WO2008038382A1 - Système de projection d'image au moyen d'une lampe à décharge haute tension de type courant continu - Google Patents

Système de projection d'image au moyen d'une lampe à décharge haute tension de type courant continu Download PDF

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WO2008038382A1
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color filter
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image projection
direct current
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Toshitaka Fujii
Atsuji Nakagawa
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Phoenix Electric Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an image projection system including an optical element and a color filter.
  • An image projection system irradiates light on a color filter that rotates at high speed to extract, for example, three primary colors (ie, R (red) 'G (green) ⁇ ⁇ (blue)) in a time-sharing manner, and a digital micromirror' dev
  • This is a system that creates an image pattern using a reflective optical element called a chair (hereinafter referred to as “DMD”) and projects a color image on a screen via a projection lens system. TV).
  • DMD reflective optical element
  • an image projection system including a digital optical element such as a DMD
  • controlling the magnitude of the driving current of a high-pressure discharge lamp while synchronizing with a specific color segment has good reproducibility. It is attracting attention as one of the technologies that can provide rich expressive power, such as adjusting the color tone or expressing a vivid red color according to the user's preference.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 8-505031
  • a cathode (power sword) that emits electrons and an anode (anode) that receives electrons emitted from the force sword exist in the electrode portion of the high-pressure discharge lamp. Electrons accelerated by the electric field collide with the anode, so they are heated to a high temperature and consumed by evaporation. Since the polarity of alternating current type high-pressure discharge lamps changes at a constant cycle, the cathode and anode are periodically switched. As a result, both electrodes are consumed.
  • FIG. 4 (a) shows the state of electrode structures 101a and 101b and arc discharge A100 of a general AC high pressure discharge lamp.
  • the two electrodes are designed to have the same shape and size so that the electrode wear is uniform.
  • the direction of the AC lamp current is switched between a positive half cycle and a negative half cycle.
  • the cathode (force sword) between them is 101a
  • the cathode (anode) is 101b.
  • the bright spot of the arc is generated near the force sword, so it appears around K101.
  • the direction of the current in the negative half cycle is the arrow C2, this time the cathode is 101b, the anode is 101a, and the bright spot of the arc appears around K102.
  • the average power supplied to the light source becomes equal to plus and minus. It is necessary to adjust so that.
  • Fig. 4 (b) shows an image projection apparatus of an AC system, in which "the amplitude of a blue pulse that is larger than the amplitude of a blue pulse is greater than the amplitude of a red pulse (both positive and negative pulses)
  • the drive current of the light source is changed as shown in FIG. 2b of the above-mentioned Patent Document 1 is realized.
  • each color segment and the drive current must be properly synchronized, which is extremely difficult to realize.
  • the “detailed description of the invention” in Patent Document 1 only describes “It is necessary to operate so that the power of the positive pulse is equal to the power of the negative pulse.” How to take is not clear.
  • the AC method is a positive half cycle and a negative half cycle between the electrodes in the high pressure discharge lamp. Since the direction of electron emission in this mode is switched, the bright spot (light emission position) of the arc discharge slightly moves between the positive half cycle and the negative half cycle. For this reason, the amount of light input to the digital optical element fluctuates slightly, which may cause the gradation to be disturbed.
  • AC type high-pressure discharge lamps have inherent problems inherent to the AC type when the bright spot position fluctuates periodically.
  • the present invention has been made in view of the above, and can reliably synchronize the driving current of the high-pressure discharge lamp and the color segment even if the magnitude of the driving current is changed in units of segments.
  • the main object is to provide an image projection system incorporating a synchronization method. Means for solving the problem
  • the image projection system includes a direct current type high pressure discharge lamp 1, a rotary color filter 3 that separates a light flux ⁇ 1 irradiated from the high pressure discharge lamp into a plurality of colors, and the color filter. Is reflected by the optical element 4, a reflection type optical element 4 that performs gradation and modulation by a video signal, a direct current lighting means 5 that drives the high-pressure discharge lamp with a direct current, and the optical element that is reflected by the optical element
  • An image projection system comprising: a projection lens system 6 that projects a light flux ⁇ 3 on a screen; and a synchronization signal generator 9 that detects the rotation of the color filter and generates a synchronization signal S.
  • the synchronization signal generator 9 generates a synchronization signal S having a plurality of on / off turn forces synchronized with the rotation of the color filter, and has a predetermined power level (for example, L1 to L4) corresponding to the on / off pattern. Is output to the high-pressure discharge lamp at a fixed timing.
  • the on / off pattern of the synchronization signal S (specifically, the rectangular pulses Tsl to Ts4 having different on-times) and the power levels (L1 to L4) output to the high-pressure discharge lamp are
  • a high-pressure discharge lamp is set in advance so as to correspond one-to-one, and at the timing of the next color segment that receives a predetermined non-turn synchronization signal S, the corresponding power level (L1 for Tsl) is set.
  • the maximum power level L4 is set to 1.1 times or more of the minimum power level L1 in terms of suppressing the flickering force caused by the arc jump.
  • the electrode of the high pressure discharge lamp is preferably configured such that the anode (anode) has a larger mass than the cathode (force sword).
  • FIG. 1 shows an example of a block diagram illustrating a system configuration of an image projection system according to the present invention.
  • This system is composed of a light source E composed of a DC high pressure discharge lamp 1 and a reflector 2, a color filter 3 having a plurality of color segments 3 a to 3 f, an optical element 4, and a projection lens system 6. .
  • the light flux ⁇ emitted from the high-pressure discharge lamp 1 is reflected directly or reflected by the reflector 2, and the color filter 3 is irradiated with the light flux ⁇ 1, and after being optically modulated by the optical element 4, a predetermined image pattern is projected. Projected onto the screen 7 through the lens system 6.
  • the color filter 3 includes a plurality of color segments made of a dichroic filter having a property of selectively passing visible light wavelengths.
  • Color filter 3 in Fig. 1 is composed of six colors of R • G'B'Y'M'C (red 'green' blue 'yellow' magenta 'cyan) (3a to 3f).
  • the optical element 4 is composed of a reflective digital light modulation element such as DMD, and has a color segment. It is a device that reflects the light flux ⁇ 2 that has passed through 3a-3f and separated into each color, and performs optical modulation with the video signal (for example, video signal) supplied from the optical element driving device 14 .
  • the DMD is an optical element (light modulation element) for giving gradation to the light of each segment that has passed through the color filter and for performing gradation with the video signal and for modulating the video signal.
  • an optical element light modulation element
  • a large number of mirror elements are mounted on a semiconductor memory cell. The inclination of each mirror element is controlled by the optical element driving device 14, and a predetermined pattern can be created by switching between passage and blocking of light in each mirror element.
  • the DC lighting means 5 includes a DC power supply circuit and a control circuit that selectively outputs a plurality of power levels in accordance with a synchronization signal, and supplies a lamp current for lighting the high-pressure discharge lamp 1. It is. Details of the drive current pattern for the high-pressure discharge lamp will be described later.
  • the projection lens system 6 is an optical lens for projecting the light beam ⁇ 3 reflected from the surface of the optical element 4 onto the screen (7).
  • the color filter driving device 8 is a driving device for rotating the color filter 3, and functions to rotate the power color filter 3 at a constant speed. For example, in the case of a video signal with a frequency of 60 Hz for one frame (one screen changes at 60 times per second), the color filter rotates at a speed that is an integral multiple of the frequency of the above one frame (for example, twice, that is, a frequency of 120 Hz).
  • the light beam ⁇ 1 irradiated with the light source E force is color-separated in a time division manner when passing through the segments 3 a to 3 f of the color filter 3 rotating at a constant speed.
  • the luminous flux ⁇ 2 separated into the respective colors enters the optical element (4) via a light pipe (not shown).
  • the color filter 3 is provided with a position index 3g for detecting timing.
  • the photosensor detects the position index 3g
  • the timing of one rotation of the color filter is detected and the timing reference signal SO is generated.
  • the reference signal SO is input to the synchronization signal generator 9, and a plurality of synchronization signals synchronized with each color segment are input to the DC lighting means 5 with the reference signal SO as a reference.
  • Figure 2 shows the color filter segment state (upper stage), DC lamp current waveform I (second stage), synchronization signal S waveform (third stage), and high-pressure discharge lamp 1 in the image projection system according to the present invention.
  • FIG. 2 illustrates the signal intensity of the light flux ⁇ 1 irradiated from the same time axis.
  • a color filter containing six segments of R'G'B'Y'M'C red 'green' blue 'yellow' magenta 'cyan
  • FIG. 1 An example of rotating at double speed (60Hz per frame, 120Hz video field) is shown.
  • a spoke time may be set to absorb the influence of the boundary of the color segment, but the description of the transient characteristics is omitted.
  • the next drive current I is set to the L2 level, and the Ts3 pulse
  • the next drive current I is set to the L3 level and the Ts4 pulse width is detected.
  • Tsl 100 ⁇ s
  • Ts2 150 ⁇ s
  • Ts3 200 ⁇ s
  • Ts4 250 s
  • the DC lighting means 5 that only needs to adjust this timing by the control circuit in the synchronization signal generator 9 does not need to be changed. Even if the angle of each color segment is changed, the frame frequency is changed to 50 Hz, for example, or the rotation speed of the color filter is changed, it is only necessary to change the timing of this synchronization signal. ,.
  • the image projection system of the present invention it is possible to express various colors according to the user's preference by simply changing the pattern of the synchronization signal.
  • the degree of freedom in system design is extremely high.
  • the synchronous signal is received according to the type of the synchronous signal that does not need to consider the polarity switching as in the alternating current method. It is easy to generate such a current waveform in the next segment.
  • power levels L1 to L4
  • the number of color segments is six (RGBYMC) and the number of power levels is Although described as four stages (L1 to L4), these are only examples, and it goes without saying that the number of segments and the number of power levels can be changed freely by changing the correspondence between the synchronization signal and the power level.
  • Fig. 3 shows the electrode structures la and lb and arc discharge A of a general DC high pressure discharge lamp.
  • the DC-type high-pressure discharge lamp shown in this embodiment is configured such that the mass of the anode (anode) lb is larger than that of the negative electrode (force sword) la.
  • this type of direct current type high pressure discharge lamp has an anode mass Z cathode mass of typically about 1.5 to 2. Current flows in the direction of arrow R in the figure, and arc discharge A occurs as shown. At this time, the bright spot K appears in the vicinity of the cathode la.
  • the maximum power level (L4) was set to the minimum value (L1) when the mass ratio of the anode and cathode was set to about 2.5 (2.3 to 2.7), which was slightly higher than usual. It was possible to set up to 150% (1.5 times). This means that the range of color tones that can be adjusted is large. If the level difference is further increased, the anode side is heated violently and the tungsten electrode evaporates, which may shorten the life of the discharge lamp. However, if the vapor pressure and electrode shape of the discharge lamp are optimized, the level difference can be set a little larger.
  • the image projection system according to the present invention can supply different power levels to the color segments of the video field freely, suppress the flickering force caused by the arc jump, and maintain the arc stably.
  • the level difference between the maximum and minimum power levels can be set up to, for example, about 150%, so the range of colors that can be changed according to user preferences is large.
  • the position of the bright spot does not fluctuate due to the direct current method, no error occurs in the luminous flux ( ⁇ ) that irradiates the color filter for each video field, and a stable luminous flux can be continuously output.
  • FIG. 1 Block diagram of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the lamp current waveform and the synchronization signal of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an electrode structure of a high pressure discharge lamp according to the present invention.
  • FIG. 4 shows the electrode structure of a conventional AC type high pressure discharge lamp.
  • (B) shows an example of the drive current waveform of a conventional AC type image projection device.

Description

明 細 書
直流方式の高圧放電灯による画像投射システム
技術分野
[0001] 本発明は、光学素子とカラーフィルタを搭載した画像投射システムに関する。
背景技術
[0002] 画像投射システムは高速で回転するカラーフィルタに光を照射して例えば三原色（ すなわち R (赤） 'G (緑） ·Β (青)）を時分割に取り出し、デジタル ·マイクロミラー 'デバ イス（以下、「DMD」と称する）と呼ばれる反射型の光学素子を用いて画像パターン を作り、投影レンズ系を介してスクリーン上にカラー画像を投射するシステムであり、 ホームシアターや RPTV (リャプロジェクシヨンテレビ）などに利用されている。
[0003] 画像投射システムの光源として用いられる高圧放電灯は、駆動電流の波形により、 矩形波の交流電流によって点灯する方式 (交流方式）と、直流電流によって点灯する 方式 (直流方式)の 2種類に分類される。初期のシステムは交流方式が主流であり、 カラーフィルタも R · G · Bの三原色のみで構成された単純なものが一般的であった。
[0004] 投射されたカラー画像の色調をユーザーの好みに応じて変化させることは重要で ある。これに関し、例えば特許文献 1には、カラーセグメントが R'G'Bの 3種類で構成 されるカラーフィルタを備えた画像投射システムにおいて、特定のカラー (R, G, B) に応じて光源を駆動するのに用いられる出力パワーを変化させて自由に色調を変化 させることができる画像投射装置が開示されている（但し、実施例はいずれも交流方 式の光源による。 ) o
[0005] このように、 DMDのようなデジタル光学素子を備えた画像投射システムにおいて、 特定のカラーセグメントと同期しながら高圧放電灯の駆動電流の大きさを制御するこ とは、再現性の良い色調に調整したり、ユーザーの好みに応じて例えば鮮やかな赤 色を表現したり等、豊かな表現力を与えることのできる技術の一つとして注目されて いる。
[0006] 特許文献 1 :特表平 8— 505031号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0007] ところで、高圧放電灯の電極部には、電子を放出する陰極 (力ソード）と、力ソードか ら放出された電子を受け取る陽極 (アノード）が存在する。陽極は電界により加速され た電子が衝突するため、高温に加熱され、蒸発により消耗する。交流方式の高圧放 電灯は極性が一定周期で変化するため、陰極と陽極が周期的に入れ替わる。その 結果、両方の電極が消耗する。
[0008] 図 4 (a)は、一般的な交流方式の高圧放電灯の電極構造 101a、 101bとアーク放 電 A100の状態を示している。この図のように、交流方式の場合、電極の消耗が均一 になるように、 2つの電極が同形同大に設計されている。交流ランプ電流は、正の半 サイクルと負の半サイクルとで電流の向きが入れ替わる。 例えば、正の半サイクルに おける電流の向きが矢印 C1であったとすると、その間の陰極 (力ソード）は 101a、陽 極 (アノード）は 101bとなる。このとき、アークの輝点は力ソード近傍に発生するので、 K101の辺りに現れる。一方、負の半サイクルにおける電流の向きは矢印 C2となり、 今度は陰極が 101b、陽極が 101aとなり、アークの輝点は K102の辺りに現れる。
[0009] 電極部の消耗がなるべく均一になるようにして、交流方式の高圧放電灯の寿命特 性を劣化させないためには、光源に供給される平均電力がプラスとマイナスとで等し くなるように調整することが必要である。しかし、豊かな表現力を得るためにセグメント 単位で駆動電流の大きさを変えることによって高圧放電灯への入力電流波形を操作 した場合、電流波形の対称性を維持することが難しい。
[0010] 例えば、図 4 (b)は、交流方式の画像投射装置において、「赤のパルスの振幅 (正 及び負のパルス共に）を青のパルスの振幅よりも大きぐ青のパルスの振幅は緑のパ ルスの振幅よりも大き 、」ように、光源の駆動電流を変化させた例を示して 、るが（上 掲特許文献 1の図 2b参照）、このような駆動電流波形を実現するためには、それぞれ のカラーセグメントと駆動電流とを適切に同期しなければならず、実現が極めて困難 である。なお、特許文献 1の「発明の詳細な説明」には、「正のパルスのパワーが負の パルスのパワーに等しくなるように動作する必要がある。」とのみ記載され、具体的な 同期信号の取り方などは明らかでない。
[0011] さらに、交流方式は正の半サイクルと負の半サイクルとで高圧放電灯内の電極間に おける電子放出の向きが切り替わるため、アーク放電の輝点 (発光位置）が正の半サ イタルと負の半サイクルとでわずかに移動する。そのため、デジタル光学素子に入力 される光量が微妙に変動し、階調が乱れる原因ともなる。
[0012] 以上のように、交流方式の高圧放電灯に対し、セグメント単位で駆動電流を変動さ せようとすると、カラーセグメントと駆動電流の同期をとることが難しい。また、交流方 式の高圧放電灯は、輝点位置が周期的に変動するといつた交流方式に特有の本質 的な問題を内在している。
[0013] 本発明は、上記に鑑みなされたものであり、セグメント単位で駆動電流の大きさを変 更しても高圧放電灯の駆動電流とカラーセグメントとを確実に同期させることができる 新規な同期方式を取り入れた画像投射システムを提供することを主たる目的とする。 課題を解決するための手段
[0014] 本発明に係る画像投射システムは、直流方式の高圧放電灯 1と前記高圧放電灯か ら照射された光束 Φ 1を複数の色に分離する回転式のカラーフィルタ 3と、このカラー フィルタを通過した光束 Φ 2に階調付けと映像信号による変調とを行う反射型の光学 素子 4と、前記高圧放電灯を直流電流で駆動させる直流点灯手段 5と、この光学素 子によって反射された光束 Φ 3をスクリーン上に投影する投影レンズ系 6と、前記カラ 一フィルタの回転を検出して同期信号 Sを発生させる同期信号発生装置 9とを含む 画像投射システムであって、
前記同期信号発生装置 9は、前記カラーフィルタの回転と同期した複数のオンオフ ノターン力もなる同期信号 Sを発生させると共に、そのオンオフパターンと一対一に 対応する所定の電力レベル (例えば、 L1〜L4)を一定のタイミングで前記高圧放電 灯に出力することを特徴とする。
[0015] このように本発明では、同期信号 Sのオンオフパターン (具体的には、オン時間の 異なる矩形パルス Tsl〜Ts4)と、高圧放電灯に出力される電力レベル (L1〜L4)と が一対一に対応するように予め設定しておき、所定のノターンの同期信号 Sを受け 取った次のカラーセグメントのタイミングでそれに対応する電力レベル (Tslに対して L1というように）を高圧放電灯に出力する。この出力のタイミングは、同期信号の立ち 上がり時刻を基準として一定時間 TO経過した後に設定すれば、カラーフィルタの回 転 (すなわちカラーセグメント）と同期信号とを正確に同期させることができる。
[0016] 本システムにおいては、電力レベルの最大値 L4が電力レベルの最小値 L1の 1. 1 倍以上に設定されていることがアークジャンプに起因するフリツ力を抑制する点で好 ましい。
[0017] また、本システムでは、高圧放電灯の電極は、陽極 (アノード）が陰極 (力ソード)より も質量が大きく構成されて 、ることが好ま U、。電力レベルの最大値 (L4)を大きくす ればするほど陽極の消耗 (加熱による蒸発）が起こりやすいので、陽極の質量を予め 大きくしておくことで、電力レベルの最大値 (L4)と最小値 (L1)の比を大きくしても高 圧放電灯の寿命を劣化させに《することができるからである。
発明の効果
[0018] 本発明によると、各カラーセグメントに供給する高圧放電灯の異なる供給電力との 同期を正確にとることができる。また、ビデオフィールドの各カラーセグメントに自由に 異なる電力レベルを供給できると共にフリツ力を抑制し安定したアークを維持すること ができる。
発明を実施するための最良の形態
[0019] (第 1の実施形態）
システム構成について
図 1は本発明に係る画像投射システムのシステム構成を説明するブロック図の一例 を示して 、る。本システムは直流方式の高圧放電灯 1及びリフレタター 2より構成され る光源 Eと、複数のカラーセグメント 3a〜3fを備えたカラーフィルタ 3と、光学素子 4と 、投影レンズ系 6とから構成される。高圧放電灯 1から照射された光束 Φは、直接又 はリフレタター 2に反射されて、カラーフィルタ 3に光束 Φ 1が照射され、光学素子 4に よって光変調された後、所定の画像パターンが投影レンズ系 6を介してスクリーン 7に 投影される。
[0020] カラーフィルタ 3は可視光の波長を選択的に通過させる性質を持つダイクロイツタフ ィルタよりなる複数のカラーセグメントを備えている。図 1におけるカラーフィルタ 3は R •G'B'Y'M'C (赤 '緑'青 '黄'マゼンタ 'シアン）の 6色よりなる（3a〜3f)。
[0021] 光学素子 4は DMDのような反射型のデジタル光変調素子よりなり、カラーセグメント 3a〜3fを通過してそれぞれの色に分離された光束 Φ 2を反射し、光学素子駆動装 置 14より供給される映像信号 (例えばビデオ信号など）により光変調を行うためのデ バイスである。
[0022] なお、 DMDとは、具体的にはカラーフィルタを通過した各セグメントの光に明度を 与えて階調付けを行うと共に映像信号による変調を行うための光学素子 (光変調素 子)であり、例えば半導体メモリーセル上に多数のミラーエレメントが取り付けられたも のである。その一つ一つのミラーエレメントの傾きは光学素子駆動装置 14により制御 され、各ミラーエレメントにおける光の通過と遮断をスイッチングすることにより所定の パターンを作り出すことができる。
[0023] 直流点灯手段 5は直流電源回路と複数の電力レベルを同期信号に応じて選択的 に出力させる制御回路を内蔵しており、高圧放電灯 1を点灯させるためのランプ電流 を供給する装置である。高圧放電灯への駆動電流パターンの詳細については後述 する。
[0024] 投影レンズ系 6は光学素子 4の表面で反射された光束 Φ 3をスクリーン（7)上に投 射するための光学レンズである。
[0025] カラーフィルタ駆動装置 8はカラーフィルタ 3を回転させるための駆動装置であり、力 ラーフィルタ 3を一定速度で回転させる働きをする。例えば 1フレームの周波数 60Hz (1画面が毎秒 60回で変化すること）のビデオ信号の場合で、カラーフィルタは上記 1 フレームの周波数の整数倍 (例えば 2倍、すなわち周波数 120Hz)の速度で回転す る。
[0026] 光源 E力もの照射された光束 Φ 1は定速回転しているカラーフィルタ 3の各セグメン ト 3a〜3fを透過したときに時分割で色分解される。それぞれの色に分解された光束 Φ 2はライトパイプ（図示を省略する）などを介して光学素子 (4)に入射される。
[0027] カラーフィルタ 3には、タイミングを検出するための位置指標 3gが設けられている。
例えば、フォトセンサーが位置指標 3gを検知することにより、カラーフィルタの 1回転 のタイミングを検出してタイミング基準信号 SOを発生させる。この基準信号 SOは同期 信号発生装置 9に入力され、基準信号 SOを基準として、各カラーセグメントと同期し た複数の同期信号が直流点灯手段 5に入力される。 [0028] 電流駆動パターンについて
図 2は本発明に係る画像投射システムにおけるカラーフィルタのセグメントの状態（ 上段)と直流ランプ電流波形 I (2段目）と同期信号 Sの波形 (3段目）と高圧放電灯 1
し
から照射された光束 Φ 1の信号強度を同一時間軸で例示したものである。ここでは、 図 1に示したような R'G'B'Y'M'C (赤 '緑'青 '黄'マゼンタ 'シアン）の 6つのセグメ ントを含むカラーフィルタを、 1フレームの周波数の 2倍速で回転した例（1フレーム 60 Hz、ビデオフィールド 120Hz)を示している。なお、実際にはカラーセグメントの境界 の影響を吸収するためスポークタイムが設定されて 、ることもあるが過渡特性にっ ヽ ては説明を省略する。
[0029] 電力レベルは低い順に Ll、 L2、 L3、 L4の 4種を設定した例を示し、それぞれ同期 信号 Sのオン時間の長い順に Tsl、 Ts2、 Ts3, Ts4によって識別する。予め設定さ れた上記複数の電力レベルのいずれか 1つの電流強度を同期信号の立ち上がり時 刻を基準として一定時間 TO経過した後に出力する。
[0030] すなわち、 Tslのパルス幅を検出したとき次の駆動電流 Iを L1のレベルに設定し、
L
Ts2のパルス幅を検出したとき次の駆動電流 Iを L2のレベルに設定し、 Ts3のパル
L
ス幅を検出したとき次の駆動電流 Iを L3のレベルに設定し、 Ts4のパルス幅を検出
L
したときは次の駆動電流 Iを L4のレベルに設定するのである。
L
[0031] 例えば、 Tsl = 100 μ s、 Ts2= 150 μ s、 Ts3 = 200 μ s、 Ts4 = 250 s、 T0 = 3 00 μ sと設定し、これに対応して予め Ll、 L2、 L3、 L4を設定しておく。なお、カラー セグメント 6色で 4倍速を考慮しても 1セグメントあたり約 690 μ s (= lZ60HzZ4倍 Ζ 6セグメント）である。 Τ0 ( = 300 /ζ s)の大きさは、この値よりも小さいので上記の設定 値は 、ずれも妥当な設定値である。
[0032] なお、カラーセグメントの誤差に対する微調整をするには、同期信号発生装置 9内 の制御回路で、このタイミングを調整するだけで良ぐ直流点灯手段 5は変更を要し ない。また、各カラーセグメントの角度が変更になったり、フレーム周波数が例えば 50 Hzに変更になったり、カラーフィルタの回転数が変更になったとしても、この同期信 号のタイミングを変更するだけで良 、。
[0033] 例えば、図 2 (a)の直流ランプ電流波形（2段目）の例では、電力レベルが小さいも のから順に、
L1…緑 (G)
L2· · ·青（B)、マゼンタ（M)
3 ' ' '黄(丫）、シァン（0
L4" '赤 (R)
と対応付けている。
[0034] このように設定すると、全体的にはやや色温度の低い色合いの画像が得られる。逆 に、例えば図 2 (b)の直流ランプ電流波形（1段目）のように、 B (青）と R (赤）とを入れ 替えて、
L1…緑 (G)
L2· · ·赤（R)、マゼンタ（M)
3 ' ' '黄(丫）、シァン（0
4' ' '青( ）
と対応付けるようにすると、全体的にはやや色温度の高 、色合 、の画像が得られる
[0035] その際必要なことは、同期信号 Sを図 2 (b)の下段に示すように変更して、 R (赤）と B (青）の電力レベルを選択するための同期信号のパターンを入れ替えるだけである
[0036] このように、本発明に係る画像投射システムによると、同期信号のパターンを変更す るだけでユーザーの好みに応じて様々な色合いを表現することができる。し力も、点 灯手段の回路等を変更する必要がないため、システム設計の自由度が極めて高い。
[0037] なお、本発明に係る画像投射システムは光源となる高圧放電灯が直流方式による ため、交流方式のように極性の切り替えを考慮する必要がなぐ同期信号の種類に 応じて同期信号を受け取った次のセグメントで上記のような電流波形を発生させるこ とは容易である。ちなみに、交流方式の場合、対称性などを考慮しなければならない ため制限が大きいが、本システムでは電力レベル (L1〜L4)を自由に配置できるとい ぅ禾 IJ点がある。
[0038] なお、上記実施例では、カラーセグメント数が 6つ（RGBYMC)で電力レベル数は 4段階 (L1〜L4)として説明してきたが、これらは一例にすぎず、同期信号と電カレ ベルの対応関係を変更すれば自由にセグメント数や電力レベル数を変更できること はいうまでもない。
[0039] そして、本システムは高圧放電灯の駆動が直流方式によるため、アークの輝点が陰 極側の一方向に固定されるので階調が乱れにくい。なお、直流電流にパルス電流を 重畳するとアークジャンプを抑制することができることが知られている（例えば特開 20 04— 212890号公報） 1S 本システムの駆動電流波形は直流電流に同極性のパル スを重畳したものと等価であるから、ビデオフィールドの中で一定程度以上の電カレ ベルの差 (L1〜L4)を付けておけば、アークジャンプに起因するフリツ力を抑制する 効果も期待される。実験によると、電力レベルの最大値 (L4)と最小値 (L1)との差が 、最大値 Z最小値の比で 1. 1倍以上あるときフリツ力の抑制効果が確認された。
[0040] (第 2の実施形態）
図 3は一般的な直流方式の高圧放電灯の電極構造 la、 lbとアーク放電 Aの状態 を示している。この図に示すように本実施形態に示す直流方式の高圧放電灯は、陰 極 (力ソード） laと比べて陽極 (アノード） lbの質量が大きく構成されている。通常、こ の種の直流方式の高圧放電灯は陽極質量 Z陰極質量が、典型的には 1. 5〜2程度 である。電流は図の矢印 Rの方向に流れ、図のようなアーク放電 Aが発生する。この 時、輝点 Kは陰極 laの近傍に現れる。
[0041] 実験では、陽極と陰極の質量比を通常より少し高めの 2. 5 (2. 3乃至 2. 7)程度に 構成したところ、電力レベルの最大値 (L4)は最小値 (L1)の 150% (1. 5倍)まで設 定することができた。これは調整できる色調の範囲が大きいことを意味する。なお、こ れ以上レベル差を大きくすると陽極側が激しく加熱されてタングステン電極が蒸発し 、放電灯の寿命を短くするおそれがある。但し、放電灯の蒸気圧や電極形状等を最 適化すれば、もう少しレベル差を大きく設定することも可能であろう。
[0042] なお、交流方式の場合は両電極が交互に陽極になったり陰極になったりするので、 電力レベルの最大値 (L4)に対して寿命特性を劣化させな 、ためには適切に質量の 大きい電極が必要であるとも考えられる。しかし、そうすると、陰極として動作する期間 は逆に電極の温度が下がりすぎるため、アークが不安定になりやすい。このように、 交流方式の場合、電極には相反する特性が求められるため、電力レベル差を大きく することができないのである。従って、本実施例のように電極を非対称にすることは、 本システムのような直流方式に適用して初めて大きな効果があるといえる。 産業上の利用可能性
[0043] 本発明に係る画像投射システムは、ビデオフィールドの各カラーセグメントに自由に 異なる電力レベルを供給できると共にアークジャンプに起因するフリツ力が抑制され、 アークを安定に維持することができる。特に、陽極の質量を陰極よりも大きくすると、 電力レベルの最大値と最小値のレベル差を例えば 150%程度まで設定できるので、 ユーザーの好みに合わせて変化できる色調の範囲が大きい。また、直流方式による ため、輝点位置が変動しないので、ビデオフィールド毎にカラーフィルタを照射する 光束（Φ)に誤差が発生せず、安定な光束を出力し続けることができる。
図面の簡単な説明
[0044] [図 1]本発明のブロック図
[図 2]本発明のランプ電流波形と同期信号の関係を示す図
[図 3]本発明の高圧放電灯の電極構造を示す図
[図 4] (a)は従来の交流方式の高圧放電灯の電極構造を示す図（b)は従来の交流方 式の画像投射装置の駆動電流波形の一例を示す図
符号の説明
[0045] I 直流ランプ電流
し
E 光源
S 同期信号
Φ 光 (光束）
1 高圧放電灯
2 リフレタター
3 カラーフィルタ
3a〜3f カラーセグメント
3g 位置指標
4 光学素子 直流点灯手段 投影レンズ系 スクリーン
カラーフィルタ駆動装置 同期信号発生装置 ビデオ入力部 光学素子駆動素子

Claims

請求の範囲
[1] 直流方式の高圧放電灯（1)と前記高圧放電灯から照射された光束（ Φ 1)を複数の 色に分離する回転式のカラーフィルタ（3)と、このカラーフィルタを通過した光束（ Φ 2 )に階調付けと映像信号による変調とを行う反射型の光学素子 (4)と、前記高圧放電 灯を直流電流で駆動させる直流点灯手段（5)と、この光学素子によって反射された 光束（Φ 3)をスクリーン上に投影する投影レンズ系（6)と、前記カラーフィルタの回転 を検出して同期信号 (S)を発生させる同期信号発生装置 (9)とを含む画像投射シス テムであって、
前記同期信号発生装置（9)は、前記カラーフィルタの回転と同期した複数のオンォ フパターン力 なる同期信号 (S)を発生させると共に、そのオンオフパターンと一対 一に対応する所定の電力レベル (例えば、 L1〜L4)を一定のタイミングで前記高圧 放電灯に出力することを特徴とする画像投射システム。
[2] 前記電力レベルの最大値 (L4)が前記電力レベルの最小値 (L1)の 1. 1倍以上に設 定されていることを特徴とする請求項 1記載の画像投射システム。
[3] 前記高圧放電灯の電極は、陽極 (アノード)が陰極 (力ソード)よりも質量が大きく構成 されていることを特徴とする請求項 1記載の画像投射システム。
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