数が上述した値に対応するように寸法を決定されているのが好ましい。前記コミューテータ回路内の前記インダクタンスの寸法を決定する場合、前記のようなランプ自身の前記インダクタンスが考慮に入れられ、この結果、前記コミューテータ回路内で働く前記インダクタンスが、他の構成要素と一致して設計されなければならない。

本発明の範囲には、ゼロ交差が増加された後に生じるオーバーシュート系列の周波数だけでなく、好ましくは、他の急峻な電流の変化の後（例えば、「基本交流」に故意に重ね合わせられている上述の電流パルスの後）に生じ得る前記のようなオーバーシュートの周波数も、ある。この効果は、前記ランプドライバの上述の構成において更なる経費を伴うことなく、有利に達成される。

本発明のこれらの及び他の見地は、以下に記載される実施例を参照して、明らかになり、説明されるであろう。

図１は、典型的なＤＬＰ（登録商標）投影システム１を示している。このシステムは、リフレクタ３内に配されている高圧放電ランプ、好ましくは所謂ＵＨＰ（超高性能）ランプを有している。ランプ２には、必要とされる方形波の電圧がドライバ１０によって供給される。ランプ２によって発せられる光は、リフレクタ３によって集束レンズ５の方向に集束される。前記光のビーム経路において、リフレクタ３と集束レンズ５との間にカラーホイール４が設けられている。カラーホイール４は、カラーホイール４上の光のスポットができる限り小さくなるように、リフレクタ３と集束レンズ５との間にある焦点に、できる限り正確に位置決めされるのが好ましい。集束レンズ５は、集束レンズ５の後ろに位置されている表示装置（ここでは、所謂ＤＭＤ（デジタルミラー装置））ができる限り良好に照明されることを保証する。冒頭部において既に述べたように、前記のようなＤＭＤは、個々に傾斜されることができる表示素子７としての微細（minute）ミラー７のマトリックスを有するチップであり、この結果、ミラー７は、前記光を、投影対象８を介して投影面Ｆ（図２参照）上へ又は適切に傾斜されたミラー７によって吸収面上へ（図示略）の何れかに反射する。

ここで、カラーホイール４は、赤ｒ、緑ｇ及び青ｂの色を有する３つのセグメントを有する。このカラーホイール４は、画像サイクルＶＴ内に自身の軸に関して１回以上回転し、単色青色画像、単色赤色画像及び単色緑色画像を連続的に生成し、観測者の眼の惰性により、カラー画像を形成するように組み合わさる。３つのセグメントを有するカラーホイールの代わりに、勿論、他のカラーホイールであって、例えば、４つのセグメント（赤セグメント、緑セグメント、青セグメント及び白セグメント）又は６つの色セグメント（２つの緑、２つの赤い及び２つの青セグメントがそれぞれ互いに対向している）を有するカラーホイールを使用することもできる。後者のような変形は、前記カラーホイールが、前記周波数の半分で回転しなければならないのみであるという有利な点を有する。代替的には、更に異なる色セグメント（例えば、黄、シアン等）が採用されることもできる。

制御装置９は、表示装置６（以下、簡潔さのために「表示器」とも称する）、カラーホイール４及びランプドライバ１０を駆動し、従って、以下で更に詳細に記載されるように、これらの構成要素６，４，１０の同期を保証する。入力信号として、例えば、制御装置９は、投影システム１によって表現されるべきビデオデータを含んでいるビデオ信号Ｖを受け取ることができる。制御装置９が、複数の制御サブドライバから構成されることもできることは明らかである。例えば、別個の制御装置が、表示器６の表示素子７を駆動するために設けられることもでき、これは、特に、前記ＤＭＤチップを有する回路基板上に配されることもできる。完全な制御装置が１つの構成要素（例えば、ＤＭＤチップ）内に組み込まれ、ここから他の構成要素に対する同期化命令を送信することも可能である。更に、前記カラーホイール又はランプドライバのような他の構成要素が、自身の制御装置を有し、該制御装置が、前記他の構成要素に同期化命令を送信することも可能である。当該目的において本質的なものは、単に、意図されている画像が投影面Ｆ上に生成されるように、前記のような必要とされる仕方において、前記構成要素が互いと同期化されることである。

図２は、どのようにして種々のブライトネスレベルＢ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４、Ｂ_５、Ｂ_６が個々のミラー７の時間変調切換によって画像ＩＭ内に表現されることができるかを説明するための図の表現を示している。ここでは、６x６の個々のミラー７を備えているＤＭＤチップが、例として表現されている。投影対象８により、個々のミラー７によって反射された光線が、投影面Ｆ上の画像ＩＭ内の画像ピクセルとして表現される。明確さのために、この例においては、僅か６つの異なるブライトネスレベルＢ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４、Ｂ_５、Ｂ_６が、マトリックス画像ＩＭの中央の２列のうちの一方に示されている。

画像サイクルＶＴ内の時間プロファイルが、投影対象８と投影面Ｆとの間に表現されている。表されている例は、１６個の異なるブライトネスレベルが、４ビットを使用してデジタル式に表現されることができる単純化されたバージョンに基づいている。技術的には、これは、関連する画像サイクルＶＴ内の特定の照明スイッチング位相の全長によって、前記ビットをそれぞれ規定することにより行われ、即ち、ビットの前記値は、前記光が、画像サイクルＶＴ（即ちスイッチがオンにされている）の間、前記投影面Ｆ上のそれぞれの画像ピクセルにどのように当たるかに依存している。ビット系列の例は、ＤＭＤチップ６の中央列内の個々のミラー７に対して最上部から最下部まで設定されることができ、（図２内の）ＤＭＤチップ６よりも下に示される。前記のような上部のミラーは、これに応じて、対応する画像ピクセルが、最も低いブライトネスレベルＢ_６を有するように、画像サイクルＶＴ内で駆動される。従って、このミラーは、値０で駆動され、値０は、バイナリにおいて、数[００００]に対応する。下にある前記ミラーは、次の上のブライトネスレベルＢ_５を表現するためのものであり、従って、バイナリ数[０００１]で駆動される。即ち、このミラーは、照明が、最下位ビットに対応する時間帯においてのみ輝くように、切り換えられる、そうでない場合、オフに切り換えられる。全体で、１６個のレベルがあり、この時間帯は、全体の画像サイクルＶＴの１６分の１に対応しており、前記全体の画像サイクルＶＴは、これに応じて、図２内に表現される。下にある第３のミラーは、次の上のブライトネスレベルを表現するためのものであり、従って、バイナリ値[００１０]を受け取り、前記バイナリ値[００１０]の終了まで、このミラーは、画像サイクルＶＴの８分の１の期間に渡ってオンに切り換えられており、前記のような期間の残りに渡っては、オフに切り換えられる。このようにして、１６個のブライトネスレベルは、デジタル的に任意に表現されることができ、前記ミラーは、最も高いブライトネスレベルＢ_１の場合、前記画像サイクルＶＴに渡って、前記光を前記投影面上の関連するピクセル上に反射する。このことが、図２において、下部のミラーと、画像ＩＭ内の関連する列内の関連する上部の画像ピクセルに関して、表されている。

ここで、信号が、このようにして離散的なデジタル値によって表されるべきである場合、解像度は、可能なレベルの数によって設定される。現代の投影システムに関する標準は、８ビット表現である。これは、全体で、２５６個のブライトネスレベルに対応する。一般に、前記のような光束は、前記表現の精度が少なくとも最も低いブライトネスレベル以上であるように、一定である必要がある。エラーが、前記のような表現において最も低い表現可能なレベルよりも大きい場合、ときどき、もはや一定の関数でなくなり得る。このことは、正確には、最小に明るいものであるべき値が、前記光束の整合性において生じ得るエラーのために、明るくなることを意味する。前記のようなエラーは、遅い色プロファイルにおける縞を生じるので、不幸にも、画像において、特に認知可能なものである。

前記画像内の可視的なエラーを生じることなく未だ許容されるであろう前記光束の整合性における最大の認知可能な相対エラーに関しての推定が以下に与えられる。簡潔さのために、時間に対する、ランプが発する平均光束は、これに対して１００％として設定される。ビットのスイッチオン期間は、従来、μｓにおいて示されてきた。従って、ビット内の光の量は、単位μｓ％を有する。

上述のように、前記表現の精度は、少なくとも、最も低い表現可能なレベル以上であるべきである。従来の画像レートの６０Ｈｚ（３つの色画像が、１つの画像サイクル内に連続的に表現されている）及び従来の８ビット表現（２５６個のレベル）を前提とすると、最下位ビットのスイッチオン期間は、
ｔ_ＬＳＢ＝１／（６０・３・２５６）＝２１．７μｓ （１）
である。
１００％の一定の光束の場合、これは、２，１７０μｓ％の光の量に対応する。

従って、前記光束内のエラーによって生じ得る全ての干渉は、２，１７０μｓ未満であるはずである。２００μｓの期間を有するオーバーシュート系列が前記光束内で生じる場合、これは、平均で、大きくても前記光束の平均振幅のうちの
２，１７０μs%÷２００μｓ＝１０．８５％
の振幅を有するはずである。

この点で、図３は、画像サイクルＶＴの間の時間に対して、投影システム内の様々なパラメータの曲線プロファイルの模式的な表現を示している。

曲線Ｓは、同期信号のプロファイルを示しており、前記同期信号とは、ランプドライバ１０、カラーホイール４及び表示器６を互いに同期させるのに使用される。

曲線Ｉ_Ｌは、ランプ電流のプロファイルを示している。ここでは、方形波の交流が使用されており、該方形波の電流の半周期は、画像サイクルＶＴの長さに対応している。このことは、画像周波数６０Ｈｚを有するものを意味しており、例えば、ランプドライバ１０の方形波の交流は、周波数３０Ｈｚを有する。ランプドライバ１０は、電流パルスＩ_ＡＦ（所謂、アンチフラッタパルス）が、電流の方向の切換の直前に設定されるように、前記電流を成形する。冒頭部で説明されたように、このことは、アーク放電が、できる限り安定に残存し、電極の耐久性が延長されることを保証する。次いで、望まれていないオーバーシュート系列Ｏは、前記ゼロ交差の直後に生じる。

曲線Ｚは、投影面Ｆ上の光の輝度のプロファイルを示している（前記光は、この間、前記ミラーによって傾斜されていないと仮定する）。

前記電流プロファイル内のオーバーシュート系列Ｏによる光の散乱は、前記光束のプロファイルＺ内に明らかに見られる。このことは、前記オーバーシュート系列も、光束のプロファイルＺ内でほとんど変化されずに、生じることを意味する。開始及び終了において、前記画像サイクルＶＴの間の２つの位置において、前記光束プロファイルＺは、前記色の変化の間、前記光が妨害されるスポーク期間ｓを更に示している。様々な色の位相である赤ｒ、緑ｇ及び青ｂは、スポーク期間ｓの間にある。

曲線Ｓ、Ｚ、Ｉ_Ｌのプロファイルは、ランプドライバ１０及びカラーホイール４が、電流プロファイルＩ_Ｌ内のアンチフラッタパルスＩ_ＡＦがスポーク期間ｓと厳密に一致するように、同期されているのを示している。しかしながら、このことは、アンチフラッタパルスＩ_ＡＦに後続するオーバーシュート系列Ｏが、画像サイクルＶＴ内の前記ゼロ交差の後にあることを意味する。従って、上述の計算によれば、
前記オーバーシュート系列Ｏによって生成されるエラーができる限り小さいことを保証する必要がある。このことは、図３に示されているように、オーバーシュート系列Ｏの周波数を、少なくとも１つの最大期間Ｐが前記ゼロ交差に後続する表示器のコヒーレントなスイッチオン又はスイッチオフ位相ｔ_Ｓ内にある程度に、増加させることによって、本発明によってなされる。

ここで、画像サイクルＶＴ内の個々のビットの適切な位置決めは、勿論、画像サイクルの開始（即ち前記オーバーシュート系列が生じる領域）におけるコヒーレントなスイッチオン又はスイッチオフ位相ｔ_Ｓが比較的長いことを、保証することができることが留意されるべきである。最も大きい表現可能なビットは、一般に現在使用されているミラー切換期間２０μｓを有する２，５６０μｓの長さを有しており、例えば、画像サイクルＶＴの開始において、常に設定されることができる。しかしながら、従来、最大ビットのスイッチオン期間も、過度に長いスイッチオン期間が、動画における又は目が画像上を移動する場合にフリッカを生じさせ得るので、より小さいスイッチング位相に更に分割される。従って、個々のスイッチオン及びスイッチオフ位相の期間は、好ましくは小さいスイッチング位相が使用され、通常、実際に１００乃至１，０００μｓのオーダのものである。

前記オーバーシュート系列の間の光束プロファイルＬ（ｔ）は、以下のように数学的に記載されることができる：
ここで、ｆ_ｒｉｎｇは周波数、Ａ_ｒｉｎｇは振幅、τ_ｒｉｎｇは前記オーバーシュート系列の減衰の時定数である。

従って、光束の逸脱ΔＬは、前記オーバーシュート系列の周波数ｆ_ｒｉｎｇの関数として、前記ゼロ交差の後に位置されているスイッチング位相ｔ_Ｓの長さに従って計算されることができる：

この場合、Ｌ_ＬＳＢは、最下位ビットの長さである。前記関数は、項１０^６・１００／Ｌ_ＬＳＢによって、単位を有することなく、１に規格化されている。

逸脱ΔＬに関して式（３）によって与えられる関数は、様々なスイッチング期間ＴＳに関する前記オーバーシュート系列の周波数ｆ_ｒｉｎｇの関数として図４に表わされている。最下位ビットの長さは、この場合、Ｌ_ＬＳＢ＝１０μｓに設定され、これは、高いスイッチング期間１０μｓを有する新世代のミラーアレイに関する所望の規格に対応する。この場合、最下位ビットの光の量は、上述の式（１）に関する計算に従うと、１，０００μｓ％である。図４における曲線は、それぞれ、９０μｓと７００μｓとの間のスイッチング期間ｔ_Ｓに関するオーバーシュート系列の周波数に対するエラーを表現しており、前記関数は、
ΔＬ_１：ｔ_Ｓ＝９０μｓ、
ΔＬ_２：ｔ_Ｓ＝１００μｓ、
ΔＬ_３：ｔ_Ｓ＝１２５μｓ、
ΔＬ_４：ｔ_Ｓ＝１５０μｓ、
ΔＬ_５：ｔ_Ｓ＝３００μｓ、
ΔＬ_６：ｔ_Ｓ＝７００μｓ
に対応している。

図４における曲線は、勿論、前記オーバーシュート系列の振幅にも依存するものである。比較的高い値が、図４内の曲線を計算するために仮定されており、これに対する前記オーバーシュートの周波数の振幅は、（現在従っている、１０％未満の値の代わりに）平均の「通常」電流振幅の４０％までになり得る。許容されるエラーは、１よりも小さい。前記のような曲線は、明らかに、１００μｓのスイッチング時間ｔ_Ｓの場合、エラーが、約７，８００Ｈｚよりも高い周波数に関して、１未満に下がることを示している。しかしながら、前記オーバーシュート系列に関して現在慣例的である約５，０００Ｈｚの周波数の場合、前記エラーは、全てのスイッチング期間に対して、１よりも高い。このことは、前記オーバーシュート周波数の周波数ｆ_ｒｉｎｇの増加は、前記光束内のエラーの大幅な低減を生じることができることを明確に示している。最下位ビットに関して１０μｓの減少されたスイッチング期間を既に考慮に入れている図４に表されている現実的な条件の場合、７．８ｋＨｚよりも高くへの増加は、１００μｓの比較的小さいスイッチング期間ｔ_Ｓを有する前記オーバーシュート系列によるコミュテーションの後に生成される前記光束におけるエラーを補償するのに十分である。

図５は、ランプドライバ１０を示しており、該ランプドライバ１０によって、様々な構成要素の適切な寸法による簡単な仕方における前記オーバーシュート系列の十分に高い周波数を有する対応する電流プロファイルが、達成されることができる。ランプ２は、適切なランプ端子２１を介してこのドライバ１０に接続されている。

このランプドライバ１０は、電圧供給端子１６を介して、直流電源Ｖ１に接続されている。前記のような外部的な直流供給電圧は、例えば３８０Ｖのものである。入力側において、ドライバ１０は、意図されたランプ電流を課す責任のあるスイッチングコンバータ１７を有している。このスイッチングコンバータ１７は、スイッチＭ１、ダイオードＤ１、インダクタンスＬ１及びキャパシタンスＣ１（例えば、キャパシタ）によって形成される。制御装置１１は、スイッチＭ１を制御し、従って、レベルシフタ１３を介して、ランプ２内の電流を制御する。前記のような実施例に依存して、前記電流は、誘導性の測定素子１４を使用して制御装置１１によって監視されることもできる。前記のような電圧測定に関して、これに応じて減少される電圧は、２つの抵抗Ｒ１及びＲ２から構成されている電圧ドライバ１５を介して、キャパシタＣ１からタップされており、アナログデジタルコンバータ１２によって制御装置１１内に測定される。キャパシタＣ２は、単に、測定信号における干渉を減少するために使用される。

次いで、これに対応して予め成形された電流がブリッジ回路の態様における４つのスイッチＭ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５を切り換えると共にこれに応じてランプ２への電流を切り換える、コミューテータドライバ１９を有するコミューテータ回路１８に伝送される。

点火のために、ランプ２は、更に、点火変圧器２０に結合されている。この点火変圧器２０は、ここに示されているように、慣例的に、ランプ２の両方の端子２１に対称に嵌合されている。点火変圧器２０は、ランプ２を点火するために２０ｋＶまでを供給する。点火変圧器２０のインダクタンスＬＴ１、ＬＴ２は、ランプ２の更なる動作の間、前記電流を平滑化するためにも動作する。

対応するモデルの計算により、前記ゼロ交差の後の前記オーバーシュート系列の周波数ｆ_ｒｉｎｇが、一方では、前記ランプのインダクタンス、点火変圧器のインダクタンスＬＴ１、ＬＴ２及びコミューテータ回路１８内に存在する何らかの更なる直列のインダクタンスの総和Ｌによって、他方では、スイッチングコンバータ１７内のフィルタキャパシタによって、主に影響を受けることが確立されることができる。比較的良好な近似のために、前記周波数は、：
のように記載されることができる。

ランプ２のインダクタンスＬ_ｌａｍｐは、これ自身は、通常、約３００μＨである。点火変圧器は、現在、従来のランプドライバにおいて使用されており、この結果、コミューテータ回路１８内のインダクタンスＬは、約５００μＨである。一般に、１μＦのキャパシタンスＣ１は、予め、前記スイッチングコンバータ内で使用されている。式（４）によれば、このことは、現在、慣例的であるランプドライバ内で生じている前記オーバーシュート系列の周波数の場合、５，６２７Ｈｚを与える。

０．５μＦのキャパシタンスＣ１が、その代わりに、スイッチングコンバータ１７内で使用されている場合、オーバーシュート系列の周波数は、ｆ_ｒｉｎｇ＝７，９５８Ｈｚまで容易に増加されることができる。前記点火変圧器の適切な選択が、コミュータ回路１８内のインダクタンスＬが半減されることを保証するために更に使用される場合、前記周波数ｆ_ｒｉｎｇ＝９，５９７Ｈｚに、実際に到達する。このことは、以前のドライバ技術においてさえも、７，５００Ｈｚよりも（好ましくは９，５００Ｈｚよりも）高い周波数領域への所望の周波数の増加が簡単な測定によって既に可能であり、画質が大幅に向上されることができることを示している。

結論として、本明細書及び図面に表現されているシステム及び方法は、単なる例示的な実施例であり、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって広い範囲に変更されることができるものであることを再び指摘しておく。完全さのために、単数形の記載は、複数の関連するフィーチャが存在する可能性を排除するものではないことも指摘しておく。

投影システムの例示的な実施例の模式的な表現を示している。 画像内のブライトネスレベルの時系列的な表現を説明するための模式的な表現を示している。 ランプ動作電流、得られる光束及び前記投影システムの様々な構成要素を駆動するための同期クロックの模式的表現を示している。 様々なスイッチング時間のためのオーバーシュート系列の周波数に対する前記光束の相対エラーを表している図を示している。 本発明によるランプドライバの例示的な実施例の基本回路図を示している。

Claims (9)

1. 画像内のブライトネスレベルが、特定の画像サイクル内の複数の照明スイッチオン位相の全長によって表現されており、
   前記投影システムの高圧放電ランプが、本質的に方形波の交流によってランプドライバを介して動作されており、この結果、前記高圧放電ランプの動作の間、電流のゼロ交差の後に前記交流内に生じるオーバーシュート系列は、可能なブライトネスレベル各々に関して、前記オーバーシュート系列の少なくとも１つの最大期間が本質的に前記ゼロ交差に後続する照明スイッチオン又はスイッチオフ位相内にあるような高い周波数を有している、
   投影システムを動作させる方法。
2. 前記高圧放電ランプは、前記オーバーシュート系列の前記周波数が７．５ｋＨｚ以上であるように動作されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記高圧放電ランプは、前記オーバーシュート系列の前記周波数が９．５ｋＨｚ以上であるように動作されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記画像内のブライトネスレベルは、画像サイクル内の種々の値を有するビットの系列によってデジタル方式で表されており、前記ビットは、それぞれ前記関連する画像サイクル内の照明スイッチオン位相の前記長さによって規定されており、前記高圧放電ランプは、前記オーバーシュート系列の前記周波数が、前記オーバーシュート系列の少なくとも１つの最大期間が最下位ビットの前記スイッチング位相内に本質的にあるような高いものであるように、動作されることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記動作電流と同じ極性を有する電流パルスが、電流のゼロ交差の前に前記動作電流上に重ね合わせられることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記投影システムが、時系列的な色表現のための色フィルタを有しており、前記色フィルタは、画像サイクルの間、種々の色の間で交互し、前記のような色の変化は、前記電流パルスが、色の変化に必要な時間帯内に生じるように前記交流と同期されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 高圧放電ランプと、
   画像内のブライトネスレベルが特定の画像サイクル内の複数の照明スイッチオン位相の前記全長によって表されるように、前記表示装置を時間変調された仕方で切り換える制御装置を有する表示装置と、
   前記高圧放電ランプの動作の間、電流のゼロ交差の後に前記交流内に生じるオーバーシュート系列が、可能なブライトネスレベル各々に関して、前記オーバーシュート系列の少なくとも１つの最大期間が本質的に前記ゼロ交差に後続するスイッチオン又はスイッチオフ位相内にあるような高い周波数を有するように、前記投影システムの前記高圧放電ランプが本質的に方形波の交流によって動作されるように設計されているランプドライバと、
   を有する、投影システム。
8. ＤＣ電源を接続する電源端子と、前記高圧放電ランプを接続するランプ端子と、前記ＤＣ電源からタップされている直流を４０Ｈｚと２ｋＨｚとの間、好ましくは４５Ｈｚと１５０Ｈｚとの間の周波数を有する前記高圧放電ランプ用の本質的に方形波の交流に変換する回路装置とを有する投影システム内の高圧放電ランプ用のランプドライバであって、前記回路装置は、前記高圧放電ランプの動作の間、電流のゼロ交差の後に前記交流内に生じるオーバーシュート系列が７.５ｋＨｚ以上、好ましくは９．５ｋＨｚ以上の周波数を有するように設計されている、投影システム内の高圧放電ランプ用のランプドライバ。
9. 前記回路装置は、前記高圧放電ランプの前記動作電流の振幅を設定するスイッチングコンバータと、前記電流の方向をコミューテートするコミューテータ回路とを有し、本質的に、前記コミューテータ回路内のインダクタンスと前記スイッチングコンバータ内のキャパシタとが、前記オーバーシュート系列の前記周波数が７．５ｋＨｚ以上、好ましくは９．５ｋＨｚ以上であるように寸法決めされていることを特徴とする、請求項８に記載のランプドライバ。