JP2005340191A - 第１色の第１の光源と第２色の第２の光源によって生成された混合光を調節する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
混合光の色ずれを補償する機能を備えた２色光源を提供すること。
【解決手段】
本方法は一実施形態において、まず第１色の第１の光源および第２色の第２の光源（４０４，４０６）を用いて混合光を生成する（１０２）。第１の光源と第２の光源は、一実施形態において白色光源と有色（例えば赤色など）光源である。次に、混合光を表すフィードバック三刺激値が、基準三刺激値の範囲内にあるか否かを判定する（１０４）。フィードバック刺激値のうちの１条が範囲外であった場合、第１の光源と第２の光源の輝度比率を調節する（１０６）。一実施形態において、混合光は液晶ディスプレイ（４０２）のバックライトとして使用される。
【選択図】図１

Description

本発明は概して２色光源に関し、詳しくは混合光の色ずれを補償する機能を備えた２色光源に関する。

２つの代表的なバックライト照明手段として、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）と冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）がある。ＲＧＢ（赤緑青）ＬＥＤは、比較的広い色域を有しているので、理論上は比較的優れたバックライト照明手段となるであろう。但し、コスト、光効率、電力損失などが原因で、ＲＧＢ ＬＥＤをバックライト照明手段として商用化することは、現時点ではできない。

一実施形態では、第１色の第１の光源と第２色の第２の光源とを用いて混合光を生成する。次に、その混合光を表すフィードバック三刺激値が、基準三刺激値の範囲内にあるか否かを判定する。そして、フィードバック三刺激値のうちの１以上が範囲外であった場合、第１の光源と第２の光源の輝度比率を調節する。

他の実施形態では、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、該ＬＣＤ用のバックライト、検出システムおよび制御システムからなる装置を提供する。バックライトは、第１色の第１の光源と、第２色の第２の光源とを有する。検出システムは、バックライトによって生成された混合光を表すフィードバック三刺激値を取得する。制御システムは、（１）フィードバック三刺激値が基準三刺激値の範囲内にあるか否かを判定し、（２）フィードバック三刺激値のうちの１以上が範囲外であった場合、第１の光源と第２の光源の輝度比率を調節する働きをする。

本発明のその他の実施形態もさらに開示する。

添付の図面は、本発明の現時点での好ましい実施形態を示す。

白色光源よりも広い色域を有し、ＲＧＢ ＬＥＤよりも実用的なバックライト照明手段は、第１色の第１の光源と第２色の第２の光源とから構成された二色光源である。第１の光源と第２の光源には、例えば白色光源と有色光源が使用される。白色光源は、ＣＣＦＬまたは白色ＬＥＤの形をとり、有色光源は、赤色ＬＥＤ（即ち、赤色光源）の形をとることがある。

二色光源によるバックライト照明の問題点は、２つの光源の光学特性が、温度、駆動電流、経年変化、その他の要因によって変化することにある。光源の光学特性に変化が生じると、二色光源によって生成される混合光の色は、ずれることがある。２つの光源のうちの一方または両方をＬＥＤとして実施する場合、この色ずれの問題は、ＬＥＤ特性の違いによって更に悪化する場合がある。その理由は、同じ製造プロセス内であっても、ＬＥＤ特性はバッチ毎にばらつく可能性があるからである。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライト照明等に使用する場合、色の不変性と均一性は非常に重要である。従って、二色光源の色を調節する手段が必要とされる。

図１は、そのための方法１００を示している。方法１００によれば、まず、第１色の第１の光源と第２色の第２の光源とを用いて混合光を生成する（１０２）。次に、その混合光を表すフィードバック三刺激値が、基準三刺激値の範囲内にあるか否かを判定する（１０４）。そして、フィードバック三刺激値のうちの１以上が範囲外であった場合、第１の光源と第２の光源の輝度比率を調節する（１０６）。

図２および図３に示す色度図は、方法１００の動作を示す。色度図は、例として、１９３１年に国際照明委員会（ＣＩＥ）によって定められたＣＩＥ色度図であるものとして描かれている。しかしながら、色度図は、他の形態の色度図で置き換えてもよい。

図２において、点Ａ１は、温度１のときに白色光源によって生成される光の三刺激値を示し、点Ｂ１は、温度１のときに赤色光源によって生成される光の三刺激値を示し、点Ｄ１は、基準三刺激値によって定義される目標の「色設定点」を示している。

ここで、赤色光源の温度が変化し、赤色光源によって生成される光の三刺激値にずれが生じた場合について説明する。点Ｂ２は、温度２のときに赤色光源によって生成される光の三刺激値を示す。赤色光源の三刺激値がこのように変化すると、色設定点Ｄ１を実現することは不可能になる。そして今度は、最も近接した実現可能な色が、点Ｄ２として定義される。

ＣＣＦＬまたは白色ＬＥＤのみから構成されたバックライトは、バックライトの色設定点を調節することが出来ず、バックライトの強度だけしか調節できないことを前提としている。一方、ＲＧＢ ＬＥＤから構成されたバックライトは、バックライトの色設定点を正確に定義出来ることを前提としている（なぜなら、３つの調節可能光源（即ち、赤、緑、および青色光源）の輝度を調節することで、色設定点を３つの光源の色の間にある三角形領域内に設定することができるからである）。しかしながら、それらの前提はいずれも、二色光源には適用できない。その理由は、第１の光源と第２の光源が動作する一連の所与の条件下ではいずれも、各光源が、１組の三刺激値しか生成しないからである。従って、２つの光源によって生成される混合光の色は、２組の三刺激値を接続する色のラインに沿ってしか調節することができない。

従来の色設定法を二色光源に適用すると、制御システムは、取得不可能な色設定点を「探索」し続けることになる。この「探索」は、二色光源でバックライト照明されたディスプレイを見る者にとって、ディスプレイの色の振動（周期変動）として見える場合がある。方法１００によれば、混合光のフィードバック三刺激値が基準三刺激値の「範囲外」である場合にのみ第１の光源と第２の光源の輝度比率を調節することにより、この「探索」を防止（または、少なくとも緩和）することができる。

図３は、基準三刺激値の範囲を定義する方法を示す。図中、楕円Ａは、白色光源の光がとり得る三刺激値の範囲（例えば、温度変化や経年変化によって）を示す。同様に、楕円Ｂは、赤色光源の光がとり得る三刺激値の範囲を示す。そして、楕円Ａおよび楕円Ｂを含む領域Ｃは、二色光源の色域を示す。フィードバック制御を行なわない場合、二色光源によって生成される混合光の色は、この領域Ｃ内のどこかに位置することになる。しかしながら、フィードバック制御を行なった場合は、二色光源の色設定点を領域Ｄ内の三刺激値の範囲に制限することができる。なお、フィードバック三刺激値が基準三刺激値の範囲Ｄ内にある限り、第１の光源および第２光源を調節する必要はなく、二色光源の色の無用の振動（周期変動）を回避することができる。つまり、方法１００の目的は、フィードバック三刺激値を基準三刺激値に一致させることではなく、フードバック三刺激値を基準三刺激値の許容限界内に確実に収めることにある。

方法１００の一実施形態において、範囲Ｄは、所定の一連の基準三刺激値を中心とした楕円内に三刺激値が入るような範囲として設定される。この一連の基準三刺激値は、予め定義しておいてもよいし、ユーザ入力から得ることもできる。

輝度比率（即ち、第１の光源の輝度と第２の光源の輝度の比率）は、様々な方法で調節することができる。方法１００の一実施形態では、第１の光源および第２光源に供給される駆動信号を調節することにより、輝度比率を調節する。即ち、２つの光源のうちの一方または両方の輝度を調節する。方法１００の他の実施形態では、２つの光源のうちの一方のみの駆動信号を調節することにより、輝度比率を調節する。

方法１００の判定動作と（必要に応じた）調節動作は、継続的に実施され、好ましくは所定の時間間隔で実施される。

図４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）４０２、ＬＣＤ４０２用のバックライト４０４、４０６、検出システム４０８および制御システム４１０からなる装置４００に対する方法１００の適用を示す。バックライトは、第１色の第１の光源４０４および第２色の第２の光源４０６を含む。検出システム４０８は、バックライト４０４、４０６によって生成される混合光を表すフィードバック三刺激値を取得する。制御システム４１０は、（１）フィードバック三刺激値が基準三刺激値の範囲内にあるか否かを判定し、（２）フィードバック三刺激値のうちの１以上が範囲外であった場合、第１の光源４０４と第２の光源４０６の輝度比率を調節する働きをする。

一実施例において制御システム４１０は、フィードバック三刺激値が基準三刺激値の範囲内にあるか否かをファジー・フィードバックを利用して判定する。

装置４００は、グラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）をＬＣＤ４０２上に表示するための計算システム４１２を更に有する場合がある。ＧＵＩを使用すると、ユーザに対し、ＬＣＤによって生成される画像のパラメータ（例えば色温度、色強度など）を定義すべきことを促すことができる。そして計算システム４１２は、（１）ユーザが定義したパラメータから一連の基準三刺激値を算出し、（２）その一連の基準三刺激値を制御システム４１０に供給する。

他の実施形態において、装置４００は手動調節式ユーザ制御手段４１４をさらに有することもでき、手動調節式ユーザ制御手段４１４は該制御手段の状態を制御システム４１０に供給するように接続される。その場合、制御システム４１０は、制御手段の状態に応じて基準三刺激値の範囲を更新することができる。

本明細書では本発明の現時点での好ましい実施形態について詳しく説明しているが、本発明の概念は、他にも様々な形で実現および実施することが可能である。従って、特許請求の範囲に記載した発明は、従来技術による制約があるものを除き、そのような変形も含むものとして解釈しなければならない。

第１色の第１の光源と第２色の第２の光源とによって生成される混合光を調節する方法の例を示す図である。 光源の三刺激値のずれを示す図である。 第１の光源および第２の光源の三刺激値に発生し得るずれと、二色光源の色設定点を制限することができる基準三刺激値の範囲を示す図である。 第１色の第１の光源と第２色の第２の光源とによって生成される混合光を調節する装置の例を示す図である。

符号の説明

４００ 装置
４０２ 液晶ディスプレイ
４０４、４０６ 光源
４０８ 検出システム
４１０ 制御システム
４１２ 計算システム
４１４ ユーザ制御手段

Claims (10)

1. 第１色の第１の光源(404)と第２色の第２の光源(406)とを用いて混合光を生成するステップ(102)と、
   前記混合光を表すフィードバック三刺激値が基準三刺激値の範囲内にあるか否かを判定するステップ(104)と、
   前記フィードバック三刺激値のうちの１以上が範囲外であった場合、前記第１の光源と前記第２の光源の輝度比率を調節するステップ(106)と
   からなる方法(100)。
2. 前記輝度比率は、前記光源(404,406)に供給される駆動信号を調節することによって調節される、請求項１に記載の方法(100)。
3. 前記輝度比率は、前記光源のうちの一方のみの駆動信号を調節することによって調節される、請求項１に記載の方法(100)。
4. 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）(402)と、
   第１色の第１の光源(404)と第２色の第２の光源(406)とからなる前記ＬＣＤ用のバックライトと、
   前記バックライトによって生成される混合光を表すフィードバック三刺激値を得るための検出システム(408)と、
   i)前記フィードバック三刺激値が基準三刺激値の範囲内にあるか否かを判定し、ii)前記フィードバック三刺激値のうちの１以上が範囲外であった場合、前記第１の光源と前記第２の光源の輝度比率を調節する、制御システム(410)と
   からなる装置(400)。
5. 前記制御システム(410)は、前記フィードバック三刺激値が前記基準三刺激値の範囲内にあるか否かを、ファジー・フィードバックを用いて判定する、請求項４に記載の装置(400)。
6. i)前記ＬＣＤ(402)上にグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）を表示して、ユーザに対し、前記ＬＣＤによって生成される画像のパラメータを定義すべきことを促し、ii)前記パラメータから一連の基準三刺激値を算出し、iii)前記一連の基準三刺激値を前記制御システム(410)に供給する、計算システム(412)をさらに含む、請求項４に記載の装置(400)。
7. 手動調節式ユーザ制御手段(414)をさらに含み、
   前記制御システム(410)は、前記手動調節式ユーザ制御手段の状態を受信し、それに応答して前記基準三刺激値の範囲を更新する、請求項４に記載の装置(400)。
8. 前記制御システム(410)は、所定の一連の基準三刺激値を中心とした楕円内に三刺激値が入るように前記基準三刺激値の範囲を設定する、請求項４に記載の装置(400)。
9. 前記第１の光源(404)および前記第２の光源(406)は、白色光源および有色光源である、請求項４に記載の装置(400)。
10. 前記有色光源(404)は赤色光源である、請求項９に記載の装置(400)。
    

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