(57)【要約】  ＬＥＤ照明システムは制御回路及び、第１、第２、及び第３のカラーＬＥＤを含む。制御回路は、第１、第２、及び第３のカラーＬＥＤを、カラーバランスを達成する既知の関係を持つ相対的なデューティサイクルを有するカラーサイクルフレームにおいて、順次駆動する。制御回路はまた、カラーサイクルフレームにおいて、スポーク時間中に第１、第２、及び第３のＬＥＤが、第１、第２、及び第３のＬＥＤの順次駆動の間に相対的なデューティサイクルによって達成されるカラーバランスにマッチするような輝度調整光を出力するように制御される方法によって駆動される少なくとも一つのスポーク時間を導入するように作動する。
2008546010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色のＬＥＤ、第２色のＬＥＤ及び第３色のＬＥＤを含み、
カラーバランスを達成する既知の関係を持つ相対的なデューティサイクルを有するカラーサイクルフレームにおいて、前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを順次操作し、そして
前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを前記カラーサイクルフレームの少なくとも一つのスポーク時間の間に操作して、少なくとも一つのスポーク時間の間の前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの前記操作が、その順次操作の間に、前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの前記相対的なデューティサイクルによって達成される前記カラーバランスにマッチする輝度調整光を提供するように制御される、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムの制御方法。
【請求項２】
前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの、前記少なくとも一つのスポーク時間の間の操作が、前記ＬＥＤを駆動する信号のパルス幅変調によって制御される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの、前記少なくとも一つのスポーク時間の間の操作が、前記ＬＥＤを駆動する信号の振幅変調によって制御される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも一つのスポーク時間の間に提供される前記輝度調整光が、ホワイトピーキングを達成するために提供される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも一つのスポーク時間の間に提供される前記輝度調整光が、グレーレベルビット拡張を達成するために提供される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの異なるＬＥＤの順次操作間の遷移中に、前記少なくとも一つのスポーク時間が生じる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１、前記第２及び前記第３色のＬＥＤが、赤、緑、及び青である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記緑のＬＥＤの相対的なデューティサイクルが前記赤のＬＥＤ及び前記青のＬＥＤの相対的なデューティサイクルよりも長い、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１色のＬＥＤと、
第２色のＬＥＤと、
第３色のＬＥＤと、
前記第１、前記第２、及び前記第３色のＬＥＤに操作可能なように接続された制御回路であって、
カラーバランスを達成する既知の関係を持つ相対的なデューティサイクルを有するカラーサイクルフレームにおいて、前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを順次駆動し、そして
前記カラーサイクルフレームの少なくとも一つのスポーク時間の間に、前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを駆動し、順次駆動の間に前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの相対的なデューティサイクルによって達成される前記カラーバランスにマッチする輝度調整光を出力するように制御する形で、前記少なくとも一つのスポーク時間の間に前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを駆動するように操作可能な制御回路と、
を備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システム。
【請求項１０】
前記制御回路が、少なくとも一つのスポーク時間の間に、前記ＬＥＤを駆動する信号のパルス幅変調によって、前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの駆動を制御する請求項９に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１１】
前記制御回路が、少なくとも一つのスポーク時間の間に、前記ＬＥＤを駆動する信号の振幅変調によって、前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの駆動を制御する請求項９に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１２】
前記制御回路が、ホワイトピーキングを達成するために、少なくとも一つのスポーク時間の間に前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを駆動する請求項９に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１３】
前記制御回路が、グレーレベルビット拡張を達成するために、少なくとも一つのスポーク時間の間に前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを駆動する請求項９に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１４】
前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの異なるＬＥＤ間の順次動作の遷移中に前記少なくとも一つのスポーク時間が発生する請求項９に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１５】
前記第１、前記第２及び前記第３色のＬＥＤが、赤、緑、及び青である請求項９に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１６】
前記緑のＬＥＤの相対的なデューティサイクルが、前記赤のＬＥＤ及び前記青のＬＥＤの相対的なデューティサイクルよりも長い、請求項１５に記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１７】
第１色のＬＥＤと、
第２色のＬＥＤと、
第３色のＬＥＤと、
前記第１、前記第２、及び前記第３色のＬＥＤに操作可能なように接続された制御回路であって、
カラーバランスを達成する既知の関係を持つ相対的なデューティサイクルを有するカラーサイクルフレームにおいて、前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを順次駆動し、そして
前記カラーサイクルフレームの少なくとも一つのスポーク時間の間に、前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを駆動し、順次駆動の間に前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤの前記相対的なデューティサイクルによって達成されるカラーバランスにマッチする輝度調整光を出力するように制御する形で駆動するように、前記少なくとも一つのスポーク時間の間に前記第１色のＬＥＤ、前記第２色のＬＥＤ及び前記第３色のＬＥＤを操作可能な制御回路と、
プロジェクション光学系と、並びに
フルカラー画像を形成するために、前記プロジェクション光学系を通して、前記第１、前記第２及び前記第３色のＬＥＤからの光を選択的に方向付けるための制御回路と協同して操作可能な画像形成装置と、
を備えたプロジェクションディスプレイシステム。
【請求項１８】
前記第１、前記第２及び前記第３色のＬＥＤが赤、緑、及び青である請求項１７に記載の前記プロジェクションディスプレイシステム。
【請求項１９】
前記緑のＬＥＤの相対的なデューティサイクルが前記赤のＬＥＤ及び前記青のＬＥＤの相対的なデューティサイクルがよりも長い、請求項１８に記載の前記プロジェクションディスプレイシステム。
【請求項２０】
前記画像形成装置がデジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）である、請求項１７に記載のプロジェクションディスプレイシステム。
【請求項２１】
第１、第２及び第３色の光をそれぞれ提供するための第１、第２及び第３の光源を備えた照明システムの制御方法であって、前記制御スキームが、
カラーバランスを達成する既知の関係を持つ相対的なデューティサイクルを有するカラーサイクルフレームにおいて、前記第１、前記第２及び前記第３の光源を順次操作し、そして
その順次動作の間、前記第１、前記第２及び前記第３の光源の相対的なデューティサイクルによって達成される前記カラーバランスにマッチする輝度調整光を出力するように制御する形で、前記カラーサイクルフレームの少なくとも一つのスポーク時間の間に前記第１、前記第２及び前記第３の光源を操作することを含む、照明システムの制御方法。
【請求項２２】
前記少なくとも一つのスポーク時間の間の前記第１、前記第２及び前記第３の光源の動作が、光源を駆動している信号のパルス幅変調によって制御される請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのスポーク時間の間の前記第１、前記第２及び前記第３の光源の動作が、光源を駆動する信号の振幅変調によって制御される請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも一つのスポーク時間の間に提供される前記輝度調整光が、ホワイトピーキングを達成するために提供される請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも一つのスポーク時間の間に提供される前記輝度調整光が、グレーレベルビット拡張を達成するために提供される請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システム、及びより詳しくは一つ以上のスポーク時間の間にカラーサイクル構造に挿入される輝度調整光を提供するためＬＥＤ照明システムを制御するためのシステム並びに方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションディスプレイシステムは光源と、照明光学系と、画像形成装置と、投影光学系と投影スクリーンとを含む。照明光学系は、光源から光を集めて、一つ以上の画像形成装置にそれを導く。電子的に調整され、及び処理されたディジタルビデオ信号によって制御される画像形成装置が、ビデオ信号に対応する画像を生成する。そして投影光学系は画像を拡大し、それを投影スクリーンに投影する。アーク灯などの、カラーホイールと連動する白色光源は、プロジェクションディスプレイシステムの光源として使われてきて、いまだに使われている。しかし、最近、発光ダイオード（ＬＥＤ）が代替光源として導入されてきた。ＬＥＤ光源のいくつかの利点として、長寿命、高性能及び優れた熱特性があげられる。
【０００３】
デジタル光処理システムで頻繁に用いられる画像形成装置の例には、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）、ＬＣＯＳ（シリコン上の液晶：liquid crystal on silicon）のような液晶タイプの撮像デバイス、及び高温多結晶シリコン（ＨＴＰＳ）撮像素子がある。これらの撮像素子は、反射又は透過された光の向きを変えて、投影スクリーン上のピクセルに空間的に表示データのピクセルをマップするために各要素に伴うメモリセルにロードされるデータによって要素の状態が個別に制御される個々に制御可能な要素のアレイを特徴とする。オン状態の素子によって反射又は透過された光は投影光学系を通過してスクリーン上に投影されて明領域を生成する。オン状態の素子によって反射又は透過された光は投影光学系を通過してスクリーン上に投影されて明領域を生成する。カラー画像についてはまた、カラーシークエンシングの利用、或いは各原色（赤、青、緑）につき１つ、計３つの撮像素子などのような撮像素子を用いて生成することもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、アーク灯光源及びカラーフィルタホイールを利用するプロジェクションディスプレイには、カラーシークエンシングが使用されてきた。プロジェクションディスプレイにおいてＬＥＤ光源がより一般的になるにつれて、ＬＥＤ光源に固有の動作を考慮するように特に設計されたカラー・シークエンシングシステム及び方法に対する需要が増加するだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１、第２及び第３のカラーＬＥＤを有するＬＥＤ照明システム、並びにそのようなシステムを制御する方法である。制御回路は、カラーバランスを達成する既知の関係を持つ相対的なデューティサイクルを有するカラーサイクルフレームにおいて、第１、第２及び第３のカラーＬＥＤを、順次駆動するように設けられる。制御回路はまた、カラーサイクルフレームにおいて、スポーク時間中に第１、第２及び第３のＬＥＤが、第１、第２及び第３のＬＥＤの順次駆動の間に相対的なデューティサイクルによって達成されるカラーバランスにマッチするような輝度調整光を出力するように制御される方法によって駆動される少なくとも一つのスポーク時間を導入するように作動する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
カラー順次プロジェクション・ディスプレイは、通常、赤、緑及び青の各原色について別々の単色像を、画像のちらつき及び色割れを回避するのに十分な高速で表示することを基本に動作する。図１は、マイクロ表示方式プロジェクションディスプレイシステム１０における、光源１２、カラーモジュレータ１４、照明光学系１６、撮像デバイス１８、プロジェクション光学系２０、表示スクリーン２２、及び制御回路２４を含む構成要素の従来の配置を例示している図式である。光源１２は、従来は、広範な光のスペクトル（すなわち「白色光」）を提供するアーク灯である。アーク灯の光は電気モーターによって回転するカラーフィルタホイール、ディスク、ドラムまたはバレルといった、カラーモジュレータ１４に向けられる。カラーモジュレータ１４が回転するにつれて、広範なスペクトルの照明が順次原色を生成するためにフィルターに通される。カラーモジュレータ１４からのフィルタ処理光は、照明光学系１６を用いて撮像デバイス１８を照明する。
【０００７】
消費者市場において現在使用されるカラー順次撮像デバイスの２つの主要なタイプは、ＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）装置及びデジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）である。これらの装置は両方とも、カラー順次動作に必要な高速な更新速度で作動する能力を備えており、及びいずれのタイプの装置（または、必要な更新速度を達成可能な他のタイプの撮像デバイス）も、図１に示される撮像デバイス１８を実現するために用いることができる。高温多結晶シリコン（ＨＴＰＳ）装置は、将来の技術進歩によって撮像デバイス１８として選択できる可能性はあるが、現在これは、カラー順次動作を実行するほど十分高速ではない。投影光学系２０は、撮像デバイス１８によって形成される画像を表示スクリーン２２へ導く。
【０００８】
電子制御回路２４は、プロジェクションディスプレイシステム１０内で多くの機能を実行する。その中の２つの機能が、タイミングの同期化および画像データ処理である。タイミング同期回路は、適切な画像データが各カラー周期間に撮像デバイス１８によって表示されることを確実にするために、撮像デバイス１８及びカラーモジュレータ１４の動作を調整する。また、光源１２は、通常ＡＣ波形によって駆動され、及び転流点に不規則性を生じることができる。これらの不規則性は、映像再生への影響が最少になる特定の時間、または補償の実行が可能な間に、発生するよう同期される。
【０００９】
各原色の中間輝度レベル（グレースケール）は、様々な段階のオン／オフ値間の画素（ピクセル）を駆動するアナログ電圧レベルを調整することによって、または、ピクセルのパルス幅をより長い、若しくはより短い期間オンになるように調整することによって、達成される。イメージデータのディジタルからアナログへの変換は、画像データ処理回路によって実行される。
【００１０】
従来のカラー順次プロジェクションシステムでは、カラーモジュレータから放射される光全体の利用効率が妨げられる。「スポーク光」として知られている、２つのカラーフィルタのつぎ目で発生する光の遷移は明確な光を生成せず、及び２つのフィルタの明確な混合ではなくて並びにフィルターされない光を含む可能性がある。また、製造、特にカラーホイールのフィルタの製造上の変動のため、この光は、一貫性がなく、及び予測不可能である。これらの理由により、システムによっては、この光がスクリーンに到達するのを防止するために撮像デバイスを「オフ」に設定することによってスポーク光の使用を回避している。
【００１１】
図２は、通常のプロジェクション撮像システムにおいて原色間に発生するスポーク光を示す図式である。スポーク光は、フレーム周期（カラーフィルタホイールの完全な一回転または全原色を通じた完全な一サイクルと定義される）の相当な部分を占め、システムによっては最大２０％になることがある。従って、スポーク光を利用するために複雑なアルゴリズム及び追加的な制御回路が開発された。しかし、この光の予測不可能な性質のため、各システムは、固有のカラーモジュレータに対して特に較正されなければならない。
【００１２】
カラーモジュレータの中には、彩度及びスポーク時間の追加を犠牲にして、画像の白及び不飽和部分の輝度を増加させるために、フィルタなし（クリア）のセグメントを含むものがある。これは従来技術において、「ホワイトピーキング」として知られている。ホワイトピーキングは、フレームの原色の合計で得られるものよりも明るいホワイトレベルを提供する。この白色光は本来スポーク光よりも予測可能であるが、フィルタされたカラーセグメントの合計と同じ色温度が得られず、したがってスクリーン上に形成される画像に単に加えることはできない。スポーク光のような非フィルタ処理光の利用は、複雑なアルゴリズム、制御回路の追加及びカラーバランスの較正を必要とする。
【００１３】
最近のＬＥＤ技術の成果によって、ＬＥＤは多くのプロジェクションディスプレイアプリケーションのような高輝度を必要とするアプリケーションにおいてさえ、光源として使用できるようになった。典型的なＬＥＤベースのプロジェクションディスプレイシステム３０が図３に示される。システム３０は、ＬＥＤ駆動回路３２、ＬＥＤアレイ３４、照明光学系３６、撮像デバイス３８、プロジェクション光学系４０、表示スクリーン４２及び制御回路４４を含む。照明光学系３６、撮像デバイス３８、プロジェクション光学系４０及びスクリーン４２は、実質的に照明光学系１６、撮像デバイス１８、プロジェクション光学系２０及び図１の表示スクリーン２２と同じ機能を提供する。ＬＥＤドライバ３２は、電力をＬＥＤアレイ３４の赤、青、及び緑のＬＥＤに供給するために、各色の個別的な回路を形成する、少なくとも３つの個別的な電流源を含む。
【００１４】
ＬＥＤベースのプロジェクションシステムは、アーク灯光源を使用する従来のシステムよりも、しばしば、コンピュータ及びテレビ産業における、より明るいディスプレイに対する強い要求、及びＬＥＤの輝度の技術的限界のため、改良された輝度の恩恵を受けることができる。その結果、ホワイトピーキングは、ＬＥＤベースのプロジェクションシステムに役立つことになる。しかしながら、ＬＥＤベースのシステムでは、白色光を提供するためのクリアセグメントを含むために改良可能なカラーフィルタホイールはなく、及び既存のアルゴリズム、電子工学及び較正スキームはＬＥＤ光源を有するシステムに適用できない。ホワイトピーキングを達成する適切なＬＥＤ駆動及び制御システムが、本発明の主題である。
【００１５】
ＬＥＤ照明装置の主な目的は、所定の赤、緑、及び青（ＲＧＢ）色を得ることである。各色は、国際照明委員会（ＣＩＥ）色空間内の１点として記載される。白の色温度または色相は、赤、緑、及び青を足した結果である。色点及びその相対的な輝度の定義は、ＮＴＳＣ、ＳＭＰＴＥ―Ｃ、Ｒｅｃ．７０９、及び他のテレビジョン規格のために書かれた規格に見出される。赤、緑及び青のカラーバランスは、光源アセンブリの赤、緑、及び青のＬＥＤのデューティサイクルを定めることによって、適切な規格に従って制御される。図４は、例示システムにおける赤、緑及び青の相対的なデューティサイクルを示す図式である。図４に示される赤のサイクル、緑のサイクル及び青のサイクルを含む周期は、本明細書において、光サイクルフレームと呼ぶ。ＬＥＤはほぼ即座にオン／オフ設定ができ、１つの色から次の色への遷移はほぼ瞬間的に可能なため、ＬＥＤ照明システムは従来のスポーク時間を利用する必要はないが、図４はまた、色相間を遷移（赤から緑、緑から青、及び青から赤）するスポーク時間を図示している。
【００１６】
本発明は、形成可能な画像全体の輝度を改善するために、一つ以上のスポーク時間をＬＥＤ照明システムに挿入する。一つ以上のスポーク時間の導入は、サイクル当たりの総時間即ち個別カラーのオン状態を減らすが、ホワイトピーキング実行のため、スポーク時間中にカラーミックスを供給することによって輝度を改良するために用いることができる。
【００１７】
図５は、本発明の例示的実施形態に従って、各カラー遷移に導入されたスポーク時間（図式の細分化領域で示される）を持つ赤、緑及び青の相対的なデューティサイクルを示す図式である。赤、緑及び青によって消費される総サイクル時間の比率は図４で示されたものと変わらないが、各色を供給する時間は、色遷移の間にスポーク時間を導入するために同じ割合で減少している。赤、緑及び、青の周期の間にカラーサイクルの全体で生成される白色の色温度にマッチする白色光を生じるためにスポーク時間中、光の３色全ては、オンにされる。この概念は、「ホワイトバランス」として参照される。
【００１８】
スポーク時間の間に生じた白色光をホワイトバランスすると、表示全体の色温度のホワイトピーキングによる変化が防止される。例えば、スポーク時間の間に３原色が全て等しくオンにされる場合、多くのシステムでは、このカラーの組合せは、赤及び青色光と比較して光サイクルフレームの通常のカラー順次動作の間供給されるより低い比率の緑色光が供給されるだろう。その結果、ホワイトピーキングプロセス（本願明細書において開示するホワイトバランスが実行されない場合）によって、表示全体の色相が変わる可能性がある。
【００１９】
スポーク時間に供給される白色光の色温度を制御するにはパルス幅変調、または振幅変調による、２つの方法がある。パルス幅変調を使用するには、最大のベースデューティサイクルを有する色（通常、緑）をスポーク時間全体でオンにすることができる。他の色は、続いて、スポーク時間の間に、全体のサイクルタイムのためのデューティサイクルと同率のオン時間を提供する時間オンにされる。
【００２０】
この関係は、以下に実施例１を参照して最も明らかに図示され、その図式は図６に示される。
【００２１】
（実施例１）
赤ベースのデューティサイクル：０．２７８
緑ベースのデューティサイクル：０．４４４
青ベースのデューティサイクル：０．２７８
スポーク時間：２４０マイクロ秒（μｓ）
スポーク時間中の緑のオン時間：２４０μｓ
スポーク時間中の赤のオン時間：０．２７８／０．４４４×２４０μｓ＝１５０．３μｓ
スポーク時間中の青のオン時間：０．２７８／０．４４４×２４０μｓ＝１５０．３μｓ
実施例１は、ホワイトバランスされた光のパルスが各スポーク時間に生成されるシナリオを示す。異なる色のＬＥＤのオン時間をフレーム内の全てのスポーク時間について合計することによって、及び各フレームが適切な比率をとるように、ＬＥＤのオン時間の合計を制御することによってホワイトバランスは（１スポークベースでなく）１フレームベースで達成することも可能なことを理解すべきである。例えば、実施例１のシナリオでは３つのスポーク時間があって、各スポーク時間について緑のオン時間が２４０μｓ、赤のオン時間が１５０．３μｓ、及び青のオン時間が１５０．３μｓである。この結果、光サイクルフレーム間の緑のオン時間合計は７２０μｓ、光サイクルフレーム間の赤のオン時間合計は４５０．９μｓ、及び光サイクルフレーム間の青のオン時間合計は４５０．９μｓになる。この代わりのフレーム当りのカラーバランススキームでは、異なる色の光源は、以下の割振りでオンにできる。
【００２２】
【表１】
2008546010.tif 000003
【００２３】
ＬＥＤの駆動方法としてのパルス幅変調の１つの利点は、スポーク時間及び赤、緑、並びに青の各期間の両方の間に一定の駆動電力レベルが使用できることである。これは各ドライバに１つの電力レベルだけを分配すればいいので、結果的により低コストのドライバ回路になる。また、ＬＥＤが古くなるにつれて、赤／緑／青のサイクル全体とスポーク時間の両方の期間の色が同じ速さで劣化するため、サイクル全体の色温度と比較して、スポーク時間の色温度にずれが生じる可能性はより低くなる。
【００２４】
振幅変調法においては、ホワイトバランスは、ＬＥＤのための必要輝度の比率に従って赤、緑、青のＬＥＤに分配される電力を調整することによって達成される。このシナリオは、図７に示される。
【００２５】
多くのＬＥＤ照明システムにおいて、縁色が適切に生成されることを保証し、かつ光源の適切な「白色点」（全サイクルについて３つのＬＥＤが全てオンにされたとき純白を生成する）を達成するため、緑のＬＥＤは、全体のサイクルタイムについてより大きな割合でオンになることが要求される。これは、上記、実施例１の赤、緑、及び青のＬＥＤの相対的なオン時間で示される。照明システムの全体のカラーバランスに影響を及ぼさない効果的なホワイトピーキングを提供するために、スポーク時間の間に生じる白色光は、赤及び青のＬＥＤに比べて緑のＬＥＤが生じる光の輝度を押し上げるために、パルス幅変調または振幅変調によるようなシステム全体での白色点と類似した色温度を有する。
【００２６】
上記のホワイトピーキング動作と同様な方法で、グレーレベルの「ビット拡張（bit expansion）」を達成することも可能である。非常に小さな光のパルスを必要とするため、マイクロディスプレイによっては非常に薄暗い光量レベルを生じることが困難である。達成可能な最小の光パルスは、最小のパルス幅変調時間に対応し、及び撮像素子の最大操作速度によって制限されるだろう。従って、従来のカラーフィルタホイールベースのシステムでは時に付加的な「暗色（dark）」セグメントが用いられる。暗色セグメントは、より暗い光パルスを生じる方法を提供することによって、グレーレベルビット拡張を容易にする。
【００２７】
ＬＥＤ照明装置は、スポーク時間のホワイトピーキングの代わりに、または、ホワイトピーキングスポーク時間（結果的にホワイトピーキングとグレーレベルビット拡張スポーク時間の両方になる）に付加するかのいずれかで、ホワイトピーキングに関して上記で定められるスポーク時間の間にビット拡張を提供するように作動させることができる。「暗色」スポーク時間のカラーバランスは、上述のホワイトピーキングに関する場合のように、赤、緑及び青のＬＥＤの輝度を照明装置によって提供される全体のカラーバランスが影響を受けないように、全体のフレームの比率と同じになるように制御することによって行われる。スポーク時間に半分の輝度を提供することによってグレーレベルビット拡張を達成するための暗色スポーク時間が以下に実施例２として記載され、及び図８に示される。
【００２８】
（実施例２）
赤ベースデューティサイクル：０．２７８
緑ベースデューティサイクル：０．４４４
青ベースデューティサイクル：０．２７８
スポーク時間：２４０μｓ
スポーク時間中の緑のオン時間：１２０μｓ
スポーク時間中の赤のオン時間：０．２７８／０．４４４×１２０μｓ＝７５．１４μｓ
スポーク時間中の青のオン時間：０．２７８／０．４４４×１２０μｓ＝７５．１４μｓ
実施例２は、カラーバランスされた「暗色」パルスを各スポーク時間に生じさせるシナリオを示す。上述の実施例１に関するものと同様な方法で、適切な比率を持つようにフレーム内のスポーク時間の全てについて異なる色のＬＥＤのオン時間を合計し、及び各フレームについてＬＥＤのオン時間の合計を制御することによってフレーム当りベース（スポーク当りベースではなく）でカラ―バランスを達成することも可能であることを理解するべきである。
【００２９】
本発明は、例示的実施形態に関して上述したように、ＬＥＤ照明システムにおけるカラーサイクルフレームの間に、一つ以上のスポーク時間を導入する。上記の実施例では「スポーク」時間は、カラーフィルタホイール上のカラー遷移を指すとする従来の理解と整合して、スポーク時間が原色間の遷移の間に発生するとして記載されているが、ＬＥＤ照明システムにおいては、ほとんど瞬時にオン／オフされるＬＥＤの能力のため、カラーサイクルフレームのいかなる位置にもスポーク時間を挿入することができることを理解しなければならない。スポーク時間中には、輝度調整光は、各カラーサイクルの原色のデューティサイクルによって達成されるカラーバランスにマッチするように、スポーク時間の間のホワイト、又は暗色色相のカラーバランスを制御しながら（ホワイトピーキング及び／又はグレーレベルビット拡張（又は「暗色ピーキング」）の形で）提供される。その結果、ＬＥＤ照明システムによって提供される画像の輝度は画像のカラーバランス又は「白色点」に影響を及ぼさずに必要に応じて調整できる。
【００３０】
前述の説明では、３色のＬＥＤ光源（赤、緑、及び青）を有する例示システムを参照した。これらの三原色を順次提供するシステムがＬＥＤ照明システムにおいて最も一般的であるが、本発明の原理（カラーサイクルフレームに挿入されるスポーク時間の間に、ホワイト、又は暗色ピーキングとカラーバランスされた光の組合せを提供する）は、より大きな色数又は原色の異なるセットを提供するシステムに、等しく適用できることを当業者は理解しなければならない。例えば、システムは、最大６つの異なる色（赤、緑、青、黄、シアン及びマゼンタ）を提供する光源を使用することができ、画像の輝度を上げるために、カラーサイクルフレームに一つ以上のスポーク時間が挿入され、又は、上述の方法でグレーレベルビット拡張を達成する。
【００３１】
好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱しない形態及び詳細の変更を行えることが、当業者であれば理解できるであろう。例えば、開示された実施例は、赤、緑、及び青のＬＥＤ光源を使用すると記載されていた。本発明の原理がカラーサイクルフレームのスポーク時間の間に提供される輝度調整光がフレームの光源のカラーの順次動作によって提供される光のカラーバランスにマッチするように制御できるように、ほぼ即座にオン／オフ可能ないかなる光源にも適用できることは、当業者によって理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】プロジェクションディスプレイシステムの構成要素の従来の配置を例示している図式。
【図２】典型的プロジェクション撮像システムにおいて原色間でスポーク光の発生を例示している図式。
【図３】典型的なＬＥＤベースのプロジェクションディスプレイシステムを例示している図式。
【図４】プロジェクション撮像システムで典型的なカラーサイクルフレームの赤、緑及び青の相対的なデューティサイクルを例示している図式。
【図５】本発明の例示的実施形態に従って各色遷移に導入されるスポーク時間を有するカラーサイクルフレームの赤、緑及び青の相対的なデューティサイクルを例示している図式。
【図６】本発明の一実施例に従ってホワイトピーキングを達成するためにスポーク時間の間に異なる色のＬＥＤを駆動する信号のパルス幅変調を例示している図式。
【図７】本発明の別の実施例に従ってホワイトピーキングを達成するためにスポーク時間の間に異なる色のＬＥＤを駆動する信号の振幅変調を例示している図式。
【図８】本発明のもう１つの実施例に従ってグレーレベルビット拡張を達成するためにスポーク時間の間に異なる色のＬＥＤを駆動する信号のパルス幅変調を示している図式。
【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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【図８】
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【国際調査報告】
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