(57)【要約】フレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムのコンパクト光エンジン２２は、ＬＥＤのような単色光源２６，２７，２８のセットを利用する。ＬＥＤセットは、それぞれのＬＥＤについて１つである光コレクタとして反射体２９，３０，３１のアレイ、収集された光を色結合手段３５に結合するための光結合素子３２，３３，３４を含むコンパクト光入力モジュール２３，２４，２５に組み込まれる。色結合器は、異なる色の光をビームに結合するためにダイクロイックフィルタ３６，３７を利用する。ビームの光強度は、均質な光ガイド３８により均質化される。増加された光出力は、定格化された最大のＤＣ駆動電流の５倍以上である、１／５のデューティ比でＬＥＤをパルス駆動することで寿命を犠牲にすることなしに得られる。
2007529035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム用の光エンジンであって、
それぞれのモジュールが単色光源のセットと前記光源のセットからの光を収集する光収集手段のアレイと光結合素子とを含む少なくとも２つの光入力モジュールと、
入力面と出力面を有し、透過側と反射側とを有する少なくとも１つのダイクロイックフィルタを有する色結合器と、
前記色結合器から光を統合し、前記色結合器の前記出力面に結合される入力面と、前記統合された光を出力する出力面とを有する光統合素子と、
を有することを特徴とする光エンジン。
【請求項２】
３つの光入力モジュールが提供され、
前記色結合器は、２つのクロスダイクロイックフィルタを有するＸキューブを有する、
請求項１記載の光エンジン。
【請求項３】
前記光収集手段は、反射体を有する、
請求項１記載の光エンジン。
【請求項４】
前記単色光源の少なくとも１つのセットは、ＬＥＤチップのアレイを有し、少なくとも１つの光収集手段は、ＬＥＤチップのセットと関連する反射体のアレイを有する、
請求項１記載の光エンジン。
【請求項５】
第一の光入力モジュール、第二の光入力モジュール、第三の光入力モジュール、第四の光入力モジュール及び第五の光入力モジュールが提供され、
前記色結合器は、それぞれのフィルタが透過側と反射側を有する第一のダイクロイックフィルタ、第二のダイクロイックフィルタ、第三のダイクロイックフィルタ及び第四のダイクロイックフィルタを有し、
前記第一の入力モジュールは、前記色結合器の第一の入力面に位置され、前記第二及び第四の入力モジュールは、前記色結合器の前記第二の入力面に位置され、前記第三及び第五の入力モジュールは、前記色結合器の前記第三の入力面に位置されており、
前記ダイクロイックフィルタは、前記反射側が前記入力モジュールに面し、前記第一のダイクロイックフィルタの反射側が前記第二の入力モジュールに面し、前記第二のダイクロイックフィルタの反射側が前記第三の入力モジュールに面し、前記第三のダイクロイックフィルタの反射側が前記第四の入力モジュールに面し、前記第四のダイクロイックフィルタの反射側が前記第五の入力モジュールに面して、前記第二及び第三の入力面に対する角度で設定される、
請求項１記載の光エンジン。
【請求項６】
前記単色光源の第一のセット、第二のセット、第三のセット、第四のセット及び第五のセットの放射の中心波長は、それぞれ青（４５５＋／−１５ｎｍ）、シアン（４９５＋／−１５ｎｍ）、緑（５３０＋／−１５ｎｍ）、黄（５９０＋／−１５ｎｍ）及び赤（６２５＋／−１５ｎｍ）であり、それぞれのセットは、約１５〜４０ｎｍの放射帯域幅を有する、
請求項５記載の光エンジン。
【請求項７】
単色光源の少なくとも１つのセットは、異なるピーク波長を有するＬＥＤを含む、
請求項１記載の光エンジン。
【請求項８】
前記光統合素子は、均質な光ガイドである、
請求項１記載の光エンジン。
【請求項９】
前記ＬＥＤチップは、少なくとも１つの光を放出する蛍光物質を有するレイヤと結合される、
請求項４記載の光エンジン。
【請求項１０】
フレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムであって、
少なくとも２つの異なる色の単色光源を供給する光エンジンと、
前記光エンジンからの光を変調する画像形成装置と、
前記光エンジンからの光を前記画像形成装置に中継するリレー光学系と、
変調された光をディスプレイスクリーンに投影する投影光学系と、
前記光エンジンを駆動する駆動エレクトロニクスと、
ディスプレイ信号を入力し、イメージスキャニング信号を前記画像形成装置に供給し、同期信号を駆動エレクトロニクスに供給するための制御エレクトロニクスとを有し、
前記光エンジンは、
それぞれのモジュールが単色光源のセットと前記光源のセットからの光を収集する光収集手段のアレイと光結合素子とを含む少なくとも２つの光入力モジュールと、
入力面と出力面とを有し、透過側と反射側とを有する少なくとも１つのダイクロイックフィルタを有する色結合器と、
前記色結合器からの光を統合し、前記色結合器の前記出力面に結合される入力面と、前記統合された光を出力する出力面とを有する光統合素子と、
を有することを特徴とするフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム。
【請求項１１】
３つの光入力モジュールが提供され、
前記色結合器は、２つのクロスダイクロイックフィルタを有するＸキューブを有する、
請求項１０記載のフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム。
【請求項１２】
前記光収集手段は、反射体を有する、
請求項１０記載のフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム。
【請求項１３】
前記単色光源の少なくとも１つのセットは、ＬＥＤチップのアレイを有し、少なくとも１つの光収集手段は、ＬＥＤチップのセットと関連する反射体のアレイを有する、
請求項１０記載のフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム。
【請求項１４】
第一の光入力モジュール、第二の光入力モジュール、第三の光入力モジュール、第四の光入力モジュール及び第五の光入力モジュールが提供され、
前記色結合器は、それぞれのフィルタが透過側と反射側を有する第一のダイクロイックフィルタ、第二のダイクロイックフィルタ、第三のダイクロイックフィルタ及び第四のダイクロイックフィルタを有し、
前記第一の入力モジュールは、前記色結合器の第一の入力面に位置され、前記第二及び第四の入力モジュールは、前記色結合器の前記第二の入力面に位置され、前記第三及び第五の入力モジュールは、前記色結合器の前記第三の入力面に位置されており、
前記ダイクロイックフィルタは、前記反射側が前記入力モジュールに面し、前記第一のダイクロイックフィルタの反射側が前記第二の入力モジュールに面し、前記第二のダイクロイックフィルタの反射側が前記第三の入力モジュールに面し、前記第三のダイクロイックフィルタの反射側が前記第四の入力モジュールに面し、前記第四のダイクロイックフィルタの反射側が前記第五の入力モジュールに面して、前記第二及び第三の入力面に対する角度で設定される、
請求項１０記載のフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム。
【請求項１５】
前記単色光源の第一のセット、第二のセット、第三のセット、第四のセット及び第五のセットの放射の中心波長は、それぞれ青（４５５＋／−１５ｎｍ）、シアン（４９５＋／−１５ｎｍ）、緑（５３０＋／−１５ｎｍ）、黄（５９０＋／−１５ｎｍ）及び赤（６２５＋／−１５ｎｍ）であり、それぞれのセットは、約１５〜４０ｎｍの放射帯域幅を有する、
請求項１４記載のフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム。
【請求項１６】
単色光源の少なくとも１つのセットは、異なるピーク波長を有するＬＥＤを含む、
請求項１０記載のフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム。
【請求項１７】
前記光統合素子は、均質な光ガイドである、
請求項１０記載のフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム。
【請求項１８】
前記ＬＥＤチップは、少なくとも１つの光を放出する蛍光物質を有するレイヤと結合される、
請求項１３記載のフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム。
【請求項１９】
単色光源のようなＬＥＤのセットを組み込んだフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムを駆動する方法であって、
当該方法は、定格化された最大のＤＣ駆動電流の少なくとも５倍の電流でＬＥＤのセットを駆動するステップを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記駆動はパルス駆動として実行される、
請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記パルス駆動は、１／５である平均デューティサイクルを使用して実行される、
【請求項２２】
単色光源として２以上のＬＥＤのセットを組み込んだフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムを駆動する方法であって、当該方法は、異なる幅及び／又は異なる高さを有する電流パルスでＬＥＤのセットを駆動するステップを含む、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイに関し、より詳細には、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような複数セットの単色光源を利用したディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
フレーム順次方式のカラーディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のような単一の電気−光学式の光変調装置により特徴付けられ、高速なフレームレートでディスプレイ信号の原色のサブフレームを順次的に処理することでフルカラーディスプレイを生成し、観察者は、原色のサブフレームをフルカラー画像に統合する。
【０００３】
フレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイの利点は、マルチパネル加法的なカラーシステムよりも低コストであり、単一パネルの空間フィルタカラーシステムよりも高い解像度を含む。しかし、現在のシステムは、たとえばカラーホイールといった可動部材を利用して、表示される対応する情報で同期される、広帯域の光源からの原色サブフレームの単色光の照射を生成する。
【０００４】
単色光源が使用される場合、色照射の同期は機械的な手段によるよりはむしろ電気的なスイッチングにより達成することができる。さらに、欠けているカラーフレーム時間の間の光源をオフにすることができるので、照射電力効率を改善することができる。
【０００５】
米国特許第６，２２４，２１６号は、単色光源を利用したフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムを開示している。発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイからの赤、緑及び青の光は、収集され、結合され、光ファイバの束により単一の光インテグレータ、次いでディスプレイ装置に導かれ、フレーム順次方式のカラーディスプレイを生成する。代替的な実施の形態では、３つの個別の光ファイバの束は、赤、緑及び青の光を３つの個別のディスプレイ装置に導く。次いで、３つのディスプレイ装置により変調された光は、Ｘキューブより結合される。
【０００６】
可動部材を使用することなしにフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイを照射するために単色光源を使用する一般的な概念が知られているが、光源を収集、結合及び中継する手段として光ファイバの束の使用は、扱いが難しく、製造するのに高価である大きな装置となる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、フレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムは、ＬＥＤのような単色光源のセットから色結合及び色統合素子に光を入力するコンパクトな光入力モジュールを有するコンパクトな光エンジンを利用する。
【０００８】
それぞれの光入力モジュールは、個々のＬＥＤチップに関連される個々の反射体のアレイのようなコンパクトな光収集手段を含み、色結合素子に光を結合するための単一の光結合素子を含む。色結合素子は、光を光インテグレータに通過させ、光インテグレータは、入力モジュールから結合された光を統合する。光インタグレータは、レンズアレイ、レンチキュラーアレイ、又は特定のコンフィギュレーションにおけるレンズのような公知のタイプからなる場合があり、入力及び出力平面は、個別にレンズのフォーカルプレーンで近似的に位置される。このコンフィギュレーションは、アレイのような入力源にとって特に有効である。光インテグレータは、２００２年６月４日に提出され、本出願と同じ譲受人に譲渡された係属中の米国特許出願１０／１６１，７９８（代理人ドケットＮｏ．ＰＨＵＳ０２０，１７０）に記載されたタイプの均質化光ガイドである場合がある。
【０００９】
個々の単色光源のセットは、光学的に配置され、それぞれの光源のセットが必要とされるように定義された期間の間に画像形成装置を照射するのを可能にし、装置のスキャニングと時間順次的及び同期してスイッチオンされるのを可能にするやり方で電気的に制御される。したがって、フレーム順次方式のカラーディスプレイは、可動部材なしで高い電力効率で、コンフィギュレーションを製造するのに容易なコンパクトに実現される。さらに、かかるフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイは、広い色の範囲を達成するために３原色よりも多くを容易に組み入れることができる。
【００１０】
本明細書で使用されるように、用語「単色光」は、真の単色光源、及び好ましくは１５〜４０ｎｍである比較的小さなＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ−Ｗｉｄｔｈ  Ｈａｌｆ−Ｍａｘｉｍｕｍ）を有する光源の両者を包含する。ＦＷＨＭは、光源の放射の中央の波長の最大強度の高さの半分で、波長の放射ピークの幅として定義される。さらに、用語「単色光」は、同じ知覚された色を有するが僅かに異なるピーク波長である２以上の光源を包含する。たとえば、青発光ＬＥＤは４５５ｎｍ及び４７０ｎｍのピーク波長を有する。これらの条件を満たすＬＥＤは、容易に商業的に利用可能である。
【００１１】
さらに、用語「単色光」は、ＬＥＤ光源の光出力を強調又はシフトするため、１以上の光を放出する光子と結合されるＬＥＤ光源を包含する。典型的に、ＬＥＤの外にあるコーティングの形式における光子のレイヤは、類似又は異なる波長レンジで光を放出するため、ＬＥＤの光出力により励起される。
【００１２】
本発明の１態様によれば、異なる色の単色光源を有する少なくとも２つの光入力モジュールを有するフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム用の光エンジン、異なる色を光ビームに結合する色結合器、及び色結合器から光ビームを統合する光統合器が提供される。単色光源のセットを有することに加えて、それぞれのモジュールは、光源のセットから光を収集する光収集手段、及び収集された光を色結合器に結合する光結合手段を有する。好ましくは、単色光源は、ＬＥＤチップのセットであり、光収集手段は、反射体のアレイであり、それぞれの反射体は、１つのＬＥＤチップ、又は１つの密にパッケージされたＬＥＤチップを超えるチップからなる１つのグループに関連される。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、光エンジンは３つの光入力モジュールを有し、１つは原色の赤、緑及び青のそれぞれ用であり、色結合器は、２つの内部交差されたダイクリックフィルタを有するＸキューブである。ダイクリックフィルタは、ソースカラーの光を同質の光ガイドに通過させるために設定される。
【００１４】
光収集手段は、１以上の反射素子であることが好ましいが、代替的に、たとえば１以上のレンズ素子といった屈折性のあるエレメントとすることができる。
【００１５】
光結合素子は、２００２年６月４日に提出され、本出願と同じ譲受人に譲渡された係属中の米国特許出願１０／１６１，７９８（代理人ドケットＰＨＵＳ０２０１７０）に記載されるタイプの光ガイド素子であることが好ましい。本発明の別の好適な実施の形態によれば、光エンジンは、ディスプレイのカラーギャマット（ｃｏｌｏｒ  ｇａｍｕｔ）を広げるため、たとえば５つのモジュールといった３を超える光入力モジュールを有する。この実施の形態では、光入力モジュールは、引き伸ばされた光ガイド素子を有する色結合器の側面及び端面に位置される。色結合器は、その長さに沿って分布され、光入力モジュールからの光を受け、色結合器の長さに沿って光を同質の光ガイドに向けるために位置される一連の内部ダイクリックフィルタを有する。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、本明細書で記載されるような本発明の光エンジン、光エンジンからの光を変調する画像形成装置、光エンジンから画像形成装置に光を中継するリレー光学系、変調された光をディスプレイスクリーンに投影する投影光学系、光エンジンを駆動する駆動エレクトロニクス、及び、駆動信号を入力し、イメージスキャニング信号を画像形成装置に供給し、同期信号を駆動エレクトロニクスに供給する制御エレクトロニクスを有するフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムが提供される。
【００１７】
好ましくは、画像形成装置は、反射型ＬＯＣＯＳ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ）又はＤＬＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような非発光型のマイクロ画像形成装置である。かかる投影型ディスプレイシステムは、デジタル及びアナログディスプレイ信号をフルモーションビデオ及び映画と同様にフルカラーグラフィック及びスチルイメージディスプレイに変換するため、ビジネス又はコンシューマアプリケーションで有効である。
【００１８】
本発明の更に別の態様によれば、本発明に係るフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムは、評価された最大のＤＣ駆動電流の少なくとも５倍のピーク値を有するパルス電流によりＬＥＤのセットが駆動される駆動方法を利用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、カラーディスプレイを生成するための異なる色の光を発生する光エンジン１１を利用した、従来技術に基づくフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム１０を示す図である。光エンジン１１は、異なる色の単色光源１，２，３，．．．ｉの多数のセットからなる光源１２、並びに光収集及び色結合光学系１３を含む。それぞれ単色光源のセットは、１を超える同じ色の発光素子からなる場合があり、駆動エレクトロニクス１７により駆動され、この駆動エレクトロニクスは、制御エレクトロニクス１８からのフレーム同期信号２１と同期される所与の時間で定義された期間について１以上の光源のセットをオンにする。
【００２０】
光収集及び色結合光学系１３からの光出力は、リレー光学系１４を介して画像形成装置１５に伝送される。画像形成装置１５は、制御エレクトロニクス１８から導出された画像スキャニング信号２０により伝送された光を変調する。制御エレクトロニクス１８は、入力ビデオ信号１９から画像スキャニング信号２０及びフレーム同期信号２１を導出する。画像形成装置１５により変調された光は、ディスプレイスクリーン（図示せず）に投影光学系１６により投影される。
【００２１】
図２は、図１に示されるシステム１０のようなフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムでの使用に適した、本発明の３色の光エンジン２２の１実施の形態を例示している。光エンジン２２は、３原色である赤、緑及び青のそれぞれについて１つである３つの光入力モジュール２３，２４，２５、色結合素子３５及び均質化した光ガイド３８を含む。それぞれ光入力モジュールは、ＬＥＤチップの形式で単色光源２６，２７，２８のセット、個々の反射体２９，３０，３１のアレイの形式での光収集光学系、及び光結合素子３２，３３，３４を含む。
【００２２】
アレイ２９，３０，３１のサイズは、画像形成装置１５の寸法、投影光学系１６の開口等のような、システムパラメータにより決定される。  
それぞれの反射体は、１つのＬＥＤチップと関連付けされる。このアレンジメントは、熱の消散を容易にする利点を有する。改善された熱の消散をもつＬＥＤチップの開発は、複数のＬＥＤチップが互いに密にパッケージされるか、少数又は単一の光収集手段を可能にする、光学系システムのｅｔｅｎｄｕｅに整合する大型のＬＥＤチップとなり、減少されたアセンブリの複雑さの利点を有する。
【００２３】
光結合手段３２，３３，３４は、収集された光をＸキューブ３５の形式で色結合手段に結合し、他の入力面から出力面に異なる色の光の伝播に影響を及ぼすことなしに、選択された色の光がその入力面から定義された出力面に伝播するのを可能にするため、クロスダイクロイックフィルタを利用する商業的に利用可能なプロダクトに結合する。
【００２４】
図２では、Ｘキューブ３５は、入力面３５ａ，３５ｂ，３５ｃ及び出力面３５ｄ、並びに透過面３６ａ，３７ａ及び反射面３６ｂ，３７ｂのそれぞれを有する２つの内部ダイクロイックフィルタ３６及び３７を有する。動作において、色入力モジュール２３からの赤の光（矢印Ｒで示される）は、ダイクロイックフィルタ３６の反射面３６ｂに衝突し、矢印Ｇの方向に反射され、色入力モジュール２４から緑の光（矢印Ｇで示される）は、ダイクロイックフィルタ３６の透過側３６ａ及び３７ａに衝突し、矢印Ｇの方向に透過され、色入力モジュール２５からの青の光（矢印Ｂにより示される）は、矢印Ｇの方向でダイクロイックフィルタ３７の反射側３７ｂにより反射される。赤、青及び緑の光は、Ｘキューブの断面を有するビームの形式で、Ｘキューブ３５の出力面３５ｄを通して矢印Ｇの方向で伝播し、均質化した光ガイド３８の入力面３８ａに入力し、この光ガイドは、ビームの断面及び角度のディメンジョンを変えることなしに、ビームの断面にわたる光強度を平均する。均質化された出力ビームは、出力面３８ｂを介して光エンジン２２を離れる。
【００２５】
Ｒ，Ｇ及びＢのカラーＬＥＤの中央の波長の例は、６２５＋／−１５ｎｍ（赤）、＋５３０／−１５ｎｍ（緑）及び４５５＋／−１５ｎｍ（青）である。Ｘキューブの周りのカラーＬＥＤモジュールのアレンジメントに依存して、異なるフィルタの組み合わせを使用することができる。図２に示されるアレンジメントについて、フィルタ３６は、赤を反射し、５９０＋／−１５ｎｍ前後のカットオフ波長で緑及び青を通過させ、フィルタ３７は、青を反射し、５００＋／−１５ｎｍ前後のカットオフ波長で緑及び赤を通過させる。
【００２６】
図２では、光収集光学系は反射光学系として示される。しかし、光収集光学系は、レンズ又はフレネルレンズのような屈折光学系、若しくは反射及び屈折光学系の組み合わせとすることもできる。
【００２７】
Ｘキューブは３つのみの入力を有するので、３を超える異なる色からの光を結合することができない。本発明の別の実施の形態によれば、カスケード接続されたダイクロイックフィルタは、３を超える色を結合するために光エンジンで使用することができる。かかるアレンジメントは、従来の赤、緑及び青の原色で再生することができるよりも広いカラーギャマットの再生を可能にする。この目的は、ＬＥＤのような可視スペクトルにわたる色をもつ狭帯域の単色光源の可用性により容易にサポートされる。
【００２８】
図３に示されるように、かかる光エンジン４０の１実施の形態は、それぞれが単色光源４６，４７，４８，５０を有する５つの光入力モジュール４１，４２，４３，４４，４５、反射体５１，５２，５３，５４のアレイ、及び光結合素子５６，５７，５８，５９，６０からなる。入力モジュール４１は、色結合素子６１の入力表面６１ａで位置され、残りのセットは、色結合素子６１の反対側の入力面６１ｂ及び６１ｃに沿って分散される。
【００２９】
色結合素子６１は、４つの内部ダイクロイックフィルタ６２，６３，６４，６５を含み、それぞれ第一の透過表面６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ及び第二の反射表面６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂを有する。それぞれのフィルタは、光入力モジュール４１，４２，４３，４４，４５の１つに面する反射表面を有するために位置され、均質化の光ガイド６６に向けて伝播方向Ｐに沿って面しているモジュールから光を反射するための角度で設定される。フィルタは、第一のダイクロイックフィルタ６２がモジュール４１から光を透過し、第二のモジュール４２からの光を反射し、第二のダイクロイックフィルタ６３が第三のモジュール４３からの光を反射し、第一及び第二のモジュール４１及び４２からの光を透過する、等のように、透過及び反射特性を有するために設計される。したがって、それぞれダイクロイックフィルタは、隣接する入力モジュールについて反射型であり、全ての前の色について透過型である。
【００３０】
色結合器６１からの出力ビームは、出力面６１ｂから入力面６６ａを介して均質化光ガイド６６に通過し、出力ビームは、出力面６６ｂを介して光エンジン４０を出る前に均質化される。
【００３１】
ダイクロイックフィルタは、誘電体薄膜スタック又はホログラフィックフィルタのような、公知のタイプのフィルタである場合がある。フィルタは、ノッチ（バンド）フィルタである場合があり、定義された波長のバンドで透過及び／又は反射する。代替的に、エッジフィルタは、所定の波長及び所定の波長より上の波長から透過及び／又は反射し、単色光源のセットがそれら中央の波長に従って連続的に構成される場合に使用することができる。このケースでは、第一の入力モジュール４１は最も長い波長をもつ光出力を有し、残りのモジュール４２，４３，４４，４５は次第に減少する波長を持つ出力を有することが好ましい。かかるアレンジメントでは、ダイクロイックバンドフィルタ６２の反射帯域は、反射率−波長として表現され、図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃ，図４Ｄのそれぞれでグラフ表示されている。代替では、バンドフィルタと同じ減少する波長の進み具合を有する、エッジフィルタが使用される場合がある。
【００３２】
かかる５色のシステムの典型的なカラー及び中央の波長は、青（４５５＋／−１５ｎｍ）、シアン（４９５＋／−１５ｎｍ）、緑（５３０＋／−１５ｎｍ）、黄（５９０＋／−１５ｎｍ）及び赤（６２５＋／−１５ｎｍ）である。それぞれの色は、約２０ｎｍの帯域幅（ＦＷＨＭ）を有する。フィルタは、これら中央の波長及び帯域幅の値に整合するためにつくることができる。カットオフフィルタの典型的なカットオフ波長は、隣接する波長の中間点にある。たとえば、シアン（４９５ｎｍ）を反射し、青（４５５ｎｍ）を透過するフィルタは、４７５＋／−５ｎｍ前後でカットオフ波長を有する。
【００３３】
フレーム順次方式のカラーディスプレイにおいて、１つの特定の色は、画像フレーム時間の分数（公称上は画像フレーム時間の１／ｎ以下、ｎを原色の数とする）についてのみ表示されるので、定格化された最大のＤＣ駆動電流よりも顕著に高い電流でＬＥＤをパルス駆動することができる。これは、顕著に高い瞬間の光出力となるので有利である。たとえば、Ｌｕｘｅｏｎ  Ｇｒｅｅｎ  ＬＥＤは、定格化された最大のＤＣ電流で得られた４倍の瞬間出力を伝送するため、１／５のデューティ比で定格化された最大のＤＣ電流の７倍での電流で駆動することができることを示している。
【００３４】
チップの加熱は駆動電力のＲＭＳ値により主に決定されるため、ＬＥＤを損傷又はその寿命を短くすることなしに、高い瞬間出力を達成するため、短い期間の間に顕著に高い電流（最大ＤＣの５〜７倍）でＬＥＤを駆動することが許容できる。したがって、高いパルス電流で駆動されるＬＥＤの全てを有することが好ましい。
【００３５】
明るさを増加する別の方法は、僅かに異なる色で複数のＬＥＤソースを利用することである。Ｐａｓｈｌｅｙ及びＭａｒｓｈａｌｌによる、本出願の譲受人に譲渡された公開された特許出願ＷＯ０１／４３１１３に開示されるように、個別の色は、ｅｔｅｎｄｕｅにおける増加が僅かであるか増加がない増加されたルーメン出力を有する単一のビームに結合される場合がある。たとえば、４５５ｎｍ及び４７０ｎｍのピーク波長で商業的に入手可能な青色ＬＥＤは、青チャネルにおけるかかる作用のために結合され、５２５ｎｍ及び５６０ｎｍのピーク波長をもつ緑色ＬＥＤは、緑チャネルにおけるかかる作用のために結合され、６１７ｎｍ及び６２５ｎｍのピーク波長をもつ赤ＬＥＤは、赤チャネルにおけるかかる作用のための結合される場合がある。
【００３６】
他方で、商業的なＬＥＤプロダクトは、典型的に３０ｎｍのオーダである、公称の色のピーク波長の所定の分散を有する。ＬＥＤの製造業者は、ピーク波長の分散に基づいてそれらを異なるビンにソートする。必要とされる場合、波長における所望の違いに基づいてＬＥＤを順序付けし、それらを使用して更に明るいビームを形成する。
【００３７】
僅かに異なるピーク波長をもつ複数のＬＥＤ光源を利用するこの技術は、全ての色について全体的な明るさの増加を達成するか、又は幾つかの色について色バランスを達成するように使用される場合がある。たとえば、緑のＬＥＤが制限された明るさを有する場合、異なるスペクトルを有する２つの緑のＬＥＤは、光フィルタと結合され、高いルーメンの出力有効ＧＲＥＥＮソース（及び従って全体的なホワイトバランスされたルーメン）を生成し、すなわち、２つのスペクトルは公称システムの緑の原色に関する波長において分離され、ホログラフィック又はダイクロイックフィルタは、ビームを光学的に結合するために使用される。代替的に、赤及び青のＬＥＤの全体のルーメン出力は、正しいホワイトポイントを得るために低減される場合がある。
【００３８】
カラーＬＥＤの出力強度は所望の色の温度に必要とされる強度に整合しない場合があるので、別のカラーセットよりも長いカラーセットを駆動することが必要なことがある。したがって、その特定のカラーセットは、画像フレーム時間の１／ｎよりも長く表示される場合がある。
【００３９】
駆動パルスは、カラーホイールシステムのような、メカニカルシステムで達成するのが困難である様々な結果を達成するために調節することができる。たとえば、ディスプレイの色温度は、１以上の色に対する駆動電流のパルス幅又はパルス高さを変えることで容易に調整することができる。たとえば、高い色温度を達成するため、赤のＬＥＤセットに対する駆動電流のパルス幅を短くすることができ、低い色温度を達成するため、青のＬＥＤセットに対する駆動電流のパルス幅を短くすることができる。
【００４０】
本発明は、制限された数の実施の形態に観点で必要的に記載された。しかし、他の実施の形態及び実施の形態の変形例は、当業者にとって明らかであり、これらは特許請求の範囲で包含されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】単色光源を利用する従来技術のフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムを示す概念図である。
【図２】図１に示されるタイプのフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムでの使用に適した、本発明の３色光エンジンの１実施の形態を示す概念図である。
【図３】図１に示されるタイプのフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステムでの使用に適した、本発明の５色光エンジンの実施の形態を示す概念図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｄは図３の光エンジンで利用されるダイクリックフィルタの反射率（Ｒ）−反射率（λ）のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【国際調査報告】
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