(57)【要約】【課題】照明輝度色彩管理システム及びそのための方法を提供する【解決手段】照明輝度色彩管理システム及びそのための方法が提供され、時分割的に実現される。単一フォトセンサが光度信号値のために点光源を感知し、サンプリングする。次に各波長での該光度信号値及び目標輝度／色値は、訂正済みの電流値を取得するために計算され、訂正済みの電流値は光源ドライバにフィードバックされる。したがって、ダイオードの輝度／色値は安定状態になるように調整される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標輝度／色値に従って点光源の照明輝度を調節するための照明輝度色彩管理システムであって、
該点光源の制御タイミング及びサンプリングタイミングを調整し、各制御タイミングが異なる複数の制御タイミングを生成するためのタイミングサンプリングコントローラと、
該対応する点光源を駆動するために各制御タイミングに応えて駆動電流を発生させ、したがって該点光源が別のときに発光するための光源ドライバと、
該サンプリングタイミングに応えて光度信号値のために特定のときに発光する該点光源を感知し、サンプリングするための広帯域光源モニタと、
該輝度／色値と光度信号値の間の該差異に従って訂正済みの電流値を計算し、取得するための計算装置と、
該訂正済みの電流に従って該光源ドライバにより発生する該駆動電流を調節するための電流調節器と、
を備える照明輝度色彩管理システム。
【請求項２】
該タイミングサンプリングコントローラと該計算装置を同期させるために同期装置をさらに備える、請求項１に記載の照明輝度色彩管理システム。
【請求項３】
該光度信号値を該計算装置に出力されるデジタル信号に変換するためにアナログ／デジタル変換器をさらに備える、請求項１に記載の照明輝度色彩管理システム。
【請求項４】
該広帯域光源モニタが、該光度信号値のための該点光源を感知するために広帯域フォトセンサをさらに備える、請求項１に記載の照明輝度色彩管理システム。
【請求項５】
該広帯域フォトセンサが該駆動された点光源の該応答スペクトルをカバーできる、請求項１に記載の照明輝度色彩管理システム。
【請求項６】
該点光源が少なくとも赤の光源と、緑の光源と、青の光源とを備える、請求項１に記載の照明輝度色彩管理システム。
【請求項７】
制御タイミング及びサンプリングタイミングを設定し、単一広帯域フォトセンサで点光源を感知し、該点光源の該照明輝度をフィードバック制御するための照明輝度色彩管理方法であって、
該点光源を駆動し、別のときに発光するために該制御タイミングに応えて駆動電流を発生することと、
該サンプリングタイミングに応えて光度信号値のために特定のときに発光する該点光源を感知し、サンプリングすることと、
訂正済みの電流値を取得するために該光度信号値及び目標輝度／色値を計算することと、
該照明輝度を調節するために該訂正済みの電流値に従って該駆動電流を訂正することと、
を備える、照明輝度色彩管理方法。
【請求項８】
該点光源が少なくとも赤の光源と、緑の光源と、青の光源とを備える、請求項７に記載の照明輝度色彩管理方法。
【請求項９】
該広帯域フォトセンサが該駆動された光源の該応答スペクトルをカバーできる、請求項７に記載の照明輝度色彩管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輝度色彩管理システム及びそのための方法に関し、さらに具体的には点光源（例えば多波長ダイオード光源）の輝度色彩管理システム及びそのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在使用されている光源としてのダイオード照明モジュールは高輝度、無水銀、高い色再現性、及び高解像度微調整等であるために、液晶パネルの価値を大きく高め、その結果ダイオード照明モジュールの用途は携帯用電子製品の分野の範囲を越えて、運送設備（車両、航空機、及び大量高速輸送等）、ディスプレイ、小型投影システム、テレビ等の他の分野に急速に広がっている。
しかしながら、温度、経年劣化等により引き起こされる不安定な輝度の問題がダイオード照明モジュールの照明の質に影響を及ぼしている。したがって、不安定な輝度を補い、それによってダイオード照明モジュールの照明品質を改善するために、白黒発光ダイオードの輝度を効果的に制御することは将来の研究の潮流となった。
【０００３】
米国特許第６７５３６６１号を参照すると、それは、多波長ダイオードドライバ及び３波長センサのグループが計算のために光度と色成分を読み取り、それにより多波長ダイオードドライバをフィードバック制御し、このようにして一様な安定した輝度と色の効果を達成するバックライト照明フィードバック制御システムを開示している。３波長センサの複数のグループが光度及び色成分を読み取るためにこの方法で使用され、その結果それは校正で比較的複雑であり、色シーケンス技法に適用することはできない。
【０００４】
米国特許第６８９４４４２号を参照すると、それは、各波長のデューティサイクルを効果的に読み取り、計算し、制御し、それにより安定した輝度と色の効果を達成するために多波長ダイオードドライバ及び多波長モニタが使用される照明制御システムを開示している。しかしながら、この用法で使用される多波長モニタは、多様な波長で複数のフォトセンサと協調しなければならず、その結果それはコストが高く依然として校正で比較的複雑であり、色シーケンス技法に適用することはできない。
【０００５】
したがって、フォトセンサの数を削減し、それにより制御システムのコストを削減し、校正プロセスを簡略化し、一方でダイオード照明モジュールの照明品質を改善するために、輝度色彩管理システム及びそのための方法をいかに提供するかが、研究者により解決されるべき問題の１つである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記を考慮して、本発明の目的は、照明輝度色彩管理システム及びそのための方法を提供することであり、時分割的な発光状態のための点光源を感知し、サンプリングし、点光源の照明輝度を調節するためにフィードバック制御を実施し、それにより管理システムのコストを削減するために単一広帯域センサが使用される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、前記目的を達成するために、本発明に開示されている照明輝度色彩管理システムは、目標輝度／色値に従って点光源の照明輝度を調節することを目的とし、点光源の制御タイミング及びサンプリングタイミングを設定し、互いに異なる複数のさまざまな制御タイミングを生成するためのタイミングサンプリングコントローラと、制御タイミングにより発生する駆動電流に応えて別のときに発光するように点光源を駆動するための光源駆動装置と、サンプリングタイミングに応えて光度信号値のために特定の時間に光を発光している点光源を感知し、サンプリングするための広帯域光源モニタと、輝度／制御値と光度信号値の間の差異に従って訂正済みの電流値を取得するために計算するための計算装置と、該訂正済みの電流値に従って光源ドライバによって生成される駆動電流を調節するための電流調節器とを含む。
【０００８】
照明輝度色彩管理システムはさらに、該計算装置及び該タイミングサンプリングコントローラにタイミング調整のための基準として同期タイミングを提供するための同期装置と、光度信号値をデジタル信号に変換し、該デジタル信号を該計算装置に出力するためのアナログ／デジタル変換装置も含む。
【０００９】
さらに前記目的を達成するために、本発明によって開示される照明輝度色彩管理方法は、制御タイミング及びサンプリングタイミングを設定し、単一広帯域フォトセンサで点光源を感知し、点光源の照明輝度をフィードバック制御することを目的とし、以下のステップを含む。第１に、別のときに発光するよう点光源を駆動するために該制御タイミングに応えて駆動電流を発生させるステップと、該サンプリングタイミングに応えて光度信号値のために特定の時間に発光する点光源を感知し、サンプリングするステップと、訂正済みの電流値を取得するために光度信号値及び目標輝度／色値を計算するステップと、照明輝度を調節するために該訂正済みの電流値に従って該駆動電流を訂正するステップ。
【００１０】
さらに、前記目的を達成するために、本発明に開示される実施形態は、時分割的な光度信号値のための各点光源を感知するためにおもに広帯域フォトセンサを利用し、点光源の照明輝度をフィードバック制御するために光度信号値と目標輝度／色値を計算し、それにより照明光源として働くために所望される色温度及び輝度の白色光に、多色ダイオードを一様に安定して混合するために光度信号値と目標輝度／色値を計算する。
【００１１】
照明輝度色彩管理システム及びそのための方法に従って、単一広帯域フォトセンサは、時分割的な光度信号値のための各波長でダイオードをそれぞれ感知し、サンプリングするために使用される。その結果、光度信号値は、点光源の照明輝度をフィードバック制御するために目標輝度／色値で計算される。単一広帯域フォトセンサを使用する優位点は、校正プロセスが容易且つ簡略であり、照明輝度色彩管理システムの製造コストも削減できるという点である。
【００１２】
本発明の好適な実施形態の特徴及び実践は添付図面を参照して以下に詳細に図解される。
【００１３】
本発明の更なる適用範囲は、以下に与えられる詳細な説明から明らかになる。しかしながら、本発明の精神及び範囲内での様々な変更及び修正はこの詳細な説明から当業者には明らかになるので、詳細な説明及び具体例は、一方で本発明の好適な実施形態を示しながら、単に説明の目的で与えられているに過ぎないことは理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、説明のためだけに以下に与えられ、故に本発明を制限するものではない詳細な説明からより完全に理解される。
【００１５】
図１を参照すると、それは本発明の実施形態に従う光信号のサンプリングタイミングの概略図であり、点光源が多波長ダイオードにより実現でき、各波長でのダイオードのための実施時間は各ダイオードの異なる発光効率に応じて変化する。第１に、所定の期間、実施される赤の光のダイオード（不図示）を駆動するために第１の上昇トリガ信号１ａが発生する。感知及びサンプリングは、赤の光ダイオードにより生成される光度信号値を獲得するために赤の光のダイオードが実施されると実行される。
【００１６】
それから、赤の光ダイオードをオフにするために第１の下降トリガ信号１ｂが発生する。一方、所定の期間中実施されるように緑の光ダイオード（不図示）を駆動するため、第２の上昇トリガ信号２ａが発生する。そして、緑の光ダイオードによって生成される光度信号値を取得するため、緑の光ダイオードが実施されるときに、感知及びサンプリングは実行される。
【００１７】
次に、緑の光ダイオードをオフにするために第２の下降トリガ信号２ｂが発生する。一方、所定の期間中実施されるように青の光ダイオード（不図示）を駆動するため、第３の上昇トリガ信号３ａが発生する。そして、青の光ダイオードにより生成される光度信号値を獲得するため、青の光ダイオードが実施されるときに感知及びサンプリングは、実行される。最後に、青の光ダイオードをオフにするために第３の下降トリガ信号３ｂが発生し、次に赤、緑及び青の光源の駆動順序に従って感知及びサンプリングが繰り返し実行され、訂正済みの電流値を獲得しそれによって点光源の照明輝度を調節するために、光度信号値は、計算されるアナログ／デジタル変換器１２を介して計算装置１５に転送される。さらに、前述された実施形態は図解のためだけに例として使用されるが、各波長のダイオード光源の発光順序、感知順序、及びサンプリング順序を制限することを目的としていない。
【００１８】
図２を参照すると、それは、光源ドライバ１０と、広帯域光源モニタ１１と、アナログ／デジタル変換器１２と、輝度／色設定装置１３と、同期装置１４と、計算装置１５と、電流調節器１６と、タイミングサンプリングコントローラ１７とを含む本発明の実施形態に従う照明輝度色彩管理システムのブロック図である。
【００１９】
光源ドライバ１０は、各波長で（例えば、赤の光源、緑の光源または青の光源）ダイオード光源を駆動し、別のときに発光するように（図１に示されるように）、制御タイミングに応えて駆動電流を発生させるために、電流調節器１６とタイミングサンプリングコントローラ１７とにそれぞれ接続されている。光源ドライバ１０は、実践中の電流駆動回路及びタイミング制御駆動回路を含む。
【００２０】
広帯域光源モニタ１１は、サンプリングタイミングに応えて多様な波長で時分割的な光度信号値のために、特定のときに発光するダイオード光源を感知しサンプリングするために使用される。光度信号値は実践中のアナログ電圧信号であり、広帯域光源モニタ１１は、単一広帯域フォトセンサが感知及びサンプリングのプロセスを実行するのを必要とするだけである。前述された「広帯域」は、多様な波長で光源の応答スペクトル範囲をカバーしなければならない。
【００２１】
アナログ／デジタル変換器１２は、広帯域光源モニタ１１によって感知されるアナログ光度信号値を計算装置１５に出力されるデジタル信号に変換するために広帯域光源モニタ１１に接続されている。
【００２２】
輝度／色設定装置１３は、輝度／色値を設定するために、あるいは外部で設定される輝度／色値を読み取るために使用される。輝度／色値は、点光源の輝度を調節するための基準として働き、それは計算されるために計算装置１５に提供される。
【００２３】
同期装置１４は外部同期信号を受信し、タイミング調整のための基準として働き、それにより計算装置１５をタイミングサンプリングコントローラ１７と同期させるために、計算装置１５及びタイミングサンプリングコントローラ１７に対応する同期タイミングを生成する。
【００２４】
計算装置１５は、訂正済みの電流値を取得するために、訂正済みの電流値を電流調節器１６に転送できるよう、輝度／色値と光度信号値の差異に基づいて計算を実行するため、アナログ／デジタル変換器１２、輝度／色設定装置１３、及び同期装置１４にそれぞれ接続される。計算装置１５は、実践中のマイクロコントローラ装置（ＭＣＵ）によって実現できる。
【００２５】
電流調節器１６は、光源ドライバ１０によって発生する駆動電流を相応して調節するよう受信された訂正済みの電流値に相当する駆動電流を発生させ、デューティサイクル及び電流のピーク値に従って光源ドライバ１０に電流を駆動させるために、計算装置１５に接続される。
【００２６】
同期装置１４に接続されるタイミングサンプリングコントローラ１７は、同期装置１４によって生成される同期タイミングを受け取り、それによって点光源の制御タイミング及びサンプリングタイミングを調整するために複数のタイミング信号を発生させるのに使用され、制御タイミングは互いに異なる。その結果、タイミング信号は制御タイミング及びサンプリングタイミングを調整するために、光源ドライバ１０に転送される。タイミングサンプリングコントローラ１７はカウンタ回路及び論理制御回路、または実践中のマイクロコントローラ回路によって実現できる。
【００２７】
図３を参照すると、それは、本発明の実施形態による照明輝度色彩管理方法のステップのフローチャートであり、第１に点光源の制御タイミング及びサンプリングタイミングが事前に設定され、前記設定値はフラッシュメモリに記憶され、次に単一広帯域フォトセンサが点光源を感知し、点光源照明の輝度をフィードバック制御するために使用される。照明輝度色彩管理方法は、以下のステップを含む。第１にタイミングサンプリングコントローラ１７はフラッシュメモリに事前に設定される制御タイミングを読み取り、その結果別のときに発光するよう点光源を駆動するために、制御タイミングに応えて光源ドライバ１０は駆動電流を発生させる（ステップ１００）。それから、広帯域光源モニタ１１が（図１に示されるように）時分割的な強度信号値のために特定のときに発光する点光源を感知し、サンプリングし（ステップ１０１）、校正プロセスで得られる利得結果に基づいて光度信号値を輝度値に変換するためにフラッシュメモリに事前設定されているサンプリングタイミングを読み取る。
【００２８】
次に、計算装置１５が、訂正済みの電流値を取得するために光度信号値及びターゲット輝度／色値を計算し（ステップ１０２）、電流調節器１６に訂正済みの電流値を転送し、その結果電流調節器１６は光源ドライバ１０により発生する駆動電流を訂正し、それにより点光源の照明輝度を調節する（ステップ１０３）。
【００２９】
図４を参照すると、それは本発明の実施形態による広帯域光源モニタの利得値のための校正プロセスのステップのフローチャートであり、第１に、発光するために多様な波長（ＲＧＢ）で点光源を順次駆動すること（ステップ２００）と、フォトセンサによって多様な波長の点光源の光源信号輝度値及び色成分値（ＬR、ＬG、ＬB、ＸR、ＸG、ＸB、ＹR、ＹG、ＹB）を測定すること（ステップ２０１）と、式Ｖ＝Ｌ*Ｇを通して広帯域光源モニタのフォトセンサの感知電圧（ＶR、ＶG、ＶB）を得ること（ステップ２０２）と、広帯域光源モニタの利得応答値（ＧR、ＧG、ＧB）及び色成分値（ＸR、ＹR）、（ＸG、ＹG）、（ＸB、ＹB）を計算すること（ステップ２０３）と、該利得応答値（ＧＲ、ＧＧ、ＧＢ）及び色成分値（ＸR、ＹR）、（ＸG、ＹG）、（ＸB、ＹB）をフラッシュメモリの中に記憶させること（ステップ２０４）とを含む。
【００３０】
照明輝度色彩管理システム及びそのための方法に従って、単一広帯域フォトセンサは、時分割的な光度信号値のために点光源をそれぞれ感知し、サンプリングするために使用され、次に光度信号値及び目標輝度／色値が点光源の照明輝度をフィードバック制御するために計算される。単一広帯域フォトセンサを使用する優位点とは、校正プロセスが容易且つ簡略であり、照明輝度色彩管理システムの製造コストも削減できる点である。
【００３１】
本発明は上に述べたように記述されるので、本発明は様々に変更してもよいことが明らかである。そのような変更は本発明の精神及び範囲からの逸脱と見なされるべきではなく、当業者に明らかであるようなそのような変更の全てが以下の請求項の範囲内に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に従う光源信号のサンプリングタイミングの概略図である。
【図２】本発明の実施形態に従う照明輝度色彩管理システムのブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に従う照明輝度色彩管理方法のステップのフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に従う広帯域光源モニタの利得値校正プロセスのステップのフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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