(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源制御システムであって：
少なくとも１つの制御器であって、各々が、離散周波数における基準信号と前記離散周波数における駆動信号とを生成する少なくとも１つの制御器；
少なくとも１つの光源であって、各々が、前記少なくとも１つの制御器のうちの関連制御器から前記駆動信号を受け、前記駆動信号に基づいて、前記離散周波数における光信号を生成し、前記光信号を出射するようデザインされている、少なくとも１つの光源；
前記少なくとも1つの光源に光学的に結合された光検出器であって、前記光信号を受けるようにデザインされている、光検出器；並びに
少なくとも１つのロックインシステムであって、各々が、前記少なくとも１つの制御器のうちの関連制御器と前記光検出器とに結合され、前記光検出器から前記光信号を受け且つ前記関連制御器から前記基準信号を受ける、少なくとも１つのロックインシステム；
を有する光源制御システムであり、
各々のロックインシステムは、前記光信号及び前記基準信号に基づいて、前記少なくとも１つの光源のうちの関連光源の強度値を生成する；
ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光源制御システムであって、前記少なくとも１つの光源は、各々、１つ以上の色付き発光ダイオードを有する、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光源制御システムであって、前記制御器は、クロック信号と電力信号とを受け、該クロック信号に基づいて前記離散周波数における前記基準信号を生成し、そして前記基準信号及び前記電力信号に基づいて前記駆動信号を生成するようにデザインされている、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項４】
請求項１に記載の光源制御システムであって、前記光検出器は単一の接合フォトダイオードを有する、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項５】
請求項１に記載の光源制御システムであって、前記強度値は、関連離散周波数における光信号の強度である、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項６】
請求項１に記載の光源制御システムであって、各々のロックインシステムは：
周波数乗算器；及び
該周波数乗算器に結合されたフィルタ；
を有し、
前記強度値は、前記周波数乗算器により処理される前記基準信号と前記受けられる光信号との積であって、非ｄｃ部分を削除するようにフィルタリングされる積である；
ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載の光源制御システムであって、前記フィルタはローパスフィルタである、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項８】
請求項１に記載の光源制御システムであって、前記光検出器はマルチ接合フォトダイオードを有する、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項９】
請求項８に記載の光源制御システムであって、前記マルチ接合フォトダイオードの各々の接合は光信号の一部を受け、前記光信号の前記一部は前記光信号の関連スペクトルに基づいて受けられる、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源制御システムであって、前記の少なくとも１つのロックインシステムは複数のロックイン装置を有し、各々のロックイン装置は前記光信号の一部を受けるように前記光検出器に結合されている、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光源制御システムであって、各々のロックイン装置は：
周波数乗算器；及び
該周波数乗算器に結合されたフィルタ；
を有し、
一部の強度値は、前記周波数乗算器により処理された前記基準信号と前記ロックイン装置により受けられた前記一部の光信号との積であって、非ｄｃ部分を削除するようにフィルタリングされた積により生成される；
ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光源制御システムであって、前記強度値は前記一部の強度値の合計である、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の光源制御システムであって、前記フィルタはローパスフィルタである、ことを特徴とする光源制御システム。
【請求項１４】
光源の強度をセンシングするための方法であって：
少なくとも１つの光信号を出射する段階であって、各々の光信号は離散周波数において出射される、段階；
関連離散周波数において前記光信号の各々に関連する基準信号を送る段階；及び
前記光信号及び前記関連基準信号に基づいて前記少なくとも１つの光信号のうちの関連光信号の強度値を生成する段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記光信号を出射する段階は：
クロック信号を受ける手順；
電力信号を受ける手順；及び
前記クロック信号及び前記電力信号に基づいて前記光信号を生成する手順；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、前記の少なくとも１つの基準信号を送る段階は：
クロック信号を受ける手順；
該クロック信号に基づいて前記基準信号を生成する手順；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、前記強度値を生成する段階は：
ロックインシステムに前記光信号を受ける手順；
前記関連基準信号により前記光信号を乗算する手順；及び
乗算された信号から非ｄｃ部分をフィルタリングする手順；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、前記光信号を受ける手順は：
光検出器を用いて前記光信号を収集する段；及び
前記ロックインシステムに前記の収集された光信号を渡す段；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、前記光信号を受ける手順は：
前記光検出器の第１部分を用いて前記光信号の第１部分を収集する段；
前記光検出器の第２部分を用いて前記光信号の第２部分を収集する段；
前記ロックインシステムにおける第１ロックイン装置に前記光信号の前記第１部分を渡す段；
前記ロックインシステムにおける第２ロックイン装置に前記光信号の前記第２部分を渡す段；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記強度値を生成する段階は：
フィルタリングされた前記光信号の前記第１部分とフィルタリングされた前記光信号の前記第２部分とを合計する段；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
光源の強度をセンシングするシステムであって：
少なくとも１つの光信号を出射するための手段であって、各々の光信号は離散周波数において出射される、手段；
関連離散周波数において前記光信号の各々に関連する基準信号を送るための手段；及び
前記光信号及び前記関連基準信号に基づいて前記少なくとも１つの光信号のうちの関連光信号の強度値を生成するための手段；
を有することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の開示は、発光ダイオードからの光生成の技術的分野に関し、特に、複数の光源から同時に出射される光のセンシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ランプのような照明源は、今日、光生成として白熱手段及び蛍光手段を利用している。白熱光源は他の光源に比べてより大きい電力資源を消費する非効率な光源であることが周知である。蛍光光源はより高い効率光生成を与える。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は白熱光源に比べて非常に高効率な方式で光を生成するが、最近まで、照明アプリケーションで利用するように高いコストパフォーマンスで製造されなかった。ＬＥＤに対して、近い将来、蛍光光源より高効率な光を生成することが期待されている。近年、ＬＥＤの製造により、光生成アプリケーションにおけるＬＥＤの利用が種々の選択肢の１つになってきた。
【０００４】
ＬＥＤを用いて使用可能な光を生成するには、例えば、ＬＥＤを覆う蛍光体層を用いること、又は所望のカラード光出力を生成するために複数のカラードＬＥＤ混合すること等のようにして、特定の光を生成するＬＥＤを製造することが必要である。残念ながら、一旦、所望のカラード光出力を実現するために光源パッケージを製造すると、その有用な寿命は、その構成要素部分の損傷又は一部の損傷が生じるまでの時間量に減少される。
【０００５】
残念ながら、ＬＥＤの特性は、温度、駆動電流及び時間に依存する。更に、ＬＥＤの特性はＬＥＤ毎に異なっている。ＬＥＤベースのランプを、その寿命の初期において、所定の色点及び強度において動作するように設定することが可能であるが、その設定において得られる実際の色及び強度は一定に維持することが可能でない。
【０００６】
複数のカラード光源を混合するために、ＬＥＤ特性の変化を補正するように個々の光源の寄与を変化させる制御システムを有する。即ち、構成要素のＬＥＤの出力が変化するにつれ、制御システムは、そのような変化を補償するように個々のＬＥＤ出力を変化させることにより所望のスペクトル出力及び強度を維持することができる。
【０００７】
今日、特定のカラード光出力を制御するためのセンシングシステムは、単一のフィルタリングしていないフォトダイオードを有する温度フィードフォワードシステム又は強度フィードバックシステムを有する。他のセンシングシステムは、複数の、例えば、３つ又はそれ以上のフォトダイオードと対応するカラーフィルタとを用いる。このようなシステムは、カラーフィルタフォトダイオード制御システムと呼ばれることがある。
【０００８】
１つの実施形態においては、このようなシステムは時間に基づく方法を用いて実施されることができ、それにより、ＬＥＤは、個別のＬＥＤグループの強度のセンシングを可能にする特定のパターンでオン及びオフに切り換えられてパルス化される。温度フィードフォワードシステム又は強度フィードバックシステムに対するカラーフィルタフォトダイオード制御システムの有利点は、特定のパターンにおいてＬＥＤのオン及びオフを切り換える必要なく、例えば、赤色、緑色及び青色のＬＥＤの異なるスペクトル出力の平均レベルをセンシングできることである。この方法の正確度は、フォトダイオードにおけるカラーフィルタにより大きく影響される。
【０００９】
残念ながら、上記のように、温度フィードフォワードシステム又は強度フィードバックシステムは、手短にいうと、例えば、赤色、緑色及び青色の個別の色成分のセンシングを可能にするように、ＬＥＤがオン及びオフを切り換えられることを必要とする。この方法は、駆動電流におけるリップルからもたらされるエラーに感応し、駆動波形を変化させ、それ故、例えば、ＬＥＤ駆動電流パルスの立ち上がり及び立ち下がり時間を変化させる。カラーフィルタフォトダイオードシステムは、個別の色成分をセンシングするためにＬＥＤのオン及びオフの切り換えを必要としないが、総数の多いセンサと同じ数のカラーフィルタを有する非常に高価なセンサを必要とする。環境光を補正するシステムは何一つない。
【００１０】
それ故、以上の及び他の短所を克服するシステムを提供することが待望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、光源を制御するための装置及び方法を提供することである。本発明は、制御システムに対して強度値入力を行う周波数センシング構造を備えている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一特徴は、離散周波数における基準信号と離散周波数における光信号とを出射する少なくとも１つの光源を有する光源制御装置を提供することである。その装置は、光信号を受けるようにデザインされ、光源に光学的に結合された光検出器を更に有する。その装置は、光検出器から光信号を及び光源から関連基準信号を受けるために、各々の光源と光検出器とに結合された少なくとも１つのロックインシステムを更に有する。各々のロックインシステムは、光信号及び関連基準信号に基づいて光源の強度値を与える。
【００１３】
本発明の他の特徴に従って、本発明は光源の強度をセンシングするための方法を提供する。その方法は、光源が離散周波数で駆動される少なくとも１つの信号を出射する段階を有する。その方法は、離散周波数において光信号の各々に関連する基準信号を伝送する段階を更に有する。その方法は、光信号及び関連基準信号に基づいて強度値を与える段階を更に有する。
【００１４】
本発明の他の特徴に従って、本発明は光源の強度をセンシングするためのシステムを提供する。そのシステムは、光源が離散周波数で駆動される少なくとも１つの信号を出射するための手段を有する。そのシステムは、離散周波数において光信号の各々に関連する基準信号を伝送するための手段を更に有する。光信号及び関連基準信号に基づいて強度値を与えるための手段が又、含まれている。
【００１５】
本発明の上記の及び他の特徴については、添付図面に関連付けて説明する以下の好適な実施形態から更に明らかになるであろう。以下の詳細説明及び添付図面は限定的なものではなく、本発明の単に例示的なものであり、本発明の範囲は同時提出の特許請求の範囲及びそれと同等なものにより規定される。
【００１６】
明細書と通して及び請求項において、用語“接続する”は、いずれの中間装置を伴わずに、接続される物の間の直接的な物理的又は光学的接続を意味する。用語“結合する”は、１つ又はそれ以上の能動又は受動中間装置を介する間接的接続か又は接続された物の間の直接的な物理的又は光学的接続のどちらかを意味する。用語“回路”は、所望の機能を実行するように互いに結合された、能動的又は受動的な多数の構成要素又は単一の構成要素を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に従ったセンシング装置１００を模式的に示す図である。装置１００の構造は、制御器（１１０、１２０及び１３０）と、発光ダイオイード（１１５、１２５及び１３５）と、光検出器１５０と、ロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）を有する。一実施形態においては、本発明の実施により、各々のＬＥＤに対して対応する制御器及びロックインシステムが存在する限り、いずれの数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが可能である。他の実施形態においては、各々のＬＥＤは、実質的に類似するスペクトル光出力を有する独立して駆動されるＬＥＤを示している。例えば、ＬＥＤ１１５は幾つかのＬＥＤを有することが可能であり、それら全ては赤色光出力を出射する。同様に、ＬＥＤ１２５は全て、緑色を出射するＬＥＤを有することが可能であり、ＬＥＤ１３５は全て、青色光を出射するＬＥＤを有することが可能である。
【００１８】
一実施例においては、本発明は、単一ＬＥＤ又は単一の色のグループのＬＥＤ、単一の制御器及び光検出器に加えられた単一のロックインユニットとして実施される。他の実施例においては、図１を参照するに、センシング装置１００は、複数のＬＥＤ又はマルチカラーＬＥＤグループとして実施され、各々の個別に駆動されるＬＥＤ又はＬＥＤグループは関連制御器及び関連ロックインシステムを有する。この実施例においては、出射されるＬＥＤのスペクトルはマルチソース光信号を形成する。例えば、赤色、緑色及び青色ＬＥＤ又はＬＥＤのグループは、“白色”
マルチソース光信号を形成するために用いられる。
【００１９】
下で図２を参照して詳細に説明する、各々の制御器（１１０、１２０及び１３０）は、
関連出力駆動信号端子（Ｄｒｖ１、Ｄｒｖ２及びＤｒｖ３）及び関連出力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）を有する。各々の出力駆動信号端子（Ｄｒｖ１、Ｄｒｖ２及びＤｒｖ３）は関連発光ダイオード（１１５，１２５及び１３５）に結合している。
【００２０】
実施例においては、出力駆動信号端子（Ｄｒｖ１）は発光ダイオード（１１５）に結合し、出力駆動信号端子（Ｄｒｖ２）は発光ダイオード（１２５）に結合し、そして出力駆動信号端子（Ｄｒｖ３）は発光ダイオード（１３５）に結合している。
【００２１】
発光ダイオード（１１５，１２５及び１３５）は、それらが順方向バイアスになるように電力を供給されるとき、光を生成する電気光学装置である。生成した光は、ＬＥＤの製造で用いられる材料に依存して、スペクトルにおける青色、緑色、赤色、アンバー又は他の部分の範囲にあることが可能である。実施例においては、ＬＥＤは、米国カリフォルニア州Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ市のＬｕｍｉｌｅｄｓ社製のＬＸＨＬ−ＢＭ０１、ＬＸＨＬ−ＢＢ０１及びＬＸＨＬ−ＢＤ０１として実施することが可能である。他の実施例においては、ＬＥＤは、米国ペンシルベニア州ＭｏｕｎｔｖｉｌｌｅのＮｉｃｈｉａ社製のＮＳＰＢ３００Ａ、ＮＳＰＧ３００及びＮＳＰＲ３００ＡＳとして実施することが可能である。
【００２２】
各々の制御器は、下で図２を参照して説明するように、駆動信号と基準信号とを生成する。駆動信号の形成における電力は、関連発光ダイオード（ＬＥＤ）又はＬＥＤグループに送られ、そして、基準信号は関連ロックインユニットに送られる。ＬＥＤは駆動信号を受け、その駆動信号に基づいて光信号を生成する。駆動信号は離散周波数において生成される。
【００２３】
基準信号は関連ロックインシステムに送られ、同じ離散周波数を有する。複数の制御器及び関連ＬＥＤは、各々のＬＥＤ又はＬＥＤグループにより出射される光強度を表す幾つかの強度値を有する光信号を生成する。
【００２４】
ＬＥＤ又はＬＥＤグループが光として出射する非常に高い周波数と、各々のＬＥＤ又はＬＥＤグループから出射される光信号を駆動する離散周波数との間の区別をすることは重要である。典型的には、下で説明するように、駆動信号は約４００Ｈｚ乃至１．２ｋＨｚの範囲内である一方、ＬＥＤ又はＬＥＤグループから出射される光は１０１４Ｈｚのオーダーである。
【００２５】
光検出器１５０は、光信号に応答する電気光学装置であり、受けられる光信号を生成する。一実施形態においては、光検出器１５０は、米国カリフォルニア州Ｗｅｓｔｌａｋｅ  ＶｉｌｌａｇｅのＰａｃｉｆｉｃ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ，Ｉｎｃ製の、例えば、ＰＳ−２ＣＨ等のフォトダイオードとして実施される。光検出器１５０は、受けられる光信号を供給するための出力信号端子（Ｒｅｃ）を有する。
【００２６】
一実施形態においては、光検出器１５０は信号ソースの光信号の応答し、出力信号端子（Ｒｅｃ）において、その信号の光源により生成された光の強度に対応する、受けられる光信号を生成する。他の実施形態においては、下で図５を参照して説明するように、光検出器１５０はマルチソースの光信号に応答し、出力信号端子（Ｒｅｃ）において受けられる光信号を生成する。受けられる光信号は複数の周波数における成分を有し、各々の成分は、マルチソースにおける１つの光源の光信号の強度に対応する。
【００２７】
各々のロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）は、下で図３について詳細に説明するように、ロックイン装置を有する。各々のロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）は、入力信号端子（Ｒｅｃ）と関連入力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）を更に有する。各々の関連ロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）の各々の入力信号端子（Ｒｅｆ）は光検出器１５０の出力信号端子（Ｒｅｃ）に結合されている。各々の関連ロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）の各々の関連入力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）は各々の関連制御器（１１０、１２０及び１３０）の各々の出力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）に結合されている。
【００２８】
実施例においては、制御器１１０の出力基準端子（Ｒｅｆ１）はロックインシステム１７０の入力基準端子（Ｒｅｆ１）に結合され、制御器１２０の出力基準端子（Ｒｅｆ２）はロックインシステム１８０の入力基準端子（Ｒｅｆ１）に結合され、そして制御器１３０の出力基準端子（Ｒｅｆ３）はロックインシステム１８０の入力基準端子（Ｒｅｆ３）に結合されている。
【００２９】
各々のロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）は、下で図３について詳細に説明するように、関連出力強度信号端子（Ｉｎｔ１、Ｉｎｔ２及びＩｎｔ３）を更に有する。各々のロックインシステムは、光検出器１５０から入力信号端子（Ｒｅｃ）において入力信号を受け、関連制御器１１０、１２０及び１３０）から入力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）において基準信号を受ける。各々のロックインシステムは、受けられる入力信号及び基準信号に基づいて、関連出力強度信号端子（Ｉｎｔ１、Ｉｎｔ２及びＩｎｔ３）において出力強度信号を生成する。
【００３０】
他の実施形態においては、センシング装置１００は、各々の制御器（１１０、１２０及び１３０）の出力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）と関連ロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）の入力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）との間に結合されたハイパスフィルタを有する。一実施形態においては、制御器とロックインシステムとの間のハイパスフィルタの結合は、基準信号を達成することにより擬似ｄｃ成分を減少させる。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態に従った制御器２１０を模式的に示す図である。制御器２１０は、周波数シフタ２１５と、電力分配器２１７と、入力クロック信号端子（Ｃｌｋ）と、入力電力信号端子（Ｐｗｒ）と、出力基準信号端子（Ｒｅｆ）と、出力駆動信号端子とを有する。制御器２１０はクロック信号と電力信号とを受け、クロック信号に基づいて基準信号を生成し、そして基準信号と電力信号とに基づいて駆動信号を生成する。
【００３２】
周波数シフタ２１５は、入力クロック信号端子（Ｃｌｋ）と出力基準信号端子（Ｒｅｆ）とを有する。周波数シフタ２１５はクロック信号を受け、クロック信号に基づいて基準信号を生成する。一実施形態においては、周波数シフタ２１５はクロック信号を受け、基準信号を生成するためにクロック信号を“分割する”。用いられる基準信号周波数は、“フリッカ”が人間の目で分からないようにするように、ある周波数において生成される。実施例においては、基準信号は１００Ｈｚ乃至２．４ｋＨｚの範囲内で生成される。
【００３３】
他の実施形態においては、周波数シフタ２１５は、内部でクロック信号を生成し、これによりクロック端子（Ｃｌｋ）の必要性を削除する、内部クロックを有する。
【００３４】
更に、図１を参照するに、複数の制御器（１１０，１２０及び１３０）を用いるために、行く須加の離散周波数を必要とする。必要な周波数は、周波数の重なりが内容に生成される。一実施形態においては、用いられる周波数は、離散周波数間で１００Ｈｚのギャップを有するように生成される。実施例においては、制御器１１０は４００Ｈｚの基準周波数を生成し、制御器１２０は５００Ｈｚの基準周波数を生成し、そして制御器１３０は６００Ｈｚの基準周波数を生成する。
【００３５】
電力分配器２１７は、入力電力端子（Ｐｗｒ）と、入力基準信号端子（Ｒｅｆ）と、出力駆動信号端子（Ｄｒｖ）とを有する。電力分配器２１７の入力基準端子（Ｒｅｆ）は、周波数シフタ２１５の出力基準端子（Ｒｅｆ）に結合されている。電力分配器２１７は電力信号と基準信号とを受け、電力信号及び基準信号に基づいて駆動信号を生成する。
【００３６】
一実施形態においては、電力信号は電圧電源信号として実施される。他の実施形態においては、電力信号は電流電源信号として実施される。実施例においては、電力分配器２１７は、基準信号に関連する離散周波数において変調された電流信号を有する駆動信号を生成する。
【００３７】
電力信号は、例えば、正弦波、余弦波、方形波又は光信号の生成を可能にするいずれの他の波形等の幾つかの異なる波形の１つの形で生成されることが可能である。
【００３８】
図３は、本発明の実施形態に従ったロックイン装置３７０を模式的に示す図である。ロックイン装置３７０は、信号乗算器３７５と、フィルタ３７７と、入力信号端子（Ｒｅｃ）と、入力基準端子（Ｒｅｆ）と、出力強度端子（Ｉｎｔ）とを有する。ロックイン装置３７０は入力信号と基準信号とを受け、入力信号及び基準信号に基づいて強度信号を生成する。
【００３９】
信号乗算器３７５は、入力信号端子（Ｒｅｃ）と、入力基準端子（Ｒｅｆ）と、出力生成端子（Ｐｒｄ）とを有する。信号乗算器３７５は入力信号と基準信号とを受け、入力信号及び基準信号に基づいて生成信号を生成する。信号乗算器３７５は、下で図５を参照して説明するように、基準信号により入力信号を乗算することにより生成信号を生成する。信号乗算器３７５を、例えば、米国マサチューセッツ州ＮｏｒｗｏｏｄのＡｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社製のＭＬＴ０４等の信号乗算器チップとして実施することができる。
【００４０】
フィルタ３７７は、入力強度端子（Ｐｒｄ）と出力強度端子（Ｉｎｔ）とを有する。フィルタ３７７の入力生成端子（Ｐｒｄ）は信号乗算器３７５の出力生成端子（Ｐｒｄ）に結合されている。フィルタ３７７は生成信号を受け、信号の非ｄｃ部分を取り除くために受けられた生成信号をフィルタリングする。一実施形態においては、フィルタ３７７はローパスフィルタとして実施される。
【００４１】
図４は、本発明の他の実施形態に従ったセンシング装置４００を模式的に示す図である。その装置の構造４００は、制御器（１１０、１２０及び１３０）と、発光ダイオード（１１５、１２５及び１３５）と、光検出器４５０及び４５５と、ロックインシステム（４７０、４８０及び４９０）とを有する。図１と同様の構成要素は、同じ参照番号が付けられており、同等に機能する。一実施形態においては、本発明の実施は、各々独立して駆動されるＬＥＤ又はＬＥＤのグループに対して対応する制御器とロックインシステムとが存在する限り、いずれの数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することを可能にする。
【００４２】
光検出器４５０及び４５５は、全部の可視光スペクトルにおいて光信号に応答する電気光学装置であり、各々は所定のスペクトルにおいて受けられる光信号を生成する。一実施形態においては、光検出器４５０及び４５５は、例えば、Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｎｓｏｒ，Ｉｎｃ製のＰＳＳ  １−２ＣＨのような、２つの個別の信号接合フォトダイオードとして実施される。この実施形態においては、光検出器４５０は、受けられる光信号の一部を供給するための出力信号端子（Ｒｅｃ１）を有し、光検出器４５５は、受けられる光信号の他の一部を供給するための出力信号端子（Ｒｅｆ２）を有する。
【００４３】
他の実施形態においては、光検出器４５０及び４５５は、例えば、Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ，Ｉｎｃ製のＰＳＳ−ＷＳ７．５６のようなマルチ接合フォトダイオードとして実施される。この実施形態においては、光検出器４５０はマルチ接合フォトダイオードの第１接合を表し、光検出器４５５はマルチ接合フォトダイオードの第２接合を表す。一の接合は赤色波長に対してより感応し、他の接合は青色波長に対してより感応する。２つの接合の測定の比較は、スペクトルシフトの測定を提供する。
【００４４】
実施例においては、光検出器４５０は、約６００ｎｍより大きいとして規定されたスペクトルにおける光信号に対して、光検出器４５５より強く応答する。この実施例においては、光検出器４５５は、約６００ｎｍより小さいとして規定されたスペクトルにおける光信号に対して、光検出器４５０より最も強く応答する。
【００４５】
光検出器４５０及び４５５は、出力信号端子（Ｒｅｃ１及びＲｅｃ２）において、信号及びマルチソース光信号に対して応答し、受けられる光信号を生成する。一実施形態においては、各々の受けられる光信号は単一の又は複数の強度値を有する。この実施形態においては、各々の強度値は離散周波数を有する。
【００４６】
他の実施形態においては、各々の受けられる光信号は、単一の又は複数の周波数において成分を有する。この実施形態においては、各々の成分はマルチソースにおける１つの光源の光信号の強度に対応する。
【００４７】
各々のロックインシステム（４７０，４８０及び４９０）は複数のロックイン装置（４７５、４７７、４８５、４８７、４９５及び４９７）を有し、各々のロックイン装置は、上記の図３において説明したように機能する。一実施形態においては、各々のロックインシステムにおけるロックイン装置の数は光検出器の数に等しい。実施例においては、ロックイン装置（４７５，４８５及び４９５）は入力信号端子（Ｒｅｃ１）を介して光検出器４５０に結合され、ロックイン装置（４７７、４８７及び４９７）は入力信号端子（Ｒｅｃ２）を介して光検出器４５５に結合されている。
【００４８】
各々のロックインシステム（４７０，４８０及び４９０）は、関連入力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）を更に有する。各々のロックインシステム（４７０，４８０及び４９０）の入力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）は、各々の関連制御器（１１０、１２０及び１３０）の出力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）に結合されている。実施例においては、制御器１１０の出力基準端子（Ｒｅｆ１）は、ロックインシステム４７０におけるロックイン装置（４７５及び４７７）の各々の入力基準端子（Ｒｅｆ１）に結合されている。制御器１２０の出力基準端子（Ｒｅｆ２）は、ロックインシステム４８０におけるロックイン装置（４８５及び４８７）の入力基準端子（Ｒｅｆ１）に結合されている。制御器１３０の出力基準端子（Ｒｅｆ３）は、ロックインシステム４９０におけるロックイン装置（４９５及び４９７）の入力基準端子（Ｒｅｆ１）に結合されている。
【００４９】
各々のロックイン装置（４７５、４７７、４８５、４８７、４９５及び４９７）は、複数の出力強度信号端子（Ｉｎｔ１／１、Ｉｎｔ２／１、Ｉｎｔ１／２、Ｉｎｔ２／２、Ｉｎｔ１／３、Ｉｎｔ２／３）を有する。一実施形態においては、各々のロックインシステムにおける出力強度信号端子の数はロックイン装置の数に等しく、それ故、光検出器の数に等しい。
【００５０】
各々のロックイン装置は関連光検出器から受けられる光信号の一部を受け、」関連制御器から基準信号を受ける。各々のロックインシステムは、受けられる入力信号と基準信号とに基づいて、関連出力強度信号端子（Ｉｎｔ１／１、Ｉｎｔ２／１、Ｉｎｔ１／２、Ｉｎｔ２／２、Ｉｎｔ１／３、Ｉｎｔ２／３）において出力強度信号を生成する。
【００５１】
他の実施形態においては、センシング装置１００は、各々の制御器（１１０、１２０及び１３０）の出力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）と、関連ロックインシステム（４７０、４８０及び４９０）の入力基準端子（Ｒｅｆ１、Ｒｅｆ２及びＲｅｆ３）との間において結合されているハイパスフィルタを有する。一実施形態においては、制御器とロックインシステムとの間のハイパスフィルタの結合のために、基準信号を達成することにより擬似ｄｃ成分を減少させる。
【００５２】
図５は、本発明に従った光源の強度をセンシングするための例示としての方法を示すフロー図である。方法５００は、上記の図１乃至４を参照して説明した１つ又はそれ以上のシステムを使用することが可能である。
【００５３】
方法５００は、光源において発光ダイオード（ＬＥＤ）又はＬＥＤのグループの１つ又はそれ以上の強度をセンシングするための必要性を光源に対する制御システムが決定するブロック５１０から開始する。方法５００は、独立して駆動されるＬＥＤのグループ又は各々のＬＥＤに対する強度値を制御システムに与えることにより各々のＬＥＤに対する電力要求を制御システムが決定するようにする。
【００５４】
ブロック５１０において、光源は光信号を出射する。図１及び２を参照するに、光源は少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）又はＬＥＤのグループを有し、各々が独立して駆動されるＬＥＤ又はＬＥＤのグループはＬＥＤスペクトル帯域において強度値を有する光信号を出射し、離散周波数における電流波形により駆動される。
【００５５】
実施例においては、光源は３つのＬＥＤ又はＬＥＤのグループを有し、各々のＬＥＤ又はＬＥＤのグループは関連制御器（１１０、１２０及び１３０）に結合され、それらから駆動信号を受け、そして“白色”光出力を生成するように結合される。即ち、ＬＥＤ（１１５）は周波数ωＲにおいてＡＣ電流で駆動され、赤色スペクトルの光を出射し、ＬＥＤ（１２５）は周波数ωＧにおいてＡＣ電流で駆動され、緑色スペクトルの光を出射し、そしてＬＥＤ（１１５）は周波数ωＢにおいてＡＣ電流で駆動され、青色スペクトルの光を出射する。例示を目的として、余弦波系を用いている。結果としての光信号は、それ故、次のように表され、
ＡＲｃｏｓωＲｔ＋ＡＧｃｏｓωＧｔ＋ＡＢｃｏｓωＢｔ
ここで、Ａは大きさであり、ωは関連信号の周波数である。
【００５６】
この例において、制御ユニット（１１０）及びＬＥＤ（１１５）はＡＲｃｏｓωＲｔ成分を生成し、制御ユニット（１２０）及びＬＥＤ（１２５）はＡＧｃｏｓωＧｔ成分を生成し、そして制御ユニット（１３０）及びＬＥＤ（１３５）はＡＢｃｏｓωＢｔ成分を生成する。この実施例において及び図１を参照するに、赤色ＬＥＤ（１１５）は４００Ｈｚ（ωＲ）で駆動され、緑色ＬＥＤ（１２５）は５００Ｈｚ（ωＧ）で駆動され、そして青色ＬＥＤ（１３５）は６００Ｈｚ（ωＢ）で駆動される。
【００５７】
一実施形態においては、波形特性が波形のより小さい部分を０Ａに設定するための能力を有する波形特性として、方形波が用いられる。波形の小さい部分を０に設定する能力は、出力強度信号の生成中の不所望の成分の削除を可能にするため、重要である。
【００５８】
一実施形態において、上の図１及び図３を参照するに、光信号は光検出器１５０により受けられ、受けられる光信号として各々のロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）に送られる。他の実施形態において、上の図３及び図４を参照するに、光信号は光検出器４５０及び４５５により受けられ、受けられる光信号として各々のロックインシステム（４７０、４８０及び４９０）に送られる。
【００５９】
この実施形態においては、光検出器４５０により受けられる、受けられる光信号の一部は、各々のロックインシステム（４７０、４８０及び４９０）における１つのロックイン装置（４７５、４８５及び４９５）に送られる。更に、光検出器４５５により受けられる、光信号の他の一部は、各々のロックインシステム（４７０、４８０及び４９０）における他のロックイン装置（４７７、４８７及び４９７）に送られる。
【００６０】
ブロック５２０においては、制御ユニットは、関連ロックインシステムに基準信号を送る。一実施形態において、図１を参照するに、各々の制御ユニット（１１０、１２０及び１３０）は、関連ロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）に関連基準信号を送る。この実施形態においては、各々の基準信号は関連制御器により生成され、離散周波数で送られる。
【００６１】
実施例においては、図１及び図２を参照するに、制御器２１０はクロック信号を受け、そのクロック信号に基づいて基準信号を生成する。代替として、上の図２の詳細を参照するに、周波数は各々の制御器の内部で生成され、それ故、外部クロックの必要性をなくすことが可能である。更に、例示を目的として、余弦波が用いられる。結果として得られる基準信号は、それ故、次のように表され、
Ｉｒｅｆｃｏｓωｒｅｆｔ
ここで、Ｉｒｅｆは大きさであり、ωｒｅｆは基準信号の周波数である。
【００６２】
この実施例においては、制御器１２０により生成される基準信号は次のように表される。
【００６３】
ＩｒｅｆｃｏｓωＧｔ
基準信号は、次いで、各々のロックインシステムに送られる。一実施形態においては、基準信号は、上の図１の基準信号のように、各々のロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）に送られる。他の実施形態においては、基準信号は、上の図４の基準信号のように、各々のロックインシステム（４７０、４８０及び４９０）に送られる。方法５００は、次いで、ブロック５３０に進む。
【００６４】
ブロック５３０において、ロックインシステムは、受けられる光信号と関連基準信号とに基づいて強度値を生成する。一実施形態において、及び図１を参照するに、各々のロックインシステム（１７０、１８０及び１９０）は受けられる光信号を光検出器１５０から受け、そして関連制御器（１１０、１２０及び１３０）から関連基準信号を受ける。
【００６５】
実施例においては、図１及び図３を参照するに、ロックイン装置３７０の信号乗算器３７５は、受けられる基準光信号と関連基準信号とを受ける。この実施例においては、信号乗算器３７５は、関連基準信号により受けられる光信号を乗算することにより生成信号を生成する。結果として得られる信号は、それ故、次のように表され、
Ｉｒｅｆ＊ＡＲｃｏｓωｒｅｆｔｃｏｓωＲｔ＋Ｉｒｅｆ＊ＡＧｒｃｏｓωＧｔｃｏｓωＲｔ＋Ｉｒｅｆ＊ＡＢｒｃｏｓωＢｔｃｏｓωＲｔ
余弦項の乗算は、次のように表される生成信号を結果として得る。
【００６６】
（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＲｃｏｓ（ωｒｅｆ−ωＲ）ｔ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＲｃｏｓ（ωｒｅｆ＋ωＲ）ｔ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＧｃｏｓ（ωｒｅｆ−ωＧ）ｔ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＧｃｏｓ（ωｒｅｆ＋ωＧ）ｔ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＢｃｏｓ（ωｒｅｆ−ωＢ）ｔ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＢｃｏｓ（ωｒｅｆ＋ωＢ）ｔ
この実施例においては、上記を参照するに、ロックイン装置３７０は、上記の図１のロックインシステム１８０におけるロックイン装置を表す。それ故、結果としての基準信号は制御器１２０により生成され、次のように表され、
Ｉｒｅｆｃｏｓωｒｅｆｔ＝ＩｒｅｆｃｏｓωＧｔ
生成信号に代入した結果は次のようになる。
【００６７】
（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＲｃｏｓ（ωＧ−ωＲ）ｔ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＲｃｏｓ（ωＧ＋ωＲ）ｔ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＧ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＧｃｏｓ２ωＧｔ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＢｃｏｓ（ωＧ−ωＢ）ｔ＋（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＢｃｏｓ（ωＧ＋ωＢ）ｔ
この実施例において、生成信号は、次いで、フィルタ３７７に送られる。フィルタ３７７は、非ｄｃ項を切り捨てるカットオフ周波数を有するローパスフィルタとして実施される。カットオフ周波数は、上記の実施例の周波数を用いるとき、（ωＧ−ωＲ）か又は（ωＧ＋ωＢ）のどちらかより小さい、例えば、１００Ｈｚより小さい必要がある。生成信号をフィルタリングした結果、非ｄｃ項が除去され、次のように表される。
【００６８】
（１／２）Ｉｒｅｆ＊ＡＲ
この実施例において、図１及び３を参照するに、結果としての信号はその強度値である。基準強度値は、例えば、それを“分割”することにより取り除かれることが可能である。代替として、変わらない強度値は制御器に戻される。
【００６９】
他の実施形態において、図４を参照するに、各々のロックインシステム（４７０、４８０及び４９０）は光検出器４５０及び４５５から受けられる光信号を受け、関連制御器（１１０、１２０及び１３０）から関連基準信号を受ける。この実施形態においては、各々のロックインシステムの１つのロックイン装置、例えば、ロックインシステム４８０のロックイン装置４８５は、受けられる光信号の一部を受ける。各々のロックインシステムの第２ロックイン装置、例えば、ロックインシステム４８０のロックイン装置４８７は、受けられる光信号の他の一部を受ける。各々のロックイン装置（４８５及び４８７）は、上記のように、関連強度信号端子（Ｉｎｔ１／２、Ｉｎｔ２／２）において成分強度値を生成する。実施例においては、成分強度値は、関連スペクトル（例えば、緑色）に対する信号強度値を生成するように合計される。実施例においては、２つの成分値の比は、光源の動作中に生じ得るいずれのスペクトルシフトの測定を与える。方法５００は、次いで、強度値を制御システムに戻すブロック５５０に進む。
【００７０】
制御システムは、光源のＬＥＤに供給する電力量を決定するためにその強度値を利用する。一実施形態において、図１を参照するに、制御システムは、サーマル（ｔｈｅｒｍａｌ）値（既に受けられた）をＬＥＤ強度値に各々与えるクロスインデックス化により電力調節要求を決定する。実施例においては、各々与えられるＬＥＤ強度値及びサーマル値は、工場におけるＬＥＤの較正により得られたデータ及び／又は製造メーカが与えたデータを有するルックアップテーブルにおいてクロスインデックス化される。各々のＬＥＤに対して、ルックアップテーブルから得られた結果としての値は、次いで、光源に対する各々のＬＥＤ又は個別に駆動されるＬＥＤのグループの実際の寄与を決定するために制御システムにより用いられる。各々のＬＥＤに供給される電力は、次いで、それに従って調節される。
【００７１】
他の実施形態において、図４を参照するに、制御システムは、工場におけるＬＥＤの構成により得られたデータ及び／又は製造メーカが与えたデータを有するルックアップテーブルにおける成分強度値の比を有する、与えられた合計されたＬＥＤ強度値各々をクロスインデックス化することにより、電力調節要求を決定する。各々のＬＥＤ又は独立して駆動されるＬＥＤのグループに対して、結果としてルックアップテーブルから得られる値は、次いで、光源への各々のＬＥＤの実際の寄与を決定するために制御システムにより用いられる。各々のＬＥＤに供給される電力は、次いで、それに従って調節される。
【００７２】
複数の光源から同時に出射される光をセンシングするための、上記の装置及び方法は、例示としての具体化及び方法である。上記の方法及び具体化は、複数の光源から同時に出射された光をセンシングするための１つの有効な方法を示している。実際の具体化は、上記の方法から変形されることが可能である。更に、本発明に対する種々の他の変更及び修正が同時提出の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲に入るような、変更及び修正を当業者は考案することが可能である。
【００７３】
本発明は、本発明の主旨及び本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形態に具現化されることが可能である。上記の実施形態は、限定的なものではなく、あらゆる点で単に例示として考慮されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に従ったセンシング装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に従った図１のセンシング装置の一部を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に従った図１のセンシング装置の他の一部を示す模式図である。
【図４】本発明の他の実施形態に従ったセンシング装置を示す模式図である。
【図５】本発明の他の実施形態に従った例示としての方法を示すフロー図である。
【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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