JP2007257864A - カラー照明装置及びその発光色検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、簡単な構成により、外光の影響を受けることなく、正確に光源部からの三色の均一な混色光を検出し、光源部からの光の発光色を常に最適に制御することができるカラー照明装置及びその発光色検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 カラー照明装置１０における互いに異なる発光色の発光素子２１と各発光素子から出射する光を配光制御するレンズ２２とを含む光源部２０内にて、各発光色の発光素子２１からの光を検出するカラーセンサー３１が配置されており、各発光色の発光素子からの光が、レンズ２２と一体の導光部３２により対応するレンズ内から上記カラーセンサー３１に導かれるカラー照明装置の発光色検出装置３０を構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばＲＧＢ三色の発光素子を光源として、その混色光により照明を行なうカラー照明装置と、その発光色検出装置に関する。

従来、例えば液晶テレビジョン受像機においては、液晶表示パネルを後方からバック照明するために、カラー照明装置が使用されている。
このようなカラー照明装置は、例えば図９に示すように構成されている。

図９において、カラー照明装置１は、扁平な直方体状のバック照明用空間２を備えており、この空間２の前面がほぼ長方形の表示面となっており、この空間２に対して例えばＲＧＢ三色の光を出射する光源部３が、この空間２の何れかの位置（図示の場合、背面）に対向して配置されている。
この光源部３は、上記ＲＧＢ各色の光を出射する赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤから構成されている。

さらに、上記バック照明用空間２の何れかの壁面または底面に、カラー検出部４が設けられており、このカラー検出部４は、上記光源部３からバック照明用空間２内に照射され拡散される照明光の一部を検出するようになっている。

このような構成のカラー照明装置１によれば、上記光源部３から出射したＲＧＢ三色の光が、上記バック照明用空間２内に入射し、このバック照明用空間２内で散乱することにより混色された後、その前面から前方に出射する。これにより、カラー照明装置１の前方に配置された液晶表示パネルがバック照明されるようになっている。

そして、上記バック照明用空間２内で混色された光を、カラー検出部４で検出することにより、この検出結果に基づいて、光源部３の各発光色の発光素子を駆動制御することにより、色ずれのない白色のバック照明が得られるようになっている。

ところで、このような構成のカラー照明装置１においては、カラー検出部４が、バック照明用空間２の壁面または底面に設けられているが、このバック照明用空間２には、液晶表示パネルに対して外光が入射した場合、この外光が液晶表示パネルを透過して、上記バック照明用空間２内に進入することになる。
このため、カラー検出部４には、このような外光も入射することになり、このため、光源部３からの光の色をカラー検出部４により正確に検出することができなくなってしまう。
また、カラー検出部４の設置場所によっては、光源部３からのＲＧＢ三色が十分に混色された均一な混色光が入射しないこともある。
このようにして、カラー検出部４に対して、光源部３からの均一な混色光を導くことが困難であると共に、安定した光を入射させることも困難になってしまう。

また、従来、例えばスポットライト，ダウンライト灯の一般照明用のＬＥＤ光源においては、上述したようなカラー検出部４は特に設けられていない。
このため、光源部３からの発光色は、所謂オープン制御で色制御されることになる。従って、高精度に所望の色の光を得ることが困難であると共に、例えば温度変化や経年変化によって、光源部３からの出射光の発光色が変化したり、あるいは発光素子の個体バラツキによる製品間の発光色のバラツキが不可避であった。

さらに、このような問題は、光源部が、ＬＥＤではなく、他の種類の発光素子から構成されている場合についても、同様に発生する。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、外光の影響を受けることなく、正確に光源部からの三色の均一な混色光を検出し、光源部からの光の発光色を常に最適に制御することができるようにしたカラー照明装置及びその発光色検出装置を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明の第一の構成によれば、各発光色の発光素子からの光が、導光部により対応するレンズ内から外側に導かれ、さらに一つに纒められて、一つのカラーセンサーに導かれる。

本発明によるカラー照明装置の発光色検出装置は、好ましくは、上記導光部が、それぞれ対応するレンズと一体に形成されている。

本発明によるカラー照明装置の発光色検出装置は、好ましくは、各発光色の光を導く導光部が、先端で互いに突き合わされることにより、各発光色の光が互いに混色される。

本発明によるカラー照明装置の発光色検出装置は、好ましくは、各導光部の突き合わせ領域が、各発光色の光を同じ光路に導くプリズムとして構成されている。

本発明によるカラー照明装置の発光色検出装置は、好ましくは、各導光部の突き合わせ領域が、各発光色の光を同じ光路に導く混色光学部材として構成されている。

本発明によるカラー照明装置の発光色検出装置は、好ましくは、各発光色の発光素子からの光が、それぞれ対応するレンズ内に設けられたカラーセンサーにより検出される。

また、上記目的は、本発明の第二の構成によれば、互いに異なる発光色の発光素子と、各発光素子からの光を配光制御するレンズと、を有する光源部と、この光源部の各発光素子を駆動する駆動部と、この駆動部を指定された色及び明るさで駆動制御する制御部と、上記光源部からの光の色を検出するように配置された上述した発光色検出装置と、を含んでおり、上記制御部が、上記発光色検出装置による検出結果をフィードバックしながら、指定された色及び明るさとなるように、上記駆動部を介して光源部の各発光素子を駆動制御することを特徴とする、カラー照明装置により、達成される。

上記第一の構成によれば、カラー照明装置の光源部の各発光素子から出射した光は、対応するレンズを介して外部に出射する。その際、各レンズ内にて、それぞれ導光部を介して光が分離して取り出され、カラーセンサーに導かれる。
これにより、カラーセンサーは、各発光素子に近接して配置されることになり、外光の影響を殆ど受けることなく、正確な光の色を検出することができる。

従って、カラー照明装置が例えばスポットライトやダウンライト等の一般的な照明装置として使用される場合であっても、カラーセンサーで検出した光の色に基づいて、光源部の各発光色の発光素子を駆動制御することにより、所望の色の混色光が得られることになる。
これにより、例えば美術品の照明のように、照明の色変化や明るさの変化に対する要求が厳しい用途であっても、カラー照明装置を使用して、正確な色や明るさの設定を行なうことが可能になる。

各発光色の発光素子からの光が、導光部により対応するレンズ内から外側に導かれ、さらに一つに纒められて、一つのカラーセンサーに導かれる場合には、各発光色の光を一つのカラーセンサーで検出することができる。このため、部品点数が少なくて済むことになり、部品コスト及び組立コストが低減され得ることになる。

上記導光部が、それぞれ対応するレンズと一体に形成されている場合には、各発光色の発光素子からの光が、それぞれレンズから効率的に導光部内に導かれることになり、外光の影響をより一層受けにくくなる。また、これにより部品点数が削減され得る。

各発光色の光を導く導光部が、先端で互いに突き合わされることにより、各発光色の光が互いに混色されずに、カラーセンサーの同じ面積の部分に入射する場合には、各発光色の光が、それぞれカラーセンサーの特定箇所に入射することになる。これにより、カラーセンサーのカラーフィルタが不要となる。従って、カラーフィルタによる光損失が排除されることになるため、Ｓ／Ｎ比の高く安定した検出信号を得ることができる。

各導光部の突き合わせ領域が、各発光色の光を同じ光路に導くプリズムとして構成されている場合には、簡単な構成により、各発光色の光がプリズム面で反射されることによりカラーセンサーに向かって導かれることになる。

各導光部の突き合わせ領域が、各発光色の光を同じ光路に導く混色光学部材として構成されている場合には、各発光色の光がそれぞれ導光部を介して混色光学部材に導かれ、この混色光学部材で互いに混色された後、カラーセンサーに入射することになる。

各発光色の発光素子からの光が、それぞれ対応するレンズ内に設けられたカラーセンサーにより検出される場合には、各発光色の光が、それぞれ対応するレンズ内に設けられたカラーセンサーによって個別に検出されることになる。

このようにして、光源部の各発光色の発光素子からの光が、隣接して配置されたカラーセンサーにより検出されることにより、外光の影響を受けることなく、またカラー照明装置内に組み込まれたカラーセンサーによって検出される。このため、例えばスポットライト，ダウンライト等の一般照明用のカラー照明装置であっても、各発光色の発光素子からの光の色及び明るさを検出することができる。
従って、このカラーセンサーの検出結果に基づいて、カラー照明装置の光源部を駆動制御することによって、所望の色，明るさの混色光が正確に調整され得ることになる。
これにより、温度変化や経年変化による混色光の色の変化や明るさの変化、あるいは個々の発光素子の発光特性の個体バラツキに対して、高精度で混色光の色，明るさを調整することが可能になる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明を適用したカラー照明装置の全体の電気的構成を示すブロック図である。
図１において、カラー照明装置１０は、光源部２０と、この光源部２０を駆動する駆動部１１と、この駆動部１１を制御する制御部１２と、制御部１２に対して照明光の色及び明るさを設定する色・明るさ指定部１３と、上記光源部２０から出射する照明光を検出する発光色検出装置３０と、から構成されている。

上記駆動部１１は、上記光源部２０の各発光色のＬＥＤ（後述）をそれぞれ駆動して、発光させるようになっている。

上記制御部１２は、上記色・明るさ指定部１３からの指定信号に基づいて、上記駆動部１１を制御して、各発光色のＬＥＤを指定した明るさで発光させ、これらのＬＥＤからの混色光により指定した色及び明るさの照明光を得るようにしている。
その際、上記制御部１２は、後述する発光色検出装置３０からの検出信号に基づいて、フィードバック制御を行なうことにより、検出した各発光色の強度のバランス及び総和が目標値となるように、上記駆動部１１を制御する。
これにより、色・明るさ指定部１３で指定した色及び明るさの照明光が確実に且つ安定して得られるようになっている。

上記色・明るさ指定部１３は、所望の照明光の色及び明るさをユーザが入力すると、この指定した色及び明るさに対応する指定信号を出力するようになっている。

上記光源部２０は、図２に示すように、複数個（図示の場合、三個）の互いに発光色の異なる発光素子としてのＬＥＤ２１と、これらのＬＥＤ２１に対応して設けられたレンズ２２と、から構成されている。
ここで、ＬＥＤ２１は、図示の場合、光の三原色である赤色，緑色及び青色の発光色を有する赤色ＬＥＤ２１ｒ，緑色ＬＥＤ２１ｇ及び青色ＬＥＤ２１ｂが使用されている。
これらのＬＥＤ２１は、基板２３上にて、それぞれその中心軸（光軸）が基板表面に対してほぼ垂直になるように、さらに他のＬＥＤの中心軸と平行になるように、実装されており、その上方に対応するレンズ２２がそれぞれ配置されている。
そして、各ＬＥＤ２１及び対応するレンズ２２は、図３に示すように、中心に対して同心円上にて等角度間隔になるように配置されている。

また、上記レンズ２２は、それぞれ透光性材料、例えば樹脂材料から凸レンズとして構成されており、各ＬＥＤ２１の垂直な光軸上に位置しており、対応するＬＥＤ２１から出射する光に関して集束等の配光制御を行なって、外部に照射するようになっている。

上記発光色検出装置３０は、カラーセンサー３１と、各レンズ２２から上記カラーセンサー３１に対して各ＬＥＤ２１の光を導く導光部３２と、遮光板３３と、から構成されている。
ここで、カラーセンサー３１は、上記基板２３上にて、各ＬＥＤ２１の中心に配置されており、入射光に関して三原色の各発光色の強度を検出して、各発光色の検出信号を制御部１２に出力するようになっている。

上記導光部３２は、図４に示すように、各発光色のＬＥＤ２１に対応する個々のレンズ２２の中心側に向いた側面から中心に向かって延びるように透光性材料から形成されており、好ましくは対応するレンズ２２と一体に形成されている。 各導光部３２は、中心にて図３及び図５に示すように、その先端が互いに１２０度の角度で突き合わされる。また、下向きに４５度だけ傾斜したプリズム部３２ａを備えている。

その際、図５に示すように、上述した突き合わせの中心が、基板２３の中心即ちカラーセンサー３１の中心と一致しており、各発光色のＬＥＤ２１からの光が、レンズ２２から導光部３２内を導かれ、プリズム部３２ａで全反射して、互いに混色されることなく、カラーセンサー３１に入射する。
これにより、各発光色の光が、カラーセンサー３１の互いに等しい面積の領域に排他的に入射するようになっている。
従って、カラーセンサー３１として、上述したように三等分された各色の検出部を備えたカラーセンサー３１を使用することにより、各発光色を選別するためのカラーフィルターが不要である。これにより、カラーセンサー３１には高効率で光が入射することになり、Ｓ／Ｎ比の高い検出信号が得られることになる。

上記遮光板３３は、図２にて、少なくともカラーセンサー３１の上方にて、各導光部３２のプリズム部３２ａ上部を覆うように、図示の場合には、レンズ２２の周囲の領域も覆うように、配置されている。
これにより、図２にて上方から外光が入射したとき、この外光が上記遮光板３３により遮断され、カラーセンサー３１には入射しないようになっている。

本発明実施形態によるカラー照明装置１０は、以上のように構成されており、上記制御部１２が、色・明るさ指定部１３からの指定信号に基づいて、上記駆動部１１を制御する。
これにより、上記駆動部１１は、光源部２０の各ＬＥＤ２１を駆動して、それぞれ指定した明るさで発光させる。
従って、上記光源部２０の各ＬＥＤ２１からの光は、それぞれ対応するレンズ２２を介して外部に出射され、互いに混色されることによって、指定された色及び明るさの照明光となる。

その際、各ＬＥＤ２１からの光の一部が、それぞれ発光色検出装置３０の対応する導光部３２を介して、そしてプリズム部３２ａで全反射されて、カラーセンサー３１に導かれる。
これにより、カラーセンサー３１は、実際に各ＬＥＤ２１から出射した光を、互いにほぼ同一条件で検出し、各発光色の検出信号を上記制御部１２に出力する。

これを受けて、上記制御部１２は、カラーセンサー３１からの各発光色の検出信号に基づいて、フィードバック制御を行なう。
これにより、上記制御部１２は、常に指定された色・明るさの照明光が得られるように、駆動部１１を制御することになり、例えば温度変化や経年変化によって、光源部２０から出射する照明光の色・明るさが変化したとしても、この変化が上述したフィードバック制御によって補正されることになり、常に指定された色・明るさの照明光が得られることになる。

この場合、例えば図２にて上方から外光が入射した場合には、この外光は遮光板３３により遮断される。これにより、この外光が各導光部３２のプリズム部３２ａ付近を通って、カラーセンサー３１に入射するようなことがない。
従って、カラーセンサー３１は、外光の影響を受けることなく、正確に各ＬＥＤ２１からの光を検出することができる。

このようにして、本発明実施形態によるカラー照明装置１０によれば、発光色検出装置３０が、光源部２０の発光素子である各ＬＥＤ２１に隣接して配置されたカラーセンサー３１を備えている。これにより、例えばカラー照明装置１０がスポットライトやダウンライト等の一般照明等として使用される場合であっても、遮光板３３の存在によって、外光の影響を受けることなく、常に正確に指定された色・明るさの照明光を照射することができる。
従って、例えば美術品の照明のような照明の色変化や明るさ変化への要求が厳しい用途に対しても、本発明実施形態によるカラー照明装置１０が有効に利用され得ることになる。

［実施例２］
図６は、本発明による発光色検出装置の第二の実施形態における導光部の構成を示している。
図６において、発光色検出装置４０は、図４に示した発光色検出装置３０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。

上記発光色検出装置４０は、導光部３２の先端が上向きに４５度傾斜したプリズム部３２ｂを備えている。また、これに対応して、カラーセンサー３１が、基板２３上ではなく、これらの導光部３２の先端の上側にて、検出面が下向きに配置されている点で、図４に示した発光色検出装置３０とは異なる構成になっている。

このような構成の発光色検出装置４０によれば、図４に示した発光色検出装置３０と同様に作用する。また、、カラーセンサー３１が下向きに配置されていることから、外光がカラーセンサー３１の検出面に入射することがない。従って、図４に示した発光色検出装置３０における遮光板３３が不要になる。

［実施例３］
図７は、本発明による発光色検出装置の第三の実施形態を示している。
図７において、発光色検出装置５０は、図２に示した発光色検出装置３０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。

上記発光色検出装置５０は、図８に詳細に示すように、その各導光部３２が、その先端付近で互いに合体され、各導光部３２を導かれてきた光が互いに混色されて、下向きのカラーセンサー３１に対向する出射面３２ｃから出射するようになっている。また、この出射面３２ｃとカラーセンサー３１との間に混色部材５１が配置されている点で、図２に示した発光色検出装置３０とは異なる構成になっている。

ここで、上記混色部材５１は、各導光部３２の出射面３２ｃから混色されて出射する光を、反射，散乱，回折等の光学作用に基づいて混色するように構成されている。

このような構成の発光色検出装置５０によれば、図２に示した発光色検出装置３０と同様に作用すると共に、カラーセンサー３１に対して、各導光部３２を導かれる各発光色の光が混色部材５１により互いに混色されて入射することになる。従って、カラーセンサー３１としては、前述した三等分された各色の検出部を備えたカラーセンサーや、各色の検出部が多数の微小な受光部の集合体として構成されているカラーセンサー等、任意の形式のカラーセンサーを使用することができる。

上述した実施形態においては、光源部２０を構成する発光素子としてＬＥＤ２１が使用されているが、これに限らず、例えばレーザー素子等の他の種類の発光素子を使用した光源部２０を備えていてもよい。

また、上述した実施形態においては、一つのカラーセンサー３１のみが設けられているが、これに限らず、各発光色のＬＥＤに対応するレンズに隣接して、それぞれ個別にカラーセンサーが設けられていてもよい。

さらに、上述した実施形態においては、カラー照明装置１０は、単に照明装置として説明されているが、これに限らず、カラー照明装置としては、例えばスポットライト，ダウンライト等の一般照明装置等に本発明を適用し得ることは明らかである。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、外光の影響を受けることなく、正確に光源部からの三色の均一な混色光を検出し、光源部からの光の発光色を常に最適に制御することができる、極めて優れたカラー照明装置及びその発光色検出装置が提供されることになる。

本発明によるカラー照明装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１のカラー照明装置における発光色検出装置の第一の実施形態の構成を示す断面図である。 図２の発光色検出装置の全体構成を示す概略平面図である。 図２の発光色検出装置におけるレンズ２２，導光部３２の構成を示す（Ａ）表側及び（Ｂ）裏側を示す斜視図である。 図２の発光色検出装置における導光部の先端の突き合わせ部分を示す部分拡大底面図である。 本発明による発光色検出装置の第二の実施形態におけるレンズ２２，導光部３２の構成を示す（Ａ）表側及び（Ｂ）裏側を示す斜視図である。 本発明による発光色検出装置の第二の実施形態の構成を示す断面図である。 図７の発光色検出装置における導光部の先端の合体部分を示す部分拡大底面図である。 従来の液晶表示パネルのためのバック照明装置の一例の構成を示す概略斜視図である。

符号の説明

１０ カラー照明装置
１１ 駆動部
１２ 制御部
１３ 色・明るさ指定部
２０ 光源部
２１ ＬＥＤ（発光素子）
２２ レンズ
２３ 基板
３０，４０，５０ 発光色検出装置
３１ カラーセンサー
３２ 導光部
３２ａ，３２ｂ プリズム
３２ｃ 出射面
３３ 遮光板
５１ 混色部材

Claims (7)

1. 各発光色の発光素子からの光が、導光部により対応するレンズ内から外側に導かれ、さらに一つに纒められて、一つのカラーセンサーに導かれることを特徴とする、カラー照明装置の発光色検出装置。
2. 上記導光部が、それぞれ対応するレンズと一体に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のカラー照明装置の発光色検出装置。
3. 各発光色の光を導く導光部が、先端で互いに突き合わされることにより、各発光色の光が互いに混色されずに、カラーセンサーの同じ面積の部分に入射することを特徴とする、請求項１または２に記載のカラー照明装置の発光色検出装置。
4. 各導光部の突き合わせ領域が、各発光色の光を同じ光路に導くプリズムとして構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のカラー照明装置の発光色検出装置。
5. 各導光部の突き合わせ領域が、各発光色の光を同じ光路に導く混色光学部材として構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のカラー照明装置の発光色検出装置。
6. 各発光色の発光素子からの光が、それぞれ対応するレンズ内に設けられたカラーセンサーにより検出されることを特徴とする、請求項１に記載のカラー照明装置の発光色検出装置。
7. 互いに異なる発光色の発光素子と、各発光素子からの光を配光制御するレンズと、を有する光源部と、
   この光源部の各発光素子を駆動する駆動部と、
   この駆動部を指定された色及び明るさで駆動制御する制御部と、
   上記光源部からの光の色を検出するように配置された、上記請求項１から６の何れかに記載のカラー照明装置の発光色検出装置と、
   を含んでおり、
   上記制御部が、上記発光色検出装置による検出結果をフィードバックしながら、指定された色及び明るさとなるように、上記駆動部を介して光源部の各発光素子を駆動制御することを特徴とする、カラー照明装置。

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