JP2006156367A - アドレス指定可能な光センサを使用するシステム、方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディジタル化した光測定に基づいて、各照明ゾーンから放射された光を調整する。
【解決手段】 各照明ゾーン（402,404,406,408,410,412）から光測定値を取得し、光測定値を取得する場所の近くの各光測定をディジタル化する。ディジタル化した光測定から得られた値を光測定を取得した場所の近くに記憶する。ディジタル化した光測定から得られた値を中央制御システム（414）に送り、送られた値に応じて、中央制御システム（414）が照明ゾーン（402,404,406,408,410,412）から放射された光を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の照明ゾーンから放射された光を調整する技術に関するものである。

固体素子（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード）からなる照明装置は、長い動作寿命と水銀を含まない発光手段を提供することができる。異なる色の光を放射する素子（例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）のＬＥＤ）からなる場合、そのような表示装置は、また、広い色域と選択可能な色点（例えば、選択可能な白色点）を提供することができる。しかしながら、固体照明装置は、いくつかの問題を呈することがある。例えば、ＬＥＤの光学特性は、温度、駆動電流、および経年変化によって変化する。また、ＬＥＤの光学特性は、同一製造工程内のバッチによって異なることもある。均一な光の強さと色が必要な用途（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライト）では、一般に、光源から放射される光の強度と場合によっては色を測定するために１つまたは複数の光センサが使用される。このセンサの測定値は、次に、光源の素子の駆動信号を調整しそれにより光源から放射される光の強度および／または色を調整するために使用される。

１つの実施形態において、複数の照明ゾーンから放射された光を調整する方法が、各照明ゾーンから光測定値を取得するステップを含む。次に、各光測定値がディジタル化され、ディジタル化された光測定値から得た値が、光測定値を取得した場所の近くに記憶される。次に、ディジタル化された光測定値から得た値が、中央制御システムに送られる。送られた値に応じて、照明ゾーンから放射された光が、中央制御システムによって行われた決定に基づいて調整される。

もう１つの実施形態において、光センサパッケージは、光センサ、アナログ−ディジタル変換器、メモリ、およびアドレス指定可能な通信インタフェースを含む。光センサは、受け取った光に比例するアナログ出力を提供する。アナログ−ディジタル変換器は、光センサのアナログ出力をディジタル値に変換する。メモリは、ディジタル値から得た値を記憶するように構成される。アドレス指定可能な通信インタフェースは、記憶された値を外部制御システムに送るように構成される。

さらに別の実施形態において、装置は、複数の照明ゾーンと１つの中央制御システムを含む。各照明ゾーンは、受け取った光に比例するアナログ出力を提供する光センサと、光センサのアナログ出力をディジタル値に変換するアナログ−ディジタル変換器と、ディジタル値から得た値を記憶するメモリと、記憶された値を送るアドレス指定可能な通信インタフェースとを含む。中央制御システムは、１）各照明ゾーンのアドレス指定可能な通信インタフェースをアドレス指定して各照明ゾーンによって記憶された値を取得し、２）照明ゾーンから放射された光をどのように調整するかを決定する。

他の実施形態も開示される。

本発明の例示的な現在好ましい実施形態を図面に示す。

図１は、複数の照明ゾーン（図４に示した照明ゾーン４０２〜４１２など）から放射された光を調整する例示的な方法１００を示す。方法１００に従って、各照明ゾーン４０２〜４１２から光測定値を取得する１０２。次に、各光測定値は、ディジタル化され１０４、ディジタル化された光測定値から得られた値が、光測定値を取得した場所の近くで記憶される１０６。ディジタル化された光測定値から得られた値は、次に、中央制御システム４１４に送られ１０８、照明ゾーン４０２〜４１２から放射された光が、中央制御システム４１４によって行われた決定に基づいて調整される１１０。

図２は、方法１００が使用することができる第１の例示的な光センサパッケージ２００を示す。例として、光センサパッケージ２００は、集積回路（ＩＣ）パッケージの形をとることができる。

パッケージ２００は、受けた光（λ）に比例するアナログ出力を提供する光センサ２０２（例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ）を含む。いくつかの場合、光センサ２０２は、広帯域の光（例えば、ほとんどまたはすべての可視光）をサンプリングすることができる。他の場合、光センサ２０２が検出する光の帯域幅を制限するために、光センサ２０２の上にオプションのフィルタ２０４が配置されることがある（例えば、フィルタ２０４は、赤色光の１つまたは複数の波長だけ透過させることができる）。フィルタ２０４は、例えば光センサ２０２上にフィルタを塗布したりパッケージ２００にフィルタを取り付けることによって様々な形で実施することができる。

パッケージ２００は、さらに、センサ２０２の出力を受け取りそれをディジタル値２０８に変換するアナログ−ディジタル変換器２０６を含む。次に、１つの実施形態において、このディジタル値２０８はメモリ２１０に記憶され、このメモリ２１０は、アドレス指定可能なレジスタの形をとる場合がある。代替の実施形態において、ディジタル値２０８は、オプションのローカル制御システム２１２によって処理され、ローカル制御システム２１２の１つまたは複数の出力が、メモリ２１０に記憶される（図２に破線経路で示されている）。例として、制御システム２１２によって実行されるディジタル値２０８の処理には、ディジタル値２０８を他の値と平均化すること、ディジタル値２０８からオフセット（例えば、周囲光オフセット）をトリミングすること、ディジタル値２０８のゲインを高めることがある。特許請求の範囲において、これらの両方の実施形態によりメモリ２１０に記憶される値は、「ディジタル値２０８から得られた値」と呼ばれる。

パッケージ２００は、また、メモリ２１０に記憶された値を外部制御システム４１４に送るためのアドレス指定可能な通信インタフェース２１４を含む。１つの実施形態において、アドレス指定可能な通信インタフェース２１４は、バス４１６に物理的に接続されることがある有線バスインタフェースを含むことができる。本明細書で定義されるとき、「有線バス」には、１）より線からなるバスと、２）プリント回路基板（ＰＣＢ）上の導体トレースからなるバスの両方がある。もう１つの実施形態において、アドレス指定可能な通信は、無線インタフェースを含むことができる。

ローカル制御システム２１２は、ディジタル値２０８を処理する他に（または追加として）、光センサ２０２、アナログ−ディジタル変換器２０６、メモリ２１０、またはアドレス指定可能な通信インタフェース２１４の１つまたは複数を操作するように構成されてもよい。例えば、制御システム２１２は、そのような構成要素２０２、２０６、２１０、２１４のそれぞれにタイミング信号を提供する。代替として、制御システム２１２は、構成要素のいくつかだけ（例えば、アナログ−ディジタル変換器２０６）にタイミング信号を提供してもよく、また他の構成要素は、非同期式に動作してもよく（例えば、光センサ２０２が光測定値を継続的に取得することができる）、あるいはアドレス指定可能な通信インタフェース２１４が受け取った外部刺激によって操作されてもよい。１つの実施形態において、制御システム２１２はクロック回路である。代替の実施形態において、制御システム２１２はマイクロプロセッサである。

制御システム２１２は、光センサ２０２の飽和検出などの他の機能を実行することもできる。

光センサパッケージ２００は、その構成要素２０２〜２１４がどのように構成されているかによって、様々な異なる方法で動作することができる。例えば、１つの実施形態において、ローカル制御システム２１２は、１）アナログ−ディジタル変換器２０６の動作をトリガし、２）アドレス指定可能な通信インタフェース２１４で受け取った単一コマンドに応じて、アドレス指定可能な通信インタフェース２１４を介して記憶値を出力するように構成されてもよい。もう１つの実施形態において、制御システム２１２は、１）アドレス指定可能な通信インタフェース２１４で受け取った第１のコマンドに応じてアナログ−ディジタル変換器の動作をトリガし、次に２）アドレス指定可能な通信インタフェース２１４で受け取った第２のコマンドに応じて記憶値を出力するように構成されてもよい。

アドレス指定可能な通信インタフェース２１４は、その名前が示すように、アドレスを送る外部制御システム４１４によってアドレス指定することができる。いくつかの場合、外部制御システム４１４は、パッケージのアドレスを送り、その応答を待ち、次にコマンドを送ることがある。他の場合、外部制御システム４１４は、コマンドの他にインタフェースのアドレスを送ることがある。さらに他の場合、外部制御システム４１４は、同報通信コマンドを送ることがあり、次に、アドレス指定可能な通信インタフェース２１４は、アドレスと一緒に１つまたは複数の記憶値を返すことがある（あるいは、インタフェース２１４は、特定的にアドレス指定された第２のコマンドに応じて記憶値を返すことがある）。

前に述べたように、センサ２０２が受け取った光は、フィルタ２０４によってろ波されてもよい。フィルタ２０４が静的な代わりに、フィルタ２０４は動的でもよい。すなわち、フィルタ２０４は、様々な波長の光をかわるがわる（例えば、赤、次に青、次に緑）ろ波してもよい。いくつかの実施形態において、フィルタ２０４は、色環または液晶光弁の形をとることがある。後者は、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｕｓｉｎｇ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ ｔｏ Ｆｉｌｔｅｒ Ｌｉｇｈｔ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｂｙ ａ Ｐｈｏｔｏｄｅｃｔｏｒ」と題するＬｉｍらの米国特許出願（２００４年１０月８日に出願された代理人整理番号７００４０３２８−１、連続番号不明）に記載されている。

フィルタ２０４が動的な場合、アナログ−ディジタル変換器２０６は、一連のセンサ出力をディジタル値に変換し、そのすべての値がメモリ２１０に記憶されることがある。代替として、制御システム２１２は、アナログ−ディジタル変換器２０６から出力された値を、例えば平均化するかまたは検出した光の色を示す単一値に変換することによって、組み合わせることができる。

図３は、方法１００が使用することができる第２の例示的な光センサパッケージ３００を示す。パッケージ３００は、少なくとも１つの追加の光センサ３０２、３０４が追加されていること以外はパッケージ２００と類似している。このように、パッケージ３００は、単一の動的にろ波する光センサを使用して受け取った光の色を検出するのではなく、複数の光センサ２０２、３０２、３０４を利用し、それぞれの光センサが、異なる波長の光を検出するようにろ波される。次に、アナログ−ディジタル変換器３０６は、各光センサ２０２、３０２、３０４の出力をディジタル値に変換するために、受け取った様々なセンサ出力を多重化するかあるいは複数の並列変換ブロックを含む。次に、これらの値は、メモリ２１０に記憶されてもよく、あるいはメモリ２１０に記憶する１つまたは複数の代替値を提供する制御システム２１２によって処理されてもよい。

図４は、図２または図３に示した複数の光センサパッケージ（例えば、パッケージ３００ａ〜ｆ）を中央制御システム４１４に結合する例示的な方法４００を示す。図示したように、光源４１８は、複数の照明ゾーン４０２〜４１２に分割されることがあり、各ゾーン４０２〜４１２内に光センサパッケージ３００ａ〜ｆの１つが位置決めされる。代替として、光センサパッケージ３００ａ〜ｆの構成要素は、パッケージ化されなくてもよく、各照明ゾーン４０２〜４１２内またはその近くに位置決めされるだけでもよい。

各照明ゾーン４０２〜４１２と関連付けられたアドレス指定可能な通信インタフェースは、１）各照明ゾーン４０２〜４１２のアドレス指定可能な通信インタフェースをアドレス指定してその記憶された値を取得し、２）照明ゾーン４０２〜４１２によって放射された光をどのように調整するかを決定する中央制御システム４１４に結合されることがある。１つの実施形態において、各ゾーン４０２〜４１４のアドレス指定可能な通信インタフェースは、有線バス４１６によって制御システム４１４に結合されることがある。代替の実施形態において、アドレス指定可能な通信インタフェースと制御システム４１４は、無線インタフェースを含むことがある。有線または無線インタフェースは、Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社のＩ²Ｃプロトコル、Ｍｏｔｏｒｏｌａ社のＳｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ （ＳＰＩ）プロトコル、またはＭｏｔｏｒｏｌａ社のシリアル周辺インタフェース（ＳＰＩ）プロトコル、またはＮａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社の Ｍｉｃｒｏｗｉｒｅプロトコルを含む様々な異なるプロトコルを実施することができる。

照明ゾーン４０２〜４１２のそれぞれから単一の光強度の測定値を受け取ると、制御システム４１４は、各照明ゾーン４０２〜４１２から放射された光の強度を調整することができる。しかしながら、各照明ゾーン４０２〜４１２が、様々な色の光源（例えば、赤、緑、および青の発光ダイオード）を含む場合と、制御システム４１４が各照明ゾーン４０２〜４１２から複数の光強度測定値（例えば、様々な波長の光の強度に対応する測定値）を受け取った場合は、制御システム４１４は、各ゾーン４０２〜４１２から放射された光の強度と色の両方を調整することができる。また、制御システム４１４は、（例えば、各照明ゾーン４０２〜４１２によって得られたセンサ値の操作または処理によって）制御システム４１４が光の色を示す他の種類の値を受け取った場合に、各照明ゾーン４０２〜４１２から放射された光の強度と色の両方を調整することができる。

外部制御システム４１４は、例えば各ゾーン４０２〜４１２の光源を調整するためにパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号を生成することによって、各照明ゾーン４０２〜４１２の光を調整することができる。代替の実施形態において、外部制御システム４１４は、照明ゾーン４０２〜４１２から放射された光をどのように調整するかを光センサパッケージ３００ａ〜ｆの制御システム２１２に指示し、次に、制御システム２１２は、照明ゾーン４０２〜４１２内の光源を調整することができる（例えば、ＰＷＭ駆動信号を生成することによって）。

例として、光源４１８は、ＬＣＤ用のＬＥＤバックライトの形をとることができる。

複数の照明ゾーンから放射された光を調整する例示的な方法を示す図である。 図１の方法が使用することができる第１の例示的な光センサパッケージを示す図である。 図１の方法が使用することができる第２の例示的な光センサパッケージを示す図である。 図２または図３に示した光センサパッケージのアレイを中央制御システムに結合する例示的な方法を示す図である。

符号の説明

２００ 光センサパッケージ
２０２ 光センサ
２０６ アナログ−ディジタル変換器
２０８ ディジタル値
２１０ メモリ
２１４ 通信インタフェース
４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２ 照明ゾーン
４１４ 外部制御システム

Claims (10)

1. 複数の照明ゾーンから放射された光を調整する方法であって、
   各照明ゾーンから光測定値を取得するステップと、
   前記光測定値を取得する場所の近くの各光測定をディジタル化するステップと、
   前記ディジタル化した光測定から得られた値を前記光測定を取得した場所の近くに記憶するステップと、
   前記ディジタル化した光測定から得られた値を中央制御システムに送るステップと、
   前記送られた値に応じて、前記中央制御システムによって行われた決定に基づいて前記照明ゾーンから放射された前記光を調整するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 受け取った光に比例するアナログ出力を提供する光センサと、
   前記光センサの前記アナログ出力をディジタル値に変換するアナログ−ディジタル変換器と、
   前記ディジタル値から得られた値を記憶するメモリと、
   前記記憶した値を外部制御システムに送るアドレス指定可能な通信インタフェースと、を備えることを特徴とする光センサパッケージ。
3. 前記記憶した値が、前記アナログ−ディジタル変換器から出力されたディジタル値であることを特徴とする請求項２に記載の光センサパッケージ。
4. 前記ディジタル値を操作して前記メモリに記憶された前記値を得るローカル制御システムをさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の光センサパッケージ。
5. 前記光センサによって検出された光の帯域幅を制限するために前記光センサの上に配置されたフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項２、３または４に記載の光センサパッケージ。
6. 少なくとも１つの追加の光センサを更に備え、各光センサが異なる波長の光を検出するようにそれぞれろ波され、かつ各光センサが、受け取った光に比例するアナログ出力をそれぞれ提供し、
   前記アナログ−ディジタル変換器が、各光センサの前記アナログ出力をディジタル値に変換し、
   前記メモリが、前記ディジタル値のそれぞれを記憶し、
   前記アドレス指定可能な通信インタフェースが、前記記憶した値のそれぞれを前記外部制御システムに送るように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の光センサパッケージ。
7. 少なくとも１つの追加の光センサを更に備え、各光センサが異なる波長の光を検出するようにそれぞれろ波され、かつ各光センサが、受け取った光に比例するアナログ出力をそれぞれ提供し、
   前記アナログ−ディジタル変換器が、各光センサの前記アナログ出力をディジタル値に変換し、
   前記ディジタル値を処理し、前記メモリに記憶する少なくとも１つの値を提供するローカル制御システムを更に備え、
   前記アドレス指定可能な通信インタフェースが、前記少なくとも１つの記憶した値を前記外部制御システムに送るように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の光センサパッケージ。
8. 前記アドレス指定可能な通信インタフェースが、無線インタフェースを備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の光センサパッケージ。
9. 前記アドレス指定可能な通信インタフェースが、有線バスインタフェースを含む請求項２〜７のいずれかに記載の光センサパッケージ。
10. 複数の照明ゾーンを備える装置であって、各照明ゾーンが、
    受け取った光に比例するアナログ出力を提供する光センサと、
    前記光センサの前記アナログ出力をディジタル値に変換するアナログ−ディジタル変換器と、
    前記ディジタル値から得た値を記憶するメモリと、
    前記記憶された値を送るアドレス指定可能な通信インタフェースと、
    ｉ）各照明ゾーンの前記アドレス指定可能な通信インタフェースをアドレス指定し、前記記憶された値を得て、ｉｉ）前記照明ゾーンから放射された光をどのように調整するかを決定する中央制御システムと、
    を具備することを特徴とする装置。

Images