CN1906975A - 用于产生可变光强度的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光控制装置控制便携电子设备中的用户接口发光。该发光控制装置的输出有选择地将发光强度命令提供到发光控制器。每个发光强度命令指示某些基本发光强度级之一。级选择器以高于人类视觉系统积分频率的频率反复地变化要在所述输出处提供的发光强度命令。

Description

用于产生可变光强度的装置和方法
技术领域
本发明一般地涉及改变由光源发射的光的强度的技术领域。本发明尤其涉及以简单的控制装置来获得对于来自光源的不同光强度的大的选择这一问题。
背景技术
在众多应用中，希望能够控制由电驱动光源发射的光的强度。本发明尤其涉及便携电子装置的用户接口，其中人工照明用来在环境光不足时增强用户接口的可用性而且用来增加视觉吸引。典型的照明用户接口部件包括但不限于显示器和小键盘。光源通常是放电管或LED(光发射二极管)。
图1图示了向用户接口提供可控照明的已知原理。光源101耦合于发光控制器102的输出与地之间。光源101在概念上代表一个或数个物理光发射器件的任何装置。该发光控制器接收来自电压源103的恒定工作电压Vcc和来自微处理器104的发光控制命令。传感器105耦合到微处理器104的输入。传感器105的任务是检测对于用户接口照明的需要。它向微处理器104提供测量结果，该微处理器将该测量结果转换成发光控制命令而且将它输出到发光控制器102。发光控制器102控制去往光源101的电压和/或电流。传感器105例如可以是测量环境光量的光电晶体管。可选地，传感器105可以仅“在概念上”存在于由微处理器104执行的软件例程中：该软件例程例如可以指示必须通过以某一方式改变用户接口的照明来响应于来电呼叫的出现。
最基本的照明控制形式仅包含根据需要设置光亮或光灭。更复杂的发光控制装置能够提供数级照明强度。图2示意性地图示了以LED源来获得不同照明强度的两种已知方式。最上方的曲线201代表了改变馈送到LED中的电流的原理。中间的曲线202图示了脉宽调制(PWM)的原理，其中馈送到LED中的电流反复地切换于零与恒定非零值之间。根据预期的光强度来改变占空比，即与连续的ON和OFF时段的组合长度相比的ON脉冲在时间上的长度。在图中占空比先是80％、然后40％、然后20％以及最终60％。在底部的曲线203示出了上述两个方法如何造成由LED发射的可变光强度。
应对提供可变输出强度这一问题的已知现有技术公开包括DE 1971 1885、DE19 81 4745和US 2003/043611 A1。在这些公开之中，最后提到的公开呈现了令人关注的实施例，在该实施例中PWM控制器的占空比基本上保持恒定于50％，但是切换频率在相对宽的限制中比如在200kHz与1MHz之间改变。除光源之外还有耦合到PWM控制器输出的共振元件。该组合式输出电路的共振特征在切换频率与输出电路的共振频率相重合时造成光源在最高强度级发射光。切换频率离共振频率越远，发射的光强度就越低。
当关于能够获得的不同强度级的数目提出问题时，现有技术装置的缺陷变得明显。即使电流控制或者脉宽调制的理论性原理能够甚至实现零与最大值之间的无级控制，可用于与便携电子设备的其它电子功能相集成的实际电流控制器和PWM控制器通常也具有数目相对不多的可能输出模式。典型的集成PWM控制器电路包括其状态影响占空比(或者在US 2003/043611 A1的情况下是切换频率)的三个或四个控制开关或者单比特控制输入线。因而仅有8个或16个可能的发射光强度级。这些可能对于提供许多稳态条件以从中选择而言是足够的，但是它们确实不足以实施人类用户应当将之感知为无级变暗或变亮的强度变化。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于生成在便携式电子设备的用户接口处发射的光的可变强度的装置和方法。本发明的具体目的是实现以很小的步进(step)对发射的光的强度进行控制。本发明的又一目的是保证根据本发明的方法和装置在移动通信设备中的应用性。
本发明的目的通过以时间复合的方式运用发光控制器的至少两个交替输出模式来实现，使得由人类用户感知的最后结果有赖于由人类视觉系统执行的随时间的自然积分(integration)。
根据本发明一方面的一种发光控制装置包括：
-输出，该输出配置为有选择地将发光强度命令提供到发光控制器，每个发光强度命令指示某些基本发光强度级之一，以及
-级选择器，该级选择器配置为以高于人类视觉系统积分频率的频率反复地变化要在所述输出处提供的发光强度命令。
根据本发明一方面的一种发光控制系统包括：
-发光控制器，耦合为接收来自发光控制装置的发光强度命令而且将发光强度信号提供到光源，所述发光控制器配置为通过产生与某些基本发光强度级之一对应的发光强度信号来响应于许多发光强度命令中的每一个命令，
-发光控制装置，具有耦合到所述发光控制器的输出，以及
-作为所述发光控制装置的一部分的级选择器，配置为以高于人类视觉系统积分频率的频率反复地变化要在所述输出处提供的发光强度命令。
根据本发明一方面的一种便携电子设备包括：
-用户接口，
-至少一个可控光源，配置为将受控的发光提供到所述用户接口，
-发光控制器，耦合为接收来自发光控制装置的发光强度命令而且将发光强度信号提供到所述至少一个可控光源，所述发光控制器配置为通过产生与某些基本发光强度级之一对应的发光强度信号来响应于许多发光强度命令中的每一个命令，
-发光控制装置，具有耦合到所述发光控制器的输出，以及
-作为所述发光控制装置的一部分的级选择器，配置为以高于人类视觉系统积分频率的频率反复地变化要在所述输出处提供的发光强度命令。
根据本发明一方面的一种用于控制用户接口发光的方法包括步骤：
-产生发光强度命令的序列，每个发光强度命令是用于发光控制器产生某些基本发光强度级之一的命令，以及
-以高于人类视觉系统积分频率的频率将所述发光强度命令提供到发光控制器。
根据本发明一方面的一种用于控制用户接口发光的计算机程序产品包括：
-计算机程序装置，配置为使可编程电子电路产生发光强度命令的序列，每个发光强度命令是用于发光控制器产生某些基本发光强度级之一的命令，以及
-计算机程序装置，配置为使可编程电子设备以高于人类视觉系统积分频率的频率将所述发光强度命令提供到发光控制器。
人类视觉系统执行具有时间常数的时间积分，该时间常数已经提到根据在成像数据的变化中包含的平均强度而改变。根据A.B.Waston的文章“Temporal sensitivity”(发表于Handbook of Perceptionand Human Performance，K.R.Bof，L.Kaufman和J.P.Thomas，Eds.New York：Wiley，1986，ch.6)：在低的平均强度级，自然出现的积分时段可以超过100ms，而在高的平均强度级，它表现为10ms的量级。所述积分时段分别对应于10Hz和100Hz的积分频率。此积分特性创建了某一平滑效应，使得如果反复的变化以高于该积分频率的频率出现于实际观察的视觉信号中，则人类观察者仅感知该视觉信号的某一平均值或有效值。
在促成本发明的研究工作过程中发现：能够运用自然出现的人类视觉系统积分特性，使得许多预期的紧密间隔开的发光强度级实际上是某些更为粗略间隔开的基本强度级的快速时间复合的结果。换句话说，当发光强度级的某些基本级已被定义时，有可能以比人类视觉系统的积分频率高得多的频率反复地切换于这些级之间。在切换周期中使用每个基本或“组分”强度级的相对量确定了由人类用户感知的最终平均强度将是什么。如果切换频率足够高，则有可能以很小的步进控制基本强度级的相对量。以此方式，甚至基本上无级的变暗和变亮变得可能。
本发明的基本理念能够以许多方式在实践中加以实施。为了定义基本或组分的强度级，最简明的是运用与已知的现有技术例子相像的发光控制器，该发光控制器在连接为馈送光源时能产生至少两个不同的基本发光级。发光控制器例如可以是电流控制器或PWM控制器，而且它必须能以相对快的方式切换于基本发光级之间。为了产生基本发光级的时间复合，使用了控制硬件或控制软件例程组件。它根据切换方案将命令发到基本发光控制器以反复地切换于基本发光级之间，该切换方案有赖于发射光平均强度的预期级。
在所附权利要求中特别地阐述了作为本发明的特性来考虑的新颖特征。然而，关于其构造及其操作方法的本发明本身，连同其附加目的和优点一起，将根据在与附图相结合阅读时对具体实施例的如下描述来最佳地得以理解。
附图说明
图1图示了现有技术的发光控制原理，
图2图示了电流和PWM控制的原理，
图3图示了示例性切换序列，
图4图示了另一示例性切换序列，
图5图示了在发光控制器之前具有级选择器的概念，
图6图示了发光控制方法的状态图，
图7图示了发光控制方法的另一状态图，
图8图示了对于图7的状态图的可选细节，
图9图示了本发明实施例的集成电路实施，
图10图示了本发明另一实施例的集成电路实施，
图11图示了图10的集成电路的细节，
图12图示了中间强度级转变，
图13图示了切换方案的确定，以及
图14图示了本发明又一实施例的电路实施。
具体实施方式
此专利申请中呈现的本发明的示例性实施例不应解释为对所附权利要求的适用性加以限制。动词“包括”在此专利申请中用作为不排除也存在未记载的特征的开放式限定。除非另有明确地陈述，否则从属权利要求中记载的特征是可相互自由组合的。
图3图示了使用可变时间复合和积分以获得两个强度级之间平稳变化的原理。水平轴代表时间，而垂直轴以一些任意单位来代表发光强度。可以假设基本发光控制器和连接到它的光源的组合能产生5个单位的强度或3个单位的强度。在该过程的开始，输出强度恒定于5个单位。在时刻T1开始有切换序列，在该切换序列期间基本发光控制器反复地切换于两个状态之间，第一状态对应于5个单位的基本或组分强度级，而第二状态对应于3个单位的基本或组分强度级。该切换序列包含先在很短的时间瞬间从第一状态越至第二状态、然后反复地减少第一状态中的相对暂停时间而且对应地增加第二状态中的相对暂停时间，使得最终在时刻T2之后基本发光控制器恒定地停留在第二状态中。
假设光源是LED或者是其内部特征不会造成发射强度变化的任何显著延迟的一些其它非白炽光源，分段的曲线301图示了光强度随时间的实际级。然而，比如人类视觉系统的时间积分检测方式可能足够缓慢以至于不能注意到强度级之间的所有快速变化。圆化的曲线302图示了如何通过这样的时间积分检测方式来感知该变化。
图4图示了在此例中位于5个单位与1个单位的两个基本强度级之间的类似逐渐变化。此外在其之间在3个单位处有另一基本或组分强度级。时刻T1与时刻T2之间的切换序列先包含在5个单位的基本级与3个单位的基本级之间的反复切换，逐渐地增加在较低级的相对暂停时间。该切换序列的后一半包含在3个单位的基本级与1个单位的基本级之间的反复切换，再次逐渐地增加在较低级的相对暂停时间。
感知的变化将会有多么平稳取决于基本级之间的切换频率以及相邻基本级之间的强度差。一个由经验得来的方法是：如果两个相邻基本级之间的切换出现于仅有占空比发生变化的固定切换时段，则切换时段的长度应当小于积分检测方式的积分时段的十分之一。切换时段的概念意味着时间间隔，如果切换序列每次仅包含在两个相邻基本级之间的切换，则在该时间间隔期间基本发光控制器暂停于一个状态中而且紧接其后暂停于另一状态中。不必以固定的切换时段执行该切换；切换时段的长度可以在切换序列期间改变。切换时段的长度也可以在预期恒定强度级之间不同的两种变化之间变化。如果切换序列包含三个或更多基本级之间的反复切换，则可能甚至变得难以明确地确定切换时段。
利用根据本发明的装置的实际实验已经提示：当LED光源以18mA电流或3mA电流交替地驱动时，如果连续的较亮(18mA)脉冲在小于120Hz的频率出现则人眼开始感知闪烁。因而切换频率应当设计为使得较亮脉冲的反复频率一直高于120Hz。
应当注意，图3和图4不代表真正实际的情况，因为实施如这里图示这样少的步进变化将不会造成如平滑曲线302和402提示的那样平滑的积分结果。这些图本质上仅仅是示意性的，而且选择数目很少的步进以增强图形的简洁。
图3和图4均图示了在恰巧属于基本或组分级(图3和图4中的5个、3个或1个单位)有限集合的两个强度级之间的变化。清楚的是时间复合和积分也能够用来产生发光强度的恒定级。在简化的例子中，如果假设存在于图3和图4的情况中的发光控制器恒定地处于例如以50％的占空比在5个与3个单位的基本级之间轮转(toggle)，则感知的(积分的)输出级将等于4个单位。
图5图示了实施原理，光源(或光源的装置)501根据该原理从基本发光控制器502接收它的工作功率。词语“基本(basic)”指示了该发光控制器502仅能产生数目相对有限的输出功率级，例如使得它是仅具有一些少数可能的输出占空比的PWM控制器，或者它是仅具有一些少数可能的输出电流级的电流控制器。可能的可选连接如下，其中光源501分离地耦合到工作电压源而且包括开关。如果这样的连接在每个光源包括简单的通/断开关，则发光控制器502仅在某一占空比供应将开关设置为通或断的命令脉冲，该某一占空比是从可能输出占空比的很有限集合中选择的。如果所述可选连接包含模拟开关，则来自发光控制器的命令将模拟开关设置到某些少数可能状态之一中以允许预选量的电流流过光源。
发光控制器502耦合用以从在图5中概念上代表为503的级选择装置接收切换命令。级选择装置503生成切换序列，这些切换序列代表了在预期输出级之间的变化或者在两个基本状态之间的虚拟级中的暂停。显然地，甚至级选择装置503也必须从某处接收与发光强度的当前预期级是什么有关的信息；然而，由于生成这样的信息而且将它递送到级选择装置在本发明的范围以外，所以对此主题不在这里详述。
下面将考虑在实践中实施级选择装置的一些可选方式。第一可选是将级选择装置实施为软件例程而且使所讨论的电子设备内的处理器执行这样的软件例程。该软件例程的某些部分在这样的情况下必须以严格定时的方式使处理器将级选择命令发到发光控制器。图6是状态图，该状态图示意性地图示了在希望恒定的发光强度时基于软件的级选择装置的操作。某类开始命令使软件例程开始得以执行。根据状态601，先注意到本操作关注于将恒定的发光强度维持于某一预定义级，该预定义级的指示作为开始命令的一部分达到软件例程。
在状态602确定上确界级和下确界级。上确界级意味着属于发光控制器的有限基本输出级集合的基本级，而且尽可能地接近并且等于或高于现在预期的强度级。对应地，下确界意味着属于发光控制器的有限基本输出级集合的基本级，而且尽可能地接近但是等于或低于现在预期的强度级。如果预期级恰好准确地匹配于基本级之一，则状态602意味着确定此基本级。
状态603对应于确定如下占空比，应当出现以该占空比在上确界级与下确界级之间的切换以便于在积分之后实现预期强度级。如果在占空比与最终获得的强度级之间有线性关系，则状态603包含计算上确界级与下确界级之差以及预期级与下确界级之差，而且注意到后者是前者的百分之多少。此百分比将变为上确界级上的相对暂停时间，而互补百分比将变为下确界级上的相对暂停时间。如果占空比与最终获得的强度级之间的关系是非线性的，则这样的非线性必须在确定占空比时纳入考虑之中。用于获得占空比的典型实施包含查表，该表中预期的强度级映射到预定义的占空比。
占空比以如下形式来存储，该形式能够在以后用作对于控制算法应当允许发光控制器在每个状态暂停多久的指示。在状态604告知发光控制器进入对应于上确界级的状态中。在此级中的暂停时间已经耗尽之后，出现到状态605中的变化，其中告知发光控制器去往对应于下确界级的状态。当下确界状态中的暂停时间结束时出现到状态604的返回。循环由状态604和605构成的回路，直至一些结束命令使发光控制软件例程得以放弃为止。如果状态602造成确定基本级之一，则占空比将是100％而且在状态604与605之间将不会出现任何轮转。简单地发出针对恰当状态的命令，而且此命令保持有效直至结束命令为止。
图7图示了当希望发光强度的平滑变化时基于软件的级选择装置的操作。开始命令再次使软件例程得以开始执行。根据状态701，现在注意到本操作关注于从第一预定义级到第二预定级的变化。这些级的一个或两个可以属于基本级的集合，但这不是必要的。在状态702确定在该变化中将包含的基本级。为了减少强度的变化，这些至少是针对于开始减少发光强度所在的级的上确界和针对于结束减少发光强度所在的级的下确界。对应地，对于强度的增加变化，这些至少是针对于开始减少发光强度所在的级的下确界和针对于结束减少发光强度所在的级的上确界。如图4中所示，该变化可以包含在其之间的其它基本级。
在状态703获得用于该变化的切换方案。具体如何实现这一点将随后加以描述。在状态704发出有命令以实现该变化开始所在的级的上确界。也从在状态703获得的时间表中读取要在此级上暂停的时间。在恰当的时间在状态705出现对于当前有效下确界级的变化。该算法根据在状态703获得的时间表轮转于状态704与705之间，直至达到发光强度的预期的目标级为止或者直至一些其它结束条件使该过程得以放弃为止。
图8是如果该变化包含多于两级则代替图7的状态704和705而使用的广义状态。每当在状态801中时获得用于去往下一级的命令。在此级的暂停时间已经耗尽之后，在状态802确定新的级，使得返回到状态801现在意味着去往新的级。
图9图示了在实施本发明的基于软件控制的实施例中包含的便携电子设备的部分900，该实施例比如是上面与图6-8相关联地描述的实施例。该便携电子设备包括集成电路901，其执行核心是微处理器902。微处理器902配置为执行在程序存储器903中存储的程序，该存储器可以如图9中那样构成集成电路901的一部分或者存在于便携电子设备900的另一部件中。为了检测在电子设备900的用户接口处对于某一发光强度的需要，该设备包括传感器装置904。这些可以包括明确地用于测量环境光量的传感器。可选地或附加地，传感器装置904可以作为主要另作其它用途的部件的附加功能而存在：例如键的使用或翻盖的打开可以解释为表示对于激活某一强度级的用户接口发光的需要。如前面与现有技术相关联地所描述的，传感器装置904也可以“在概念上”例如作为软件例程而存在，该软件例程触发对于照亮用户接口的需要。在图9的示例性实施例中，假设传感器装置904存在于集成电路900的外部，而且它们配置为通过I/O寄存器组905中的某一输入寄存器向微处理器902指示检测结果。
在此示例性实施例中，构成图6-8中所示控制例程的软件组件作为在程序存储器903中存储的程序代码的一部分而存在。微处理器902配置为将某一时间安排为用于反复地执行控制例程而且每次将得到的级选择命令写到控制字寄存器906。基本发光控制器907存在于集成电路900内而且配置为从寄存器906反复地读取控制字并且输出发光控制信号，该信号代表了基本发光控制器907所能表达的可能基本强度级的相对有限集合中的一个强度级。所述发光控制信号通常是耦合到光源或光源装置908的PWM脉冲串或电流级。
图10图示了配置为实施本发明的可选实施例的便携电子设备的部分1000。在图10中该便携电子设备也包括以微处理器1002作为其执行核心的集成电路1001，但是根据此可选实施例，微处理器1002不直接负责将每个和每一级选择命令发到基本发光控制器907。级选择命令在分离的级选择器单元1003中生成，该选择器单元也存在于集成电路1001之内。在程序存储器903中存储的而且配置为由微处理器1002执行的控制软件组件仅使微处理器1002确定目标发光强度级，该微处理器通过将对应的目标强度控制字写到第一寄存器1004中来指示该目标发光强度级。级选择器单元1003配置为从第一寄存器读取目标强度控制字而且确定切换序列，该切换序列代表了从先前所用强度级到目标强度级的变化和/或将发光强度级维持于目标值。
级选择器单元1003配置为通过以及时的方式将对应的基本级选择命令写到第二寄存器1005中来使切换序列置于实践中。与图9的实施例中相类似，基本发光控制器907配置为从第二寄存器1005反复地读取控制字而且输出发光控制信号，该信号代表了基本发光控制器907所能表达的可能基本强度级的相对有限集合中的一个强度级。传感器装置904和光源908的作用与图9中的相同。
图11示意性地图示了级选择器单元1003的示例性实施。它包括目标强度寄存器1101和当前强度寄存器1102，二者配置为存储分别代表目标发光强度和当前发光强度的代码值或控制字。差值计算器1103配置为计算如寄存器1101和1102中存储的相应代码字所代表的目标发光强度与当前发光强度之差。计算的差值连同与来自寄存器1101和1102的目标级和当前级有关的信息一起被获取到级映射器1104中。级映射器1104的任务是将涉及该目标和该差值的当前状况映射到切换方案中，该方案根据一些预定义规则针对于实现目标强度级。在确定切换方案时，级映射器运用从级存储器1105获取的关于可用基本级的信息。
完成的切换方案从级映射器1104传达到级切换器1106，通常是以百分比和成对基本级的形式(例如：级A的百分之32，级B的其余即百分之78)。级切换器1106运用定时器1107在实践中实施切换方案，得到准备好输出到寄存器1005的级选择命令或代码字的严格定时序列。为了也使级选择器单元1003关于当前发光强度级保持更新，级选择命令也被获取到低通滤波器1108，该滤波器模仿观察者视觉系统的积分功能而且由此产生对于当前可感知发光强度的指示。此指示用作当前强度寄存器1102的内容。
在上文中已经指出了应当如何应用某些规则以在图7的软件实施的状态703处或者在图11的实施的级映射器1104中确定切换方案。这样的规则的例子在下文中给出。图12图示了代表了变化开始处当前强度级的旧强度级和目标强度级如何均在某上确界(SUP)级与下确界(INF)级之间。最后提到的上确界级与下确界级属于发光控制器所能表达的基本级的相对有限集合。为了实施逐渐变化，应当先出现从旧强度级到新强度级的变化，该新强度级更为接近目标级但并不直接就是目标级。假设目标级驻留于SUP级与INF级之差的p％处，旧强度级在k1％处，而新强度级应当在SUP级与INF级之差的k2％处。很容易表明，就时间复合而言，目标强度级、旧强度级和新强度级分别是：
TARGET＝p％·SUP+(100-p)％·INF
OLD＝k1％·SUP+(100-k1)％·INF
NEW＝k2％·SUP+(100-k2)％·INF
换句话说，例如如果时间复合的组合由时间的p％的SUP级强度和其余时间的INF级强度构成，则感知的强度级是TARGET级。目标级与旧级之差DIFF1是(p-k1)％，而目标级与新级之差DIFF2是(p-k2)％。
现在可以定义规则，根据该规则，DIFF2必须是DIFF1的某一小部分。例如，该差值必须取半，即DIFF2是DIFF1的一半。简单的操作给出下式：
NEW＝1/2(p+k1)％·SUP+(100-1/2(p+k1))％·INF
因此当已知有代表了如何从SUP和INF值获得旧强度值和目标值的比例因子p和k1时，简单的计算就可给出比例因子k2，该比例因子告知了SUP强度和INF强度的相对量在下一更新的时间复合切换方案中应当是什么。很容易表明，如果仅SUP值和INF值选择为使得SUP是对于当前强度的上确界而INF是目标强度的下确界，则上面示出的结论在其中目标强度低于当前强度的减少强度情形下也是有效的。
要求DIFF2是DIFF的一半仅仅是一个例子。能够使用许多其它种类的可选线性和非线性要求，在向新强度级赋予正确百分比表达的操作中具有简明的结果。
图13示意性地图示了在改变强度情形中确定切换方案的过程。在步骤1301初步地检查目标级是高于还是低于当前级。有赖于结果，SUP级和INF级在步骤1302或步骤1303加以恰当地选择。在步骤1304，目标强度和当前强度与所选SUP级和INF级做比较以便于确定比例因子p和k1。在步骤1305计算差值p-k1。步骤1306对应于使用p、k1和p-k1值来计算k2值；术语“减少”在步骤1306中意味着新的当前强度与目标强度之差由此从它与旧的当前强度之差有所减少。在步骤1307以如下形式输出切换方案，该形式指示了在时间复合序列中应当有SUP级的百分之多少和INF值的百分之多少。在步骤1308将百分比转换到实际时间值：例如如果切换时段是100微秒，则百分比直接以微秒给出暂停时间长度。
在本发明的更多面向硬件的实施例(其例子在图10和图11中示出)中，有可能以逻辑门的阵列和其它数字电路元件来实施依据图13的判决例程。这样的数字电路的实际实施在已经赋予有应当如何操作该电路的描述之后对于本领域技术人员是简明的。
变化强度级将多么快地朝着目标强度级来收敛则有赖于与确定切换方案的过程有关的某些时间考虑。在像图7和图8中代表的那样的基于软件实施例中，有可能计算(或者从查找存储器中读取)整个切换方案直至实现目标强度。能够自然地使这样的计算(或者该查找存储器的编程基础的计算)将任何任意选择的定时因素纳入考虑之中。在像图10和图11中图示的那样的实施例中，收敛定时有赖于低通滤波器1108的特性：这些变化越快地反映于当前强度寄存器1102的包括低通滤波器1108平滑效应的值中，该过程将越快地收敛。对于每类实施例的适当定时可以通过实验来发现。
在上文中已经主要描述了作为集成电路一部分的本发明的应用，该集成电路也包括控制微处理器以及甚至包括基本发光强度控制器，该控制器的有限输出能力构成了应用本发明的动机。然而，本发明在其它种类的架构中也是可应用的。图14图示了集成电路1401如何包括微处理器1402，该微处理器在执行程序存储器1403中存储的控制程序时产生发光强度命令或代码字而且将它写到寄存器1405中，该寄存器实际上是集成电路1401的输出寄存器。在现有技术解决方案中，该代码字将直接从寄存器1405进入控制光源1407的基本发光控制器1406，而且将不得不属于与基本发光控制器1406的有限输出能力相匹配的代码字的相对有限集合。现有技术的连接在图14中示出为虚线。
根据本发明，能够通过在集成电路的输出寄存器1405与基本发光控制器1406之间设置附加电路元件1408来增加这样的现有技术装置。如果微处理器1402没有重新编程以将附加电路元件1408的存在纳入考虑之中，则它将仅发出来自所述有限集合的代码字，就如同该装置仍然作为现有技术的电路来运作一样。甚至在这样的情况下，附加电路元件1408能够通过如下方式来对代码字的所有变化做出反应：通过不让这些变化直接传播到基本发光控制器1406，而是通过使基本发光控制器1406执行与每个变化相关联的像图3和图4中图示的那样的切换序列来平滑该变化。如果除添加附加电路元件1408之外，微处理器1402将被重新编程使得也允许它发出表示基本级之间的中间强度级的代码字，则该装置能够表现进一步效用。
至少在理论上将有可能将本发明甚至运用于增强现有技术一体化集成电路的操作，其中基本发光控制器与其它电路元件集成在一起，而且光源的驱动信号仅出自于这样的集成电路。附加电路元件能够设置于集成电路与光源之间，该附加电路元件将通过根据前面所述的使光源驱动信号的突变变得平滑来对之做出反应。
在前面的描述中已经假设根据本发明的发光控制装置将用于提供在另外相对粗略地间隔开的基本强度级之间的平滑变化。然而，完全有可能将本发明仅运用于实现中间强度级的生成，而仍允许强度级之间的变化是瞬间的。本发明这样的实施例容易通过如下方式从前面所述内容中来导出：通过简单地省略对平滑变化的所有参照和/或通过要求在像图12中图示的那样的变化中等式k2＝p总是成立，在计算公式中得到恰当的结果。

Claims (27)

1.一种用于在便携电子设备中控制用户接口发光的发光控制装置，包括：
-输出，该输出配置为有选择地将发光强度命令提供到发光控制器，每个所述发光强度命令指示某些基本发光强度级之一，以及
-级选择器，该级选择器配置为以高于人类视觉系统积分频率的频率反复地变化要在所述输出处提供的发光强度命令。
2.根据权利要求1所述的发光控制装置，其中所述级选择器包括配置为执行发光控制器控制程序的微处理器。
3.根据权利要求2所述的发光控制装置，其中在所述发光控制器控制程序中指令该微处理器通过如下步骤来维持恒定的发光强度：确定最接近于所述恒定发光强度的较高基本发光强度级和最接近于所述恒定发光强度的较低基本发光强度级；确定切换方案，该切换方案指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的恒定反复切换；以及根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
4.根据权利要求2所述的发光控制装置，其中在所述发光控制器控制程序中指令该微处理器通过如下步骤来实施从较低发光强度到较高发光强度的变化：确定最接近于所述较低发光强度的较低基本发光强度级和最接近于所述较高发光强度的较高基本发光强度级；确定切换方案，该切换方案指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的反复切换，使得朝着所述切换方案的结束，在所述最接近的较高基本发光强度级的相对暂停时间增加，而在所述最接近的较低基本发光强度级的相对暂停时间减少；以及根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
5.根据权利要求2所述的发光控制装置，其中在所述发光控制器控制程序中指令该微处理器通过如下步骤来实施从较低发光强度到较高发光强度的变化：确定最接近于所述较低发光强度的较低基本发光强度级、最接近于所述较高发光强度的较高基本发光强度级以及在所述较低发光强度与所述较高发光强度之间的至少一个中间基本发光强度级；确定切换方案，该切换方案在开始时指示了在所述最接近的较低基本发光强度级与中间基本发光强度级之间的反复切换，使得在所述中间基本发光强度级的相对暂停时间增加，而在所述最接近的较低基本发光强度级的相对暂停时间减少，而且该切换方案在结束时指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与中间基本发光强度级之间的反复切换，使得在所述中间基本发光强度级的相对暂停时间减少，而在所述最接近的较高基本发光强度级的相对暂停时间增加；以及根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
6.根据权利要求2所述的发光控制装置，其中在所述发光控制器控制程序中指令该微处理器通过如下步骤来实施从较高发光强度到较低发光强度的变化：确定最接近于所述较低发光强度的较低基本发光强度级和最接近于所述较高发光强度的较高基本发光强度级；确定切换方案，该切换方案指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的反复切换，使得朝着所述切换方案的结束，在所述最接近的较高基本发光强度级的相对暂停时间减少，而在所述最接近的较低基本发光强度级的相对暂停时间增加；以及根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
7.根据权利要求2所述的发光控制装置，其中在所述发光控制器控制程序中指令该微处理器通过如下步骤来实施从较高发光强度到较低发光强度的变化：确定最接近于所述较低发光强度的较低基本发光强度级、最接近于所述较高发光强度的较高基本发光强度级以及在所述较低发光强度与所述较高发光强度之间的至少一个中间基本发光强度级；确定切换方案，该切换方案在开始时指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与中间基本发光强度级之间的反复切换，使得在所述中间基本发光强度级的相对暂停时间增加，而在所述最接近的较高基本发光强度级的相对暂停时间减少，而且该切换方案在结束时指示了在所述最接近的较低基本发光强度级与中间基本发光强度级之间的反复切换，使得在所述中间基本发光强度级的相对暂停时间减少，而在所述最接近的较低基本发光强度级的相对暂停时间增加；以及根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
8.根据权利要求2所述的发光控制装置，其中在所述发光控制器控制程序中指令该微处理器通过如下步骤来响应于检测到的对于变化发光强度的需要：先为发光强度的整个变化确定完整的切换方案；以及仅在切换方案已经完全地确定之后开始执行所述切换方案。
9.根据权利要求2所述的发光控制装置，其中在所述发光控制器控制程序中指令该微处理器通过如下步骤来响应于检测到的对于变化发光强度的需要：开始执行切换方案；以及在该切换方案的执行期间进一步发展该切换方案。
10.根据权利要求1所述的发光控制装置，其中所述级选择器配置为以高于1kHz的频率反复地变化要在所述输出处提供的发光强度命令。
11.根据权利要求1所述的发光控制装置，其中所述级选择器包括配置为从微处理器接收发光控制命令的级选择器单元。
12.根据权利要求11所述的发光控制装置，其中该级选择器单元包括：
-第一寄存器，配置为存储从微处理器接收的而且指示目标发光强度的目标代码字，
-第二寄存器，配置为存储指示当前可感知的发光强度的当前代码字，
-差值计算器，耦合到所述第一寄存器和第二寄存器，而且配置为计算所指示的目标发光强度与所指示的当前可感知的发光强度之差，
-级映射器，耦合到所述第一寄存器、所述第二寄存器和所述差值计算器，而且配置为将所指示的目标发光强度、所指示的当前可感知的发光强度和所计算的所指示的目标发光强度与当前可感知的发光强度之差的组合映射到至少两个基本发光强度级和在所述基本发光强度级中的相对暂停时间的组合中，
-定时器
-级切换器，耦合到所述级映射器和所述定时器，而且配置为产生在基本发光强度级之间定时的级切换命令，使得在级切换命令之间的时间间隔对应于在所述基本发光强度级中的所述相对暂停时间，以及
-低通滤波器，耦合为接收来自该级切换器的级切换命令，所述低通滤波器配置为产生连续的级切换命令的低通滤波结果而且将所述低通滤波结果提供到所述第二寄存器中。
13.一种用于在便携电子设备中控制用户接口发光的发光控制系统，包括：
-发光控制器，耦合为接收来自发光控制装置的发光强度命令而且将发光强度信号提供到光源，所述发光控制器配置为通过产生与某些基本发光强度级之一对应的发光强度信号来响应于许多发光强度命令中的每一个命令，
-发光控制装置，具有耦合到所述发光控制器的输出，以及
-作为所述发光控制装置的一部分的级选择器，配置为以高于人类视觉系统积分频率的频率反复地变化要在所述输出处提供的发光强度命令。
14.根据权利要求13所述的发光控制系统，其中所述发光控制装置包括配置为执行发光控制器控制程序的微处理器。
15.根据权利要求14所述的发光控制系统，包括集成电路，使得所述微处理器和所述发光控制器均位于所述集成电路之内。
16.根据权利要求14所述的发光控制系统，包括集成电路，使得所述微处理器位于所述集成电路之内，而所述发光控制器位于所述集成电路外部的辅助部件中。
17.根据权利要求14所述的发光控制系统，其中所述微处理器配置为产生所述发光强度命令而且将所述发光强度命令递送到所述发光控制器。
18.根据权利要求14所述的发光控制系统，包括集成电路和配置为从所述微处理器接收发光控制命令的级选择器单元，使得所述微处理器、所述级选择器单元和所述发光控制器都位于所述集成电路之内。
19.一种便携电子设备，包括：
-用户接口，
-至少一个可控光源，配置为将受控的发光提供到所述用户接口，
-发光控制器，耦合为接收来自发光控制装置的发光强度命令而且将发光强度信号提供到所述至少一个可控光源，所述发光控制器配置为通过产生与某些基本发光强度级之一对应的发光强度信号来响应于许多发光强度命令中的每一个命令，
-发光控制装置，具有耦合到所述发光控制器的输出，以及
-作为所述发光控制装置的一部分的级选择器，配置为以高于人类视觉系统积分频率的频率反复地变化要在所述输出处提供的发光强度命令。
20.一种用于在便携电子设备中控制用户接口发光的方法，包括步骤：
-产生发光强度命令的序列，每个所述发光强度命令是用于发光控制器产生某些基本发光强度级之一的命令，以及
-以高于人类视觉系统积分频率的频率将所述发光强度命令提供到发光控制器。
21.根据权利要求20所述的方法，为了维持恒定的发光强度而包括步骤：
-确定最接近于所述恒定发光强度的较高基本发光强度级和最接近于所述恒定发光强度的较低基本发光强度级；
-确定切换方案，该切换方案指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的恒定反复切换；以及
-根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
22.根据权利要求20所述的方法，为了实施从较低发光强度到较高发光强度的变化而包括步骤：
-确定最接近于所述较低发光强度的较低基本发光强度级和最接近于所述较高发光强度的较高基本发光强度级；
-确定切换方案，该切换方案指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的反复切换，使得朝着所述切换方案的结束，在所述最接近的较高基本发光强度级的相对暂停时间增加，而在所述最接近的较低基本发光强度级的相对暂停时间减少；以及
-根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
23.根据权利要求20所述的方法，为了实施从较低发光强度到较高发光强度的变化而包括步骤：
-确定最接近于所述较低发光强度的较低基本发光强度级、最接近于所述较高发光强度的较高基本发光强度级以及在所述较低发光强度与所述较高发光强度之间的至少一个中间基本发光强度级；
-确定切换方案，该切换方案在开始时指示了在所述最接近的较低基本发光强度级与中间基本发光强度级之间的反复切换，使得在所述中间基本发光强度级的相对暂停时间增加，而在所述最接近的较低基本发光强度级的相对暂停时间减少，而且该切换方案在结束时指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与中间基本发光强度级之间的反复切换，使得在所述中间基本发光强度级的相对暂停时间减少，而在所述最接近的较高基本发光强度级的相对暂停时间增加；以及
-根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
24.根据权利要求20所述的方法，为了实施从较高发光强度到较低发光强度的变化而包括步骤：
-确定最接近于所述较低发光强度的较低基本发光强度级和最接近于所述较高发光强度的较高基本发光强度级；
-确定切换方案，该切换方案指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的反复切换，使得朝着所述切换方案的结束，在所述最接近的较高基本发光强度级的相对暂停时间减少，而在所述最接近的较低基本发光强度级的相对暂停时间增加；以及
-根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述最接近的较高基本发光强度级与所述最接近的较低基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
25.根据权利要求20所述的方法，为了实施从较高发光强度到较低发光强度的变化而包括步骤：
-确定最接近于所述较低发光强度的较低基本发光强度级、最接近于所述较高发光强度的较高基本发光强度级以及在所述较低发光强度与所述较高发光强度之间的至少一个中间基本发光强度级；
-确定切换方案，该切换方案在开始时指示了在所述最接近的较高基本发光强度级与中间基本发光强度级之间的反复切换，使得在所述中间基本发光强度级的相对暂停时间增加，而在所述最接近的较高基本发光强度级的相对暂停时间减少，而且该切换方案在结束时指示了在所述最接近的较低基本发光强度级与中间基本发光强度级之间的反复切换，使得在所述中间基本发光强度级的相对暂停时间减少，而在所述最接近的较低基本发光强度级的相对暂停时间增加；以及
-根据所述切换方案向发光控制器反复地发出与在所述基本发光强度级之间的切换对应的发光强度命令。
26.一种用于在便携电子设备中控制用户接口发光的计算机程序产品，包括：
-计算机程序装置，配置为使可编程电子电路产生发光强度命令的序列，每个所述发光强度命令是用于发光控制器产生某些基本发光强度级之一的命令，以及
-计算机程序装置，配置为使可编程电子设备以高于人类视觉系统积分频率的频率将所述发光强度命令提供到发光控制器。
27.根据权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品存储于存储介质上。
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