DE102008006025A1

DE102008006025A1 - Verfahren und Vorrichtungen zum Schätzen der Intensität eines Lichtspektrums in einem Mischlicht in Reaktion auf die erfassten Intensitäten eines oder mehrerer weiterer Lichtspektren in dem Mischlicht

Info

Publication number: DE102008006025A1
Application number: DE102008006025A
Authority: DE
Inventors: Ken A. Freemont Nishimura; Len Li Kevin Taiping Lim
Original assignee: Avago Technologies ECBU IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Intellectual Discovery Co Ltd
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2008-08-21
Also published as: US7671993B2; CN101231190A; CN101231190B; US20080180671A1; JP2008249687A

Abstract

In einer Ausführungsform wird Licht, das ein erstes Spektrum aufweist, aus einem Mischlicht gefiltert. Licht mit einem zweiten Spektrum, das sich von dem ersten Spektrum unterscheidet, wird ebenfalls aus dem Mischlicht gefiltert. Dann werden eine Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum und eine Intensität des Lichts mit dem zweiten Spektrum detektiert. Aus der detektierten Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum und der detektierten Intensität des Lichts mit dem zweiten Spektrum wird eine Intensität von Licht mit einem dritten Spektrum geschätzt.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Beleuchtungssysteme wie zum Beispiel Hintergrundbeleuchtungen von Flüssigkristallanzeigen (LCDs) weisen mitunter rote, grüne und blaue (RGB) Leuchtdioden (LEDs) auf. Zusammen können die RGB-LEDs dafür verwendet werden, ein Mischlicht zu erzeugen (zum Beispiel ein weißes Licht im Fall einer LCD-Hintergrundbeleuchtung).
Fertigungsschwankungen bei der Systemherstellung, Betriebsbedingungen, Alterung von LEDs und weitere Faktoren können dazu führen, dass die Intensität und die Farbe von einzelnen LEDs unter den LEDs eines Beleuchtungssystems sich verschieben. Infolge dessen wird oft ein optisches Rückkopplungssystem, das mit einem oder mehreren Fotosensoren arbeitet, verwendet, um die Intensität und/oder den Farbpunkt des von einem LED-Beleuchtungssystem erzeugten Mischlichts zu messen. Die Ausgangssignale des Rückkopplungssystems werden dann dafür benutzt, die Ansteuersignale und damit die Intensitäten von einzelnen LEDs oder von Gruppen von LEDs unter den LEDs des Beleuchtungssystems zu regeln.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schätzen der Intensität eines Lichtspektrums in einem Mischlicht zu schaffen, welches verbesserte Eigenschaften aufweist.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Kurzbeschreibung der Figuren
Veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht, die welchen:
1 ein erstes beispielhaftes System zum Messen der Intensitäten roter, grüner und blauer Wellenlängen eines Mischlichts veranschaulicht;
2 ein Diagramm beispielhafter Intensitäten von rotem, grünem und blauem Licht veranschaulicht, die durch das System von 1 detektiert oder gemessen werden können;
3 eine beispielhafte Vorrichtung zum Messen der Intensitäten verschiedener Bereiche von Rotlichtwellenlängen in einem Mischlicht und – in Reaktion darauf – Schätzen der Intensität der sichtbaren Rot-Wellenlängen des Mischlichts veranschaulicht;
4 ein Diagramm beispielhafter Intensitäten von erstem rotem, zweitem rotem, grünem und blauem Licht veranschaulicht, die durch das System von 3 detektiert oder gemessen werden können;
5 eine beispielhafte Vorrichtung zum Messen der Intensitäten von Rot- und Gelblichtwellenlängen in einem Mischlicht und – in Reaktion darauf – Schätzen der Intensität der sichtbaren Rot-Wellenlängen des Mischlichts veranschaulicht;
6 ein erstes beispielhaftes Diagramm von Intensitäten von rotem, grünem, blauem und gelbem Licht veranschaulicht, die durch das System von 5 detektiert oder gemessen werden können;
7 ein zweites beispielhaftes Diagramm von Intensitäten von rotem, grünem, blauem und gelbem Licht veranschaulicht, die durch das System von 5 detektiert oder gemessen werden können; und
8 eine beispielhafte Vorrichtung zum Messen der Intensität von Gelblichtwellenlängen in einem Mischlicht und – in Reaktion darauf – Schätzen der Intensität der sichtbaren Rot-Wellenlängen des Mischlichts veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Wie zuvor angesprochen, weisen Beleuchtungssysteme wie zum Beispiel LCD-Hintergrundbeleuchtungen (Backlights) mitunter RGB-LEDs auf. Zusammen können die RGB-LEDs dafür verwendet werden, ein Mischlicht zu erzeugen (zum Beispiel ein weißes Licht im Fall einer LCD-Hintergrundbeleuchtung).
Fertigungsschwankungen bei der Systemherstellung, Betriebsbedingungen, Alterung von LEDs und weitere Faktoren können dazu führen, dass die Intensität und die Farbe von einzelnen LEDs unter den LEDs eines Beleuchtungssystems sich verschieben. Infolge dessen wird oft ein optisches Rückkopplungssystem, das mit einem oder mehreren Fotosensoren arbeitet, verwendet, um die Intensität und/oder den Farbpunkt des von einem LED-Beleuchtungssystem erzeugten Mischlichts zu messen. Die Ausgangssignale des Rückkopplungssystems werden dann dafür benutzt, die Ansteuersignale und damit die Intensitäten von einzelnen LEDs oder von Gruppen von LEDs unter den LEDs des Beleuchtungssystems zu regeln.
Ein Problem bei herkömmlichen optischen Rückkopplungssystemen ist, dass sie die Intensität der "sichtbaren Rot"-Wellenlängen in einem Mischlicht nur schlecht messen. Das liegt daran, dass die Pigmente, die zum Herausfiltern der roten Wellenlängen eines Mischlichts verwendet werden, nicht die längeren und "nicht-sichtbaren Rot"-Wellenlängen, wie zum Beispiel Infrarot (IR)-Wellenlängen, sperren.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes System 100, das eine Lichtquelle 102 zum Erzeugen eines Mischlichts (λ) aufweist. Wenn wir für einen Moment annehmen, dass das IR-Filter 112 (FIR) nicht vorhanden ist, so trifft das Mischlicht (λ) auf mehrere Filter 110, 112, 114 (FR, FG, FB) auf, die nur rote, grüne bzw. blaue Wellenlängen (λ_R, λ_G, λ_B) des Mischlichts durchlassen. Die gefilterten roten, grünen und blauen Wellenlängen (λ_R, λ_G, λ_B) des Mischlichts treffen dann auf einen Rot-, einen Grün- bzw. einen Blau-Fotosensor 116, 118, 120 (PS_R, PS_G, PS_B) auf, die so angeordnet sind, dass sie die Intensitäten der roten, grünen bzw. blauen Wellenlängen detektieren. Signale 122, die von den Fotosensoren 116, 118, 120 erzeugt werden, werden von einem Steuersystem 124 verwendet, um zu bestimmen, ob die Intensitäten der roten, grünen und blauen Wellenlängen justiert werden müssen, um ein Mischlicht mit einer gewünschten Intensität und/oder einem gewünschten Farbpunkt zu erzeugen. Dann werden geeignete Ansteuersignale oder Treibsignale 126 ausgegeben, um die Lichtabgaben verschiedener Elemente der Lichtquelle 102 zu regeln. Wenn zum Beispiel die Lichtquelle 102 rote (R), grüne (G) und blaue (B) LEDs 104, 106, 108 aufweist, so kann das Steuersystem 124 unterschiedliche Ansteuersignale für verschiedenfarbige der RGB-LEDs ausgeben.
2 veranschaulicht ein Diagramm beispielhafter RGB-Intensitäten, die durch das System 100 (1) detektiert werden können. Es ist anzumerken, dass jeder der Fotosensoren 116, 118, 120 ein Signal erzeugt, das die Gesamtintensität des Lichts anzeigt, das in einen bestimmten Bereich von Lichtwellenlängen fällt. So mögen zum Beispiel der Rot-, der Grün- und der Blau-Fotosensor 116, 118, 120, die in 1 gezeigt sind, jeweilige Signale erzeugen, die den Gesamtintensitäten von Licht in dem R-, dem G- und dem B-"Höcker" des in 2 gezeigten Diagramms entsprechen. Es ist jedoch zu beachten, dass, wenn ein typisches Rotfilter 110 auf Pigmentbasis verwendet wird, es keine Obergrenze für die Wellenlängen von Licht gibt, das durch das Rotfilter 110 durchgelassen wird. Darum ist der R-"Höcker" in dem Diagramm von 2 nicht geschlossen. Dieser nicht-geschlossene Höcker steht für die Tatsache, dass Rotfilter in der Regel rote Wellenlängen durchlassen, die das Band des sichtbaren Lichts übersteigen. Das ist insofern problematisch, als optische Rückkopplungssysteme in der Regel das "sichtbare" Licht, das durch ein Beleuchtungssystem erzeugt wird, detektieren und justieren müssen.
Eine Lösung für das oben angesprochene Problem ist, IR-Wellenlängen aus dem Mischlicht zu filtern. Das System 100 (1) zeigt darum ein IR-Filter 128 (F_IR), das für diesen Zweck verwendet werden mag. Das IR-Filter 128 dient in Kombination mit dem Rotfilter 110 dazu, den in 2 gezeigten R-"Höcker" zu schließen.
Wie in 2 gezeigt, kann die Eigenart eines IR-Filters 128 zu einem Beschneiden der Intensitäten anderer Wellenlängen (wie zum Beispiel grüner Wellenlängen) führen. Vor allem aber besteht ein IR-Filter 128 oft aus Glas, was sowohl die Kosten als auch die Höhe eines optischen Rückkopplungssystems vergrößert.
3 zeigt eine erste beispielhafte Alternative zu dem System 100. In dem System 300 wird das IR-Filter 128 weggelassen, und stattdessen werden ein zweites Rotfilter 302 (F_R2) und ein entsprechender Fotosensor 304 (PS_R2) eingesetzt. Das zweite Rotfilter 302 empfängt das Mischlicht (λ) und lässt nur rote Wellenlängen (λ_R2) des Mischlichts durch. Jedoch unterscheidet sich die Durchlasscharakteristik des zweiten Rotfilters 302 von der des ersten Rotfilters 110 dergestalt, dass sich der Bereich der roten Wellenlängen (λ_R2), die von dem zweiten Rotfilter 302 durchgelassen werden, von dem Bereich der roten Wellenlängen (λ_R), die von dem ersten Rotfilter 110 durchgelassen werden, unterscheidet. Es ist anzumerken, dass beide Rotfilter 110, 302 offenendige Filter sind (d. h. jedes Filter filtert nur Lichtwellenlängen an einem Ende seines Bereichs heraus oder entfernt diese).
Der Fotosensor 304 ist so angeordnet, dass er die Intensität der roten Wellenlängen detektiert, die durch das zweite Rotfilter 302 durchgelassen werden. Ein Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 306 empfängt dann Signale 122 von dem Grün- und dem Blau-Fotosensor 118, 120 und erzeugt Ansteuersignale 126, um die grünen und blauen Elemente 106, 108 der Lichtquelle 102 in einer herkömmlichen Weise zu regeln. Jedoch erzeugt das Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 306 ein Ansteuersignal 126 zum Regeln des roten Elements 104 der Lichtquelle 102 durch 1) Empfangen von Signalen 122, die den Intensitäten der ersten und zweiten Rotlichtwellenlängen (λ_R, λ_R2) entsprechen, die durch den ersten und den zweiten Rot-Fotosensor 116, 304 detektiert werden, und 2) anschließendes Synthetisieren, Schätzen oder Berechnen eines Ausgangs eines Bandpassfilters für sichtbares rotes Licht durch Empfangen der – und Anwenden eines Algorithmus' auf die – Intensitäten der ersten und zweiten Rotlichtwellenlängen (λ_R, λ_R2).
Wie in 4 gezeigt, entfernt die Durchlasscharakteristik des ersten Rotfilters 110 Licht, dessen Wellenlänge kürzer als ein erster Wert ist, und die Durchlasscharakteristik des zweiten Rotfilters 302 entfernt Licht, dessen Wellenlänge kürzer als ein zweiter Wert ist. Wenn die Filter 110, 302 so gewählt werden, dass der erste und der zweite Wert einen Bereich von Wellenlängen begrenzen, die im Wesentlichen ein sichtbares Rotlichtspektrum definieren, dann mag das Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 306 die Intensität der sichtbaren Rotlichtwellenlängen schätzen, indem es die Intensität der zweiten Rotlichtwellenlängen (λ_R2) von der Intensität der ersten Rotlichtwellenlängen (λ_R) subtrahiert. In einer Ausführungsform des Systems 300 definiert der "erste Wert" eine untere Grenze oder Cutoff für die Durchlasscharakteristik des ersten Rotfilters 110 bei einer Lichtwellenlänge zwischen 620 und 650 Nanometern (und vorzugsweise bei etwa 630 Nanometern). Gleichermaßen mag der "zweite Wert" eine untere Grenze für die Durchlasscharakteristik des zweiten Rotfilters 302 bei einer Lichtwellenlänge zwischen 650 und 680 Nanometern (und vorzugsweise bei etwa 670 Nanometern) definieren.
In einigen Ausführungsformen des Systems 300 (3) mögen das erste und das zweite Rotfilter 110, 302) so gewählt werden, dass die unteren Grenzen ihrer Durchlasscharakteristik nicht das sichtbare Rotlichtspektrum, sondern stattdessen nur einen Teil des sichtbaren Rotlichtspektrums begrenzen. Oder die unteren Grenzen der beiden Filter 110, 302 können das sichtbare Rotlichtspektrum vollständig oder teilweise begrenzen, wie auch andere Lichtwellenlängen, wie zum Beispiel Orange- oder Gelb-Wellenlängen. Es mag sein, dass das System 300 in diesen Ausführungsformen nicht in der Lage ist, die Intensität des sichtbaren Rotlichtspektrums ebenso genau zu schätzen wie einem System, wo die unteren Grenzen der Filter 110, 302 nur das sichtbare Rotlichtspektrum begrenzen. Allerdings mögen die in diesem Absatz beschriebenen Systeme genau genug sein, um Rotlichtquellen in einigen Anwendungen zu regeln.
5 zeigt eine zweite beispielhafte Alternative zu dem System 100. In dem System 500 ist das IR-Filter 128 weggelassen, und stattdessen werden ein Gelb- oder Orangefilter 502 (F_Y) und ein entsprechender Fotosensor 504 (PS_Y) eingesetzt. Das Gelb- (oder Orange-) Filter 502 empfängt das Mischlicht (λ) und lässt einen Bereich oder Intervall von Lichtwellen durch, der einen Bereich von Gelb- und/oder Orangelichtwellen (λ_Y), zusätzlich zu einem Bereich von Rotlichtwellenlängen des Mischlichts, enthält. Der Fotosensor 504 (PS_Y) ist so angeordnet, dass er die Intensität der Lichtwellenlängen detektiert, die durch das Filter 502 durchgelassen werden. Ein Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 506 empfängt dann Signale 122 von dem Grün- und dem Blau-Fotosensor 118, 120 und erzeugt Ansteuersignale 126, um die grünen und blauen Elemente 106, 108 der Lichtquelle 102 in einer herkömmlichen Weise zu regeln. Jedoch erzeugt das Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 506 ein Ansteuersignal 126 zum Regeln des roten Elements 104 der Lichtquelle 102 durch 1) Empfangen von Signalen 122, die den Intensitäten der Rot- und Gelblichtwellenlängen (λ_R, λ_Y) entsprechen, die durch den Rot- und den Gelb-Fotosensor 116, 504 detektiert werden, und 2) anschließendes Schätzen der Intensität der sichtbaren Rot-Wellenlängen des Mischlichts (λ) in Reaktion auf die Intensitäten sowohl der Rot- als auch der Gelblichtwellenlängen (und in einigen Fällen in Reaktion auf die Intensität der Grünlichtwellenlängen (λ_G), die durch den Grün-Fotosensor 118 detektiert werden).
6 veranschaulicht einen ersten Satz beispielhafter Verhalten oder Antworten für die in 5 gezeigten Filter 116, 118, 120, 504. In 6 wird angenommen, dass die Filter 116, 118, 120, 504 Filter auf Pigmentbasis sind. 7 veranschaulicht einen zweiten Satz beispielhafter Verhalten oder Antworten für die Filter 116, 118, 120, 504. In 7 wird angenommen, dass einer oder mehrere der Filter 116, 118, 120, 504 Interferenzfilter sind. Die beispielhaften Filterverhalten, die in den 6 und 7 gezeigt sind, werden weiter unten näher besprochen.
Wie in 6 gezeigt, entfernt die Durchlasscharakteristik eines Gelbfilters 502 auf Pigmentbasis in der Regel lediglich Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer als ein erster Wert ist. Wenn dieser erste Wert eine Gelblichtwellenlänge ist, so mag das Gelbfilter 502 sowohl Gelblichtwellenlängen als auch sichtbare und nicht-sichtbare Rotlichtwellenlängen durchlassen. Ähnlich dem Gelbfilter 502 mag die Durchlasscharakteristik eines Rotfilters 110 auf Pigmentbasis Licht mit einer Wellenlänge entfernen, die kürzer als ein zweiter Wert ist. Wenn dieser zweite Wert eine Wellenlänge an der – oder um die – Grenze zwischen sichtbaren und nicht-sichtbaren Rotlichtwellenlängen ist, so mag das Rotfilter 110 nicht-sichtbare Rotlichtwellenlängen durchlassen. Im Gegensatz zu dem Gelb- und dem Rotfilter 502, 110 mag die Durchlasscharakteristik (G, B) des Grün- oder Blaufilters 112, 114 auf Pigmentbasis um Bereiche von Grün- oder Blaulichtwellenlängen herum im Wesentlichen geschlossen sein. Allerdings mögen Grün- und Blaufilter 112, 114 auf Pigmentbasis bei etwa 700 Nanometern beginnen, sich "zu öffnen" (d. h. sie mögen Lichtwellenlängen von 700 Nanometern oder mehr den Durchtritt gestatten).
Wenn der erste und der zweite Wert, welche die unteren Lichtgrenzen für das Gelb- und das Rotfilter 502, 110 definieren, so gewählt werden, dass sie einen Bereich oder Intervall von Wellenlängen begrenzen, der i) zumindest einen Teil der Lichtwellenlängen, die in das sichtbare Rotlichtspektrum fallen, und ii) einen Bereich von Wellenlängen, der zumindest einen Teil der Wellenlängen überlappt, die von dem Grünfilter 112 durchgelassen werden (zum Beispiel gelbe Wellenlängen), enthält, dann mag das Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 506 die Intensität des sichtbaren Rotlichtspektrums schätzen, indem es einen Algorithmus auf die Lichtintensitäten anwendet, die von dem Gelbfilter 502, dem Rotfilter 110 und dem Grünfilter 112 durchgelassen werden. Zum Beispiel mag sowohl 1) die Intensität der Lichtwellenlängen, die von dem Rotfilter 110 durchgelassen werden, als auch 2) ein Teil der Intensität der Lichtwellenlängen, die von dem Grünfilter 112 durchgelassen werden, von 3) der Intensität der Lichtwellenlängen, die von dem Gelbfilter 502 durchgelassen werden, subtrahiert werden. Auf diese Weise kann die Intensität der Grünlichtwellenlängen, die von dem Grünfilter 112 durchgelassen werden, verwendet werden, um wenigstens teilweise einen Filter 502 zu kompensieren, der Wellenlängen durchlässt, die kürzer oder länger sind als jene, die in ein sichtbare Rotlichtspektrum fallen. Alternativ, und wenn das Grünfilter 112 sich genügend oberhalb 700 Nanometern "öffnet", mag es möglicherweise nicht notwendig sein, die Intensität der Rotlichtwellenlängen von der Intensität der Gelblichtwellenlängen zu subtrahieren. Das liegt daran, dass das Subtrahieren der Intensität der Lichtwellenlängen, die von dem Grünfilter 112 durchgelassen werden, welche die Intensität von roten Wellenlängen oberhalb 700 Nanometern enthält, möglicherweise in hinreichendem Umfang die Intensität von nicht-sichtbaren Rotlichtwellenlängen aus der Intensität der Lichtwellenlängen entfernt, die von dem Gelbfilter 502 durchgelassen werden.
Wie in 7 gezeigt, mag die Durchlasscharakteristik eines Gelb-Interferenzfilters das Durchlassen eines geschlossenen Bandes von Wellenlängen (im Gegensatz zu einer einzelnen Gelb-Wellenlänge) gestatten. Dieses Wellenlängenband (Y) mag überwiegend zwischen roten und grünen Wellenlängenbändern liegen und mag in einem Fall Wellenlängen enthaften, die im Bereich von etwa 565 bis 590 Nanometern liegen. Allerdings mag das Wellenlängenband (Y) auch eine erhebliche Überlappung mit anderen Wellenlängenbändern aufweisen, einschließlich der roten Wellenlängen (R). Infolge dessen, und durch Experimente und/oder Modellierung, mag eine Beziehung oder Relation zwischen den detektierten Intensitäten roter Wellenlängen und gelber Wellenlängen entwickelt werden, und diese Beziehung mag dann verwendet werden, um die Intensität der "sichtbaren Rot"-Wellenlängen eines Mischlichts zu schätzen (und letztendlich ein rotes Element (zum Beispiel eine rote LED) einer Lichtquelle zu regeln). In einer Ausführungsform mag das Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 506 die Intensitäten von Lichtwellenlängen, die durch das Gelb- und das Rotfilter 110, 502 durchgelassen werden, nutzen, um eine Tabelle zu indexieren, welche die Intensität eines Lichtspektrums identifiziert, das im Wesentlichen durch die obere Wellenlängengrenze des "Y"-Wellenlängenbandes und die untere Wellenlängengrenze des "R"-Wellenlängenbandes begrenzt ist. In einer anderen Ausführungsform mag das Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 506 die Intensitäten von Lichtwellenlängen, die durch das Gelb- und das Rotfilter 110, 502 durchgelassen werden, nutzen, um eine Tabelle zu indexieren, welche die Intensität eines Lichtspektrums identifiziert, das mehr in Richtung des einen oder des anderen der "Y"- oder "R"-Bänder hin verschoben ist. Wie mit Bezug auf 6 beschrieben, mag eine Intensität von Grünlichtwellenlängen verwendet werden, um eine der oben geschätzten Intensitäten zu justieren.
Obgleich die Lehren in dem obigen Absatz besondere Anwendbarkeit auf das Bestimmen der Intensität von sichtbaren Rotlichtwellenlängen haben, mögen sie auch dafür verwendet werden, die Intensität eines jeden beliebigen Spektrums von Lichtwellenlängen zu bestimmen. In dieser Hinsicht können Lichtdetektionsvorrichtungen generell ein erstes Lichtfilter mit einer ersten Durchlasscharakteristik und ein zweites Lichtfilter mit einer zweiten Durchlasscharakteristik aufweisen, wobei sich die zweite Durchlasscharakteristik von der ersten Durchlasscharakteristik unterscheidet. Dann mögen ein oder mehrere Fotosensoren positioniert werden, um i) eine Intensität von Lichtwellenlängen, die von dem ersten Lichtfilter durchgelassen werden, und ii) eine Intensität von Lichtwellenlängen, die von dem zweiten Lichtfilter durchgelassen werden, zu detektieren. Danach mag ein Farbschätzungssystem die von dem ersten und dem zweiten Lichtfilter durchgelassenen Lichtintensitäten empfangen und in Reaktion darauf i) eine Ausgabe eines Bandpassfilters synthetisieren durch ii) Empfangen der – und Anwenden eines Algorithmus' auf die – von dem ersten und dem zweiten Lichtfilter durchgelassenen Lichtintensitäten. In einigen Ausführungsformen mögen die Intensitäten von Licht, das von anderen Filtern detektiert wurde, in den Algorithmus eingebunden werden.
Zusätzlich zur (oder anstelle der) Subtraktion mag der im obigen Absatz angesprochene Algorithmus noch weitere Operationen beinhalten, wie zum Beispiel Addition, Durchschnittsbildung, die Multiplikation einer oder mehrerer Lichtintensitäten mit einem Prozentsatz oder die Verwendung einer oder mehrerer Lichtintensitäten zum Nachschlagen eines oder mehrerer Datenwerte. Die Art und Weise, in der die von dem Farbschätzungssystem empfangenen Intensitäten kombiniert, differenziert oder verwendet werden, richtet sich nach dem konkreten Schätzalgorithmus, der implementiert werden soll.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Vorrichtung zum Detektieren von Licht mag das folgende Verfahren verwendet werden, um die Intensität eines Lichtspektrums zu schätzen. Zuerst mag Licht mit einem ersten Spektrum und Licht mit einem zweiten Spektrum aus einem Mischlicht gefiltert werden. Die Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum und die Intensität des Lichts mit dem zweiten Spektrum werden dann detektiert. Danach mögen die detektierten Intensitäten des ersten und des zweiten Spektrums dafür verwendet werden, die Intensität von Licht mit einem dritten Spektrum zu schätzen.
8 zeigt eine dritte beispielhafte Alternative zu dem System 100. In dem System 800 wird das IR-Filter 128 in dem System 100 (1) weggelassen, und ein Gelb- (oder Orange-) Filter 502 (F_Y) und ein korrespondierender Fotosensor 504 (PS_Y) treten an die Stelle des Rotfilters 110 und des Rot-Fotosensors 116. Ein Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 802 erzeugt dann ein Ansteuersignal 126 zum Regeln des roten Elements 104 der Lichtquelle 102 durch 1) Empfangen eines Signals 122, das der Intensität von Gelb- oder Orange-Wellenlängen von Licht, das durch den Fotosensor 504 detektiert wird, entspricht, und 2) anschließendes Schätzen der Intensität der sichtbaren Rot-Wellenlängen des Mischlichts (λ) in Reaktion auf die Intensität der Gelb-Wellenlängen allein.
Durch Experimente und/oder Modellierung mag eine Beziehung zwischen den Intensitäten roter und gelber Wellenlängen entwickelt werden, und diese Beziehung mag dann durch das System 802 verwendet werden, um die Intensität der "sichtbaren Rot"-Wellenlängen eines Mischlichts zu schätzen (und letztendlich ein rotes Element (zum Beispiel eine rote LED) einer Lichtquelle zu regeln).
In einer Ausführungsform mag das Farbschätzungs- und/oder -steuersystem 802 die Intensität von Lichtwellenlängen, die durch das Gelbfilter 502 durchgelassen werden, verwenden, um eine Tabelle zu indexieren, welche die geschätzte Intensität des sichtbaren Rotlichtspektrums identifiziert.
Obgleich die Regelung einer Rotlichtquelle (oder eines Elements einer Mischlichtquelle) auf der Basis der detektierten Intensität gelber Wellenlängen allein nicht den gleichen Genauigkeitsgrad erbringen mag wie die Regelung einer Rotlichtquelle auf der Basis der detektierten Intensitäten sowohl roter als auch gelber Lichtwellenlängen, mag der Genauigkeitsgrad, der durch ein ausschließlich auf gelben Wellenlängen basierendes System erbracht wird, oft 1) akzeptabel sein, 2) besser als der Genauigkeitsgrad sein, der von einem System erbracht wird, das eine Rotlichtquelle auf der Basis der detektierten Intensität ausschließlich roter Lichtwellenlängen regelt, und/oder 3) preisgünstiger als ein System sein, das eine Rotlichtquelle auf der Basis der detektierten Intensitäten sowohl roter als auch gelber Lichtwellenlängen regelt.
Obgleich die Lehren in dem obigen Absatz speziell auf das Bestimmen der Intensität sichtbarer Rotlichtwellenlängen Anwendung finden, mögen sie auf das Bestimmen der Intensität jedes beliebigen Spektrums von Lichtwellenlängen angewendet werden. In dieser Hinsicht mag die Lichtdetektionsvorrichtung aufweisen: 1) ein Lichtfilter mit einer Durchlasscharakteristik, 2) einen Fotosensor, der so positioniert ist, dass er die Intensität von Lichtwellenlängen detektiert, die von dem Lichtfilter durchgelassen werden, und 3) ein Farbschätzungssystem zum Empfangen der Intensität von Lichtwellenlängen, die von dem Lichtfilter durchgelassen wurden, und – in Reaktion darauf – Schätzen einer Intensität von Licht, das ein Spektrum aufweist, das die Durchlasscharakteristik des Lichtfilters überlappt, aber relativ zu der Durchlasscharakteristik des Lichtfilters verschoben ist.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Vorrichtung zum Detektieren von Licht kann das folgende Verfahren verwendet werden, um die Intensität eines Lichtspektrums zu detektieren. Zuerst mag Licht mit einem ersten Spektrum aus einem Mischlicht gefiltert werden. Die Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum mag dann detektiert werden, und die Intensität eines zweiten Lichtspektrums mag auf der Grundlage der Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum geschätzt werden. Das zweite Spektrum überlappt das erste Spektrum, ist aber gegenüber dem ersten Spektrum verschoben.
Die im vorliegenden Text besprochenen Fotosensoren mögen verschiedene Formen annehmen, einschließlich jener von Fotodioden oder Fototransistoren. Vorzugsweise werden alle Fotosensoren eines Systems parallel (d. h. gleichzeitig) auf einem einzelnen Substrat unter Verwendung eines gemeinsamen Fertigungsprozesses ausgebildet.
Die im vorliegenden Text besprochenen Filter mögen ebenfalls verschiedene Formen annehmen, werden aber vorzugsweise als Beschichtungen auf ein Substrat aufgetragen, auf dem einer oder mehrere der Fotosensoren ausgebildet sind. Alternativ mögen die Filter auf einer oder mehreren Glas- oder Kunststoffplatten ausgebildet sein oder mögen in einem Farbrad enthalten sein. Im letzteren Fall mag das Farbrad relativ zu einem einzelnen Fotosensor bewegt werden, und der einzelne Fotosensor mag im Wechsel die Intensitäten verschiedenfarbiger Lichtwellenlängen detektieren.
Die im vorliegenden Text besprochenen Lichtquellen (die mitunter die Form von Komponenten oder Elementen anderer Lichtquellen annehmen können) können die Form von Festkörperlichtquellen, wie zum Beispiel LEDs oder Laserdioden, annehmen. Alternativ können sie die Form von Glüh-, Fluoreszenz- oder sonstigen Lichtquellen annehmen.
Die Farbschätzungs- und/oder -steuersysteme 300, 500, 800 sind beispielhaft als einheitliche Strukturen gezeigt. Ihre Funktionalität kann jedoch alternativ zwischen zwei oder mehr Strukturen verteilt sein. Zum Beispiel mögen Farbschätzungsfunktionen an eine erste Struktur (zum Beispiel eine Logikschaltung oder einen Prozessor) verwiesen werden, und die Erzeugung von Ansteuersignalen kann an eine zweite Struktur (zum Beispiel eine zweite Logikschaltung oder einen zweiten Prozessor) verwiesen werden.
In einigen Fällen mag ein Farbschätzungssystem nicht dafür verwendet werden, das eine oder die mehreren Ansteuersignale einer Lichtquelle zu regeln, sondern mag statt dessen zu dem Zweck benutzt werden, Farbinformationen (zum Beispiel verschiedenfarbige Lichtintensitäten oder einen Farbpunkt) an ein System zu übermitteln, das die Intensität oder den Farbpunkt einer Lichtquelle für andere Zwecke überwacht (zum Beispiel zum Anzeigen, wann eine Lichtquelle ausgewechselt werden sollte, oder um anzuzeigen, wie ein Farbeingang nachzuprozessieren oder zu korrigieren ist).

Claims

Vorrichtung, die aufweist: ein erstes Lichtfilter mit einer ersten Durchlasscharakteristik; ein zweites Lichtfilter mit einer zweiten Durchlasscharakteristik, wobei sich die zweite Durchlasscharakteristik von der ersten Durchlasscharakteristik unterscheidet; zumindest einen Fotosensor, der so positioniert ist, dass er i) eine Intensität von Lichtwellenlängen, die von dem ersten Lichtfilter durchgelassen werden, und ii) eine Intensität von Lichtwellenlängen, die von dem zweiten Lichtfilter durchgelassen werden, detektiert; und ein Farbschätzungssystem, um i) eine Ausgabe eines Bandpassfilters durch ii) Empfangen der – und Anwenden eines Algorithmus' auf die – Intensitäten der von dem ersten und dem zweiten Lichtfilter durchgelassenen Lichtwellenlängen zu synthetisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die erste Durchlasscharakteristik Licht mit einer Wellenlänge entfernt, die kürzer als ein erster Wert ist; und die zweite Durchlasscharakteristik Licht mit einer Wellenlänge entfernt, die kürzer als ein zweiter Wert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Wert ungefähr 630 Nanometer beträgt und wobei der zweite Wert ungefähr 670 Nanometer beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Wert zwischen 620 und 650 Nanometern liegt und wobei der zweite Wert zwischen 650 und 680 Nanometern liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der erste Wert und der zweite Wert im Wesentlichen ein sichtbares Rotlichtspektrum begrenzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste Wert und der zweite Wert einen Bereich von Lichtwellenlängen begrenzen, der zumindest einen Teil eines sichtbaren Rotlichtspektrums enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Algorithmus Subtraktion aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die erste und die zweite Durchlasscharakteristik kein Cutoffs bei langen Wellenlängen haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, die des Weiteren aufweist: ein drittes Lichtfilter mit einer dritten Durchlasscharakteristik, wobei sich die dritte Durchlasscharakteristik von der ersten und der zweiten Durchlasscharakteristik unterscheidet; wobei einer der zumindest einen Fotosensoren so positioniert ist, dass er eine Intensität von Lichtwellenlängen detektiert, die von dem dritten Filter durchgelassen werden; und wobei die Farbschätzung die Ausgabe des Bandpassfilters des Weiteren durch Empfangen der – und Anwenden eines Algorithmus auf die – Intensität der von dem dritten Lichtfilter durchgelassenen Lichtwellenlängen synthetisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die dritte Durchlasscharakteristik Licht entfernt, das eine Wellenlänge aufweist, die kürzer als ein dritter Wert und länger als ein vierter Wert ist, und wobei ein Bereich von Lichtwellenlängen, die durch den dritten und den vierten Wert begrenzt werden, zumindest einige der Lichtwellenlängen enthält, die durch den ersten und den zweiten Wert begrenzt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das dritte Lichtfilter ein Grünlichtfilter ist und wobei der erste Wert und der zweite Wert einen Bereich von Lichtwellenlängen begrenzen, der zumindest einen Teil eines sichtbaren Rotlichtspektrums enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Algorithmus Subtraktion aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste und die zweite Durchlasscharakteristik im Wesentlichen auf verschiedene Bereiche von Rotlichtwellenlängen begrenzt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die des Weiteren ein Steuersystem aufweist, um in Reaktion auf die synthetisierte Ausgabe des Bandpassfilters ein Signal zum Regeln einer Rotlichtquelle zu erzeugen, die zusammen mit anderem Licht in einem Mischlicht das erste und das zweite Lichtfilter beleuchtet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die des Weiteren aufweist: ein Grünlichtfilter; ein Blaulichtfilter; ein Grün-Fotosensor, der so positioniert ist, dass er eine Intensität von Lichtwellenlängen detektiert, die von dem Grünfilter durchgelassen werden; ein Blau-Fotosensor, der so positioniert ist, dass er eine Intensität von Lichtwellenlängen detektiert, die von dem Blaufilter durchgelassen werden; und ein Steuersystem, um in Reaktion auf die Intensitäten von Lichtwellenlängen, die von dem Grün- bzw. dem Blaulichtfilter durchgelassen werden, Signale zum Regeln einer Grünlichtquelle bzw. einer Blaulichtquelle zu erzeugen, die zumindest das Grün- bzw. das Blaulichtfilter beleuchten.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die des Weiteren die Rot-, die Grün- und die Blaulichtquelle aufweist, wobei die Rot-, die Grün- und die Blaulichtquellen rote, grüne und blaue Festkörper-lichtemittierende Elemente aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die des Weiteren die Rot-, die Grün- und die Blaulichtquelle aufweist, wobei die Rot-, die Grün- und die Blaulichtquellen zumindest rote, grüne und blaue Leuchtdioden aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das erste Lichtfilter ein Gelblichtfilter ist und das zweite Lichtfilter ein Rotlichtfilter ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das erste Lichtfilter ein Organgelichtfilter ist und das zweite Lichtfilter ein Rotlichtfilter ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei jeder der zumindest einen Fotosensoren eine Fotodiode aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der zumindest eine Fotosensor aufweist: einen ersten Fotosensor zum Detektieren der Intensität von Lichtwellenlängen, die von dem ersten Lichtfilter durchgelassen werden; und einen zweiten Fotosensor zum Detektieren der Intensität von Lichtwellenlängen, die von dem zweiten Lichtfilter durchgelassen werden.
Vorrichtung, die aufweist: ein Lichtfilter mit einer Durchlasscharakteristik; einen Fotosensor, der so positioniert ist, dass er die Intensität von Lichtwellenlängen detektiert, die von dem Lichtfilter durchgelassen werden; und ein Farbschätzungssystem, um die Intensität von durch das Lichtfilter durchgelassenen Lichtwellenlängen zu empfangen und in Reaktion darauf eine Intensität von Licht zu schätzen, das ein Spektrum aufweist, das die Durchlasscharakteristik des Lichtfilters überlappt, aber relativ zu der Durchlasscharakteristik des Lichtfilters verschoben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Spektrum, das die Durchlasscharakteristik des Lichtfilters überlappt, aber relativ zu der Durchlasscharakteristik des Lichtfilters verschoben ist, im Wesentlichen auf sichtbare Rotlichtwellenlängen begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, die des Weiteren ein Steuersystem aufweist, um in Reaktion auf die geschätzte Intensität der sichtbaren Rotlichtwellenlängen ein Signal zum Regeln einer Rotlichtquelle zu erzeugen, die zusammen mit anderem Licht in einem Mischlicht das Lichtfilter beleuchtet.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Farbschätzungssystem die Intensität von Lichtwellenlängen, die von dem Lichtfilter durchgelassen werden, dafür benutzt, eine Tabelle zu indexieren, welche die Intensität des Lichts identifiziert, welches das Spektrum aufweist, das die Durchlasscharakteristik des Lichtfilters überlappt, aber relativ zu der Durchlasscharakteristik des Lichtfilters verschoben ist.
Verfahren, das aufweist: Filtern, aus einem Mischlicht, von Licht mit einem ersten Spektrum; Filtern, aus dem Mischlicht, von Licht mit einem zweiten Spektrum; wobei sich das zweite Spektrum von dem ersten Spektrum unterscheidet; Detektieren einer Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum und einer Intensität des Lichts mit dem zweiten Spektrum; und Schätzen – aus den Intensitäten des Lichts mit dem ersten Spektrum und des Lichts mit dem zweiten Spektrum – einer Intensität von Licht mit einem dritten Spektrum.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das dritte Spektrum im Wesentlichen auf sichtbare Rot-Wellenlängen des Mischlichts begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, wobei das Schätzen der Intensität des Lichts mit dem dritten Spektrum aufweist, die Intensität des Lichts mit dem zweiten Spektrum von der Intensität des Lichts mit dem dritten Spektrum zu subtrahieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei das Schätzen der Intensität des Lichts mit dem dritten Spektrum aufweist, die Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum und die Intensität des Lichts mit dem zweiten Spektrum zu benutzen, um eine Tabelle zu indexieren, welche die Intensität des Lichts mit dem dritten Spektrum identifiziert.
Verfahren, das aufweist: Filtern, aus einem Mischlicht, von Licht mit einem ersten Spektrum; Detektieren einer Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum; und Schätzen – aus der Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum – einer Intensität von Licht mit einem zweiten Spektrum, wobei das zweite Spektrum das erste Spektrum überlappt, aber gegenüber dem ersten Spektrum verschoben ist.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei das zweite Spektrum im Wesentlichen auf sichtbare Rot-Wellenlängen des Mischlichts beschränkt ist.
Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, wobei das Schätzen der Intensität des Lichts mit dem zweiten Spektrum aufweist, die Intensität des Lichts mit dem ersten Spektrum zu benutzen, um eine Tabelle zu indexieren, welche die Intensität des Lichts mit dem zweiten Spektrum identifiziert.