(57)【要約】  本発明は、パルス幅変調（ＰＷＭ）方法及び装置、並びにそれらにより駆動される光源を提供する。特に、本発明は、所望な解像度及び周波数を有するＰＷＭ信号を、より低い解像度及び／又は周波数を有するＰＷＭ信号を提供することに従来制限されていた生成手段を用いて、生成するＰＷＭ方法及び装置を提供する。本発明のＰＷＭ方法及び装置は、相対的に高いＰＷＭ解像度及び／又は周波数が望まれるが、このようなＰＷＭ信号を生成する生成モジュールの選択が費用及び／又は他のこのような制限によって相対的に制限される多数の応用例において使用され得る。例えば、本発明の方法及び装置によって生成されるＰＷＭ信号は、応用例に関してすぐに相対的に費用の掛かり得る駆動コンポーネントを使用することなく、光源の１つ以上の発光要素の出力を正確に制御する、すなわち、調光及び／又は色レベルを制御するのに有用であり得る。
2010502166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望な解像度及び周波数を有するＰＷＭ信号を生成する装置であって、
前記所望な解像度を有する第１ＰＷＭ信号を生成する生成モジュールと、
前記第１ＰＷＭ信号を前記所望な周波数を示す参照信号と比較し、これにより前記所望な解像度及び周波数を実質的に有する第２ＰＷＭ信号を生成するように構成される比較モジュールと、
を含む装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、更に、前記第１ＰＷＭ信号を前記第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルを示す中間信号へ変換する変換モジュールを含み、前記比較モジュールが、前記中間信号を前記参照信号と比較し、これにより前記第２ＰＷＭ信号を生成するように構成される、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記中間信号がアナログ信号を含み、前記比較モジュールが、前記アナログ信号を前記参照信号と比較するように構成される、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記生成モジュールが、マイクロプロセッサ、処理器、デジタル処理器、フィールドプログラマブルゲートアレイ、計数器、タイマ、及びオペアンプのうちの１つ以上を含む、装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置であって、前記変換モジュールが、デジタル／アナログ変換器、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタ、及びローパスフィルタのうちの１つ以上を含む、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記変換モジュールがローパスフィルタを含み、前記ローパスフィルタが、受動型第１次フィルタ、能動型第１次フィルタ、受動型のより高い次元のフィルタ、及び能動型のより高い次元のフィルタのうちの１つ以上を含む、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記比較モジュールが、比較器、オペアンプ、シュミットトリガ、及び位相ロックループのうちの１つ以上を含む、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、前記比較モジュールが、高速比較器を含む、装置。
【請求項９】
請求項３に記載の装置であって、前記参照信号が、三角形信号及びノコギリ歯信号を含む群から選択されている、装置。
【請求項１０】
前記所望な解像度及び周波数を有する２つ以上の同時ＰＷＭ信号を生成するための、請求項３に記載の装置であって、前記生成モジュールが、２つ以上の同時第１ＰＷＭ信号を生成し、前記変換モジュールが、前記同時第１ＰＷＭ信号のそれぞれを対応するアナログ信号へ変換し、前記比較モジュールが、前記対応するアナログ信号を１つ以上の参照信号と比較し、これにより前記所望な解像度及び周波数を有する対応する同時第２ＰＷＭ信号を生成するように構成される、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、前記比較モジュールが、前記対応するアナログ信号を、１つ以上の対応する信号特性を前記対応する同時第２ＰＷＭ信号へ与えるように設定される対応する参照信号と比較するように構成される、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、前記１つ以上の対応する信号特性が、周波数、位相、及び変調のうちの１つ以上を含む、装置。
【請求項１３】
光源の１つ以上の発光要素を駆動させる駆動信号を生成するのに使用する、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
所望な解像度及び周波数を有するＰＷＭ信号を生成する方法であって、
前記所望な解像度を有する第１ＰＷＭ信号を生成するステップと、
前記所望な解像度及び周波数を実質的に有する第２ＰＷＭ信号を生成するために、前記第１ＰＷＭ信号を前記所望な周波数を示す参照信号と比較するステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、更に、前記第１ＰＷＭ信号を前記第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルを示すアナログ信号へ変換するステップを含み、前記比較するステップが、前記第２ＰＷＭ信号を生成するために、前記アナログ信号を前記参照信号と比較するステップを含む、方法。
【請求項１６】
前記所望な解像度及び周波数を有する２つ以上の同時ＰＷＭ信号を生成するための、請求項１５に記載の方法であって、前記生成するステップが、２つ以上の同時第１ＰＷＭ信号を生成するステップを含み、前記変換するステップが、前記同時第１ＰＷＭ信号のそれぞれを対応するアナログ信号へ変換するステップを含み、前記比較するステップが、前記所望な解像度及び周波数を有する対応する同時第２ＰＷＭ信号を生成するために、前記対応するアナログ信号のそれぞれを１つ以上の参照信号と比較するステップを含む、方法。
【請求項１７】
１つ以上の発光要素と、
前記１つ以上の発光要素のうちのそれぞれを、所与の周波数及び対応する相対強度で駆動させる駆動システムであって、当該駆動システムが、
前記１つ以上の発光要素のうちのそれぞれに関して、前記対応する相対強度を示すデューティーサイクルを有する第１ＰＷＭ信号を生成する生成モジュールと、
各前記第１ＰＷＭ信号を前記所与の周波数を示す参照信号と比較し、これにより、前記対応する相対強度で前記１つ以上の発光要素のうちの対応する１つを駆動するようにさせる前記所与の周波数で対応する第２ＰＷＭ信号を生成するように構成される比較モジュールと、
を有する、光源。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光源であって、前記駆動システムが、更に、各前記第１ＰＷＭ信号を前記第１ＰＷＭ信号の前記デューティーサイクルを示すアナログ信号へ変換する変換モジュールを含み、前記比較モジュールが、前記アナログ信号を前記参照信号と比較し、これにより前記対応する第２ＰＷＭ信号を生成するように構成される、光源。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光源であって、当該光源が、２つ以上の発光要素を含み、前記比較モジュールが、各前記アナログ信号を、１つ以上の対応する信号特性を前記対応する同時第２ＰＷＭ信号へ与えるように設定される参照信号と比較するように構成され、これに従い前記１つ以上の発光要素のうちの前記対応するものを駆動するようにさせる、光源。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光源であって、前記１つ以上の対応する信号特性が、周波数、位相、及び変調のうちの１つ以上を含む、光源。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光源であって、前記１つ以上の対応する信号特性が、前記光源の電源へ適用される負荷が前記対応する第２ＰＷＭ信号の期間にわたり分布されるように、対応する位相を有する、光源。
【請求項２２】
請求項２１に記載の光源であって、前記１つ以上対応する信号特性が、更に、対応する変調を含み、前記対応する変調が、前記２つ以上の発光要素を用いて情報の通信を提供し、そして前記対応する位相が、前記２つ以上の発光要素を介して通信されるべきほぼ連続的な信号を提供する、光源。
【請求項２３】
請求項１７に記載の光源であって、所望な解像度を有する各前記第１ＰＷＭ信号を生成する前記生成モジュールが、各前記対応する相対強度において所望なレベルの制御を提供する、光源。
【請求項２４】
請求項２３に記載の光源であって、前記所望なレベルの制御が、各前記対応する相対強度にわたる所望な調光制御の関数として決定される、光源。
【請求項２５】
請求項２３に記載の光源であって、対応するスペクトル出力を有する２つ以上の発光要素を含む光源であり、前記所望なレベルの制御が、前記２つ以上の発光要素間において所望な相対強度制御の関数として決定され、これにより、制御される合成スペクトル出力を提供するようにさせる、光源。
【請求項２６】
請求項２５に記載の光源であって、前記合成スペクトル出力が、選択された白色光、選択された色付き光、選択された色度、選択された色レンダリング指数、選択された色品質スケール、選択された出力効率、選択された輝度、及び選択された色温度のうちの１つ以上を含む、光源。
【請求項２７】
請求項２５に記載の光源であって、前記所望なレベルの制御が、更に、所望な調光制御の関数として決定される、光源。
【請求項２８】
請求項１７に記載の光源であって、前記比較モジュールが、位相ロックループを含み、この場合、前記参照信号が、前記位相ロックループの出力の関数として提供される、光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明及び信号の変調の分野、特に、パルス幅変調（ＰＷＭ）の方法及び装置、並びにこれらにより駆動される光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体状態半導体及び有機発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光装置の光束の開発及び向上における進展は、このような装置を、建築物、環境、及び沿道の照明を含む一般照明応用例において使用するのに適するようにした。発光ダイオードは、白熱灯、蛍光灯、及び高出力放電灯などの光源との競争力を益々付けてきた。また、選択するＬＥＤ波長の選択肢が増加するにつれ、白色光及び色変化ＬＥＤ光源が、より一般的になってきた。したがって、このような光源から出力される光において向上された制御に関する必要性が常に存在する。
【０００３】
ＬＥＤの有利な点は、ターンオン及びターンオフの時間が、通常100ナノ秒より小さいことである。ＬＥＤの平均輝度強度は、したがって、ＬＥＤ工藤電流のパルス幅変調（ＰＷＭ）とともに固定一定電流電源を用いて制御され得、この場合、時間平均輝度強度は、ＰＷＭデューティーサイクルに線形的に比例する。この技術は、米国特許第4,090,189号に開示され、そして「Gage,  S.,  M.  Modapp,  D.  Evans,  and  H.  Sorenson.  1977,  Optoelectronics  Applications  Manual,  New  York,  NY:  McGraw-Hill  Book  Company」において文書化されており、この場合、単一のＬＥＤの色が考慮されている。同様に知られているように、パルス符号変調（ＰＣＭ）も、ＬＥＤの動作を制御する更に別の手法である。
【０００４】
ウェブ上の文書「"A  Brief  History  of  LED  Lighting",  Middlesex,  UK:  Artistic  License  Inc.,  2002」によると、J.  Laidman氏は、1979年に多重の単色ＬＥＤに関するＰＷＭ方式制御器を用いる、Sound  Chamberという名の会社のための商用製品を開発した。多重の単色ＬＥＤを用いる類似するＰＷＭ方式方法及び制御器も、後に米国特許第4,845,481号として開示された。これらの発明に従うと、異なる輝度強度の単色を光学的に混ぜ合わせることによって、本質的に無限の範囲の色が生成され得る。
【０００５】
このような変調された信号は、実用的であるが、一般的に、人間によって快適に知覚され得る明確な照明効果を生成するために、多数の要件を満たす必要がある。すなわち、より高い周波数における変調が、光源のフリッカ、温度サイクル、及び可聴ノイズなどの特定の周波数依存効果を避けるために、必要とされ得る。
【０００６】
また、多くの応用例において、ＬＥＤの出力の正確な制御が、例えば、所望な光源の調光及び／又は色制御を提供するためなどに、必要とされ得る。上述の及び他のこのような不所望な周波数依存効果を最小化するために特に選択されるスイッチング周波数における、このような制御を必要とされる高解像度ＰＷＭ信号は、一般的に、高速なマイクロプロセッサの使用を必要とし、このマイクロプロセッサは、極めて高価であり得、大抵の照明応用例に関して非現実的であり得る。以下に、ＰＷＭ信号を生成する装置及び／又は方法のいくつかの例を提供する。
【０００７】
米国特許出願第2005/0191043号において、モータ駆動装置が開示されており、この場合、電源回路は、モータの有効化及び終了のうちの少なくとも一つの時にフィードバック抵抗の値を変更することによって、出力電圧を変化させ、これにより、高速及び低速のいずれにおいてもモータを有効化させることを可能にする。開示される装置において、入力信号を参照ノコギリ歯信号と比較することによって生成されるＰＷＭ信号は、装置の金属酸化物半導体（ＭＯＳ）を駆動させるのに使用される。
【０００８】
米国特許出願第2005/0190142号において、環境光センサが環境光のレベルと線形に変化する電流信号を生成するような、ディスプレイの輝度を制御する一方で、環境光補正を考慮する方法及び装置が開示されている。この電流信号は、環境光変動に関して自動的に補償する輝度制御信号を生成するために、ユーザ調光制御入力によって乗算される。乗算関数は、比較的高い環境光のレベルにおいて、顕著なユーザ調光制御を提供する。調光制御入力は、ＰＷＭ論理信号、又は直流信号を含み得る。後者の場合、直流信号及び参照ノコギリ歯ランプ信号が、透過ＰＷＭ論理信号を生成する比較器へ入力として提供される。
【０００９】
「EDN  Design  Idea  titled  "DDS  circuit  generates  precise  PWM  waveforms",published  October  2,2003  (http://www.edn.com/article/CA324406.html)」において、精細な周波数解像度を有する高精度ノコギリ歯波形が比較器へ入力として直接デジタル合成器（ＤＤＳ）によって提供される、精細なＰＷＭ信号を生成する回路が開示されており、この比較器のしきい値レベルは、アクチュエータフィードバックループによって制御される。
【００１０】
上述の例は、ＰＷＭ信号を生成する様々な手段を提供する。しかし、上述の参考文献のうちの１つも、高い程度のＬＥＤ光源出力制御を提供する一方で、このような光源に関連される製造及び費用の制限を尊重するのに適したＰＷＭ信号を生成する適切な手段を開示しない。
【００１１】
結果として、既知のＰＷＭ技術の欠点のいくつかを克服するＰＷＭ信号を生成する方法及び装置に関する必要性が存在する。
【００１２】
この背景情報は、本発明に対して関連し得ると本出願人によって信じられている情報を公開するために提供されている。上述の情報のいかなるものも本発明に対して先行技術を構成するということの何の承認も必ずしも意図されておらず、且つそう解釈されるべきでない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、ＰＷＭの方法及び装置を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、上述のＰＷＭの方法及び装置によって駆動される光源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に従う発明の態様に従うと、所望な解像度及び周波数を有するＰＷＭ信号を生成する装置であって、前記所望な解像度を有する第１ＰＷＭ信号を生成する生成モジュールと、前記第１ＰＷＭ信号を前記所望な周波数を示す参照信号と比較し、これにより前記所望な解像度及び周波数を実質的に有する第２ＰＷＭ信号を生成するように構成される比較モジュールと、を含む装置が提供される。
【００１６】
本発明の別の態様に従うと、所望な解像度及び周波数を有するＰＷＭ信号を生成する方法であって、前記所望な解像度を有する第１ＰＷＭ信号を生成するステップと、前記所望な解像度及び周波数を実質的に有する第２ＰＷＭ信号を生成するために、前記第１ＰＷＭ信号を前記所望な周波数を示す参照信号と比較するステップと、を含む方法が提供される。
【００１７】
本発明の別の態様に従うと、光源であって、１つ以上の発光要素と、前記１つ以上の発光要素のうちのそれぞれを、所与の周波数及び対応する相対強度で駆動させる駆動システムであって、当該駆動システムが、前記１つ以上の発光要素のうちのそれぞれに関して、前記対応する相対強度を示すデューティーサイクルを有する第１ＰＷＭ信号を生成する生成モジュールと、各前記第１ＰＷＭ信号を前記所与の周波数を示す参照信号と比較し、これにより、前記対応する相対強度で前記１つ以上の発光要素のうちの対応する１つを駆動させるように促進させる前記所与の周波数で対応する第２ＰＷＭ信号を生成するように構成される比較モジュールと、を有する、光源が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施例に従う、ＰＷＭ信号を生成する装置の高いレベルのボックス図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に従う、ＰＷＭ信号を生成する装置の図である。
【図３】図３は、本発明の実施例に従う、ＰＷＭ信号によって駆動される光源の図である。
【図４】図４は、本発明の実施例に従う、ＰＷＭ信号によって駆動される別の光源の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
定義
「発光要素」（ＬＥＥ）という用語は、両端に電位差を印加する又は電流を通すことなどによって活性化される場合に、例えば可視光領域、赤外線及び／又は紫外線領域などの電気磁気的スペクトルの領域又は領域の組み合わせにおいて放射物を発する装置である。したがって、発光要素は、単色、疑似単色、多色、又は広帯域スペクトル放射の特性を有し得る。発光要素の例は、当業者によって直ちに理解され得るように、半導体、有機若しくはポリマ／重合体発光ダイオード、光学的励起蛍光体被膜の発光ダイオード、光学的励起ナノ結晶発光ダイオード、又は他の類似の装置を含む。更に、発光要素という用語は、例えばＬＥＤダイなどの放射物を発する特定の装置を規定するように使用され、且つ、放射を発する特定の装置及び１つ又は複数の当該特定の装置が配置される筐体又はパッケージとの組み合わせを規定するようにも等しく使用され得る。
【００２０】
本文書で使用されるように、「おおよそ(about)」という用語は、定格値から+/-10%の変動を参照する。このような変動は、具体的に参照されるか否かに関わらず、本文書において提供されるいかなる値にも常に含まれることを理解されるべきである。
【００２１】
別段規定されない場合、本文書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
【００２２】
本発明は、パルス幅変調（ＰＷＭ）方法及び装置、並びにそれらにより駆動される光源を提供する。特に、本発明は、所望な解像度及び周波数を有するＰＷＭ信号を、この所望とされるものよりも低い解像度及び／又は周波数を有するＰＷＭ信号を提供することに従来制限されていた生成手段を用いて、生成するＰＷＭ方法及び装置を提供する。
【００２３】
当該装置は、所望な周波数よりも小さい第１周波数で所望な解像度を有する第１ＰＷＭ信号を出力として生成するように構成される生成モジュールを含む。この第１ＰＷＭ信号、すなわちこれらのデューティーサイクルを示す中間信号が、比較モジュールの第１入力へ供給される。所望な周波数を示す参照信号も、比較モジュールの第２入力へと供給される。比較モジュールは、実質的に所望な周波数及び解像度を有する第２ＰＷＭ信号を、第１ＰＷＭ信号及び参照信号の比較に基づき、生成するように構成される。この手法において、本発明に従う装置及び方法は、生成モジュールの動作速度によって決定されない所望な解像度及び周波数を有するＰＷＭ制御信号を生成し得る。
【００２４】
一つの実施例において、当該装置は、第１ＰＷＭ信号を、比較モジュールの第１入力へ供給される中間信号へ変換するように構成される変換モジュールを更に含む。上述されるように、比較モジュールは、実質的に所望な周波数及び解像度を有する第２ＰＷＭ信号を、中間信号及び参照信号の比較に基づき、生成するように構成される。例えば、変換モジュールは、第１ＰＷＭ信号を、第１ＰＷＭ信号デューティーサイクルを示すアナログ信号へ変換し得る。
【００２５】
別の実施例において、装置はデジタル領域において実施化され、この場合、第１ＰＷＭ信号は、例えば、第１ＰＷＭ信号の周波数をアップコンバートするのに使用される、位相ロックループ（ＰＬＬ）への入力として供給される一方で、このデューティーサイクルを実質的に維持する。このような実施例において、ＰＬＬの出力は、例えば、一般的に周波数分割の後に、参照信号として使用され得、これにより、出力信号は、第１ＰＷＭ信号周波数の常数として表現される所望な周波数として生成される。
【００２６】
上述の異なる組み合わせ及び構成が、所望な結果を生成するために動作可能なように結合された個別の及び／又は組み合わせられたモジュールによって提供され得ることは明らかである。例えば、上述のモジュールのそれぞれは、一つの実施例において、所望な出力を提供するために、単一の回路又はチップ設計内に統合され得る一方で、別の実施例において、上述のモジュールのそれぞれは、組み合わせられた回路の個別のコンポーネントとして組み立てられる。別の実施例において、変換モジュール、比較モジュール、参照信号生成器は、全て、単一の回路又は装置内に含まれ、且つ処理器又は同様なものなどの生成モジュールへ動作可能に結合される。他の組み合わせ及び構成が、以下の説明を参照して当業者にとって明らかになる。
【００２７】
本発明のＰＷＭ方法及び装置は、相対的に高いＰＷＭ解像度及び／又は周波数が望まれるが、このようなＰＷＭ信号を生成する生成モジュールの選択が費用及び／又は他のこのような制限によって相対的に制限される多数の応用例において使用され得る。例えば、本発明の方法及び装置によって生成されるＰＷＭ信号は、応用例に関してすぐに相対的に費用の掛かり得る駆動コンポーネントを使用することなく、光源の１つ以上の発光要素の出力を正確に制御する、すなわち、調光及び／又は色レベルを制御するのに有用であり得る。以下において、説明は、光源の１つ以上の発光要素を駆動させる駆動システムを提供する文脈において本発明のＰＷＭ方法及び装置を適用することに主に焦点を当てており、当業者であれば、例えば、モータ制御又はブレーキ制御などの他の多数の応用例へ、開示されるＰＷＭ方法及び装置の適用を直ちに理解し得る。
【００２８】
一般的に、発光要素から出力される光の制御は、上述されるように、パルス幅変調（ＰＷＭ）又はパルスコード変調（ＰＣＭ）信号を用いて達成され得る。これらの変調方法を使用して、発光要素は、実質的に何の発光もない状態及び実質的に完全な発光の状態との間において切り替えるように駆動されるのに成功し得る。切り替え周波数が十分に高い場合、発光要素によって出力される時間平均光に実質的等しい実質的に連続的な出力強度が、人間である観察者によって知覚される。
【００２９】
このようであるので、ＰＷＭは、所望な出力強度を提供するために、発光要素の出力を変調するのに使用され得る。発光要素を駆動させる駆動システムのに使用されるＰＷＭ信号のデューティーサイクルを調整することによって、すなわち、パルスの幅を変化させることによって、出力強度も調整され得る。このような強度制御は、例えば、様々な光源調光レベルなどを提供するために実施化され得る。
【００３０】
白色光又は色変化光源において、それぞれが対応する放射スペクトル（例えば、ピーク波長、主色など）を有する２つ、３つ又はそれ以上の発光要素が、所望な出力スペクトル（例えば、色、スペクトルプロファイル、色品質及び／又はレンダリング効率、色度など）を生成するのに組み合わせられ得る。発光要素の対応する強度を調整することによって、これにより、光源の組み合わせられた出力スペクトルを変化させ、白色光を含み得る様々な色出力が生成され得る。実質的に一定な強度比率を維持する一方で、対応する発光要素強度の全体的な調整も、様々な光源調光レベルを提供し、且つ出力スペクトル又は色を実質的に維持するために実施化され得る。代替的に、異なる色の発光要素、異なる光の色及び／又は特性の強度比率の変化が生成され得る。
【００３１】
結果として、適切な光源調光レベル及び／又は出力色制御を提供するために、光源の１つ以上の発光要素を駆動させる対応するＰＷＭ信号は、十分に高い解像度であるべきである。例えば、赤／緑／青（ＲＧＢ）光源における色制御に関して、高解像度調光方法が必要とされ得る。すなわち、完全光レベルにおいて、１又は２のちょうど気付き得る差異内に出力色を維持するために、８ビット解像度が、ＲＧＢ光源のそれぞれの色に関して必要とされ得る。更に、大抵の照明市場に関して有用である調光範囲を提供するために、1:100の調光範囲が望まれ得、このことは、各色に関して全体的な所望な解像度を、例えば約14ないし15ビットへ設定する。
【００３２】
加えて、ＰＷＭが光源調光及び色制御に関して適した技術であり得る一方で、ＰＷ駆動信号は、一つの実施例において、人間によって快適に知覚される明らかな照明効果を生成するために、複数の要件をも満たさなければならない。例えば、ＰＷＭ周波数は、生成される光の知覚可能なフリッカを避けるために、約100Hzを超えるように選択され得る。加えて、発光要素のコンパートメントが異なる比率で熱を移送及び貯蔵し得るので、より高いＰＷＭ周波数が、発光要素の温度サイクルによって引き起こされる応力の効果を低減し得、一般的な発光要素のパッケージにおいて、温度変動の不利益な効果は、例えば1kHzを超えるＰＷＭ周波数に関して無視可能になり得る。より更に、約20Hz及び約20kHzの間における切り替えは、可聴ノイズを生じさせ得、これにより、約20kHzよりも早い速度で切り替えが望ましい。現在、標準的な主流の低費用マイクロプロセッサは、16ビットにまでの解像度を提供し得るが、この解像度は、相対的に低い周波数において生成される。代替的に、これらのマイクロプロセッサは、kHzの範囲内であるが、低い方の解像度レベルにおいて、高い周波数の選択肢を提供し得る。
【００３３】
当業者は、光源が、単一の発光要素、ＲＧＢ光源におけるような３つの発光要素、赤（Ｒ）、琥珀（Ａ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の光源（ＲＡＧＢ）におけるような４つの発光要素、又はこれらのグループ、アレイ若しくは組み合わせを含むかに関わらず、上述の特徴及び制限が、本開示の全般的な範囲及び本質から逸脱することなく、様々な光源へも適用可能であり得ることを理解し得る。
【００３４】
一般的に、例えばマイクロコントローラなどを用いて生成される、ＰＷＭチャネルの速度は、処理器速度＝(2PWMビット解像度)×(PWM周波数)として表され得る。このようであるので、特定の解像度が必要とされる場合、ＰＷＭ周波数を増加させる従来の解決法は、処理器を増加させる。しかし、このことは、特に、より高速な処理器が手元の応用例に関して極めて費用の高いものになる場合に、選択肢の一つになり得ない。
【００３５】
本発明の方法及び装置は、解像度の要件を満たすために処理器速度を増加させることに対する代替案を提供する。
【００３６】
図１における装置１００として概略的に例示され、光源の発光要素を駆動させる駆動システムを提供することに関して例示的に適用可能な、本発明の装置は、第１周波数において所望な解像度を有する第１ＰＷＭ信号を出力部１０４において生成する生成モジュール１０２と、第１ＰＷＭ信号を出力部１０８において供給される（第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルを示すアナログ信号などの）中間信号へ変換する変換モジュール１０６と、中間信号をを所望な周波数を示す参照信号（例えば、所望な周波数において生成された参照信号など）と比較し、これにより所望な解像度及び周波数を有する第２ＰＷＭ信号を出力部１１４において生成するように構成される比較モジュール１１０と、を概して含む。参照信号は、例えば、信号生成器１１２によって生成され得る。
【００３７】
上述されるように、変換モジュール１０６が省略されるような他の実施例もこの場合に考慮され得ることを理解される。例えば、デジタル領域において実施化される場合に、第１ＰＷＭ信号は、例えば、位相ロックループ（ＰＬＬ）への入力として使用され得、所望な周波数を示す参照信号（例えば、ＰＬＬの周波数分割出力）と比較され得る。
【００３８】
生成モジュール
第１ＰＷＭ信号を生成するために、様々な生成モジュールが考慮され得る。一つの実施例において、生成モジュールは、所望な解像度において、しかし所望でない他の周波数におけるＰＷＭ信号を生成するように構成されるマイクロプロセッサ（又はコントローラ）である。例えば、マイクロプロセッサの出力周波数は、所望な周波数よりも低くあり得、これにより、第１ＰＷＭ信号の解像度を最大化させる一方で、マイクロプロセッサのクロック速度によって設定されるマイクロプロセッサの処理制限内に維持することを可能にする。
【００３９】
例えば、一つの実施例において、マイクロプロセッサは、約3.66kHzで14ビットＰＷＭ信号を生成するように構成される60MHz処理器である。上述されるように、14ビットＰＷＭ信号は、例えば所与の光源の色及び調光レベルなどを適切に制御するのに十分高い解像度を有し得るが、3.66kHzで所与の光源の発光要素を駆動させることは、可聴ノイズなどのいくつかの望ましくない効果を生成し得る。しかし、本発明の方法及び装置を用いると、この周波数は、より好ましい駆動周波数へ増加され得る一方で、約14ビットの所望な解像度をほぼ維持し得る。
【００４０】
明らかなように、同一の処理器が、より低い又は高い解像度のＰＷＭ信号を生成するのに使用され得る一方で、これらの出力周波数をそれぞれ増加させる又は減少させ得る。例えば、16ビットのＰＷＭ信号が60MHz処理器から必要とされる場合、出力周波数は、約900Hzに設定され得る。900Hzの駆動周波数は、様々な望ましくない効果周波数依存効果を生成し得る。本発明の装置及び方法は、このＰＷＭ周波数が、処理器速度を増加させることなく、且つ生じるＰＷＭ信号の解像度を実質的に低減させることなく、増加するようにされることを可能にし得る。
【００４１】
当業者は、他の生成モジュールが、本開示の全般的な範囲及び本質から逸脱することなく、考慮され得ることを理解し得る。例えば、より速い又は遅い処理器が、初期解像度及び周波数の第１ＰＷＭ信号を供給するのに使用され得る。一般的に、処理器の選択は、手元の応用例及び特定の応用例に関して合理的であると思われる処理器の費用に依存し得る。
【００４２】
本発明の別の実施例において、第１ＰＷＭ信号を生成する生成モジュールは、デジタル信号処理器、フィールドプログラマブルゲートアレイ、１つ以上の計数器、１つ以上のタイマ（例えば、555タイマなど）、オペアンプ回路、又は当業者によって直ちに理解され得る他の手段として構成され得る。
【００４３】
本発明の別の実施例において、生成モジュールは、処理器であり、第１ＰＷＭ信号は、処理器からＩ２Ｃ又はＳＰＩなどのデジタル形式で生成される。
【００４４】
変換モジュール
一つの実施例において、第１ＰＷＭ信号は、中間信号への変換に関する変換モジュールへ供給される。一般的に、中間信号は、第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルを示し、これにより、後者において変調される情報は、前者に実質的に維持される。例えば、一つの実施例において、変換モジュールは、第１ＰＷＭ信号の解像度が、中間信号を生成する場合に、ほぼ維持されるように、構成される。
【００４５】
一つの実施例において、変換モジュールは、フィルタ、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）及び／又は第１ＰＷＭ信号を第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルを示すアナログ信号へ変換する同様なものを含む。例えば、ローパスフィルタが、この効果を提供するために用いられ得る。例えば、受動型第１次オーダのローパスフィルタが使用され得、このフィルタは、生成モジュールから出力される第１ＰＷＭ信号をフィルタするように構成される単一の抵抗−コンデンサ（ＲＣ）回路を任意選択的に含む。別の例において、能動的及び／又はより高次のローパスフィルタが、第１ＰＷＭ信号における突然のデューティーサイクル変化に対するより速い応答を有する、出力における低いリップルを提供するのに使用され得る。
【００４６】
一つの実施例において、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、出力リップルを最小化させる一方で、速度を最大化させるにように設定され得る。例えば、第１ＰＷＭ信号の周波数が約3.66kHzである実施例において、1kHzのカットオフ周波数が十分なフィルタリングを提供するのに使用され得る一方で、第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルにおける急激な変化をなお許容し得る。このようなローパスフィルタのカットオフ周波数は、第１ＰＷＭ信号の周波数の関数として、且つ装置が使用されるべき応用例によって規定される特定の信号品質特性の関数として、調整され得る。
【００４７】
当業者は、例えばローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタなどのフィルタ、ＤＡＣの様々な組み合わせ及び／又は種類を含み得るが、これらに制限されないような他の変換モジュールが、本開示の全般的な範囲及び本質から逸脱することなく考慮され得ることを理解する。
【００４８】
本発明の別の実施例において、変換モジュールは、第１ＰＷＭ信号を生成するのに使用される処理器の一部として形成され得る。例えば、デジタル／アナログコンバータは、処理器内に存在し得る一方で、第１ＰＷＭ信号は、アナログ信号へ直接変換される。
【００４９】
比較モジュール
変換モジュールによって供給される中間信号（例えば、アナログ信号）、又は比較モジュールが省略される場合は（例えば、位相ロックループを用いてデジタル領域において動作させる場合）第１ＰＷＭ信号自体が、比較モジュールへの入力として一般的に使用される。この比較モジュールは、第１又は中間信号を所望な周波数を示す（例えば、所望な周波数で又は所望な周波数の既知の関数として生成される）参照信号と比較するように構成され、これにより、おおよそ所望な周波数で第２ＰＷＭ信号を生成する。一般的に、ＰＷＭ信号が生成される解像度は、第２ＰＷＭ信号が、第１ＰＷＭ信号と実質的に同一の解像度を有するように、任意選択的な変換及び比較過程を通じて実質的に維持される。
【００５０】
例えば、一つの実施例において、アナログ中間信号が、所望な周波数を有する参照波形と比較され得、これにより、第２ＰＷＭ信号のデューティーサイクルがこの参照信号を用いてアナログ信号の連続的な交差によって決定されるようにされる。比較された信号が、このような比較が所望な効果（例えば、線形及び／又は非線形デューティーサイクル変換、スケーリング、位相シフト及び変調など）を提供するために実行される前に、修正され得る（例えば、ＤＣオフセット、正規化、スケーリング、位相シフト及び変調など）ことは明らかである。
【００５１】
一つの実施例において、参照波形は、ノコギリ歯又は三角波形を含み、これにより、アナログ信号の、第２ＰＷＭ信号への線形変換を提供する。例えば、アナログ信号が、値が第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルを示すようなゆっくりと変化する信号（例えばＤＣ信号）により表される実施例であって、このことが、正規化アナログ信号を、均等に正規化された三角又はノコギリ歯波形と比較することによって且つこれら２つの信号間における各交差における高い値及び低い値間の比較モジュールの出力を切り替えすることによって行われる実施例において、比較モジュールから出力されるＰＷＭ信号は、第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルと実質的に同一のデューティーサイクルを有し得るが、参照波形の周波数で変調され得る。この例において、アナログ信号の値は、例えば、２の因数により変化する場合、第２ＰＷＭ信号のデューティーサイクルも同様である。更に、アナログ信号が、これらの値が第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルと実質的に同一の解像度を用いて規定されるように生成される場合、この解像度は、第２ＰＷＭ信号に実質的に維持され得る。
【００５２】
別の実施例において、アナログ信号及び参照信号の相対的な増幅は、第２ＰＷＭ信号のデューティーサイクルが第１のデューティに対してスケールされるように調整され得、これにより、デューティーサイクルが第１のデューティーサイクルの線形関数によって規定されるような第２ＰＷＭ信号を生成し得る。
【００５３】
別の実施例において、参照信号は正弦波などの非線形波形信号であり、これにより、第２のデューティーサイクルが、第１のデューティーサイクルの非線形関数によって規定される一方で、第１ＰＷＭ信号の解像度を維持するようにされる。
【００５４】
第１のデューティーサイクルに対する第２のデューティーサイクルの他のこのような機能的な変更態様は、参照波形の適切な選択により直接的に、又はアナログ及び／若しくは参照波形により間接的に実行されるかに関わらず、当業者によって明らかであるべきであり、したがって、本開示の全般的な範囲及び本質から逸脱することなく意味されるべきである。
【００５５】
一つの実施例において、比較モジュールは、例えば比較器の正入力などにおけるアナログ信号を、この例において比較器の負入力における参照信号と、連続的に比較する高速比較器を含む。
【００５６】
別の実施例において、比較モジュールは、第１ＰＷＭ信号が入力部に直接供給され、且つ参照信号が位相ロックループ出力信号の関数として供給される、位相ロックループを含む。
【００５７】
一つの実施例において、参照波形の周波数は約20kHzより上に設定され、これにより、その出力が発光要素を駆動させるように使用され得る一方で、フリッカ、温度サイクル及び／又は可聴ノイズなどの不所望な周波数依存効果を最小化させるようにされる。例えば、参照波形の周波数は、約30kHzより上に設定され得る。
【００５８】
別の実施例において、本発明の装置は、例えば、所与の光源における2つ以上の対応する発光要素を駆動させるために、対応するＰＷＭ信号を生成する2つ以上のチャネルを用いる。一般的に、共通処理器のＰＷＭレジスタは、全て共通クロックに基づく。このようであるので、新しいＰＷＭ周期の開始は、出力の全てが、同時に主張され、これにより、電源から大電流が引かれるようにされる。一つの実施例において、電源における負荷を緩和させるために、所与のチャネルに関して比較モジュールによって使用される参照波形は、他と比較されて位相シフトされ得る。各参照波形を位相シフトすることによって、元の同期されたＰＷＭ信号は、ある期間にわたり広げられ得、これにより、電源における突然の負荷を低減する。例えば、３つのこのようなチャネルが使用される、すなわちＲＧＢ光源の発光要素を駆動させる一つの実施例において、各チャネルは、ＰＷＭ周期の1/3だけ位相シフトされ得る。この場合、電源は、所与の時間において約1/3の電流上昇を確認され得る。
【００５９】
別の実施例において、データは、参照波形を変調することによって、第２ＰＷＭ信号において埋め込められ得る。このように駆動される光源は、データ供給源又はデータ送信器として動作し得る。一つの例において、振幅変調された、周波数変調された、又は位相変調されたデータ信号が、第２ＰＷＭ信号を変換するために参照信号に重畳される。
【００６０】
別の実施例において、実質的に連続的な信号が、１つより多い発光要素を用い、且つ個別の発光要素又は一群の発光要素を制御する参照信号を位相シフトすることによって、獲得され得、これにより、１つ以上の発光要素が、例えば、これらのデューティーサイクルの合計が参照信号期間と等しい又は超える場合に、常に活性化されるようにされる。
【００６１】
１つの実施例において、連続的な信号は、当業者によってただちに理解され得るように、複数の周波数又は相互直交デジタル符号を用いて、振幅変調された、周波数変調された、又は位相変調されたデータ信号であり得る。これらの周波数のそれぞれは、更に、振幅変調（ＡＭ）、周波数変調（ＦＭ）、周波数シフトキー（ＦＳＫ）変調、パルス符号変調（ＰＣＭ）、パルスポイント変調（ＰＰＭ）、位相シフトキー（ＰＳＫ）変調、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）、振幅位相キーイング（ＡＰＫ）、直交振幅変調（ＱＡＭ）、離散マルチトーン変調（ＤＭＭ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、及び差分カオスシフトキーイング（ＤＣＳＫ）方法、又は当業者によってただちに理解され得、各周波数又は相互直交符号が独立したデータ通信チャネルを表すような、いずれかの他の方法を含む、多数の既知の変調方法のうちの１つを用いて変調され得る。本発明の別の実施例において、比較モジュールは、オペアンプ、シュミットトリガ、又は当業者によってただちに理解され得る他の手段であり得る。
【００６２】
本発明は、以下に、特定の例を参照して説明される。以下の例は、本発明の実施例を説明するように意図されており、いずれのようにも本発明を制限するように意図されていないことを理解される。
【００６３】
例
例１：
図２を参照して、概して参照符号２００を用いて参照され、そして本発明の一つの実施例に従うＰＷＭ信号を生成する装置が、以下に説明される。装置２００は、概して、所望な解像度及び第１周波数を有する第１ＰＷＭ信号を、出力部２０４において生成する生成モジュール２０２を有する。第１ＰＷＭ信号は、この場合、ノード２０８において、第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルを示すアナログ信号を生成する変換モジュール２０６によって変換される。アナログ信号は、この場合、（信号生成器２１２によって例示的に設けられる）所望な周波数を有する参照信号とアナログ信号を比較し、且つこれにより出力部２１４において所望な周波数及び解像度を実質的に有する第２ＰＷＭ信号を生成するように構成される、高速比較器などの、比較モジュール２１０への入力として供給される。生成モジュール２０２は、所望な解像度で第１ＰＷＭ信号を生成するように構成されるが、この信号を所望な周波数より低い周波数で生成することに制限される、マイクロプロセッサなどを含み得る。例えば、一つの実施例において、生成モジュール２０２は、約3.66kHzで14ビットＰＷＭ信号を生成するように構成される60kHz処理器を含む。
【００６４】
変換モジュール２０６は、概して、抵抗器２１６及びコンデンサ２１８を含む受動型ローパスフィルタを含む。一般的に、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、出力リップルを最小化させるが、速度を最大化させるように設定され得る。第１ＰＷＭ信号が3.66kHzで生成される上述の例において、約1kHzのカットオフ周波数が、適切な結果を提供するために使用され得る。フィルタコンポーネントが、十分なフィルタリングを提供する一方で、第１ＰＷＭ信号のデューティーサイクルにおける急速な変化を可能にさせるために選択され得る。当業者は、様々な抵抗器及びコンデンサが、所与の応用例に関して望まれる又は必要とされる変換モジュールの出力特性に依存して選択され得ること、並びに、結果として、このような組み合わせが本開示の一般的な範囲及び本質から逸脱することなく考慮されるべきであることをただちに理解し得る。更に、第１次又はより高次のオーダのフィルタを含む受動型及び／又は能動型フィルタの他の種類も本文脈において考慮され得ることを理解される。
【００６５】
比較モジュール２１０は、概して、波形生成器２１２などから比較器２１０の負入力部において供給される参照波形（例えば、三角形又はノコギリ歯波形など）とノード２０８におけるアナログ信号を連続的に比較する高速比較器を含む。参照波形の周波数は、例えば30kHzなどの所望な周波数に設定され得、これにより、比較器２１０の出力部２１４において生成されるＰＷＭ信号が概して、所望な周波数（例えば、約14ビットの元の解像度をであるが3.66kHzの代わりに約30kHzの周波数）を有する所望な解像度を有する再生成ＰＷＭ信号を含み得るようにされる。
【００６６】
例２：
図３を参照にして、概して参照符号３００を用いて参照され、そして本発明の一つの実施例に従うＰＷＭ信号によって駆動される光源が、以下に説明される。光源３００は、概して、発光要素３０１及びその駆動システム３０３を含む。
【００６７】
一般的に、駆動システム３０３は、所望な解像度及び第１周波数を有する第１ＰＷＭ信号を出力部３０４において生成する生成モジュール３０２を含む。その後、第１ＰＷＭ信号は、第１ＰＷＭ信号３０５のデューティーサイクルを示すアナログ信号３０７を生成するために、変換モジュール３０６によって変換される。アナログ信号３０７は、その後、（信号生成器３１２によって例示的に設けられる）所望な周波数を有する三角又はノコギリ歯波形信号３１１などの参照波形とアナログ信号３０７を比較するように構成される、高速比較器などの、比較モジュール３１０へ入力として供給される。アナログ信号３０７を参照波形３１１と比較することによって、所望な周波数及び解像度を有する第２ＰＷＭ信号３１３が生成される。この第２ＰＷＭ信号３１３は、その後、駆動器３２０を介して発光要素３０１を駆動させるのに使用され得る。
【００６８】
生成モジュール３０２は、所望な解像度で第１ＰＷＭ信号３０５を生成するように構成されるが、この信号を所望な周波数より低い周波数で生成することに制限される、マイクロプロセッサなどを含み得る。例えば、一つの実施例において、生成モジュール３０２は、約3.66kHzで14ビットＰＷＭ信号を生成するように構成される60kHz処理器を含む。
【００６９】
変換モジュール３０６は、概して、手元の応用例に関して適切な特性のアナログ信号３０７を提供するのに適した様々な種類のフィルタ及び／又はＤＡＣを含む。例えば、単一のＲＣ回路を含む受動型ローパスフィルタが、特定の応用例において使用され得る一方で、能動型及びより高次のオーダのフィルタが、より高い品質の出力が望まれる又は必要とされる他の応用例において使用され得る。一般的に、変換モジュールは、出力リップルを最小化させるが、速度を最大化させるように選択され得る。第１ＰＷＭ信号３０５が3.66kHzで生成される上述の例において、受動型ローパスフィルタは、適切な結果を提供するために、約1kHzのカットオフ周波数を具備され得る。一般的に、変換モジュールは、効果的な変換（例えば、十分なフィルタリング）を提供する一方で、第１ＰＷＭ信号３０５のデューティーサイクルにおける急速な変化を可能にさせるように選択され得る。
【００７０】
比較モジュール３１０は、概して、波形生成器３１２などから比較器３１０の負入力部において供給されるノコギリ歯波形又は三角形とアナログ信号３０７を連続的に比較する高速比較器を含む。ノコギリ歯波形３１１の周波数は、例えば30kHzなどの所望な周波数に設定され得、これにより、比較器３１０ｋら出力されるＰＷＭ信号３１３が概して、所望な解像度であるが、より高い周波数（例えば、約14ビットの元の解像度であるが3.66kHzの代わりに約30kHzの周波数）を有する再生成ＰＷＭ信号を含むようにされる。
【００７１】
一つの実施例において、データは、参照波形３１１を周波数変調することによっても、第２ＰＷＭ信号３１３において埋め込められ得る。光源３００がこのように駆動される場合、光源３００は、データ供給源又はデータ送信器として動作し得る。参照波形３１１は、当業者によってただちに理解され得るように、データを伝送する他の手法でも変調され得る。
【００７２】
アナログ信号３０７が実質的に一定の第１ＰＷＭ信号デューティーサイクルを概して示す直線としてここでは例示されている一方で、当業者は、第１ＰＷＭ信号デューティーサイクルにおける変動がアナログ信号３０７において反映され得、これにより、これらの変動が第２ＰＷＭ信号３１３のデューティーサイクルへ実質的に伝達され得るようにされることを理解し得る。
【００７３】
例３：
図４を参照にして、概して参照符号４００を用いて参照され、そして本発明の一つの実施例に従うＰＷＭ信号によって駆動される光源が、以下に説明される。光源４００は、概して、発光要素４０１若しくはその一群又はそのアレイ及びその駆動システム４０３を含む。
【００７４】
一般的に、駆動システム４０３は、実質的に同一な所望な解像度を有する対応する第１ＰＷＭ信号４０５を出力部４０４において生成する生成モジュール４０２を含む。概して、第１ＰＷＭ信号４０５は、各発光要素４０１、又は所与の種類若しくは色の発光要素の一群若しくはアレイに関して生成され、そして対応するチャネルを介して伝達される。各ＰＷＭ信号４０５は、その後、デューティーサイクルを示す信号４０７におけるような、対応するアナログ信号を生成するために変換モジュール４０６によって変換される。対応するアナログ信号４０７は、その後、（信号生成器４１２によって例示的に設けられる）所望な周波数を有するノコギリ歯又は三角形信号４１１などにおける対応する参照波形とアナログ信号４０７を比較するように構成される１つ以上の高速比較器などの比較モジュール４１０へ入力として供給される。アナログ信号４０７を参照波形４１１と比較することによって、所望な周波数及び解像度を有する対応する第２ＰＷＭ信号４１３が生成される。その後、これらの第２ＰＷＭ信号４１３は、対応する駆動器４２０を介して発光要素４０１を駆動させるのに使用され得る。
【００７５】
生成モジュール４０２は、同様に、所望な解像度で第１ＰＷＭ信号４０５を生成するように構成されるが、これらの信号を所望な周波数より低い周波数で生成することに制限される、マイクロプロセッサなどを含み得る。例えば、例えば、一つの実施例において、生成モジュール４０２は、約3.66kHzで14ビットＰＷＭ信号を生成するように構成される60kHz処理器を含む。
【００７６】
変換モジュール４０６は、概して、手元の応用例に関して適切な特性のアナログ信号４０７を提供するのに適した１つ以上の様々な種類のフィルタ及び／又はＤＡＣを含み得る。例えば、単一のＲＣ回路からなる受動型ローパスフィルタが、特定の応用例において使用され得る一方で、能動型及びより高次のオーダのフィルタが、より高い品質の出力が望まれる又は必要とされる他の応用例において使用され得る。一般的に、変換モジュールは、出力リップルを最小化させるが、速度を最大化させるように選択され得る。第１ＰＷＭ信号４０５が3.66kHzで生成される上述の例において、受動型ローパスフィルタは、適切な結果を提供するために、約1kHzのカットオフ周波数を具備され得る。一般的に、変換モジュールは、効果的な変換（例えば、十分なフィルタリング）を提供する一方で、第１ＰＷＭ信号４０５のデューティーサイクルにおける急速な変化を可能にさせるように選択されるべきである。
【００７７】
比較モジュール４１０は、概して、波形生成器４１２などから比較器４１０の負入力部において供給される１つ以上のノコギリ歯波形又は三角形４１１とアナログ信号４０７を連続的に比較する高速比較器を含む。ノコギリ歯又は三角波形４１１の周波数は、例えば30kHzなどの所望な周波数に設定され得、これにより、比較器４１０の出力部において生成されるＰＷＭ信号４１３が概して、所望な解像度であるが、より高い周波数（例えば、約14ビットの元の解像度であるが3.66kHzの代わりに約30kHzの周波数）を有する再生成ＰＷＭ信号を含むようにされる。
【００７８】
この実施例において、参照波形４１１は、出力ＰＷＭ信号４１３も位相シフトされ得るように、更に位相シフトされる。上述のように、共通処理器のＰＷＭレジスタは、全て共通クロックに基づく。このようであるので、新しいＰＷＭ周期の開始において、出力の全てが、同時に主張され、これにより、電源から大電流が引かれるようにされる。一つの実施例において、生成モジュール４０２は、このような共通処理器を含み得る。電源における負荷を緩和させるために、各参照波形４１１は、互いに対して位相シフトされ得、これにより、元の同期されたＰＷＭ信号４０５は、ある期間にわたり広げられるように比較器４１０によっても位相シフトされ得、これにより、電源における突然の負荷を低減する。例えば、図４に概略的に例示されるように、各チャネルは、ＰＷＭ周期の1/3だけ位相シフトされ得、これにより、電源は、所与の時間において約1/3の電流上昇だけを確認され得るようにされる。
【００７９】
本発明の一つの実施例において、単一の参照信号が、発光要素の各群又はアレイと関連付けられる各比較モジュールへの入力に関して生成される。別の実施例において、多重参照信号が生成され、この場合、特定の参照信号が、発光要素の特定の群又はアレイと関連付けられる特定の比較モジュールとともに使用するために生成される。この実施例において、参照信号のそれぞれの周波数は、異なる又は同一であり得る。例えば、異なる周波数が参照信号に関して使用される場合、発光要素の各群又はアレイに関しての生じるＰＷＭ制御信号は、異なる周波数を有し得る。この構成は、光源と関連付けられる電源における引き出し(draw)を低減させる手段をも提供し得る。
【００８０】
この実施例の１つの態様において、データは、参照波形４１１を周波数変調することによっても、第２ＰＷＭ信号４１３において埋め込められ得る。光源４００がこのように駆動される場合、光源４００は、データ供給源又はデータ送信器として動作し得る。参照波形４１１は、当業者によってただちに理解され得るように、データを伝送する他の手法でも変調され得る。
【００８１】
アナログ信号４０７が実質的に一定の第１ＰＷＭ信号デューティーサイクルを概して示す直線としてここでは例示されている一方で、当業者は、第１ＰＷＭ信号デューティーサイクルにおける変動がアナログ信号４０７において反映され得、これにより、これらの変動が第２ＰＷＭ信号４１３のデューティーサイクルへ実質的に伝達され得るようにされることを理解し得る。
【００８２】
本発明の上述の実施例は例示であり、多くの手法で変更され得ることは明らかである。このような現在の又は将来の変更態様は、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとしては見なされるべきでなく、当業者にとって明らかである全てのこのような修正態様は、添付の請求項の範囲に含まれるように意図される。
【図１】
2010502166.tif 000003
【図２】
2010502166.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2010502166.tif 000008