(57)【要約】  画像投影システム内で照明光を生成するのに有用な照明システムは少なくとも第１の画像形成パネルを有する。発光要素、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）の第１のアレイは第１の波長範囲と関連する第１の光線を生成する。発光要素の第２のアレイは第２の波長範囲と関連する第２の光線を生成する。発光要素の第２のアレイは第２の波長範囲の光を生成する第１の発光要素と第１の波長範囲の光を生成する第２の発光要素とを備える。第２の発光要素の中心波長は値が、第１の発光要素の中心波長より第１のアレイ内の発光要素の中心波長に近くてもよい。
2008537788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の画像形成パネルと、
主に第１の波長範囲と関連し、前記少なくとも第１の画像形成パネルに向けられる第１の光線を生成するための発光要素の第１のアレイと、
主に第２の波長範囲と関連する第２の光線を生成するための発光要素の第２のアレイとを備え、
前記発光要素の第２のアレイが少なくとも、前記第２の波長範囲の光を生成する第１の発光要素と前記第１の波長範囲の光を生成する第２の発光要素と、を備え、前記第２の光線が前記少なくとも第１の画像形成パネルに向けられる光学システム。
【請求項２】
前記第１および第２の発光要素が発光ダイオード（ＬＥＤ）である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記発光要素の第１のアレイが、前記第１の波長範囲の光を生成する第３の発光要素と前記第２の波長範囲の光を生成する第４の発光要素とを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
第３の波長範囲と関連する第３の光線を生成するための発光要素の第３のアレイをさらに備え、前記発光要素の第３のアレイが少なくとも、前記第３の波長範囲の光を生成する第５の発光要素を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記発光要素の第３のアレイが少なくとも、前記第１および第２の波長範囲のうちの一方の光を生成する第６の発光要素を備える請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記発光要素の第３のアレイが少なくとも、前記第１および第２の波長範囲のうちの他方の光を生成する第７の発光要素をさらに備える請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記発光要素の第２のアレイが少なくとも、前記第３の波長範囲の光を生成する第８の光源を備える請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記発光要素の第１のアレイが少なくとも、前記第２および第３の波長範囲のうちの少なくとも一方の光を生成する第９の発光要素を備える請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも第１の画像形成パネルが少なくとも、前記第１の画像形成パネルと、第２の画像形成パネルと、第３の画像形成パネルと、を備え、前記第１の光線が前記第１の画像形成パネルを照明し、前記第２の光線が前記第２の画像形成パネルを照明するとともに、前記第３の光線が前記第３の画像形成パネルを照明する請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
第１の色画像光線が前記第１の画像形成パネルから伝播し、第２の色画像光線が前記第２の画像形成パネルから伝播するとともに、第３の色画像光線が前記第３の画像形成パネルから伝播し、前記第１、第２および第３の色画像光線を合成色画像光線に合成する二色性色合成ユニットをさらに備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも第１の画像形成パネルが少なくとも、前記第１の画像形成パネルと第２の画像形成パネルとを備え、前記第１の光線が前記第１の画像形成パネルを照明するとともに前記第２の光線が円第２の画像形成パネルを照明する請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
第１の色画像光線が前記第１の画像形成パネルから伝播するとともに、第２の色画像光線が前記第２の画像形成パネルから伝播し、前記第１および第２の色画像光線を合成色画像光線に合成する二色性色合成ユニットをさらに備える請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記発光要素の第２のアレイ内の発光要素の位置がそれぞれの幾何学的集光効率と関連するとともに、前記発光要素の第２のアレイの前記第２の発光要素が、幾何学的効率の最大値より低い幾何学的効率と関連する前記発光要素の第２のアレイ内の位置に配置されている請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記発光要素の第１のアレイからの光がそれぞれの屈折光学要素を用いて集光されるとともに、それぞれの屈折光学要素により前記少なくとも第１の画像形成パネルに向けられる請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記発光要素の第１のアレイからの光がそれぞれの集束光学要素を用いて集光されるとともに、トンネルインテグレータの入力端に向けられ、前記トンネルインテグレータの出力端を出る光が前記少なくとも第１の画像形成パネルに向けられる請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記発光要素の第２のアレイが少なくとも９個の発光要素を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも第１の画像形成デバイスにより形成される画像を制御するための前記少なくとも第１の画像形成パネルに結合された画像コントローラをさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記画像コントローラに結合された画像入力および分析ユニットをさらに備え、前記画像入力および分析ユニットが画像情報を受信するとともに分析し、前記画像入力および分析ユニットが所望の画像に関連する信号を前記画像コントローラに送出する請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも第１の画像形成パネルから受け取った画像光線を投影するように配置された少なくとも１つの投影レンズユニットをさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
投影画面をさらに備え、前記画像光線が前記投影レンズユニットにより前記投影画面に投影される請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記少なくとも第１の画像形成パネルが、液晶ディスプレイ画像形成デバイスおよびデジタルマルチミラー・デバイスのうちの少なくとも一方を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記発光要素の第１および第２のアレイの前記発光要素に電力を供給するように結合された電源をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記電源が、前記光学システムが画像を表示する際に連続的に前記発光要素に電力を供給する請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１の波長範囲が４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、４９０ｎｍ〜６００ｎｍ、および６００ｎｍ〜７００ｎｍのうちの一範囲であるとともに、前記第２の波長範囲が４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、４９０ｎｍ〜６００ｎｍ、および６００ｎｍ〜７００ｎｍのうちの他の範囲である請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
少なくとも、色画像の第１の色成分と関連する第１の画像形成パネル、前記色画像の第２の色成分と関連する第２の画像形成パネル、および前記色画像の第３の色成分と関連する第３の画像形成パネルと、
前記第１の色成分と関連し前記第１の画像形成パネルに向けられる第１の光線を生成可能な、発光ダイオード（ＬＥＤ）の第１のアレイと、
前記第２の色成分と関連し前記第２の画像形成パネルに向けられる第２の光線を生成可能な、ＬＥＤの第２のアレイと、
前記第３の色成分と関連し前記第３の画像形成パネルに向けられる第３の光線を生成可能な、ＬＥＤの第３のアレイと、を備え、
前記第１のＬＥＤアレイが、前記第２の色成分の光を生成する少なくとも１つのＬＥＤを備える、色画像を投影する投影システム。
【請求項２６】
前記第１のＬＥＤアレイが前記第３の色成分の光を生成する少なくとも１つのＬＥＤをさらに備える請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記第２のＬＥＤアレイが、前記第１および第３の色成分のうちの一方の光を生成する少なくとも１つのＬＥＤを備える請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第２のＬＥＤアレイが、前記第１の色成分の光を生成する少なくとも１つのＬＥＤと、前記第３の色成分の光を生成する少なくとも１つのＬＥＤと、を備える請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第３のＬＥＤアレイが、前記第１および第２の色成分のうちの一方の光を生成する少なくとも１つのＬＥＤを備える請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記第３のＬＥＤアレイが、前記第１の色成分の光を生成する少なくとも１つのＬＥＤと、前記第２の色成分の光を生成する少なくとも１つのＬＥＤと、を備える請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
第１の色画像光線が前記第１の画像形成パネルから伝播し、第２の色画像光線が前記第２の画像形成パネルから伝播するとともに、第３の色画像光線が前記第３の画像形成パネルから伝播し、前記第１、第２および第３の色画像光線を合成色画像光線に合成する二色性色合成ユニットをさらに備える請求項２５に記載のシステム。
【請求項３２】
前記第１のＬＥＤアレイ内のＬＥＤの位置がそれぞれの幾何学的集光効率と関連し、前記第１のＬＥＤアレイのＬＥＤが、幾何学的効率の最大値より低い幾何学的効率と関連する前記第１のＬＥＤアレイ内の位置に配置されている前記第２の色成分の光を生成する請求項２５に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第１、第２および第３の画像形成パネルにより形成される画像を制御するための前記第１、第２および第３の画像形成パネルに結合された画像コントローラをさらに備える請求項２５に記載のシステム。
【請求項３４】
前記第１、第２および第３の画像形成パネルから受け取った画像光線を投影するように配置された少なくとも１つの投影レンズユニットをさらに備える請求項２５に記載のシステム。
【請求項３５】
投影画面をさらに備え、前記画像光線が前記投影レンズユニットにより前記投影画面に投影される請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記第１の色成分が４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、４９０ｎｍ〜６００ｎｍ、および６００ｎｍ〜７００ｎｍのうちの一波長範囲と関連するとともに、前記第２の色成分が４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、４９０ｎｍ〜６００ｎｍ、および６００ｎｍ〜７００ｎｍのうちの他の波長範囲と関連する請求項２５に記載のシステム。
【請求項３７】
少なくとも第１の画像形成パネルと、
主に第１の波長範囲と関連する第１の光線を生成するための発光要素の第１のアレイと、
主に第２の波長範囲と関連する第２の光線を生成するための発光要素の第２のアレイと、を備え、
前記第１のアレイの第１の発光要素が第１の中心波長を有する光を生成し、前記第１の光線が前記第１の画像形成パネルに向けられ、
前記発光要素の第２のアレイが少なくとも、第２の中心波長を有する光を生成する第２の発光要素と第３の中心波長を有する光を生成する第３の発光要素とを備え、前記第３の中心波長が前記第２の中心波長より前記第１の中心波長に近い値を有し、前記第２の光線が前記少なくとも第１の画像形成パネルに向けられる光学システム。
【請求項３８】
前記第１、第２および第３の発光要素が発光ダイオード（ＬＥＤ）である請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記第３の中心波長が前記第１の中心波長と同じである請求項３７に記載のシステム。
【請求項４０】
前記少なくとも第１の画像形成パネルが、少なくとも第１の画像形成パネルと第２の画像形成パネルとを備え、前記第２の光線が前記第２の画像形成パネルに向けられる請求項３７に記載のシステム。
【請求項４１】
第３の波長範囲と関連する第３の光線を生成するための発光要素の第３のアレイをさらに備え、前記発光要素の第３のアレイが少なくとも前記第３の波長範囲内の第４の中心波長を有する光を生成する第４の発光要素を備え、前記第３の光線が前記少なくとも第１の画像形成パネルに向けられる請求項３７に記載のシステム。
【請求項４２】
前記発光要素の第３のアレイが、第５の中心波長を有する光を生成する少なくとも第５の発光要素を備え、前記第５の中心波長の値が前記第４の中心波長より前記第１の中心波長に近い請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記少なくとも第１の画像形成パネルが少なくとも第２の画像形成パネルと第３の画像形成パネルとを備え、前記第２の光線が前記第２の画像形成パネルに向けられるとともに前記第３の光線が前記第３の画像形成パネルに向けられる請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
第１の色画像光線が前記第１の画像形成パネルから伝播し、第２の色画像光線が前記第２の画像形成パネルから伝播するとともに、第３の色画像光線が前記第３の画像形成パネルから伝播し、前記第１、第２および第３の色画像光線を合成色画像光線に合成する二色性色合成ユニットをさらに備える請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記少なくとも第１の画像形成パネルデバイスにより形成される画像を制御するための前記少なくとも第１の画像形成パネルに結合された画像コントローラをさらに備える請求項３７に記載のシステム。
【請求項４６】
前記少なくとも第１の画像形成パネルから受け取った画像光線を投影するように配置された少なくとも１つの投影レンズユニットをさらに備える請求項３７に記載のシステム。
【請求項４７】
投影画面をさらに備え、前記画像光線が前記投影レンズユニットにより前記投影画面に投影される請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記少なくとも第１の画像形成パネルが、液晶ディスプレイ画像形成デバイスおよびデジタルマルチミラー・デバイスのうちの少なくとも一方を備える請求項３７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記発光要素の第１および第２のアレイの前記発光要素に電力を供給するように結合された電源をさらに備え、前記電源が、前記光学システムが画像を表示する際に連続的に前記発光要素に電力を供給する請求項３７に記載のシステム。
【請求項５０】
前記第１の波長範囲が４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、４９０ｎｍ〜６００ｎｍ、および６００ｎｍ〜７００ｎｍのうちの一範囲であるとともに、前記第２の波長範囲が４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、４９０ｎｍ〜６００ｎｍ、および６００ｎｍ〜７００ｎｍのうちの他の範囲である請求項３７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投影システムで用いられ得る照明システムおよびその照明システムを用いた投影システムに関する。特に本発明は照明光を生成するための発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光要素のアレイを含む照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明システムは投影ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用バックライト等を始めとする多様な用途を有する。投影システムは通常光源と、照明光学素子と、画像形成デバイスと、投影光学素子と投影画面とを含む。照明光学素子は光源により生成された光を集光するとともに、集められた光を１つまたは複数の画像形成デバイスに向ける。電子的に調整および処理されたデジタルビデオ信号により制御される画像形成デバイスは、ビデオ信号に相当する画像光線を生成する。投影光学素子は画像光線を拡大してそれを投影画面に投影する。
【０００３】
アークランプなどの白色光源は投影ディスプレイシステムに用いられる卓越した光源であったとともに今なお同様である。白色光源を用いる３パネル投影システムにおいて、光は３色チャネル、通常赤色、緑色および青色に分割されて、各色の画像を生成するそれぞれのパネルに向けられる。他の投影システムは単一イメージャパネルのみを用いているため、一度に１つの色帯域からの光のみがパネルに入射するように白色光をフィルタリングするために回転カラーホイールが通常用いられている。パネルに入射する光は順次赤色／緑色／青色／赤色等と色を変化するとともに、パネルは入射光と同期して赤色／緑色／青色／赤色画像を形成するように連続駆動される。
【０００４】
しかし近年発光ダイオード（ＬＥＤ）が白色源の代替物として考えられている。３パネルシステムの場合、赤色ＬＥＤのアレイを用いて赤色チャネルを照明し、緑色ＬＥＤのアレイを用いて緑色チャネルを照明するとともに、青色ＬＥＤのアレイを用いて青色チャネルを照明する。ＬＥＤ光源のいくつかの利点にはより長い寿命、高い効率および優れた熱特性がある。
【０００５】
しかしＬＥＤによる照明源は、映画テレビ技術者協会（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）により推奨基準（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｐｒａｃｒｉｃｅｓ）１４５−１９９９「Ｃ色モニタ測色（Ｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）」（以下ＳＭＰＴＥ１４５−１９９９と称する）に記載された推奨基準に準拠しない色域を表示する。また容認可能な白色を達成するためにＬＥＤによる照明源は、すべての利用可能なＬＥＤから利用可能な全強度を実現することができないモードで動作されることが多く、そのため表示画像の全体輝度が低下する。
【０００６】
投影システム用のＬＥＤによる照明源の色および輝度を改善する必要がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は少なくとも第１の画像形成パネルを備える光学システムを対象とする。発光ダイオード（ＬＥＤ）であり得る発光要素の第１のアレイは第１の波長範囲と関連する第１の光線を生成する。第１の光線は少なくとも第１の画像形成パネルに向けられる。発光要素の第２のアレイは第２の波長範囲と関連する第２の光線を生成し、発光要素の第２のアレイは、少なくとも第２の波長範囲の光を生成する第１の発光要素と第１の波長範囲の光を生成する第２の発光要素とを備え、第２の光線は少なくとも第１の画像形成パネルに向けられる。
【０００８】
本発明の他の実施形態は色画像を投影する投影システムを対象とする。システムは少なくとも第１、第２および第３の画像形成パネルを含む。第１の画像形成パネルは色画像の第１の色成分と関連し、第２の画像形成パネルは色画像の第２の色成分と関連するとともに、第３の画像形成パネルは色画像の第３の色成分と関連する。発光ダイオード（ＬＥＤ）の第１のアレイは第１の色成分と関連する第１の光線を生成可能である。第１の光線は第１の画像形成パネルに向けられる。ＬＥＤの第２のアレイは第２の色成分と関連する第２の光線を生成可能である。第２の光線は第２の画像形成パネルに向けられる。ＬＥＤの第３のアレイは第３の色成分と関連する第３の光線を生成可能である。第３の光線は第３の画像形成パネルに向けられる。第１のＬＥＤアレイは第２の色成分の光を生成する少なくとも１つのＬＥＤを備える。
【０００９】
本発明の他の実施形態は、少なくとも第１および第２の画像形成パネルと、主に第１の波長範囲と関連する第１の光線を生成するための発光要素の第１のアレイとを含む光学システムを対象とする。第１のアレイの第１の発光要素は第１の中心波長を有する光を生成する。第１の光線は第１の画像形成パネルに向けられる。発光要素の第２のアレイは主に第２の波長範囲と関連する第２の光線を生成する。発光要素の第２のアレイは少なくとも、第２の中心波長を有する光を生成する第２の発光要素と第３の中心波長を有する光を生成する第３の発光要素とを備える。第３の中心波長は第２の中心波長より第１の中心波長に近い値を有する。第２の光線は第２の画像形成パネルに向けられる。
【００１０】
本開示の上記の概要は本開示の発明の各例証実施形態またはすべての実施を説明しようとするものではない。図および以下の詳細な説明がこれらの実施形態をより具体的に例示する。
【００１１】
添付の図面と共に様々な例示的実施形態の以下の詳細な説明を考慮することで本開示をより完全に理解されよう。
【００１２】
異なる図における同様な数字は同様な要素を指す。本発明は様々な変更および代替形態に適用可能であるが、その具体例は図面に一例として示されているとともにより詳細に説明する。しかしなお本発明を説明した特定の実施形態に限定しようとするものではないことは理解されよう。反対に添付の特許請求の範囲に規定された本発明の要旨と範囲とにある変更例、同等物および代替例をすべて網羅しようとするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
より高出力を有するＬＥＤがより容易に入手可能になってきており、これがＬＥＤ照明の新たな用途を広げる。高出力ＬＥＤで対処し得る用途には、投影および表示システム内の光源として、マシンビジョンシステムおよびカメラ／ビデオ用途における照明源として、さらには車のヘッドライトなどの遠方照明源としての利用がある。ＬＥＤによる光源は多様な用途で用いられ得る。本開示の照明システムが特に好適な１つの用途は、投影システム内の画像形成デバイスの照明である。このような投影システムは例えば投影型テレビジョンで用いられ得る。
【００１４】
ＬＥＤは通例広角にわたり光を放出するとともに、光学設計者の挑戦の１つはＬＥＤにより生成された光を効率的に集光してその光を選択目標領域に向けることである。もう１つの挑戦は、照明画像を可能な限り明るく維持しつつ所望の白色を生成する一組の色を達成することである。
【００１５】
図１に概略的に図示された投影システム１００の一実施形態は、画像形成パネルとも称されるそれぞれの画像形成デバイス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを照明する複数の異なる色の光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを備える。各光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは発光ダイオード（ＬＥＤ）などの複数の光放出要素を含み、特定の色を有する光線を生成し得る。一般に光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃはそれぞれ赤色、緑色、および青色照明光線を生成する。
【００１６】
赤色光線に関する波長範囲は、例えば約６００ｎｍ〜約７００ｎｍ、緑色光線は約５００ｎｍ〜約６００ｎｍ、青色光線は約４００ｎｍ〜約５００ｎｍであり得る。これらの波長範囲の上限および下限は厳密ではなく、システム毎に変化し得る。また異なる色の光線に含まれる波長の重複が幾分ある場合がある。例えば青色光線は約４２５ｎｍ〜約４９０ｎｍの関連波長範囲を有し得る一方で、緑色光線は約４９０ｎｍ〜約６００ｎｍの波長範囲を有する。
【００１７】
画像形成デバイス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは任意の好適なタイプの画像形成デバイスであり得る。例えば画像形成デバイス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、透過型または反射型画像形成デバイスであり得る。透過型および反射型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルは共に画像形成デバイスとして用いられ得る。好適なタイプの透過型ＬＣＤ画像形成パネルの一例は高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ）ＬＣＤデバイスである。好適なタイプの反射型ＬＣＤパネルの一例は液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）パネルである。ＬＣＤパネルは選択ピクセルと関連する光を偏光変調することにより照明光線を変調した後、偏光板を用いて変調光を未変調光から分離する。デジタルマルチミラー・デバイス（ＤＭＤ）と称されるとともに、商標名ＤＬＰ（登録商標）でテキサス州プラノ（Ｐｌａｎｏ，Ｔｅｘａｓ）のテキサス・インスツルメンツ（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）により供給される、他のタイプの画像形成デバイスは、個々にアドレス可能なミラーのアレイを用いており、ミラーは照明光を投影レンズに向かってまたは投影レンズから離れるように偏向させる。以下の説明はＬＣＤおよびＤＬＰ（登録商標）タイプ画像形成デバイスの両方に対応しているが、本開示の範囲をこれらの２つのタイプの画像形成デバイスにのみ限定しようとするものではなく、本明細書に記載のタイプの照明システムは、投影システムにより投影される画像を形成する他のタイプのデバイスを用い得る。
【００１８】
各着色照明光線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃはそのそれぞれの画像形成デバイスに入射して、着色画像光線１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃを生成する。着色画像光線１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは各それぞれの色の画像情報を含むとともに、この特定の実施形態においてそれぞれの投影レンズユニット１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃによって投影画面１１２に投影される。このようにして着色画像光線１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは投影画面１１２において互いに混合される。
【００１９】
図１に図示された例示的実施形態は、照明システムが３つの異なる色チャネル、例えば赤色、緑色および青色を有し、各色チャネルがそれぞれの照明光線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを生成するそれ自体の光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを含むということを示すために提示されている。この図は本発明を任意の特定のタイプの画像形成パネルまたは画像形成パネルを照明する光学装置に限定しようとするものではない。
【００２０】
いくつかの他の実施形態において異なる着色画像光線は、画面に投影される前に互いに合成されて単一のフルカラー画像光線になり得る。画像光線は例えばｘキューブ・ダイクロイックコンバイナ、またはフィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）カラープリズムと一連のダイクロイックミラーとを含む他のタイプのダイクロイックコンバイナなどの二色性光学合成要素を用いて合成され得る。他の手法では光線は偏光に基づいて合成され得る。図２に概略的に図示されている投影システム２００の特定の実施形態において、着色画像光線１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、ｘキューブ・カラーコンバイナ２１４内で合成されて単一のフルカラー画像光線２１６を形成し、画像光線２１６は単一投影レンズユニット２１０を用いて画面１１２に投影される。
【００２１】
また画像形成デバイス１０４ａ、１０４ｂに結合された画像コントローラ２２０も示されている。画像コントローラ２２０は画像形成デバイスにより入射照明光に付加される画像を制御する画像形成デバイスに印加される制御信号を生成する。画像コントローラ２２０は第３の画像形成デバイス１０４ｃにも結合され得るが、明瞭化のためこの接続は図から省略されている。コントローラ２２０は画像分析ユニット２２２から信号を受信するように動作接続されており、画像分析ユニット２２２は外部源から入力信号２２４を受信する。入力信号２２４は例えばケーブル接続、衛星受信機、ＤＶＤプレーヤまたはビデオテーププレーヤからテレビジョンセット内への信号であってもよい。画像分析ユニット２２２は入力信号をコントローラ２２０により認識される画像信号に変換する。
【００２２】
電源２２６は光源１０２ａ〜ｃに電力を供給するように接続され得る。図は明瞭化のため第３の光源１０２ｃへの接続のみを示している。
【００２３】
本発明を組み込み得る多数パネル投影システム３００の他の例示的実施形態が図３に概略的に図示されている。この特定の実施形態において投影システム３００は、異なる着色照明光線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、例えば赤色、緑色および青色を生成する光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを有する３パネル投影システムである。光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃはビームステアリング要素、例えばミラーまたはプリズムを含み、着色照明光線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃのいずれかをそれらのそれぞれの画像形成デバイス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃへ導き得る。光源１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、照明光線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを整える偏光板、インテグレータ、レンズ、ミラー等などの様々な要素も含み得る。
【００２４】
着色照明光線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、それぞれの偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃを介してそれらのそれぞれの画像形成デバイス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに向けられる。画像形成デバイス１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃは、それぞれの反射着色画像光線１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃがＰＢＳ３１０ａ、３１０ｂおよび３１０ｃによって分離されるとともに色合成ユニット２１４に通過するように、入射照明光線１０６ａ、１０６ｂおよび１０６ｃを偏光変調する。着色画像光線１０８ａ、１０８ｂおよび１０８ｃは、投影レンズユニット２１０によって画面１１２に投影される単一フルカラー画像光線２１６に合成され得る。
【００２５】
図示の例示的実施形態において着色照明光線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃはＰＢＳ３１０ａ、３１０ｂおよび３１０ｃによって画像形成デバイス１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃに反射されるとともに、その結果得られる画像光線１０８ａ、１０８ｂおよび１０８ｃはＰＢＳ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃへ透過される。図示しないが他の手法では照明光がＰＢＳを画像形成デバイスへ透過され得る一方で、画像光はＰＢＳによって反射される。
【００２６】
投影システムの他の実施形態は異なる数、より多いまたはより少ない数の画像形成デバイスを用い得る。投影システムのいくつかの実施形態は単一の画像形成デバイスを用いる一方で、他の実施形態は２つの画像形成デバイスを用いる。例えば単一画像形成デバイスを用いる投影システムは、同一出願人が所有する米国特許出願第１０／８９５，７０５号明細書により詳細に説明されているとともに、２つの画像形成デバイスを用いる投影システムは同一出願人が所有する米国特許出願第１０／９１４，５９６号明細書に記載されている。単一パネル投影システムにおいて照明光は単一画像形成パネルのみに入射する。入射光は変調されるため一度に一色のみの光が画像形成デバイスの一部に入射する。時間が進むにつれて画像形成デバイスに入射する光の色は例えば赤色から緑色へ青色へと変化して赤色へと戻り、その時点でサイクルが繰り返す。これは「フィールド・シーケンシャルカラー」動作モードと称されることが多い。他のタイプの単一パネル投影システムにおいて異なる着色光帯域が単一のパネルにわたってスクロールされるため、パネルは常に２つ以上の色を有する照明システムによって照明されるが、パネル上の任意の特定点は瞬間的に単一の色のみで照明される。
【００２７】
２パネル投影システムにおいて２つの色、例えば赤色および青色が第１の画像形成デバイスパネルに順次向けられ、第１の画像形成デバイスパネルは赤色および青色光の画像を順次表示する。例えば緑色チャネル用の第２のパネルは連続して照明され得る。緑色画像形成デバイスからおよび赤色／青色画像形成デバイスからの画像光線は合成されて投影され、目の中での統合により視認者にはフルカラー画像が見える。
【００２８】
投影システムの画像形成パネルを照明するために用いられる異なる着色照明光線を生成するために用いられる光源内に、ＬＥＤなどの発光要素用の多くの異なる装置がある。多くの実施形態において光源は一列に配置された多数の発光要素を用いている。いくつかの実施形態において異なる発光要素からの光は屈折光学素子、反射光学素子、または屈折および反射光学素子の組み合わせを用いて合成される。またいくつかの実施形態において発光要素からの光は統合トンネルを介して向けられて均一な強度を有する照明光線を生成し、光線は画像形成デバイスに向けられる。他の実施形態において照明光はインテグレータを通過せずに画像形成デバイスに向けられ得る。
【００２９】
１つのカラーチャネル用の照明光源を生成する発光要素４０２のアレイを用いる光源４００の１つの特定な実施形態が図４に概略的に図示されている。この例示的実施形態では光源４００が３つの発光要素４０２を有して示されている。発光要素４０２は例えばＬＥＤであり得る。異なる数の発光要素４０２を用いてもよい。例えば光源４００は３×３アレイの光源要素４０２を含むこともできる。光源４００は同一出願人が所有する米国特許出願第１０／９２３，９４５号明細書により詳細に記載されている。
【００３０】
発光要素４０２ａ、４０２ｂおよび４０２ｃはそれぞれの軸４０６ａ、４０６ｂおよび４０６ｃに沿って目標領域４０８に向かって照明光４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃを放出するように配置されている。発光要素４０２ａ、４０２ｂおよび４０２ｃは湾曲基部４０３に載置され得る。軸４０６ａ、４０６ｂおよび４０６ｃは互いに平行である必要はなく、この例示的実施形態では目標領域４０８の中心で交差するように向けられることが好ましい。目標領域４０８は画像形成デバイスの箇所に、またはある他の目標アパーチャ、例えばトンネルインテグレータの入力に対応し得る。図４に示したものに加えて、発光要素４０２ａ、４０２ｂおよび４０２ｃと目標領域４０８との間にさらなる光学要素、例えばビームステアリング光学素子および偏光素子があってもよい。このようなさらなる光学要素は明瞭化のため図面から省略されている。
【００３１】
１つまたは複数のレンズを備える光収集ユニット４０９が、各発光要素４０２ａ、４０２ｂおよび４０２ｃからの光４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃを集めるために用いられる。光収集ユニット４０９は例えばそれぞれの発光要素４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃと関連するレンズ４１０ａ、４１０ｂおよび４１０ｃを含み得る。例えば発光要素４０２ａ、４０２ｂおよび４０２ｃがＬＥＤである場合、関連するレンズ４１０ａ、４１０ｂおよび４１０ｃはＬＥＤを封入する材料で形成された半球レンズであり得る。図示の実施形態において光収集ユニット４０９も集光レンズ４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃを含む。発光要素４０２ａは関連レンズ４１０ａと集光レンズ４１２ａとを有して放出光４０４ａを集める。集められた光４１４は主に軸４０６ａに沿って結像レンズ４１６ａに向けられる。結像レンズユニット４１６ａは、集光レンズ４１２ａの画像を目標領域４０８付近に中継するように目標領域４０８と集光レンズ４１２ａとの間に位置決めされている。集光レンズ４１２ａの画像は目標領域４０８で幾分焦点がぼける場合がある。光生成要素４０２aの画像も光収集光学素子４０９によって結像レンズユニット４１６ａで形成され得る。
【００３２】
結像レンズユニット４１６ａは単一のレンズを備えていてもよくまたは２つ以上のレンズを備えていてもよい。結像レンズユニット４１６ａは光収集ユニット４０９と目標領域４０８との間に軸４０６ａに沿って対称的または非対称的に位置決めされている。光収集ユニット４０９と目標領域４０８との間の結像レンズユニット４１６ａの位置は、照明システム用に選択された特定の光学設計に依存する。
【００３３】
集光レンズ４１２ａにおける光４０４ａの強度プロファイルが比較的均一である場合、その結果得られる目標領域４０８で形成される集光レンズ４１２ａの画像も比較的均一である。例えば光源４０２ａがＬＥＤである場合、放出光４０４ａの擬似均等拡散性は集光レンズ４１２ａの比較的均一な照明を生じるため、結像レンズユニット４１６ａからの光４１８ａによる目標領域４０８の照明も比較的均一である。
【００３４】
他の発光要素４０２ｂおよび４０２ｃは各々それぞれの光収集レンズ４１０ｂ、４１２ｂおよび４１０ｃ、４１２ｃを有し、それらのレンズは放出光線４０４ｂおよび４０４ｃをそれぞれの結合レンズユニット４１６ｂおよび４１６ｃに向ける。結像レンズユニット４１６ｂおよび４１６ｃは、光収集光学素子からの出力の画像、換言すれば集光レンズ４１２ｂおよび４１２ｃの画像を目標領域４０８に中継する。集光レンズ４１２ａ、４１２ｂおよび４１２ｃの画像は目標領域４０８で重畳するとともに、目標領域４０８を実質的に充填しまたは僅かではあるが過充填し得る。
【００３５】
中継された光４１８ａおよび４１８ｃは、概してそれぞれ軸４０６ａおよび４０６ｃに沿って伝播する。軸４０６ａおよび４０６ｃは目標領域４０８の軸を中心に傾斜され、図示の実施形態において目標領域の軸は軸４０６ｂと一致している。軸４０６ａおよび４０６ｃの傾斜は中継光４１８ａおよび４１８ｃに目標領域４０８で利用可能な角度空間を充填させる。図４に図示された例示的実施形態において光収集ユニット４０９はそれぞれの結像レンズユニット４１６と同軸であり、その結果光はそれぞれの軸４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃに沿って発光要素４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃから目標４０８へ伝播する。軸４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃは、目標領域４０８の中心を通過するように位置決めされるとともに、各照明チャネルと関連する光学要素の接線方向寸法に適合するように半径方向に配向され得る。この配列は目標領域４０８で受け取られる照明光の強度を増す。従って発光要素４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃは、曲率半径が目標４０８の中心にほぼ中心にある球形である湾曲基部４０３の表面に載置され得る。
【００３６】
中継光４１８ａおよび４１８ｃが照明システム４００の受光コーン内に収まるように、対物レンズ４２０は目標領域４０８と結像レンズユニット４１６との間に位置決めされ得る。
【００３７】
発光要素５０２のアレイを用いる光源５００の他の実施形態が図５に概略的に図示されている。この例示的実施形態において光源５００は４つの発光要素５０２を有して断面で示されているが、異なる数の発光要素５０２を用いてもよい。また発光要素は二次元アレイに配置され、図の平面外に延びている。例えば発光要素５０２は４×４のアレイに配置され得る。光源５００は同一出願人が所有する米国特許出願第１１／０２５，２８５号明細書により詳細に記載されている。
【００３８】
光源５００は副載置台５０４上に配列された多数の発光要素５０２、例えばＬＥＤを組み込んでいる。封入材５０６、例えば封入ゲルを発光要素５０２上に配置し得る。適当な封入材の例には、マサチューセッツ州ウェアハム（Ｗａｒｅｈａｍ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）のライトスパン（Ｌｉｇｈｔｓｐａｎ）ＬＬＣにより製品番号ＬＳ−３２５２およびＬＳ３３５７で販売されている材料などの架橋可能な合成高分子流体がある。
【００３９】
光収集光学素子を用いて発光要素５０２からの光の発散を低減し得る。図示の実施形態において光収集光学素子は第１および第２のレンズ５０８、５１２を含む。第１のレンズ５０８は発光要素５０２により放出された光５１０の発散を低減するように発光要素５０２上に配置されている。封入材５０６と第１のレンズ５０８との間の界面で発生する反射損失は、空隙を排除することにより低減され得る。第１のレンズ５０８は封入材５０６により接着され得る。第１のレンズ５０８は球面または非球面であってもよいとともにともに、成形レンズであってもよい。第２のレンズ５１２は発光要素５０２からの光５１０の発散をさらに低減して、トンネルインテグレータ５１６に進入する実質的にテレセントリック光５１４を生成する。テレセントリック光５１４の発散半角θはある実施形態では約２０°以下であり得る。光はトンネルインテグレータ５１６を、投影ディスプレイシステムの画像形成デバイスを照明するのに適した均一に明るい出力光線５１８として出射する。
【００４０】
画像形成デバイスを照明する多数ＬＥＤの異なる装置を用いる光源のさらなる実施形態が、米国特許出願第１１／０２５，２８５号明細書および同１０／９２３，９４５号明細書に記載されている。
【００４１】
画像形成デバイスを照明するために提案されまたは用いられるＬＥＤによる照明システムは、異なる色チャネル用の別々の光学経路を含んでいた。これらのシステムの色純度は異なる赤色、緑色および青色光源内でそれぞれ用いられる赤色、緑色および青色ＬＥＤの発光スペクトルにより決定される。現在入手可能な最先端のＬＥＤのスペクトルのいくつかの例が図６に提供されている。曲線６０２はルクセオンＩＩＩエミッタ（Ｌｕｘｅｏｎ  ＩＩＩ  Ｅｍｉｔｔｅｒ）、ＬＸＨＬ−ＰＲ０９（ロイヤルブルー）の発光スペクトルを表わし、曲線６０４はルクセオンＩＩＩエミッタ（Ｌｕｘｅｏｎ  ＩＩＩ  Ｅｍｉｔｔｅｒ）、ＬＸＨＬ−ＰＭ０９（緑色）の発光スペクトルを表わし、さらに曲線６０６はルクセオンエミッタ（Ｌｕｘｅｏｎ  Ｅｍｉｔｔｅｒ）、ＬＸＨＬ−ＰＤ０１（赤色）の発光スペクトルを表わし、すべてカリフォルニア州サンノゼ（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のルミレッズ・インコーポレーション（Ｌｕｍｉｌｅｄｓ  Ｉｎｃ．）から入手可能である。図はロイヤルブルーエミッタ（曲線６０２）の場合の中心またはピーク波長がおよそ４５５ｎｍでありということを示しており、この色はメーカーによりロイヤルブルー（ＲＢ）として記述されている。以下の説明においてＬＥＤが青色光を生成するものとして記載される場合、用語「青色」は「ロイヤルブルー」を含むものとする。緑色エミッタの場合の中心波長はおよそ５３０ｎｍ（曲線６０４）であるとともに、赤色エミッタ（曲線６０６）の場合はおよそ６４５ｎｍである。これらのスペクトルは以下に表Ｉに提示するＣＩＥ１９３１（ｘ、ｙ）色座標に対応している。表の下２列は、映画テレビ技術者協会（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）（ＳＭＰＴＥ１４５−１９９９）により出版された推奨基準１４５−１９９９「Ｃ色モニタ測色（Ｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）」による、原色に対して必要な（ｘ、ｙ）色座標を示す。この文献はテレビジョン画像で生成される好適な原色を記載している。表中のデータは上記に列挙した特定のＬＥＤの色純度がＳＭＰＴＥ１４５−１９９９に記載されたものとは大幅に異なっていることを示す。
【００４２】
【表１】
2008537788.tif 000003
【００４３】
赤色光線が赤色ＬＥＤのみによって生成され、緑色光線が緑色ＬＥＤのみによって生成され、さらに青色光線が青色ＬＥＤのみによって生成される、これらのＬＥＤを用いる照明システムは本明細書では未補償システムと称される。表ＩＩは（０．３００、０．３０１）の白色座標を達成するために必要な各色チャネルにおける必要なルーメンを列挙している。
【００４４】
【表２】
2008537788.tif 000004
【００４５】
このように（０．３００、０．３０１）の色座標を有する白色を達成するためには、青色、赤色および緑色光線量はそれぞれ６．２：３２．９：１００ルーメンである。これは１３９．１ルーメンの全光出力に相当する。このように所望の白色を達成するために、赤色光源の３２．９ルーメンおよび青色光源の６．２ルーメンに比べて、緑色光源は１００ルーメンを生成しなければならない。この表中および以下の表中、各色チャネルのルーメン数は緑色チャネルに対して正規化されており、緑色チャネルのルーメン数は１００に設定されている。このためこの例示的照明システムにより生成され、各色チャネルのルーメン数を単純に足し合わせることにより算出される白色光のルーメン数は、１３９．１に等しい。
【００４６】
表ＩＩもそのような光源に対するＣＩＥ１９３１色チャートの（ｘ、ｙ）座標を示す。得られた色域が図７に示されている。実線で描写された三角形７０２は表Ｉに列挙されたような理想的ＳＭＰＴＥ１４５−１９９９源の色域を表わす。破線で描写された三角形７０４は未補償ＬＥＤ照明システムの色域を表わす。「Ｘ」は白色座標を印す。
【００４７】
しかし未補償照明システムの輝度は緑色ＬＥＤの数により限定され、緑色ＬＥＤは未補償システムにおいて１００％で動作する一方で赤色および青色ＬＥＤは低出力で動作する。いくつかの手法では青色および赤色照明チャネル内の青色および赤色ＬＥＤが余分なフラックス容量を有するため、緑色ＬＥＤを緑色照明チャネルに単に追加してシステムをより明るくすることもある。
【００４８】
しかしこれは本発明により採用される手法ではない。以下の例で示すように緑色ＬＥＤを緑色照明チャネルに追加せずに、すなわち同じタイプのさらなるＬＥＤを既に最大容量で動作しているそのチャネルに追加せずに、照明システムの全体輝度を増加し得る。その代わりに非青色ＬＥＤ、例えば赤色および緑色ＬＥＤを青色照明チャネルに追加することによりおよび／または非赤色ＬＥＤ、例えば緑色および青色ＬＥＤを赤色照明チャネルに追加することにより照明システムの輝度を増加し得る。このようにして未補償システム内で最大容量未満で動作するチャネルを補強させて照明システムの輝度を増加し得る。この輝度増加は最大容量で動作しているそのチャネルへのＬＥＤの追加に依存していない。換言すればシステムの輝度は第１の色およびできれば第２の色のＬＥＤを第３の色の照明チャネルに追加することにより増加される。この手法は各チャネルに最大許容数のＬＥＤがある場合、例えば近接し合う密集ＬＥＤによる熱管理問題および／またはＬＥＤ源およびＬＥＤアレイから光を受ける投影光学素子のエタンデュ制限がある場合に特に有用であり得る。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態によれば１つの波長範囲または色のＬＥＤを、主に他の波長範囲または色の光を放出するＬＥＤアレイに追加し得る。例えば図４および５に図示したＬＥＤアレイなどの赤色チャネルを照明するのに用いられるＬＥＤのアレイを、１つまたは複数の緑色ＬＥＤおよび／または１つまたは複数の青色ＬＥＤで補強し得る。赤色チャネルを補強するために用いられる緑色および青色ＬＥＤの数は、緑色および青色光がどのくらい補強が必要であるかによる。得られる赤色チャネル照明光線は、比較的少量の青色および緑色光を含むため赤色光照明光線の色は変化し、照明システムの色域に変化を生じる。同様に青色チャネルを照明するために用いられる青色ＬＥＤのアレイは緑色および／または赤色ＬＥＤで補強し得るとともに、緑色チャネルを照明するために用いられる緑色ＬＥＤのアレイは赤色および／または青色ＬＥＤで代用し得る。この異なる色チャネル内への異なる色のＬＥＤの混合は、照明システムの色域の変化を生じることができる。重要なことにはこの色域の変化を、照明光の輝度を犠牲にせずに実現することができるとともに、事実照明光の合計輝度が増加し得る。
【００５０】
以下の説明は照明システムの輝度を改善しつつどのように色域を変化させることができるかを説明する。本発明を異なるタイプの色の発光要素と共に用い得るが、実施例は照明光源で用いられるＬＥＤがそのスペクトルが図６に示されたようなものであると仮定する表ＩＩＩ−ＶＩＩＩで説明されている。
【００５１】
まず赤色チャネルが緑色および青色ＬＥＤを用いて補強された照明源が、表ＩＩＩで検討されている。追加された緑色ＬＥＤの数は赤色光チャネルで９．１ルーメンの値に達するのに十分である一方で、追加された青色ＬＥＤの数は赤色チャネルで０．２ルーメンの値に達するのに十分である。補強赤色チャネル内の赤色ＬＥＤは、同じ白色スペクトルを達成するために赤色ＬＥＤからの異なる強度の光を必要とする。この状況において赤色ＬＥＤはより過酷に駆動されるがなおメーカーの仕様内であり、未補償照明システム内のような３２．９ルーメンではなく３５．２ルーメンを生成する。その結果赤色チャネルの（ｘ、ｙ）座標は（０．６３０、０．３４０）に移動し、それはＳＭＰＴＥ１４５−１９９９色域の赤色座標に緊密に対応する。色域は図８に図示されており、実線で示された三角形８０２はＳＭＰＴＥ１４５−１９９９色域を表わす一方で、破線で示された三角形８０４は表ＩＩＩにまとめられた改善照明システムの色域を示す。「Ｘ」は照明システムにより生成される白色光の位置を印す。このようにこの例示的照明システムからの光は、図７に図示した未補償域よりＳＭＰＴＥ１４５−１９９９色域に緊密に近似する。
【００５２】
各チャネル内のルーメン数は１００ルーメンを有する緑色チャネルに対して正規化されている。このようにこの例示的実施形態によれば青色チャネルは６．２ルーメンを有するとともに、赤色チャネルは４４．５ルーメンを有する。このためこの照明システムにより生成され、各チャネル内のルーメン数を足し合わせることにより算出される白色光の合計ルーメン数は１５０．７である。これは表ＩＩに記載された例示的未補償照明システムにより生成された白色光より１１．６ルーメンまたは８．３％だけ明るいが、白色光の色は維持される。
【００５３】
【表３】
2008537788.tif 000005
【００５４】
表ＩＶにおいて赤色チャネルが補強されることに加えて、いくらか緑色および赤色光を追加することにより青色チャネルも補強されると仮定する。換言すれば青色チャネルを照明するために用いられる青色ＬＥＤのアレイは、１つまたは複数の緑色ＬＥＤおよび１つまたは複数の赤色ＬＥＤで補強される。追加された緑色ＬＥＤの数は青色チャネルで７．８ルーメンの値に達するのに十分である一方で、追加された赤色ＬＥＤの数は青色チャネルで０．３ルーメンの値を達するのに十分である。また青色チャネルの青色ＬＥＤはより過酷に駆動されて１１．５ルーメンを生成し、同じ白色点を達成するために５．３ルーメンの増加を達成する。その結果青色チャネルの（ｘ、ｙ）座標は（０．１６０、０．０７１）に移動し、これはＳＭＰＴＥ１４５−１９９９色域の青色角に緊密に対応する。色域は図９に図示されており、実線で示された三角形９０２がＳＭＰＴＥ１４５−１９９９色域を表わす一方で、破線で示された三角形９０４は表ＩＶにまとめられた改善照明システムの色域を示す。「Ｘ」は照明システムにより生成される白色光の位置を印す。このようにこの例示的照明システムからの光は、図７に図示した未補償域よりＳＭＰＴＥ１４５−１９９９色域に緊密に近似する。
【００５５】
各チャネル内のルーメン数は１００ルーメンを有する緑色チャネルに対して正規化されている。このようにこの例示的実施形態によれば青色チャネルは１９．６ルーメンを有する。同時に赤色チャネルの光量を増加して同じ白色座標（０．３０１、０．３００）を維持し得る。このように赤色チャネルは５０．２ルーメンを含み、０．２ルーメンの青色光、１０．３ルーメンの緑色光、および３９．７ルーメンの赤色光である。このためこの照明システムにより生成され、各チャネル内のルーメン数を足し合わせることにより算出される白色光の合計ルーメン数は１６９．８である。これは表ＩＩに記載された例示的未補償照明システムにより生成された白色光より３０．７ルーメンまたは２２％だけ明るい。同じ白色点（０．３０１、０．３００）は維持される。
【００５６】
【表４】
2008537788.tif 000006
【００５７】
表Ｖにおいて赤色および青色チャネルが改善されることに加えて、いくらか青色および赤色光を追加することにより緑色チャネルも改善されると仮定する。換言すれば緑色ＬＥＤのアレイは、１つまたは複数の赤色ＬＥＤおよび１つまたは複数の青色ＬＥＤにより置換される。追加された青色ＬＥＤの数は緑色チャネルで０．４ルーメンの値に達するのに十分である一方で、追加された赤色ＬＥＤの数は緑色チャネルで９．７ルーメンの値を達成するのに十分である。システムは１００ルーメンを有する緑色チャネルに対して正規化されているため、緑色チャネルの緑色ＬＥＤは８９．８ルーメンを生成する。このように緑色チャネルの色座標は、ＳＭＰＴＥ１４５−１９９９色域の緑色点に非常に近接する（０．３０７、０．６０６）になる。
【００５８】
青色および赤色チャネルの光量も、同じ白色点座標（０．３０１、０．３００）を維持するために表ＩＶに示された値から調整する必要がある。このように青色光チャネルは、青色チャネルの合計１６．８ルーメンに対して、９．９ルーメンの青色光と、６．７ルーメンの緑色光と、０．２ルーメンの赤色光とを含む。赤色光チャネルは赤色チャネルの合計３３．２ルーメンに対して、０．１ルーメンの青色光と、６．８ルーメンの緑色光と、２６．３ルーメンの赤色光とを含む。ＣＩＥ１９３１チャート上の赤色および青色点の座標は維持される。色域は図１０に図示されており、実線で示された三角形１００２がＳＭＰＴＥ１４５−１９９９色域を表わす一方で、破線で示された三角形１００４は表Ｖにまとめられた改善照明システムの色域を示す。色域１００２、１００４は実質的に重複している。「Ｘ」は補償照明システムにより生成された白色光の位置を印す。このようにこの例示的照明システムから得られる色の範囲は、図９に図示された補償域よりＳＭＰＴＥ１４５−１９９９色域に緊密に近似する。
【００５９】
各チャネル内のルーメン数は１００ルーメンを有する緑色チャネルに対して正規化されている。このためこの照明システムにより生成され、各チャネル内のルーメン数を足し合わせることにより算出される白色光の合計ルーメン数は１５０．０である。これは表ＩＩに記載された例示的未補償照明システムにより生成された白色光より１０．９ルーメンまたは８％だけ明るい。しかし同じ白色（０．３０１、０．３００）が維持された。
【００６０】
【表５】
2008537788.tif 000007
【００６１】
表ＶＩは表ＩＩ〜Ｖに表わされた結果の概要である。
【００６２】
【表６】
2008537788.tif 000008
【００６３】
このように各着色チャネルがそのそれぞれの色のみのＬＥＤを含む未補償照明システムより明るいとともに、ＳＭＰＴＥ１４５−１９９９で推奨されたものにより近接した色域を生成する照明システムを作製することが可能である。
【実施例】
【００６４】
実施例１
この技術が実際の照明システムにどのように適用されるかを図示するために、各チャネルが図４に対して上述されたものと同様に構成された３チャネル照明システムに基づいて実施例を検討する。照明システムの単一チャネル１１００が図１１に概略的に図示されている。３色投影システムは例えば赤色、緑色および青色チャネルに対して、３つのこのようなチャネルを含むこともある。ＬＥＤ１１０２のアレイは各々、各ＬＥＤ１１０２から放出された光１１０６の発散を低減するために少なくとも１つのレンズを備える第１のレンズ群１１０４を有する。ＬＥＤ１１０２のアレイは１〜９と標識付けされた位置に９個のＬＥＤ１１０２を含むように図示されている。１つまたは複数のレンズを備え得る第２のレンズ群１１０８は、光１１０６を目標領域１１１０に焦点を合わせる。図示の実施形態において第２のレンズ群は、それぞれの光線１１０６と関連するレンズレット１１１２のアレイを含む。この装置は各ＬＥＤ１１０２からの光を目標領域１１１０にわたって均一に発散させる。このため一色のＬＥＤ１１０２を他の色と置換することは、目標領域１１１０にわたって大きな色シフトまたは色非均一性を生じない。
【００６５】
幾何学的集光効率（ＧＣＥ）を照明チャネル１１００の異なるＬＥＤおよびレンズの様々な組み合わせに対して算出することができる。ＧＣＥは制限角度空間内の目標領域に入射するＬＥＤにより放出された光の割合である。米国特許出願第１０／９２３，９４５号明細書の図３Ｃおよび３Ｄに対して検討されている照明チャネルの１つの特定の実施形態において、目標領域は１６：９のアスペクト比を有する画像形成デバイスの１５．５ｍｍ×８．７５ｍｍ領域である。ｆ／２．３受光コーン内の光に対するＧＣＥを各ＬＥＤ位置１〜９に対して算出した。異なる位置に対して得られたＧＣＥの値が表ＶＩＩに列挙されている。このように位置１におけるＬＥＤ１１０２からの光の１７．３％が目標に入射し、位置２におけるＬＥＤからの光の３２．８％が目標に入射する等である。図示のようにＧＣＥは位置５、中心位置に対して最も高く、中心に最も近接した位置２、４、６および８に対してより低く、さらに中心位置から最も遠い角位置１、３、７および９に対して最も低い。
【００６６】
【表７】
2008537788.tif 000009
【００６７】
同一アレイ内で異なる色のＬＥＤを用いる場合ＧＣＥは重要なパラメータであり得る。ＬＥＤが色チャネルで比較的大きい割合の光を供給することが重要である場合には、それはより高いＧＣＥの位置のうちの１つに配置され得る。他方で特定のＬＥＤが色チャネルで比較的小さい割合の光を供給する場合には、それはより低いＧＣＥの位置のうちの１つに配置され得る。
【００６８】
補償３チャネル照明システムの性能は異なる赤色、緑色および青色チャネルで用いられるＬＥＤに依存する。この例においてすべてカリフォルニア州サンノゼ（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のルミレッズ・インコーポレーション（Ｌｕｍｉｌｅｄｓ  Ｉｎｃ．）から入手可能である以下の３つのタイプのＬＥＤを、
１．赤色：ＬＸＨＬ−ＰＤ０１、４４ルーメン
２．緑色：ＬＸＨＬ−ＰＭ０９、９５ルーメン
３．青色：ＬＸＨＬ−ＰＲ０９、２１ルーメン
とする。上記の一覧に提供されたルーメンの値は単一ＬＥＤデバイスに対する測定ルーメン出力に相当する。
【００６９】
表ＶＩＩＩの左半分は赤色、緑色および青色チャネルがそれぞれ赤色、緑色および青色ＬＥＤを含む未補償照明システムの算出性能を示す。表ＶＩＩＩの右半分は赤色および青色チャネルが補償された補償照明システムの算出性能を示す。
【００７０】
【表８】
2008537788.tif 000010
【００７１】
まず性能が表ＶＩＩＩの左側にまとめられている未補償照明システムを検討すると、赤色チャネルは赤色チャネルアレイの位置１〜９を満たす赤色ＬＥＤのみを含む。ＧＣＥに着眼すると目標における利用可能な合計利用可能光束は１０４．４ルーメンである。緑色チャネルは緑色チャネルアレイの位置１〜９に緑色ＬＥＤのみを含む。ＧＣＥに着眼すると合計利用可能光束は２２５．３ルーメンである。青色チャネルは青色チャネルアレイの位置１〜９に青色ＬＥＤのみを含む。ＧＣＥに着眼すると合計利用可能光束は４９．８ルーメンである。しかし正しい白色座標を達成するためには、赤色および青色チャネルは全出力で動作されず低レベルで動作されている。赤色チャネルアレイが７４．１ルーメンで動作されるとともに、青色チャネルアレイが１４ルーメンで動作される場合、異なるチャネルのフラックスの比は表ＩＩに示したものと同一であり、（０．３０１、０．３００）の白色点を達成する、すなわち７４．１／２２５．３＝３２．９および１４．０／２２５．３＝６．２である。このように座標（０．３０１、０．３００）を有する白色に対してこの照明システムによって生成される合計フラックスは、３１３．４ルーメン（＝７４．１＋２２５．３＋１４）である。この色は青色チャネルがその可能な出力フラックスの２８％で動作するとともに赤色チャネルがその可能な出力フラックスの７１％で動作することを必要とする。これは各色チャネル内に同じ色の最高９個のＬＥＤを有するシステムに対する最良の可能な性能を表わす。
【００７２】
例示的補償照明システムは表ＶＩＩＩの右半分にまとめられている。この例示的照明システムにおいて赤色および青色チャネルは補償されており、表ＩＶを参照して上述したものと同様な状況に相当する。赤色チャネルアレイはアレイの位置１および４〜９の赤色ＬＥＤと、位置２の緑色ＬＥＤと、位置３の青色ＬＥＤとを含む。この実施形態において緑色および青色ＬＥＤは最大値より低いＧＣＥの値に関連する位置に配置されている。具体的には緑色ＬＥＤはＧＣＥが０．３２８である位置（位置２）に配置されているとともに、青色ＬＥＤはＧＣＥが０．１７３である位置（位置３）に配置されている。
【００７３】
赤色チャネルアレイ内の赤色ＬＥＤは１００％の出力レベルで動作され、緑色ＬＥＤは６８％の出力で動作されるとともに、青色ＬＥＤは１１％の出力で動作される。この特定の出力レベルの混合は表ＩＶ内に列挙された（ｘ、ｙ）座標、すなわち（０．６３０、０．３４０）を有する赤色チャネル照明光線を生じる。
【００７４】
青色チャネルアレイは位置２〜７および９に配置された青色ＬＥＤと、位置８の緑色ＬＥＤと、位置１の赤色ＬＥＤとを含む。青色チャネルアレイ内の青色ＬＥＤは６１％で動作され、緑色ＬＥＤは５２％で動作されるとともに、赤色ＬＥＤは７％で動作される。この特定の出力レベルの組み合わせは、表ＩＶ内に列挙された（ｘ、ｙ）座標、すなわち（０．１６０、０．０７１）を有する青色チャネル照明光線を生じる。
【００７５】
緑色チャネルアレイは９２％で動作する緑色ＬＥＤのみを含む。このように緑色チャネル照明光線の座標は（０．２３４、０．６９８）である。
【００７６】
緑色、赤色および青色チャネルの光が合成されたときに得られる結果の白色座標は（０．３０１、０．３００）である。また最大白色光束は３５１．６ルーメンであり、未補償照明システムからの可能な白色光束を１２％超える増加である。
【００７７】
良好な白色点を達成するための表ＶＩＩＩ内に列挙されたフラックスレベルのいくつかは、９個より少ないＬＥＤを含む特定のチャネル用のＬＥＤアレイを用いて生成されることもある。例えば未補償照明システムにおいて良好な白色点を達成するために必要な青色ルーメン数、１４ルーメンは位置５および６の２個の青色ＬＥＤのみを用いて生成され得る。また補償照明システムにおいて２５．８ルーメンを達成するために必要な青色ＬＥＤ数は、位置２、４、５および６の４個の青色ＬＥＤのみを用いて達成され得る。
【００７８】
なお少なくともこの実施形態および以下に説明する他の例示的実施形態のいくつかの場合光源は、異なる波長で発光するＬＥＤがある少なくとも１つのチャネルを含むとともに、波長のうちの１つは他のチャネルのＬＥＤにより放出される波長により近接している。例えば表ＶＩＩＩにまとめられた例に関して、青色チャネルはＬＥＤ発光緑色光を含む。このように青色チャネル内の緑色ＬＥＤは、青色チャネル内の青色ＬＥＤの波長より緑色チャネル内の緑色ＬＥＤの波長により近接した波長を有する光を放出する。
【００７９】
実施例２
第２の実施例は異なる着色画像光線がダイクロイックコンバイナ内で合成される３パネルシステム内の２つの色チャネルを補強することにより得られ得る輝度改善を説明する。例示的投影システムは、赤色、緑色および青色画像光線がｘキューブコンバイナ２１４などのダイクロイックコンバイナ内で合成される図３に概略的に図示されたものと同様であるとする。この特定の実施例において緑色画像光線はカラーコンバイナ２１４を透過する光線１０８ｂであるとともに、赤色および青色光線はコンバイナ２１４により反射される。
【００８０】
各色チャネル内の光に対する測定スループットを、典型的ｘキューブ・ダイクロイックコンバイナ、例えば中華人民共和国、杭州（Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｐ．Ｒ．Ｃ）のケンチン・オプティカル・テクノロジー・インコーポレーション（Ｋｅｔｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．）および台湾、台北県（Ｔａｉｐｅｉ  Ｈｓｉｅｎ  Ｔａｉｗａｎ）のプロディスク・テクノロジー・インコーポレーション（Ｐｒｏｄｉｓｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．）から入手可能なものに対して測定した。この状況における用語「スループット」は、単一色合成画像光線２１６におけるコンバイナから放出されたある色チャネルのコンバイナ２１４に入射する光の割合を意味する。このように緑色チャネルはコンバイナ２１４を透過するとともに、赤色および青色チャネルはコンバイナ２１４内で反射された。既知のスペクトルを有するとともにｆ／１．８光線の光を放出する白色光源を光源として用いた。集められたデータを可視スペクトルにわたる出力変化に対して補正した。
【００８１】
各色チャネル内のｓ偏光およびｐ偏光に対する測定スループットを示すグラフが図１２に示されている。曲線１２０２および１２０４はそれぞれ青色チャネルのｓ偏光およびｐ偏光に対するスループットを示す。曲線１２０６および１２０８はそれぞれ緑色チャネルのｓ偏光およびｐ偏光に対するスループットを示すとともに、曲線１２１０および１２１２はそれぞれ赤色チャネルのスループットを示す。スループットは赤色および青色チャネル内のｓ偏光に対して、および緑色チャネル内のｐ偏光に対して最も高い。青色チャネルのスループットは約５５０ｎｍを超える波長を有する光に対して最小であるが、赤色チャネルのスループットは約５４０ｎｍ未満の波長を有する光に対して最小である。緑色チャネルは可視スペクトルにわたり入射光の３０％以上を透過する。このようにこの特定のコンバイナを用いた場合、青色チャネル内の任意の赤色光のスループットは最小になるとともに同様に、赤色チャネル内の任意の青色光のスループットは最小になる。これは上記の実施例１で説明したものとは異なる補償案の利用を提案し、その案では特定のチャネルを補給するために追加されたＬＥＤのみが隣接の色帯域に関連している、すなわち緑色光のみを用いて赤色および青色チャネルを補強する。
【００８２】
この実施例に対して照明源内で用いられるＬＥＤの特性が以下の表ＩＸにまとめられている。
【００８３】
【表９】
2008537788.tif 000011
【００８４】
表ＩＸ内に仮定された赤色、緑色および青色ＬＥＤは実施例１に上述したものと同じである。それぞれ赤色、緑色および青色チャネル内で赤色、緑色および青色ＬＥＤのみを用いる照明システムの性能が表Ｘにまとめられている。
【００８５】
照明システムの各色チャネル内の光を生成するとともに集光する装置１３００が図１３Ａに概略的に示されている。装置１３００は１０個のＬＥＤ１３０２のアレイを含み、各ＬＥＤ１３０２は関連する第１および第２の集光レンズ１３０４、１３０６を有する。第２の集光レンズ１３０６の各々からの光は、共通集束レンズ１３０８により収集されるとともに、トンネルインテグレータ１３１０への入力に集束される。トンネルインテグレータ１３１０は内部反射トンネルインテグレータであるか、または反射側壁を有する中空トンネルインテグレータであり得る。多くの投影システムにおいてトンネルインテグレータの出力端の画像は画像形成デバイス（図示せず）に中継される。図１３ＢはＬＥＤから第１および第２の集光レンズ１３０４、１３０６および共通集束レンズ１３０８を通ってトンネルインテグレータ１３１０への入力とほぼ一致する焦点面への光の光線追跡を示す。トンネルインテグレータ１３１０は平行壁を有していてもまたはテーパ状であってもよい。
【００８６】
いくつかの例示的実施形態において第２の集光レンズ１３０６はシート１３０５として成形されていてもよいとともに、個々のレンズ１３０６のいくつかは例えば図１３Ｃに概略的に図示されるように切端状であってもよい。装置１３００に対する例示的設計パラメータが表Ｘに示されている。
【００８７】
【表１０】
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【００８８】
表Ｘの第１の列は表面番号を示す。第３の列Ｒは表面の曲率半径をミリメートルで示すとともに、第４の列Ｔは前の表面からの間隔をこれもｍｍで示す。第５の列は光学要素の材料を示す。シルフレックス（Ｓｉｌｆｌｅｘ）ミラーインテグレータは、リヒテンシュタイン（Ｌｉｅｃｈｔｅｎｓｔｅｉｎ）のユナクシス・バルザース・リミテッド光学部門（Ｕｎａｘｉｓ  Ｂａｌｚｅｒｓ  Ｌｔｄ．，Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃｓ）から入手可能なライト・トンネル（登録商標）（Ｌｉｇｈｔ  ＴｕｎｎｅｌTM）の内表面上のシルフレックス・ビス（登録商標）（ＳＩＬＦＬＥＸ−ＶＩＳTM）コーティングの光学特性を有すると仮定する。第５および第６の列はそれぞれレンズ材料および開口部（ＣＡ）を示す。
【００８９】
ＬＥＤドームはＬＥＤ１３０２の周囲に形成されたドームレンズである。第１の集光レンズ１３０４は任意の適当なガラスまたは高分子材料から作製され得る。しかし第１の集光レンズ１３０４の表面１はこの実施形態では非球面であるため、第１の集光レンズはコスト削減を求めて好適に成形される。この実施例において第２の集光レンズ１３０６の両面は非球面であるとともに切端状である。第１および第２のレンズ１３０４および１３０６はこの実施例では共にポリスチレンで形成されている。共通集束レンズ１３０８は２つの非球面を有するとともに、この実施例ではアクリルで作製されている。トンネルインテグレータ１３１０は８．５８ｍｍの一辺を有する正方形入力開口を有するとともに、出力開口は８．５８ｍｍ×１５．３４ｍｍの寸法を有する長方形である。
【００９０】
非球面に対する係数の一覧が表ＸＩに提供されている。
【００９１】
【表１１】
2008537788.tif 000013
【００９２】
各色チャネルに対して図１３Ａおよび１３Ｂに示された装置１３００を用いて、投影照明システムの概要を表ＸＩＩに示すように算出することができる。各チャネルを図示のような合計集光効率を有する１０個のＬＥＤを有するものとして仮定した。
【００９３】
【表１２】
2008537788.tif 000014
【００９４】
用語「白色補正率」は白色標準に適合する白色を達成するためにその色チャネルで取得された合計可能出入力の割合を表わす。この特定の場合、照明システムをＳＭＰＴＥ  Ｃ基準（ＲＰ１４５−１９９９）に準拠する白色光を生成すると仮定したが、その場合白色光は（０．３１３、０．３２９）の座標を有する。この白色光を達成するために緑色ＬＥＤを１００％で動作させる一方で、青色ＬＥＤは利用可能な出力の２４．４％で動作させ、赤色ＬＥＤは利用可能な出力の７９％で動作すると仮定した。このため赤色、緑色および青色チャネルの（ｘ、ｙ）座標は、前述したＲＰ１４５−１９９９色域に近接一致していない。
【００９５】
各チャネル内でＬＥＤに対して提供される電力が５７．７Ｗの合計入力電力に対して示されている。また色座標がチャネル色座標とＳＭＰＴＥ  Ｃ色基準の色との間の差と共に各チャネルに対して示されている。
【００９６】
カラーコンバイナからの色合成白色光線内の合計ルーメンは６２８であるため、この光源は約１０．９ルーメン／Ｗを生成する。
【００９７】
表ＸＩＩＩは緑色ＬＥＤが青色チャネルに追加された補償照明システムの性能をまとめている。
【００９８】
【表１３】
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【００９９】
所望の白色座標を達成するために、青色チャネル内の緑色ＬＥＤは全出力の５０％で動作されるとともに、青色ＬＥＤは全出力の３８％で動作される。このため青色チャネルへの入力電力は１６．６Ｗ（１０．６Ｗ＋６Ｗ）に増加する。赤色チャネル内の赤色ＬＥＤも電力が８．８Ｗに相当する８８％に増加する。このように照明システムはここで６５．４Ｗの合計入力電力を有するとともに、ｘキューブ補正装置後の合成白色光線は６８５ルーメンと、９％の輝度増加と、１０．５ルーメン／Ｗの出力効率数とを有すると算出される。各チャネル内のＬＥＤの最大ＬＥＤ数は１０のままであるが、ここで青色チャネル内に３個の緑色ＬＥＤがある。
【０１００】
実施例３
追加色のＬＥＤを照明システムで用い得る。例えばカリフォルニア州サンノゼ（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のルミレッズ・インコーポレーション（Ｌｕｍｉｌｅｄｓ  Ｉｎｃ．）は、「赤橙色」と称される約６１７ｎｍの中心波長で発光するＬＥＤ（例えば型番ＬＸＨＬ−ＰＨ０１）および「アンバー」と称される約５９０ｎｍで発光するＬＥＤ（例えば型番ＬＸＨＬ−ＰＬ０１）を製造している。緑色帯域が４９０ｎｍ〜６００ｎｍであるとともに赤色帯域が６００ｎｍ〜７００ｎｍである場合には、アンバーＬＥＤは緑色帯域であるとともに、緑色ＬＥＤの代わりに赤色チャネルを補強するために用い得る。
【０１０１】
このようなシステムの概要が以下の表ＸＩＶに示されている。
【０１０２】
【表１４】
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【０１０３】
青色および緑色チャネルは実施例２の表ＸＩＩＩで上述したものと同じである。しかし赤色チャネルは７個の赤色ＬＥＤおよび３個のアンバーＬＥＤを用いて、同じ白色光を実質的に維持しつつＳＭＰＴＥ  Ｃ基準の赤色光座標からの赤色チャネル光のずれを低減する。赤色およびアンバーＬＥＤは１００％出力で動作される。カラーコンバイナ後の合成白色光線は、表ＸＩＩＩにまとめたシステムとほぼ同じ６８８ルーメンの輝度を有すると算出される。
【０１０４】
実施例４
他の実施例において赤色チャネルは赤橙色ＬＥＤおよびアンバーＬＥＤを含む。その結果得られる照明システムが表ＸＶにまとめられている。
【０１０５】
【表１５】
2008537788.tif 000017
【０１０６】
このシステムにおいて青色チャネルは、それぞれ３４％および７５％の出力で動作する８個の青色ＬＥＤと２個の緑色ＬＥＤとを有する。緑色チャネルは１００％の出力で動作する１０個の緑色ＬＥＤを有する。赤色チャネルはすべて１００％の出力で動作する８個の赤橙色ＬＥＤと２個のアンバーＬＥＤとを有する。照明システムへの合計電力入力は６６．９Ｗであるとともに、システムにより生成された白色光の色座標は所望の座標に非常に近接している。赤色、緑色および青色チャネル内の光を二色合成した後の白色光線の輝度は７００．８ルーメンであり、１０．５ルーメン／Ｗに相当する。これは表ＸＩＩにまとめられた未補償照明システムよりほぼ１２％明るい。
【０１０７】
ある色チャネルを、その色チャネルの波長範囲外の波長を発光するＬＥＤで補強する場合、可能であれば補強ＬＥＤをＬＥＤアレイ内に対称的に配置することが好ましい。これは画面にわたる色シフトの低減を助ける。このように例えば表ＸＶにまとめられたシステムにおいて、青色チャネル内の２個の緑色ＬＥＤおよび赤色チャネル内の２個のアンバーＬＥＤを、レンズアレイ１３０５内に１３２０と印されたレンズに対応するＬＥＤアレイ内の位置に配置し得る。
【０１０８】
本開示は上述した特定の実施例に限定されると考えられるべきではなく、添付の特許請求の範囲に正しく記載されたようにすべての態様を網羅するものと理解されるべきものである。本明細書を検討すれば本開示を適用可能な様々な変更例、同等プロセスおよび多数の構造は本開示が対象とする技術の当業者には容易に明らかになろう。特許請求の範囲はこのような変更例および考案を網羅しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】投影システムがそれぞれの投影レンズユニットを用いて各色チャネルの光を画面に投影する、本発明を組み込み得る投影システムを概略的に図示する。
【図２】投影システムが単一の投影レンズユニットを用いて各色チャネルの光を合成して画面に投影される合成色画像光線を形成する、本発明を組み込み得る投影システムを概略的に図示する。
【図３】投影システムが反射画像形成デバイスを用いるとともに、単一の投影レンズユニットを用いて各色チャネルの光を合成して画面に投影される合成色画像光線を形成する、本発明を組み込み得る投影システムを概略的に図示する。
【図４】本発明を組み込み得る、ＬＥＤのアレイを用いて目標領域に向けられる光を生成する光照明システムの一部の実施形態を概略的に図示する。
【図５】本発明を組み込み得る、ＬＥＤのアレイを用いて目標領域に向けられる光を生成する光照明システムの一部の実施形態を概略的に図示する。
【図６】３つの異なるサンプルＬＥＤの波長の関数として正規化出力のグラフを示す。
【図７】基準色域を図示するＣＩＥ１９３１色図および未補償照明システムの色域を表わす。
【図８】基準色域を図示するＣＩＥ１９３１色図および本発明の原理による補償照明チャネルを有する照明システムの色域を表わす。
【図９】基準色域を図示するＣＩＥ１９３１色図および本発明の原理による２つの補償照明チャネルを有する照明システムの色域を表わす。
【図１０】基準色域を図示するＣＩＥ１９３１色図および本発明の原理により補償された３つの照明チャネルを有する照明システムの色域を表わす。
【図１１】本発明の原理による照明システムの例示的照明チャネルを概略的に図示する。
【図１２】波長および偏光の関数としてｘキューブ・カラーコンバイナの異なる色チャネルを通る測定光量を示すグラフを表わす。
【図１３Ａ】本発明の原理による照明システムの１つの色チャネルの実施形態を概略的に図示する。
【図１３Ｂ】本発明の原理による照明システムの１つの色チャネルの実施形態を概略的に図示する。
【図１３Ｃ】図１３Ａおよび１３Ｂのシステム内で用いられ得るレンズアレイの実施形態を概略的に図示する。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【国際調査報告】
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