УСТРОЙСТВО ИСТОЧНИКА СВЕТА, ПРОЕКТОР И ПРОЕКЦИОННАЯ СИСТЕМА
LIGHT SOURCE DEVICE, PROJECTOR AND PROJECTION SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству источника света, проектору и проекционной системе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Газоразрядные лампы, такие как ртутные лампы высокого давления, излучают свет, осуществляя дуговой разряд в плазмированных газах. Реализованы проекторы, которые соответствуют 3-мерному (3D) отображению и выполняют отображение стереоскопических видеоизображений. В одной из схем для проекторов, соответствующих 3D отображению, входные сигналы делятся на сигналы для правого глаза и сигналы для левого глаза, сигналы для правого глаза и сигналы для левого глаза поочередно передаются один за другим, при этом поочередно проецируются видеоизображения для правого глаза и для левого глаза. Наблюдатели носят очки с активными затворами, в которых два затвора поочередно открываются и закрываются, и селективно видят видеоизображения для левого глаза с помощью левых глаз, а видеоизображения для правого глаза с помощью правых глаз. Таким образом, наблюдатели воспринимают видеоизображения, видимые наблюдателями, как стереоскопические видеоизображения. Однако в тех случаях, когда наблюдатели носят вышеупомянутые очки с активными затворами, видеоизображения, поступающие в глаза наблюдателей, блокируются затвором практически во время половины периода. В связи с этим возникает проблема, состоящая в том, что видеоизображения затемняются.
Для решения этой проблемы предлагались проекторы, в которых используются схемы осуществления управления освещением на газоразрядных лампах синхронно с очками с активными затворами (например, см. ниже PLT 1). Такие проекторы выполняют операции управления освещением для повышения яркости газоразрядных ламп в момент открытия затворов очков и для понижения яркости газоразрядных ламп в момент закрытия затворов очков. Иными словами, мощность, подаваемая на газоразрядные лампы, увеличивается в момент открытия затворов и уменьшается в момент закрытия затворов. При выполнении такого управления освещением яркость в момент открытия затворов может увеличиваться на величину яркости, уменьшающейся в момент закрытия затворов, без изменения средней яркости газоразрядных ламп. Таким образом, наблюдатели могут видеть яркие видеоизображения.
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
PTL 1: JP-A-2012-32504.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
В частности, известно, что дуговой разряд вызывает различные реакции внутри газоразрядных ламп и вызывает падение освещения от газоразрядных ламп. Чтобы решить указанные проблемы, необходимо уменьшить падение освещения от газоразрядных ламп и увеличить срок службы газоразрядных ламп.
Вообще говоря, в качестве причин падения освещения от газоразрядных ламп известны три основные причины: затемнение, при котором материалы электрода, испаряемые за счет газового разряда, осаждаются на внутренних стенках газосветных трубок газоразрядных ламп, кристаллизация, при которой внутренние стенки газосветных трубок кристаллизуются из-за значительного нагревания и затемняются, а пропускание снижается, и расход электродов, возникающий из-за дугового разряда.
При возбуждении, при котором имеется разность мощностей в виде изменения мощности, подаваемой на вышеописанные газоразрядные лампы, нагрузки, прикладываемые к электродам газоразрядных ламп, возрастают, и расход электродов увеличивается. В результате этого имеются проблемы, состоящие в том, что освещение от газоразрядных ламп падает ввиду расхода электродов, и в результате этого сокращается срок службы газоразрядных ламп.
Один из аспектов изобретения разработан с учетом вышеописанных проблем предшествующего уровня техники, и целью изобретения является создание устройства источника света, способного уменьшать потребление электрода газоразрядной лампы в момент возбуждения газоразрядной лампы, при котором имеется разность мощностей, и увеличивать срок службы газоразрядной лампы и проектора, использующего устройство источника света. Кроме того, еще одной целью изобретения является создание проекционной системы, использующей проектор.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Устройство источника света в соответствии с одним из аспектов изобретения содержит: газоразрядную лампу, которая излучает свет; блок возбуждения газоразрядной лампы, который подает ток возбуждения для возбуждения газоразрядной лампы в газоразрядную лампу; и блок управления, который управляет блоком возбуждения газоразрядной лампы, в котором форма кривой тока возбуждения собственно тока возбуждения поочередно имеет первый и второй периоды, абсолютное значение тока возбуждения в течение первого периода относительно меньше, чем абсолютное значение тока возбуждения в течение второго периода, а в течение первого периода в качестве тока возбуждения на газоразрядную лампу подается переменный ток с частотой 750 Гц или более.
Перемещение световых пятен дуги считается одной из причин расхода электродов при возбуждении газоразрядной лампы, при котором имеется разность мощностей. Перемещение световых пятен дуги часто возникает, когда мощность, подаваемая на газоразрядную лампу, изменяется с высокой на низкую. В тех случаях, когда возникает перемещение световых пятен дуги, изменяются положения плавких электродов или количество плавких электродов. В результате этого формы электродов становятся изменчивыми, и электроды быстро расходуются.
В данной конструкции, напротив, высокочастотный ток с частотой 750 Гц или более используется в первом периоде, в котором абсолютное значение тока возбуждения мало, иными словами, мощность мала. Следовательно, мощность, подаваемая на газоразрядную лампу, уменьшается, перемещение световых пятен дуги уменьшается. В результате этого, расход электрода уменьшается. В связи с этим, срок службы газоразрядной лампы может быть увеличен.
Абсолютное значение тока возбуждения во время первого периода может оставлять 80% или менее от абсолютного значения тока возбуждения во время второго периода.
В данной конструкции может быть получено устройство источника света, подходящее для использования проектора, соответствующего 3D отображению.
Во время второго периода в качестве тока возбуждения на газоразрядную лампу может подаваться переменный ток.
В данной конструкции может быть дополнительно уменьшен расход электрода.
Во время двух первых периодов, чередующихся во времени с одним вторым периодом, в качестве тока возбуждения на газоразрядную лампу может подаваться переменный ток с взаимно противоположными фазами.
В данной конструкции ввиду того, что расход обоих электродов выполнен равномерным, можно предотвратить неравномерный расход одного электрода и можно предотвратить увеличение расстояния между электродами.
Во время двух вторых периодов, чередующихся во времени с одним первым периодом, в качестве тока возбуждения на газоразрядную лампу может подаваться переменный ток с взаимно противоположными фазами.
В данной конструкции ввиду того, что расход обоих электродов выполнен равномерным, можно предотвратить неравномерный расход одного электрода и можно предотвратить увеличение расстояния между электродами.
Проектор в соответствии с одним из аспектов изобретения содержит: устройство источника света в соответствии с одним из аспектов изобретения; элемент модуляции света, который модулирует свет, излучаемый газоразрядной лампой, в соответствии с видеосигналом; и проекционную оптическую систему, которая проецирует свет, модулируемый элементом модуляции света, на поверхность проекции.
В данной конструкции ввиду того, что срок службы газоразрядной лампы может быть улучшен, может быть получен проектор с высокой надежностью.
Проекционная система в соответствии с одним из аспектов изобретения содержит: проектор в соответствии с данным аспектом изобретения; и очки с активными затворами, которые включают в себя затворы для правого глаза и для левого глаза, при этом проектор поочередно переключает и выдает видеоизображения для правого глаза и для левого глаза в заданные моменты времени переключения, при этом период между граничащими во времени моментами времени переключения начинается в первом периоде и заканчивается во втором периоде.
В данной конструкции ввиду того, что срок службы газоразрядной лампы может быть улучшен, может быть получена проекционная система с высокой надежностью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[Фиг. 1] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конструкцию проектора в соответствии с одним из вариантов осуществления.
[Фиг. 2] Фиг. 2 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующей газоразрядную лампу в соответствии с данным вариантом осуществления.
[Фиг. 3] Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую проекционную систему в соответствии с данным вариантом осуществления.
[Фиг. 4] Фиг. 4 представляет собой схему, иллюстрирующую осветительное устройство газоразрядной лампы в соответствии с данным вариантом осуществления.
[Фиг. 5] Фиг. 5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример конструкции блока управления в соответствии с данным вариантом осуществления.
[Фиг. 6] Фиг. 6 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую формы проекций на передних концах электродов газоразрядной лампы.
[Фиг. 7] Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую различные операции проекционной системы.
[Фиг. 8] Фиг. 8 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую пример формы кривой тока возбуждения.
[Фиг. 9] Фиг. 9 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую перемещение световых пятен дуги на передних концах электродов.
[Фиг. 10] Фиг. 10 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую фотографию, на которой показано перемещение световых пятен дуги.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Ниже со ссылкой на фиг. 1-10 описывается проекционная система в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.
Объем изобретения не ограничивается нижеследующим вариантом осуществления, но данный вариант осуществления может быть изменен любым способом в пределах технической сущности изобретения. На нижеследующих чертежах реальные структуры, масштабы или количества структур и т.п. в некоторых случаях различаются для упрощения конструкций.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую проекционную систему в соответствии с данным вариантом осуществления.
Как показано на фиг. 3, проекционная система 400 в соответствии с данным вариантом осуществления содержит проектор 500 и очки 410 с активными затворами. Проектор 500 поочередно проецирует видеоизображения для правого глаза и для левого глаза на экран 700,осуществляя временное разделение.
Очки 410 с активными затворами содержат затвор 412 для правого глаза и затвор 414 для левого глаза. Когда наблюдатель носит очки 410 с активными затворами, затвор 412 для правого глаза закрывается таким образом, что поле зрения со стороны правого глаза блокируется. Когда наблюдатель носит очки 410 с активными затворами, затвор 414 для левого глаза закрывается таким образом, что поле зрения со стороны левого глаза блокируется. Затвор 412 для правого глаза и затвор 414 для левого глаза состоят, например, из жидкокристаллических затворов.
Далее описывается оптическая система проектора 500.
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конструкцию проектора 500 в соответствии с данным вариантом осуществления.
Как показано на фиг. 1, проектор 500 в соответствии с данным вариантом осуществления содержит устройство источника 200 света, формирующую параллельный поток линзу 305, осветительную оптическую систему 310, цветоделительную оптическую систему 320, три жидкокристаллических модулятора света 330R, 330G и 330B (элемента модуляции света), поперечную дихроичную призму 340 и проекционную оптическую систему 350.
Свет, излучаемый устройством источника 200 света, проходит сквозь формирующую параллельный поток линзу 305 и падает на осветительную оптическую систему 310. Формирующая параллельный поток линза 305 выполняет функцию формирования параллельного потока из света от устройства источника 200 света.
Осветительная оптическая система 310 выполняет функцию осуществления корректировки таким образом, чтобы в жидкокристаллических модуляторах света 330R, 330G и 330B освещение светом, излучаемым устройством источника 200 света, было равномерным. Осветительная оптическая система 310 выполняет функцию выстраивания направления поляризации света, излучаемого устройством источника 200 света, в одном направлении. Причина состоит в том, что свет, излучаемый устройством источника 200 света, эффективно используется в жидкокристаллических модуляторах света 330R, 330G и 330B.
Свет, распределение освещения и направление поляризации которого корректируются, падает на цветоделительную оптическую систему 320. Цветоделительная оптическая система 320 разделяет падающий свет на три цветовые компоненты света: красный свет (R), зеленый свет (G) и синий свет (В). Указанные три цветовые компоненты света модулируются жидкокристаллическими модуляторами света 330R, 330G и 330B, соответствующими соответствующим цветам. Жидкокристаллические модуляторы света 330R, 330G и 330B содержат жидкокристаллические панели 560R, 560G и 560B, описываемые ниже, и поляризационные пластины (не показаны на чертеже).
Поляризационные пластины расположены на стороне падения света и стороне выхода света жидкокристаллических панелей 560R, 560G и 560B.
Указанные три компоненты модулированного света синтезируются поперечной дихроичной призмой 340. Синтезированный свет падает на проекционную оптическую систему 350. Проекционная оптическая система 350 проецирует падающий свет на экран 700 (см. фиг. 3). При этом на экране 700 отображается видеоизображение. В качестве конструкций формирующей параллельный поток линзы 305, осветительной оптической системы 310, цветоделительной оптической системы 320, поперечной дихроичной призмы 340 и проекционной оптической системы 350могут использоваться различные известные конструкции.
Фиг. 2 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующей конструкцию устройства источника 200 света. Устройство источник 200 света содержит блок 210 источника света и осветительное устройство 10 газоразрядной лампы (устройство возбуждения газоразрядной лампы). На фиг. 2 иллюстрируется вид в разрезе блока 210 источника света. Блок 210 источника света содержит главное отражающее зеркало 112, газоразрядную лампу 90 и вспомогательное отражающее зеркало 50.
Осветительное устройство 10 газоразрядной лампы подает ток возбуждения (мощность возбуждения) в газоразрядную лампу 90. Главное отражающее зеркало 112 отражает свет, излучаемый газоразрядной лампой 90, в направлении D излучения. Направление D излучения параллельно оптической оси АХ газоразрядной лампы 90.
Газоразрядная лампа 90 имеет форму стержня, проходящего в направлении D излучения. Один конец газоразрядной лампы 90 называется первым концом 90е1, а другой конец газоразрядной лампы 90 называется вторым концом 90е2. Материалом газоразрядной лампы 90 является, например, светопрозрачный материал, такой как кварцевое стекло. Средняя часть газоразрядной лампы 90 имеет выпуклую сферическую форму, при этом внутренняя сторона сферической формы называется пространством 91 разряда. В пространстве 91 разряда герметизирован газ, который является средой разряда, содержащей инертный газ и металлогалогенное соединение.
В пространстве 91 разряда выступают передние концы первого электрода 92 и второго электрода 93. Первый электрод 92 расположен на стороне первого конца 90е1 пространства 91 разряда. Второй электрод 93 расположен на стороне второго конца 90е2 пространства 91 разряда. Первый электрод 92 и второй электрод 93 имеют форму стержней, проходящих по оптической оси АХ. В пространстве 91 разряда передние концы первого электрода 92 и второго электрода 93 расположены раздельно на некотором расстоянии друг от друга и обращены друг к другу. Материалом первого электрода 92 и второго электрода 93 является, например, металл, такой как вольфрам.
На первом конце 90е1 газоразрядной лампы 90предусмотренпервый вывод 536. Первый вывод 536 и первый электрод 92 электрически соединены проводящим элементом 534, проходящим через внутреннюю сторону газоразрядной лампы 90. Аналогичным образом, на втором конце 90е2 газоразрядной лампы 90 предусмотрен второй вывод 546. Второй вывод 546 и второй электрод 93 электрически соединены проводящим элементом 544, проходящим через внутреннюю сторону газоразрядной лампы 90. Материалом первого вывода 536 и второго вывода 546 является, например, металл, такой как вольфрам. В качестве материала проводящих элементов 534 и 544 используется, например, молибденовая фольга.
Первый вывод 536 и второй вывод 546 соединены с осветительным устройством 10 газоразрядной лампы. Осветительное устройство 10 газоразрядной лампы подает ток возбуждения на первый вывод 536 и второй вывод 546 для возбуждения газоразрядной лампы 90. В результате этого образуется газовый разряд между первым электродом 92 и вторым электродом 93. Свет (образуемый разрядом свет), создаваемый газовым разрядом, излучается во всех направлениях из местоположения разряда, как показано пунктирными стрелками.
Главное отражающее зеркало 112 закреплено на первом конце 90е1 газоразрядной лампы 90 с помощью крепежного элемента 114. В составе образуемого разрядом света свет, распространяющийся в направлении стороны, противоположной направлению D излучения, отражается в направлении D излучения главным отражающим зеркалом 112. Форма отражающей поверхности (поверхности со стороны газоразрядной лампы 90) главного отражающего зеркала 112 не является особым образом ограниченной в пределах объема, в котором образуемый разрядом свет может отражаться в направлении D излучения. Например, форма отражающей поверхности может быть сфероидальной или вращательно-параболоидальной. Например, если форма отражающей поверхности главного отражающего зеркала 112 является вращательно-параболоидальной, главное отражающее зеркало 112 может преобразовывать образуемый разрядом свет в свет, практически параллельный оптической оси АХ. Таким образом, формирующая параллельный поток линза 305 может быть исключена.
Вспомогательное отражающее зеркало 50 закреплено со стороны второго конца 90е2 газоразрядной лампы 90 с помощью крепежного элемента 522. Форма отражающей поверхности (поверхности со стороны газоразрядной лампы 90) вспомогательного отражающего зеркала 50 представляет собой сферическую форму, окружающую часть второго конца 90е2 пространства 91 разряда. В составе образуемого разрядом света свет, распространяющийся в направлении стороны, противоположной стороне, на которой расположено главное отражающее зеркало 112, отражается в направлении главного отражающего зеркала 112 вспомогательным отражающим зеркалом 50. Таким образом, коэффициент использования света, излучаемого из пространства 91 разряда, может быть повышен.
Материал крепежных элементов 114 и 522 не является особым образом ограниченным пределами, в которых материал представляет собой термостойкий материал, устойчивый к теплу, выделяемому газоразрядной лампой 90, и представляет собой, например, неорганический клей. Способ крепежа места установки главного отражающего зеркала 112 и вспомогательного отражающего зеркала 50, а также газоразрядной лампы 90 не ограничивается способом крепежа главного отражающего зеркала 112 и вспомогательного отражающего зеркала 50 к газоразрядной лампе 90, а может использоваться любой способ. Например, газоразрядная лампа 90 и главное отражающее зеркало 112 могут отдельно крепиться к корпусу (не показан) проектора. То же относится и к вспомогательному отражающему зеркалу 50.
Далее описывается конфигурация схемы проектора 500.
Фиг. 3 представляет собой схему, иллюстрирующую пример конфигурации схемы проектора 500 в соответствии с данным вариантом осуществления. Проектор 500 содержит блок 510 преобразования сигналов изображений, источник 80 питания постоянного тока, жидкокристаллические панели 560R, 560G и 560B, устройство 570 обработки изображений и центральный процессор (ЦП) 580 помимо оптической системы, иллюстрируемой на фиг. 1.
Блок 510 преобразования сигналов изображений преобразует сигналы 502 изображений (разностные сигналы яркости-цвета, аналоговые RGB-сигналы и т.п.), вводимые извне в цифровой RGB-сигнал заданной длины слова для генерирования сигналов изображений 512R, 512G и 512B, и подает сигналы изображений 512R, 512G и 512B в устройство 570 обработки изображений. Когда стереоскопические видеосигналы, в которых поочередно переключаются видеоизображения для правого глаза и для левого глаза, вводятся в сигналы 502 изображений в заданный момент времени переключения, блок 510 преобразования сигналов изображений подает синхросигнал 514 в ЦП 580 исходя из момента времени переключения видеоизображений для правого глаза и для левого глаза.
Устройство 570 обработки изображений выполняет обработку изображений по каждому из трех сигналов изображений 512R, 512G и 512B. Устройство 570 обработки изображений подает сигналы возбуждения 572R, 572G и 572B для возбуждения жидкокристаллических панелей 560R, 560G и 560B на жидкокристаллические панели 560R, 560G и 560B.
Источник 80 питания постоянного тока преобразует переменное напряжение, подаваемое с внешнего источника 600 переменного тока, в постоянное напряжение постоянного тока. Источник 80 питания постоянного тока подает напряжение постоянного тока на блок 510 преобразования сигналов изображений и устройство 570 обработки изображений на вторичной обмотке трансформатора (входящего в состав источника 80 питания постоянного тока, хотя он и не показан на чертеже) и на осветительное устройство 10 газоразрядной лампы на первичной обмотке трансформатора.
Осветительное устройство 10 газоразрядной лампы генерирует высокое напряжение между электродами газоразрядной лампы 90 в момент активации и вызывает диэлектрический пробой с образованием пути разряда. После этого осветительное устройство 10 газоразрядной лампы подает ток I возбуждения таким образом, что газоразрядная лампа 90 поддерживает разряд.
Жидкокристаллические панели 560R, 560G и 560B входят в состав вышеописанных жидкокристаллических модуляторов света 330R, 330G и 330B соответственно. Жидкокристаллические панели 560R, 560G и 560B модулируют пропускание (яркость) цветного света, падающего на жидкокристаллические панели 560R, 560G и 560B, посредством вышеописанной оптической системы на основе управляющих сигналов 572R, 572G и 572B соответственно.
ЦП 580 управляет различными операциями до тех пор, пока проектор 500 не включится, а затем не выключится. Например, в приведенном на фиг. 3 примере команда включения или команда выключения выдается в осветительное устройство 10 газоразрядной лампы посредством радиосигнала 582. ЦП 580 принимает информацию о включении газоразрядной лампы 90 посредством радиосигнала 584 от осветительного устройства 10 газоразрядной лампы. На основе синхросигнала 514 ЦП 580 выдает на очки 410 с активными затворами управляющий сигнал 586 для управления очками 410 с активными затворами синхронно с сигналами 502 изображений с помощью блока проводной или беспроводной связи. В затворе 412 для правого глаза и затворе 414 для левого глаза очков 410 с активными затворами управление операциями открытия и закрытия осуществляется на основе управляющего сигнала 586.
Далее описывается конструкция осветительного устройства 10 газоразрядной лампы.
Фиг. 4 представляет собой схему, иллюстрирующую пример конфигурации схемы осветительного устройства 10 газоразрядной лампы.
Как показано на фиг. 4, осветительное устройство 10 газоразрядной лампы содержит цепь 20 управления питанием, цепь 30 инверсии полярности, блок 40 управления, блок 60 определения операций и цепь 70 зажигания.
Цепь 20 управления питанием генерирует мощность возбуждения, подаваемую на газоразрядную лампу 90. В данном варианте осуществления цепь 20 управления питанием состоит из цепи понижающего преобразователя, которая принимает напряжение от источника 80 питания постоянного тока в качестве входного, понижает указанное входное напряжение и выдает постоянный ток Id.
Цепь 20 управления питанием выполнена с возможностью включения в свой состав переключающего элемента 21, диода 22, катушки 23 и конденсатора 24. Переключающий элемент 21 состоит, например, из транзистора. В данном варианте осуществления один конец переключающего элемента 21 соединен со стороной положительного напряжения источника 80 питания постоянного тока, а другой конец переключающего элемента 21 соединен с выводом катода диода 22 и одним концом катушки 23.
Один конец конденсатора 24 соединен с другим концом катушки 23, а другой конец конденсатора 24 соединен с выводом анода диода 22 и стороной отрицательного напряжения источника 80 питания постоянного тока. Сигнал токового управления подается с блока 40 управления, описываемого ниже, на управляющий вывод переключающего элемента 21 таким образом, что осуществляется управление включением/выключением переключающего элемента 21. В качестве сигнала токового управления может использоваться, например, сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
При включении переключающего элемента 21 в катушке 23 протекает ток, поэтому в катушке 23 может накапливаться энергия. После этого при выключении переключающего элемента 21 энергия, накопленная в катушке 23, излучается по пути, проходящем через конденсатор 24 и диод 22. В результате этого генерируется постоянный ток Id в соответствии с долей времени, в течение которого включен переключающий элемент 21.
Цепь 30 инверсии полярности инвертирует полярность постоянного тока Id, подаваемого с цепи 20 управления питанием в заданный момент времени. При этом цепь 30 инверсии полярности генерирует и выдает ток I возбуждения, который представляет собой постоянный ток, продолжающийся в течение регулируемого времени, или ток I возбуждения, который представляет собой переменный ток любой частоты. В данном варианте осуществления цепь 30 инверсии полярности состоит из инверторной мостовой цепи (полумостовой цепи).
Цепь 30 инверсии полярности содержит, например, первый переключающий элемент 31, второй переключающий элемент 32, третий переключающий элемент 33 и четвертый переключающий элемент 34, состоящие из транзисторов и т.п. Цепь 30 инверсии полярности имеет конфигурацию, в которой первый переключающий элемент 31 и второй переключающий элемент 32, которые последовательно соединены друг с другом, и третий переключающий элемент 33 и четвертый переключающий элемент 34, которые последовательно соединены друг с другом, параллельно соединены друг с другом. Управляющий сигнал инверсии полярности подается с блока 40 управления на каждый из управляющих выводов первого переключающего элемента 31, второго переключающего элемента 32, третьего переключающего элемента 33 и четвертого переключающего элемента 34. На основе управляющего сигнала инверсии полярности осуществляется управление операциями включения/выключения первого переключающего элемента 31, второго переключающего элемента 32, третьего переключающего элемента 33 и четвертого переключающего элемента 34.
В цепи 30 инверсии полярности операция поочередного включения/выключения первого переключающего элемента 31, второго переключающего элемента 32, третьего переключающего элемента 33 и четвертого переключающего элемента 34 повторяется. Таким образом, полярность постоянного тока Id, выдаваемого из цепи 20 управления питанием, поочередно инвертируется. Ток I возбуждения, который представляет собой постоянный ток с одним и тем же состоянием полярности, продолжающимся в течение регулируемого времени, или ток I возбуждения, который представляет собой переменный ток регулируемой частоты, генерируется и выдается из общей точки соединения первого переключающего элемента 31, второго переключающего элемента 32, третьего переключающего элемента 33 и четвертого переключающего элемента 34.
То есть, цепь 30 инверсии полярности осуществляет управление таким образом, что второй переключающий элемент 32 и третий переключающий элемент 33 выключаются, когда первый переключающий элемент 31 и четвертый переключающий элемент 34 включаются, и второй переключающий элемент 32 и третий переключающий элемент 33 включаются, когда первый переключающий элемент 31 и четвертый переключающий элемент 34 выключаются. В связи с этим, когда первый переключающий элемент 31 и четвертый переключающий элемент 34 включаются, на одном конце конденсатора 24 генерируется ток I возбуждения, протекающий в следующем порядке: первый переключающий элемент 31, газоразрядная лампа 90 и четвертый переключающий элемент 34. Когда второй переключающий элемент 32 и третий переключающий элемент 33 включаются, на одном конце конденсатора 24 генерируется ток I возбуждения, протекающий в следующем порядке: третий переключающий элемент 33, газоразрядная лампа 90 и второй переключающий элемент 32.
В данном варианте осуществления объединенный узел цепи 20 управления питанием и цепи 30 инверсии полярности соответствует блоку 230 возбуждения газоразрядной лампы. То есть, блок 230 возбуждения газоразрядной лампы подает в газоразрядную лампу 90 ток I возбуждения для возбуждения газоразрядной лампы.
Блок 40 управления управляет блоком 230 возбуждения газоразрядной лампы. В приведенном на фиг. 4 примере блок 40 управления управляет временем удержания, в течение которого сохраняется одна и та же полярность тока I возбуждения, текущим значением и частотой тока I возбуждения и т.п. путем управления цепью 20 управления питанием и цепью 30 инверсии полярности. Блок 40 управления осуществляет управление инверсией полярности в цепи 30 инверсии полярности таким образом, что управление временем удержания, в течение которого сохраняется одна и та же полярность тока I возбуждения, частотой тока I возбуждения и т.п. осуществляется в соответствии с моментом времени инверсии полярности тока I возбуждения. Блок 40 управления осуществляет управление током в цепи 20 управления питанием таким образом, что осуществляется управление текущим значением выдаваемого постоянного тока Id.
Конструкция блока 40 управления не является особым образом ограниченной. В данном варианте осуществления блок 40 управления выполнен с возможностью включения в свой состав системного контроллера 41, контроллера 42 цепи управления питанием и контроллера 43 цепи инверсии полярности. Блок 40 управления может частично или полностью состоять из полупроводниковой интегральной схемы.
Системный контроллер 41 управляет цепью 20 управления питания и цепью 30 инверсии полярности путем управления контроллером 42 цепи управления питанием и контроллером 43 цепи инверсии полярности. Системный контроллер 41 может управлять контроллером 42 цепи управления питанием и контроллером 43 цепи инверсии полярности на основе тока I возбуждения и напряжения Vla возбуждения, определяемых блоком 60 определения операций.
В данном варианте осуществления системный контроллер 41 выполнен с возможностью включения в свой состав блока 44 памяти. Блок 44 памяти может предусматриваться независимо от системного контроллера 41.
Системный контроллер 41 может управлять цепью 20 управления питания и цепью 30 инверсии полярности на основе информации, хранящейся в блоке 44 памяти. Например, блок 44 памяти может хранить информацию, относящуюся к параметрам возбуждения времени удержания, в течение которого сохраняется одна и та же полярность тока I возбуждения, текущему значению и частоте тока I возбуждения, форме колебаний сигнала и схеме модуляции.
Контроллер 42 цепи управления питанием управляет цепью 20 управления питания путем выдачи сигнала токового управления в цепь 20 управления питания на основе сигнала управления с системного контроллера 41.
Контроллер 43 цепи инверсии полярности управляет цепью 30 инверсии полярности путем выдачи сигнала токового управления в цепь 30 инверсии полярности на основе сигнала управления с системного контроллера 41.
Блок 40 управления реализован с использованием специализированной интегральной схемы и может осуществлять различные виды управления на основе управления, описанного выше, или процесса, описываемого ниже. В противоположность вышеописанному, блок 40 управления может осуществлять различные виды управления на основе процессов, например, инициируя исполнение ЦП 580 программы управления, хранящейся в памяти 44, и выполнять функцию компьютера.
Фиг. 5 представляет собой схему, иллюстрирующую еще один пример конструкции блока 40 управления. Как показано на фиг. 5, блок 40 управления может быть выполнен с возможностью выполнения функции блока 40-1 управления током, который управляет цепью 20 управления питания, и выполнения функции блока 40-2 управления инверсией полярности, который управляет схемой 30 инверсией полярности, в соответствии с управляющей программой.
В приведенном на фиг. 4 примере блок 40 управления состоит из некоторой части осветительного устройства 10 газоразрядной лампы. В противоположность вышеописанному, некоторые функции блока 40 управления могут выполняться ЦП 580.
Блок 60 определения операций содержит, например, блок определения напряжения, который определяет напряжение Vla возбуждения газоразрядной лампы 90 и выдает информацию о напряжении возбуждения в блок 40 управления, и блок определения тока, который определяет ток I возбуждения и выдает информацию о токе возбуждения в блок 40 управления. В данном варианте осуществления блок 60 определения операций выполнен с возможностью включения в свой состав первого резистора 61, второго резистора 62 и третьего резистора 63.
В данном варианте осуществления блок определения напряжения определяет напряжение Vla возбуждения с помощью напряжения, делимого на первый резистор 61 и второй резистор 62, последовательно соединенные друг с другом параллельно газоразрядной лампе 90. В данном варианте осуществления блок определения тока определяет ток I возбуждения с помощью напряжения, создаваемого в третьем резисторе 63, последовательно соединенном с газоразрядной лампой 90.
Цепь 70 зажигания действует только в момент начала включения газоразрядной лампы 90. Цепь 70 зажигания подает высокое напряжение (напряжение выше, чем в момент нормального включения газоразрядной лампы 90), необходимое для вызывания диэлектрического пробоя и образования пути разряда между электродами (первым электродом 92 и вторым электродом 93) газоразрядной лампы 90 в момент начала включения газоразрядной лампы 90 между электродами (первым электродом 92 и вторым электродом 93) газоразрядной лампы 90. В данном варианте осуществления цепь 70 зажигания подключена параллельно газоразрядной лампе 90.
Далее описывается соотношение между полярностью тока I возбуждения и температурой.
Фиг. 6(A)-6(D) представляют собой диаграммы, иллюстрирующие соотношение между полярностью тока I возбуждения, подаваемого на газоразрядную лампу 90, и температурой электродов. Фиг. 6(А) и 6(В) иллюстрируют рабочие состояния первого электрода 92 и второго электрода 93. На этих чертежах изображены передние концы первого электрода 92 и второго электрода 93. На передних концах первого электрода 92 и второго электрода 93 образованы выступы 552р и 562р. Разряд, возникающий между первым электродом 92 и вторым электродом 93, возникает, главным образом, между выступами 552р и 562р. В тех случаях, когда имеются выступы 552р и 562р, как в данном варианте осуществления, перемещение положений разряда (положений световых пятен дуги) в первом электроде 92 и втором электроде 93 может быть дополнительно уменьшено по сравнению со случаем, когда выступы отсутствуют.
Фиг. 6(А) иллюстрирует первое состояние Ps1 полярности, в котором первый электрод 92 выполняет функцию анода, а второй электрод 93 выполняет функцию катода. В первом состоянии Ps1 полярности электроны движутся от второго электрода 93 (катода) к первому электроду 92 (аноду) через разряд. Электроны излучаются из катода (второго электрода 93). Электроны, излучаемые из катода (второго электрода 93), сталкиваются с передним концом анода (первого электрода 92).
Из-за такого столкновения образуется тепло, и температура переднего конца (выступа 552р) анода (первого электрода 92) повышается.
Фиг. 6(В) иллюстрирует второе состояние Ps2 полярности, в котором первый электрод 92 выполняет функцию катода, а второй электрод 93 выполняет функцию анода. Во втором состоянии Ps2 полярности электроны движутся от первого электрода 92 ко второму электроду 93. В результате этого температура переднего конца (выступа 562р) второго электрода 93 повышается.
Таким образом, температура анода, с которым сталкиваются электроны, несомненно, выше, чем температура катода, излучающего электроны.
Фиг. 6(С) представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую пример тока I возбуждения, подаваемого на газоразрядную лампу 90. Горизонтальная ось соответствует времени Т, а вертикальная ось соответствует текущему значению тока I возбуждения. Ток I возбуждения указывает на ток, который протекает в газоразрядной лампе 90. Положительное значение указывает на первое состояние Ps1 полярности, а отрицательное значение указывает на второе состояние Ps2 полярности.
В приведенном на фиг. 6(С) примере в качестве тока I возбуждения используется переменный ток прямоугольной формы. В приведенном на фиг. 6(С) примере первое состояние Ps1 полярности и второе состояние Ps2 полярности поочередно повторяются. При этом первый участок Тр полярности означает время, в течение которого сохраняется первое состояние Ps1 полярности, а второй участок Tn полярности означает время, в течение которого сохраняется второе состояние Ps2 полярности. В приведенном на фиг. 6(С) примере среднее значение тока на первом участке Тр полярности составляет Im1, а среднее значение тока на втором участке Tn полярности составляет -Im2. Частота тока I возбуждения, подходящая для возбуждения газоразрядной лампы 90, может быть определена экспериментально в соответствии с характеристиками газоразрядной лампы 90 (например, используется значение в диапазоне от 30 Гц до 1 кГц). Аналогичным образом, экспериментально могут быть определены и другие значения Im1,-Im2, Тр и Tn.
Фиг. 6(D) представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую изменение температуры первого электрода 92. Горизонтальная ось соответствует времени Т, а вертикальная ось соответствует температуре Н. В первом состоянии Ps1 полярности температура Н первого электрода 92 повышается. Во втором состоянии Ps2 полярности температура Н первого электрода 92 понижается. Поскольку первое состояние Ps1 полярности и второе состояние Ps2 полярности повторяются, температура Н периодически изменяется между минимальным значением Hmin и максимальным значением Hmax. Хотя на чертеже это и не показано, температура второго электрода 93 изменяется в противофазе температуре первого электрода 92. То есть, температура второго электрода 93 уменьшается в первом состоянии Ps1 полярности, и температура второго электрода 93 увеличивается во втором состоянии Ps2 полярности.
Далее описывается конкретный пример управления током I возбуждения в проекционной системе 400.
Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую различные операции проекционной системы.
На фиг. 7 конкретно показаны управляющие сигналы 572R, 572G и 572B, открытые и закрытые состояния затвора 412 для правого глаза, открытые и закрытые состояния затвора 414 для левого глаза, периоды и изменение во времени в момент переключения. Горизонтальная ось на фиг. 7 соответствует времени.
В приведенном на фиг. 7 примере управляющие сигналы 572R, 572G и 572B представляют собой управляющие сигналы, соответствующие видеоизображению для правого глаза от момента t1 до момента t3, видеоизображению для левого глаза от момента t3 до момента t5 и видеоизображению для правого глаза от момента t5 до момента t7. В связи с этим, в приведенном на фиг. 7 примере проектор 500 переключается и поочередно выдает видеоизображения для левого глаза и для правого глаза с использованием в качестве моментов времени переключения момента t1, момента t3,момента t5 и момента t7.
Период между смежными по времени моментами переключения начинается в первом периоде Р1 и заканчивается во втором периоде Р2. Например, в приведенном на фиг. 7 примере период между моментом t1 и моментом t3, которые являются моментами времени переключения, начинается в первом периоде Р1 между моментом t1 и моментом t2 и заканчивается во втором периоде Р2 между моментом t2 и моментом t3. То же относится и периоду между моментом t3 и моментом t5, которые являются моментами времени переключения, и периоду между моментом t5 и моментом t7, которые являются моментами времени переключения.
В приведенном на фиг. 7 примере длительность первого периода Р1 и длительность второго периода Р2 одинаковы. Однако длительность первого периода Р1 и длительность второго периода Р2 при необходимости могут устанавливаться соответствующим образом. Между первым периодом Р1 и вторым периодом Р2 может иметься третий период. Во время третьего периода может осуществляться управление, отличающееся от управления током I возбуждения во время первого периода Р1 и второго периода Р2, как описывается ниже.
В случае, иллюстрируемом на фиг. 7, видеосигналы записываются в жидкокристаллические модуляторы света 330R, 330G и 330B однократно во время каждого из первого периода Р1 и второго периода Р2. То есть, все пары видеосигналов записываются в жидкокристаллические модуляторы света 330R, 330G и 330B во время однократного периода видеоизображений для одного глаза. При этом, когда длительность периода (одного поля) видеоизображений для одного глаза составляет 1/120 с, видеосигналы записываются в жидкокристаллические модуляторы света 330R, 330G и 330B одномоментно в течение 1/240 с. Иными словами, частота возбуждения жидкокристаллических модуляторов света 330R, 330G и 330B составляет 240 Гц.
Затвор 412 для правого глаза переходит в открытое состояние во время, по меньшей мере, некоторых из периодов, в которых управляющие сигналы 572R, 572G и 572B, соответствующие видеоизображениям для правого глаза, подаются на жидкокристаллические панели 560R, 560G и 560B. В изображенном на фиг. 7 примере затвор 412 для правого глаза находится в закрытом состоянии от момента t1 до момента t2, то есть, во время первого периода Р1 и в открытом состоянии от момента t2 до момента t3, то есть, во время второго периода Р2. Во время периода, в котором управляющие сигналы 572R, 572G и 572B, соответствующие видеоизображениям для левого глаза, подаются на жидкокристаллические панели 560R, 560G и 560B, затвор 412 для правого глаза начинает закрываться с момента переключения (момента t3) и заканчивает закрываться во время первого периода Р1 (от момента t3 до момента t4), при этом он находится в закрытом состоянии во время второго периода Р2 (от момента t4 до момента t5). Изменение в открытом и закрытом состояниях затвора 412 для правого глаза от момента t5 до момента t7 является таким же, как и изменение в открытом и закрытом состояниях от момента t1 до момента t5.
Что касается затвора 414 для левого глаза, моменты времени переключения отклоняются на один момент времени переключения, при этом выполняются те же операции открытия и закрытия, что и для затвора 412 для правого глаза. То есть, во время периода (например, периода от момента t1 до момента t3), в котором выдаются видеоизображения для правого глаза, затвор 414 для левого глаза выполняет те же операции открытия и закрытия, что и затвор 412 для правого глаза во время периода (например, периода от момента t3 до момента t5), в котором выдаются видеоизображения для левого глаза. Кроме того, во время периода (например, периода от момента t3 до момента t5), в котором выдаются видеоизображения для левого глаза, затвор 414 для левого глаза выполняет те же операции открытия и закрытия, что и затвор 412 для правого глаза во время периода (например, периода от момента t5 до момента t7), в котором выдаются видеоизображения для правого глаза.
В приведенном на фиг. 7 примере в первом периоде Р1 имеется период, в котором закрыты и затвор 412 для правого глаза, и затвор 414 для левого глаза.
Фиг. 8 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую пример формы кривой тока возбуждения.
Вертикальная ось соответствует коэффициенту мощности тока возбуждения, подаваемого на газоразрядную лампу 90. Коэффициент мощности представляет собой относительное значение мощности возбуждения, когда мощность возбуждения номинального нормального режима (в момент 2-мерного (2D) отображения) устанавливается равной 1. Когда расстояние между электродами постоянно, напряжение возбуждения считается постоянным. При этом, поскольку ток возбуждения и мощность возбуждения пропорциональны друг другу, форму кривой тока на фиг. 8 можно рассматривать как форму кривой тока, указывающую на относительное значение тока возбуждения, когда ток возбуждения номинального нормального режима (в момент 2-мерного (2D) отображения) равен 1. На фиг. 8 коэффициент мощности в первом состоянии Ps1 полярности показан как положительное значение, а коэффициент мощности во втором состоянии Ps2 полярности показан как отрицательное значение.
Горизонтальная ось соответствует времени, а момент времени, в который открываются затвор 412 для правого глаза и затвор 414 для левого глаза, то есть, граница (например, момент t2, момент t4 или момент t6 на фиг. 7), на которой первый период Р1 переходит во второй период Р2, показан как 0 с.
В данном варианте осуществления, как показано на фиг. 8, ток возбуждения, подаваемый на газоразрядную лампу 90, является переменным током прямоугольной формы. Иными словами, ток возбуждения, подаваемый на газоразрядную лампу 90 во время первого периода Р1 и второго периода Р2, является переменным током прямоугольной формы.
Переменный ток во время первого периода Р1 является переменным током высокой частоты. Например, частота переменного тока во время первого периода Р1 составляет не менее 750 Гц и не более 10 кГц. Конкретным примером частоты является, например, 960 Гц на фиг. 8.
Частота переменного тока во время второго периода Р2 не является особым образом ограниченной, но может быть установлена подходящей для характеристик или применения газоразрядной лампы. Частота переменного тока во время второго периода Р2 может различаться для каждого второго периода Р2, как показано на фиг. 8. Например, на фиг. 8 частота переменного тока во время второго периода Р2 установлена равной 320 Гц во время периода Р2а, 160 Гц во время периода Р2b и 960 Гц во время периода Р2с.
Коэффициент мощности (коэффициент тока возбуждения) во время первого периода Р1 устанавливается меньшим, чем коэффициент мощности (коэффициент тока возбуждения) во время второго периода Р2. Иными словами, абсолютное значение тока возбуждения во время первого периода Р1 устанавливается относительно меньшим, чем коэффициент мощности во время второго периода Р2. Коэффициент мощности (коэффициент тока возбуждения) во время первого периода Р1 устанавливается не больше, чем, например, 80% от коэффициента мощности (коэффициента тока возбуждения) во время второго периода Р2.
Коэффициент мощности (коэффициент тока возбуждения) от первого периода Р1 до второго периода Р2 может устанавливаться в соответствии с длительностями первого периода Р1 и второго периода Р2. То есть, средний коэффициент мощности суммарного периода из первого периода Р1 и второго периода Р2 может устанавливаться равным среднему коэффициенту мощности номинального нормального режима. Далее приводится подробное описание.
Сначала в качестве примера описывается случай формы кривой тока возбуждения, изображенной на фиг. 8.
В примере формы кривой тока возбуждения, изображенной на фиг. 8, суммарная длительность первого периода Р1 и второго периода Р2, то есть, длительность периода видеоизображений для одного глаза устанавливается равной 1/120 с. Это обусловлено тем, что длительность одного кадра видеоизображения устанавливается равной 1/60 с, при этом каждое из поля видеоизображения для правого глаза и поля видеоизображения для левого глаза, образующих один кадр, устанавливается равным длительности половины одного кадра. Например, один кадр на фиг. 7 является периодом от момента t1 до момента t5. Поле видеоизображения для правого глаза является периодом от момента t1 до момента t3, а поле видеоизображения для левого глаза является периодом от момента t3 до момента t5.
На фиг. 8 отношение длительностей первого периода Р1 и второго периода Р2 устанавливается равным 1:3. То есть, длительность первого периода Р1 равна 1/480 с, а длительность второго периода Р2 равна 1/160 с. В этом случае во время однократного периода видеоизображений для одного глаза сигнал видеоизображения для одного глаза записывается в жидкокристаллические модуляторы света 330R, 330G и 330B в общей сложности четыре раза. Первая запись выполняется во время первого периода Р1, записи со второй по четвертую выполняются во время второго периода Р2. В этом случае запись видеосигнала в жидкокристаллические модуляторы света 330R, 330G и 330B выполняется однократно в течение 1/480 с. Иными словами, частота возбуждения жидкокристаллических модуляторов света 330R, 330G и 330B равна 480 Гц.
В вышеописанном случае, например, когда коэффициент мощности второго периода Р2 установлен выше, чем коэффициент мощности номинального нормального режима, на 15%, коэффициент мощности первого периода Р1 установлен равным приблизительно 48% от коэффициента мощности второго периода Р2, поэтому средний коэффициент мощности суммарного периода из первого периода Р1 и второго периода Р2 может быть выполнен равным среднему коэффициенту мощности номинального нормального режима. В частности, например, как показано на фиг. 8, когда коэффициент мощности является положительной величиной, коэффициент мощности первого периода Р1 устанавливается равным 0,55, а коэффициент мощности второго периода Р2 устанавливается равным 1,15. Когда коэффициент мощности является отрицательной величиной, коэффициент мощности первого периода Р1 устанавливается равным -0,55, а коэффициент мощности второго периода Р2 устанавливается равным -1,15. Таким образом, средний коэффициент мощности суммарного периода из первого периода Р1 и второго периода Р2 может быть установлен равным 1 (среднему коэффициенту мощности номинального нормального режима).
Далее в качестве второго примера описывается случай, в котором длительность первого периода Р1 устанавливается равной длительности второго периода Р2, как показано на фиг. 7.
Когда длительность периода видеоизображения для одного глаза устанавливается равной 1/120 с, как на фиг. 8, длительность первого периода Р1 является такой же, как и длительность второго периода Р2, и, следовательно, каждая из длительностей первого периода Р1 и второго периода Р2 составляет 1/240 с. В этом случае, например, когда коэффициент мощности второго периода Р2 выше чем коэффициент мощности номинального нормального режима, на 15%, коэффициент мощности первого периода Р1 установлен равным приблизительно 74% от коэффициента мощности второго периода Р2, поэтому средний коэффициент мощности суммарного периода из первого периода Р1 и второго периода Р2 может выполнен равным среднему коэффициенту мощности номинального нормального режима.
В частности, например, когда коэффициент мощности является положительной величиной, коэффициент мощности первого периода Р1 устанавливается равным 0,85, а коэффициент мощности второго периода Р2 устанавливается равным 1,15. Когда коэффициент мощности является отрицательной величиной, коэффициент мощности первого периода Р1 устанавливается равным -0,85, а коэффициент мощности второго периода Р2 устанавливается равным -1,15. Таким образом, средний коэффициент мощности суммарного периода из первого периода Р1 и второго периода Р2 может быть установлен равным 1 (среднему коэффициенту мощности номинального нормального режима). В этом случае частота возбуждения жидкокристаллических модуляторов света 330R, 330G и 330B равна 240 Гц.
Как указано в приведенном выше примере, коэффициент мощности второго периода Р2, в котором открыт один из затвора 412 для правого глаза и затвора 414 для левого глаза, установлен большим, чем 1 (средний коэффициент мощности номинального нормального режима), коэффициент мощности первого периода Р1, в котором закрыты и затвор 412 для правого глаза, и затвор 414 для левого глаза, установлен меньшим, чем 1 (средний коэффициент мощности номинального нормального режима), средняя яркость газоразрядной лампы 90, то есть, средняя мощность, подаваемая на газоразрядную лампу 90, выполняется равной средней мощности номинального нормального режима, и, следовательно, ухудшение яркости видеоизображений, поступающих на глаза наблюдателя, может быть снижено.
В данном варианте осуществления ввиду того, что частота переменного тока во время первого периода Р1, в котором мощность, подаваемая на газоразрядную лампу 90, мала, является высокой частотой, расход первого электрода 92 и второго электрода 93 может быть уменьшен, и, следовательно, срок службы газоразрядной лампы 90 может быть увеличен. Далее приводится подробное описание.
Фиг. 9(А), 9(В) и 9(С) представляют собой диаграммы, иллюстрирующие аспекты газового разряда в первом электроде 92 и втором электроде 93. На фиг. 9(А) показано первое состояние Ps1 полярности. То есть, первый электрод 92 является анодом, а второй электрод 93 является катодом. На фиг. 9(В) и 9(С) показано второе состояние Ps2 полярности. То есть первый электрод 92 является катодом, а второй электрод 93 является анодом.
Фиг. 9(А) иллюстрирует аспект разряда во время второго периода Р2. Дуга AR1 создается между первым электродом 92 и вторым электродом 93. Световые пятна 910 дуги образуются на выступах 900а и 900b, сформированных на поверхностях первого электрода 92 и второго электрода 93. Поскольку мощность, подаваемая на газоразрядную лампу 90, является большой во время второго периода Р2, световые пятна 910 дуги образуются в большом количестве. При этом выступ 900а, образованный на поверхности первого электрода 92, который является анодом, расходуется, и поверхность выступа 900а становится плоской.
Далее, фиг. 9(В) является диаграммой, иллюстрирующей второе состояние Ps2 полярности, которое реализуется, когда второй период Р2 переходит в первый период Р1, а полярность инвертируется. Как показано на фиг. 9(В), дуга AR2 создается между первым электродом 92 и вторым электродом 93.Поскольку мощность, подаваемая на газоразрядную лампу 90, уменьшается во время первого периода Р1, световые пятна 920 дуги, образуемые на выступах 900а и 900b, уменьшаются.
Далее, фиг 9(С) представляет собой диаграмму, иллюстрирующую случай, в котором период переключается на первый период, и прошло заданное время. Как показано на фиг. 9(С), положения световых пятен 920 дуги со стороны катода (стороны первого электрода 92) перемещаются на нижнюю сторону. Это обусловлено тем, что световые пятна 920 дуги во время первого периода Р1 меньше, чем световые пятна 910 дуги во время второго периода Р2, и легко перемещаются по поверхности выступа 900а, ставшей плоской во время второго периода Р2. Перемещение световых пятен дуги происходит только со стороны катода, с которой излучаются электроны.
При перемещении положений световых пятен 920 дуги расстояние между световыми пятнами дуги увеличивается. То есть, расстояние между световыми пятнами дуги является расстоянием между электродами. На фиг. 9(В) и положение светового пятна 920 дуги со стороны первого электрода 92 и положение светового пятна дуги со стороны второго электрода 93 находятся в середине выступов 900а и 900b в вертикальном направлении. Следовательно, дуга AR2a создается практически горизонтально, при этом расстояние W1 между световыми пятнами дуги является таким же, как и практически горизонтальное расстояние между выступами 900а и 900b.
В противоположность вышеописанному, поскольку световое пятно 920 дуги со стороны катода (стороны первого электрода 92) движется вниз на фиг. 9(С), дуга AR2b создается в состоянии, отклоненном от горизонтального состояния, и, следовательно, расстояние W2 между световыми пятнами дуги больше, чем расстояние W1 между световыми пятнами дуги.
В связи с этим, при перемещении световых пятен дуги по электродам расстояние между электродами увеличивается, и, следовательно, яркость газоразрядной лампы уменьшается.
При перемещении положений световых пятен дуги положения плавких электродов или количество плавких электродов изменяются. В результате этого формы электродов становятся изменчивыми, и электроды быстро расходуются.
Фиг. 10(А) и 10(В) иллюстрируют фотографии, на которых показано фактическое перемещение световых пятен дуги. И фиг. 10(А), и 10(В) иллюстрируют случай второго состояния Ps2 полярности.
Фиг. 10(А) иллюстрирует момент (0 с), в который наступает первый период Р1. Как показано на фиг. 10(А), может быть подтверждено, что световое пятно 920А дуги образуется в вертикальном направлении в середине выступа 900аА, сформированном на первом электроде 92А сразу же после наступления первого периода.
С другой стороны, фиг. 10(В) представляет собой диаграмму, иллюстрирующую состояние после того, как наступил первый период Р1 и прошло 1/240 с. Как показано на фиг. 10(В), может быть подтверждено, что световое пятно 920А дуги движется вниз по выступу 900аА.
С другой стороны, в данном варианте осуществления ввиду того, что переменный ток высокой частоты подается во время первого периода Р1, полярность каждого электрода быстро изменяется, и время, в течение которого каждый электрод выполняет функцию катода, становится весьма небольшим. Скорость перемещения светового пятна дуги составляет около 50 мм/с, если пренебрегать ускорением. Следовательно, в тех случаях, когда время, в течение которого каждый электрод выполняет функцию катода, является весьма небольшим, расстояние, на которое перемещается световое пятно дуги, является чрезвычайно коротким, несмотря на то, что электрод выполняет функцию катода, а перемещение светового пятна дуги вследствие этого уменьшается. В связи с этим, поскольку перемещение световых пятен дуги уменьшается, расход электродов уменьшается, и, следовательно, срок службы газоразрядной лампы может быть увеличен.
В данном варианте осуществления могут использоваться нижеследующие конфигурации.
Во время второго периода Р2 ток, подаваемый на газоразрядную лампу 90, может представлять собой постоянный ток.
На фиг. 8 все первые периоды Р1 и вторые периоды Р2 начинаются со второго состояния Ps2 полярности. Иными словами, переменные токи во время всех первых периодов Р1 и вторых периодов Р2 имеют одну и ту же фазу.
В противоположность вышеописанному, два первых периода Р1, чередующиеся во времени с одним вторым периодом Р2, могут иметь противоположные относительно друг друга фазы. То есть, в тех случаях, когда один первый период Р1 начинается со второго состояния Ps2 полярности, следующий первый период Р1 может начинаться с первого состояния Ps1 полярности.
Кроме того, два вторых периода Р2, чередующиеся во времени с одним первым периодом Р1, могут иметь противоположные относительно друг друга фазы. То есть, в тех случаях, когда один второй период Р2 начинается со второго состояния Ps2 полярности, следующий второй период Р2 может начинаться с первого состояния Ps1 полярности.
В связи с этим, поскольку расход первого электрода 92 и расход второго электрода 93 выполнен практически равномерным, увеличение расстояния между электродами из-за измененного расхода электрода может быть сокращено.
Далее описываются варианты осуществления.
Сначала описывается вариант осуществления 1.
Был проведен эксперимент по перемещению световых пятен дуги в момент изменения частоты тока возбуждения во время первого периода и частоты тока возбуждения во время второго периода.
В качестве газоразрядной лампы использовалась ртутная лампа высокого давления, номинальная мощность который составляет 230 Вт.
В качестве тока возбуждения во время и первого, и второго периодов использовался переменный ток прямоугольной формы. Когда частота первого периода изменялась на 240 Гц, 480 Гц и 960 Гц, частота второго периода изменялась на 160 Гц, 320 Гц и 640 Гц соответственно.
В каждом эксперименте устанавливалась постоянная частота второго периода. Иными словами, в отличие от форм кривой тока возбуждения, приведенных в качестве примера на фиг. 8, использовались формы кривой тока возбуждения, частота которых является одной и той же во время периодов Р2а, P2b и Р2с. То же относится и к первому периоду.
Абсолютное значение коэффициента мощности во время первого периода устанавливалось равным 0,55, а абсолютное значение коэффициента мощности во время второго периода устанавливалось равным 1,15. То есть коэффициент мощности (коэффициент тока возбуждения) первого периода устанавливался равным приблизительно 48% от коэффициента мощности (коэффициента тока возбуждения) второго периода.
Аналогично форме кривой тока возбуждения, приведенной в качестве примера на фиг. 8, длительность первого периода устанавливалась равной 1/480 с, а длительность второго периода устанавливалась равной 1/160 с.
Как показано на фиг. 10(А) и 10(В), перемещение световых пятен дуги наблюдалось с использованием фотографий, получаемых путем фотографирования электродов. Каждый из электродов фотографировался после того, как была включена газоразрядная лампа и прошло заданное время, иными словами, после того, как функционирование газоразрядной лампы стабилизировалось и прошло 1/960 с после момента, в который второй период перешел в первый период, и момента, в который период перешел в первый период. Оценивалось перемещение световых пятен дуги из положений световых пятен дуги на двух полученных фотографиях. Результат приведен в Таблице 1.
[Таблица 1]
<b>ТАБЛИЦА 1</b>
Частота (Гц) Второго Периода
160
320
640
Частота (Гц) Первого Периода
240
×
×
×
480
×
×
×
960
О
О
О
В Таблице 1 знак × означает случай, в котором световое пятно дуги перемещалось, а знак О означает случай, в котором световое пятно дуги не перемещалось.
Из Таблицы 1 понятно, что перемещение световых пятен дуги происходит в любом из случаев, в которых частота второго периода составляет 160 Гц, 320 Гц и 640 Гц, когда частота первого периода составляет 240 Гц и 480 Гц. В противоположность вышеописанному, понятно, что никакого перемещения световых пятен дуги не происходит в любом из случаев, в которых частота второго периода составляет 160 Гц, 320 Гц и 640 Гц, когда частота первого периода составляет 960 Гц.
В связи с этим, путем установки частоты первого периода равной высокой частоте было подтверждено, что перемещение световых пятен дуги уменьшается независимо от частоты второго периода.
Далее описывается вариант осуществления 2.
Проводилось измерение расстояния перемещения световых пятен дуги в момент изменения частоты первого периода без изменения вида формы кривой тока возбуждения второго периода. Вид формы кривой тока возбуждения во время второго периода устанавливался таким образом, что частота изменялась во время каждого периода (например, периодов P2a, P2b и Р2с), как приведено в качестве примера на фиг. 8. В частности, частота второго периода была установлена изменяющейся во время каждого периода периодически в следующем порядке: 160 Гц, 320 Гц и 960 Гц. Вид формы кривой тока возбуждения во время первого периода устанавливался таким образом, что во время каждого периода частота была одинаковой, как в варианте осуществления 1.
Используемая газоразрядная лампа, коэффициенты мощности с первого периода по второй период и длительности первого и второго периодов устанавливались такими же, как и в варианте осуществления 1.
Каждое измерение расстояния перемещения световых пятен дуги проводилось, когда частота первого периода изменялась на 200 Гц, 240 Гц, 400 Гц, 480 Гц, 800 Гц и 960 Гц. Измерение расстояния перемещения световых пятен дуги проводилось посредством измерения изображений с использованием фотографий, полученных фотографированием электродов. Фотографирование электродов - такое же, как в варианте осуществления 1. Результат приведен в Таблице 2.
[Таблица 2]
<b>ТАБЛИЦА 2</b>
Частота (Гц) Первого Периода
Расстояние (мм) Перемещения Световых Пятен Дуги
200
0,2
240
0,2
400
0,05
480
0,05
800
0
960
0
Из Таблицы 2 понятно, что расстояние перемещения световых пятен дуги уменьшается с увеличением частоты первого периода. Кроме того, может быть подтверждено, что расстояние перемещения световых пятен дуги составляет 0 мм, когда частота первого периода составляет 800 Гц или больше, при этом перемещение световых пятен дуги уменьшается. С точки зрения тенденции, состоящей в том, что расстояние перемещения световых пятен дуги уменьшается от 200 Гц к 480 Гц, перемещение световых пятен дуги считается достаточно уменьшившимся, когда частота первого периода составляет около 750 Гц или более.
Как описано выше, путем установки частоты первого периода равной 750 Гц или более было подтверждено, что перемещение световых пятен дуги уменьшается, при этом расход электродов газоразрядной лампы может быть уменьшен.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
10 Осветительное устройство газоразрядной лампы (устройство возбуждения газоразрядной лампы)
40 блок управления
90 газоразрядная лампа
200 устройство источника света
230 блок возбуждения газоразрядной лампы
330R, 330G, 330B жидкокристаллические модуляторы света (элементы модуляции света)
350 проекционная оптическая система
410 очки с активными затворами
500 проектор
Р1 первый период
Р2 второй период