JP2008545154A - 投影システムにおいて放電ランプを駆動する方法、及び駆動ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、投影システム（１０）において放電ランプ（１）を駆動する方法であって、フィードフォワード制御プロセスにおいて、投影システムの設計に関する静的情報及び／又は投影システムに関する動的情報及び／又はランプの動作に関する動的情報を含むシステム状態データ（ＳＤ_Ｌ，ＳＤ_Ｆ，ＳＤ_Ｖ）が取得されるところの方法について記載する。システム状態データ（ＳＤ_Ｌ，ＳＤ_Ｆ，ＳＤ_Ｖ）に基づいて、投影システム（１０）によって要求される瞬時目標光波形（ＬＷ_Ｔ，ＬＷ_Ｔ’）及び波形補正関数が決定される。その後、放電ランプ（１）の実際の電流は、目標光波形（ＬＷ_Ｔ，ＬＷ_Ｔ’）及び波形補正関数に基づいて決定される瞬時必要波形（ＲＷ）に従って調整制御される。更に、本発明は、放電ランプ（１）を駆動する適切な駆動ユニットと、このような駆動ユニットを有する投影システム（１０）とについて記載する。

Description

本発明は、投影システムにおいて放電ランプを駆動する方法に関する。更に、本発明は、投影システムにおいて放電ランプを駆動する適切な駆動ユニットと、このような駆動ユニットを有する投影システムとに関する。

放電ランプ、特に高圧放電ランプは、例えば水晶ガラスのような、高温に耐えることができる材料から成るエンベロープを有する。対向する側から、タングステンから成る電極は、このエンベロープ内に突出する。エンベロープは、以下で“アーク管”とも呼ばれ、１又はそれ以上の希ガスから成る充填材を有する。この充填材は、水銀蒸気放電ランプの場合には、主に水銀から成る。電極間に高電圧を印加することによって、光アークは電極の先端の間に発生する。次いで、電極は、より低い電圧に保持され得る。それらの光特性により、高圧ガス放電ランプは、望ましくは、投影目的のために、とりわけ使用される。このような用途のために、光源は、可能な限り点形状である必要がある。更に、可能な限り自然な光のスペクトル成分によって達成される可能な限り高い光度が望ましい。かかる特性は、所謂“高圧ガス放電ランプ”又は“ＨＩＤランプ（高輝度放電ランプ）”と、特に“ＵＨＰランプ（超高性能ランプ）”とにより最適に達成され得る。

特に、カラー画像を生成するために時系列の色生成法を適用するところの投影システムにおいてガス放電ランプを使用する場合には、生成された光束において変動が生じないことを確実にされるべきである。これは、光束における変動が、このようなシステムにおいて、原色の１つが他の原色とは異なる強度でレンダリングされることを生じさせるためである。あるいは、ある領域におけるその輝度は、他の領域における輝度とは異なることを確実にされるべきである。

現時点で、２種類の時系列の色生成法が分類される。

第１の方法で、カラー画像は、３つの原色（“フィールドシーケンシャルカラー”）における全てのピクチャの順次表示によって生成される。随意的に、更なる第４の白色画像又は更なる他の色が表示され得る。この方法は、例えば、ほとんどのＤＬＰプロジェクタ（ＤＬＰ＝Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＤＬＰはテキサスインストラメンツの登録商標である。）において使用される。

第２の方法で、カラー画像は、カラービーム又はカラーストリップ（“スクロールカラー”）の形で次々に全ての原色にディスプレイを横切らせることによって生成される。例えば、幾つかのＬＣｏＳディスプレイ（ＬＣｏＳ＝Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）は、この方法を用いて動作する。

システムは、３つの原色で光を発生させるように光源とディスプレイとの間にある色成分に対する変調器と、色分解又は色フィルタリングとを有する。色分解及び変調器は、程度の差はあるが大いに、相互に一体化され得る。例えば、幾つかのシステムでは、フィルタリング及び変調は、回転するフィルタホイールによって実施され、一方、他のシステムでは、色フィルタリングはミラーを用いて実施され、変調はプリズムを用いて実施される。

時系列の色生成を使用する、より最新の投影システムでは、厳しい要求がランプの光出力に求められる。近年の発展は、総体的な輝度を改善し、グレースケール解像度を向上させ、画像の色点の平衡を保つよう、光出力の変調から生ずる可能性を用いる方向に動いている。

このように、色点の平衡を保つ際には、ある正確に定められた時点で、即ち、あるカラーバンドにおいて、光出力を一時的に低下させ、且つ、他の時点で、即ち、他のカラーバンドに関して、光出力を増大させることが得策である。更に、例えば、ランプ内の光アークの位置が可能な限り一定なままであることを確実にするよう、夫々の半周期の終了時に、更なる電流パルス、即ち、“アンチフラッタパルス（ａｎｔｉ−ｆｌｕｔｔｅｒ ｐｕｌｓｅ）”を適用することが得策である。

これらの目標を達成するよう、ランプによって放射される光は、ランプの半周期の間、即ち、電圧半周期において、正確な曲線をたどるべきである。それによって、このような投影器システムの最善の動作を保証するために、必要とされる値が極めて正確に満足されることが確実されるべきである。ランプ電力及び光出力は比較的速やかに変調され得、ランプ電流と光との間の関係は約１であるが、現在のランプドライバにより達成される性能は、より高い正確性を要する用途にとっては十分でない。これは、とりわけ、光出力が、ランプの寿命とともに変化しうる幾つかのランプ特性にのみならず、投影のために使用されるカラーバンド及び光学システム設計にも依存するためである。

従って、本発明は、投影システムにおいて放電ランプを駆動する方法と、投影システムの必要条件に従う光のより正確な制御を可能にする適切な駆動ユニットとを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、フィードフォワード制御プロセスで動作する放電ランプを駆動する方法を提供する。このプロセスでは、前記投影システムの設計に関する静的情報及び／又は前記投影システムに関する動的情報及び／又は前記ランプの動作に関する動的情報を含むシステム状態データが取得される。更なるステップで、前記システム状態データに基づいて、前記投影システムによって要求される“瞬時”目標光波形、即ち、前記投影システムのための理想的な光波形と、波形補正関数とが決定される。次いで、前記放電ランプの実際の電流は、前記目標光波形及び前記波形補正関数に基づいて決定される瞬時必要波形に従って調整される。

ここで、用語“瞬時波形”は、必要とされる光又は結果として得られる所要ランプ電流が時間に関して予め計算されるところの特定の時間領域を意味することを目的としている。例えば、それは、ランプ電流における半波全体又は半波の一部でありうる。直流動作ランプの場合、それは、如何なる周期的に繰り返されるパルス列であっても良い。従って、それは、結局のところ、重要である波形の正規化数に対する電流若しくは光の変化率であり、正規化は所要電力に従って実行されるから、調整制御が必要光波形又は必要電流波形に基づくかどうかは無関係である。波形補正関数が考慮されることのみが重要である。これは、例えば、“基本電流波形”が目標光波形に基づいて計算され、目標光波形からの要素によってのみ異なるかどうかということ、及び、どの基本電流波形が所望の目標光波形を得るために波形補正関数を用いて必要電流波形へ変換され得るかということ、あるいは、電流が補正された光波形に従って調整されるように、目標光波形が波形補正関数を用いて補正されるかどうかということ、とは全く無関係であることを意味する。いずれの場合にも、電流調整における対応する以前の補正は、必要とされる正確性を有して、所望の目標光波形の発生を可能となる。従って、本発明に従う方法は、理想的な光が、投影システムの性能全体を最適化するために、正確に定められた強度曲線を有して生成されることを保証する。

本発明に従ってフィードフォワード制御プロセスを用いて投影システムにおいて放電ランプを駆動する適切な駆動ユニットは、第１に、システム状態データの発生源を有するべきである。このシステム状態データは、前記投影システムの設計に関する静的情報及び／又は前記投影システムに関する動的情報及び／又は前記ランプの動作に関する動的情報を含む。第２に、当該駆動ユニットは、前記システム状態データに基づいて、前記投影システムによって要求される瞬時目標光波形と、波形補正関数とを決定するパターン計算ユニットを有するべきである。更に、当該駆動ユニットは、前記目標光波形及び前記波形補正関数に基づいて決定される瞬時必要波形に従って、前記放電ランプの実際の電流を調整する電流制御ユニットを有するべきである。

従属請求項及び以下の記載は、本発明の特に有利な実施形態及び特徴を開示する。

例えば、前記投影システムにおける測定可能な値、記憶される投影システムの設定値又は現在定められている値など、様々なパラメータ値が、システム状態データとして使用され得る。

望ましくは、第１の種類のシステム状態データは、以下のデータグループ：ランプ電圧、電極間隔、電極状態、経時的な放電アーク吸着、前記ランプのガス圧（具体的に、ランプが水銀蒸気ランプであるならば、水銀圧。）などからのデータを含む。それによって、前記電極状態は、例えば、前記電極が熱いか、冷たいか、あるいは溶融しているかどうかの情報を含みうる。前記経時的な放電アーク吸着は、例えば、放電が拡散するかどうか、又は、突出したスポットがあるかどうか、などの情報を含みうる。

従って、上述された値の一部を測定し、測定された値から残りの値を推定することで十分である。

前記ランプ電圧は、例えば、前記電極間隔の特性である。このような種類のデータは、また、アーク長が前記電極間隔に依存するので、特に、光源エタンデューの表示の決定を可能にする。

また、前記ランプの圧力は、例えば、先行する通常動作において平均ランプ電圧を測定及び表示し、次いで、ランプ電圧が、ある因数を通常動作における前記平均電圧に乗じることによって計算され得るある値を下回っているかどうかを見るよう確認することによって、前記平均ランプ電圧に基づいて推定され得る。更に、ランプ電圧及びランプ電流は、監視及び解析され得、前記ランプの電流−電圧特性の性質は、アーク管におけるガス圧の指標となるよう決定され得る。この方法は、特に、水銀蒸気放電ランプの場合に成功する。

望ましくは、第２の種類のシステム状態データは、可変システム設定の以下のグループ：正及び負のパルスタイミング、光レベル及び（該光レベルが必要とされるところの）カラーバンド、アンチフラッタパルスの割当配置からの情報を含む。

望ましくは、第３の種類のシステム状態データは、固定システム設定の以下のグループ：ランプの種類、反射体の種類、カラーフィルタ及び／又は変調器構成データ、システムエタンデューからの情報を含む。前記カラーフィルタ及び／又は変調器構成データは、例えば、使用されるカラーフィルタに関する正確な情報であり、例えば、カラーホイールが使用されるならば、カラーホイールのセグメント及びスポークの配置である。

前記システム設定、即ち、第２及び第３の種類の状態データは、瞬時の必要とされる目標光波形を決定するよう作用する。第１の種類の状態データは、第１に使用され、前記波形補正関数を計算するために最も重要である。これによって、第２及び第３の種類のデータは、また、これのために使用され得る。具体的に、前記補正関数は所要ランプ電力に依存しうる。

従って、望ましくは、適切に装備された駆動ユニットは、前記システム状態データの発生源として、前記ランプの瞬時状態に関するデータを得るランプ情報ユニットと、前記投影システムの固定設定データを有する第１の記憶手段と、前記投影システムの可変設定データを有する第２の記憶手段とを有する。前記第１の記憶手段及び前記第２の記憶手段は、当然、単一の記憶手段として実現されても良い。当該駆動ユニットは、また、望ましくは、例えば上位制御ユニットから、前記設定を得る適切なインターフェースを有する。明らかに、前記記憶手段は、また、当該駆動ユニットが外部メモリへのアクセスを有するならば、当該駆動ユニットの外部で実現されても良い。このような外部メモリは、それが当該駆動ユニットのためにデータを記憶するよう用意された記憶部を有するならば、当該駆動ユニットのメモリとみなされる。

様々な可能性は、適切な波形補正関数の決定に利用可能である。例えば、前記関数は、ルックアップテーブルにおける点の組、又は同様のものとして決定されることが可能である。しかし、少なくとも段階的に、適切な式を用いて前記波形補正関数を決定することも可能である。

１つの簡単な例で、調整関数は、以下の通りである：
Ｌ_ｔ＝ｆ（Ｉ_ｔ）＝ｋ_ｔ・Ｉ_ｔ （１）
即ち、前記補正関数ｆ（Ｉ_ｔ）は、ある時間ｔでの光Ｌ_ｔに関する必要光波形を得るために、係数ｋ_ｔによって電流値Ｉ_ｔをスケーリングすることによって得られる。

次いで、特定の所要ランプ電流は、式（１）に定義されるように、時間ｔに関して有効な前記目標光波形の値を、この時間において有効な補正係数ｋ_ｔで割ることによって、波形が計算されているところの所定の時間スパン内のある時点に決定され得る。

更に、このような関数は非線形であり得る。即ち、それは、如何なる他の形態においても決定され得、多数の他のパラメータに依存しうる：
Ｌ_ｔ＝ｆ（Ｉ_ｔ，エタンデュー，ランプ種類，ｄ，ｐ，電極状態，アーク状態，カラーバンド） （２）
なお、ｄは電極間隔であり、ｐは、ガスチェンバーにおける圧力である。しかし、所要ランプ電力及びタイミングに関する情報とともに、式（１）と同様の線形な関係が、特定の時間の複素関数の代わりとされ得る。

様々な方法が、前記波形補正関数を決定するために存在する。

例えば、１つの方法は、実験的な補正値を決定するステップを含む。前記実験的な補正値は、その場合に、前記波形補正関数の少なくとも一部、例えば、そのセグメントを生成するために、あるいは、あるパラメータのためにのみ、サンプリング点として使用され得る。この方法について、以下でより詳細に記載する。

ルックアップテーブルで定義される段階的な補正関数を用いる場合、対応する補正サンプルが取られ得る。代替的に、このような補正関数は、前記補正関数が依存し、且つ、前記システム状態データから決定される関連パラメータから計算され得る。個々のサンプル点を含むルックアップテーブルを用いる場合、これは、ルックアップテーブルに直接には存在しない値に関するサンプル値の間の補間に相当する。

比較的実現が容易な好ましい実施形態に関し、補正係数及び／又は前記波形補正関数の少なくとも一部は、以下のシステム状態パラメータ：カラーバンド、このカラーバンドにおいて必要とされる相対電流又は光レベル、瞬時ランプ電圧、システムエタンデューに従って決定される。

従って、最初の２つのパラメータ、即ち、カラーバンド及び該カラーバンドにおいて必要とされる相対電流又は光レベルは、前記投影システムの必要条件である。前記ランプ電圧は、上述されるように、光アークの形状及び、ひいては光源エタンデューを決定するランプ依存のパラメータであり、一方、前記システムエタンデューは、前記投影システムの固定パラメータである。

特に的確である更に好ましい方法において、波形補正関数が使用される。前記波形補正関数は、放電プロセスの物理的挙動を表す時定数に、少なくとも段階的に（範囲全体にわたって）依存する。このような波形補正関数を用いて、特に、補正は、１つの光電力レベルから他の光電力レベルへの急な遷移で実行され得る。これは特に、波形における極めて急な端部が一般に時系列のグレーススケールレンダリングにおいて有利であるため、有効である。

本発明に従う方法及び本発明に従う駆動ユニットは、特に、時系列の演色（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）アプローチで動作する最初に記載された投影システムとともに使用され得る。更に、本発明に従う方法及び駆動ユニットは、他の種類の投影システムでも有利に使用され得る。

概して、本発明は、あらゆる種類の放電ランプでも使用され得、特に、高圧放電ランプで使用される。望ましくは、それは、ＨＩＤランプ、特にＵＨＰランプで使用され得る。

本発明の他の目的及び特徴は、添付の図面に関連して考えられる以下の詳細な記載から明らかになるであろう。しかし、当然、図面は、単に説明目的のために設計されており、本発明の範囲を定めるものではない。図面において、同じ参照符号は、全体を通して、同じ要素を表す。

図面における対象の寸法は、明瞭さのために選択されており、必ずしも実際の相対的な寸法を反映するわけではない。

図１は、時系列の演色を用いる投影器システム１０の基本構成を示す。時系列の演色では、異なる色（赤、緑及び青）が、順々にレンダリングされる。これによって、はっきりと識別可能な色が、目の反応時間により、ユーザによって認知される。

それによって、ランプ１の光は、カラーセグメント赤ｒ、緑ｇ、及び青ｂを有するカラーホイール５上に反射体４内で焦点を合わせられる。明瞭さのために、３つのセグメントｒ、ｇ、ｂしか図示されない。一般に、現在のカラーホイールは、シーケンス赤、緑、青、赤、緑、青を有する６つのセグメントを有する。スポークＳＰ、即ち遷移領域は、セグメントｒ、ｇ、ｂの間に見つけられる。このカラーホイール５は、赤色画像、緑色画像、又は青色画像が生成されるように、一定の速度で駆動される。カラーホイール５の位置に従って生成される赤色、緑色、又は青色の光は、次いで、表示ユニット７が一様に照射されるように、コリメータレンズ６によって焦点を合わせられる。ここで、表示ユニット７は、個々の表示素子として多数の非常に小さい移動可能なミラーを配置されたチップである。多数の非常に小さい移動可能なミラーの夫々は、画像画素に結合されている。ミラーは、光によって照らされる。夫々のミラーは、投影領域における画像画素、即ち、結果として得られる画像が明るくあるべきか又は暗くあるべきかに従って傾けられる。このようにして、光は、投影器レンズ８を介して投影領域へ、あるいは、投影器レンズから離れて吸収材に、反射される。ミラー配列の個々のミラーは格子を形成し、これにより、如何なる画像も生成され得、且つ、例えば、ビデオ画像がレンダリングされ得る。画像における異なる輝度レベルのレンダリングは、パルス幅変調法を用いて達成される。パルス幅変調法において、表示装置の各表示素子は、光が、画像存続期間のある部分の間は投影領域の対応する画素領域に作用し、残りの時間の間は投影領域に作用しないように制御される。このような投影器システムの例は、テキサスインストラメンツのＤＬＰシステムである。

必然的に、本発明は、唯１つの種類の投影器システムに限定されず、如何なる他の種類の投影器システムによっても使用され得る。

図１は、また、ランプ駆動ユニット１１によって制御される。ランプ駆動ユニット１１については、後で詳細に説明する。次いで、このランプ駆動ユニット１１は、中央制御ユニット９によって制御される。ここで、中央制御ユニット９は、また、カラーホイール５及び表示装置７の同期を管理する。例えばビデオ信号Ｖのような信号は、この図に示される中央制御ユニット９に入力され得る。

図２及び３は、理想的な目標光波形の例を示す。この波形は、望ましくは、現在の投影システムにおいて利用可能であるべきである。

図２は、いくらかより簡単な形を示し、図３は、より要求の厳しい形を示す。図３の形では、一層より良いカラーバランス調整が可能である。光出力は、（公称ランプ電流によって達成される）公称光出力のパーセンテージとして時間とともにプロットされる。これによって、正確に、１つのランプ電流の半波が示される。同じく、個々のカラーバンド緑Ｇ、赤Ｒ、青Ｂとの同期化が示される。スポーク時間ＳＴは、個々のカラーバンドＧ、Ｒ、Ｂの間に配置される。かかるスポーク時間ＳＴは、ディスプレイ上の色が１つの色から次の色へと変化するところの相である。カラーホイールとランプドライバとの間の対応する同期化は、中央制御ユニット９を用いて、上述されたように、次に起こる。

両方の例で用いられる投影システムは、背面投射型テレビのために使用されるＤＬＰプロジェクタである。それは、緑、赤、青、緑、赤、青（ＧＲＢＧＲＢ）の色周期を有する６セグメント・カラーホイールを使用する。ヒトの目による色混合を改善するよう、このホイールは、各ビデオフレームの３倍回転する。ビデオフレーム速度は通常６０Ｈｚであり、時々、欧州のテレビに関して５０Ｈｚである。ランプ周波数は然るべく同期し、故にそれはまた５０Ｈｚ〜６０Ｈｚである。ランプ電流の各半周期において、１．５ホイール回転＝３色周期が存在する。

低レベル陰影のレンダリングを改善するよう、各緑セグメントの終了時に、低減された光レベルを有する光波形において、短い相を有することが可能であり得る。最適条件は、両図に示されるように、各半周期において、５０％レベルを２回、及び２５％レベルを１回有することである。

更に、カラーバランスを改善するよう、青色の増大が設定され得る。これは、各半周期の最後の青セグメントにおいて適用される。ここで、光レベルは２００％であるべきである。これはまた、両方の図において示される。

更なるカラーバランス調整は、更に、赤及び緑のセグメントにおいて振幅を変更することによってなされ得る（図３のみ。）。

増大された青色セグメントの後、ランプ使用期間（ａｇｅ）に依存して、更なるアンチフラッタパルスがあるべきである。このアンチフラッタパルスは、“スポーク”時間ＳＴの間、適用される。

通常の投影システムにおける変調は、依然として、光が電流におおよそ比例するという前提に基づく。これは、第１のアプローチに関しては容認される。しかし、これ以外のシステムを改善するよう、且つ、様々な設計の間のより簡単な移動を可能にするよう、本発明に従う方法及びランプ駆動ユニットが使用されるべきである。

図４は、本発明に従う駆動ユニット１１の可能な具現化を示す。

この駆動ユニット１１は、ガス放電ランプ１の放電チェンバ３にある電極２とコネクタ１２を介して接続されている。更に、駆動ユニット１１は、電源ＤＣと、接地とへ接続されており、上位制御ユニット９から同期信号を受信する入力部Ｐ_ｓｙｎｃを特徴とする。

駆動ユニット１１は、また、システム状態データＳＤ_Ｆ、ＳＤ_Ｖ、具体的には、上位制御ユニット９から投影システム１０の固定設定及び可変設定、を受信する更なる入力部Ｐ_Ｄａｔａを特徴とする。代替的に、固定設定ＳＤ_Ｆは工場でプログラムされても良い。

駆動ユニット１１は、直流コンバータ１３と、整流段１４と、点灯配置２５と、電流制御ユニット３４と、電圧測定ユニット１５と、電流測定ユニット２０と、ランプ情報ユニット３５と、第１のメモリ３８と、第２のメモリ３９とを有する。

整流段１４は、４つのスイッチ２９、３０、３１、３２を制御するドライバ２４を有する。点灯配置２５は、（例えば、コンデンサ、抵抗器及びスパークギャップを有する）点灯制御器２６と、点灯変圧器とを有する。点灯変圧器は、２つのチョーク２７、２８を用いて、ランプ１が点灯することができるように対称的な高電圧を生成する。

コンバータ１３は、例えば３８０Ｖの外部直流電源ＤＣの後に続く。直流コンバータ１３は、スイッチ１６と、ダイオード１７と、インダクタンス１８と、コンデンサ１９とを有する。電流制御ユニット３４は、レベルコンバータ４０を介してスイッチ１６を制御し、ひいては更に、ランプ１の電流を制御する。このようにして、実際のランプ電力は、電流制御ユニット３４によって調整される。

電圧測定ユニット１５は、コンデンサ１９へ並列に接続されており、２つの抵抗器２１、２２を有する分圧器の形で実現される。電圧測定のために、低減された電圧が、分圧器２１、２２を介してコンデンサ１９において転用され、第１のアナログ−デジタルコンバータ３７を用いてランプ情報ユニット３５において測定される。コンデンサ（図示せず。）は、測定信号における高周波歪みを低減するよう、抵抗器２２へ並列に接続されても良い。ランプ１の電流は、誘導の原理で動作する電流測定ユニット２０と、第２のアナログ−デジタルコンバータ３６とを用いて、ランプ情報ユニット３５において測定される。

ランプ情報ユニット３５は、電流測定ユニット２０及び電圧測定ユニット１５によって報告された測定値を記録及び解析する。即ち、それは、ガス放電ランプ１においてランプドライバ１１の電圧挙動を監視する。

ランプ情報ユニット３５は、測定電流及び測定電圧を基に、更なるランプ状態データを計算することができる。例えば、ランプにおける瞬時圧力の測定は、電流曲線及び電圧曲線を基に、上述されたように決定され得る。更に、電極の間隔と、従って放電アークの大きさと、従って更に光電エタンデュー（ｅｔｅｎｄｕｅ）は、瞬時ランプ電圧から決定され得る。瞬時ランプ電圧は、ランプの使用期間とともにゆっくりと増大する。

かかるランプ状態データＳＤ_Ｌは、パターン計算ユニット３３へ送られる。パターン計算ユニット３３は、また、第１のメモリ３８から投影システムの固定設定ＳＤ_Ｆを得る。かかる固定設定ＳＤ_Ｆは、例えば、ランプの種類、反射体の種類、又はカラーホイールに関する構成データである。この情報は、例えば、投影システムの起動時にデータ入力部Ｐ_Ｄａｔａによって、又は製造時に、第１のメモリ３８に記憶され得る。パターン計算ユニット３３は、第２のメモリ３９から投影システム１０の可変設定ＳＤ_Ｖを得る。かかるデータＳＤ_Ｖは、データ入力部Ｐ_Ｄａｔａを介して定期的に更新され、例えば、正及び負のパルスタイミング、対応する光レベル及び色、並びにアンチフラッタパルスの割当配置のような情報を含む。

次いで、パターン計算ユニット３３は、利用可能なデータを使用し、あるその後の時間に関して最も適切な電流信号波形ＲＷを本発明に従う方法を用いて計算し、これを電流制御ユニット３４へ送る。電流制御ユニット３４は、然るべくランプ１を調整する。

電流制御ユニット３４、パターン計算ユニット３３、整流段１４及び点灯配置２５は、全て、中央制御ユニット９から受信した外部同期信号Ｓｙｎｃによってトリガされる。

図５は、図２に示される単純な目標光波形ＬＷ_Ｔが望まれるところの例に基づいて、ある目標光波形を可能な限り正確に得るために、どのように最良の電流波形の計算が比較的容易に行われ得るかを表す。第１のメモリ３８から取り出し可能な固定設定から得られる以下のパラメータが考慮される。

投影システムの光学設計は、そのエタンデューＥによって特徴付けられる。ここで、例えば、エタンデューはＥ＝２０ｍｍ^２ｓｒであるよう選択される。

フィルタ設計は、カラーバンドによって特徴付けられる。ここで、例えば、以下の値：
赤＝６０５〜６９５ｎｍ、緑＝５０５〜５７０ｎｍ、青＝４１０〜４８５ｎｍ
が仮定される。

以下のパラメータは、メモリ３９にある、用途に従って又は時間の経過とともにゆっくりと変化しうる可変設定及びそれらの瞬時値から推定される。

ここで、カラーセグメントに随伴する光波形の位置及びレベルは、例えば、緑が時間ｔ１で５０％であり、緑が時間ｔ２で５０％であり、緑が時間ｔ３で２５％であり、青が時間ｔ４〜ｔ５で２００％である（図２参照。）。

更に、上述されるように、ランプの状態に従う以下の情報が、ランプの動作の間にランプ情報ユニット３５から受信される。

電極間隔。これは、アーク長の指標であり、従ってまた、光源エタンデューを示す。ここで、例えば、ランプ電圧Ｕが測定され、これは電極間隔ｄに比例し、Ｕ＝９０Ｖである。

最も簡単なシナリオにおいて、光Ｌは、電流Ｉの関数として表される。波形の各部ｎに関して、これは、簡単な式（式（１）参照。）によって行われる：
Ｉ＝Ｌ（Ｉ）／ｋ_ｎ （３）
なお、ｋ_ｎは、補正関数に従う補正係数であり、パターン計算ユニット３３において決定される。

計算は、図５に示されるようなルックアップテーブルＬＵＴを用いて、本例に関して行われる。前のステップで測定されたルックアップテーブルに記憶される補正サンプル値ｋ_Ｓは、式（３）において補正係数ｋ_ｎとして直接に使用され得る。かかるサンプリング値の間で、補間値ｋ_ｎが使用され得る。図５の例で、テーブルは４つの次元：
１．カラーバンドＣＢ、
２．システムエタンデューＳＥ、
３．ランプ電圧Ｕ、及び
４．相対電流レベルＲＬ
を有する。

かかる４次元のルックアップテーブルからの２次元の抽出物のみが、図５には示されている。

３つの異なる電圧値及びシステムエタンデューの３つの異なる値に関する２００％光レベルでの青色カラーバンドのテーブルからの抜粋は、図の左上に示される。この抜粋は、例えば、図２に従う目標光波形ＬＷ_Ｔに従って最後の青色セグメントにおいて増大を生じさせるために使用され得る。

右には、同様に青色セグメントに関するが、３００％光レベルに関するテーブルからの抜粋が示される。この下には、２００％及び３００％の夫々の光レベルにおける赤色セグメントに関する２つの対応するテーブルが示される。この下には、やはり、５０％（左）及び３３％（右）の夫々の光レベルにおける緑色セグメントに関する２つの対応するテーブルが示される。

上述されるように、図５の左上に示されるテーブルの部分は、図２に従う目標光波形ＬＷ_Ｔに関して青色セグメントにおける増大パルスを計算するために使用されるべきである。これは、２００％の光レベルの増大が、この場合に、青色カラーセグメントにおいて発生すべきであるからである。

この場合に、ランプ電圧Ｕに対する依存性はなく、エタンデューＳＥに対する依存性のみが存在することが分かる。故に、例えば２５ｍｍ^２ｓｒエタンデューＳＥを有する所与のシステムに関して、ドライバは補正係数ｋ_ｎ＝０．９５を選択し、Ｉ［％］＝２００％／ｋ_ｎ＝２１０．５％として２００％の青色光に関して要求される電流を計算する。

より複雑な例は、赤色カラーバンドにおける同様の増大パルスである。ここで、図５の上から２つ目の左側のテーブルが使用される。

このテーブルに従って、ランプの耐用年数の間、ドライバは、５０Ｖのランプ電圧Ｕにおいて補正係数ｋ_ｎ＝１．０１から始まって、様々に電流設定を調整する必要がある。全てのランプ電圧Ｕに対する補間値の実施のために、一次式が使用され得る。２５ｍｍ^２ｓｒの行に関し、ｋ_ｎは：
ｋ_ｎ（Ｕ）＝０．９８＋Ｕ・６．６７・１０^−４Ｖ^−１ （４）
のように表され得る。

同様のことが、エタンデューＳＥの補間のために行われ得る。この場合、その値の平方根との線形性を推測する可能性が高く、故に、補間は：
ｋ_ｎ（Ｕ，Ｅ）＝１．０３＋６．６７・１０^−４・（Ｕ／Ｖ）−１．１３・１０^−２・（Ｅ／ｍｍ^２ｓｒ）^１／２ （５）
である。

このようにして、これを：
Ｌ（Ｉ［％］，Ｕ，Ｅ）＝（１．０３＋６．６７・１０^−４・（Ｕ／Ｖ）−１．１３・１０^−２・（Ｅ／ｍｍ^２ｓｒ）^１／２）・Ｉ （６）
のように、赤色での２００％の光パルスにおける光応答の式に結合することができる。

この式により、例えば、赤色においてＵ＝１１０Ｖ、Ｅ＝１８ｍｍ^２ｓｒ、Ｌ＝２００％に関して：
Ｌ（Ｉ［％］，Ｕ，Ｅ）＝１．０５５・Ｉ （７）
が達成される。

従って、電流は、２００％の赤色パルスを達成するよう、２００％／１．０５５に設定されるべきである。

更に過渡的挙動を考慮するより高度な解決法は、同様の一般的な方法で得られる。具体的に、急なパルスに関して、更なる問題は、光が厳密には電流に従わない点で生ずる。対応する測定が図６に示される。上側の曲線は、原則的には矩形波の電流パルスＩを示し、この下の曲線は、結果として得られる光パルスＬである。この図は、原則的には矩形の電流パルスを用いては、厳密に矩形の光パルスを得ることができないことを明示する。

より近い解析は、この場合に、３つの時定数が原則的に有効であって、光パルスの挙動が電流パルスに対して遅延することを確実にすることを示す。これは、図７に図式的に示される。電流パルスＩ_Ｐは、この場合、光パルスＬ_Ｐへ変換される。電流パルスＩ_Ｐの第１の成分ｃの時定数は極めて短く、従って、遅延はないと推定される。第２の成分ｃ’は、プラズマ挙動の結果として生じ、数１０マイクロ秒の時定数τ_ｐｌを有する。第３の成分ｃ”は、電極のエミッション挙動に起因する。かかる時定数τ_ｅｌは、数ミリ秒の範囲にある。図７に示されるように３つの成分ｃ、ｃ’、ｃ”を加算することによって、ランプの挙動の極めて良好な記述を得ることができる。この記述は、使用されるカラーバンドの夫々に関して異なる。時間領域で、光は
Ｌｐ＝Ｉｐ・（ｃ＋ｃ’・［１−ｅ^{−ｔ／τｐｌ}］＋ｃ”・［１−ｅ^{−ｔ／τｅｌ}］） （８）
として表され得、このとき補正係数ｋ_ｐは
ｋ_ｐ＝ｃ＋ｃ’・［１−ｅ^{−ｔ／τｐｌ}］＋ｃ”・［１−ｅ^{−ｔ／τｅｌ}］ （９）
のように与えられる。

これにより、光は、電流の必要値を与えるよう分割され得る。図８は、図６の測定に対する比較測定の結果を示し、これによって、この場合に、電流パルスは、推定された補正係数ｋ_ｐによって補正される。図８から明らかなように、原則的に矩形な光パルスは、電流パルスの適切な補正によって達成され得る。

当該方法は、パルスの終了時の遷移に関して、又は負のパルスに関して、同様に適用され得る。

具体的に、特に正確に定義される目標光波形は、時定数を考慮する補正係数若しくは補正関数と、最初に記載されたより簡単な補正関数との組合せを用いて生成され得る。従って、本発明は、高度な正確性を有して各画像フレームの間の異なる時点での可変な光レベルを発生させることと、従って、効率及びグレースケール解像度を改善することとを可能にする。

本発明は、好ましい実施形態及びその変形例の形で開示されてきたが、更なる変更及び変形が、本発明の適用範囲から逸脱することなく開示される形態に対して行われ得ることは明らかである。明瞭さのために、また、明らかであるように、本明細書全体を通して、“１つの（“ａ”又は“ａｎ”）”の使用は複数個を除外しているわけではなく、“有する（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”）”は他のステップ若しくは要素を除外しているわけではない。また、“ユニット（“ｕｎｉｔ”）”は、明示的に単一体として記載されない限り、多数のブロック又はデバイスを含みうる。

本発明に従う投影器システムの実施形態の配置図を示す。 第１の実施例に従う目標光波形を示す。 第２の実施例に従う目標光波形を示す。 本発明に従うランプ駆動ユニットのブロック図を示す。 異なるカラーバンド及び必要とされる相対的な光出力に関する補正係数を含むルックアップテーブルを示す。 本発明に従う波形補正関数の適用下で、電流パルス（上の曲線）及び結果として得られる光パルス（下の曲線）を示す。 ランプ電流でのステップの結果として光度でのステップの挙動を表す説明図を示す。 本発明に従う波形補正関数の適用下で、電流パルス（上の曲線）及び結果として得られる光パルス（下の曲線）を示す。

Claims (13)

1. 投影システムにおいて放電ランプを駆動する方法であって、
   フィードフォワード制御プロセスにおいて、
   − 前記投影システムの設計に関する静的情報及び／又は
   − 前記投影システムに関する動的情報及び／又は
   − 前記ランプの動作に関する動的情報
   を含むシステム状態データが取得され、
   前記システム状態データに基づいて、
   − 前記投影システムによって要求される瞬時目標光波形及び
   − 波形補正関数
   が決定され、
   前記放電ランプの実際の電流は、前記目標光波形及び前記波形補正関数に基づいて決定される瞬時必要波形に従って調整される、方法。
2. 前記システム状態データは、以下のデータグループ：
   ランプ電圧、前記ランプのガス圧、電極間隔、電極状態、経時的な放電アーク吸着
   からのデータを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記システム状態データは、可変システム設定の以下のグループ：
   正及び負のパルスタイミング、光レベル及びカラーバンド、アンチフラッタパルスの許容場所
   からの情報を含む、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記システム状態データは、固定システム設定の以下のグループ：
   ランプの種類、反射体の種類、カラーフィルタ及び／又は変調器構成データ、システムエタンデュー
   からの情報を含む、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法。
5. 波形補正関数の少なくとも一部は、実験的に観測された補正サンプリング値の間の補間によって生成される、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の方法。
6. ある時間における所要ランプ電流は、補正係数を用いて前記目標光波形から計算される、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法。
7. 補正係数は、前記波形補正関数によって計算される、請求項６記載の方法。
8. ある補正係数又は、あるシステム状態データに依存する波形補正関数の少なくとも一部は、ルックアップテーブルに記憶される、請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の方法。
9. 補正係数及び／又は前記波形補正関数の少なくとも一部は、以下のシステム状態パラメータ：
   − カラーバンド，
   − 必要とされる相対電流又は光レベル，
   − ランプ電圧，
   − システムエタンデュー
   に依存して決定される、請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の方法。
10. 前記波形補正関数の少なくとも一部及び／又は補正係数は、放電プロセスの物理的挙動を表す多数の時定数に依存する、請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の方法。
11. フィードフォワード制御プロセスにおいて投影システムにおける放電ランプを駆動する駆動ユニットであって、
    − システム状態データの発生源；
    − パターン計算ユニット；及び
    − 電流制御ユニット
    を有し、
    前記システム状態データは、
    − 前記投影システムの設計に関する静的情報及び／又は
    − 前記投影システムに関する動的情報及び／又は
    − 前記ランプの動作に関する動的情報
    を含み、
    前記パターン計算ユニットは、
    − 前記投影システムによって要求される瞬時目標光波形及び
    − 波形補正関数
    を前記システム状態データに基づいて決定し、
    前記電流制御ユニットは、
    前記目標光波形及び前記波形補正関数に基づいて決定される瞬時必要波形に従って、前記放電ランプの実際の電流を調整する、駆動ユニット。
12. 前記システム状態データの発生源は、
    − 前記ランプの瞬時状態に関するデータを得るランプ情報ユニット；
    − 前記投影システムの固定設定データを有する第１の記憶手段；及び
    − 前記投影システムの可変設定データを有する第２の記憶手段
    を有する、請求項１１記載の駆動ユニット。
13. 高圧放電ランプと、請求項１０又は１１記載の駆動ユニットとを有する投影器システム。

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