(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フルカラーＬＥＤを使用して特定の色を発光するために用意した、単色ＬＥＤを点灯させる要素として、発光色の異なる複数の単色ＬＥＤの点灯時期及び点灯する時間を有し、前記要素を時系列に並べた制御配列があり、拡散周期でその制御配列を使用しフルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤを制御する調光において、拡散周期で繰り返す制御配列をさらに長い分散周期で調光の効果をもたらすために必要となる別な制御配列と適時入れ替えて、複数の制御配列によりもたらされる中間色を出力し、フルカラーＬＥＤの発光色を色相と彩度と明度で調節する調光制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数色の単体ＬＥＤで構成されるフルカラーＬＥＤの調光制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来ではフルカラーＬＥＤで色を出力するときＲＧＢ色空間に基づく加法混色により実施している。本願ではその方式をＲＧＢ合成方式と呼ぶ。ＲＧＢ合成方式とはフルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤの輝度を個別に調整して目的とする色を出力する方式である。色の表現方法では人間の色感覚を主眼にしたＨＬＳ色空間があり、色相(Hue)、明度(Lightness)、彩度(Saturation)の各要素を持つ。特許文献１に記載している拡散制御はフルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤの輝度を調整しているのでＲＧＢ合成方式となる。本願ではフルカラーＬＥＤではなく単色の色を表示するＬＥＤを単体の単色ＬＥＤと区別して呼び、単に単色ＬＥＤと呼ぶものはフルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７４０３７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フルカラーＬＥＤの使用で構成する単色ＬＥＤの輝度を調整するＲＧＢ合成方式により目的とする色を調光することは難しい。ＲＧＢ合成方式ではなく、色相、彩度、明度の各要素を持つ人間の感覚に近いＨＬＳ色空間に基づく調光を安い製造コストで実施する。
【０００５】
フルカラーＬＥＤを使用するとき、単体の単色ＬＥＤに比べ使用する電流が大きい、複数のフルカラーＬＥＤで異なる諸特性により色の再現性が悪いという問題を改善する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
フルカラーＬＥＤを使用して出力する色を、固定された周期内で、色相を決定するために必要なフルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤを対象にして、単色ＬＥＤの選択と点灯時期及び点灯する割合を調整する要素を持つ時系列で並ぶ単独の配列により、どのような色相のときも点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限して色の調整機能を高めながら、その周期の繰り返しにより目的の色相を発光する。
【０００７】
フルカラーＬＥＤを使用して特定の色を発光するために整えられた時系列で並ぶ要素を持つ色相もしくは明度を表現できる単独の配列があり、その配列を固定された周期で繰り返しフルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤの点灯を制御する調光において、固定された周期で繰り返す配列をさらに長い周期において適時別な配列と入れ替えて複数の配列によりもたらされる中間色を出力し、点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限して色の調整機能を高めながら、フルカラーＬＥＤの色をＨＬＳ色空間の要素である色相と彩度と明度で調節して発光する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１により、フルカラーＬＥＤの調光が人間の感覚に近いＨＬＳ色空間に基づく色相、彩度、明度の各要素により調整できる。さらに使用する方式は複雑な回路を必要としないので製造コストが安い。
【０００９】
点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限する制御により、フルカラーＬＥＤで使用する電流がどのような色を調光しても単体の単色ＬＥＤと同等になる。このことはフルカラーＬＥＤを使用する機器で使用する電源の容量を小さくする。
【００１０】
点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限する制御により、複数のＬＥＤで異なる諸特性により問題となる色の再現性を良くする。このことは一般的に複数のフルカラーＬＥＤを使用する機器を製造する過程で、使用するＬＥＤを選別し色の同一性を確保している工程を簡素化する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の全体構成を示す構成図
【図２】色相拡散制御による制御配列の説明図
【図３】歪んだ色相環を再現目標とする色相拡散制御による制御配列の説明図
【図４】分散周期と中間色制御の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１で本発明の全体構造を示す。フルカラーＬＥＤを構成する各単色ＬＥＤを含み、そのＬＥＤを駆動する回路を赤ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｒ）、緑ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｇ）、青ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｂ）とし、マイクロチップからの制御信号と接続する。また本願では、マイクロチップとはプログラム構造を定義でき、そのプログラム制御により外部に対しての制御信号を処理できるものを呼ぶ。
【００１３】
マイクロチップより出力される制御信号によりＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂの各ＬＥＤ駆動回路は、それぞれのＬＥＤを点灯と消灯の２値で制御する。また本願ではＬＥＤの点灯をＯＮ，消灯をＯＦＦと呼ぶ。
【００１４】
マイクロチップ内のプログラム構造により拡散制御の技術を基本とする発展技術で調光制御を行う。拡散制御とは特許文献１で記載している制御方式で、フルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤを内部で保持した固定周期で繰り返される配列により単色ＬＥＤごとにＯＮとＯＦＦで輝度を調整し目的とする色を出力する。またこのとき使用するＯＮとＯＦＦの時系列に並ぶ配列を拡散形式と呼び、拡散形式が繰り返される周期を拡散周期と呼ぶ。
【００１５】
拡散制御はフルカラーＬＥＤを構成する各単色ＬＥＤを同期制御する。その制御を発展させて特定の色相を得るために必要な単色ＬＥＤを排他的に点灯する。
【００１６】
拡散制御により決定したＯＮの時期は色相を決定する２色のうち片方の単色ＬＥＤ出力を点灯し、ＯＦＦの時期は色相を決定するもうひとつの単色ＬＥＤを点灯する。つまり拡散制御では単色ＬＥＤの輝度を調整するために行っていたＯＮとＯＦＦの制御を２つの単色ＬＥＤを切り替えて点灯する制御に変更し、単色ＬＥＤごとに行っていた拡散制御を統合的にひとつにまとめて単独な制御配列として出力する。制御配列とは制御対象とする単色ＬＥＤの選択と点灯時期および点灯する割合を決定するための要素を時系列で並べたもので、拡散制御で使用する単色ＬＥＤごとに用意したＯＮとＯＦＦによる配列の拡散形式とは異なる。また制御配列を繰り返す周期は拡散周期と同じ考え方なので、制御配列を繰り返す周期を拡散周期と呼ぶ。この制御で重要な点は点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限して調光することである。この制御方式を色相拡散制御と呼び、図１の色相拡散制御１として示す。また色相拡散制御２も同様な方式で制御するが、目的とする色相は色相拡散制御１とは異なる。赤（Ｒ）と青（Ｂ）を対象とする色相拡散制御により、３つの配合割合で実施した制御配列を例として図２に示す。
【００１７】
フルカラーＬＥＤを構成する３つの単色ＬＥＤのうちいずれかの２つの単色ＬＥＤによる色相拡散制御では、すべての色がそろった色相環が再現目標となる。この色相環を本願では通常の色相環と呼ぶ。２つの単色ＬＥＤ以外の組合せによる色相拡散制御では、通常の色相環とは別の一部色相が欠落した偏った色相環が再現目標となる。この色相環を本願では歪んだ色相環と呼ぶ。通常の色相環から歪んだ色相環に再現目標を切り替えることにより独特な色彩効果が得られる。歪んだ色相環を再現目標とするときの組合せの中に複数の単色ＬＥＤをひとつに扱った点灯時期が含まれるが、色相拡散制御では点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限するため、この複数の単色ＬＥＤをひとつに扱った点灯時期では順番に単色ＬＥＤを点灯する。例として緑（Ｇ）を使用せず赤（Ｒ）と青（Ｂ）を使用した歪んだ色相環を再現目標とする色相拡散制御により、３つの配合割合で実施した制御配列を図３で示す。このとき赤（Ｒ）と青（Ｂ）は単色で扱われ、それに赤＋青（Ｒ＋Ｂ）という組み合わせを緑（Ｇ）の代わりに使用する。図２と似ているが単色ＬＥＤが配合される割合と点灯する時期が異なる。また別な例として単色ＬＥＤの代わりにすべて単色ＬＥＤ２色をひとつに扱った組合せ、赤＋青（Ｒ＋Ｂ）、青＋緑（Ｂ＋Ｇ）、緑＋赤（Ｇ＋Ｒ）により色相拡散制御を実施するとパステルカラーの歪んだ色相環が再現目標となる。
【００１８】
フルカラーＬＥＤで中間色を調光するときＲＧＢ合成方式で２色を同時点灯すると輝度が上昇して彩度が低下する。中間色を表示するときもフルカラーＬＥＤとして色相を保ちながら輝度の上昇を抑えることが彩度を上げる効果を持つ。色相拡散制御では点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限するので、ＲＧＢ合成方式では彩度が下がる現象を抑制する。
【００１９】
本発明の請求項１に当たる色相拡散制御では、ＯＮとＯＦＦで単色ＬＥＤの輝度調整を行う方式に比べ色相の調整範囲が広い。つまり色相拡散制御は色相を構成する片方の単色ＬＥＤが連続点灯する状態から、もう片方の単色ＬＥＤが連続点灯する状態まで常にいづれかのＬＥＤを点灯させながら調光する。この単色ＬＥＤを消灯しないで調光することは、単色ＬＥＤの輝度が連続点灯で最大となることにより色相の調整範囲を拡大する。
【００２０】
色相拡散制御では、点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限することで使用する電流を単体の単色ＬＥＤと同等にする。つまり複数の単色ＬＥＤにより構成されているフルカラーＬＥＤでも単体の単色ＬＥＤを使用するときと同じ電源容量で動作する。
【００２１】
ＲＧＢ合成方式では単色ＬＥＤの輝度の合成として目的としている色を決定しているため、フルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤの輝度のばらつきにより、複数のフルカラーＬＥＤを使用する機器において同一の色相を得ることは難しい。点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限し、目的とする色相を単色ＬＥＤの切り替えで調整する色相拡散制御は、単色ＬＥＤの輝度差による色相への影響を少なくし色の再現性を良くする。
【００２２】
明度調整には色相拡散制御で出力する制御配列とは別の目的を持つ制御配列が必要になる。ひとつはフルカラーＬＥＤを構成するすべての単色ＬＥＤを消灯し最低明度を出力する制御配列Ｂと、もうひとつはフルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤをすべて同一の割合で点灯し最高明度を出力する制御配列Ｗになる。この明度調整に必要な制御配列を作成する制御を明度拡散制御と呼び、図１に示す。明度拡散制御は色相拡散制御により出力された制御配列に明度調整をする目的で実施する。明度拡散制御により制御配列Ｗを出力するときは色相拡散制御と同じく、点灯する単色ＬＥＤをひとつに制限する。本願ではフルカラーＬＥＤが表示する輝度とは関係なく制御配列Ｗによる色を明度１００％、制御配列Ｂによる色を明度０％とする。
【００２３】
色相拡散制御１と色相拡散制御２及び明度拡散制御で作成された別々の制御配列を次の中間色制御に渡す。本発明の請求項１に当たる中間色制御とは色相拡散制御１と色相拡散制御２及び明度拡散制御で作成した制御配列を拡散周期より長い固定周期において分散配置することで制御配列間の中間色を出力する制御方式を呼び、図１の中間色制御として示す。この制御の重要な点は既に色相や明度の要素を持つ制御配列から中間色を出力することである。制御配列を配合する割合は目的とする色彩効果により決定する。このときの制御配列を分散配置する周期を分散周期と呼び、分散周期は最大でも含まれる制御配列が別々の色として認識できなくなるまで短くする必要がある。例として制御配列Ａと制御配列Ｂにより３つの配合割合で実施した中間色制御と分散周期を図４で示す。
【００２４】
中間色制御に色相として近い色を出力する２つの制御配列を渡して、２つの色相間をさらに細分化する。このことでフルカラーＬＥＤ全体の表示色変化を滑らかにしたり、目的とする色相の分解能を上げる。
【００２５】
中間色制御に色相として離れた色を出力する２つの制御配列を渡して彩度調整を行う。それは色相環上の色は極端な配合比として成り立っているが、離れた２つの色相の中間色では中庸な配合比に移行し彩度が下がると捉えられる。色相の組合せで彩度調整に一番効果的なのは補色関係にあたる色相同士の中間色で、配合する割合が半分付近で彩度が最大に下がる。
【００２６】
中間色制御にひとつの色相を出力する制御配列と明度を調整するために用意した制御配列Ｂまたは制御配列Ｗを渡して、その色相を維持したまま明度を調整する。本願では色相拡散制御により出力される色を５０％の明度として、制御配列Ｂと中間色制御を実施することで５０％以下の明度を調整し、制御配列Ｗと中間色制御を実施することで５０％以上の明度を調整する。通常の色相環を再現目標とする色相拡散制御ではフルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤのＯＦＦはないが、制御配列Ｂとの中間色制御を実施して初めて単色ＬＥＤのＯＦＦが発生する。
【００２７】
中間色制御は３つ以上の制御配列からでも機能するが、３つ以上の制御配列で実施した中間色制御は２つの制御配列による中間色制御に比較して同じ色彩効果を得るには分散周期が長くなる。その為目的とする色彩効果を選択し、２つの制御配列から実施する中間色制御が基本となる。
【００２８】
色相拡散制御と中間色制御により色相と彩度と明度を調整する。これらの要素で調光する方式はＨＬＳ色空間として捉えられる。ＨＬＳ色空間の要素調整によってフルカラーＬＥＤの色が決定する本発明の調光制御方式は、感覚的に色を判断しやすくＲＧＢ合成方式による調光制御方式に比べ優位性がある。
【００２９】
中間色制御から導かれた制御信号をマイクロチップから出力し、ＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇ、ＬＥＤ−Ｂの駆動回路によりフルカラーＬＥＤを点灯させる。
【符号の説明】
【００３０】
１．．．色相拡散制御１、２．．．色相拡散制御２、３．．．明度拡散制御、４．．．中間色制御、５．．．．赤ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｒ）、６．．．緑ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｇ）、７．．．青ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ−Ｂ）、８．．．マイクロチップ
【図１】
0005285137.tif 000002
【図２】
0005285137.tif 000003
【図３】
0005285137.tif 000004
【図４】
0005285137.tif 000005