(57)【要約】本発明は放電ランプの駆動方法を開示する。当該方法は、調光電力レベル（Ｐｒｌａｍｐ）における前記ランプ（１）の動作中に、前記ランプ（１）の圧力値が決定される段階；前記調光電力レベルの圧力値（Ｐｒｌａｍｐ）に基づき、補正因子（Ｋ、ＫＲ、ＫＧ、ＫＢ）が決定される段階；前記補正因子（Ｋ、ＫＲ、ＫＧ、ＫＢ）を用い、所要光出力レベルのための所要電力値（Ｐｔａｒｇｅｔ）が計算される段階；及び前記所要電力値に従い前記ランプ（１）が駆動される段階、を有する。本発明はプロジェクタ・システム（１０、１０’）の駆動方法を更に開示する。プロジェクタ・システム（１０、１０’）の放電ランプ（１）を駆動する駆動装置（１１、１１’）、及び高圧放電ランプ（１）と駆動装置（１１、１１’）とを有するプロジェクタ・システムも開示される。
2009528661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプの駆動方法であって、
−調光電力レベルにおける前記ランプの動作中に、前記ランプ内の圧力値が決定される段階；
−前記調光電力レベルの圧力値に基づき、補正因子が決定される段階；
−前記補正因子を用い、目標光出力レベルのための所要電力値が計算される段階；及び
−前記所要電力値に従い前記ランプが駆動される段階、を有する方法。
【請求項２】
前記補正因子は、前記調光電力レベルで決定された前記圧力値の導関数に反比例する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記補正因子は指数関数により与えられ、前記指数関数の分数に対し、前記調光電力レベルの圧力値により分子が与えられ、公称電力値により分母が与えられ、前記指数関数に対し、指数は−１．０より大きいか又は等しく且つ−０．２５より小さいか又は等しい値を有する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記決定された圧力値に対する補正因子は、補正因子の表から得られる、請求項１記載の方法。
【請求項５】
補正因子はランプ期間毎に１回決定される、請求項１乃至４の何れか一項記載の方法。
【請求項６】
飽和閾値より高い電力レベルにおける前記ランプの動作中に、前記ランプの当該動作に関連する瞬間定数が決定され、前記瞬間定数は、前記ランプ内の推定圧力値を得るために調光電力レベルにおけるランプ動作中に用いられる、請求項１乃至５の何れか一項記載の方法。
【請求項７】
前記瞬間定数は周期的に更新される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
プロジェクタ・システムの駆動方法であって、前記プロジェクタ・システムの放電ランプから発せられる光は、表示素子に投影され、画像を再生し、それにより前記ランプは請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法を用いて駆動される、方法。
【請求項９】
所要光出力レベルのスペクトル成分の個々の補正因子が計算され、個々の補正因子は前記プロジェクタ・システムの光出力の対応する前記スペクトル成分を調整するために用いられる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記個々の補正因子は順次適用され、前記ランプの光出力のスペクトル成分を個々に調整する、請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
放電ランプを駆動する駆動装置であって、前記駆動装置は、
−調光電力レベルにおける前記ランプの動作中に、前記ランプ内の圧力値を決定するランプ圧力決定装置；
−前記調光電力レベルの圧力値に基づき、補正因子を決定する補正因子決定装置；
−前記補正因子を用い、所要光出力レベルを提供するために前記ランプが駆動されるべき所要電力レベル値を計算する電力レベル計算装置、を有する駆動装置。
【請求項１２】
プロジェクタ・システムであって、高圧放電ランプ、及び請求項１１に記載の駆動装置、を有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプの駆動方法に関する。より詳細には、本発明は、プロジェクタ・システムの放電ランプを駆動する適切な駆動装置、当該駆動装置を有するプロジェクタ・システム、及びプロジェクタ・システムの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電ランプ、特に高圧ガス放電ランプは、石英ガラスのような物質から成り高温に耐える外囲器又は室を有する。タングステンから成る電極は、当該室の中へ相対する側から突出している。室は、水銀蒸気放電ランプの場合には主に水銀である１又は複数の希ガスを有する充填物を有する。電極間に初めに高電圧を印加することにより、光の発光が電極の先端の間に生成される。当該光の発光は、その後、ランプの動作中に低電圧に維持されてよい。光学的特性により、高圧ガス放電ランプは、プロジェクタ・システムにおける画像再生のような用途に用いられる。この場合、画像は、快適な閲覧のため、例えば「ビーム拡大器」を用いた家庭用映画システムのように比較的大きい背景幕上に再生される。このような用途では、光度をできる限り大きくし、且つ分光組成が自然光に似ていることと共に、光源を点光源にできる限り近付ける必要がある。これらの特性は、高圧ガス放電ランプ又は「ＨＩＤランプ」（高輝度放電ランプ）、特に「ＵＨＰランプ」（超高性能ランプ又は超高圧ランプ）で最適に達成される。
【０００３】
高圧水銀蒸気放電ランプが公称電力レベルで駆動され、基本的に当該ランプの定格光出力を守っているとき、当該ランプは飽和閾値を超えて動作している。飽和閾値の上ではランプ内の水銀は気相で存在する。特定の種類のランプの飽和閾値は、当該ランプ内の圧力、充填ガスの組成、当該ランプの物理的特性、及び当該ランプが動作する条件のような多くの要因により支配される。ランプが駆動される電力が高くなるほど、光出力が高くなる。これは画像投影のような特定の用途で有用である。しかしながら、温度の上昇は電極を摩耗させるか又はガラス室を損傷させる。特許文献１は、ランプを定格電力の最大３倍で駆動させる内蔵型冷却装置を備えたランプを記載している。高圧ガス放電ランプの光出力を低減するため、つまり当該ランプを調光するため、当該ランプが駆動される電力は、例えば当該ランプの電圧及び／又は電流供給を低減することにより、低減される。このようなランプを用いた最新式のプロジェクタ・システムでは、当該ランプが調光される範囲は、当該ランプの室内の水銀蒸気が凝縮し当該ランプ内の圧力を落ち込ませることにより、飽和閾値の下に制限される。更に、充填ガスの組成の変化は、例えば水銀と結合した臭素により、充填ガスからの運搬されたタングステンがタングステンを蒸発する電極へ戻るという再生サイクルを妨げ、当該ランプの寿命を大幅に短くしてしまう。特許文献２に記載されたランプを調光する手法では、ランプ電力は特定の動作点で所望のレベルまで低減され、そしてランプ電圧及びランプ電流は継続的に調整され、ランプの動作を当該動作点及びランプ電力に維持する。
【０００４】
ランプが当該ランプへの電力を低減する前に飽和閾値より高いレベルで十分の期間の間駆動され、そして当該ランプを調光段階で駆動している場合、調光段階の期間が特定の時間限界を超えない場合、及び当該ランプが再び調光段階に入る前に特定の最小時間長の間、飽和閾値より上で駆動される場合、放電ランプは調光段階で、つまり飽和閾値より低いレベルで動作するよう駆動できることが分かっている。これらの条件が満たされた場合、ランプは当該ランプの飽和閾値より低いレベルで駆動されうる。
【０００５】
しかしながら、最新式のプロジェクタ・システムでランプを調光する別の望ましくない現象は、そのようなランプが調光されるとき、例えば一連のフィルムに暗い場面に続き明るい場面が現れたとき、光出力が最初に所要の調光レベルへ降下し、次に所要の光出力レベルより有意に低いレベルに更に降下することである。この望ましくない、所要の光出力レベルより低い光出力レベルへの降下は、ランプ内の水銀の凝縮により引き起こされ、ランプ内の圧力を著しく低下させ、また光出力レベルを有意に低下させる。
【０００６】
しかしながら、プロジェクタ・システムのランプを調光する機能は実際に極めて重要である。何故なら、明るい一連のフィルムの後に屡々暗い一連のフィルムが続き、これらは忠実に再生され、楽しい閲覧経験を保証しなければならないからである。テレビジョン画面の陰極線管、又はプラズマ・ディスプレイ・パネルと比較して、プロジェクタ・システムは、暗い画像再生の品質において決定的に重要な役割を果たすコントラスト及びグレースケール解像度を処理する限られた手段しか有さない。プロジェクタ・システムの一部の製造者等は、調光場面の光出力を制御する努力の中で、動的絞りを利用している。しかし、当該動的絞りは破損の影響を受けやすく、プロジェクタ・システムの価格要因の一因となると同時に雑音源を追加してしまう。纏めると、今日までのプロジェクタ・システムは、暗い場面での粗悪な画像品質の問題を効率的に処理できなかった。
【特許文献１】米国特許第６７２４１４７  Ｂ２号明細書
【特許文献２】欧州特許第１７２９５４９  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、所望の光出力を飽和閾値より低い電力レベルに維持する放電ランプの駆動方法、及び上述の問題を回避するために例えばプロジェクタ・システムで用いられる適切な駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のため、本発明は、放電ランプ、特に高圧又は超高圧放電ランプの駆動方法を提供する。当該方法は、調光電力レベルでのランプの動作中に当該ランプ内圧力値を定める段階、及び前記調光電力レベルの圧力値に基づき補正因子を定める段階、を有する。次に、所望の光出力レベルのための所要電力値は、前記補正因子を用いて計算され、前記ランプは前記所要電力値に従い駆動される。
【０００９】
プロジェクタ・システムのために、放電ランプが正確な目標光出力を提供するよう、前記放電ランプは調光される。最新式のランプでは、光出力は、上述の現象により所望の光出力レベルより下に降下する。従って、最終的に、光出力は所望の又は所要の光出力より有意に低くなり、結果として不十分な画像再生を生じてしまう。本発明による方法では、この望ましくない現象の補正は、調光段階中のランプ内圧力を決定又は推定すること、及び当該圧力に基づき補正因子を得ることにより、簡易且つ直接的方法で可能になり、ランプを適切な出力レベルで駆動し正確な所要目標光出力を与える。
【００１０】
プロジェクタ・システムの放電ランプを駆動する適切な駆動装置は、調光電力レベルでの前記ランプの動作中にランプ内圧力を定めるランプ圧力決定装置、調光電力レベルの圧力値に基づき補正因子を定める補正因子決定装置、及び前記補正因子を用い、所要光出力レベルを提供するために前記ランプが駆動されるべき所要電力レベル値を計算する電力レベル計算装置、を有する。標準的な従来の駆動装置は、既に測定値を得て計算を実行するためのモジュール及び装置を有するので、本発明による駆動装置は、既存の駆動装置に適切なソフトウェア・モジュールを単に提供することにより、又は例えば当該既存の駆動装置のプロセッサー・チップを更新することにより得られるので特に有利である。
【００１１】
従属請求項及び以下の説明は、本発明の特に有利な実施例及び特徴を開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
最新式のプロジェクタ・システムのランプの光出力は、ランプを調光するために電力を低減するにつれ、ランプ内の圧力が減少したときに更に降下することが分かっているので、本発明による方法を用いて決定された補正因子は、調光電力レベルで決定された圧力値の導関数に反比例することが望ましい。このような導関数は、調光圧力値から導出又は得られた如何なる適切な値であってもよい。出力電力の降下は指数関数に従い動作することが分かっている。従って、本発明の特定の好適な実施例では、補正因子Ｋは指数型分数により与えられる。当該分数に対し、調光電力レベルの圧力値により分子が与えられ、公称電力レベルの圧力値により分母が与えられる。
【数１】
2009528661.tif 000003
ここで、Ｐｒｌａｍｐはランプ室内の測定された又は推定された圧力であり、Ｐｒｒｅｆは当該ランプの定格圧力である。特に好適な実施例では、指数は−１．０より大きい若しくは等しい且つ−０．２５より小さい若しくは等しい値を有する（つまり指数値ｋは１から０．２５の間である）。従って、補正因子Ｋは次の不等式で表される。
【数２】
2009528661.tif 000004
【００１３】
例えば、指数値＝０．５では、補正因子Ｋは次のように表される。
【数３】
2009528661.tif 000005
【００１４】
補正因子は、より簡易な方法で、例えば特定種類のランプを用いた較正処理で得られる既知の値のセットを用いて決定されてもよい。当該既知の値は、同一種類の如何なるランプで特定の圧力における光レベルを推定するために、十分に正確に判断されてよい。従って、本発明の更なる好適な実施例では、決定された圧力値に対する補正因子は、補正因子の表から得られる。このような因子の表は、単純なルックアップ・テーブル又はＬＵＴの形式で駆動装置によりアクセス可能であってよい。当該テーブルの値は、製品開発中に得られた測定値を用いて経験的に、又は例えば二次方程式若しくは例えば最良の近似を提供する他の式を用いた出力電力の動作への適切な近似から得られてよい。当該値はまた、測定値を得ることにより、及びそれら測定値を上述の式の１つで用いることにより得られてもよい。
【００１５】
高圧ガス放電ランプの光出力レベルは当該ランプ内の圧力レベルにより直接影響されるので、当該ランプが飽和閾値の下で駆動されているときはなおさら、如何なる必要な補正も行えるように、短い間隔でランプ圧力を決定又は推定することは好都合である。従って、本発明の特定の好適な実施例では、各ランプの周期で、例えばランプが交流電流で駆動される場合には交流電流の各周期で、ランプ電力への必要な補正が遅延なく行われると、補正因子は決定される。５０Ｈｚで駆動されているランプでは、これは、補正因子が１秒に５０回決定されることを意味する。
【００１６】
補正因子を決定するために必要なランプ内の圧力レベルを決定するいくつかの方法がある。例えば、まだ発行されていないＰＣＴ／ＩＢ２００５／０５３３９０で提案されている方法が用いられてよい。当該方法では、ランプにかかる電圧は当該ランプのインピーダンスとして継続的に監視される。ランプのインピーダンス及びランプにかかる電圧がランプ内の圧力及び電極間距離の既知の関数である場合、特定の電圧におけるランプ内の圧力は、比較的容易に決定されうる。
【００１７】
別の手法では、ランプ圧力は、例えば先行する通常動作中の平均ランプ電圧を測定し記録し、そしてランプ電圧が通常動作中の平均電圧を特定の因子で乗算することにより決定されてよい特定値より下に降下したか否かを検査することにより平均ランプ電圧に基づき推定されてよい。更に、ランプ電圧及びランプ電流が監視され分析され、発光管のガス圧力を表すためにランプの電流−電圧特性が決定されてよい。この方法は、水銀蒸気放電ランプの場合に特に功を奏する。
【００１８】
ランプの放電室の圧力値を推定する別の好適な方法は、いくつかの因子はランプの寿命に渡り変動しうるが、当該因子は短い時間期間に渡り基本的に不変のまま若しくは一定であるという推論に基づく。本発明の好適な実施例では、ランプ内の圧力は以下に説明されるような方法で決定される。
【００１９】
ランプに印加される電圧Ｖｌａｍｐは次のように表される。
【数４】
2009528661.tif 000006
ここで、Ｖｆａｌｌは電極における一定の電圧降下であり、「降下」電圧としても知られている。Ｒは高圧におけるランプの（負の）インピーダンスである。Ｉｌａｍｐはランプを通る電流である。Ｖｒｅｆは基準（公称）条件におけるプラズマ・アークの電圧である。ｄｌａｍｐは実際の電極間距離である。ｄｒｅｆは公称電極間距離である。Ｐｒｌａｍｐはランプ内の実際の圧力である。Ｐｒｒｅｆは基準又は公称ランプ圧力である。Ｒ、Ｖｒｅｆ、ｄｒｅｆ、及びＰｒｒｅｆの値は、望ましくはランプ及び／又はドライバの設計中に決定される値であり、これらの値は例えばランプ・ドライバ内のメモリー・モジュールに格納されてよい。
【００２０】
短い時間期間に渡り、電極間距離は基本的に不変のままである。従って、「瞬間」では、ランプにかかる測定された電圧、式（４）は次のように簡略化されうる。
Ｖｌａｍｐ＝Ｖｆａｌｌ＋Ｒ・Ｉｌａｍｐ＋ｃｍ・Ｐｒｌａｍｐ    （５）
ここで、ｃｍは対応する瞬間定数であり、ボルト／バーで次のように表される。
【数５】
2009528661.tif 000007
Ｖｌａｍｐの値は、適切な回路、例えばランプ・ドライバ内の分圧器を用いて測定されてよい。ランプを通る電流は、例えば測定から、又はランプ電流を制御する制御装置により供給される値から容易に得られてよい。
【００２１】
Ｖｆａｌｌの値は、飽和閾値より高いレベルでのランプの動作中に一定であると仮定されうる。従って、ｃｍの値は最終的に式（５）を再構成することにより次のように決定されてよい。
【数６】
2009528661.tif 000008
上式により、ランプ内の圧力値Ｐｒｌａｍｐは、基準圧力であると見なされてよい。何故なら、瞬間定数が得られているとき、ランプは飽和閾値より上で駆動されているからである。瞬間定数ｃｍを支配する因子は、時間の経過と共に僅かに変動しうる。従って、本発明の特定の好適な実施例では、瞬間定数ｃｍは周期的に更新される。例えば、瞬間定数は、補正因子に関しランプ周期毎に１回決定されてよい。しかしながら、この瞬間定数の変動を支配する因子は補正因子に影響を与えるほど素早く変化しないので、より大きい間隔で、例えば４ランプ周期毎に、ランプが飽和閾値より高い電力レベルで駆動される周期で瞬間定数を決定しても十分である。瞬間定数の更に正確な値を得るために、瞬間定数の前回の値は任意的に格納され、新たな値を有するある種の低域通過フィルターを用い次のようにフィルターされてよい。
ｃｍ＝０．９９・ｃｍｏｌｄ＋０．０１・ｃｍｎｅｗ    （７ｂ）
ここで、ｃｍｏｌｄは前回の格納された瞬間定数値であり、ｃｍｎｅｗは式（７ａ）から得られた値である。「古い」瞬間定数値である１０は、次回に式（７ｂ）から得られた値により置き換えられてよい。
【００２２】
瞬間定数値ｃｍは望ましくは後に、次のように式（５）を再び再構成することにより、ランプ内の推定圧力値Ｐｒｌａｍｐを得るために調光電力レベルでのランプ動作中に用いられる。
【数７】
2009528661.tif 000009
【００２３】
ランプ内の圧力はランプ周期毎に変化しうるので、推定ランプ圧力Ｐｒｌａｍｐは望ましくはランプ周期毎に計算される。
【００２４】
既に上述のように、この推定ランプ内圧力値は、次に例えば式（３）に従い補正因子Ｋを得るために用いられ、次にランプへの実際の電力を調整し、次のように所要の光出力を与えるために用いられる。
Ｐｔａｒｇｅｔ＝Ｐｒｅｆ・Ｌｔａｒｇｅｔ・Ｋ    （９）
ここで、Ｐｔａｒｇｅｔは所要の光出力Ｌｔａｒｇｅｔを得るためにランプに供給されなければならない電力であり、公称光出力の関数として表される。Ｐｒｅｆは基準又は公称ランプ電圧である。例えば、公称光出力１００Ｗのランプが光出力２０Ｗで駆動される場合、Ｌｔａｒｇｅｔの値は０．２である。
【００２５】
本発明によるプロジェクタ・システムの駆動方法では、プロジェクタ・システムの放電ランプから発せられる光は、表示素子に投影され、画像を再生する。また、ランプは上述のように目標出力電力を調整するために駆動される。表示素子は反射型であり、例えば多数の微小鏡のグループを有する素子であってよい。ここで各グループは画素に対応し、光は鏡で反射され、画像を画面に投影するレンズに向けられ又はレンズから離れて行く。別の種類の表示素子は半透明であり、グレースケールの画像が当該表示素子で再生される。光のスペクトル成分毎に１つある表示素子を通じて光る光は、再結合され背景幕に投影され画像を再生する。多数の他の技術も画像再生のために利用可能であるが、現在、プロジェクタ・システムの色生成方法は基本的に２種類ある。第１の順次方法では、カラー画像は、三原色、つまり赤、青、及び緑（「フィールド順次色」）で別個に完全画像を順次再生することにより生成される。任意的に、追加の第４の白色画像又は他の追加の色が表示されてもよい。この方法は、例えば殆どのＤＬＰ（登録商標）（デジタル・ライト・プロセッシング、ＤＬＰはテキサス・インスツルメンツ（登録商標）社の登録商標である）プロジェクタで用いられる。
【００２６】
第２の順次方法では、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）の形式で全ての原色にディスプレイを１つずつ通過させることにより生成される。例えば、一部のＬＣｏＳ（シリコン基板上の液晶）ディスプレイはこの方法を用いて動作する。
【００２７】
システムは、色分離又は色フィルタリング、及び光源とディスプレイとの間にあり光を三原色又は光のスペクトル成分で生成する色成分の変調器、を有する。色分離器及び変調器は、互いに事実上大部分が統合されてよい。例えば、一部のシステムでは、フィルタリング及び変調は回転式フィルター・ホイールにより実行される。一方で他のシステムでは、色フィルタリングは鏡及びプリズムを用いた変調により実行される。
【００２８】
プロジェクタ・システムのランプが調光されるとき、赤スペクトル成分は青及び緑成分より大きく調光され、従って赤、青、及び緑色スペクトル成分が再生画像内で再結合されるとき、全体の色品質又は色点が歪みうることが分かっている。プロジェクタ・システムにより満たされるべき要件に依存して、この歪みは不快に感知され、当該システムのユーザーにより感知されうる。
【００２９】
従って、本発明の特に好適な実施例では、所望の光出力レベルの赤、青、及び緑スペクトル成分のための個々の補正因子が得られる。これらの個々の補正因子は、独立に又はより直接的方法で計算されてよく、上述の単一の補正因子Ｋに基づいてよい。例えば、赤色光が青及び緑色光より大きく減衰されることが分かると、赤スペクトル成分の個々の補正因子は、当該補正因子自体と等しいか又は僅かに小さいと見なされてよい。一方で、青及び緑スペクトル成分の個々の補正因子は、当該補正因子自体より僅かに大きくてよい。このように、画像を再生するために用いられる光のスペクトル成分は、最適に調整される。従って、本発明による方法は、有利なことに高色品質の画像を提供する単純且つ効率的な方法を提供する。
【００３０】
本発明による方法は、各スペクトル成分が個々に補正されるので、順次方式プロジェクタ・システムのランプにより生成される光のスペクトル成分を調整するのに特に有利である。この目的のため、特に好適な実施例では、個々の補正因子は順次、例えば１つのランプ周期内で適用され、ランプの光出力のスペクトル成分を個々に調整する。光出力は、所望又は目標光レベルが飽和閾値より低い電力レベルでのランプ動作を必要とする場合でさえ、当該レベルで再生する優良な画像のために最適化されうる。
【００３１】
適切に装備された駆動装置は、従って、望ましくはハードウェア及び／又はソフトウェアで実施されてよくランプに印加される電力を調整する適切な調整モジュールを有する。
【００３２】
既に示されたように、本発明の好適な使用例はプロジェクタ・システムである。しかし、本発明は、放電ランプの正確な調光が要求される如何なる他の適切な用途に用いられてもよい。
【００３３】
本発明の目的及び特徴は、図と関連した以下の詳細な記載から明らかである。しかしながら、理解されるべき点は、図が単に説明を目的として考案されていること、及びこれらの図が本発明を制限しないことである。図中、同様の番号は同様の物を参照する。
【００３４】
図中の要素の駿府は、明確さを目的として選択されており、必ずしも実際の相対寸法を反映していない。
【００３５】
図１は、画像中の異なる色、つまり赤、緑及び青が順次再生されるが目の反応時間によりその処理がユーザーにより知覚されない順次式色再生を用いたプロジェクタ・システム１０の基本構成を示す。
【００３６】
ランプ１の光は、反射器４の中で、赤ｒ、緑ｇ、及び青ｂの色区間を備えた色ホイール５に合焦される。明確さを目的として、３つの色区間、つまりｒ、ｇ、ｂのみが示される。現代の色ホイールは、一般的に連続する赤、緑、青、赤、緑、青の６個の区間を有する。スポークＳＰ又は遷移領域は、区間ｒ、ｇ、ｂの間にある。この色ホイール５は特定の速度で駆動され、従って赤画像、緑画像、又は青画像の何れかが生成される。色ホイール５の位置に従い生成された赤、緑、又は青色光は、次にコリメーター・レンズ６により合焦され、従って表示素子７が最終的に照射される。ここで、表示装置７は、それぞれ画素と関連付けられた多数の微小可動鏡が個々の表示要素として配置されたチップである。鏡は光により照射される。各鏡は、投影領域上の画素、つまり結果として生じる画像が明るいか暗いかに従い傾けられる。従って、光はプロジェクタ・レンズ８を通じて投影領域へ反射されるか、又はプロジェクタ・レンズから離れ吸収材へ向かう。鏡アレイの個々の鏡は、グリッドを形成する。当該グリッドにより、如何なる画像も生成されてよく、例えばビデオ画像が再生されてよい。画像内での異なる輝度レベルの再生は、パルス幅変調に支援されて達成される。パルス幅変調では、表示装置の各表示素子は、光が画像期間の特定部分の間に投影領域の対応する画素領域に作用し、及び残りの時間の間に投影領域に作用しないように制御される。このようなプロジェクタ・システムの例には、ＤＬＰ（登録商標）、つまりテキサス・インスツルメンツ（登録商標）社のシステムがある。
【００３７】
当然ながら、本発明は１種類のプロジェクタ・システムのみに制限されず、如何なる他の種類のプロジェクタ・システムと共に用いられてもよい。
【００３８】
図は、ランプ１が以下に詳細に説明されるランプ駆動装置１１により制御されることも示す。このランプ駆動装置１１はまた、中央制御装置９により制御される。ここで、中央制御装置９はまた、色ホイール５と表示装置７の同期を管理する。ビデオ信号２のような信号２は、この図に示される中央制御装置９へ入力されてよい。所要の目標光出力レベルＬｔａｒｇｅｔは適切な信号として駆動装置１１へ前もって供給され、所要の目標光出力レベルを提供するよう電力が調整されうるようにする。
【００３９】
図２は、最新式のプロジェクタ・システムで用いられるランプの電力を飽和閾値Ｓｔｈｒより低く低減する効果を示す。時間ｔ１の前で、ランプは所謂定格電力で、飽和閾値レベルＳｔｈｒより高いレベルで動作されている。水銀圧力Ｈｇ、温度Ｔ、光出力Ｌ、及び電力Ｐは全て安定している。時間ｔ１で、ランプへの電力Ｐは突然減少し、光出力Ｌを調光する。短い期間の間、最大で時間ｔ２まで、光出力Ｌは所望の調光光レベルＬｔａｒｇｅｔに一致する。しかしながら、この時、温度が更に低下するにつれ、特定の「壁」の温度で（時間ｔ２の後に）一部の水銀充填物は凝縮し始め、Ｈｇ圧力も降下し始める。この水銀圧力Ｈｇの降下は、光出力Ｌを実際に必要以上に更に低く降下させるので、このランプを用いて再生される画像は必要以上に更に調光されてしまう。
【００４０】
図３は、本発明による駆動装置１１の可能な実現のための回路図を示す。駆動装置１１は、直流電流変換器３０、通信段４０、点火装置４５、制御回路２０、電圧測定装置３５、及び電流測定装置３６を有する。
【００４１】
制御回路２０は、変換器３０、通信段４０、及び点火装置４５を制御し、ガス放電ランプ１で駆動装置１１の電圧の動作を監視する。通信段４０は、４個のスイッチ４６、４７、４８、４９を制御するドライバ５０を有する。点火装置４５は、点火制御部４１、及び２つのチョーク４３、４４に支援され対称高電圧を生成してランプ１を点火する点火変圧器を有する。
【００４２】
変換器３０は、外部直流電流源２５により、例えば３８０Ｖを供給される。直流電流変換器３０は、スイッチ３２、ダイオード２９、インダクタンス３３、及びキャパシター３１を有する。制御回路２０は、レベル変換器３９を介してスイッチ３２を制御し、従ってランプ１内の電流も制御する。
【００４３】
電圧測定装置３５は、キャパシター３１と並列に接続され、２個の抵抗器３７、３８を有する分圧器の形式で実現される。キャパシター３４は抵抗器３８と並列に接続される。電圧測定のために、減少された電圧がキャパシター３１で分圧器３７、３８を介して転用され、アナログ／デジタル変換器を用いて制御回路２０で測定される。キャパシター３４は、測定信号の高周波数歪みを低減するよう機能する。
【００４４】
ランプ１内の電流は、この例では制御回路２０で電流測定装置３６により監視される。電流測定装置３６は誘導の原理で動作するが、電流値は中央制御装置から「与えられるもの」と同等に供給され、図中に示されない。
【００４５】
制御回路２０は、ランプが調光レベルで動作しているときにランプ内圧力Ｐｒｌａｍｐを例えば式（８）に従い決定するランプ圧力決定装置２１、を有する。この目的のため、ランプ圧力決定装置２１は、電圧測定回路３５及び電流測定回路３６により供給された電流値及び電圧値を記録し分析する。ランプ圧力決定装置２１がランプ内圧力Ｐｒｌａｍｐを決定するために必要とする他の値は、メモリー２６から、例えばルックアップ・テーブルから得られてよい。調光段階中のランプ内圧力Ｐｒｌａｍｐは、上述のように式（８）及び瞬間定数ｃｍを用い計算されてよい。この瞬間定数ｃｍは、ランプが「通常」段階で駆動されるときに、式（７）により得られ、適切な瞬間定数計算装置２７で計算される。
【００４６】
補正因子決定装置２２は、補正因子Ｋを調光電力レベルの圧力値Ｐｒｌａｍｐに基づき、例えば不等式（２）に従い、又は望ましくは式（３）に従い定める。補正因子Ｋはまた、電力レベル計算装置２３により用いられる。電力レベル計算装置２３は次に、ランプ１が所要の目標光出力Ｌｔａｒｇｅｔを得るために駆動されるべき所要の電力レベル値Ｐｔａｒｇｅｔを、例えば式（９）に従い計算する。
【００４７】
ランプ圧力決定装置２１、補正因子決定装置２２、電力レベル計算装置２３、及び瞬間定数計算装置２７は全て、破線で示されるプログラマブル・プロセッサー２４で動作する適切なソフトウェア・モジュールの形式で実現されてよい。
【００４８】
順次プロジェクタ・システムでは、図１に概略的に示されるように、個々の補正因子は光出力の各スペクトル成分について決定されてよい。これら個々の補正因子ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、補正因子決定装置２２により、全体補正因子を決定するために用いる情報に基づき、例えばメモリー２６から読み出される値のテーブルから読み出されてよい特定の値により調整され、導出されてよい。
【００４９】
所要の出力電力Ｐｔａｒｇｅｔの値は、ランプ１に印加される電力を調整するためにドライバ５０により用いられてよい。
【００５０】
図４は、順次プロジェクタ・システムのランプに印加される電流波形の概略を示す。色区間Ｒ、Ｇ、Ｂは６区間色ホイールとして示され、遷移領域により分離される。２つの完全なランプ周期Ａ、Ｂが示される。ランプに印加される電圧は基本的にランプ周期に渡り不変のままなので、ランプを通る電流は当該ランプ周期における当該ランプに印加される電力を表す。
【００５１】
最初のランプ周期Ａでは、ランプ電流は通常又は定格電力での動作に十分である。２番目のランプ周期Ｂでは、ランプへの電力は飽和閾値より低いレベルまで低減されている。この状態で、光出力は、補正されない場合、所望のレベルより更に降下する。このような望ましくない影響に対抗するため、ランプに印加される電力はスペクトル成分毎に調整される。赤色光は圧力の低下に最も大きく影響を受けるので、赤スペクトル成分は最も大きく調整される。青色光も実際に望まれるより大きく減衰するので、相応して補償される。緑色光は圧力の低下に最も小さい影響を受けるので、緑スペクトル成分に必要な補正は最も小さい。
【００５２】
順次プロジェクタ・システムで再生される画像のカラー・バランスを保証するために屡々用いられる技術では、各ランプ半周期Ａ、Ｂの２番目の赤区間で増大されたパルスが生成される。明確化のため、これは図中に示されない。明らかに、このカラー・バランス技術を導入するため、適切な補正因子が示された波形に単に付加されてよい。
【００５３】
図５は、本発明の方法を用いて得られた、補償された電力調整の効果を示すグラフである。補償されていない電力Ｐｎｃ及び光出力Ｌｎｃの波形が示される。これらの波形では、ランプへの電力が補償されないときに、光出力が降下する。また、補償された電力Ｐｃ及び結果として生じる光出力Ｌｃの波形も示される。最新のシステムでは、図２で説明されたように、電力Ｐｎｃが飽和閾値より低いレベルまで低下するとき、光出力Ｌｎｃは必要以上に降下してしまう。本発明による方法を用いランプに印加される電力Ｐｃを補償又は補正すると、光出力Ｌｃは所望のレベルまで降下し、当該レベルに維持される。従って画像は所要の調光レベルで再生される。
【００５４】
図６のフローチャートは、プロジェクタ・システムのランプに印加される電力の補正因子を得るための方法に含まれる段階を示す。
【００５５】
測定段階６００で、ランプにかかる電圧及びランプを通る電流は継続的に測定される。段階６０１で、ランプの電力が決定され、特定の時間フレームに渡る平均電力の値を更新するために用いられる。決定段階６０２で、この平均電力値は、ランプが飽和閾値より上で駆動されているか又は下で駆動されているかを決定するために調べられる。この時間フレームの平均電力が飽和閾値より上であるために必要な最小電力より大きい場合、段階６０３で、瞬間定数ｃｍの値は式（７ａ）及び（７ｂ）に従い更新される。その後、ブロック６０７で補正因子は「１」に設定され、処理はブロック６０６へ進む。ブロック６０６で所要の目標電力Ｐｔａｒｇｅｔが決定され、処理は次に段階６００へ戻る。
【００５６】
ブロック６０２で、平均電力が所要の最小値より低い値まで降下していることが分かった場合、段階６０４で、瞬間定数ｃｍの値を用いてランプ内圧力Ｐｒｌａｍｐが決定される。段階６０５で、推定圧力値を用い、例えば式（３）に従い補正因子Ｋが決定されてよい。段階６０６で、所望の光出力レベルを得るためにランプが駆動されるべき所要の電力値Ｐｔａｒｇｅｔは、式（９）に従い計算される。
【００５７】
図７に示されるプロジェクタ・システム１０’は、反射器７０１に配置された水銀蒸気放電ランプ１の形式の光源を有する。１個のランプ１と１個の反射器７０１の代わりに、プロジェクタ・システムは複数のランプ／反射器を有してもよい。当業者は個々の構成要素の機能に精通しているので、このようなプロジェクタ・システムの詳細な動作は完全に説明されない。従ってこれらの構成要素をここで更に詳細に論じない。
【００５８】
基本的に、円錐状の光は、反射器７０１を介し、紫外線フィルター７１０、次に２個の積分器７１１、７１２、偏光変換システム７１３、及びコリメーター・レンズ７１４を通るよう方向付けられる。その後、光は赤外線フィルター７０２へ向けられ、続いてレンズ７０３を通る。
【００５９】
次に光ビームはビーム分離システムへ入る。ビーム分離システムは、複数の干渉フィルター７１５、７１６、及び鏡７１８を有し、光ビームを複数のスペクトル成分に分離する。複数のスペクトル成分は種々の鏡７１７、７１９及びレンズ７２０、７２１、７２２を通るよう更に方向付けられ、最終的にそれらの対応する表示素子７１、７２、７３、この場合にはＬＣＤディスプレイ７１、７２、７３に到達する。これらディスプレイ７１、７２、７３のそれぞれは、特定の色、赤ｒ’、ｇ’、又はｂ’で画像を生成するよう機能する。
【００６０】
プリズム７０４の適切な設計により、赤、緑、及び青の画像は結合されカラー画像を与える。カラー画像はプロジェクタ・レンズ７０５により投影方向Ｄにビームを当てられる。
【００６１】
ここでランプの制御は駆動装置１１’により達成される。画像、例えばビデオ・シーケンスを再生するために必要な又は所要の目標光出力Ｌｔａｒｇｅｔは駆動装置１１’へ入力される。ランプ１の駆動電圧及び電流を得るために用いられるこの駆動装置１１’の内部回路は、上述の図３に記載された駆動装置１１といくらか異なりうるが、これらの差異はここでは関連しない。明確さのため補正因子計算装置２２’のみが示される。補正因子計算装置２２’は、個々の補正因子ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを計算し、目標光出力に従い個々の表示素子７１、７２、７３を調整し、それによりランプ１が飽和閾値より低い電力で駆動されているときでもプロジェクタ・システム１０’により画像を正しく再生させる。これら表示素子７１、７２、７３が個々の補正因子ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを用いて調整されうる方法は、当業者に知られている。
【００６２】
このようなプロジェクタ・システムでは、ランプ１は全体の補正因子Ｋを用いて駆動され、同時に個々の補正因子ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを用いて個々のディスプレイを補正し、各スペクトル成分の満足のいく色品質を保証してよい。
【００６３】
本発明は、好適な実施例及びそれに関する変形の形式で開示されたが、多数の追加の変更及び変形が、本発明の範囲から逸脱することなく、これら好適な実施例及びそれに関する変形になされ得ることが理解されるだろう。明瞭さのため、本願明細書を通じ単数表記は複数を排除しないこと、及び「有する」の語は他の段階又は要素を排除しないことが、理解されるべきである。また、「装置」又は「モジュール」は、特に単一の実体として記述されない限り、複数のブロック又は装置を有してよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施例によるプロジェクタ・システムの概略図を示す。
【図２】最新式のプロジェクタ・システムで調光されたランプの電力、光出力、水銀圧力、及び温度の波形を示す。
【図３】本発明の実施例による駆動装置の回路図を示す。
【図４】本発明の方法を用いて決定された、光出力のスペクトル成分及び対応する電力レベルの概略図を示す。
【図５】本発明により駆動されたランプの電力及び光出力の波形を示す。
【図６】補正因子及び定数値を定める処理の段階のフローチャートを示す。
【図７】本発明の第２の実施例によるプロジェクタ・システムの概略図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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