專利名稱：投影裝置和投影方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影裝置和投影方法，其能夠通過利用白光源和色輪 以時分方式構(gòu)成原色分量的圖像，從而投影彩色圖像。
背景技術(shù)：
在數(shù)字光顯處理(DLP)(注冊商標)系統(tǒng)的投影裝置中，以時分方式經(jīng)由 一個部件透射來自白光源的每一種原色分量的光，這個部件稱為色輪，其 至少具有紅(R)、綠(G)和藍(B)的原色濾色器，并且由光調(diào)制元件以時分方 式連續(xù)的反射原色光以顯示單色圖像。結(jié)果，構(gòu)成并投影了光學(xué)圖像，從 而投影并顯示了彩色圖像。
在此類投影裝置中，將執(zhí)行電弧放電的高壓汞汽燈用作白光源，用交 流電驅(qū)動汞汽燈。將色輪的旋轉(zhuǎn)頻率設(shè)定為白光源的驅(qū)動頻率的整數(shù)倍。
圖4示出了一種普通的色輪1的結(jié)構(gòu)。在該圖中，箭頭r表示旋轉(zhuǎn)方向。 在此，輪1采用了總共4段的結(jié)構(gòu)，其中，除了紅(R)、綠(G)和藍(B)色段 之外還布置了白色(W)(實際上是透明的)段。
色輪1的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動與要投影的圖像的幀頻同步，許多情況下將其設(shè)定 為50(PAL)/60(NTSC)[Hz]。
如果燈的驅(qū)動與圖像的幀頻不同步，作為光源的燈的驅(qū)動(放電)就會引 起問題，例如圖像的閃爍。因此，總是以50/60[Hz]驅(qū)動普通的光源燈。
圖5顯示了響應(yīng)于光源燈的驅(qū)動周期，普通色輪的驅(qū)動時序。在此圖 中，將光源燈的頻率設(shè)定為60[Hz]。相對照地，將舉例說明將色輪1的驅(qū) 動頻率加倍到120[Hz]的情況。
在一個燈驅(qū)動周期(=1/60[秒])的上半段(即1/120[秒])期間內(nèi)以一個極 性驅(qū)動光源燈，例如正(+)極性。與此同步，將色輪1的R、 G、 B和W段 按照此順序插入到光路中。
然后，在下半段期間(即1/120[秒])內(nèi)，以另一極性驅(qū)動光源燈，例如負
(-)極性。類似地，與此同步，將色輪的R、 G、 B和W段按照此順序插入 到光路中。
因此，將色輪的旋轉(zhuǎn)頻率設(shè)定為燈的驅(qū)動頻率的整數(shù)倍是適當?shù)?。?一方面，為了實現(xiàn)更亮的投影圖像，就需要具有高發(fā)射亮度的燈。
然而，燈的驅(qū)動頻率取決于燈的結(jié)構(gòu)和性能。在僅僅簡單地采用具有 高發(fā)射亮度的結(jié)構(gòu)的情況下，就有可能需要以一個偏離于該同步頻率的頻 率來驅(qū)動燈。
然而，當不采用該同步頻率(例如，50/60[Hz])來驅(qū)動燈時，就出現(xiàn)了如 上所述的諸如圖像閃爍之類的圖像質(zhì)量的大問題。結(jié)果，即使這種燈具有 高發(fā)射亮度，也不能在DLP系統(tǒng)的投影機中使用這種燈。
此外，已經(jīng)考慮了另一個技術(shù)，在該技術(shù)中，將燈的驅(qū)動頻率設(shè)定為 例如色輪旋轉(zhuǎn)頻率的0.75倍。如由上述所理解的，不必將色輪的旋轉(zhuǎn)頻率 設(shè)定為燈的驅(qū)動頻率的整數(shù)倍(例如，日本專利申請公開特許公報No. 2003-162001)。
然而，即使在該專利文獻所述的技術(shù)中，色輪的每一段的時間期間(色 輪上每一段的占用角度)受到燈的驅(qū)動頻率的影響。因此，不能任意設(shè)定色 輪的每一段的時間期間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對一種投影裝置和投影方法，其在不縮短燈的使用壽命及起 因于閃爍而損壞圖像質(zhì)量的情況下，改善了投影圖像的亮度。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，投影裝置包括光源，其借助于交流放電 發(fā)出白光；色輪，將其插入到光源的光路中，其中，沿著色輪的外圍方向 以任意扇形角度構(gòu)成多個色段，將所述多個色段配置為借助于旋轉(zhuǎn)色輪、 以時分方式透射白光中的多個波段成分；色輪驅(qū)動單元，其以恒定速度旋 轉(zhuǎn)色輪；以及光源驅(qū)動單元，其以比色輪旋轉(zhuǎn)周期短的周期對光源進行交 流放電，同時以一定時序反轉(zhuǎn)極性，以切換插入到光路中的色輪的段。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，投影裝置的投影方法，其中，投影裝置 包括光源，其借助于交流發(fā)電發(fā)出白光；以及色輪，將其插入到光源的 光路中，其中，沿著色輪的外圍方向以任意扇形角度構(gòu)成多個色段，將色
段配置為借助于旋轉(zhuǎn)色輪、以時分方式透射白光中的多個波段成分，該投 影方法包括
以比色輪旋轉(zhuǎn)周期短的周期對光源進行交流放電，同時以一定時序反 轉(zhuǎn)極性，以切換插入到光路中的色輪的段。
在隨后的說明中將闡明本發(fā)明其它目的和優(yōu)點，依據(jù)說明一部分會顯 而易見，或通過實踐本發(fā)明而被理解。
借助于下文具體指出的手段和組合，可以實現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的和 優(yōu)點。


所包含的構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的各個實施例，其與 以上給出的總體說明和以下給出的詳細說明一起起到了解釋本發(fā)明原理的 作用，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)投影裝置的電路結(jié)構(gòu)的框圖； 圖2是響應(yīng)于實施例中光源燈的驅(qū)動周期，色輪的驅(qū)動時序的曲線圖； 圖3是響應(yīng)于實施例中低亮度模式中的光源燈的驅(qū)動周期，色輪的驅(qū) 動時序的曲線圖4是一種普通色輪結(jié)構(gòu)的圖示；以及
圖5是響應(yīng)于光源燈的驅(qū)動周期，該普通色輪的驅(qū)動時序的圖示。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖來說明根據(jù)本發(fā)明的投影裝置和投影方法的實施例。 在以下說明中，將本發(fā)明應(yīng)用于數(shù)字光顯處理(DLP)(注冊商標)系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 投影裝置10。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)投影裝置10的電路結(jié)構(gòu)。將從輸 入/輸出連接器單元11輸入的各種標準的圖像信號經(jīng)輸入/輸出接口(I/F)12 和系統(tǒng)總線SB提供給圖像轉(zhuǎn)換單元13，并轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定格式的圖像信 號。將轉(zhuǎn)換后的信號提供給投影編碼器14。
投影編碼器14顯影并在視頻RAM 15中存儲所提供的圖像信號，由存 儲在視頻RAM 15中的圖像信號產(chǎn)生視頻信號，隨后將視頻信號輸出到投
影驅(qū)動單元16。
投影驅(qū)動單元16響應(yīng)于所提供的圖像信號，以高速時分方式適當?shù)仳?qū) 動微鏡面元件17，微鏡面元件17例如是空間光調(diào)制元件(SOM)。驅(qū)動頻率 是基于例如120[幀/秒]的幀速率、所分割的顏色分量數(shù)量以及顯示等級數(shù)量 之間的乘積。
光源燈19例如由布置在反射器18中的高壓汞汽燈構(gòu)成，其發(fā)出具有 高亮度的白光，并且通過色輪20來適當?shù)?、選擇性地透射白光中的各個原 色分量。由此，各個原色分量的亮度分布在光通路21中均布，并且各個原 色分量由鏡面22完全反射，并施加于微鏡面元件17。結(jié)果，由反射光構(gòu)成 了光學(xué)圖像，將該圖像經(jīng)投影透鏡23投影并顯示在屏幕(在此未示出)上。
由燈驅(qū)動單元24來控制光源燈19的發(fā)光，并且還將布置在反射器18 的光源燈19附近的溫度傳感器25的檢測輸出提供給燈驅(qū)動單元24，并且 在其中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
用以旋轉(zhuǎn)色輪20的電機(M)26根據(jù)從色輪驅(qū)動單元27提供的電壓，以 恒定速度旋轉(zhuǎn)。由位置傳感器28檢測色輪20的旋轉(zhuǎn)位置，具體而言，是 在紅(R)、綠(G)、藍(B)和白(W)段之間的邊界的切換位置，并將所生成的檢 測輸出提供給色輪驅(qū)動單元27，并其中進行數(shù)字化。
以上電路的全部操作都由控制單元29來控制。控制單元29的組成包 括CPU;非易失性存儲器，其存儲在投影操作期間要由CPU執(zhí)行的操作 程序；工作存儲器等。
控制單元29還經(jīng)系統(tǒng)總線SB連接到聲音處理單元30。
聲音處理單元30包括聲音源電路，用于PCM聲源等。聲音處理單元 30將在投影操作期間提供的聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬數(shù)據(jù)，并且在必要情況下, 驅(qū)動揚聲器31以放大并發(fā)出聲音，或者產(chǎn)生嘟嘟聲等。
在數(shù)據(jù)投影裝置10中，將在布置于數(shù)據(jù)投影裝置10的外殼上表面上 的鍵開關(guān)(SW)單元32中的每一個鍵操作信號都直接輸入到控制單元29中。 而且，來自Ir接收單元33的信號也直接輸入到控制單元29中。
Ir接收單元33經(jīng)分別布置在數(shù)據(jù)投影裝置10外殼的前表面和后表面 的Ir接收窗口部，接收來自附屬于數(shù)據(jù)投影裝置10的遠程控制器沐示出) 的操作信號，或者來自外圍設(shè)備的滿足IrDA標準的紅外調(diào)制信號。隨后，
Ir接收單元33將所接收的信號轉(zhuǎn)換為編碼信號，以將該信號發(fā)送到控制單 元29。
接下來，將說明以上實施例的操作。
在數(shù)據(jù)投影裝置10中，在普通光發(fā)射時間和低亮度光發(fā)射時間兩個階 段中，控制光源燈19的驅(qū)動。就是說，在普通光發(fā)射時間，將額定電壓施 加到光源燈19以驅(qū)動燈，并且還以額定條件執(zhí)行借助于冷卻風(fēng)扇等(圖1 中未示出)的冷卻操作。另一方面，在低亮度光發(fā)射時間，將一個低于額定 電壓且不會對燈的壽命等產(chǎn)生不利影響的預(yù)定電壓施加到光源燈19以驅(qū)動 燈。根據(jù)由較低光發(fā)射亮度造成的較低加熱值，以一個低于額定條件的條 件來執(zhí)行借助于冷卻風(fēng)扇等的冷卻操作。結(jié)果，減小了整體功耗和噪聲的 生成。
色輪20具有四個段，例如紅(R)、綠(G)、藍(B)和白(W)?？紤]到用于 圖4所示色輪1中每一段的濾色器的波段特性和顏色平衡，任意設(shè)定扇形 段R、 G、 B和W的扇形角度，以使得各個扇形的角度彼此不同，且角度 之和是360度。
圖2示出了在普通光發(fā)射時間中，光源燈19的光發(fā)射驅(qū)動周期和色輪 20的色輪驅(qū)動時序。
如圖2所示，以恒定速度旋轉(zhuǎn)色輪20，將色輪20的旋轉(zhuǎn)周期固定在例 如1/120[秒]。另一方面，在控制單元29和燈驅(qū)動單元24的控制下，與對 插入到光路中的色輪20的每一段進行切換的時序同步地、借助于對極性進 行反轉(zhuǎn)來驅(qū)動光源燈19。
以下，在光源燈19的交流驅(qū)動期間，將燈的一個驅(qū)動方向稱為正，將 借助于反轉(zhuǎn)極性而獲得的另一個驅(qū)動方向稱為負。
具體而言，在色輪20的第一旋轉(zhuǎn)周期中，在將色輪20的R段插入到 光路中時，以正向極性來驅(qū)動光源燈19。隨后，在將G、 B段插入到光路 中時，以負向的反轉(zhuǎn)極性來驅(qū)動燈。
在將W段插入到光路中時，以正向極性來驅(qū)動光源燈19。隨后，在第 二旋轉(zhuǎn)周期中，在將R段插入到光路中時，以負向的反轉(zhuǎn)極性來驅(qū)動燈。
在將段G、 B段插入到光路中時，以正向極性來驅(qū)動光源燈19。隨后， 在將W段插入到光路中時，以負向的反轉(zhuǎn)極性來驅(qū)動燈。
如由以上所理解的，將色輪20旋轉(zhuǎn)兩次的時間期間稱為一個驅(qū)動樣式 循環(huán)，并且光源燈19的驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)時序與切換色輪20的段的時序同步。
用以下方式來實現(xiàn)這種配置。位置傳感器28檢測色輪20的旋轉(zhuǎn)位置， 色輪驅(qū)動單元27數(shù)字化所生成的檢測信號，并將數(shù)字化的信號提供給控制 單元29。隨后，控制單元29向燈驅(qū)動單元24提供驅(qū)動信號以根據(jù)色輪20 每一段的任意設(shè)定的扇形角度來切換段，并且燈驅(qū)動單元24響應(yīng)于該驅(qū)動 信號，點亮光源燈19，從而控制燈的極性反轉(zhuǎn)時序。
如上所述，將色輪20旋轉(zhuǎn)兩次的時間期間稱為一個驅(qū)動樣式循環(huán)，并 且光源燈19的驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)時序與切換色輪20的段的時序同步。在一個 驅(qū)動樣式循環(huán)中，控制燈19的驅(qū)動，以便包括三個周期。
圖3示出了在低亮度光發(fā)射時間中，光源燈19的光發(fā)射驅(qū)動周期和色 輪20的色輪驅(qū)動時序。
如圖3所示，以近似于普通光發(fā)射時間的恒定速度來旋轉(zhuǎn)色輪20，并 且將色輪20的旋轉(zhuǎn)周期固定在例如1/120[秒]。另一方面，在控制單元29 和燈驅(qū)動單元24的控制下，與對插入到光路中的色輪20的段進行切換的 時序同步地、借助于對極性進行反轉(zhuǎn)來驅(qū)動光源燈19。
具體而言，在色輪20的第一旋轉(zhuǎn)周期中，在將色輪20的R段插入到 光路中時，以正向極性驅(qū)動光源燈19。隨后，在將G段插入到光路中時， 以負向的反轉(zhuǎn)極性來驅(qū)動燈19。
接下來，在將B段插入到光路中時，以正向極性驅(qū)動光源燈19。隨后， 在將W段插入到光路中時的前半段期間中，以負向的反轉(zhuǎn)極性來驅(qū)動燈19。
在將W段插入到光路中時的后半段期間中，以正向極性驅(qū)動光源燈19。 隨后，在第二旋轉(zhuǎn)周期中，在將R段插入到光路中時，以負向的反轉(zhuǎn)極性 來驅(qū)動燈19。
在將G段插入到光路中時，以正向極性驅(qū)動光源燈19。隨后，在將B 段插入到光路中時，以負向的反轉(zhuǎn)極性來驅(qū)動燈19。
隨后，在將W段插入到光路中時的前半段期間中，以正向極性驅(qū)動光 源燈19。在將W段插入到光路中時的后半段期間中，以負向的反轉(zhuǎn)極性來 驅(qū)動燈19。
如由以上所理解的，將色輪20旋轉(zhuǎn)兩次的時間期間稱為一個驅(qū)動樣式
循環(huán)，光源燈19的驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)時序與對色輪20的段進行切換的時序同 步。在一個驅(qū)動樣式循環(huán)中，控制燈19的驅(qū)動，以便包括五個周期。
如上所述，在普通光發(fā)射時間中燈19的放電周期(光發(fā)射周期)與在低 亮度發(fā)射時間中的不等，與對插入到光路中的色輪20的段進行切換的時序 同步地、借助于對極性進行反轉(zhuǎn)來驅(qū)動光源燈19。
因此，根據(jù)構(gòu)成色輪20的各個段的時間寬度(扇形角度)設(shè)定，可以增 加每單位時間光源燈19的放電次數(shù)(光發(fā)射次數(shù))。因此，光源燈19的溫度 控制是很容易的。
而且，由于考慮到構(gòu)成色輪20的多個色段R、 G、 B和W的時間寬度， 同步地驅(qū)動光源燈19，以便在將段插入到光路期間，交替地反轉(zhuǎn)光源燈19 的極性，因此可以避免閃爍、色差等的出現(xiàn)。
而且，在光源燈19的低亮度光發(fā)射時間，將段W插入到光路中的時 間期間分割為兩個子期間，并且驅(qū)動光源燈19，以便與這兩個子期間同步 地反轉(zhuǎn)光源燈19的極性。
因此，即使在光源燈19的低驅(qū)動電壓的低亮度發(fā)射時間時，也增加了 光源燈19的放電次數(shù)，從而避免了燈19的端電極的溫度降低到允許范圍 以下，并且不會對顏色分量的平衡等造成負面影響。可以進一步加寬可能 的溫度控制范圍，以預(yù)先避免縮短光源燈19的壽命。
注意在以上實施例中，已經(jīng)說明了光源燈19由高壓汞汽燈構(gòu)成，但本 發(fā)明不限于該實施例。本發(fā)明可以類似地使用另一種燈，例如在燈管中具 有更高壓力的超高壓汞汽燈，只要燈的放電類型是在由交流驅(qū)動反轉(zhuǎn)極性 時發(fā)光的就可以。
另外，本發(fā)明不限于以上實施例，可以在本發(fā)明范圍內(nèi)進行各種修改。 而且，以上實施例包括不同階段的發(fā)明，可以對多個所公開的構(gòu)成要 件適當?shù)剡M行組合，以便可以選取不同的發(fā)明。例如，即使在將一些構(gòu)成 要件從實施例中所述的全部構(gòu)成要件中去除的情況下，也能夠提取出己經(jīng) 去除了構(gòu)成要件的結(jié)構(gòu)作為發(fā)明，只要可以解決要由本發(fā)明解決的至少一 個在問題段落中所述的問題，并獲得在本發(fā)明效果段落中所述的至少一個 效果。
權(quán)利要求
1、一種投影裝置，包括 光源，其借助于交流放電發(fā)出白光 色輪，將其插入到所述光源的光路中，并且其中，沿著所述色輪的外圍方向以任意扇形角度構(gòu)成多個色段，將所述多個色段配置為借助于旋轉(zhuǎn)所述色輪、以時分方式透射所述白光中的多個波段成分；色輪驅(qū)動單元，其以恒定速度旋轉(zhuǎn)所述色輪；以及光源驅(qū)動單元，其以比所述色輪的旋轉(zhuǎn)周期短的周期對所述光源進行交流放電，同時以一定時序反轉(zhuǎn)極性，以切換插入到所述光路中的所述色輪的段。
2、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，所述光源驅(qū)動單元驅(qū)動所述 光源，以便在將構(gòu)成所述色輪的多個色段插入到所述光路中時，交替地反 轉(zhuǎn)所述光源的極性。
3、 如權(quán)利要求2所述的投影裝置，其中，所述色輪具有透明段，所述 透明段按照原樣透射來自所述光源的白光；并且所述光源驅(qū)動單元驅(qū)動所述光源，以便在將所述透明段插入到所述光 路中時，反轉(zhuǎn)所述光源的極性。
4、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，在所述光源的所述交流放電 的一個周期中，所述光源驅(qū)動單元的操作周期包括第一周期和第二周期中 的一種，在所述第一周期中，將構(gòu)成所述色輪的所述多個色段中的兩個色 段插入到所述光路中，在所述第二周期中，將構(gòu)成所述色輪的所述多個色 段中的三個色段插入到所述光路中。
5、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，在所述光源的所述交流放電 的一個周期中，所述光源驅(qū)動單元的操作周期包括這樣的周期在該周期 中，僅將構(gòu)成所述色輪的所述多個色段中的一個色段插入到所述光路中。
6、 如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，在所述光源的所述交流放電 的一個周期中，所述光源驅(qū)動單元的操作周期包括第一周期和第二周期中 的一種，在所述第一周期中，將構(gòu)成所述色輪的所述多個色段中的一個色 段插入到所述光路中，在所述第二周期中，將構(gòu)成所述色輪的所述多個色 段中的兩個不同色段插入到所述光路中。
7、 如權(quán)利要求6所述的投影裝置，其中，在所述光源的所述交流放電 的一個周期中，所述光源驅(qū)動單元的操作周期包括這樣的周期在該周期中，將構(gòu)成所述色輪的所述多個色段中的透明段插入到所述光路中。
8、 一種投影裝置的投影方法，所述投影裝置包括光源，其借助于交 流放電發(fā)出白光；以及色輪，將其插入到所述光源的光路中，其中，沿著 所述色輪的外圍方向以任意扇形角度構(gòu)成多個色段，將所述多個色段配置 為借助于旋轉(zhuǎn)所述色輪、以時分方式透射所述白光中的多個波段成分，該 方法包括以比所述色輪旋轉(zhuǎn)周期短的周期對所述光源進行交流放電，同時以一 定時序反轉(zhuǎn)極性，以切換插入到所述光路中的所述色輪的段。
全文摘要
一種投影裝置，包括光源；色輪，將其插入到光源光路中，其中，沿著色輪的外圍方向構(gòu)成多個色段。將色段配置為在色輪旋轉(zhuǎn)期間，以時分方式透射白光中的多個波段成分。光源驅(qū)動單元，其以比色輪旋轉(zhuǎn)周期短的周期對光源進行交流放電，同時以一定時序反轉(zhuǎn)極性，以切換插入到光路中的色輪的段。
文檔編號G03B21/00GK101366275SQ200780001960
公開日2009年2月11日 申請日期2007年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月11日
發(fā)明者原口隆俊, 小久保孝志, 濱中秀雄 申請人:卡西歐計算機株式會社