[發(fā)明專利]投影系統(tǒng)及用于操作投影系統(tǒng)的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680014716.0
• 申請日: 2006-04-21
• 公開（公告）號: CN101167370A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·德佩;T·芒特斯;C·D·C·胡伊杰;H·菲詹;S·哈貝茨
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H04N9/31
• 分類號: H04N9/31
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李亞非;譚祐祥

本發(fā)明涉及一種投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)具有高壓放電燈，優(yōu)選地為高性能放電燈，例如UHP(超高性能)燈，該投影系統(tǒng)還具有顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備帶有控制設(shè)備，該控制設(shè)備以時(shí)間調(diào)制的方式開關(guān)顯示設(shè)備，使得圖像的亮度級別由特定圖像周期內(nèi)多個光打開階段的總長度表示。本發(fā)明還涉及一種用于操作投影系統(tǒng)的方法，以及一種用于這種投影系統(tǒng)中的高壓放電燈的燈驅(qū)動器。

這種投影系統(tǒng)的一個典型示例是得克薩斯儀器公司(TexasInstruments)的DLP系統(tǒng)(DLP＝數(shù)字光處理)。該系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是芯片形式的顯示設(shè)備，其上采用了許多微型移動鏡片，用作分立顯示元件——每個待顯示圖像點(diǎn)一塊鏡片。這些鏡片暴露在來自高壓放電燈的光之前。根據(jù)投影面上(即待顯示的圖像中)圖像點(diǎn)要呈現(xiàn)為亮還是暗，傾斜相關(guān)的鏡片，使得光向投影面反射，或者偏離投影面向吸收器反射。因此，該“鏡片陣列”的分立鏡片形成一種網(wǎng)絡(luò)，利用該網(wǎng)絡(luò)能夠生成任意的圖像模式，并且例如能夠再現(xiàn)視頻圖像。由于在這種系統(tǒng)中只能通過傾斜相關(guān)的鏡片來打開或關(guān)閉投影面的圖像點(diǎn)處的光——并且例如在LCD(液晶顯示器)系統(tǒng)中不能實(shí)現(xiàn)光的確切衰減——因而圖像中不同的亮度級別(或者單色圖像中的灰度級別)以引言部分中提及的方式通過脈沖寬度調(diào)制方法(也稱為“時(shí)間序列”方法)來表示。在特定的圖像周期內(nèi)，顯示設(shè)備的每個顯示元件被驅(qū)動，使得光從總體上在圖像周期的特定時(shí)間片內(nèi)并且不在剩余時(shí)間片內(nèi)轟擊投影面的相關(guān)圖像點(diǎn)。由于眼睛相對于圖像周期頻率的惰性，光量在圖像周期內(nèi)在觀察者眼中被累加，結(jié)果相關(guān)的圖像點(diǎn)顯得更亮或更暗。如果在一個圖像周期內(nèi)完全關(guān)閉光，即光關(guān)閉階段占據(jù)整個圖像周期，那么相關(guān)的圖像點(diǎn)呈現(xiàn)為黑色。但是，如果在整個圖像周期范圍內(nèi)打開光，那么相關(guān)的像素就具有最高的亮度級別。由于這種系統(tǒng)中的亮度是通過時(shí)間序貫(time?sequential)開關(guān)(即一個圖像周期內(nèi)光打開和關(guān)閉階段的長度和數(shù)量)來控制的，因此必須使用來曝光顯示器的光強(qiáng)度不僅在空間上而且在時(shí)間上盡可能保持恒定。這是因?yàn)椋绻鈴?qiáng)度在一個圖像周期內(nèi)發(fā)生變化，那么亮度級別將不僅取決于該圖像周期內(nèi)光打開階段和光關(guān)閉階段的總長度，還取決于該圖像周期內(nèi)各光打開階段的時(shí)間排序位置。

因此，為了照明顯示元件，有必要包含盡可能發(fā)出恒定發(fā)光功率(恒定光通量)、即總是相同的光量的光源。現(xiàn)在，通常使用高壓放電燈-優(yōu)選地高強(qiáng)度放電燈(HID燈)-作為這種投影系統(tǒng)中的燈。為了確保兩個電極的均勻磨損，從而確保燈的足夠長的工作壽命，這些燈用低頻方波交變電流操作，以便電極間的電流方向定時(shí)切換。這種情況下，燈一般由專門的燈驅(qū)動器驅(qū)動，該驅(qū)動器將直流電壓源提供的直流電流轉(zhuǎn)換成燈所需的、呈適當(dāng)脈沖形狀的方波交變電流。這種方法的一個缺點(diǎn)是，除非采取特殊的措施，所述常規(guī)驅(qū)動器中電流方向的突然切換必然導(dǎo)致過零點(diǎn)后燈的工作電流中出現(xiàn)過沖序列。這種過沖序列也稱為振鈴。燈的工作電流中的這種過沖序列自然引起高壓放電燈發(fā)出的發(fā)光功率中的相應(yīng)過沖。另一方面——如上所述——燈有必要具有恒定的發(fā)光功率。為了解決這個問題，原則上有可能使用適當(dāng)?shù)耐綑C(jī)制，以保證過沖序列位于圖像周期之外。例如，在許多投影系統(tǒng)中，類似地以時(shí)間順序來實(shí)現(xiàn)顏色表示。為此目的，連續(xù)生成三幅單色圖像——一幅紅色圖像、一幅綠色圖像和一幅藍(lán)色圖像。隨后，眼睛的惰性保證了圖像看起來是彩色的。例如，為此目的，通常以所謂的彩輪形式將彩色濾光片配置在燈和顯示設(shè)備之間，所述彩輪以特定的頻率交替改變顏色。在從一種顏色到另一種顏色的過渡時(shí)間內(nèi)——類似于輪子的輻條，也稱其為輻條(spoke)——顏色是不確定的。因此，這些輻條時(shí)間對于圖像中的正常圖像表示而言是固然不可用的，并且要么被隔離掉，要么使顯示器的亮度具有降低的質(zhì)量。因此，原則上所述方波交變電流與彩色濾光片的驅(qū)動同步，使得過沖序列總是位于這種輻條時(shí)間內(nèi)。另一方面，如同在美國專利US5608294中所描述的，為了弧光放電的穩(wěn)定性和高壓放電燈的電極的耐用性，將在過零點(diǎn)前瞬時(shí)增加工作電流的電流脈沖盡可能接近地在電流過零點(diǎn)前疊加在工作電流上，這是有利的。這種穩(wěn)定化脈沖通常也被稱為抗平整(anti-flatter)脈沖。這種抗平整脈沖自然也會導(dǎo)致燈中的相應(yīng)光波動。因此，這種有利的操作方法也能用在引言部分中提到的時(shí)間序貫式操作投影系統(tǒng)中，EP1154652A2提出，應(yīng)當(dāng)同步燈驅(qū)動和彩色濾光片的控制，使得該抗平整脈沖位于輻條時(shí)間之內(nèi)，并且不會引起圖像中亮度級別的干擾。由于該抗平整脈沖緊鄰電流的過零點(diǎn)之前，過沖序列緊鄰過零點(diǎn)之后，這些區(qū)域在電流的時(shí)序圖中彼此鄰接。但是遺憾的是，輻條時(shí)間的長度一般至多夠在該時(shí)間跨度內(nèi)容納所述抗平整脈沖。因此，過沖序列必然在輻條時(shí)間之后，即在圖像周期的起始處。原則上，誠然有可能通過適當(dāng)驅(qū)動顯示器來人工擴(kuò)展輻條時(shí)間。但是，該辦法會導(dǎo)致光的嚴(yán)重?fù)p失，降低總的圖像質(zhì)量。