(57)【要約】  本発明の実施形態は、投影照明源が１又はそれより多くの発光デバイスを１フレーム当たり複数回パルス化することに関連する装置、方法及びシステムを含む。
2007535873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又はそれより多くの発光デバイスを含む照射源であって、前記発光デバイスの少なくとも１つが入射光を複数のパルスとしてフレーム周期に生成する、前記照射源と、
前記照射源に光学的に結合されて、前記入射光をイメージ担持光にフレーム周期に変調する光弁と
を備える装置。
【請求項２】
前記１又はそれより多くの発光デバイスが、１又はそれより多くの発光ダイオードを備える請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記１又はそれより多くの発光デバイスが、フレーム周期についてほぼ等しいデューティ・レシオを有する請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記１又はそれより多くの発光デバイスが、
第１の色の光を発する第１の発光デバイスと、
第２の色の光を発する第２の発光デバイスと、
第３の色の光を発する第３の発光デバイスとを備え、
前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれが、光を複数のパルスとしてフレーム周期に発する
請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれが、赤色、青色及び緑色から成るグループのうちの選択された１つの色の光を発する請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記フレーム周期が、少なくとも２つのサブフレーム期間を有し、
前記少なくとも２つのサブフレーム期間のそれぞれが、前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれからの少なくとも１つのパルスを含む
請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記第１、第２及び第３の発光デバイスのうちの唯一つの発光デバイスが、光を一時に発する請求項６記載の装置。
【請求項８】
それぞれが異なる構成色の光を発する或る一定の数の発光デバイスを更に備える請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記或る一定の数の発光デバイスのそれぞれが、発光デバイスの前記数にほぼ反比例するデューティ・レシオを有する請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記或る一定の数の発光デバイスのうちの１つが、定格電流を有し、且つ当該定格電流に発光デバイスの前記数を乗じたものにほぼ比例する電流でパルス化される請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記光弁に結合された制御器であって、イメージ・フレームを表すデータを受け取り、且つ前記光弁の動作を対応の複数のパルスと前記データに従って前記フレーム周期に同期させるよう適合された前記制御器を更に備える請求項１記載の装置。
【請求項１２】
イメージ・フレームを表すデータを光弁に与えて、入射光をイメージ担持光にフレーム周期に変調するステップと、
１又はそれより多くの発光デバイスをフレーム周期中に複数回パルス化することにより前記光弁を前記入射光でもって照射するステップと
を備える方法。
【請求項１３】
１又はそれより多くの発光デバイスを前記パルス化するステップが、１又はそれより多くの発光ダイオードをパルス化するステップを備える請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
光弁を入射光でもって照射する前記のステップが更に、
それぞれが赤色、緑色及び青色のうちの選択された色の光を発する少なくとも第１、第２及び第３の発光デバイスを前記フレーム周期中の少なくとも２つのサブフレーム期間に順次にパルス化するステップを備える請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも第１、第２及び第３の発光デバイスを前記少なくとも２つのサブフレーム期間にパルス化する前記ステップが、
前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれを、所与のサブフレーム期間において、似た持続期間及び振幅のうちの少なくとも選択された１つでパルス化するステップを備える請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記第１、第２及び第３の発光デバイスのパルスとそれぞれ一致させるよう、赤データ、緑データ及び青データを含む光弁制御信号を同期化するステップを更に備える請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
光弁制御信号を同期化する前記ステップが、
前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれの発光デバイスが赤データ、緑データ及び青データのそれぞれの特定のビット値に最も密接に対応するパルス値でもってパルス化されるにつれ同時に、赤データ、緑データ及び青データのそれぞれのビット値を前記光弁に与えるステップを備える請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
光弁制御信号を同期化する前記ステップが、赤データ、緑データ及び青データを前記光弁に、前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれのパルスの最も早期の発生時に与えるステップを備える請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
ビデオ信号を受け取り、フレームに関するイメージを表す光弁制御信号を出力するよう適合された制御器と、
１又はそれより多くの発光デバイスを含む照射源であって、当該１又はそれより多くの発光デバイスのうちの少なくとも１つが入射光を複数のパルスとして前記フレームの間に生成する、前記照射源と、
前記制御器に結合され且つ前記照射源に光学的に結合されて、前記入射光をイメージ担持光に前記光弁制御信号に基づいて変調する光弁と
を備えるシステム。
【請求項２０】
前記光弁に光学的に結合して、前記イメージ担持光を受け取り、前記イメージを投影する投影光学機器を更に備える請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記１又はそれより多くの発光デバイスが、１又はそれより多くの発光ダイオードを備える請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
前記制御器に結合されて、ビデオ信号を出力するビデオ・ユニットを更に備える請求項２０記載のシステム。
【請求項２３】
前記システムが、一連のイメージを映像として投影する請求項２０記載のシステム。
【請求項２４】
前記ビデオ・ユニットが、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、統合化されたテレビジョン・チューナ及びセットトップ・ボックスから成るグループのうちの１つを備える請求項２０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［分野］
本発明の開示された実施形態は、投影システムの分野に関し、詳細には、それらの投影システムにおいて照射源として用いられる発光デバイスを順序付けることに関する。
【０００２】
［発明の背景］
マルチメディア投影システムは、販売デモンストレーション、ビジネス会議、教室トレーニングのような目的用に、及びホーム・シアターでの使用のため普及してきている。典型的な動作においては、マルチメディア投影システムは、ビデオ信号をビデオ・ユニットから受け取り、そしてそのビデオ信号をデジタル情報に変換して、１又はそれより多くのデジタル駆動された光弁を制御する。光弁は、投影されるイメージ・ピクセルに対応する選択的にスイッチング可能な画像素子又はピクセルを有する。光弁ピクセルが「オン」状態に切り替えられる場合、光弁ピクセルは、入射光をイメージ担持光として、典型的には映写レンズのような追加の光学機器を介して（反射的に又は透過的に）通す。光弁からいずれかの瞬間に透過されたイメージ（像）は、その瞬間に「オン」ピクセルの全てに対応する光のマトリックスとなるであろう。これは、ビットマップ・イメージと呼ばれる。最近の関心がは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光デバイスを照射源として用いて、入射光をマルチメディア投影システムに与えることに向かっている。
【０００３】
本発明の実施形態が、添付図面に一例としてであって限定としてではなく示される。なお、添付図面においては、類似の参照番号は、類似の構成要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
以下の詳細な説明において、説明の一部を形成する添付図面を参照する。なお、そこでは、類似の参照番号は、全体を通して類似の構成要素を示し、例証として、本発明を実施し得る特定の実施形態が示される。他の実施形態を利用することができ、そして構造的又は論理的変化を本発明の実施形態の範囲から逸脱することなしに行うことができることを理解すべきである。従って、以下の詳細な説明は、限定の意味で取るべきなく、本発明の実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物により定義されるものである。
【０００５】
図１は、本発明の一実施形態従った、発光デバイス・ベースの照射源１０４を用い且つビデオ・ユニット１１６に結合されたマルチメディア投影システム１００の単純化された絵画的図を示す。照射源１０４は、電源１０６に結合され、そして光弁装置１０８に光学的に結合される。光弁装置１０８は、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び液晶オン・シリコン（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含むがこれらに限定されるものでない１又はそれより多くのディスプレイを表す。光弁装置１０８は、１又はそれより多くのイメージ・ピクセルに対応する選択的にスイッチング可能なピクセル（機械的に又は電気的にせよ定義された）を有する。特定の投影システムのコスト、輝度及びイメージ品質の目標に応じて、光弁装置１０８は、様々なサイズ及び解像度であり、透過型或いは反射型であり、そして単一の或いは複数のディスプレイ構成を採用し得る。
【０００６】
照射源１０４は、それぞれの構成色の１又はそれより多くの発光デバイスをパルス化することにより或る数の構成色の入射光１２０を光弁装置１０８に与える。構成色は、適切な量で組み合わされたとき、イメージ・ピクセルのための目的の色を生成する個々の色とみなし得る。一実施形態において、構成色は、赤、緑及び青を含むが、しかしながら、代替実施形態では、白を含む多くの他の色及び他の色の組み合わせを追加として又は代替として採用し得る。
【０００７】
一実施形態において、２以上の発光デバイスを１つの構成色のため用いる場合、平均の放出波長は、所望の色の光に対応する中心波長である。例えば、一実施形態は、５２０ｎｍの中心波長を有する緑の光を採用する。この緑の光は、例えば、５００ｎｍの波長を発する或る数の発光デバイスと５４０ｎｍの波長を発する同数の発光デバイスとの組み合わせの生成物である。この実施形態は、特定の波長の発光デバイスを取得することがコストが高い又は入手し易さが低いため難しいことが分かっているとき望ましいものである。
【０００８】
一実施形態において、照射源１０４の発光デバイスは、以下でより詳細に説明される要領でパルス化されることが可能であるソリッド・ステート（固体）光源を含む。そのようなソリッド・ステート光源の例には、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザ・ダイオードが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【０００９】
一実施形態において、第１の構成色、例えば、赤が、光弁装置１０８を所定の期間照明する。光弁装置１０８が赤で照明されている間に、特定の光弁ピクセルが、そのイメージ・フレームに関してそのピクセルの所望の強度の赤に応じた或る一定の時間量、「オン」状態に切り替えられ、又は活性状態にされる。その時間量が大きければ大きいほど、赤の色合いはより明るくなる。この照明プロセスは、残りの構成色、例えば、緑及び青に対して繰り返される。イメージ担持光１２４として通される各構成色の量は、典型的には、そのイメージ・フレームに関してイメージ・ピクセルの投影された色を決定するであろう。
【００１０】
光弁装置１０８は、制御器１１２に結合される。制御器１１２は、電源１０６に結合され、そしてビデオ信号（アナログ又はデジタル）をビデオ・ユニット１１６から受け取り且つ光弁制御信号を光弁装置１０８に送るよう適合されている。ビデオ・ユニット１１６には、パーソナル又はラップトップのコンピュータ、ＤＶＤ、セットトップ・ボックス（ＳＴＢ）、統合化されたテレビジョン・チューナ、ビデオ・カメラ、又はビデオ信号をマルチメディア投影システム１００に送るいずれの他の適切な装置が含まれるが、これらに限定されるものではない。マルチメディア投影システム１００は、ゲーム、ムービー、テレビジョン、広告、及びデータ・ディスプレイを含むがこれらに限定されるものではない様々な異なる応用で実行され得る。
【００１１】
制御器１１２は、イメージ・フレームをアナログ・ビデオ信号から所望のフレーム速度（典型的にはフレーム／秒（ｆｐｓ）で測定される）に基づいて発生する。このプロセスは、到来ビデオ信号がデジタル信号である場合イメージ・フレームが既に定義されているので省略される。しかしながら、ソース・ビデオ信号のフレーム速度変換を要求される場合があり得る。そのようなケースでは、当該技術において別の場合に既知であるフレーム速度変換技術を採用し得る。
【００１２】
イメージ・フレームは、各イメージ・ピクセルがイメージ・フレームに関する目的の色と関連付けられるようにピックスマップされる。あり得る目的の色の選定は、或る数の構成色のそれぞれの量子化（又は強度）レベルと関連付けられる。マルチメディア投影システム１００が生成することが可能である目的の色の数は、マルチメディア投影システム１００の色深度により決定される。
【００１３】
色深度、即ち、ビット深度は、フレームに関する所与のピクセルの目的の色を決定する制御器１１２のフレーム・バッファ・メモリにおいてピクセル当たりに割り当てられたビットの数である。大きい色深度は、マルチメディア投影システム１００がより多数の目的の色に適応し得ることを意味する。しかしながら、より大きい色深度はまた、マルチメディア投影システム１００が必要とする資源、例えば、メモリ、プロセッサ能力等の大きさの増大に対応する。一般的な色深度値は、１６ビット及び２４ビットであるが、しかし他のビット数も用い得る。２４ビットの色深度はまた「総天然色」と呼ばれるが、この２４ビットの色深度は、例えば、１フレームについて１ピクセル当たり３バイトの記憶を有する。３つの構成色を有する実施形態については、これは、構成色のそれぞれについて２５６個の異なる強度を表す１バイトのデータという結果となる。様々な実施形態において、各構成色を表す様々な数のビットをもたらす様々なビット割り当てを用い得る。３つの構成色の異なる強度レベルを組み合わせることにより、１６００万以上のあり得る色の選定が結果として得られる。例示の目的のため、以下に示され説明される単純化した実施形態は、９ビットの色深度を含み、そして３つの構成色のそれぞれは、そのイメージ・フレームについてその構成色の強度レベルを決定するための３ビットと一致されるであろう。図示された実施形態については、３ビットは、構成色のそれぞれに対して８つの強度レベルを可能にし、従って、それは、５１２個の目的の色（例えば、８つの赤強度×８つの緑強度×８つの青強度）のうちの１つを有するイメージ・ピクセルを結果として生じることができるであろう。
【００１４】
各イメージ・ピクセルの所望の目的の色に基づいて、制御器１１２は、照射源１０４からの入射光１２０をイメージ担持光１２４に変調することを促進するため、個々の光弁ピクセルに関するピクセル制御データを発生し、一定経路で送る。ピクセル制御データは、以下で説明される本発明の実施形態に従って発生される発光デバイスのパルス・シーケンスと同期化される。次いで、イメージ担持光１２４は、投影光学機器１２８上に通され、当該投影光学機器１２８は、スクリーン、ディスプレイ又は或る他の機構上への最終のイメージング（像形成）を促進する。投影光学機器１２８は、映写レンズ、イメージング・レンズ、及び当該技術分野で既知の多くの他の光学部品を含み得る。
【００１５】
一実施形態において、複数の構成色の光路は、入射光１２０が光弁装置１０８の光弁を照射する前に互いに一致させることができ、それにより光弁は、全ての構成色の入射光１２０を同じ経路で受け取る。この光路の重なりは、マルチメディア投影システム１００のエタンデュ（内的空間）（ｅ´ｔｅｎｄｕｅ）の保存、即ち光スループットを促進する。様々な構成色の光路は、Ｘ立方体（Ｘ−ｃｕｂｅ）、１又はそれより多くのダイクロイック・ミラーにより又は或る他の機構により組み合わされることができるであろう。代替として、異なる構成色からの光は、光弁を照射する前に異なる経路を進行してもよい。特定の応用の実施形態は、光を発光デバイスから光弁へ与えることを促進するため、光路を変調するための追加の光学部品を含んでよい。そのような光学部品の例には、コリメータ、インテグレータ、ミラー及びイメージング・レンズが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【００１６】
図２Ａは、本発明の一実施形態に従って発生された発光デバイスのパルス・シーケンスを表す波形グラフを示す。詳細には、３つの構成色、例えば、赤、緑及び青を結果として生じることになる発光デバイスのパルス・シーケンスを表す波形グラフ１２９、１３０及び１３１が、１フレーム周期１５２にわたり示されている。構成色のそれぞれは、上記で説明したように、１又はそれより多くの発光デバイスからの光によって構成される。フレーム周期１５２は、組み合わされたとき動きのイリュージョンを映像として与える多くの順次的イメージ・フレームの１つの静止イメージ・フレームを備えるデータを、制御器１１２が送り又は光弁が受け取るのにかかる期間に対応する。様々な実施形態において、１秒当たり３０又はそれより多くのフレームが、フラッシング（明滅）される。
【００１７】
図２Ａの実施形態において、発光デバイスのそれぞれは、フレーム周期１５２の３分の１続く持続時間を有する１パルス１３６１、１３６２及び１３６３を備える等しい３分の１デューティ・レシオを有する。デューティ・レシオは、発光デバイスが所与の期間、例えば、フレーム周期１５２に対して活性状態にされる時間部分を表すことを意図している。１つの構成色がオンである間、他の構成色は、オフにされ、それは、発光デバイスが次のシーケンスに活性状態にされる前に冷えるのを可能にする。ソリッド・ステート光源を採用する実施形態においては、接合ダイオードは、アクティブ（活性状態）であるとき熱を発生し、それは、光の出力を活性期間にわたり徐々にげ低減させることができるであろう。「オフ」時間を活性期間同士の間に持つことにより、接合ダイオードの光の出力が発生した熱のため著しく低減するのを防ぐことができる。許容可能な光の出力の低減をもたらすパルス持続時間は、応用に依存し、本発明の範囲と整合性のある多種多様な方法で操作し得る。以下で説明する更に別の実施形態は、本発明の教示に従って実行し得る代替のパルス・シーケンスを明らかにする。
【００１８】
８の量子化レベルが構成色のそれぞれに対して望ましい実施形態においては、各パルス１３６１、１３６２及び１３６３は、７要素期間に分割される。従って、制御器１１２からのピクセル制御データは、光弁ピクセルをそれらの要素期間の０−７要素期間に活性状態にして、８個の異なる強度レベルの全体を構成色のそれぞれに対してもたらす。６０ｆｐｓのフレーム速度を用いるマルチメディア投影システムの実施形態においては、フレーム周期１５２は、（１秒／６０フレーム＝）１６．７ミリ秒（ｍｓ）であり、要素期間は、（（１６．７ｍｓ／３色期間）×（１色期間／７要素期間）＝）０．８ｍｓであろう。
【００１９】
この実施形態においては、１の公称振幅を仮定すると、１要素期間活性状態にされる光弁ピクセルは、１光ユニットがイメージ担持光として通るのを可能し、それは、構成色に対する１強度レベルに対応する。この文脈で用いられる振幅は、有色の発光デバイスに印加される電流の乗数（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）と考えることができる。そこで、有色の発光デバイスのそれぞれが同じ振幅を有する限りは、それは、それらが同じ印加電流を有することを必ずしも意味しないで、それは、印加電流が互いに比例していることを単に意味する。また、１パルスの間に使用可能である光ユニットの数をパルス値と呼んでもよい。例えば、この実施形態における各パルス１３６１、１３６２及び１３６３は、（７要素期間×１振幅＝）７光ユニットのパルス値を有する。
【００２０】
光ユニットが放出されるルーメンか光子かのいずれかに必ずしも対応しないで、それらは発光デバイスのタイミング・シーケンス及び異なる色の量子化の説明を容易にするため単純に用いられていることに注目されたい。適切な色バランスを達成するため、各フレームが各構成色の異なる量のルーメンを含むことが必要である。例えば、一実施形態において白色光を達成するため、ルーメンのほぼ６０％を緑にし、ルーメンの３０％を赤にし、ルーメンの１０％のルーメンを青にすることが望ましい。従って、発光デバイスのそれぞれの効率に依存して、各発光デバイスの駆動パワーは、このスケーリングを達成するよう調整される。発光デバイスの効率、所望の色スケーリング、定格電流等を含む特定の動作パラメータは、特定の実施形態の実行のため考慮されてよい。
【００２１】
図２Ｂは、フレーム周期１５２の間のイメージ・ピクセルに対する目的の色を表すピクセル制御データ１３２を示す。フレーム周期１５２の間のイメージ・ピクセルは、例えば、５の赤強度、４の緑強度及び７の青強度により定義される目的の色である。この情報に基づいて、ピクセル制御データ１３２は、赤パルス１３６１中の５要素期間１３３に光弁ピクセルを活性状態にすることにより、５光ユニットの赤光をイメージ担持光として通すのを可能にする。同様に、光弁ピクセルは、緑パルス１３６２中の４要素期間１３４に活性状態にされ、そして光弁ピクセルは、青パルス１３６３中の７要素期間１３５の全てで活性状態にされる。
【００２２】
上記の実施形態は赤、緑及び青を構成色として説明したが、他の実施形態は、シアン（水色）、黄及びマゼンタのような（但し、これらに限定されるものではない）他の色を追加して、又は代替として採用してもよい。更に、一実施形態は、実効輝度を増大するため他の有色の光源を補足する白色光発光デバイスを含み得る。これは、白色光発光デバイスをフレーム周期１５２の全体で活性状態にすることにより行ってもよく、或いはそれは、非効率なデバイス、又はより高いルーメンを生成することが希望されるデバイスと一緒にパルス化されてもよい。
【００２３】
図３Ａは、本発明の一実施形態に従って発生される発光デバイスのパルス・シーケンスを表す波形グラフを示す。詳細には、波形グラフ１４０、１４４及び１４８は、１フレーム周期１５２中に複数回パルス化される発光デバイスの構成色、例えば、赤、緑及び青を表す。上記の実施形態と同様に、構成色のそれぞれは、１／３デューティ・レシオを有し、それによりそれぞれは、フレーム周期１５２の３分の１で「オン」である。フレーム周期１５２は更に、それぞれが構成色のそれぞれからの１パルスを含む２つのサブフレーム期間１５６及び１６４に分割される。また、上記の実施形態に類似して、各構成色に対する合計活性時間は、構成色のそれぞれに対する８量子化レベルに適応するため、例えば、７要素期間に分割される。この実施形態においては、第１のサブフレーム１５６は、構成色のそれぞれに対して４要素期間のパルス・シーケンス１６０１、１６０２及び１６０３を有する。従って、第２のサブフレーム１６４は、残りの３要素期間を備えるパルス・シーケンス１６２１、１６２２及び１６２３を有する。
【００２４】
上記の実施形態により示されるように、各構成色をフレーム周期１５２の３分の１の期間パルス化することは本質的ではなく、フレーム周期１５２の間のルーメン生成の全てを特定の発光デバイスからこの時間内に得ることが可能である。発光デバイスを定格電流パラメータをかなり越えた電流でパルス化することは、所与のフレームに対する平均印加電流が発光デバイスの定格電流（これは製造業者により決定される）より高くない限り、上記生成に関して、発光デバイスの寿命に実質的に影響を与えることなしに、行い得る。全光出力（これは発光デバイスにより放出される光子の数と考えることができるであろう。）は、一般的に、印加される電流に直線的に比例する。従って、１発光デバイスにつき１フレーム当たりに放出されることができる又はされ得る光子の数は、そのフレームの間の平均電流により制約される。そこで、順次的にパルス化されたｎ個の構成色の場合、１／ｎデューティ・レシオに対して、構成色の発光デバイスに印加される電流をそれらの定格電流のｎ倍に増大することが可能である。例えば、３つの構成色を有するこの実施形態の文脈においては、３分の１デューティ・レシオに対して発光デバイスをそれらの定格電流の３倍でパルス化することにより、発光デバイスのそれぞれをフレーム周期１５２全体の間定格電流でオンのままにするとき１フレーム周期１５２当たり同じ数の光子が生成される。従って、各構成色の発光デバイスが別々の時間に活性状態にされるので、それらは、光の出力の著しい低減なしに同じ光弁１１８をタイムシェアリングし得る。
【００２５】
図３Ｂは、フレーム周期１５２の間のイメージ・ピクセルに対する目的の色を表すピクセル制御データ１６５を示す。フレーム周期１５２の間のイメージ・ピクセルは、上記の実施形態に類似して、例えば、５の赤強度、４の緑強度及び７の青強度により定義される目的の色である。
【００２６】
図示の実施形態に従って、ピクセル制御データ１６５は、光弁ピクセルの動作を第１及び第２のサブフレーム１５６及び１６４の構成色パルスと同期させる。５の強度レベルを有する第１の構成色、例えば、赤に関するデータ１６８は、第１の信号１７２に仕切られて、第１のサブフレーム１５６の赤パルス１６０１より長くない時間光弁ピクセルを活性状態にする。この例では、光弁ピクセルは、４要素期間活性状態にされる。残りの１光ユニットを備える残りの赤データは、信号１７３として印加されて、光弁ピクセルを第２のサブフレーム１６４の赤パルス１６２１中の残りの１要素期間活性状態にする。この実施形態の短くされたパルスは、発光デバイスが単一の長い活性期間の場合より少ない熱を発生することにより光の出力の劣化を潜在的に低減することをもたらす。緑及び青のデータ１６９及び１７０は、類似の要領で、第１及び第２のサブフレーム１５６及び１６４の対応のパルス（１６０２及び１６０３；１６２２及び１６２３）と同期化される。
【００２７】
図４Ａは、本発明の別の実施形態に従って発生された発光デバイス・パルス化シーケンスを表す。この実施形態は、上記実施形態と、色深度、フレーム周期及び目的の色に関して類似しているが、しかし、この実施形態においては、パルス１７４は、上記で説明した色深度の最下位ビット（ＬＳＢ）と一致する程度まで低下されたパルス値を有する。この実施形態においては、異なる構成色の及び異なるサブフレームのパルス１７４の全てが、同等のパルス値を有する。多くの場合、及びこの実施形態に示されるように、ＬＳＢは、単一の要素期間続くパルスであるが、しかしこれは、いつもそうであるわけではない。この持続時間のパルスを生成することは、最近のソリッド・ステート光源の能力内に十分あり、幾らかのソリッド・ステート光源は、パルスをナノ秒範囲で生成することが可能である。図示された実施形態においては、サブフレーム１７６は、３要素期間継続し、フレーム周期１５２に対して合計７サブフレーム１７６である。
【００２８】
図４Ｂを参照すると、制御器は、光弁ピクセルを図４Ａに示されるパルス・シーケンスと同期させることを容易にするピクセル制御データ１７９を発生する。図４Ｂに示されるように、光弁ピクセルはフレーム周期１５２において出来るだけ早期に活性状態にされることは必要でない。例えば、緑データ１７５の４光ユニットは、光弁ピクセルに最初の４サブフレーム１７６で転送される必要はない。代わりに、それらは、示されるようにフレーム周期１５２全体にわたり分散され得る。しかしながら、代替実施形態において、構成色データは、光弁ピクセルにフレーム周期１５２において出来るだけ早期に与えられる。
【００２９】
図４Ａにより示された実施形態は、同等の持続時間及び振幅を有する後続のサブフレーム１７６のパルスを示す。しかしながら、これは、いつもそうであるわけではない。例えば、一実施形態は、後続のサブフレームのパルスの振幅又は持続時間或いはこれら両方が変わることができるように設計することができるであろう。図５Ａは、そのような実施形態の一例を示す。
【００３０】
図５Ａにおいては、本発明の一実施形態に従って、異なるパルス持続時間のパルスを備える３つのサブフレーム１７７、１８０及び１８４が提示される。サブフレーム１７７、１８０及び１８４のそれぞれは、目的の色の構成色のそれぞれを表すビット値を表す或る一定のパルス値のパルスを含む。
【００３１】
図６は、構成色をビット値に対応するパルス値を用いてパルス化する一実施形態の方法を示す。最初に、システムの色深度を、例えば、９ビットと決定する（ステップ２４０）。次いで、この色深度が、システムで用いられる構成色の数、例えば、３（赤、緑及び青）で除算される（ステップ２５０）。これは、構成色ビット深度、例えば、３ビット／構成色、又は量子化レベルをもたらす。従って、各構成色は、フレーム・バッファ・メモリの中の３ビットにより表される。構成色ビット深度の各ビットには、ビット値が割り当てられる（ステップ２６０）。例えば、３ビット構成色ビット深度の３ビットは、４（ＭＳＢ）、２及び１（ＬＳＢ）のビット値を有することができるであろう。最後に、構成色のそれぞれは、ビット値の少なくとも１つと一致する複数のパルス値を用いて複数回パルス化されることができるであろう（ステップ２７０）。例えば、図５Ａを参照すると、第１のサブフレーム１７７のパルス１７８１、１７８２及び１７８３は、ＭＳＢと一致するため４のパルス値（４要素期間の持続時間及び１の振幅）を有することができるであろうし、第２のサブフレーム１８０のパルス１８２１、１８２２及び１８２３は、２を有することができるであろうし、第３のサブフレーム１８４のパルス１８６１、１８６２及び１８６３は、１を有することができるであろう。
【００３２】
パルスが最上位パルス（ＭＳＰ）１７８１、１７８２及び１７８３から最下位パルス（ＬＳＰ）１８６１、１８６２及び１８６３への順序であることは本質的ではなく、他の実施形態ではそうでないこともある。更に、１つのパルスが各ビット値に適応することも本質的ではない。例えば、一実施形態においては、ＭＳＢは、フレーム全体に分散された幾つかのサブフレームのパルスにわたって適用されることができるであろう。
【００３３】
上記の実施形態は、システムの色深度が構成色間に等しく分割されると仮定していることに注目されたい。代替実施形態は、異なる割り当てスキームを採用する。一実施形態においては、構成色のパルス値が、特にその構成色のビット値に対応する。
【００３４】
図５Ｂに示される赤データ１８７は、４光ユニットが第１のサブフレーム１７７におけるＭＳＰ１７８１中に通り、残りの１光ユニットが次のサブフレーム１８０のパルス１８２１中に通るように分割される。しかしながら、その残りの１光ユニットは、次の連続したパルス期間に適用される必要はない。例えば、代替実施形態は、その残りの１光ユニットを、最も密接に関連したパルス値を有するパルスと関連付けることができるであろうし、その最も密接に関連したパルス値は、この実施形態において第３のサブフレーム１８４のＬＳＰ１８６であろう。残りの構成色データ１８８及び１８９が、光弁ピクセルに類似のプロセスで与えられる。
【００３５】
図７Ａは、本発明の一実施形態に従って、変化する振幅のパルスを備える発光デバイスのパルス・シーケンスを示す。上記の実施形態に類似して、異なるパルス値のパルス２０１１、２０１２及び２０１３、２０２１、２０２２及び２０２３、及び２０３１、２０３２及び２０３３を含む３つのサブフレーム１９０、１９４及び１９８が存在する。しかしながら、この実施形態のパルス２０１１、２０１２及び２０１３、２０２１、２０２２及び２０２３、及び２０３１、２０３２及び２０３３は、異なる振幅２０４、２０８及び２１２を備える同等の持続時間２００を有する。また、上記の実施形態に類似して、第１のサブフレーム１９０は、構成色ビット深度のＭＳＢに対応し、第２のサブフレーム１９４は、中間のビット値に一致し、そして第３のサブフレーム１９８は、ＬＳＢに対応する。
【００３６】
この実施形態に関する対応のピクセル制御データ２１６は、図７Ｂに表されている。「オン」信号が光弁ピクセルに、例えば、第１のサブフレーム１９０の赤パルス２０１１中に送られるとき、ピクセルは、赤パルス２０１１の対応のパルス値に起因して、４光ユニットの赤データを送る。残っている唯の１光ユニットの赤データでもって、光弁ピクセルは、第３のサブフレーム１９８中に活性状態にされる。なお、その第３のサブフレーム１９８は、１のパルス値を有するパルス２０３１（１要素期間の持続時間及び１の振幅）を有する。この実施形態においては、光弁ピクセルのオン／オフ状態に起因して、光弁ピクセルは、残りの光ユニットのデータがパルスの振幅より大きい又はそれに等しいとき活性状態にされる。
【００３７】
本発明に従って、照射源１０４が、上記で説明したように、同じ量の光をより少ない時間生成するが、発光デバイスに印加される平均電流量は１フレーム当たりの光出力の合計量に制限されることに注目されたい。そこで、この実施形態においては、パルスは、それぞれの活性期間の間に発光デバイスがアクティブでないバッファが存在するように間隔をあけられる。このバッファリングは、光弁ピクセルと発光デバイスとの間の僅かなタイミング不整合を補償し得る。
【００３８】
より大きい色深度を有する実施形態は、課される制約内で特定のシステムに適応するため特定の振幅及び／又は持続時間の変調を必要とする。これらの変更は、異なる色、サブフレーム等に関して不均一なパルスを結果として生じる。例えば、一実施形態は、６の緑パルス値、３の赤パルス値、及び１の青パルス値を有するサブフレームを含む。
【００３９】
特定の実施形態が本明細書で説明のため図示され記載されたが、同じ目的を達成するため考慮された多種多様の代替及び／又は等価な実施形態が、本発明の範囲から逸脱することなしに、図示され記載された実施形態に取って代わり得ることが当業者により認められるであろう。当業者は、本発明が非常に多種多様な実施形態で実現し得ることを容易に認めるであろう。本出願は、本明細書で説明された実施形態のいずれの改作又は変形をカバーすることを意図しているものである。従って、本発明は特許請求の範囲及びその均等物によってのみ制限されることを明白に意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従って照射源を用いた投影システムを示す。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って、対応のピクセル制御データを用いて発光デバイスをパルス化するシーケンスを表す波形グラフを示す。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態に従って、対応のピクセル制御データを用いた複数のサブフレームの発光デバイス・パルス・シーケンスを表す波形グラフを示す。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の別の実施形態に従って、対応のピクセル制御データを用いた基本周期発光デバイス・パルス・シーケンスを表す波形グラフを示す。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の別の実施形態に従って、対応のピクセル制御データと一緒に後続のサブフレームにおける変化するパルス持続時間を用いた発光デバイス・パルス・シーケンスを表す波形グラフを示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従って、構成色のビット深度のビット値を表すため発光デバイス・パルス値を設計する方法を示す。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の別の実施形態に従って、対応のピクセル制御データと一緒に後続のサブフレームにおける変化するパルス振幅を用いた発光デバイス・パルス・シーケンスを表す波形グラフを示す。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年10月12日(2005.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光をフレーム周期にわたり変調する光弁と、
発光デバイスを含む照射源であって、光を前記光弁に複数のパルスとして前記フレーム周期にわたり与える照射源と、
を備えており、前記複数のパルスのうちの第１のパルスが、パルス持続時間の過程にわたる光出力の低減に少なくとも一部分基づくパルス持続時間を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記発光デバイスが発光ダイオードを含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、前記複数のパルスのそれぞれがほぼ等しいパルス持続時間を有することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、前記発光デバイスが、第１の色の光を発する第１の発光デバイスであり、前記照射源は、
第２の色の光を発する第２の発光デバイスと、
第３の色の光を発する第３の発光デバイスと、
を更に含み、前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれが光を複数のパルスとして前記フレーム周期に発することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、前記第１、第２及び第３の色は、赤、青及び緑をそれぞれ含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項４記載の装置において、前記フレーム周期は少なくとも２つのサブフレーム期間を含み、前記少なくとも２つのサブフレーム期間のそれぞれは前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれからの少なくとも１つのパルスを含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、前記第１、第２及び第３の発光デバイスのうちの唯一つの発光デバイスが、光を一時に発することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、前記発光デバイスは前記フレーム周期についての或るデューティ・レシオと定格電流とを有し、前記複数のパルスのうちの第１のパルスは前記デューティ・レシオ及び定格電流に少なくとも一部分基づくパルス振幅を有することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、前記複数のパルスのうちの第１のパルスは前記定格電流を超えた或る電流を用いてパルス化され、前記発光デバイスに前記フレーム周期にわたり印加された平均電流は前記定格電流にほぼ等しいか又はそれより小さいことを特徴とする装置。
【請求項１０】
イメージ・フレームを表すデータを光弁に与えて、フレーム周期にわたる光の変調を促進するステップと、
前記光弁を発光デバイスからの複数のパルスでもって前記フレーム周期にわたり照射するステップであって、前記複数のパルスのうちの第１のパルスが、パルス持続時間の過程にわたる光出力の低減に少なくとも一部分基づくパルス持続時間を有する、前記照射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、前記発光デバイスは発光ダイオードを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の方法において、前記発光デバイスは第１の複数のパルスを与える第１の発光デバイスであり、光弁を照射する前記ステップは、
第２の複数のパルスを第２の発光デバイスに与えるステップと、
第３の複数のパルスを第３の発光デバイスに与えるステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれからの少なくとも１つのパルスは、似た持続時間及び／又は振幅を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の方法において、前記第１、第２及び第３の複数のパルスとそれぞれ一致するよう、赤データ、緑データ及び青データを含む光弁制御信号を同期化するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、光弁制御信号を同期化する前記ステップは、
赤データ、緑データ及び青データを前記光弁に、前記第１、第２及び第３の発光デバイスのそれぞれのパルスの最も早期の発生時に与えるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１１記載の方法において、光弁を複数のパルスを用いて照射する前記ステップは、前記イメージ・フレームを表すデータの最下位ビットに対応するパルス値を有する複数のパルスを用いて前記光弁を照射するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
ビデオ信号を受け取り、フレームに関するイメージを表す光弁制御信号を出力するよう適合された制御器と、
１又はそれより多くの発光デバイスを含む照射源であって、当該１又はそれより多くの発光デバイスのうちの少なくとも１つが光を複数のパルスとして前記フレームに生成し、前記複数のパルスのうちの第１のパルスが、パルス持続時間の過程にわたる光出力の低減に少なくとも一部分基づくパルス持続時間を有する、前記照射源と、
前記制御器に結合され且つ前記照射源に光学的に結合されて、入射光をイメージ担持光に前記光弁制御信号に基づいて変調する光弁と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７記載のシステムにおいて、前記制御器は最下位ビットを有する色深度を処理するよう構成され、前記第１のパルスは前記最下位ビットに対応することを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１８記載のシステムにおいて、前記複数のパルスはそれぞれが最下位ビットに対応することを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１７記載のシステムのいて、前記制御器に結合されて前記ビデオ信号を出力するビデオ・ユニットを更に含むことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項２０記載のシステムにおいて、前記ビデオ・ユニットは、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、統合化されたテレビジョン・チューナ及びセットトップ・ボックスから成るグループの中の１つを含むことを特徴とするシステム。
【国際調査報告】
2007535873.tif 000010
2007535873.tif 000011