(57)【要約】  ＰＷＭ制御又は電流制御の一方又は両方を用いる輝度制御ブロック（３０）を含むドライバによりＬＥＤ輝度が制御される。検出器は受信ＰＷＭ信号のデューティサイクルを測定しデジタルＰＷＭ値を生成する。デジタルＰＷＭ値は温度リミッタブロック及び曲線シェイパーブロックを介し送られる。適応減光ブロックは、電流制御、ＰＷＭ制御又は組み合わせを選択するよう動作する。ＰＷＭ制御では、適応減光ブロックがデジタル信号を生成し、信号がディザーブロックを介し送られＰＷＭ生成器ブロックにより出力ＰＷＭ信号に変換される。ディザーブロックは、２つのデジタル値の中間の輝度レベルをシミュレートするようにＰＷＭ信号を２つのデジタル値間でディザリングさせる。電流モードでは適応減光ブロックからのデジタル信号は非線形補償ブロックを介して送られる。非線形補償ブロックにより、デジタル電流信号は、対数的又は指数的増光／減光関数を生成するために非線形性を導入するように補償される。
2014528653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補償を備えるデバイスドライバであって、前記デバイスドライバが、
補償されていない駆動信号のシーケンスを生成するように構成される入力ドライバと、
前記補償されていない駆動信号を受け取るように、及び対応する補償された駆動信号を生成するように接続される補償回路要素であって、前記補償回路要素が単一の補償曲線を定義する２つ又はそれ以下の制御ポイントを記憶することが可能であり、前記補償回路要素が、前記制御ポイントを用いて、前記補償されていない駆動信号を前記対応する補償された駆動信号に変換する、前記補償回路要素と、
出力ドライバであって、前記補償された駆動信号を用いて前記出力ドライバに接続されるべきデバイスを駆動するように構成される、前記出力ドライバと、
を含む、デバイスドライバ。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスドライバであって、前記２つ又はそれ以下の制御ポイントが単一の制御ポイントを含み、前記単一の補償曲線が２次ベジェ曲線である、デバイスドライバ。
【請求項３】
請求項２に記載のデバイスドライバであって、前記単一の制御ポイントがｘｃ及びｙｃ座標の対で表され得、前記補償されていない駆動信号の各々がｘｉ座標で表され得、前記補償された駆動信号の各々がｙｏ座標で表され得、前記補償回路要素が前記ｘｃ及びｙｃ座標の値を用いてｙｏの値を計算するように構成される、デバイスドライバ。
【請求項４】
請求項３に記載のデバイスドライバであって、前記２次ベジェ曲線がパラメトリック曲線であり、前記パラメータが値ｔとして表され得、ｔが０から１までの範囲である、デバイスドライバ。
【請求項５】
請求項４に記載のデバイスドライバであって、前記２次ベジェ曲線がｘｉ＝２（１−ｔ）ｔｘｃ＋ｔ２及びｙｏ＝２（１−ｔ）ｔｙｃ＋ｔ２として表され得、前記補償回路要素が、ｘｃを用いてｘｉの所与の値のためのパラメータｔの値を計算するように動作する、デバイスドライバ。
【請求項６】
請求項５に記載のデバイスドライバであって、前記補償回路要素が、前記計算されたパラメータｔの値及び値ｙｃを用いて、ｙｏの値を計算するように更に動作する、デバイスドライバ。
【請求項７】
請求項６に記載のデバイスドライバであって、駆動されるべき前記デバイスが少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、前記補償されていない駆動信号が前記少なくとも１つのＬＥＤを駆動するように適合され、前記出力ドライバが、前記補償された駆動信号を用いて前記少なくとも１つのＬＥＤを駆動するように構成される、デバイスドライバ。
【請求項８】
請求項１に記載のデバイスドライバであって、前記補償されていない駆動信号が、所与のビット精度を有するデジタル信号であり、前記補償された駆動信号が、前記所与のビット精度以上のビット精度を有するデジタル信号である、デバイスドライバ。
【請求項９】
請求項８に記載のデバイスドライバであって、前記補償回路要素が、前記所与のビット精度以上の前記ビット精度を提供するために充分なデータ経路幅を有する算術論理回路要素を含む、デバイスドライバ。
【請求項１０】
補償を備える発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバであって、前記ＬＥＤドライバが、
所与の駆動範囲に亘って変動し得る補償されていない駆動信号のシーケンスを生成するように構成される入力ドライバであって、前記補償されていない駆動信号が所与のビット精度を有するデジタル信号である、前記入力ドライバと、
前記所与の駆動範囲の全てに亘って、前記補償されていない駆動信号から補償された駆動信号を生成するように構成される補償回路要素であって、前記補償回路要素が、２つ又はそれ以下の制御ポイントに基づいて、前記補償された駆動信号を導くことが可能であり、前記補償された駆動信号が、前記補償されていない駆動信号の少なくとも前記所与のビット精度程度のビット精度を有する、前記補償回路要素と、
前記補償された駆動信号を用いて少なくとも１つのＬＥＤを駆動するように構成される出力ドライバと、
を含むＬＥＤドライバ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＬＥＤドライバであって、前記２つ又はそれ以下の制御ポイントがベジェ曲線を定義し、前記補償回路要素が、前記曲線上に前記補償されていない駆動信号に対応するポイントを配置することによって前記補償された駆動信号を生成する、ＬＥＤドライバ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のＬＥＤドライバであって、前記２つ又はそれ以下の制御ポイントが単一の制御ポイントを含み、前記ベジェ曲線が２次ベジェ曲線である、ＬＥＤドライバ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＬＥＤドライバであって、前記単一の制御ポイントがｘｃ及びｙｃ座標の対で表され得、前記補償されていない駆動信号の各々がｘｉ座標で表され得、前記補償された駆動信号の各々がｙｏ座標で表され得、前記補償回路要素が、前記ｘｃ及びｙｃ座標の値を用いてｙｏの値を計算するように構成される、ＬＥＤドライバ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＬＥＤドライバであって、前記２次ベジェ曲線が、値ｔとして表され得るパラメータを含むパラメトリック曲線であり、ｔが０から１までの範囲である、ＬＥＤドライバ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のＬＥＤドライバであって、前記２次ベジェ曲線がｘｉ＝２（１−ｔ）ｔｘｃ＋ｔ２及びｙｏ＝２（１−ｔ）ｔｙｃ＋ｔ２として表され得、前記補償回路要素が、ｘｃを用いてｘｉの所与の値のためのパラメータｔの値を計算するように動作する、ＬＥＤドライバ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＬＥＤドライバであって、前記補償回路要素が、前記計算されたパラメータｔの値及び値ｙｃを用いてｙｏの値を計算するように更に動作する、ＬＥＤドライバ。
【請求項１７】
デバイスドライバを補償する方法であって、
所与のビット解像度を有する値ｘｉとして表され得る、補償されていないデジタル駆動信号を受け取ること、
ベジェ曲線を定義する単一の制御ポイントを記憶することであって、前記単一の制御ポイントがｘｃ及びｙｃ座標として表され得ること、
少なくとも前記所与のビット解像度と同程度の解像度を有する補償されたデジタル駆動信号ｙｏを生成するように、前記補償されていないデジタル駆動信号を補償することであって、前記補償することが前記ｘｃ及びｙｃ座標を用いて実行されること、及び
前記補償されたデジタル駆動信号ｙｏを用いて前記デバイスを駆動すること、
を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、前記ベジェ曲線が、０から１までの範囲の値ｔとして表され得るパラメータを含むパラメトリック２次ベジェ曲線である、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記２次ベジェ曲線がｘｉ＝２（１−ｔ）ｔｘｃ＋ｔ２及びｙｏ＝２（１−ｔ）ｔｙｃ＋ｔ２として表され得、前記補償することが、ｘｃを用いてｘｉの所与の値のためのパラメータｔの値を計算することを更に含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記補償することが、パラメータｔの前記計算された値及び値ｙｃを用いてｙｏを計算することを更に含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的に、非線形補償を有するデバイスドライバ回路要素に関し、特に、輝度制御を用いる発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバ回路要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のバックライティング等の多くの用途を有する。典型的なバックライトシステムは、要求される輝度と実際の光出力との間に、非線形性を導入し得る。図１は、ＬＥＤの順電流対相対光束を示す典型的なＬＥＤデータシートからのグラフである。図からわかるように、光出力は、順電流に対して線形に増加しない。一例として、２０ｍＡの順電流値では相対光束値が１であるが、電流が４倍（８０ｍＡ）に増加しても相対光束値は３．５にしかならない。
【０００３】
ＬＥＤ自体により導入される非線形性に加え、人間の認識の非線形性に関連する問題がある。図２は、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｐｏｙｎｔｏｎによる、「Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ  Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ  ｏｆ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ」（２０１０）から得た、様々な光レベルに対する人間の非線形反応を示す一組の曲線を含む。曲線の中に０．０１Ｌ＊（Ｔ）として示される曲線があるが、それは国際照明委員会によって作成された、明るさに対する人間の反応のＣＩＥ  Ｌ＊モードに基づいている。これらの曲線からわかるように、人間の光覚は、より低い光レベルでの変化では飛躍的に増大し、より高いレベルでは相対的に線形になる。
【０００４】
多くのＬＥＤ駆動用途では、ＬＥＤ線形性の厳格な制御が重要である。一例として、コンテントアウェアバックライト制御（ＣＡＢＣ）用途（コンテントアダプティブ輝度制御と称することもある）では、ＬＣＤコンテントを分析することによって、ＬＥＤバックライティングの輝度がインテリジェント制御される。この技術は、電力消費を低減するが、ＬＥＤバックライトの輝度における変化にＬＣＤのピクセル輝度を高精度に整合しなければならない。バックライトシステムにおける非線形性がこの整合を一層困難にし得る。
【０００５】
幾つかの用途では、ＬＥＤが非線形に増光及び減光するような方式でバックライティングを制御することが望ましい。一例として、始めは高速、終わりはより低速でバックライティングをオフにすることで、快い減光作用が生みだされ得る。バックライティング制御のための他の対数的又は指数的関数が望ましい場合もある。
【０００６】
非線形性、及び非線形性の生成を補償するための従来技術のアプローチは、ルックアップテーブルを用いることが多い。このアプローチに関する問題点は、合理的な程度の補償精度を達成するためには、多数のルックアップテーブルポイントを用いなければならず、従って、プログラミングを相対的に難しくし、また必要とするメモリ量が増大することである。ハードコーディングされたルックアップテーブルは、スペース効率は高くなるが、用途柔軟性が低下する。アナログソリューションは、一般に、多数の曲線形状をサポートするためのプログラマビリティを提供しない。
【０００７】
高精度の補償を提供でき、容易に再プログラム可能であり、多数の補償曲線を容易に実装可能にする、非線形補償を有するＬＥＤドライバ及び他のデバイス駆動回路要素が必要とされている。
【発明の概要】
【０００８】
デバイスドライバを補償するためのデバイス及び方法を説明する。実施形態を、発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するための信号を提供する回路要素における実装において説明する。他のデバイスを駆動するための補償を提供するためにも同アプローチが用いられ得る。
【０００９】
例示の実施形態において、補償を備えるデバイスドライバが提供される。このデバイスドライバは、補償されていない駆動信号のシーケンスを生成するように構成される入力ドライバと、補償されていない駆動信号を受け取り、対応する補償された駆動信号を生成するように接続される補償回路要素と、補償された駆動信号を用いて、出力ドライバに接続されるべきデバイスを駆動するように構成される出力ドライバとを含む。補償回路要素は、単一の補償曲線を定義する２つ又はそれ以下の制御ポイントを記憶することが可能である。補償回路要素は、制御ポイントを用いて、補償されていない駆動信号を対応する補償された駆動信号に変換する。
【００１０】
このドライバは、単一の制御ポイントを含む２つ又はそれ以下の制御ポイントを含み得る。単一の補償曲線は２次ベジェ曲線である。単一の制御ポイントは、ｘｃ及びｙｃ座標の対で表され得、補償されていない駆動信号の各々がｘｉ座標で表され得、補償された駆動信号の各々がｙｏ座標で表され得る。補償回路要素はｘｃ及びｙｃ座標の値を用いて、ｙｏの値を計算するように構成され得る。２次ベジェ曲線はパラメトリック曲線であり得、パラメータは値ｔとして表され得、ｔは０〜１の範囲である。２次ベジェ曲線は、ｘｉ＝２（１−ｔ）ｔｘｃ＋ｔ２及びｙｏ＝２（１−ｔ）ｔｙｃ＋ｔ２としても表され得る。補償回路要素は、ｘｃを用いてｘｉの所与の値のためのパラメータｔの値を計算するように動作し得る。補償回路要素は、計算されたパラメータｔの値及び値ｙｃを用いて、ｙｏの値を計算するように更に動作し得る。
【００１１】
デバイスドライバによって駆動されるべきデバイスは、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得、補償されていない駆動信号は、この少なくとも１つのＬＥＤを駆動するように適合され得る。出力ドライバは、補償された駆動信号を用いて、この少なくとも１つのＬＥＤを駆動するように構成される。補償されていない駆動信号は、所与のビット精度を有するデジタル信号であり得る。補償された駆動信号は、所与のビット精度以上のビット精度を有するデジタル信号である。補償回路要素は、所与のビット精度以上のビット精度を提供するために充分なデータ経路幅を有する算術論理回路要素を含む。
【００１２】
例示の実施形態において、発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバが提供される。このＬＥＤドライバは、所与の駆動範囲に亘って変動し得る補償されていない駆動信号のシーケンスを生成するように構成される入力ドライバと、所与の駆動範囲の全てに亘って、補償されていない駆動信号から補償された駆動信号を生成するように構成される補償回路要素と、補償された駆動信号を用いて、少なくとも１つのＬＥＤを駆動するように構成される出力ドライバとを含む。補償されていない駆動信号は所与のビット精度を有するデジタル信号である。補償回路要素は、２つ又はそれ以下の制御ポイントに基づいて、補償された駆動信号を導くことが可能である。補償された駆動信号は、補償されていない駆動信号の少なくとも所与のビット精度程度のビット精度を有する。
【００１３】
例示の実施形態において、デバイスドライバを補償する方法が提供される。この方法は、所与のビット解像度を有する値ｘｉとして表され得る、補償されていないデジタル駆動信号を受け取ることと、ベジェ曲線を定義する単一の制御ポイントを記憶すること、少なくとも所与のビット解像度と同程度の解像度を有する補償されたデジタル駆動信号ｙｏを生成するように、補償されていないデジタル駆動信号を補償することと、補償されたデジタル駆動信号ｙｏを用いてデバイスを駆動することとを含む。単一の制御ポイントはｘｃ及びｙｃ座標として表され得る。補償することはｘｃ及びｙｃ座標を用いて実行される。上述のように、ベジェ曲線は、０〜１の範囲の値ｔとして表され得るパラメータを含むパラメトリック２次ベジェ曲線であり得る。２次ベジェ曲線はｘｉ＝２（１−ｔ）ｔｘｃ＋ｔ２及びｙｏ＝２（１−ｔ）ｔｙｃ＋ｔ２として表され得る。補償することは、ｘｃを用いて、ｘｉの所与の値のためのパラメータｔの値を計算することを更に含み得る。補償することは、また、パラメータｔの計算された値及び値ｙｃを用いて、ｙｏを計算することを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】順電流対相対光束を示す典型的なＬＥＤのグラフである。
【００１５】
【図２】明るさに対する人間の視覚反応のモデルのグラフであり、反応が非線形であることを示している。
【００１６】
【図３】本発明の１つの態様に従った非線形補償回路要素を用いるＬＥＤバックライトドライバ集積回路製品のブロック図である。
【００１７】
【図４】非線形補償回路要素を用いる図３の回路に用いられる例示の輝度制御ブロック図である。
【００１８】
【図５】図３の回路の非線形補償回路要素に用いられ得るタイプのパラメトリック２次ベジェ曲線の例である。
【００１９】
【図６Ａ】図２の人間の視覚反応に類似した例示の補償されていない曲線を示す。
【図６Ｂ】図６Ａの曲線を補償するための、対応する２次ベジェ曲線を示す。
【００２０】
【図７】補償された駆動出力を生成するために用いられる算術論理を制御するための状態機械である。
【００２１】
【図８】補償された駆動出力を生成するために算術演算を実行するために用いられる論理リソースを示す。
【００２２】
【図９】図７の状態機械が、補償された駆動出力を生成するために用いられる図８の論理を制御する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図３はＬＥＤバックライトドライバ集積回路製品２０、及び関連する外部構成要素のブロック図である。可変出力電圧Ｖｏｕｔを生成するためにスイッチングブーストＤＣ−ＤＣコンバータが提供される。内部ドライバ回路構成要素のための動作電圧を提供するために、内部低ドロップアウト（ＬＤＯ）リニア電圧レギュレータ２３が含まれる。
【００２４】
６個のＬＥＤバンクＬＥＤ１〜ＬＥＤ６内に配置される一番外側の外部ＬＥＤのアノードにＶｏｕｔが印加される。各ＬＥＤバンクは、１つ又は複数の直列結合されたＬＥＤを駆動することが可能である。ヘッドルーム制御ブロック２４が、ＬＥＤ駆動電圧を検知し、最大順電圧に加えてヘッドルームのための小電圧を有するＬＥＤブロックに対応するように、ＤＣ−ＤＣコンバータにＶｏｕｔの値を調整させる。従って、ブーストされた出力電圧Ｖｏｕｔは、適切なＬＥＤ駆動を可能にするために充分大きいが、電力を浪費するほど大きくはない。ＬＥＤ電流シンクブロック２６が、ＬＥＤバンクの各々を介して駆動電流を高精度に制御するため、６個の個別のデジタル制御された電流シンクを含む。障害検出ブロック２８が、過電流及び過電圧条件と共に、開放ＬＥＤ等、種々の障害を検出するように動作する。
【００２５】
ＬＥＤの輝度は、輝度制御の種々の方式を可能にする輝度制御ブロック３０によって制御される。輝度制御ブロックの幾つかの詳細が図４に示されている。輝度は、１００％ＰＷＭ制御、又は１００％電流制御、又はその両方の組み合わせを用いて制御され得る。外部ＰＷＭ信号が提供され、それが検出器３２によって受け取られる。検出器３２は、信号のデューティサイクルを測定し、測定された値を示す１２ビットＰＷＭ値を生成する。そのＰＷＭ値は、ライン３４（図４）上にＰＷＭ信号を生成するために用いられ、ライン３６上に１２ビット電流信号を生成するためにも用いられる。１２ビットＰＷＭデータが、最初に、温度リミッタブロック３８及び曲線シェイパーブロック４０を介して送られる。適応減光ブロック４２が、ＬＥＤ輝度を制御するために１００％電流制御、１００％ＰＷＭ制御、又は、それら両方の組み合わせのいずれかを選択するように動作する。適応減光ブロック４２の詳細の多くは本発明に関係がないが、低輝度レベルではＰＷＭ制御を用い、より高い輝度レベルでは電流制御を用いることに関して、幾つかの状況下で改善された性能が得られ得ることが見出された。一例として、最大値の２５％までのＬＥＤ輝度ではＰＷＭを用いて輝度が制御される。２５％を超え１００％までのＬＥＤ輝度では電流制御を用いて輝度が制御され、その際、デジタル／電流レベルコンバータ回路を用いて、１２ビット電流値がＬＥＤ電流を制御するように動作する。
【００２６】
オペレーションのＰＷＭモードにあるとき、適応減光ブロック４２は１２ビット信号を生成し、その信号は、ディザーブロック４４を介して送られ、ＰＷＭ生成器ブロック４６によってライン３４上のＰＷＭ信号に変換される。ディザーブロックは、２つのデジタル値の間の中間の輝度レベルをシミュレートするように、ＰＷＭ信号を２つのデジタル値の間でディザリングさせる。オペレーションの電流モードにあるとき、適応減光ブロック４２からの１２ビット値は非線形補償ブロック４８を介して送られる。非線形補償ブロック４８によって、１２ビットの電流信号は、本発明の１つの態様に従って補償され得る。このような補償は、例えば図１に示すような駆動電流とＬＥＤ輝度との間の任意の非線形関係に対する補償、又は、例えば図２に示すような人間の認識の非線形性に対する補償を含む、多様な目的のためであり得る。また、このような補償は、上述の対数的又は指数的増光／減光関数を生成するために非線形性を導入する目的のためでもあり得る。
【００２７】
幾つかの異なる補償曲線が輝度制御ブロック３０に効率的に記憶され得る。Ｉ２Ｃ適合同期シリアルインタフェースによって、これらの曲線に対応するデータは容易にプログラミング及び再プログラミングされ得る。２つのインタフェースライン、ＳＤＡ（シリアルデータライン）及びＳＣＬ（シリアルクロックライン）、はバスを形成し、そのバス上のデバイスは、マスター、スレーブ、又はその両方として動作する。この例のＬＥＤドライバは、図３に示すように、Ｉ２Ｃスレーブとして動作するＩ２Ｃインタフェースデバイス５０を用いる。
【００２８】
本発明の１つの態様は、パラメトリック２次ベジェ曲線の使用であり、その例が図５に示されている。周知のように、そのような曲線は、制御ポイント（Ｐ１等）と、０と１との間で変動するｔ等のパラメータとによって、２つのポイント（Ｐ０及びＰ２等）間の経路５２を定義する。これらの３つのポイントによって定義される経路（曲線）５２は、ｔが０から１に増大すると、ポイントＰ０からポイントＰ２へ移動する。ベジェ曲線５２の生成方式の図形的説明が役立ち得る。ラインＰ０−Ｐ１は、ｔ＝０のときＰ０に位置するポイントＱ０を含み、Ｑ０は、ｔが１まで増大するにつれて、Ｐ０からＰ１に移動する。ポイントＱ０はｔ＝０．２５に示される。第２のラインＰ１−Ｐ２は、ポイントＱ１は、ｔ＝０のときＰ１に位置するポイントＱ１を含み、Ｑ１は、ｔが１まで増大するにつれて、Ｐ１からＰ２に移動する。ポイントＱ１もまた、パラメータｔが０．２５に等しいときに示される。Ｑ０−Ｑ１によって定義される更なるラインが、ｔ＝０でラインＰ０−Ｐ１に一致し、ｔ＝１．０でラインＰ１−Ｐ２に一致する。関数Ｂ（ｔ）は、ラインＱ０−Ｑ１に接する経路に沿って移動して曲線５２を生成する。このように、ｔ＝０で、曲線５２がポイントＰ０（ここで、タイムラインＱ０−Ｑ１がラインＰ０−Ｐ１に一致している）を離れるとき、この曲線はラインＰ０−Ｐ１（及び従ってラインＱ０−Ｑ１）に接する。ｔ＝１．０で、曲線がポイントＰ２に到達すると、曲線５２はラインＰ１−Ｐ２（及び従ってラインＱ０−Ｑ１）に接する。ポイントＢ（ｔ）はｔ＝０．２５のときに示される。
【００２９】
２次ベジェ関数Ｂ（ｔ）は次のようになる。
Ｂ（ｔ）＝（ｌ−ｔ）２Ｐ０＋２（ｌ−ｔ）ｔＰ１＋ｔ２Ｐ２  （１）
ここで、パラメータｔは０から１で変動する。
【００３０】
例えば、式（１）のベジェ関数を用いて、ＬＥＤドライバ用途で使用するための補償曲線を生成することができる。補償曲線は、Ｘ及びＹの両次元で、０と１との間の空間に正規化されることが好ましい。この場合、ポイントＰ０が（０、０）になり、ポイントＰ２が（１、１）になる。従って、式（１）のベジェ関数は次のように簡略化される。
Ｂ（ｔ）＝２（１−ｔ）ｔＰ１＋ｔ２  （２）
ここで、パラメータｔは０から１で変動する。
【００３１】
式（２）は、補償曲線全体を単一の制御ポイントＰ１によって定義するために用いられ得る。適切な補償曲線が、所望の形式の補償に基づいてＰＩのみを用いて容易に選択され得る。一例として、認識の非線形性に関連する図２の曲線のような補償されていない曲線に合致する制御ポイントＰ１値が最初に設定され得る。図６Ａは、図２の曲線の１つに合致するように選択されたベジェ曲線を示す。これは、最良の適合が得られるまで試行錯誤を行なってＰ１の種々の値を選択することを含む、様々な方法によって実行され得る。ベジェ関数の性質を考慮すると、多くの補償されていない曲線に対して相対的に高精度の合致を生み出すことが可能である。この例では、制御ポイントは、Ｘ及びＹ座標それぞれで表すと（０．００、０．６３）である。補償されていない曲線に対してＰ１が設定されると、ＸとＹの値を交換するだけで、図６Ｂに示す対応する補償曲線５６のための制御ポイントＰ１が生成される。補償されていない曲線５４に関連するデータが補償曲線５６に関連するデータに結合されると、結果として、この例では、線形応答になる。Ｐ１の値をブロック４８（図４）の補償回路要素内に記憶することによって、補償曲線５６が効果的に保持される。この例では、Ｘ及びＹの値は各々１２ビット値によって表される。
【００３２】
式（２）は、Ｘ及びＹの値によって、次のように書き換えられ得る。
ｘｉ＝２（１−ｔ）ｔｘｃ＋ｔ２  （３）
ｙｏ＝２（１−ｔ）ｔｙｃ＋ｔ２  （４）
ここで、ｘｃ及びｙｃは、補償曲線の制御ポイントＰ１の固定Ｘ及びＹ座標である。
【００３３】
オペレーションの間、非線形補償ブロック４８（図４）は、適応減光ブロック４２から、補償されていないＬＥＤ駆動信号を１２ビット値の形式で受け取る。対応する補償された１２ビットのＬＥＤ駆動信号を生成するため、この１２ビット値はｘｉとして式（３）に挿入される。ｘｉは、適応減光ブロック４２から非線形補償ブロック４８に提供される入力である。次に式（３）を解いて、パラメータｔの対応する値を決定する。パラメータｔは、ｘｉに対応する、補償曲線上のポイントを定義する。パラメータｔが求められると、それを式（４）に代入することによって、対応する、曲線上のｙｏの１２ビット値が見出され得る。この補償された値ｙｏが、ＬＥＤを駆動するための１２ビットの電流信号をライン３６（図４）上に生成するために用いられる。
【００３４】
特定の補償曲線が、合計で１２×２ビット（１２ビットの解像度と仮定する）のみを含む単一の制御ポイント（ｘｃ、ｙｃ）によって全体的に表され得るので、制御ポイントを記憶するために典型的に用いられる不揮発性メモリが効率的に用いられる。
【００３５】
上述の算術演算を実行するための１つのアプローチは、論理回路要素の使用を含む。ハードウェアは、周知のハードウェア設計言語（ＨＤＬ）であるＶｅｒｉｌｏｇを用いて移植され得る。ｘｉのためのＬＥＤ輝度更新レートは、多くの場合、駆動回路のデジタルクロックレートよりかなり遅いので、ロジックのサイズを低減するためにマルチサイクル繰り返し数学的技法が用いられ得る。一例として、図８に関連して説明されるべき乗算、除算、及び平方根の関数は全て、多数の加算／シフト、又は減算／シフトオペレーションを用いて実装され得る。計算のビット深度は、インスタンス時に変更し得るパラメータであり、データ経路のデフォルト幅は、この例においては、１２ビットである。
【００３６】
式（３）の解を簡略化するために、式が次のように再配置され得、パラメータｔが求められる。
ｘｉ＝（２ｔ−２ｔ２）ｘｃ＋ｔ２、又は
ｘｉ＝（１−２ｘｃ）ｔ２＋２ｘｃｔ、又は
０＝（１−２ｘｃ）ｔ２＋２ｘｃｔ−ｘｉ  （５）
標準２次式は、次のようになる。
ｔ＝［−ｂ±（ｂ２−４ａｃ）１／２］／２ａ  （６）
式（５）からのａ、ｂ、及びｃのための値を式（６）に代入すると、パラメータｔは次のように求められる。
ｔ＝［−２ｘｃ±［（２ｘｃ）２−４（１−２ｘｃ）（−ｘｉ）］1/2］／２（ｌ−２ｘｃ）  （７）
【００３７】
なお、分子及び分母から因数２を除去することにより、及びｔが０から１までの変動に制限されているので負の解を削除することにより、式（７）が更に簡略化され得ることに留意されたい。式（７）は次のように簡略化される。
ｔ＝［［ｘｃ２＋（１−２ｘｃ）ｘｉ］１／２−ｘｃ］／（ｌ−２ｘｃ）  （８）
【００３８】
式（８）の入力ｘｉはサンプル毎に変化し得るが、ｘｃが一定であるので以下の項は一定となる。
ｋ１＝ｘｃ２  （９）
ｋ２＝ｌ−２ｘｃ  （１０）
【００３９】
後述するように、定数ｋ１及びｋ２の値は、任意の入力ｘｉを受け取る前に生成及び記憶され得るため、プリコンピュテーション定数とも称される。ｋ１及びｋ２のための値を式（８）に代入すると、次のようになる。
ｔ＝［［ｋ１＋ｋ２ｘｉ］１／２−ｘｃ］／ｋ２  （１１）
【００４０】
式（１１）の簡略化は、パラメータｔのための値を演算するために、必要となる算術演算が、１つの乗算、１つの加算、１つの平方根、１つの減算、及び１つの除算のみであることを意味する。後述するように、これらの演算の全ては実際は、繰り返し計算を用い、加算、減算、及びシフト演算のみを用いて実装され得る。
【００４１】
なお、式（１１）は、分母ｋ２がゼロになると、信頼性の低い結果を提供することに留意されたい。式（１０）によって示されるように、これは、ｘｃが０．５に等しいときに起こる。従って、ｘｃが０．５に等しい又はそれに近いときは、下記の代替２次式が用いられる。
ｔ＝２ｃ／［−ｂ±［ｂ２−４ａｃ］１／２］  （１２）
【００４２】
式（７）のために上記で実行したものと同様の一連の変換を、代替２次式（１２）のために実行すると、ｔの値は次のようになる。
ｔ＝ｘｉ／［［ｋ１＋ｋ２ｘｉ］１／２＋ｘｃ］  （１３）
ここで、ｋｌ及びｋ２は、式（９）及び（１０）で定義されたものと同じである。
【００４３】
実際の実装において、式（１１）及び（１３）の２つの形式の間で選択が成される。その際、ｘｃが０．２５より大きく０．７５より小さい場合は式（１３）が用いられ、それ以外は式（１１）が用いられる。なお、プリコンピュテーション定数ｋ１及びｋ２は、いずれの場合も同じであることに留意されたい。
【００４４】
一旦パラメータｔが演算されると、出力ｙｏが演算され得る。ｙｏのための式は、上記式（４）である。式（４）は、次のように再構成され得る。
ｙｏ＝（ｌ−２ｙｃ）ｔ２＋２ｔｙｃ  （１４）
【００４５】
制御ポイントのためのｙｃの値が変化しない場合は、下記のプリコンピュテーション定数が用いられ得る。
ｋ３＝ｌ−２ｙｃ  （１５）
【００４６】
従って、式（１４）は、次のように書き換えられ得る。
ｙｏ＝ｋ３ｔ２＋２ｔｙｃ  （１６）
【００４７】
式（１６）を再編成すると、次のようになる。
ｙｏ＝ｔ（ｔｋ３＋２ｙｃ）  （１７）
【００４８】
式（１７）によって示されるように、２つの乗算、１つのシフト、及び１つの加算演算を用いて、パラメータｔからｙｏが計算され得る。また、乗算演算は、実際には繰り返し計算を用いて実装され得る。
【００４９】
図７は、図４の非線形補償ブロック４８のオペレーションを制御する状態機械５８を示す。図８は、最初にｔパラメータの値を、次に曲線出力ｙｏを決定するために利用可能な種々の算術論理リソースを示す。状態機械５８に対する入力は、クロック、リセット、曲線イネーブル信号、及び曲線開始信号を含む。図８の論理回路要素４８Ａへの入力は、使用されるべき特定の補償曲線を定義する制御ポイントＰ１の１２ビットの記憶された値ｘｃ及びｙｃを含む。
【００５０】
図９は、状態機械５８及び論理４８Ａが、ｘｉ、ｘｃ、及びｙｃ入力を用いて、補償されたｙｏ出力を生成する方式を示す、簡略化されたフローチャートである。ブロック６０によって示されるように、信号ｃｕｒｖｅ＿ｅｎａｂｌｅが受け取られると演算が開始する。フローチャートのブロック６２によって示されるように、３つのプリコンピュテーション値ｋｌ、ｋ２、及びｋ３が生成される。これらの値は、特定の制御ポイント（ｘｃ、ｙｃ）に基づくが、補償されていないＬＥＤ駆動入力ｘｉとは無関係である。これらの固定値は、記憶され、入力ｘｉが更新される毎に用いられる。
【００５１】
プリコンピュテーション値ｋ２は、記憶された制御ポイントの値ｘｃを、ブロック８３によって示されるように２で乗算することによって生成される。その結果を、式（１０）に従って、ブロック８５によって示されるように、１の値から減算してｋ２を得る。同様に、プリコンピュテーション値ｋ３は、式（１５）に従って、記憶された制御ポイントのｙｃを、ブロック８７によって示されるように最初に２で乗算し、その積を、ブロック８９によって示されるように１の値から減算してｋ３の値を得ることによって生成される。式（９）によって示されるように、プリコンピュテーション値ｋ１はｘｃ２に等しい。マルチプレクサ（ｍｕｘ）８２によって、ｘｃの１つの値が乗算器回路８６に提供され、ｍｕｘ８４によってｘｃの第２の値が提供される。その際、積ｋ１は、保持レジスタ８８内に配置される。
【００５２】
フローチャートのブロック６４によって示されるように、状態機械５８は、補償されていない駆動入力ｘｉが更新されるのを待つ。更新されると、ｘｉの値が、０．５に近いか否か、即ち、その値が図９のフローチャートの要素６６によって示されるように０．２５〜０．７５の間である否かを判断するため試験される。０．２５〜０．７５の間である場合は、フローチャートのブロック６８及び７０によって示されるように、パラメータｔを求めるために代替式（１３）が用いられ、そうでない場合は標準式（１１）が用いられる。
【００５３】
式（１１）が用いられると仮定すると、次にブロック７０に示されるようにパラメータｔの値が演算される。これは多数のステップで実行される。最初に、ｍｕｘ８４によって選択されたｋ２をｍｕｘ８２によって選択されたｘｉで乗算することによって、項ｋ２ｘｉが生成される。この乗算は乗算器８６によって実行される。次に項ｋ２ｘｉは、加算器９０を用いて保持レジスタ８８によって提供されたプリコンピュテーション定数ｋ１に加算される。次に、ブロック９２によって示されるように合計の平方根が求められて、ｓｑｒ＿ｒｏｏｔと呼ばれる値（ｋ１＋ｋ２ｘｉ）１／２が生成される。
【００５４】
値ｓｑｒ＿ｒｏｏｔは、式（１１）に従って、パラメータｔを求めるために用いられる。減算器９４が、ｍｕｘ９６の出力で、ｓｑｒ＿ｒｏｏｔとｘｃとの間の差に等しい値を生成する。除算器１００が、ｓｑｒ＿ｒｏｏｔをｋ２で除算するために用いられ、ｋ２はｍｕｘ９８によって提供される。この商は、パラメータｔのための式（１１）に対応し、このパラメータは保持レジスタ１０２に記憶される。
【００５５】
式（１３）が用いられる場合（図９のブロック６８）、値ｓｑｒ＿ｒｏｏｔは上述と同様の方式で演算される。次に、加算器回路１０４が、ｘｃとｓｑｒ＿ｒｏｏｔを加算するように動作し、合計がｍｕｘ９８によって除算器１００に提供される。ｍｕｘ９６によって提供される値ｘｉは、除算器１００を用いて（ｘｃ＋ｓｑｒ＿ｒｏｏｔ）で除算されて、式（１３）に従ってパラメータｔを生成する。ここでも、パラメータｔ値はレジスタ１０２に記憶される。
【００５６】
ブロック７２によって示されるように、パラメータｔの値は、式（１７）に従って補償された駆動出力ｙｏを求めるために用いられる。最初に、ｍｕｘ８２によって選択された、既に演算されたパラメータｔのための値が、ｍｕｘ８４によって選択されたプリコンピュテーション定数ｋ３で乗算される。この乗算は乗算器８６によって実行され、積ｔｋ３は値ｍｕｌｔ＿ｒｅｇとしてレジスタ１０４に保持される。値ｙｃは、ｘ２乗算器９１によって再び２倍され、その積が、加算器１０６を用いてｍｕｌｔ＿ｒｅｇの値に加算され、その合計がｍｕｘ８４によって選択される。パラメータｔがｍｕｘ８２によって選択され、２つのｍｕｘの出力が乗算器８６によって乗算される。その積は、式（１７）に従ってｔ（ｔｋ３＋２ｙｃ）であり、これは補償されていない入力値ｘｉのための補償された値である値ｙｏを表す。ｙｏのための１２ビット値はレジスタ１０８に保持される。ブロック７４によって示されるように、これで、補償されていない入力ｘ０から補償された出力ｙｏを導く演算が完成する。ｙｏの値は、ｘｉの新しい値を受け取るまで、ＬＥＤを駆動する（ブロック７６）ために用いられる。ｘｉの新しい値を受け取ると、図９のフローチャートのブロック６４からシーケンスが進行し、ｙｏの新しい値が計算され得る。
【００５７】
このように、多様な曲線群を定義するために、単一の制御ポイントＰ１が用いられ得る。これらの多様な曲線群は、補間を用いることなく、適応減光ブロック４２（図４）からの補償されていない駆動入力ｘｉを少なくとも１２ビット精度まで演算され得る。
【００５８】
式（１）のパラメータ化された２次ベジェ曲線が、多くの用途に対して、適切な補償精度を提供し、その際、２つの１２ビットデータポイントを含む単一の制御ポイントＰ１が不揮発性メモリに容易に記憶されることが見出されている。所望であれば、多数の補償曲線を提供するために多数の制御ポイントが容易に記憶され得る。３次ベジェ曲線等のより高次のベジェ曲線も用いられ得る。３次ベジェ曲線は、そのような曲線が用いられ得るように２つの制御ポイントによって定義され得る。しかしながら、より高次のベジェ曲線の使用は、多くの補償されていないドライビング信号を合致させるために典型的に必要とされない。また、そのような曲線の使用は、演算複雑性が増し、データ記憶要件が増大するという犠牲がある。なお、制御ポイントデータｘｃ及びｙｃをプログラミング及び再プログラミングするために、図３のＩ２Ｃインタフェースが用いられ得ることに留意されたい。また、上述の例において提供される補償は全体的に線形応答の結果となるが、幾つかの用途においては、所望の補償された応答は非線形である。従って、上述のように、本発明は対数的又は指数的増光／減光関数を生成するためにも用いられ得る。
【００５９】
当業者であれば、本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に変更が行なわれ得ること、及び他の多くの実施形態が可能であることが理解されるであろう。
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【国際調査報告】
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