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発明の名称 カラー照明装置及びその発光色検出装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−257864(P2007−257864A)
公開日 平成19年10月4日(2007.10.4)
出願番号 特願2006−77051(P2006−77051)
出願日 平成18年3月20日(2006.3.20)
代理人 【識別番号】100079094
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 輝緒
発明者 門 宅見 / 小日向 勝美 / 川口 嘉史
要約 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。
特許請求の範囲
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【発明の効果】
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
[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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
[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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【産業上の利用可能性】
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】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2】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3】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4】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5】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。
【図6】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。
【図7】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8】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。
【図9】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】
【0055】
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




 

 


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