[發明專利]發光二極管（LED）照明控制系統和方法

有效

• 申請號: 200680018664.4
• 申請日: 2006-05-24
• 公開（公告）號: CN101185021A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 丹尼斯·W·普林斯
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: G03B21/00
• 分類號: G03B21/00;G03B21/14
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳源;張天舒

技術領域

本發明涉及一種發光二極管(LED)照明系統，尤其涉及一種在插入到顏色循環幀內的一個或者多個輪輻時期(spoke?period)內控制LED照明系統以提供亮度調節光的系統和方法。

背景技術

投影顯示系統可包括光源、照明光學系統、成像裝置、投影光學系統和投影屏幕。照明光學系統收集從光源發出的光并引導光到達一個或多個成像裝置。由受電子條件制約的且經過處理的數字視頻信號控制的成像裝置產生一個對應于該視頻信號的圖像。投影光學系統隨后放大該圖像并將其投影到投影屏幕上。與色輪一道使用的白光源(例如弧光燈)已經而且依然被用作投影顯示系統的光源。然而，最近發光二極管(LED)作為一種可替代的光源被提出。LED的優點包括壽命長、效率高和熱特性優越。

在數字光處理系統中，頻繁使用的成像裝置的例子是數字微鏡裝置(DMDs)和諸如硅基液晶(LCoS)和高溫多晶硅(HTPS)成像器之類的液晶型成像裝置。這些成像器以個體可控元件的陣列為特征，元件的狀態是由載入到與每個元件相關聯的存儲單元中的數據來單獨控制的，從而來引導反射光或發射光并且將視頻數據的一個像素空間映射到投影屏幕上的一個像素。處于開啟(ON)狀態下的元件所反射或發射的光通過投影光學系統并被投影到屏幕上以產生一個亮區域。相反，處于關閉(OFF)狀態下的元件所反射或發射的光就不通過投影光學系統，從而產生一個暗區域。使用這些成像器也可以生成彩色圖像，例如通過應用顏色排序或可選地通過使用三個成像器，其中每個成像器對應一種基色(紅色，藍色和綠色)。

傳統上，在利用弧光燈光源和濾色輪的投影顯示中已采用了顏色排序。由于LED光源在投影顯示系統的應用變得越來越普遍，所以越來越需要特別設計的顏色排序系統和方法用于LED光源的獨特操作。

發明內容

本發明涉及一種具有第一、第二和第三有色LED的LED照明系統以及控制此系統的方法。提供控制電路從而以具有一個已知關系能獲得色彩平衡的相對占空因數來在顏色循環幀內順序地驅動第一、第二和第三有色LED。同時控制電路還引入至少一個輪輻時期到顏色循環幀內，在此輪輻時期內，以受控來提供亮度調節光的方式驅動第一、第二和第三LED，此亮度調節光與在順序驅動過程中由第一、第二和第三LED的相對占空因數獲得的色彩平衡相匹配。

附圖說明

圖1示出一個投影顯示系統中的部件的傳統布局圖。

圖2是示出在典型投影成像系統中基色之間的輪輻光(spokelight)的出現的示圖。

圖3示出一個示范性的基于LED的投影顯示系統。

圖4是示出一個投影成像系統的示范性顏色循環幀內的紅色、綠色和藍色的相對占空因數的示圖。

圖5是示出依照本發明的示范性實施例，在每種顏色過渡過程中引入了輪輻時期的顏色循環幀內的紅色、綠色和藍色相對占空因數的示圖。

圖6是示出依照本發明的一個實施例，在輪輻時期內對信號的脈寬調制以驅動不同有色LED從而獲得白色峰值的示圖。

圖7是示出依照本發明的另一實施例，在輪輻時期內對信號的振幅調制以驅動不同有色LED從而獲得白色峰值的示圖。

圖8是示出依照本發明的再一個實施例，在輪輻時期內對信號的脈寬調制以驅動不同顏色的LED從而獲得灰度位擴展的示圖。

具體實施方式

顏色順序投影顯示器是以針對每種基色(典型的是紅色、綠色和藍色)顯示各自單色圖像為基礎在足夠高的速度下運轉的，以避免圖像閃爍和顏色分離。圖1示出一個微顯示型投影顯示系統10中部件的傳統布局圖，包括光源12、彩色調制器14、照明光學系統16、成像裝置18、投影光學系統20、觀看屏22、和控制電路24。傳統上光源12是提供廣譜光(即“白光”)的弧光燈。從弧光燈發出的光被引導到彩色調制器14，彩色調制器可以是一個由電動機旋轉的濾色輪、濾色盤、濾色鼓或濾色桶。當彩色調制器14旋轉時，廣譜光被濾色從而順序地產生基色。由彩色調制器14過濾的光通過使用照明光學系統16來照亮成像裝置18。

當前，應用在消費市場上的兩種主要類型的顏色順序成像裝置是硅基液晶(LCoS)裝置和數字微鏡裝置(DMD)。這兩種裝置都具有在顏色順序操作所需要的高更新速度下進行操作的能力，而且每種裝置(或者能夠獲得所需更新速度的其它類型的成像裝置)可以被用于實現圖1中所示的成像裝置18。目前，高溫多晶硅(HTPS)裝置對于執行顏色順序操作來說不夠快，但是此技術的進步可能會使得那些裝置成為我們對成像裝置18的一種選擇。投影光學系統20把成像裝置18形成的圖像投影到觀看屏22。