(57)【要約】本発明は、単一アナログ入力信号から多チャネルアナログ出力信号を発生するシステムと、多チャネルアナログ出力信号に応答する周辺装置の活性化制御とを提供する。単一アナログ入力信号を複数の出力チャネルに変換するために単一チャネルから多チャネルへのアナログ−アナログ変換器が提供される。多チャネル出力を結合して混合し、混合出力をデータバスに伝達するために一方向性結合が使用される。複数の周辺装置を駆動するためにデータバス上の信号が使用される。
2010525686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一チャネルアナログ入力信号のレンジ内の変化に応答する周辺装置のグループを制御するシステムであって、
前記単一チャネルアナログ入力信号を複数のアナログ信号に変換する単一チャネルから多チャネルへのアナログ−アナログ信号変換器であって、前記レンジは複数のサブレンジに分割され、
複数のサブレンジ信号発生器であって、前記複数のサブレンジ信号発生器の各々が前記複数のサブレンジのサブレンジ内の前記アナログ入力信号に応答してサブレンジアナログ信号を発生する、複数のサブレンジ信号発生器
を含む、前記アナログ−アナログ信号変換器と、
複数のバスラインを有するデータバスであって、前記バスラインの各々は、前記周辺装置のグループの各周辺装置の動作を制御するために前記周辺装置のグループの各周辺装置に動作可能に接続される、データバスと、
前記複数のサブレンジアナログ信号の各々を前記データバスの複数のバスラインの少なくとも１つに動作可能に伝送し、前記バスから前記アナログ−アナログ信号変換器に伝送されるフィードバックを抑制する、一方向性結合ユニットと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記各サブレンジ信号発生器は、第１の回路経路と第２の回路経路とを含みえ、前記第１の経路は、前記サブレンジ内の前記アナログ入力信号に応答し、前記サブレンジにおける前記アナログ入力信号の増加に応答して徐々に完全な導通状態になり、前記第２の回路経路は、前記サブレンジ内の前記アナログ入力信号に応答し、前記サブレンジおける前記アナログ入力信号の増加に応答して前記第１の回路経路が導通することを徐々に抑制し、前記第１の回路経路と前記第２の回路経路とは、連携して前記サブレンジにおける前記サブレンジアナログ信号を発生する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の回路経路は、線形モードとスイッチングモードで動作するように構成された第１のバイポーラ接合トランジスタ回路を含み、前記第２の回路経路は、線形モードとスイッチングモードで動作するように構成された第２のバイポーラ接合トランジスタ回路を含み、前記第２のバイポーラ接合トランジスタ回路は、前記第２のバイポーラ接合トランジスタ回路が導通状態になると、前記第１のバイポーラ接合トランジスタ回路をオフ状態にする前記第１のバイポーラ接合トランジスタ回路の順バイアス電流の分流経路を提供する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１および第２のバイポーラ接合トランジスタ回路は、前記サブレンジアナログ信号の第１のプロファイルと、前記第１のプロファイルの隣接するサブレンジの第２のプロファイルとの重なりとを調整する回路素子をさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記回路素子は、抵抗器とダイオードとを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の回路経路は、線形モードとスイッチングモードで動作するように構成された第１のオペアンプ回路と、線形モードとスイッチングモードで動作するように構成された第２のオペアンプ回路とを備え、前記第２のオペアンプ回路は、前記第２のオペアンプの状態を制御するために前記第２の回路経路に電気的に結合される、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の回路経路は、第１の論理ゲートと、前記第１の論理ゲートに結合された第２の論理ゲートとを含み、前記第２の論理ゲートは、前記第２の回路ゲートに電気的に結合されて、前記第２の論理ゲートの状態を制御する、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記アナログ−アナログ信号変換器は、光源と複数の光検出器とを含み、前記複数の光検出器の各々は、前記複数のサブレンジの１つに対応しており、前記各光検出器による前記光源からの光の検出により、前記サブレンジアナログ信号を生成し、前記複数の光検出器は、互いに間隔をあけて配置されており、前記光源は、前記複数の光検出器に対して移動可能であり、前記相対移動は、前記アナログ入力信号に応答する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記アナログ−アナログ信号変換器は、第１の磁気結合素子と、複数の第２の磁気結合素子とを含み、前記複数の第２の磁気結合素子の各々は、前記複数のサブレンジの１つに対応し、前記複数の第２の磁気結合素子は、互いに離間しかつ前記第１の磁気結合素子から間隔をあけて配置され、前記第１の磁気結合素子は、前記複数の第２の磁気結合素子に対して移動可能であり、前記複数の第２の磁気結合素子に対する前記移動は、前記アナログ入力信号に応答し、前記第１の磁気結合素子と前記各第２の磁気結合素子との結合の変化が、前記サブレンジアナログ信号を生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記一方向性結合ユニットは複数のダイオードを含み、前記複数のダイオードの各々は、前記複数のサブレンジ信号発生器の前記各々の出力端子を、前記バスラインの少なくとも１つに結合する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数のサブレンジ信号発生器の少なくとも１つの出力端子が、前記複数のダイオードの少なくとも２つに接続され、前記少なくとも２つのダイオードの各々は、前記バスラインの１つに接続される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記一方向性結合ユニットは複数の光電カプラを含み、前記複数の光電カプラの各々は、前記複数のサブレンジ信号発生器の前記各々の出力端子を、前記バスラインの少なくとも１つに結合する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数のサブレンジ信号発生器のうちの少なくとも１つのサブレンジ信号発生器の出力端子が、前記複数の光電カプラの少なくとも２つに接続され、前記少なくとも２つの光電カプラの各々は、前記バスラインの１つに接続される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記周辺装置は異なる３色の発光素子を含み、前記データバスは３本のバスラインを含み、各バスラインは前記異なる３色の１つの発光素子を駆動する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記発光素子は発光ダイオードであり、前記異なる色はそれぞれ赤色、緑色、および青色である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記周辺装置は白色発光ダイオード（「ＬＥＤ」）をさらに備え、前記データバスは前記白色ＬＥＤを駆動するバスラインを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記データバスと周辺装置の前記グループとの間に配置されたドライバ回路をさらに備え、前記ドライバ回路は前記データバス上の前記サブレンジアナログ信号に応答する周辺装置の前記グループを駆動するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ドライバ回路は、周辺装置の前記グループを前記データバスから切り離す制御信号に応答するように構成されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
第２のアナログ−アナログ変換器と第２のセレクタ回路とをさらに備え、前記第２のセレクタ回路は、前記アナログ−アナログ変換器と前記複数のアナログ信号を前記データバスに提供する前記第２のアナログ−アナログ変換器とのうちの１つを選択する選択制御信号に応答する、請求項２に記載のシステム。
【請求項２０】
オーバフロー回路をさらに備え、前記オーバフロー回路は、基準電圧を超える電源電圧部分を前記アナログ入力信号として抽出し、安定化された電源電圧を前記システムに提供し、前記安定化された電源電圧は前記電源電圧よりも低い、請求項２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、複数の装置を制御する分野に関する。特に、本発明は、単一アナログ入力信号から多チャネルアナログ出力信号を発生するシステムと、多チャネルアナログ出力信号に応答する複数の周辺装置の活性化制御（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）とに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、デジタル技術は情報および通信のアプリケーションにおいて広く採用されている。情報のデジタル表現は精度を改善することができるが、人間の感覚機能は本来基本的にアナログであると考えられている。多くの場合、情報はデジタル形式で表現されるものの人間ユーザにはアナログ形式で伝えられる。たとえば、画像をデジタル化してもデジタル化された信号強度が表示装置の発光素子の輝度に変換された状態でその画像を表示装置上に示すことが一般的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に知られているように、デジタル化された信号は典型的にビットなどの離散的な要素で表現される。デジタル形式で表現され得る信号の相対レンジと分解能は、信号強度の表現に使用されるビット数によって制限される。ビット数を増加すると、デジタル形式で表現され得る信号のレンジと分解能が増加する。しかし、使用されるビット数が増加するにつれて、データ記憶装置、データ伝送、およびデータ発生に関する要求も増加する。それゆえ、ビット数を単純に増加すると、エネルギ消費と、データ処理能力と、データ伝送帯域幅およびデータ記憶とに関する要求に受け入れ難い負担を課する可能性がある。
【０００４】
上記の不都合の少なくとも一つを緩和または回避することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単に言えば、本発明は、単一アナログ入力信号から多チャネルアナログ出力信号を発生するシステムと、こうして生成された多チャネルアナログ出力信号に応答する複数の周辺装置の活性化制御とに関する。システムは、単一チャネルから多チャネルへのアナログ−アナログ変換エンジンと、変換エンジンの出力信号を多チャネルデータバスに一方向性結合するがデータバスからの情報のフィードバックを抑制する一方向性結合ユニットと、データバス上の信号を周辺装置にインターフェース接続してデータバス上の信号に応答して周辺装置の活性化制御を実現する駆動モジュールとを含む。
【０００６】
本発明の第１の態様において、あるレンジ内の単一アナログ入力信号の変化に応答して周辺装置のグループを制御するシステムが提供される。システムは、単一チャネルアナログ入力信号を複数のアナログ信号に変換する単一チャネルから多チャネルへのアナログ−アナログ信号変換器であって、レンジは複数のサブレンジに分割されているアナログ−アナログ信号変換器と、複数のバスラインを有するデータバスであって、バスラインの各々はその動作を制御する周辺装置のグループの各周辺装置に動作可能に接続されているデータバスと、一方向性結合ユニットであって、一方向性結合ユニットは複数のサブレンジアナログ信号の各々をデータバスの複数のバスラインの少なくとも１つに動作可能に伝送し、バスからアナログ−アナログ信号変換器に伝送されるフィードバックを抑制する一方向性結合ユニットとを含む。アナログ−アナログ信号変換器は、複数のサブレンジ信号発生器を有し、複数のサブレンジ信号発生器の各々は複数のサブレンジのサブレンジ内のアナログ入力信号に応答してサブレンジアナログ信号を発生する。
【０００７】
本発明の本態様の特徴において、各サブレンジ信号発生器は、第１の回路経路と第２の回路経路とを備える。第１の回路経路は、サブレンジ内のアナログ入力信号に応答し、サブレンジにおけるアナログ入力信号の増加に応答して徐々に完全な導通状態になる。第２の回路経路は、サブレンジ内のアナログ入力信号に応答し、サブレンジにおけるアナログ入力信号の増加に応答して第１の回路経路の導通を徐々に抑制する。第１の回路経路と第２の回路経路は、連携してサブレンジにおけるサブレンジアナログ信号を発生する。
【０００８】
別の特徴において、アナログ−アナログ信号変換器は光源と複数の光検出器を備える。複数の光検出器の各々は、複数のサブレンジの１つに対応する。各光検出器によって光源から光が検出されると、サブレンジアナログ信号が生成される。複数の光検出器が互いに距離をあけて配置され、光源は複数の光検出器に対して移動可能であり、この相対的移動はアナログ入力信号に応答する。
【０００９】
さらに別の特徴において、アナログ−アナログ信号変換器は、第１の磁気結合素子と複数の第２の磁気結合素子とを備え、複数の第２の磁気結合素子の各々は複数のサブレンジの１つに対応し、複数の第２の磁気結合素子は第１の磁気結合素子から互いに間隔をあけて配置され、第１の磁気結合素子は複数の第２の磁気結合素子に対して移動可能であり、この相対的移動はアナログ入力信号に応答し、第１の磁気結合素子と各第２の磁気結合素子との間の結合の変化はサブレンジアナログ信号を生成する。
【００１０】
別の特徴において、一方向性結合ユニットは、複数のダイオードを備え、複数のダイオードの各々は複数のサブレンジ信号発生器の各々の出力端子をバスラインの少なくとも１つに結合している。
【００１１】
さらに別の特徴において、一方向性結合ユニットは、複数の光電カプラを備え、複数の光電カプラの各々は複数のサブレンジ信号発生器の各々の出力端子をバスラインの少なくとも１つに結合している。
【００１２】
他の態様として、本発明は上記の態様の様々な組合せとサブセットとを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態によるシステムの構成要素を示すブロック図である。
【図２】変動範囲内の入力アナログ信号と入力アナログ信号から発生される複数のアナログ出力信号とを示す。
【図３Ａ】電圧レンジをサブレンジに分割する方法を示す回路図である。
【図３Ｂ】電圧レンジをサブレンジに分割する方法を示す回路図である。
【図３Ｃ】電圧レンジをサブレンジに分割する方法を示す回路図である。
【図４Ａ】サブレンジ信号発生器を構成する方法を示す回路図である。
【図４Ｂ】サブレンジ信号発生器を構成する方法を示す回路図である。
【図４Ｃ】サブレンジ信号発生器を構成する方法を示す回路図である。
【図５Ａ】アナログ−アナログ信号変換器をデータバスに結合するための可能な接続を示す回路図である。
【図５Ｂ】アナログ−アナログ信号変換器をデータバスに結合するための可能な接続を示す回路図である。
【図５Ｃ】アナログ−アナログ信号変換器をデータバスに結合するための可能な接続を示す回路図である。
【図５Ｄ】アナログ−アナログ信号変換器をデータバスに結合するための可能な接続を示す回路図である。
【図６】３本のバスライン上の信号を用いて３つのＬＥＤを駆動するトランジスタで構成されるゲート／インターフェース要素を図式的に示す。
【図７】図１に示された実施形態の代替実施形態としての完全なシステムを示す回路図である。
【図８】本明細書に記載されるシステムで使用可能なアナログ−アナログ信号変換器の代替構成を示しており、これら２つの実施形態は図１と図６に示される。
【図９】本明細書に記載されるシステムで使用可能なアナログ−アナログ信号変換器のさらに別の代替構成を示しており、これらの２つの実施形態は図１と図６に示される。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
限定ではなく解説を目的とし、添付図面を参照して本発明の前述の態様およびその他の態様を詳しく説明する。
以下の説明およびその中に記載される実施形態は、本発明の原理の具体的な実施形態の例を示す目的で提供される。これらの例は、これらの原理および本発明の解説を目的として提供されるものであり、これらの原理および本発明を制限することを目的として提供されるものではない。以下の説明において、同様の部品には本明細書および図面を通じてそれぞれ同じ参照番号が付与されている。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態によるシステムの構成要素を図式的に示す。図１に示されるように、システム１００は入力モジュール１０２を有する。入力モジュールは、単一チャネルアナログ信号を入力として受け入れる。この後、単一チャネルアナログ信号は、単一チャネルから多チャネルへのアナログ−アナログ信号変換器１０４によって処理されて単一チャネルアナログ信号を複数のアナログ信号に変換する。アナログ−アナログ信号変換器１０４は、複数の出力チャネルを有する。複数の出力チャネルの各々は、複数の出力アナログ信号の１つに対応する。出力アナログ信号は、たとえば、電流であってもよい。また、出力アナログ信号は、ニュートラル時の値からの増加または減少としての電圧変化であってもよい。もしくは、出力アナログ信号は光線の強度であってもよい。アナログ−アナログ信号変換器１０４とアナログ・データ・バス１０８との間の一方向性結合ユニット１０６は、多チャネルアナログ信号をアナログ・データ・バス１０８に伝送するが、データバス１０８からアナログ−アナログ信号変換器１０４へのフィードバックを抑制する。これによって、データバス１０８とアナログ−アナログ信号変換器１０４との間で一方向結合が行われる。また、好都合なことに、一方向性結合ユニット１０６は、混合信号をデータバス１０８に伝送する前に種々の混合構成で種々のチャネルからの多チャネルアナログ信号を結合することができる。周辺装置（図１に図示せず）の動作または活性化は、データバス１０８の各バスラインから供給される信号によって制御される。情報、すなわち、データバス１０８上の信号を広範な周辺装置によって利用することができるように、データバス１０８と周辺装置の間にオプションのゲート／インターフェース要素１１０が配置されてもよい。
【００１６】
一実施形態において、入力アナログ信号は入力源の電圧値である。好都合なことに、この入力アナログ信号は電源ワイヤを経由してシステムに供給され得る。アナログ−アナログ信号変換器１０４と入力モジュール１０２の両方に結合されるオプションのＤＣ（直流）オーバフロー回路が提供される。オーバフロー回路１１２は、アナログ−アナログ信号変換器１０４に電源電圧を送ってその動作を促進する。また、オーバフローユニット１１２によって、電源電圧から抽出されるマージン電圧、すなわち、システム内部の安定化電圧を超える電源電圧の一部分を入力電圧として使用することができ、これによって装置またはシステム全体の単線制御および給電が可能となる。内部の安定化電圧は、電源電圧よりも低く、マージン電圧を抽出するためにオーバフローユニット１１２の基準電圧として使用される。
【００１７】
前記のように、入力モジュール１０２は、単一チャネルアナログ信号を入力として受け入れる。入力は、一般にアナログ連続信号である。この入力信号は、温度、速度、相対位置、周囲の輝度、または作用する力など、（すなわち、これらから変換される）様々なモニタ信号を表す連続した電圧信号または電流信号であってもよい。また、入力信号は、製造ラインで蓄積されたユニット番号など、集積されたアナログ形式で表現される段階的な信号構成であってもよい。また、入力は、手動調整可能な電圧または電流であってもよい。アナログ信号は、交流（ＡＣ）、直流（ＤＣ）、可変抵抗器（ＶＲ）の値、または光電入力（ＰＥ）そのもの、などの形をとってもよい。好都合なことに、温度、音声、または速度などの１つのタイプの入力信号を電源または電圧などの別のタイプの信号に変換する変換器は、入力モジュール１０２で提供され得る。
【００１８】
単一チャネルアナログ信号は、最小値と最大値の間のレンジ内で変化する。レンジは多数のサブレンジに分割することができ、すべてのサブレンジの結合体がアナログ信号のレンジである。サブレンジの各々はそれに隣接するサブレンジと重なっているが、そのレンジのいずれかの端部において、サブレンジは唯一の隣接サブレンジを有し、したがって、１つの隣接サブレンジとしか重なり得ない。図２は、レンジ２００内で直線的に変化する単一チャネル信号ＶＩＮを示す。レンジ２００は、サブレンジＲ１（２０２），Ｒ２（２０４），Ｒ３（２０６），Ｒ４（２０８），・・・，ＲＮ（２１０）に分割されており、Ｎはサブレンジの総数で、これは任意の整数である。各サブレンジは、アプリケーションによって要求される任意の値とすることができる。これらサブレンジの各々は、これらそれぞれの隣接サブレンジと重なる。たとえば、サブレンジＲ２は、その下端において隣接サブレンジＲ１（下側重なり領域２１２）と重なり、その上端において隣接サブレンジＲ３（上側重なり領域２１４）つまり両方と重なる。
【００１９】
ＶＩＮがレンジ２００内で変化すると、システム１００は中間段階として、多様な出力アナログ信号、すなわち、サブレンジに対応するＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，・・・，ＶＮを発生する。換言すれば、システム１００は、単一チャネルのアナログ入力（ＶＮ）を複数チャネルの出力（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，・・・，ＶＮ）にマッピングする。マッピングは典型的に連続である。ＶＩＮがサブレンジの下限からサブレンジの上限まで増加すると、各出力アナログ信号はその対応するサブレンジＲ１（２０２），Ｒ２（２０４），Ｒ３（２０６），Ｒ４（２０８），・・・，ＲＮ（２１０）内のＶＩＮの変化からＶ１，Ｖ２，・・・，ＶＮにマッピングされる。その対応するサブレンジＶｉにおけるＶｉの変化は、波形２１６を規定する。たとえば、ＶＩＮが増加すると、サブレンジＶｉに対応する出力信号２１６は立上り領域２１８におけるその初期値（たとえば、ゼロ）から徐々に増加してピーク値に達する。ＶＩＮが増加し続けると、出力信号２１６はサブレンジの一部分において一般に一定に保たれて（それによってピーク領域２２０を形成する）から徐々に減少して一般にその初期値に戻る可能性がある（必ずしも初期値に戻らない）（減衰領域２２２を形成する）。立上り領域２１８、ピーク領域２２０、および減衰領域２２２はともに出力信号のプロファイル、すなわち、出力信号の「波形」を形成する。以下に示す例でさらに詳しく説明するように、立上り領域２１８、ピーク領域２２０、および減衰領域２２２の各々の持続時間は調整可能である。たとえば、立上り領域２１８は減衰領域よりも長い持続時間を有していてもよく、またその逆も同様である。立上り領域２１８の増加と減衰領域の減少は、直線的である必要がなく、一般的傾向が概ね増加または減少し続ける限り、任意の形状をとり得るし、さらには反射点を有していてもよい。同様に、ピーク領域２２０は、任意の持続時間を有していてもよく、持続時間がなくてもよく（持続時間ゼロ）、必ずしも平坦でない。
【００２０】
出力アナログ信号の一例が図２に示される。図２に示される出力信号はすべて近似的な台形波形２１６を有する。入力が入力独自のレンジ２００を掃引すると、それに対応するサブレンジＶｉにおける出力チャネルの各々も対応する出力アナログ信号を発生する。図２に示されるように、１つのチャネルにおける１つの波形の立上り領域２１８は、前のチャネルの波形の減衰領域２２２と重なる。隣接サブレンジ（または隣接チャネル）の立上り領域と減衰領域の重なりによって、遷移領域における１つのチャネルから次のチャネルへの信号の遷移が円滑に行われる。遷移領域は、隣接サブレンジが重なる部分である。部分的な重なりに加えて、完全な重なり、すなわち、複数チャネルの同時ターンオンもあり得る。同様に、ＶＩＮがその下限値からその上限値まで増加すると、出力チャネルは複数のサブレンジでＶＩＮに応答して複数の波形２１６を発生することができる。図２は、各チャネルに２つの波形を有するチャネルＶ２およびＶ３におけるこのような２つの同時「オン」信号２１６’、２１６”を示す。
【００２１】
出力アナログ信号は、アナログ−アナログ信号変換器１０４によって発生される。好都合なことに、アナログ−アナログ信号変換器（または入力モジュールそのもの）は、入力レンジ２００を複数のサブレンジに分割する。図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、電圧レンジを分割する３つの例を示す。これらの図から分かるように、電圧レンジまたは電流レンジを選択されたサブレンジ数にパーティション分け（又は、重なりがない場合、分割）する方法は数多くある。図３Ａは、ノードＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤなどで電圧出力を有する一連のダイオードＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＥなどを用いて電圧レンジを複数のサブレンジに分割する方法を図式的に示す。図３Ｂは、ダイオードＤＡおよびＤＢによって決定されるサブレンジが各々２つの抵抗器からなる分圧器を用いてさらに分割されて、ノードＶＡ、Ｖ’Ａ、ＶＢ、Ｖ’Ｂ、ＶＣ、ＶＤなどで電圧出力を有する、より狭いサブレンジを提供する別の例を示す。２つの抵抗器が示されているが、抵抗器からなる分圧器には任意数の抵抗器を使用し得ることに留意されたい。図３Ｃは、２つのダイオードレールからなる分圧器の別の例を示しており、各レールは直列接続されている。ＶＩにおける電圧出力とＶＪにおける電圧出力は、各電圧出力を種々のダイオードレールに接続している抵抗器の値を変えることによって調整可能であり、これによって電圧出力ＶＩとＶＪの間のさらに精密な電圧差が提供される。
【００２２】
好都合なことに、アナログ−アナログ信号変換器１０４は、各サブレンジに対してサブレンジ信号発生器４００を提供する。各サブレンジ内の波形は、対応するサブレンジ信号発生器４００の構成によって決定される。サブレンジの幅と位置は、対応するサブレンジ信号発生器４００に採用される回路部品の部品特性を調整することによってさらに微調整され得る。
【００２３】
図４Ａを参照すると、バイポーラ接合トランジスタおよび抵抗器で構成されたサブレンジ信号発生器４００が図式的に示される。図４Ａに示されるサブレンジ信号発生器４００は、２つのＮＰＮバイポーラ接合トランジスタＴ１およびＴ２からなる。各バイポーラ接合トランジスタのベースは、電流制限抵抗器Ｒ１、Ｒ２を通じてＶＡまたはＶＢなどの分圧器の出力に接続される。サブレンジ信号発生器４００が図３Ａに示されるサブレンジ分圧器のＶＡおよびＶＢに接続される場合、サブレンジ信号発生器４００のコネクタのＶＡとＶＢの電圧差は近似的にダイオードＤＡの電圧降下に等しく、すなわち、約０．６Ｖである。サブレンジ信号発生器４００が図３Ｂに示されるサブレンジ分圧器のＶＡおよびＶ’Ａに接続される場合、サブレンジ信号発生器４００のコネクタＶＡとＶＢの電圧差はダイオードＤＡの電圧降下の何分の一かであり、すなわち、０．６Ｖ未満である。サブレンジ信号発生器４００の動作を説明するために、以下の記載ではこれらが図３Ａに示されるようなサブレンジ分圧器に接続されるものと仮定する。
【００２４】
トランジスタＴ１、Ｔ２の各々は、サブレンジ信号発生器４００における回路経路の一部である。第１の回路経路４０２は、トランジスタＴ１とそのベース電流制限抵抗器Ｒ１とからなる。ベース電流制限抵抗器Ｒ１は、サブレンジ出力ＶＡ、すなわち、入力電圧ＶＩＮに直接接続される。第２の回路経路４０４は、トランジスタＴ２とそのベース電流制限抵抗器Ｒ２とからなる。ベース電流制限抵抗器Ｒ２は、サブレンジ出力ＶＢ、すなわち、ＶＡよりもおよそ０．６Ｖ低いレベルで接続される。第１の回路経路４０２は、負荷抵抗器ＲＬを駆動し、抵抗器ＲＬにおける信号の電流源を供給する。第２の回路経路４０４は、第１の回路経路４０２をオフにする分流経路であり、したがって、自己分流回路経路（ｓｅｌｆ−ｓｈｕｎｔｉｎｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｐａｔｈ）と考えることもできる。
【００２５】
図４Ａおよび図３Ａを参照して、サブレンジ信号発生器４００の動作を次にさらに詳しく説明する。入力電圧ＶＩＮが０から増加すると、トランジスタＴ１は順バイアス状態になる。これによって、バイアス電流が提供されてＴ１をその線形増幅領域でまず動作させることができる。こうして、トランジスタＴ１のコレクタ電流が負荷抵抗器ＲＬを流れ、バイアス電流に比例する出力電圧信号ＶＯＵＴを生成する。ＲＬとＴ１を流れるこの電流がＴ１の線形増幅領域で単調に増加してＴ１が飽和すると、すなわち、回路経路がプルオン状態になると、この時点でＴ１を流れる電流は平坦域に達する。これで、波形２１６の立上り領域が形成される。
【００２６】
バイポーラ接合トランジスタＴ１は、入力の一定値に対して飽和状態に保たれてピーク領域２２０を形成することができる。その間、入力電圧が増加し続けると、ＶＢが増加し始め、いずれはダイオードＤＡの電圧降下を越えて第２のトランジスタＴ２に順バイアスを供給することになる。これは、第１の回路経路４０２のオフの始まりを表す。入力が増加し続けると、Ｔ２のコレクタ電流が増加することになる。しかし、Ｔ２のコレクタを流れる電流はトランジスタＴ１のベースに流れる電流を分流し、したがって、Ｔ２が飽和するまで、すなわち、完全にオンになるまで、Ｔ１をその飽和したオン状態から線形領域に徐々に戻し、Ｔ１をオフにして導通を効果的に抑制する。こうして、波形２１６の減衰領域が形成されて、図２に示される出力波形が完成される。
【００２７】
換言すると、第１の回路経路４０２におけるトランジスタＴ１は、信号のプルオンを実行する。すなわち、ＲＬの電流を供給するが、第２の回路経路４０４のトランジスタＴ２は第１の回路経路４０２の自己分流、つまりプルオフを実行する。プルオンの開始はサブレンジの下限を決定する。第２の回路経路４０４のオンによって生じる完全なプルオフは、サブレンジの上限を決定する。第２の回路経路４０４の遅延オンは、第１の回路経路４０２のプルオンと連携して出力波形の所望のプロファイルを生成する。サブレンジの幅と位置は、いずれも、たとえば、ＶＡ、ＶＢにおけるサブレンジ電圧出力とベース抵抗器Ｒ１およびＲ２の値との影響を受け、それゆえ、これらの回路素子の特性値を調整することによって調整され得る。さらに調整するためには、エミッタ抵抗器を各トランジスタに接続してレンジおよび重なりを微調整してもよい。１つのサブレンジにおけるプロファイルを調整すると、隣接サブレンジのプロファイルが同じ状態のままであるときに隣接サブレンジのプロファイルとの重なりも変化することは理解されよう。
【００２８】
前記のように、各サブレンジは、対応するサブレンジ信号発生器４００を有する。図３Ａを参照すると、電圧出力ＶＢとＶＣの差、すなわち、ダイオードＤＢの電圧降下は別のサブレンジに対応する。別のサブレンジ信号発生器４００’（図１には図示しないが、図７を参照）は、電圧出力ＶＢおよびＶＣに接続される。ＶＡとＶＢの間に接続されたサブレンジ信号発生器４００内のバイポーラ接合トランジスタＴ２が電流を分流し始めると、変換器４００’のトランジスタＴ１’は出力波形の立上り領域２１８のプロファイルに続いてそのピークに達するまで電流を流すことができるため、次のサブレンジ内の信号、すなわち、ＶＢおよびＶＣによって規定されるサブレンジ内の信号が活性化される。入力電圧が増加し続けると、Ｔ１’は、減衰領域２２２における変換器４００’内の対応する第２の回路経路によってオフになる。その間、次のサブレンジの出力信号は立上りを開始することになる。このプロセスは、図２に示され前に述べたように、入力値が存続しているとき各サブレンジに対して繰り返されることになる。
【００２９】
分圧器部分と一連のサブレンジ信号発生器４００の組合せは、アナログ自己分流ＤＣ電圧／電流ラダーを形成する。ラダーは任意の長さとすることができる。換言すると、入力信号のレンジ２００は、任意の値とすることができ、任意数のサブレンジに分割することができる。入力がその最小値からその最大値まで変化すると、波形２１６を有する波は最低のステップ、すなわち、最低のサブレンジから徐々にラダーの最高部、すなわち、最高のサブレンジに遷移する。
【００３０】
図から分かるように、分圧器は、抵抗器または必ずしもダイオードでない他の適切な手段を用いて好都合に形成されてもよい。たとえば、抵抗器のみからなる分圧器を、図３Ａの一続きのダイオードに置き換えて使用することができる。このような抵抗分圧器ラダーには、任意数の抵抗器を使用することができる。このような抵抗器ラダーは、ラダーの各ステップでより微細な電圧降下を提供することができる。同様に、図４Ａに示されるサブレンジ発生器４００はディスクリートトランジスタを用いた回路例を提供するが、とりわけ、線形ゲート、ダイオード論理ゲート、コンパレータなどの他のデバイスで、単一チャネルから多チャネルへのアナログ−アナログ変換器を構成するトランジスタ回路を置き換えてもよい。図４Ｂは、分圧器４１０が直列接続された抵抗器で形成され、各サブレンジにおける入力アナログ信号の変換がカスケード接続された２つのオペアンプ１Ａ、１Ｂで提供される例を示す。この例では、第１のオペアンプ１Ａと第２のオペアンプ１Ｂが、連携してスイッチをオンし、第２のオペアンプ１Ｂと次のサブレンジのオペアンプ２Ａがスイッチをオフする。最初は、ＶＩＮがゼロであって、レベル「Ｌ」において第１のオペアンプ１Ａの負端子４１４を設定する。抵抗器ラダーは、０．１Ｖにおいて各サブレンジを設定するように構成されるが、各サブレンジ（またはサブレンジ発生器）は任意の値（たとえば、必要に応じて数ボルト以上、または必要に応じて数ミリボルト以下）を有するように構成され得る。第１のオペアンプ１Ａの正端子４１２は、０．１Ｖであり、これは分圧器４１０によって供給される電圧である。その結果として、第１のオペアンプ１Ａの出力端子４１６はレベル「Ｈ」にあるが、第２のオペアンプ１Ｂの正端子４１８も「Ｈ」にあって第１のオペアンプ１Ａの出力端子４１６に電気的に接続されていて出力端子４１６と同じレベルにある。また、第１のオペアンプ１Ｂの負端子４２０は、やはり「Ｈ」にある第２のオペアンプ２Ａの出力端子に電気的に結合されていてこの出力端子と同じレベルにある。その結果として、第２のオペアンプの出力端子４２２は最初は「Ｈ」にある。ＶＩＮが増加して０．１Ｖを超えると、第１の出力端子４１６はまず「Ｌ」に設定され、その後、第２のオペアンプ１Ｂの出力レベルをトグルして第２の出力端子４２２を「Ｌ」に設定する。ＶＩＮが増加し続けるが、依然として０．２Ｖよりも小さいままであると、第２のオペアンプ２Ａ、第２の出力端子４２２のレベルは「Ｌ」に保たれる。ＶＩＮが０．２Ｖを超えると、第２のオペアンプ２Ａは「Ｌ」に切り替えられ、これによって、第２のオペアンプ１Ｂは第１のチャネルをオフにして第２の出力端子４２２の出力を「Ｈ」に戻す。オペアンプ１Ａ、１Ｂの出力と負端子との間にそれぞれ抵抗器Ｒ１ＡおよびＲ１Ｂを接続すると、「Ｈ」レベルと「Ｌ」レベルとの切替えが可能であることに加え、オペアンプ１Ａ、１Ｂを線形領域でも動作するように構成することができる。別の実施形態において、サブレンジ信号発生器４００は、論理ゲートで構成される。図４Ｃはこのような例を示す。論理ゲートで構成される信号発生器の動作は、上記の図４Ｂに示された回路図の動作と類似している。
【００３１】
すべてのサブレンジ発生器４００の出力信号はアナログ−アナログ信号変換器１０４の出力を形成し、各サブレンジは固有のチャネルに対応している。図１を参照すると、アナログ−アナログ信号変換器１０４の多チャネル出力は、一方向性結合ユニット１０６を経由してデータバス１０８に伝送される。一方向性結合ユニット１０６は、アナログ−アナログ信号変換器１０４からの信号（すなわち、情報）をデータバス１０８に結合させることができるが、データバス１０８上の電気信号をアナログ−アナログ信号変換器１０４に返送することはできない。一実施形態において、一方向性結合ユニット１０６は、ダイオードアレイ５００からなる。アナログ−アナログ信号変換器の出力における情報は、ダイオードアレイ５００を介してデータバスに伝達される。ダイオードの特性は一方向性であるため、データバス１０８からの情報を、アナログ−アナログ信号変換器１０４に返送することはできない。
【００３２】
図５Ａは、各チャネルからの出力が単一のバスライン、すなわち、データバス１０８のバスラインＬ１、Ｌ２、およびＬ３の１つに結合される場合の１つの構成を示す。同様に、単一出力チャネルからの情報は、データバス１０８の複数のバスラインに結合されて、バスラインに各々接続された複数の周辺装置を駆動することができる。各バスラインからの信号でカラーＬＥＤを駆動するとき、１つの出力チャネルから複数のバスラインに信号を送信すると色混合が行われる。図５Ｂは、ＶＭの出力が複数のバスラインに結合され、これによって、色光混合に使用可能な複数のデバイスを駆動する構成を示す。図５Ｂの例は、２本のバスラインＬ１およびＬ２への結合を示す。図５Ｃは、ＶＮの出力が３本のバスラインＬ１、Ｌ２、およびＬ４に結合される構成を示す。一方で、種々の出力チャネルからの信号を単一バスラインに結合して伝送することができ、したがって、そのバスラインに接続された周辺装置は複数の出力チャネルから混合されたコンポジット信号によって駆動される。たとえば、図５Ｂに示される例では、ＶＭの出力がバスラインＬ１における出力Ｖ１からの信号、およびバスラインＬ２における出力Ｖ２からの信号と組み合わされる。
【００３３】
図５Ｄは別の例を示す。図５Ｄの示される実施形態は、バスラインよりも多くの出力チャネル、または周辺装置よりも多くの出力チャネルを有する。図５Ｄに示されるように、各々を異なる色の発光ダイオード（ＬＥＤ）に接続する３本のバスラインがある。これらのバスラインは、赤色に対してＲ、緑色に対してＧ、青色に対してＢとラベル表示される。信号Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、およびＶｏｕｔ３は、各々がダイオードＤ１、Ｄ２、およびＤ３を介してそれぞれＲ、Ｇ、Ｂのバスラインの１つに接続される。信号Ｖｏｕｔ４は、それぞれダイオードＤ４およびＤ’４を介してＲバスラインとＧバスラインの両方に伝送され、これによってＶｏｕｔ４とＲバスラインにおける信号Ｖｏｕｔ１との混合、およびＶｏｕｔ４とＧバスラインにおける信号Ｖｏｕｔ２との混合を行う。同様に、信号Ｖｏｕｔ５は、それぞれダイオードＤ５、Ｄ’５、およびＤ”５を介してＲ、Ｇ、Ｂの３本すべてのバスラインに伝送され、これによってＶｏｕｔ５とＲバスラインにおける信号Ｖｏｕｔ１との混合、Ｖｏｕｔ５とＧバスラインにおける信号Ｖｏｕｔ２との混合、およびＶｏｕｔ５とＢバスラインにおけるＶｏｕｔ３との混合を行う。データバス１０８、すなわち、そのバスラインＲ、Ｇ、もしくはＢまたはこれらバスラインの任意の組合せへの同様の接続方法または他の接続方法は、他の出力チャネルからの他の出力信号に役立つ場合がある。
【００３４】
ダイオードの選択および種々のバスラインへの接続は、個々の出力チャネルの指定に依存する。たとえば、図５Ｄに示される例では、Ｖｏｕｔ４はＲ／Ｂ混合、すなわち、Ｒ信号とＢ信号の混合に指定される。２つのダイオードが提供され、各々はＲ／ＢチャネルをそれぞれＲデータラインとＢデータラインの１つに接続する。同様に、Ｖｏｕｔ５はＲ／Ｇ／Ｂ混合に指定される。Ｒ／Ｇ／Ｂチャネルの出力をそれぞれＲバスライン、Ｇバスライン、およびＢバスラインの１つに接続するために３つのダイオードが提供される。混合比を制御するために、たとえば、ダイオードと直列接続された抵抗器が使用されてもよい。他のアプリケーションでは、出力チャネルがこうした飽和の下で３つ以上の信号の混合を表す場合があることは理解されよう。それゆえ、こうした状況の下では出力チャネルをデータバスに接続するために３つ以上のダイオードが必要となる場合があり、各ダイオードは出力チャネルをこれらのバスラインの１つに結合する。
【００３５】
また、図５Ｄは、Ｒバスラインのみに結合される追加出力チャネルＶｏｕｔ６を示す。これは、入力信号がその最小値からその最大値まで変化すると初期の色に戻る。各バスライン上の信号が最小値（典型的にゼロ）からピークまで変化した後で最小値に戻ると、照明ユニットハウジングでパッケージされたＬＥＤなどのＲ、Ｇ、Ｂ光の輝度もそれに応じて変化する。入力値が最小値から最大値まで変化すると、照明ユニットから放出される光の色は、たとえば、赤色から緑色に、そしてさらに青色に連続的に変化し、入力値が最小であるときの赤色光から入力値が最大であるときの青色までのスペクトルにおけるすべての色に及ぶ。最終出力チャネルをＲバスラインに接続すると、ＬＥＤは赤色から始まってその最小値から最大値まで変化する入力アナログ信号として他の色に遷移し、初期の色である赤色に戻ることができる。
【００３６】
別の例として、入力がＶｏｕｔ５とＶｏｕｔ６とを発生するためにその間の値を有するときに発生される信号ＶＷに結合する追加的な「白色」データバスラインＬＷが提供されてもよい。バスラインＬＷ上の信号は、白色ＬＥＤのオン／オフを制御する。したがって、ＶＩＮがそのレンジ内で増加するとき、光の色は赤色から緑色、緑色から青色、青色から白色に変化してから赤色に戻る。また、この色シーケンスを発生するために白色光を提供する他の方法が採用されてもよい。たとえば、「白」色は、適量の赤色、緑色、および青色を混合することによって発生されてもよい。経験的に、３０：５９：１１のＲ：Ｇ：Ｂ比は、人間の目で認識される許容範囲の「白」色（「認識白色」）を発生することが判っている。
【００３７】
これらのダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ’４、Ｄ５、Ｄ’５、Ｄ”５、Ｄ６などは、ダイオードアレイ５００を形成する。このダイオードアレイ５００は、アナログ−アナログ信号変換器１０４の出力チャネルとデータバス１０８との間の一方向絶縁性を示す。ここで、一方向性はダイオードアレイ内のダイオードによって示される。一方向性は、ＤＣ情報を通過させてデータバス１０８に伝送することができるが、データバス１０８からのフィードバックをアナログ−アナログ信号変換器１０４に返送することはできない。図から分かるように、所要の一方向性結合を提供するためにダイオード以外の結合素子を使用することができる。一方向性を有する他の結合素子を用いる一方向性結合ユニットの例を後で示す。
【００３８】
データバス１０８を備えておくと、アナログ−アナログ信号変換器１０４からデータバス１０８への情報の伝達、および周辺装置の駆動、すなわち、周辺装置の動作の制御の簡素化に役立つ。図５Ｄに示される実施形態では、３つの周辺装置、すなわち、赤色、青色、および緑色のカラーＬＥＤしかない。各色は、対応する独自のバスライン、すなわち、Ｒバスライン、Ｇバスライン、およびＢバスラインの１つを有する。混合色を表すチャネルからの信号の区切りと種々のチャネルからの出力の混合はいずれも、データバス１０８によって容易になる。各バスライン上の信号は、これらのカラーＬＥＤに直接送られる。以下に記載されるように、データバス１０８は、ゲート／インタフェースモジュールを介して上記の周辺装置に動作可能に接続されてもよく、この接続によって、システムはより広範な周辺装置を駆動することが可能となる。
【００３９】
これらの例では出力特性を説明するためにＬＥＤアレイが用いられているが、これらのバスライン上の信号はＬＥＤアレイに限らず他の周辺装置を駆動するために使用することができる。たとえば、本明細書に記載されるＬＥＤの例は、結果として得られる駆動電流によって駆動されるＬＥＤの照明を示す。また、ドライバ回路が十分な電流を供給するならば、これらの同じ電流が多数のモータを駆動するために使用されてもよい。モータは、たとえば、ロボットの動きを操作（または制御）するために使用されてもよい。また、これらの電流は、多相電流または多相電圧など、複数相の入力を必要とする周辺装置の動作を制御するために使用することができる。たとえば、多チャネル出力信号は、単相交流電流入力を用いて、多相モータを駆動する単相−多相変換器の出力として都合よく使用されてもよい。あるいは、各出力チャネルがアナログ−デジタル変換器を駆動するようにしてシステムをデジタル駆動装置とインターフェース接続してもよい。一般に、ドライバ回路は、データバス上の信号を変換して電流負荷または電圧負荷を駆動するために使用される。
【００４０】
オプションとして、情報、すなわち、データバス１０８上の信号を広範な周辺装置に利用できるように、ゲート／インターフェース要素１１０がデータバス１０８とドライバ回路としての周辺装置との間に提供される。図６に示される一実施形態において、ゲート／インターフェース要素１１０は、出力位相のそれぞれ、すなわち、Ｒ  ＬＥＤ、Ｇ  ＬＥＤ、およびＢ  ＬＥＤのそれぞれを駆動する各バイポーラ接合トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＢ１、ＴＢ２を有する。また、ゲート／インターフェース要素１１０は、駆動回路全体のゲート制御に使用されるバイポーラ接合トランジスタを含む。図６の例は、反対の出力極性を有する２つのグループのバイポーラ接合トランジスタを示す。第１のグループは３つのトランジスタＴＲ１、ＴＧ１、およびＴＢ１からなり、第２のグループはトランジスタＴＲ２、ＴＧ２、ＴＢ２からなる。駆動回路全体のオン／オフは、第１のグループのトランジスタをゲート制御する「ハイ」ゲートトランジスタＴＨと、第２のグループのトランジスタをゲート制御する「ロー」ゲートトランジスタＴＬとによって制御され、ゲートトランジスタの各々は制御バスラインＣ上の信号によって制御される。
【００４１】
好都合なことに、特定のアプリケーションでは、電圧を電源としてシステムに供給し、また入力信号として入力モジュールに供給するために単線を使用することが望まれる。これは、たとえば、３つのカラーＬＥＤを使用して放出される色を変えることによって電源の電圧を示すアプリケーションであってもよい。ＤＣオーバフロー回路１１２は、システムの公称（すなわち、内部レギュレーション）電圧を超える過電圧を抽出し、この「オーバフロー」を入力信号として入力モジュール１０２に提供する。これは図７に示されている。オーバフロー回路１１２は、電圧降下を提供して電源電圧ＶＳを予測される範囲の入力電圧ＶＩＮまで下げるための直列接続されたダイオードＤＸ，ＤＹ，・・・ＤＺを含む。保護ダイオードＤは、電源電圧ＶＳをシステム１００’の回路に結合してＶ＋で電源を供給する。内部電圧レギュレータ（図示せず）が、Ｖ＋においてシステム１００’に供給する電圧を安定化する。
【００４２】
図７を参照すると、本発明の実施形態による完全なシステム１００’が構成部品の各々に対して示される代表的な回路で描かれている。これは３つ個々の光の輝度を駆動するアプリケーションであるが、さらに多くの光を容易に追加し得ること、あるいは回路構成を容易に変更して他種の出力装置を駆動し得ることは理解されよう。一つの一般的な構成は、単一の照明ユニット７０２にパッケージされた赤色（Ｒ）ＬＥＤ、緑色（Ｇ）ＬＥＤ、および青色（Ｂ）ＬＥＤを駆動することができる。あるいは、グレイスケールランプおよびＵＶランプまたはＩ／Ｒランプを駆動するために同じ回路構成を採用することができる。グレイスケールランプは、それぞれ「冷白色」（すなわち、高域スペクトル端からの寄与が比較的強いか、または典型的な「認識白色」よりも赤色成分が少ない）、「認識白色」、または「暖白色」であってもよい。システム１００’の入力は、Ｖ＋とグラウンドの間に接続される可変抵抗器、あるいは前記のように電圧オーバフロー回路１１２を介して電源電圧によって駆動される可変抵抗器のいずれかから選択され得る。入力値が最小値から最大値まで変化すると、照明ユニット７０２から放出される光の色は、たとえば、青色から緑色、そして赤色へと連続的に変化し、入力値が最小であるときの青色光から入力値が最大であるときの赤色光までのスペクトルにおけるすべての色に及ぶ。
【００４３】
図７では、２つのサブレンジ信号発生器４００のみが詳しく示されている。併用される一連のダイオードとこれに対応するアナログ−アナログ変換器とは、静的なアナログ自己分流ＤＣ電圧／電流ラダー７０４を形成する。前記のように、直列接続された多数のダイオードは、入力レンジ全体を各々が約０．６Ｖの複数のサブレンジに区分する。各サブレンジの幅と端点は、たとえば、アナログ−アナログ変換器１０４に採用される抵抗器の値によってさらに微調整され得る。ラダー７０４の各レベルは出力チャネルに対応する。各チャネルは、一般に、図２に示されるような単一ピークを有する出力信号を発生する。チャネル、すなわち、サブレンジの立上り領域２１８はその前のチャネルの減衰領域２２２と重なり、したがって、入力信号が徐々に増加すると、重なりは前のチャネルから現在活性化されているチャネルまで滑らかな遷移をもたらす。同様に、減衰領域２２２は次のチャネルの立上り領域２１８と重なる。現在のチャネルが弱まるとき、現在のチャネルの立上り領域と次のチャネルの立上り領域との重なりは次のチャネルに滑らかな遷移をもたらす。好ましくは、隣接チャネルからの結合出力信号強度が加わって１００％になり、したがって、照明ユニットが一方の色から他方の色に遷移するときに知覚可能な光強度に変化がない。
【００４４】
各チャネルの出力は、一方向性結合ユニット１０６内のダイオードを介してバスラインに結合される。各出力チャネルをデータバスに結合するダイオードは、ダイオードアレイ５００を形成する。前記のように、ダイオードアレイ５００は、サブレンジ信号発生器４００からデータバス１０８までの出力信号の一方向性結合を行ってデータバス１０８からのフィードバックを絶縁する。さらに、前記のように、ダイオードアレイ５００は、データバス１０８への接続によって種々の出力チャネルからの信号の混合、たとえば、Ｒ／ＢチャネルおよびＲバスラインにおけるＲチャネルからの信号の混合と、Ｒ／ＢチャネルおよびＢバスラインにおけるＢチャネルからの信号の混合をも行う。また、データバス１０８への接続によってダイオードアレイ５００から提供されるのは、種々のバスラインに結合するための、選択された出力チャネルからの信号の区切りである。
【００４５】
各出力位相、すなわち、各バスラインからの信号は、周辺装置、この場合、カラーＬＥＤを駆動するための独自の駆動回路を有する。ＬＥＤダイオードＤＢ、ＤＧ、およびＤＲからなるＬＥＤアレイ７０６は、この例では周辺装置である。各駆動回路はその線形増幅部分で動作する。たとえば、青色チャネルの出力、すなわち、青色バスライン上の信号は、バイポーラ接合トランジスタＴＢのベースに結合され、ＴＢはさらに青色バスライン上の信号を増幅して青色カラーＬＥＤ  ＬＥＤＢを駆動する。駆動電流の強度は、変換エンジンから受け取られる出力の強度、すなわち、変換エンジンの出力の値に対応する。青色バスライン上の信号がそのピークに達すると、駆動電流もそのピークに達して青色ＬＥＤの強度をその最高輝度レベルまで駆動する。同様に、他の色、すなわち、緑色ＬＥＤ  ＬＥＤＧおよび赤色ＬＥＤ  ＬＥＤＲのＬＥＤは、バイポーラ接合トランジスタＴＧおよびＴＲを備えるそれぞれの駆動回路によって駆動される。
【００４６】
さらなる制御を行うために、第１のゲート制御バイポーラ接合トランジスタＴＧ１を備えるゲート回路が、ゲート／インターフェース要素１１０のすべてのチャネルに対するすべての駆動回路を制御する。したがって、制御信号によって制御されるトランジスタＴＧ１は、データバス上の信号からすべての周辺装置を選択的に切り離すことができる。制御信号は、制御バスライン（図示せず）またはその他のいかなる適切な手段によって供給されてもよい。ＬＥＤアレイ全体のオン／オフ制御によって、システム１００’はストロボ照明効果などの多くの視覚効果を生み出すことができる。この例では各位相に対して唯一のＬＥＤが１つのみ示されているが、低電圧Ｖ＋を使用する場合は並列に、または高電圧を使用する場合は直列に、あるいは電圧および電流要件に応じて直列接続と並列接続の任意の適切な組合せによって複数のＬＥＤが接続され得ることは理解されよう。
【００４７】
同様に、ラダー７０４全体を制御するために、ゲート制御バイポーラ接合トランジスタＴＧ２が設けられる。こうすることによって、一方向性結合ユニット１０６に接続されるアナログ−アナログ変換器を選択的に有効にすることができる。たとえば、代替的なアナログ−アナログ変換器（図示せず）を一方向性結合ユニット１０６に接続することができ、その動作は別のゲート制御トランジスタ（図示せず）によって有効にされる。それゆえ、どのアナログ−アナログ変換器が有効にされるかは、どのゲート制御トランジスタがオンされるかに左右される。それゆえ、ゲート制御トランジスタＴＧ２は、選択機能を備えており、多チャネル出力信号をデータバスに伝送するためにアナログ−アナログ変換器の１つを選択することができる。
【００４８】
図８は、代替的なアナログ−アナログ変換器の使用法を示す。これは光電式アナログ−アナログ変換器８００である。この例では、円弧８０４などの経路に沿って移動可能な光源８０２が設けられる。複数の光検出器８０６が互いに間隔をあけて支持体８０８に配置される。支持体８０８は、光源８０２の経路８０４から間隔をあけて配置される。各検出器８０６は、異なるチャネルに割り当てられ、検出器の出力は割り当てられたチャネルの出力値である。光源８０２は、制限されてはいるが調整可能な幅の光線８１０を有する。光線８１０の幅は、すべての光検出器８０６を同時に照射しないように選択されるが、少なくとも２つの光検出器８０６を同時に照射する。好ましくは、光線８１０の幅と光検出器８０６間の間隔は、光源８０２がせいぜい２つの検出器を同時に照射し得るものである。光源８０２が円弧８０４の一端から他端まで移動すると、光検出器８０６の各々はまず部分的に照射され、完全に照射され、部分的に照射され、そして照射されなくなる。光検出器８０６は、一般に、部分的な照射期間の少なくとも一部の間に、その最も近い隣の光検出器とともに同時に照射される。この後、光検出器８０６に対応するチャネルの出力値が図２に示されるようなプロファイルに従う。他の光検出器８０６、光源８０２、および光線８１０の幅に対する光検出８０６の位置決めを調整すると、各サブレンジの信号のプロファイルとこれらのプロファイルの重なりとを調整することができる。あるいは、この目的で光線８１０の幅を調整することができる。さらに、検出器８０６における電気信号は、データバス１０８の複数のバスラインに送られてもよいが、複数の光検出器１０８が同じ場所に配置されて、各検出器が単一バスラインに結合されてもよい。同じ場所にあるこれらの光検出器が照射されると、信号を同じ場所にあるこれらの検出器に接続されたすべてのデータバスラインへ送ることができ、多相構成を同時に有効にする代替方法が得られる。
【００４９】
この変換エンジンからの出力値は、アナログ・データ・バス１０８に送られて多チャネル駆動モジュール、すなわち、ゲート／インターフェース要素１１０を前記と同様に駆動することができる。この例では、入力は支持体８０８に配置された光検出器の各々に関する光源８０２の相対位置である。図から分かるように、光源と支持体の相対的な動きは、入力信号を変化させ、その結果、多チャネル出力信号を発生するために利用することができる。相対位置は、ダイヤルを用いて手動で変えることができるか、または温度や電源電圧など、別の入力信号の変化によって駆動することができる。また、相対位置は、支持体８０８を固定光源８０２に対して移動することによって変えることができる。また、光検出器８０６は車輪の表面に配置されてもよく、固定光源に対する車輪の回転はアナログ信号を多チャネルアナログ出力信号に変換するために利用されてもよい。入力信号は、ステップモータ（図示せず）を駆動し車輪を回転させて多チャネルアナログ出力信号を発生させるために利用することができる。
【００５０】
単一チャネルアナログ信号からの変換は本明細書に示す例に限らず多くの異なる方法で実現され得ることは理解されよう。いくつかのさらなる例を以下で説明する。たとえば、磁気誘導に基づく磁気結合が利用されてもよい。磁石が一次結合素子として使用されてもよく、多数のコイルが二次結合素子として使用されてもよい。コイル近傍の磁石の動きに応答して、これらのコイルに電流が出力信号として発生するようにしてもよい。同様に、一次コイルを一次結合素子として使用することができる。複数の二次コイルを図８に示す光検出器と同様に配置することができる。一次コイルをその内部に電流が流れている状態で複数の二次コイルに対して移動すると、二次コイルの誘導電流が多チャネル出力を形成する。
【００５１】
また、図から分かるように、一方向性結合ユニットにはダイオードを使用する必要がない。他の一方向性カプラを使用することもできる。たとえば、一代替実施形態において、光電結合が使用される。これは図９に示される。図９に示されるように、本質的に感光トランジスタ９０４および白色ＬＥＤまたは赤外ＬＥＤなどの発光素子９０２の範疇に入る光検出器からなる光電カプラは、ダイオードアレイ５００のダイオードに置き換わる。発光素子９０２は、アナログ−アナログ変換器１０４からの出力信号によって駆動される。各感光トランジスタ９０４は、データベース８０８に接続される。発光素子９０２から放出される光は出力信号をアナログ−アナログ変換器１０４から光検出器に伝送するが、データバス１０８からの信号を感光トランジスタ９０４によって発光素子９０２に返送することはできない。
【００５２】
これまで、本発明の様々な実施形態を詳細に説明してきた。本実施形態に対して数多くの改良、適合、および変形が本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることを当業者は理解するであろう。上記の最良な態様に対する変更および／または追加は、本発明の本質、趣旨、または範囲から逸脱することなくなされ得るため、本発明は本明細書に限定されるものではなく添付の特許請求の範囲によってのみ制限されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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