(57)【要約】  ＬＥＤコントローラシステムは、画像データを受信することができる画像フレームバッファを含むＬＥＤコントローラを含む。センサ処理モジュールは、センサデータを受信および処理するために使用され、決定モジュールは、処理されたセンサデータに応答して取られるアクションを決定するために使用される。画像生成モジュールは、ＬＥＤコントローラの画像フレームバッファに送信されることになる画像を生成するために使用される。
2021536661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを受信することができる画像フレームバッファを含むＬＥＤコントローラと、
センサデータを受信および処理するためのセンサ処理モジュールと、
処理された前記センサデータに応答して取られるアクションを決定するための決定モジュールと、
前記ＬＥＤコントローラの前記画像フレームバッファに送信されることになる画像を生成するための画像生成モジュールと、を有する、
ＬＥＤコントローラシステム。
【請求項２】
デフォルト画像を保持するように前記画像フレームバッファに接続されるスタンバイ画像バッファをさらに有する、
請求項１に記載のＬＥＤコントローラシステム。
【請求項３】
前記画像フレームバッファに接続された画像デコードモジュールをさらに有し、前記画像デコードモジュールは、高速バスを介して画像関連データを受信し、前記データを画像に変換する、
請求項１に記載のＬＥＤコントローラシステム。
【請求項４】
前記センサ処理モジュール、前記決定モジュール、及び前記画像生成モジュールは、車両制御及びセンサシステムに含まれる、
請求項１に記載のＬＥＤコントローラシステム。
【請求項５】
前記画像生成モジュールは、画像コーディングモジュールに接続され、前記画像生成モジュールは、高速バスを介して画像関連データを受信することができる画像復号化モジュールに接続される、
請求項１に記載のＬＥＤコントローラシステム。
【請求項６】
前記画像フレームバッファは、６０Ｈｚ以上の速度で保持された画像をリフレッシュすることができる、
請求項１に記載のＬＥＤコントローラシステム。
【請求項７】
前記ＬＥＤコントローラは、建築用照明に使用される、
請求項１に記載のＬＥＤコントローラシステム。
【請求項８】
前記ＬＥＤコントローラは、投影光ディスプレイに使用される、
請求項１に記載のＬＥＤコントローラシステム。
【請求項９】
前記ＬＥＤコントローラは、街路照明に使用される、
請求項１に記載のＬＥＤコントローラシステム。
【請求項１０】
前記ＬＥＤコントローラは、車両のヘッドランプに使用される、
請求項１に記載のＬＥＤコントローラシステム。
【請求項１１】
画像フレームバッファを含むＬＥＤコントローラを使用して画像データを受信するステップと、
センサデータを受信し、処理するステップと、
処理された前記センサデータに応答して、決定モジュールを使用してアクションを決定するステップと、
画像生成モジュールを用いて画像を生成するステップであって、前記画像は、前記ＬＥＤコントローラの画像フレームバッファに送信される、ステップと、を含む、
ＬＥＤコントローラシステムとインタラクトする方法。
【請求項１２】
前記画像フレームバッファに接続されたスタンバイ画像バッファにデフォルト画像を保持するステップをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
高速バスを介して受信された画像関連データをデコードし、前記画像関連データを画像に変換するステップをさらに含む
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記センサデータの受信し、処理するステップ、前記決定するステップ、及び前記画像を生成するステップを可能にするために車両制御およびセンサシステムを提供するステップをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記画像生成モジュールを画像コーディングモジュールに接続するステップをさらに含み、前記画像生成モジュールは高速バスを介して画像関連データを受信することができる、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記画像フレームバッファは、６０Ｈｚ以上の速度で保持された画像をリフレッシュすることができる、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＬＥＤコントローラは、建築用照明に使用される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＬＥＤコントローラは、投影光ディスプレイに使用される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＬＥＤコントローラは、街路照明に使用される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＬＥＤコントローラは、車両のヘッドランプに使用される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
電力分配モジュールと、
外部データバスへのインタフェースと、
画像データを受信するために前記インタフェースに接続される画像フレームバッファと、
前記インタフェースに接続され、画像フレームバッファ出力信号を修正するように構成される、別個のロジックモジュールと、
前記画像フレームバッファからの修正された前記信号を受信し、前記画像フレームバッファに保持された前記画像によって少なくとも部分的に定義されたパターン及び強度に従って光を投影するように接続されるＬＥＤピクセルアレイと、を有する、
ＬＥＤコントローラ。
【請求項２２】
デフォルト画像を保持するように前記画像フレームバッファに接続されるスタンバイ画像バッファをさらに有する、
請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
【請求項２３】
前記画像フレームバッファと前記ＬＥＤピクセルアレイとの間に接続されるパルス幅変調器をさらに有する、
請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
【請求項２４】
前記画像フレームバッファは、６０Ｈｚ以上の速度で保持された画像をリフレッシュすることができる、
請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
【請求項２５】
前記インタフェースは、シリアルインタフェースである、
請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
【請求項２６】
前記ＬＥＤピクセルアレイは、建築用照明に使用される、
請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
【請求項２７】
前記ＬＥＤピクセルアレイは、投影光ディスプレイに使用される、
請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
【請求項２８】
前記ＬＥＤピクセルアレイは、街路照明に使用される、
請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
【請求項２９】
前記ＬＥＤピクセルアレイは、車両のヘッドランプに使用される、
請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、2019年6月28日に出願された米国特許出願第16/456,849号、2019年6月28日に出願された米国特許出願第16/456,852号、2018年10月24日に出願された欧州特許出願第18202319.2号、及び2018年9月10日に出願された米国仮特許出願第62/729,284号に対する優先権の利益を主張するものであり、これらのそれぞれは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、概して、ＬＥＤアレイにダイナミック照明制御を提供するシステムに関する。特定の実施形態では、システムは、ビデオリフレッシュレート以上をサポートするアダプティブ照明システムに適した強度及び空間的に変調された光投影を提供することができる、接続され個別にアドレス指定可能なＬＥＤピクセルアレイを含むことができる。
【背景技術】
【０００３】
サポートするＣＭＯＳ回路を有するＬＥＤのピクセルアレイが使用されてきたが、商業的使用に適した実用的な実装は、厳しい製造、電力、及びデータ管理の問題に直面し得る。数千の発光ピクセルの個々の光強度は、３０〜６０Ｈｚのリフレッシュレートで制御される必要がある場合がある。電力変動は制御される必要があり、ハイブリッドシリコンＣＭＯＳ／ＧａＮアセンブリを通って延びる多数の厚い電力トレースのための空間が見出される。高いデータリフレッシュレートでこのような電力を確実に処理できる製造可能なシステムが必要とされる。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、ＬＥＤコントローラは、電力分配モジュールと、外部データバスへのインタフェースとを含む。画像フレームバッファは、画像データを受信するためにインタフェースに接続される。別個のロジックモジュールがインタフェースに接続され、画像フレームバッファに接続されたＬＥＤピクセルアレイに送られる画像フレームバッファ出力信号を修正するように構成される。ＬＥＤピクセルアレイは、画像フレームバッファ内に保持された画像によって少なくとも部分的に定義されたパターン及び強度に従って光を投影することができる。
【０００５】
別の実施形態では、スタンバイ画像バッファは、デフォルト画像を保持するように画像フレームバッファに接続される。別の実施形態では、パルス幅変調器が、画像フレームバッファとＬＥＤピクセルアレイとの間に接続される。
【０００６】
幾つかの実施例では、画像フレームバッファは６０Ｈｚ以上の速度で保持された画像をリフレッシュすることができる。画像リフレッシュデータは、シリアルインタフェースを介して外部から提供することができる。
【０００７】
種々のアプリケーションは、高いデータレート、デフォルトの画像提示、及び数百から数千の独立したアドレス指定可能なピクセルのより大きいＬＥＤ画素アレイをサポートすることができるＬＥＤコントローラシステムから利益を得ることができる。これらの用途には、建築照明、投影光ディスプレイ、街路照明、又は車両のヘッドランプが含まれるが、これらに限定されない。
【０００８】
別の実施形態では、ＬＥＤコントローラシステムが、画像データを受信することができる画像フレームバッファを含むＬＥＤコントローラを含む。センサ処理モジュールが、センサデータを受信および処理するために使用され、決定モジュールは、処理されたセンサデータに応答して取られるアクションを決定するために使用される。画像生成モジュールが、ＬＥＤコントローラの画像フレームバッファに送信されることになる画像を生成するために、使用される。
【０００９】
別の実施形態では、ＬＥＤコントローラシステムとインタラクトする方法は、画像フレームバッファを含むＬＥＤコントローラを使用して画像データを受信するステップを含む。センサデータが受信され、処理され、出力は決定モジュールを使用してアクションを決定するために使用される。画像は、画像生成モジュールを用いて生成され、ＬＥＤコントローラの画像フレームバッファに送信される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】アクティブヘッドランプを用いた別個のセクタにおける道路の照明を示す図である。
【図２】静的照明モジュールに隣接して配置された動的ピクセルアドレス指定可能照明モジュールを示す。
【図３Ａ】アクティブヘッドランプを制御するための車両ヘッドランプシステムの一実施形態である。
【図３Ｂ】車両処理出力への接続を有するアクティブヘッドランプを制御するための車両ヘッドランプシステムの一実施形態である。
【図４】アクティブヘッドランプコントローラの一実施形態の概略図である。
【図５】ＬＥＤピクセルアレイのためのマイクロコントローラアセンブリの図である。クセルアレイを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発光ピクセルアレイは、光分布のきめ細かい強度（fine-grained  intensity）、空間的、及び時間的制御から恩恵を受ける用途をサポートし得る。これは、ピクセルブロック又は個々のピクセルから放射された光の正確な空間パターン化を含み得るが、これに限定されない。用途に応じて、放射される光は、スペクトル的に別個であり得る、経時的に適応的であり得る、及び／又は環境に対応し得る。発光ピクセルアレイは、種々の強度、空間、又は時間パターンで予めプログラムされた光分布を提供し得る。放射された光は、少なくとも部分的に受信されたセンサデータに基づき得、光無線通信に使用され得る。関連する光学系は、ピクセル、ピクセルブロック、又はデバイスレベルで別個であり得る。例示的な発光ピクセルアレイは、関連する共通光学系を有する高強度ピクセルの共通に制御される中央ブロックを有するデバイスを含み得、一方、エッジピクセルは、個々の光学系を有し得る。発光ピクセルアレイによってサポートされる一般的な用途には、ビデオ照明、車両用ヘッドライト、建築及びエリア照明、街路照明、ならびに情報ディスプレイが含まれる。
【００１２】
発光ピクセルアレイは、改良された視覚表示のために建物又は領域を選択的かつ適応的に照明するために、又は照明コストを低減するために使用され得る。加えて、発光ピクセルアレイは、装飾的な動き又はビデオ効果のためにメディアファサードを投影するように使用され得る。トラッキングセンサ及び／又はカメラと共に、歩行者の周囲の領域の選択的照明が可能であり得る。スペクトル的に異なるピクセルが、照明の色温度を調節するために、また、波長特異的園芸照明をサポートするために、使用され得る。
【００１３】
街路照明は、発光ピクセルアレイの使用から大きな利益を得ることができる重要な用途である。単一タイプの発光アレイが、種々の街路灯のタイプを模倣するために使用され得、例えば、選択されたピクセルの適切なアクティブ化又は非アクティブ化によって、タイプＩ直線街路灯とタイプＩＶ半円街路灯との間のスイッチングを可能にする。さらに、環境条件又は使用の時間に応じて光線強度又は分布を調整することにより、街路照明のコストが低下され得る。例えば、歩行者がいない場合には、光の強さと分布の面積が減少され得る。発光ピクセルアレイのピクセルがスペクトル的に別個である場合、光の色温度は、それぞれの昼光、夕暮れ、又は夜間の条件に従って調節され得る。
【００１４】
また、発光アレイは、直接又は投影ディスプレイを必要とするアプリケーションをサポートするのにも適している。例えば、警告、緊急、又は情報標識は全て、発光アレイを用いて表示又は投影され得る。これにより、例えば、色が変わる又は閃光を放つ出口標識を投影することができる。発光アレイが多数のピクセルから構成される場合、テキスト情報又は数値情報が提供され得る。方向の矢印又は類似のインジケータもまた、提供され得る。
【００１５】
車両用ヘッドランプは、大きいピクセル数と高いデータリフレッシュレートを必要とする発光アレイ用途である。道路の選択された部分のみを能動的に照らす自動車用ヘッドライトは、対向する運転者のグレアやまぶしさに関連する問題を軽減するために使用することができる。赤外線カメラをセンサとして用いて、発光ピクセルアレイは、道路を照明するために必要なピクセルのみをアクティブ化させ、一方、歩行者又は対向車両の運転者をまぶしくさせる可能性のあるピクセルを非アクティブ化させる。さらに、路外の歩行者、動物、又は標識を選択的に照明し、運転者の環境認識（driver  environmental  awareness）を向上させることができる。発光ピクセルアレイのピクセルがスペクトル的に異なる（spectrally  distinct）場合、光の色温度は、それぞれ昼光、夕暮れ、又は夜間の条件に従って調節され得る。幾つかのピクセルは、光ワイヤレス車々間通信に使用され得る。
【００１６】
発光アレイの１つの価値の高い用途は、図１に関して例示されており、これは、車両の前方の領域１２０を照明する車両のヘッドランプシステムのための潜在的な道路照明パターン１００を示す。図示のように、道路１１０は、左縁部１１２、右縁部１１４、及びセンターライン１１６を含む。この例では、２つの主要領域、すなわち、下方に向けられた静的に照明される領域１２２及び動的に照明される領域１３０が照明される。領域１３０内の光強度は、動的に制御されることができる。例えば、センターライン１１６と左縁部１１２との間を移動する対向車両（図示せず）が部分領域１３２内に移動すると、光強度を減少又は完全に遮断することができる。対向車両が部分領域１３４に向かって移動すると、一連の部分領域（図示せず）は、この場合もまた減少した光強度を有するように規定されることができ、不安全なまぶしさ又はグレアの可能性を低減する。理解されるように、他の実施形態では、道路標識又は歩行者を強調するために、又は、例えば、曲がった道路の動的光追跡を可能にするように調整された空間照明パターンを強調するために、光強度を増加させることができる。
【００１７】
図２は、図１に関して説明したような照明パターンを提供することができる照明モジュール２００の配置を示す。ＬＥＤ光モジュール２２２は、単独で、又はレンズ又は反射器を含む一次光学系又は二次光学系と関連して、ＬＥＤを含むことができる。全体的なデータ管理要件を低減するために、光モジュール２２２は、オン/オフ機能又は比較的少ない光強度レベル間のスイッチングに制限することができる。光強度のピクセルレベル制御は、必ずしもサポートされない。
【００１８】
ＬＥＤ光モジュール２２２に隣接して配置されたのは、アクティブＬＥＤアレイ２３０である。ＬＥＤアレイは、ピクセル領域２０４と二者択一的に（alternatively）選択可能なＬＥＤ領域２０６及び２０８とを有する、ＣＭＯＳダイ２０２を含む。ピクセル領域２０４は、１２．２×４．１６ミリメートルの領域にわたって分散された合計３１，６１６ピクセルに対して、１０４行及び３０４列を有することができる。選択可能なＬＥＤ領域２０６及び２０８は、異なる車両のヘッドランプ又は用途に適した異なるアスペクト比が選択されることを可能にする。例えば、一実施形態では、選択可能なＬＥＤ領域２０６は、１０．６×４ミリメートルの領域にわたって分散された合計２０，１７２ピクセルに対して、８２行及び２４６列を有する１：３のアスペクト比を有することができる。あるいは、選択可能ＬＥＤ領域２０８は、１２．１×３．２ミリメートルの領域にわたって分散された合計２０，１６４ピクセルに対して、７１行及び２８４列を有する１：４のアスペクト比を有することができる。一実施形態では、ピクセルは、１０ビット強度範囲及び、６０Ｈｚ以上の典型的な動作リフレッシュレートで、３０〜１００Ｈｚの間のリフレッシュレートを有するようにアクティブに管理することができる。
【００１９】
図３Ａは、車両サポート電力（vehicle  supported  power）（３０２）と、データバス（３０４）を含む制御システムとを含む車両ヘッドランプシステム３００の実施形態を示す。センサモジュール３０６は、環境条件（例えば、時刻、雨、霧、周囲光レベルなど）、車両条件（駐車中、動作中、速度、方向）、又は他の車両若しくは歩行者の存在／位置に関連するデータを提供するために、データバス３０４に接続されることができる。別個のヘッドランプコントローラ３３０を車両サポート電力及び制御システムに接続することができる。
【００２０】
車両ヘッドランプシステム３００は、電力入力フィルタ及び制御保護モジュール３１０を含むことができる。モジュール３１０は、伝導性放射を低減し、電力耐性を提供するために、種々のフィルタをサポートすることができる。静電放電（ＥＳＤ）保護、負荷ダンプ保護、交流発電機電界減衰保護（alternator  field  decay  protection）、及び逆極性保護もまた、モジュール３１０によって提供され得る。
【００２１】
フィルタされた電力は、ＬＥＤ  ＤＣ／ＤＣモジュール３１２に供給され得る。モジュール３１２は、ＬＥＤに電力を供給するためにのみ使用することができ、典型的には、公称１３．２ボルトで７〜１８ボルトの入力電圧を有する。出力電圧は、工場又はローカル較正、及び負荷、温度又は他の要因による動作条件調整によって決定されるＬＥＤアレイ最大電圧よりもわずかに高い（例えば、０．３ボルト）ように設定することができる。
【００２２】
フィルタされた電力はまた、マイクロコントローラ３２２又はアクティブヘッドランプ３３０、３２４内のＣＭＯＳロジックに電力を供給するために使用することができるロジックＬＤＯモジュール３１４にも供給される。
【００２３】
車両ヘッドランプシステム３００はまた、マイクロコントローラ３２２に接続されたバストランシーバ３２０（例えば、ＵＡＲＴ又はＳＰＩインタフェースを有する）を含むことができる。マイクロコントローラ３２２は、センサモジュール３０６からのデータに基づいて、又はそれを含む車両入力を変換することができる。変換された車両入力は、アクティブヘッドランプモジュール３２４内の画像バッファに転送可能なビデオ信号を含むことができる。加えて、マイクロコントローラ３２２は、デフォルトの画像フレームをロードし、起動中にオープン／ショートピクセルをテストすることができる。一実施形態では、ＳＰＩインタフェースは、ＣＭＯＳ内の画像バッファをロードする。画像フレームは、全フレーム、差分又は部分フレームであることができる。他のマイクロコントローラ３２２の特徴は、ダイ温度及びロジックＬＤＯ出力を含むＣＭＯＳステータスの制御インタフェースモニタを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ  ＤＣ／ＤＣ出力は、ヘッドルームを最小化するように動的に制御することができる。画像フレームデータを提供することに加えて、サイドマーカ又はターンシグナルライトと組み合わせた補完的使用、及び／又はデイタイムランニングライトの作動などの他のヘッドランプ機能も制御することができる。
【００２４】
図３Ｂは、車両センサ入力及びコマンド、ならびにヘッドランプ又はローカルに取り付けられたセンサに基づくコマンドを受け入れることができる車両用ヘッドランプシステム３３０の種々の構成要素及びモジュールの一実施形態を示す。図３Ｂに示すように、車両搭載システム３３２は、リモートセンサ３４０と、センサ処理３４２が可能な電子処理モジュールとを含むことができる。処理されたセンサデータは、例えば周囲光レベル、時刻、車両位置、他の車両の位置、道路条件、又は気象条件のような種々のセンサ入力条件に少なくとも部分的に基づいてコマンド命令又はパターン生成をもたらす決定アルゴリズムモジュール３４４内の種々の決定アルゴリズムに入力されることができる。理解されるように、決定アルゴリズムモジュール３４４のための有用な情報は、ユーザスマートフォンへの接続、車々間無線接続、又はリモートデータ又は情報資源への接続を含む、他のソースからも提供することができる。
【００２５】
決定アルゴリズムモジュール３４４の結果に基づいて、画像生成モジュール３４６は、動的に調節可能であり、条件に適したアクティブ照明パターンを車両用ヘッドランプに最終的に提供する画像パターンを提供する。この生成された画像パターンは、画像コーディングモジュール３４８によってシリアル又は他の送信スキームのために符号化され、高速バス３５０を介して画像デコードモジュール３５４に送られる。いったんデコードされると、画像パターンがｕＬＥＤモジュール３８０に提供され、照明ピクセルのアクティブ化及び強度を駆動する。
【００２６】
いくつかの動作モードでは、ＣＡＮバス３５２を通じた決定アルゴリズムモジュール３４４の接続を介してヘッドランプ制御モジュール３７０に提供される命令を使用して、システム３３０をデフォルト又は簡略化された画像パターンで駆動することができる。例えば、車両始動時の初期パターンは、均一な低光強度パターンであり得る。いくつかの実施形態では、ヘッドランプ制御モジュールは、センサアクティブ化又は制御を含む他の機能を駆動するために使用することができる。
【００２７】
他の可能な動作モードでは、システム３３０は、ＣＡＮバス３５２又は高速バス３５０を介しての入力を必要としないローカルセンサ又はコマンドから導出された画像パターンで駆動することができる。例えば、ローカルセンサ３６０及びセンサ処理３６２を可能にする電子処理モジュールを使用することができる。処理されたセンサデータは、例えば周囲光レベル、時刻、車両位置、他の車両の位置、道路条件、又は気象条件のような種々のセンサ入力条件に少なくとも部分的に基づいてコマンド命令又はパターン生成をもたらす決定アルゴリズムモジュール３６４内の種々の決定アルゴリズムに入力されることができる。理解されるように、車両サポートリモートセンサ３４０のように、決定アルゴリズムモジュール３６４のための有用な情報は、ユーザスマートフォンへの接続、車々間無線接続、又はリモートデータ又は情報資源への接続を含む、他のソースからも提供することができる。
【００２８】
決定アルゴリズムモジュール３６４の結果に基づいて、画像生成モジュール３６６は、動的に調節可能であり、条件に適したアクティブ照明パターンを車両ヘッドランプに最終的に提供する画像パターンを提供する。いくつかの実施形態では、この生成された画像パターンは、追加の画像コーディング／デコーディングステップを必要としないが、選択されたピクセルの照明を駆動するために、uＬＥＤモジュール３８０に直接送ることができる。
【００２９】
図４は、図３のアクティブヘッドランプ３３０に関して説明したようなアクティブヘッドランプシステム４００の種々の構成要素及びモジュールの一実施形態を示す。図示のように、内部モジュールは、ＬＥＤ電力分配及びモニタモジュール４１０ならびにロジック及び制御モジュール４２０を含む。
【００３０】
車両からの画像又は他のデータは、ＳＰＩインタフェース４１２を介して到着することができる。連続する画像又はビデオデータは、画像フレームバッファ４１４に記憶することができる。利用可能な画像データがない場合、スタンバイ画像バッファ４１６内に保持された１つ又は複数のスタンバイ画像を画像フレームバッファ４１４に送ることができる。このようなスタンバイ画像は、例えば、法的に許容される車両のロービームヘッドランプ放射パターンと一致する強度及び空間パターンを含むことができる。
【００３１】
動作において、画像内のピクセルは、ピクセルモジュール４３０内の対応するＬＥＤピクセルの応答を定めるために使用され、ＬＥＤピクセルの強度及び空間変調は、画像（複数可）に基づく。データレートの問題を低減するために、いくつかの実施形態では、ピクセルのグループ（例えば、５×５ブロック）を単一ブロックとして制御することができる。連続画像からのピクセル値が、６０Ｈｚが典型的である、３０Ｈｚ〜１００Ｈｚの間のレートで連続する画像シーケンスのフレームとしてロードされることができる、高速及び高データレート動作がサポートされる。パルス幅変調モジュール４１８と共に、ピクセルモジュール内の各ピクセルは、画像フレームバッファ４１４内に保持された画像に少なくとも部分的に依存するパターン及び強度の光を放射するように動作することができる。
【００３２】
一実施形態では、ロジック及び制御モジュール４２０並びにパルス幅変調モジュール４１８を使用して、各ＬＥＤピクセルに対して適切なランプ時間及びパルス幅を設定することによって、強度を別々に制御及び調整することができる。これにより、ＬＥＤピクセルアクティブ化のステージングが可能となり、電力変動を低減し、種々のピクセル診断機能を提供することができる。
【００３３】
図５は、ＬＥＤピクセルアレイのためのマイクロコントローラアセンブリ５００を示す。アセンブリ５００は、Ｖｄｄ及びＶｓｓピンを介してロジック電力を受け取ることができる。アクティブマトリクスは、複数のＶＬＥＤピン及びＶＣａｔｈｏｄｅピンによってＬＥＤアレイ制御のための電力を受け取る。シリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ）は、単一のマスタを有するマスタスレーブアーキテクチャを使用して全二重モード通信を提供することができる。マスタデバイスは、読み書き用のフレームを生成する。複数のスレーブデバイスは、個々のスレーブ選択（ＳＳ）ラインによる選択を通じてサポートされる。入力ピンは、すべてＳＰＩインタフェースに接続された、マスタ出力スレーブ入力（ＭＯＳＩ）、マスタ入力スレーブ出力（ＭＩＳＯ）、チップ選択（ＳＣ）、及びクロック（ＣＬＫ）を含むことができる。
【００３４】
一実施形態では、ＳＰＩフレームは、２ストップビット（両方「０」）、１０データビット、ＭＳＢファースト、３  ＣＲＣビット（ｘ３＋ｘ＋ｌ）、スタート１１１ｂ、及びターゲット０００ｂを含む。タイミングは、ＳａｆｅＳＰＩ「インフレーム」標準に従って設定することができる。
【００３５】
ＭＯＳＩ  Ｆｉｅｌｄデータは次のとおりである：
【００３６】
フレーム０：ヘッダ
【００３７】
フレーム１／２：開始列アドレス［ＳＣＯＬ］
【００３８】
フレーム３／４：開始行アドレス［ＳＲＯＷ］
【００３９】
フレーム５／６：列の数［ＮＣＯＬ］
【００４０】
フレーム７／８：行の数［ＮＲＯＷ］
【００４１】
フレーム９：強度ピクセル［ＳＣＯＬ，ＳＲＯＷ］
【００４２】
フレーム１０：強度ピクセル［ＳＣＯＬ＋１，ＳＲＯＷ］
【００４３】
フレーム９＋ＮＣＯＬ：強度ピクセル［ＳＣＯＬ＋ＮＣＯＬ，ＳＲＯＷ］
【００４４】
フレーム９＋ＮＣＯＬ＋１：強度ピクセル［ＳＣＯＬ，ＳＲＯＷ＋１］
【００４５】
フレーム９＋ＮＣＯＬ＋ＮＲＯＷ：強度ピクセル［ＳＣＯＬ＋ＮＣＯＬ，ＳＲＯＷ＋ＮＲＯＷ］
【００４６】
ＭＩＳＯフィールドデータは、フレームメモリのループバックを含むことができる。
【００４７】
６０Ｈｚ（６０フルフレーム／秒）でのフィールドリフレッシュレートがサポートされ、少なくとも１０Ｍｂｐｓ、典型的には５〜２０Ｍｂｐｓの間のビットレートである。
【００４８】
ＳＰＩインタフェースは、アドレス生成器、フレームバッファ、スタンバイフレームバッファに接続する。ピクセルは、コマンド及び制御モジュールによって修正される（例えば、フレームバッファへの入力前の電力ゲート、又はパルス幅変調又は電力ゲートを介したフレームバッファからの出力後の電力ゲートによって）、パラメータセット及び信号又は電力を有することができる。ＳＰＩインタフェースは、アクティブマトリクスに行とアドレス情報を提供するアドレス生成モジュールに接続されることができる。アドレス生成モジュールは、次に、フレームバッファにフレームバッファアドレスを提供することができる。
【００４９】
コマンド及び制御モジュールは、集積回路間（Ｉ２Ｃ）シリアルバスを介して外部から制御されることができる。７ビットアドレス指定のデータ（ＳＤＡ）ピン及びクロック（ＳＣＬ）がサポートされる。
【００５０】
コマンド及び制御モジュールは、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）と２つのアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。これらは、接続されたアクティブマトリクスのＶｂｉａｓの設定、最大Ｖｆの決定、及びシステム温度の決定にそれぞれ使用される。アクティブマトリクスに対するパルス幅変調発振（ＰＷＭＯＳＣ）周波数を設定するための発振器（ＯＳＣ）も接続されている。また、バイパスラインが、診断、較正、又はテストの目的のために、アクティブマトリクス内の個々のピクセル又はピクセルブロックのアドレスを可能にするために存在する。
【００５１】
一実施形態では、コマンド及び制御モジュールは、以下の入出力を提供することができる：
【００５２】
ＣＭＯＳチップへの入力:
【００５３】
ＶＢＩＡＳ：ＬＤＯの電圧バイアスを設定する。
【００５４】
ＧＥＴ＿ＷＯＲＤ［．．．］：ＣＭＯＳからの出力を要求する。
【００５５】
ＴＥＳＴ＿Ｍ１：ピクセルテストを実行する:バイパスモードのＬＤＯは、内部１ｍＡソースを使用して、列、次に行を順番にアドレス指定し、ＶＦを出力する。
【００５６】
ＳＰＩを介して出力されるＶｆ値。
【００５７】
ＴＥＳＴ＿Ｍ２：ピクセルテストを実行する：バイパスモードのＬＤＯは、外部Ｉソースを使用して、列、次に行を順番にアドレス指定し、ＶＦを出力する。
【００５８】
ＳＰＩを介して出力されるＶｆ値
【００５９】
ＴＥＳＴ＿Ｍ３：バイパスモードのＬＤＯは、内部１ｍＡのソース、Ｉ２Ｃを介したＶｆ出力を使用して、Ｉ２Ｃを通してアドレス指定する。
【００６０】
ＴＥＳＴ＿Ｍ４：バイパスモードのＬＤＯは、外部Ｉソース、Ｉ２Ｃを介したＶｆ出力を使用して、Ｉ２Ｃを通してアドレス指定する。
【００６１】
ＢＵＦＦＥＲ＿ＳＷＡＰ：スタンバイバッファへ／スタンバイバッファからスワップする。
【００６２】
ＣＯＬＵＭＮ＿ＮＵＭ：特定の行をアドレス指定する。
【００６３】
ＲＯＷ＿ＮＵＭ：特定の列をアドレス指定する。
【００６４】
ＣＭＯＳチップからの出力:
【００６５】
ＣＷ＿ＰＨＩＶ＿ＭＩＮ、ＣＷ＿ＰＨＩＶ＿ＡＶＧ、ＣＷ＿ＰＨＩＶ＿ＭＡＸ：工場で測定されたＥＯＬグローバル光束データ。
【００６６】
ＣＷ＿ＶＬＥＤ＿ＭＩＮ，ＣＷ＿ＶＬＥＤ＿ＡＶＧ，ＣＷ＿ＶＬＥＤ＿ＭＡＸ：工場で測定されたＥＯＬグローバル順方向電圧データ。
【００６７】
ＣＷ＿ＳＥＲＩＡＬＮＯ：トレーサビリティ目的のダイ／ＣＭＯＳコンボシリアル番号。
【００６８】
ＴＥＭＰ＿ＤＩＥ：ダイ温度の値。
【００６９】
ＶＦ：ＣＯＬＵＭＮ＿ＮＵＭ及びＲＯＷ＿ＮＵＭでアドレス指定された場合のＶｆバスの値。
【００７０】
ＢＵＦＦＥＲ  ＳＴＡＴＵＳ：どのバッファが選択されているかを示す。
【００７１】
マイクロコントローラアセンブリ５００のための種々の較正及びテスト方法がサポートされる。工場較正中に、すべてのピクセルのＶｆを測定することができる。アクティブ領域の最大、最小、及び平均Ｖｆは、較正フレームとして「焼き付けられる」ことができる。最大Ｖｆ及びｄＶｆ／ｄＴ較正フレームは、実際のＶＬＥＤを動的に決定するために、測定されたダイ温度と共に使用することができる。典型的には、３．０Ｖ〜４．５ＶのＶＬＥＤがサポートされ、実際の値は、図３に関して説明したような外部ＤＣ／ＤＣコンバータへのフィードバックループによって決定される。
【００７２】
本発明の多くの修正及び他の実施形態は、前述の説明及び関連する図面に示された教示の利点を有する当業者の心に入るであろう。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、修正及び実施形態は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図されることが理解される。また、本発明の他の実施形態は、本明細書に具体的に開示されていない要素／ステップの非存在下で実施することができることも理解される。
【図１】
2021536661.tif 000003
【図２】
2021536661.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年5月6日(2021.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）コントローラであって：
電力分配モジュールと、
外部データバスへのインタフェースであって、前記電力分配モジュールに結合される、インタフェースと、
画像データを受信するように、及び、前記画像データが前記インタフェースを介して受信される前に、起動中に複数の所定のパターンのうちの１つのデフォルト画像データを受信するように、前記インタフェースに結合される画像フレームバッファと、
前記インタフェース及び前記画像フレームバッファに結合される別個のロジックモジュールであって、前記ロジックモジュールは、前記インタフェースからの情報に基づいて前記画像フレームバッファからの画像フレームバッファ出力信号を修正するように構成される、別個のロジックモジュールと、
を有する、ＬＥＤコントローラ、及び
前記画像フレームバッファに結合されるＬＥＤピクセルアレイであって、前記ＬＥＤピクセルアレイは、前記画像フレームバッファからの修正された前記信号を受信し、それに基づいて光を投影するように構成され、前記ＬＥＤピクセルアレイは、前記電力分配モジュールから電力を受け取るように構成される、ＬＥＤピクセルアレイ、を有する、
ＬＥＤシステム。
【請求項２】
前記ＬＥＤコントローラは、前記画像フレームバッファに接続されるスタンバイ画像バッファをさらに有し、前記スタンバイ画像バッファは、前記複数の所定のパターンを記憶するように構成され、前記ＬＥＤピクセルアレイは、前記複数の所定のパターンのうちの１つに基づいてロービーム車両ヘッドランプ放射パターンの強度及び空間パターンを生成するように構成され、前記スタンバイ画像バッファに結合される前記ロジックモジュールが、前記複数の所定のパターンのうちの前記１つを選択するように構成される、
請求項１に記載のＬＥＤシステム。
【請求項３】
前記ＬＥＤコントローラは、前記画像フレームバッファと前記ＬＥＤピクセルアレイとの間に結合されるパルス幅変調器をさらに有し、前記パルス幅変調器は、前記画像フレームバッファ出力信号に基づいて、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を前記ＬＥＤピクセルアレイに供給するように構成される、
請求項１又は２に記載のＬＥＤシステム。
【請求項４】
前記画像フレームバッファは、少なくとも約６０Ｈｚのレートで保持された画像をリフレッシュするように構成される、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤシステム。
【請求項５】
前記ＬＥＤコントローラは、前記インタフェースに結合されるアドレス発生器をさらに有し、前記アドレス発生器は：
前記画像フレームバッファにフレームバッファアドレスを提供し、
前記ＬＥＤピクセルアレイの個々のピクセルのアクティブ化を制御するように前記フレームバッファアドレスに基づいて前記ＬＥＤピクセルアレイに行及びアドレス情報を提供する、
ように構成される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤシステム。
【請求項６】
前記ＬＥＤコントローラは、前記ＬＥＤピクセルアレイの診断、較正、及びテストのために前記ＬＥＤピクセルアレイの個々のピクセル又はピクセルブロックのアドレス指定を可能にするためのバイパスラインをさらに有する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＥＤシステム。
【請求項７】
前記インタフェースは、シリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ）を含み、
前記ロジックモジュールは、前記ＬＥＤピクセルアレイのためのバイアス電圧を設定し、前記ＬＥＤピクセルアレイに印加されることになる最大順方向バイアスを決定し、システム温度を決定するための、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）及びアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）を含むコマンド及び制御モジュールを有する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤシステム。
【請求項８】
前記コマンド及び制御モジュールは、入力及び出力を供給するように構成され、前記入力及び出力は：
画像をスタンバイバッファへスワップする又はスタンバイバッファからスワップするためのバッファスワップ入力、
工場で測定された寿命末期（ＥＯＬ）全光束データ、
工場で測定されたＥＯＬグローバル順方向電圧データ、
ダイ／相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）の組み合わせのシリアル番号、
前記ＬＥＤコントローラを含むダイの温度の値、
特定の列と行がアドレス指定されているときの順バイアスバスの値、及び
前記画像フレームバッファと前記スタンバイバッファのどちらが選択されているかの指標、
を含む、
請求項７に記載のＬＥＤシステム。
【請求項９】
前記デフォルト画像データは、前記ＬＥＤピクセルアレイのオープンピクセルまたはショートピクセルをテストするために起動時に使用される、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＬＥＤシステム。
【請求項１０】
修正された前記信号は、前記画像フレームバッファから前記ＬＥＤピクセルアレイに連続する画像を提供し、
前記デフォルト画像データは、前記連続する画像のうちの１つの画像データが利用できない場合に使用される、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＬＥＤシステム。
【請求項１１】
前記ＬＥＤピクセルアレイは、ピクセルのグループに分けられ、各前記ピクセルのグループは単一のブロックとして制御される、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のＬＥＤシステム。
【請求項１２】
前記ＬＥＤピクセルアレイは、車両のヘッドランプに配置される、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のＬＥＤシステム。
【請求項１３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）コントローラであって：
外部データバスへのインタフェースと、
複数の所定のパターンを記憶するように構成されるスタンバイ画像バッファと、
前記インタフェースに結合される画像フレームバッファであって：
前記インタフェースを介して画像データを受信し、
前記スタンバイ画像バッファから、前記インタフェースを介した前記画像データの受信に先立つ起動中に前記複数の所定のパターンのうちの１つのデフォルト画像データを受信し、
画像フレームバッファ出力信号を提供する、
ように構成される、画像フレームバッファと、
前記画像フレームバッファ出力信号を修正して、修正された信号を生成し、前記修正された信号をＬＥＤピクセルアレイに供給するように構成される変調モジュールと、
前記インタフェース、前記画像フレームバッファ、及び前記スタンバイ画像バッファに結合されるロジックモジュールであって、前記ロジックモジュールは、前記インタフェースからの情報に基づいて前記変調モジュールを制御するように構成される、ロジックモジュールと、を有する、
ＬＥＤコントローラ。
【請求項１４】
前記複数の所定のパターンのうちの前記１つは、前記ＬＥＤピクセルアレイに、ロービーム車両ヘッドランプ放射パターンの強度及び空間パターンを生成させるように構成される、
請求項１３に記載のＬＥＤコントローラ。
【請求項１５】
前記変調モジュールは、前記画像フレームバッファ出力信号にパルス幅変調（ＰＷＭ）を提供して前記修正された信号を発生するように構成される、
請求項１３又は１４に記載のＬＥＤコントローラ。
【請求項１６】
発光ダイオード（ＬＥＤ）ピクセルアレイから画像を提供する方法であって：
画像データが画像フレームバッファで外部データバスから受信される前の起動中に、スタンバイ画像フレームバッファから前記画像フレームバッファに
複数の予め記憶された所定のパターンのうちの１つのデフォルト画像データをロードするステップと、
前記起動の後に、前記外部データバスから受信される前記画像データ及び前記デフォルト画像データの中から前記画像フレームバッファに供給する画像フレームバッファデータ信号を選択するステップと、
センサ情報に基づいて、修正された信号を生成するように前記画像フレームバッファからの画像フレームバッファ出力信号を修正するステップと、
前記修正された信号に基づいて光を投影するようにＬＥＤピクセルアレイに前記修正された信号を供給するステップと、を含む、
方法。
【請求項１７】
前記画像フレームバッファ出力信号を修正するステップは、前記修正された信号を生成するように前記画像フレームバッファ出力信号のパルス幅変調（ＰＷＭ）を修正するステップを含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記画像フレームバッファ出力信号を修正するステップは、前記修正された信号を生成するように前記画像フレームバッファ出力信号をパワーゲーティングすることを変更するステップを含む、
請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＬＥＤピクセルアレイで、前記予め記憶された所定のパターンの前記１つに基づいて、ロービーム車両ヘッドランプ放射パターンの強度及び空間パターンを生成するステップをさらに含む、
請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＬＥＤピクセルアレイのオープンピクセルまたはショートピクセルをテストするために起動中に前記デフォルト画像データをロードするステップをさらに含む、
請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2021536661.tif 000009
2021536661.tif 000010
2021536661.tif 000011