TWI498047B - 控制及量測時變組合光線之特徵的方法及裝置 - Google Patents
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Description
本發明大體而言係針對一種控制及量測時變組合光線之性質的方法及裝置。更特定言之，本文中所揭示之各種發明方法及裝置係關於產生及量測包含來自組成光源之光線之各種組合的可變光線，及基於該組合光線之量測來判定來自該等組成光源中之一或多者之光線的特徵。
數位照明技術(亦即，基於諸如發光二極體(LED)之半導體光源之照明)提供對傳統螢光、HID及白熾燈之可行替代物。LED之功能優點及益處包括高能量轉換及光學效率、耐久性、較低操作成本，及許多其他者。LED技術之新近進展提供在許多應用中致能多種照明效果的有效且強健之全光譜照明光源。體現此等光源之一些燈具的特徵為：一照明模組，其包括能夠產生不同色彩(例如，紅、綠，及藍)之一或多個LED；以及一處理器，用於獨立地控制該等LED之輸出以便產生多種色彩及變色照明效果，例如，如美國專利第6,016,038號及第6,211,626號中所詳細論述。
在各種照明應用中，將來自一或多個LED或其他光源之光線混合以提供一組合照明效果，諸如組合光線之一所要色度。為此，可關於諸如光線強度之因素來控制來自該等光源中之每一者的光線。舉例而言，可使用諸如直接驅動電流控制及驅動電流脈寬調變(PWM)控制之方法來控制來自諸如LED之光源之光線的瞬時或時間平均強度。
藉由控制供應至諸如LED之光源之驅動信號來控制來自該光源之光線之特徵可能提出一些挑戰。舉例而言，歸因於諸如器件老化、器件發熱及周圍照明條件之因素，供應至光源之驅動信號與回應於該等驅動信號而發射之光線之特性之間的關係可隨時間而改變。為了補償該等改變，已考慮若干光學回饋解決方法，該等解決方法量測混合光線應用中之光源輸入-輸出特性以便準確地控制由每一光源發射之光線且因此控制混合光線。
一種集中於量測來自組成光源之光線的解決方法預期複數個濾光片或濾光感測器以便基於藉此所發射之光線之光譜來辨別來自每一光源之光線。可量測來自每一LED之光線輸出並將其與一所要輸出進行比較，且可相應地進行照明校正。此解決方法之缺點在於：其可為昂貴的且難以提供在調諧至每一LED之光線輸出的同時拒絕其他LED之光線輸出的多個彩色濾光片。
另一種解決方法使用一單一感測器且藉由使用關斷不在一序列時間脈衝中加以量測之LED之一電子控制電路來量測不同LED之光線輸出。此允許獨立地直接量測每一LED。將每一LED之所量測光線輸出與一所要輸出(其可藉由使用者輸入來判定)進行比較，且相應地對每一色彩之電流進行校正。此解決方法之缺點在於：必須為量測操作留出時間間隔，此可中斷照明應用之連續性。
一種類似解決方法使用一單一感測器且藉由使用一斷開在一序列時間脈衝中加以量測之LED之電子控制電路來量測不同LED之光線輸出。接著藉由自對應於所有接通LED之光線輸出減去對應於除所量測LED外之所有接通LED之光線輸出來計算所量測LED之光線輸出。將色彩之所量測光線輸出與所要輸出(其可藉由使用者控制來設定)進行比較，且在必要時對色彩區塊之電源進行改變。此解決方法之缺點在於：必須為量測操作留出時間間隔，此又可中斷照明應用之連續性。
當使用PWM驅動電流控制來控制來自多個LED之光線時，更具體言之，當每一LED之PWM驅動脈衝部分重疊時，可實施避免需要特定校準週期之解決方法。根據此解決方法，在PWM驅動脈衝不重疊時之一時間點處同時量測第一LED之峰值光線輸出及驅動電流，且在PWM驅動脈衝重疊時之另一時間點處同時量測組合峰值光線輸出及第二LED之驅動電流。藉由將該兩個量測相減來判定第二LED之峰值光線輸出且峰值光線輸出與峰值電流之比率可用於達成回饋控制目的。此解決方法之缺點在於：其需要監視驅動電流，且不提供藉以可達成PWM驅動脈衝之所需之部分重疊的方法，亦不提供用於在適當時間點處開始光線量測的方法。
因此，此項技術中需要提供可藉以控制及量測混合光線之特徵、不會遭受上述所識別之缺點中之至少一者的方法及裝置。
本發明係針對用於光線強度控制及回饋之發明方法及裝置。舉例而言，可(例如)根據脈寬調變(PWM)、脈碼調變(PCM)或其他調變方法針對不同光源使用不同切換序列來控制一或多個色彩之光源以提供時變組合光線輸出。藉由適當地組態該等切換序列之時序，可使該混合光線輸出展現複數個照明組合。一寬頻帶光感測器可經組態以量測該複數個照明組合中之一些或全部，且藉由對該等量測之適當處理，使用該等量測來判定該組合光線之部分的光線輸出量測及視情況地判定周圍光線之光線輸出量測。
大體而言，在一態樣中，提供一種用於控制及量測光線之裝置。該裝置包含一操作地耦接至兩個或兩個以上光源之控制器模組。該控制器模組經組態以產生兩個或兩個以上切換序列。每一切換序列用於控制至少一光源之操作。該兩個或兩個以上切換序列經組態以導致產生一所要照明效果及兩個或兩個以上不同之可量測光線組合。至少一可量測光線組合包含來自該等光源中之一或多者之光線。該裝置亦包含一操作地耦接至該控制器模組之光線量測模組。該光線量測模組經組態以接收指示該等切換序列之信號。該光線量測模組經進一步組態以基於該等切換序列定義一或多個量測序列。該光線量測模組經進一步組態以基於該等量測序列提供一或多個光線量測。該裝置亦包含一操作地耦接至該光線量測模組及該控制器模組之處理模組。該處理模組經組態以至少部分基於該一或多個光線量測及該兩個或兩個以上切換序列來判定由該兩個或兩個以上光源中之至少一者所作的光線輸出之一指示。
在本發明之另一態樣中，提供一種控制及量測包含由兩個或兩個以上光源產生之光線之光線的方法。該方法包含提供兩個或兩個以上切換序列之步驟。每一切換序列用於控制至少一光源之操作。該兩個或兩個以上切換序列經組態以導致產生一所要照明效果及兩個或兩個以上不同之可量測光線組合。至少一可量測光線組合包含來自該等光源中之一或多者之光線。該方法進一步包含基於該等切換序列提供一或多個量測序列之步驟。該方法進一步包含基於該等量測序列提供一或多個光線量測之步驟。該方法進一步包含以下步驟：處理該一或多個光線量測以至少部分基於該一或多個光線量測及該兩個或兩個以上切換序列來判定由該兩個或兩個以上光源中之至少一者所作的光線輸出之一指示。
如本文中所使用，出於本發明之目的，應理解，術語「LED」包括能夠回應於一電信號而產生輻射之任何電致發光二極體或其他類型之基於或子注入/接面之系統。因此，術語「LED」包括(但不限於)回應於電流而發射光線之各種基於半導體之結構、發光聚合物、有機發光二極體(OLED)、電致發光條帶及其類似者。詳言之，術語「LED」指代可經組態以產生在紅外線光譜、紫外線光譜及可見光譜之各種部分中之一或多者中的輻射(大體包括自約400奈米至約700奈米之輻射波長)的所有類型之發光二極體(包括半導體及有機發光二極體)。LED之一些實例包括(但不限於)各種類型之紅外線LED、紫外線LED、紅光LED、藍光LED、綠光LED、黃光LED、琥珀色光LED、橙光LED，及白光LED(下文進一步論述)。亦應瞭解，LED可經組態及/或控制以產生具有給定光譜(例如，窄頻寬、寬頻寬)之各種頻寬(例如，半高全寬或FWHM)及在一給定之一般色彩分類內之多種主波長的輻射。
舉例而言，一經組態以產生實質上白光之LED(例如，一白光LED)之一實施例可包括分別發射組合地混合以形成實質上白光之不同光譜之電致發光的諸多晶粒。在另一實施例中，一白光LED可與一將具有一第一光譜之電致發光轉換成一不同之第二光譜的磷光體材料相關聯。在此實施例之一實例中，具有一相對短波長及窄頻寬光譜之電致發光「抽吸」該磷光體材料，該磷光體材料又輻射具有一稍較寬之光譜的較長波長之輻射。
亦應理解，術語「LED」並不限制LED之實體及/或電封裝類型。舉例而言，如上文所論述，一LED可指代一具有經組態以分別發射不同光譜之輻射(例如，其可為或可不為可個別控制的)之多個晶粒的單一發光器件。又，一LED可與一被視為該LED之一整體部分之磷光體相關聯(例如，一些類型之白光LED)。大體而言，術語「LED」可指代封裝型LED、非封裝型LED、表面貼裝型LED、板上晶片型LED、T-封裝貼裝型LED、徑向封裝型LED、電源封裝型LED、包括某類型之包裝及/或光學元件(例如，漫射透鏡)之LED等。
應理解，術語「光源」指代多種輻射源中之任何一或多者，包括(但不限於)基於LED之源(包括如上文所定義之一或多個LED)、白熾源(例如，鎢絲燈、鹵素燈)、螢光源、磷光源、高強度放電源(例如，鈉蒸汽、汞蒸汽，及金屬鹵化物燈)、雷射、其他類型之電致發光源、高熱致發光源(例如，火焰)、蠟燭致發光源(例如，汽燈罩、碳弧輻射源)、光致發光源(例如，氣體放電源)、使用電子飽和之陰極發光源、電化學致發光源、結晶致發光源、運動致發光源、熱致發光源、摩擦致發光源、聲致發光源、無線電致發光源，及發光聚合物。
一給定光源可經組態以產生在可見光譜內、在可見光譜外，或兩者之一組合之電磁輻射。因此，術語「光線」與「輻射」在本文中可互換地使用。另外，一光源可包括作為一整體組件之一或多個濾光片(例如，彩色濾光片)、透鏡，或其他光學組件。又，應理解，光源可經組態以用於多種應用，包括(但不限於)指示、顯示，及/或照明。「照明源」為經特別組態以產生具有一足以有效地照亮內部空間或外部空間之足夠強度之輻射的光源。就此而論，「足夠強度」指代在空間或環境中產生的足以提供周圍照明(亦即，可被間接地感知且可(例如)在被整體或部分地感知之前反射離開多種介入表面中之一或多者的光線)的在可見光譜中之足夠輻射功率(常常使用單位「流明」來表示來自一光源之在所有方向上之總光線輸出(按照輻射功率或「光通量」))。
應理解，術語「光譜」指代由一或多個光源產生之具有任何一或多個頻率(或波長)之輻射。因此，術語「光譜」不僅指代在可見範圍中之頻率(或波長)，且亦指代在紅外線、紫外線及整個電磁譜之其他區域中之頻率(或波長)。又，一給定光譜可具有一相對窄之頻寬(例如，具有實質上較少之頻率或波長分量的FWHM)或一相對寬之頻寬(具有各種相對強度之若干頻率或波長分量)。亦應瞭解，一給定光譜可為兩個或兩個以上其他光譜混合(例如，將分別發射自多個光源之輻射混合)的結果。
出於本發明之目的，術語「色彩」與術語「光譜」可互換地使用。然而，術語「色彩」大體上主要用於指代可由觀察者感知之輻射之性質(雖然此使用不意欲限制此術語之範疇)。因此，術語「不同色彩」隱含地指代具有不同波長分量及/或頻寬之多個光譜。亦應瞭解，術語「色彩」可結合白光及非白光兩者來使用。
術語「色溫」在本文中大體結合白光來使用，雖然此使用不意欲限制此術語之範疇。色溫實質上指代白光之一特定色彩含量或濃淡(例如，帶紅色、帶藍色)。一給定輻射樣本之色溫習知上係根據一輻射與所討論之輻射樣本實質上相同之光譜的黑體輻射體之凱氏溫度(K)來特徵化。黑體輻射體色溫大體上屬於自約凱氏700度(通常被視為人眼之第一可見色溫)至凱氏10,000度以上之範圍；白光大體上在高於凱氏1500度至2000度之色溫下被感知。
較低色溫大體上指示具有更顯著之紅光分量或「較溫暖感覺」之白光，而較高色溫大體上指示具有更顯著之藍光分量或「較冷感覺」之白光。以實例說明，火具有約凱氏1,800度之色溫、習知白熾燈泡具有約凱氏2848度之色溫、早晨之日光具有約凱氏3,000度之色溫，且陰天正午之天空具有約凱氏10,000度之色溫。在具有約凱氏3,000度之色溫之白光下觀看的彩色影像具有相對帶紅色之色調，而在具有約凱氏10,000度之色溫之白光下觀看的同一張彩色影像具有相對帶藍色之色調。
術語「發光燈具」在本文中用於指代一特定形狀因數、總成或封裝之一或多個發光單元的一實施例或配置。術語「發光單元」在本文中用於指代包括相同類型或不同類型之一或多個光源的裝置。一給定發光單元可具有針對該(等)光源之多種安裝配置、罩/外殼配置及形狀及/或電連接及機械連接組態中之任一者。另外，一給定發光單元視情況地可與關於該(等)光源之操作之各種其他組件(例如，控制電路)相關聯(例如，包括、耦接至及/或與之一起封裝)。「基於LED之發光單元」指代包括如上文所論述之一或多個基於LED之光源(單獨地或與其他非基於LED之光源組合)的發光單元。「多通道」發光單元指代包括經組態以分別產生不同光譜之輻射之至少兩個光源的基於LED或非基於LED之發光單元，其中每一不同光源之光譜可被稱作該多通道發光單元之一「通道」。
術語「控制器」在本文中大體上用於描述與一或多個光源之操作有關的各種裝置。控制器可以眾多方式(例如，諸如藉由專用硬體)來實施以執行本文中所論述之各種功能。「處理器」為控制器之一實例，其使用可使用軟體(例如，微碼)來程式化以執行本文中所論述之各種功能的一或多個微處理器。控制器可使用或不使用處理器來實施，且亦可實施為用於執行一些功能之專用硬體與用於執行其他功能之處理器(例如，一或多個經程式化之微處理器及相關聯之電路)的組合。可用於本發明之各種實施例中之控制器組件的實例包括(但不限於)習知微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)，及場可程式化閘陣列(FPGA)。
在各種實施例中，一處理器或控制器可與一或多個儲存媒體(在本文中一般稱作「記憶體」，例如，揮發性及非揮發性電腦記憶體(諸如RAM、PROM、EPROM及EEPROM、軟性磁碟、壓縮磁碟、光碟、磁帶等))相關聯。在一些實施例中，該儲存媒體可藉由一或多個程式來編碼，該一或多個程式在一或多個處理器及/或控制器上執行時執行本文中所論述之功能中之至少一些。各種儲存媒體可固定於一處理器或控制器內或可為可輸送的，使得可將其上儲存之一或多個程式載入至一處理器或控制器中以便實施本文中所論述的本發明之各種態樣。術語「程式」或「電腦程式」在本文中以一般意義使用以指代可用以程式化一或多個處理器或控制器的任何類型之電腦程式碼(例如，軟體或微碼)。
術語「可定址的」在本文中用於指代一經組態以接收意欲用於多個器件(包括其本身)之資訊(例如，資料)且選擇性地回應於意欲用於其之特定資訊的器件(例如，大體上為光源、發光單元或燈具、與一或多個光源或發光單元相關聯之控制器或處理器、其他非發光相關器件等)。術語「可定址的」常常結合一網路環境(或「網路」，下文進一步論述)使用，在該網路環境中，多個器件經由一(些)通信媒體而耦接在一起。
在一網路實施例中，耦接至一網路之一或多個器件可充當用於耦接至該網路之一或多個其他器件之控制器(例如，以主從關係)。在另一實施例中，一網路環境可包括經組態以控制耦接至該網路之該等器件中之一或多者的一或多個專用控制器。大體而言，耦接至該網路之多個器件各自可存取存在於該或該等通信媒體上之資料；然而，一給定器件可為「可定址的」，因為其經組態以(例如)基於指派給其之一或多個特定識別符(例如，「位址」)而與該網路選擇性地交換資料(亦即，自該網路接收資料及/或將資料傳輸至該網路)。
如本文中所使用之術語「網路」指代兩個或兩個以上器件(包括控制器或處理器)之任何互連，其促進資訊在任何兩個或兩個以上器件之間及/或耦接至該網路之多個器件當中的輸送(例如，用於器件控制、資料儲存、資料交換等)。如應容易地瞭解，適合於互連多個器件之網路之各種實施例可包括多種網路拓撲中之任一者且使用多種通信協定中之任一者。另外，在根據本發明之各種網路中，兩個器件之間的任一連接可表示兩個系統之間的一專用連接，或者一非專用連接。除載運意欲用於該兩個器件之資訊之外，此種非專用連接可載運未必意欲用於該兩個器件中之任一者之資訊(例如，開放式網路連接)。此外，應容易瞭解，如本文中所論述之器件之各種網路可使用一或多個無線、有線/電纜及/或光纖鏈路來促進貫穿該網路之資訊輸送。
如本文中所使用之術語「光感測器」指代經組態以在曝露至光線時提供指示光線之一或多個特徵之一信號的裝置。舉例而言，一光電二極體可經組態以提供指示入射於其上之光線之強度的一電信號。光感測器可進一步包含可用於(例如)藉由增加或減少對處於一或多個波長之入射光線之響應度而影響該光感測器之響應特性的濾光片或其他光學元件。
術語「周圍光線」在本文中用於指代來自所論述之發光單元或發光燈具外部之光源的光線。周圍光線可包括自然光線或人造光線，或來自另一發光單元或發光燈具之光線。周圍光線可隨時間而改變或在一段時間內保持大體上相同。
應瞭解，預期上述概念與下文更詳細論述之額外概念(假定該等概念不會互相不一致)之所有組合為本文中所揭示之發明標的物之一部分。詳言之，預期在本揭示案之結尾出現的所主張標的物之所有組合為本文中所揭示之發明標的物之一部分。亦應瞭解，亦可能出現在以引用之方式併入之任何揭示案中的明確地用於本文中之術語應符合與本文中所揭示之特定概念最一致之意義。
在諸圖中，相似參考字元大體上指代貫穿不同視圖之相同部分。又，諸圖式未必按比例繪製，而是大體上將重點放在說明本發明之原理上。
本發明起因於以下認識：由光源之一組合發射之混合光線的特徵(諸如，光通量及色度)可藉由根據光學回饋調整該等光源之驅動電流而得以維持在一所要位準。此允許控制器補償(例如)歸因於光源溫度、器件老化、周圍發光條件及其類似者之可變發光特性。然而，在混合發光系統中，回饋控制可能受到可辨別及量測來自不同光源之光線之程度所限制。另外，光學回饋控制解決方法可能受到其複雜性以及受到需平衡光學回饋要求與其他發光要求之要求所限制。
本發明設法克服當前光學回饋控制系統之某些限制。詳言之，需要驅動兩個或兩個以上光源以便產生一所要照明效果同時亦產生可由一寬頻帶光學感測器感測到以用於光學回饋的複數個不同之可量測光線組合。進一步需要將光源驅動控制與光線量測控制操作地耦接以提供一整合式光學回饋解決方法。
更大體而言，申請者已認識到及瞭解到，以下者將為有益的：使用不同控制信號控制不同光源，以便提供一所要照明效果及複數個可量測光線組合兩者，且基於該等控制信號量測及處理該等可量測光線組合。此處理可經組態以判定由至少一光源所作的光線輸出之一指示以用於達成光學回饋目的。
鑒於上文，本發明之各種實施例係針對提供控制及量測光線之方法及裝置，其中使用(例如)指示脈寬調變(PWM)或脈碼調變(PCM)波形或其他脈衝或切換波形之兩個或兩個以上切換序列來控制兩個或兩個以上光源。該兩個或兩個以上切換序列經組態以導致產生一所要照明效果(諸如，具有一所要色彩及強度之混合光線)。另外，該兩個或兩個以上切換序列經組態以導致產生兩個或兩個以上不同之可量測光線組合，至少一可量測光線組合包含來自該等光源中之一或多者的光線。舉例而言，一可量測光線組合可包含來自任一光源、兩個或兩個以上光源、一或多個光源之光線加上周圍光線，或僅周圍光線。本發明亦係針對基於該等切換序列定義一或多個量測序列而提供。如此定義之量測序列用於提供一序列光線量測，每一光線量測指示(例如)來自光源之光線及視情況地周圍光線之強度。藉由基於該等切換序列定義該等量測序列，可量測複數個照明組合。若量測足夠之照明組合，則可接著對其進行處理以判定由該兩個或兩個以上光源中之至少一者所作的光線輸出之一指示。該處理可至少部分基於該等切換序列，(例如)以提供對正量測哪些光源之指示。
參看圖1，在一實施例中，提供一種用於控制及量測光線之裝置。該裝置包含控制器模組110，其經組態以產生用於控制光源132、134及136中之每一者之操作的切換序列。該控制器模組包括控制器115，其用於基於由一使用者或其他器件經由一介面(未圖示)提供之一所要照明效果且基於來自處理模組150之回饋來產生該等切換序列。將該等切換序列供應至電流驅動器122、124及126，該等電流驅動器122、124及126分別可產生用於驅動光源132、134及136之切換驅動電流。電源118提供用於達成此目的之電力。舉例而言，藉由一光學系統(未圖示)將來自光源132、134及136之光線混合(視情況地與諸如周圍光線之其他光線混合)，且一光學感測器148經組態以量測該混合光線之一部分之特徵。舉例而言，光學感測器148可為一經組態以量測混合光線之總強度的單一寬頻帶光學感測器。光學感測器148將指示混合光線之所量測到之特徵的一信號提供至光線量測模組145。來自光學感測器之信號(例如，類比或數位電信號)在本文中被稱作光學信號。
繼續參看圖1，光線量測模組145操作地耦接至控制器模組110且自其接收指示切換序列之信號，該等切換序列可用於組態一或多個量測序列。該等量測序列可用於判定對光學信號進行取樣以獲得一或多個光線量測的時間間隔。光線量測模組145隨後將指示該一或多個光線量測之信號提供至處理模組150。光線量測模組145或處理模組150可經組態以提供在與每一光線量測相關之時間期間光源132、134及136之狀態的指示。舉例而言，可將一光線量測標記為對應於包含來自一指定光源、兩個或兩個以上指定光源、一或多個指定光源之光線與周圍光線或僅周圍光線的光線。或者，可將光線量測儲存於指示相關對應之預定記憶體位置中。處理模組150經組態以(例如)使用諸如乘法、加法及減法之運算來處理該等光線量測以及相關聯之光源狀態指示，以判定由光源132、134及136之一子集所作的光線輸出之一或多個指示。可將該等光線輸出指示提供回至控制模組110以用於達成回饋控制目的。另外，光線量測模組145或處理模組150可視情況地經組態以向控制模組110提供在當前切換序列不足以用於提供令人滿意之光線輸出指示之情況下修改切換序列的指示。
圖2說明根據本發明之一實施例的用於控制及量測光線之裝置200。裝置200與圖1中所說明之裝置100以類似方式操作，除了關於切換序列之資訊係經由光源132、134及136以光學方式傳輸、由光學感測器148接收且導引至接收器模組260外。該接收器模組接著分析、解碼或解調變該資訊以將指示切換序列之信號提供至光線量測模組及/或處理模組。藉由使用現有光學媒體傳輸關於切換序列之資訊，可簡化至控制器模組之連接。
本發明提供兩個或兩個以上可控光源，例如LED陣列或可藉由電驅動電流控制之其他光源。可(例如)藉由控制供應至每一光源之驅動電流之量或藉由如熟習此項技術者將理解之其他手段來控制來自每一光源之光線的特徵(諸如，輻射或光通量或光線強度之其他指示符)。
在一實施例中，根據諸如脈寬調變(PWM)、脈碼調變(PCM)、脈衝位置調變(PPM)、脈幅調變(PAM)或其類似者之方法進行脈衝調變之驅動電流可用於控制該等光源。如此項技術中所知，使用脈衝驅動電流驅動諸如LED之光源通常導致處於與脈衝頻率有關之頻率的脈衝光線。對於足夠高之脈衝頻率，可感知該脈衝光線而無可察覺之閃爍，因為人眼傾向於感知脈衝光線之「平均值」。另外，處於該等頻率之脈衝光線之所感知強度可與脈衝作用時間循環、脈衝密度、時間平均光線強度或其類似者成比例。因此，有可能藉由調整供應至光源之脈衝驅動電流之作用時間因數或脈衝密度來控制由不同光源產生之光線之量。舉例而言，一多通道發光單元中之紅光光源、綠光光源或藍光光源之調光或調整影響其混合輻射通量輸出。
每一光源可輸出不同色彩或光譜之光線。舉例而言，可提供一包含可產生在可見光譜之紅光、綠光及藍光區中之輻射的不同陣列的多通道發光單元。應注意，在其他實施例中，不同陣列可包含名義上相同之色彩之光源。本發明之替代實施例可使用具有不同於三種之不同色彩的光源，例如，包括諸如琥珀色、粉紅色、藍綠色或白色之色彩的光源。可將該等光源熱連接至一共同散熱片或者連接至獨立散熱片(未圖示)或用於該等光源之特定操作條件的改良之熱管理的其他熱管理系統(諸如，熱管、熱虹吸管或其類似者)。
在一些實施例中，根據本發明之發光單元包括用於互混由不同色彩之光源發射之光線的混合光學器件。應注意，當具不同色彩之光源發射加以充分混合之光線時，控制混合光線之色彩及強度則為控制由相同色彩之光源中之每一者提供的光線之量的問題。因此可控制混合光線之色彩使之處於藉由發光單元之色域定義之色彩範圍內。色域係藉由多通道發光單元內的經受可達成之操作條件的不同色彩之光源來定義。
本發明之實施例進一步提供一用於控制由該等光源發射之光線的控制器模組。該控制器模組可包含一諸如微控制器之控制器，其經組態以用於光源或其混合光線之回饋控制。舉例而言，可藉由該控制器來實施諸如PID控制、封閉迴路控制、適應性控制之線性回饋控制方法、非線性回饋控制方法或前饋與回饋控制方法之一組合。回饋控制涉及回應於指示兩個或兩個以上光源中之至少一者之光線輸出的回饋(例如)以切換序列之形式來組態控制該兩個或兩個以上光源之強度的信號。
在本發明之各種實施例中，該控制器可耦接至供應一將由該控制器實施之所要照明效果的使用者介面或器件介面。該所要照明效果可為大體上恆定的或時變的，且可指定諸如光線之色彩、色度、亮度及/或強度之特徵。該控制器可經組態以經由所要照明效果之變化或經由諸如歸因於周圍光線、器件老化、器件溫度改變及其類似者之其他變化(例如)以一所要平滑度來追蹤所要照明效果。
在一實施例中，該控制器可存取(例如)儲存於記憶體中之所儲存發光序列，該發光序列供應所要照明效果之一時變序列。舉例而言，可在製造期間預設該所儲存之發光序列。
在許多實施例中，該控制器操作地耦接至一或多個電流驅動器，該一或多個電流驅動器又耦接至每一光源或光源陣列且經組態以獨立地將電流供應至每一光源或光源陣列。該控制器將一切換序列供應至每一電流驅動器，該切換序列用於組態一由該電流驅動器供應之時變電流。一電源可耦接至該等電流驅動器以用於提供電力。該等電流驅動器控制供應至每一光源之驅動電流之量及因此控制由每一光源發射之光線之量。該等電流驅動器可經組態以獨立地調節至每一光源之電流的供應以便控制組合混合光線之性質(諸如，光通量及色度)。電流驅動器可為電流調節器、開關或如此項技術中所知之其他類似器件。熟習此項技術者將容易理解用於控制光源之啟動的替代控制技術。
在一實施例中，一適當之熱耗散或熱管理系統可耦接至該等電流驅動器且視情況地耦接至該等光源以耗散藉此產生之過多熱量。舉例而言，可使用一或多個散熱片、熱管、熱虹吸管、強制液體或空氣冷卻系統、對流冷卻系統或其類似者以達成此目的。可進一步收集熱資訊且將其供應至控制器以用於達成回饋控制目的。
彼等熟習此項技術者將認識到，可使用由具有用於判定脈衝產生控制信號序列之指令之電腦可讀媒體提供的電腦軟體或韌體來實施由控制器產生之PWM或PCM等控制信號。舉例而言，諸如光學儲存媒體或磁性儲存媒體、RAM、ROM或其類似者之電腦可讀媒體可載運可由經組態以執行驅動控制之通用或專用計算器件(例如，處理器、控制器，或其類似者)讀取之指令。將容易顯而易見，經類似組態之電腦軟體可用於致能本發明之其他態樣，諸如，處理光學信號及執行根據本發明之各種態樣之其他方法及演算法。
在一些實施例中，電流感測器耦接至電流驅動器之輸出端且連續地或間歇地感測供應至光源之驅動電流。電流感測器可包含固定電阻器、可變電阻器、電感器、霍爾效應電流感測器，或具有已知電壓電流關係且可提供對驅動電流之足夠準確之指示的其他元件。可藉由電流感測器來量測供應至光源之瞬時正向電流，電流感測器可將所感測到之信號傳遞至一耦接至控制器之信號處理系統。該信號處理系統可預先處理來自該等感測器之驅動電流信號且將各別資訊提供至控制器。該信號處理系統可包括類比至數位(A/D)轉換器、放大器、濾波器、微處理器、信號處理器，或如熟習此項技術者將容易理解之其他信號處理器件。
在本發明之另一實施例中，將來自電流感測器之輸出信號直接轉遞至控制器以用於處理。在另一替代實施例中，可使每一光源之峰值正向電流固定為一預設值以避免必須量測瞬時正向電流。此可用於(例如)獲得關於光源之電流操作行為的資訊(諸如，隨輸入電流而變之光線輸出)。該資訊可用於回饋控制。
根據本發明，該控制器模組經組態以提供用於使用切換序列驅動耦接至其之光源之信號(例如，判定供應至每一光源之獨立脈衝驅動電流)。根據兩個目的來組態該等切換序列。第一，該等切換序列經組態以(例如)藉由定義PWM、PCM或用於驅動每一光源以產生一所要強度之光線以獲得一所要混合光線的其他脈衝波形來提供一所要照明效果。第二，該等切換序列經組態以提供複數個可量測光線組合以用於達成回饋目的。
舉例而言，在一實施例中，可各自根據定義脈衝驅動電流之獨立切換序列來驅動紅光、綠光及藍光光源。該等切換序列之特徵(例如，作用時間循環或平均值)可經組態以在存在周圍光線之情況下產生具有所要照明效果之混合光線，諸如，在一所要時間時產生一所要色彩及/或強度之光線。該等切換序列之其他特徵(例如，其切換時間)可經組態以產生複數個可量測光線組合。舉例而言，在一時間間隔期間，可切斷所有光源，因此僅展現周圍光線。在另一時間間隔期間，可僅接通紅光光源。在另一時間間隔期間，可接通紅光及藍光光源。在另一時間間隔期間，可接通紅光、藍光及綠光光源。其他可量測光線組合亦為可能的。舉例而言，對於各自具有a
個組態(諸如，強度位準)之n
個可控光源，高達a n
個可量測光線組合可為可能的。作為另一實例，在脈衝接通/斷開光源中，a
可等於二。
在一實施例中，該等切換序列可經組態以提供所要之複數個照明組合同時亦提供一所要照明效果。舉例而言，可根據所要照明效果來判定供應光源之脈衝驅動電流中之每一者的參數(諸如，作用時間循環、脈衝密度因數或平均值)。一旦判定此等參數，便可定義用於每一光源之遵照此等參數的一類可能切換序列。可接著自此類別中選擇一組切換序列以用於光源之操作，其中該所選切換序列可經選擇以提供充足之可量測光線組合以用於達成量測及回饋目的。
舉例而言，可為每一光源提供初始切換序列，該等初始切換序列係根據所要照明效果來組態，(例如)導致具有適當作用時間循環、作用時間因數、脈衝密度因數或其類似者之脈衝驅動電流。可評估該等初始切換序列以判定其是否將導致充足之可量測光線組合。可藉由將該等切換序列中之至少一者時移或藉由調整該等切換序列以便將由其產生之脈衝驅動電流中之至少一者分裂成複數個脈衝或者合併獨立脈衝來修改該等初始切換序列。此等修改可經組態，使得所要照明效果保持大體上不變同時達成可量測光線組合。可執行對切換序列之修改以提供該等初始切換序列所未提供之其他量測機會，藉此致能充足之可量測光線組合的供給。
在另一實施例中，切換序列可經組態以在提供所要照明效果與提供充足之可量測光線組合之間提供折衷。舉例而言，可使切換序列與以下各項相關聯：指示所提供之照明效果與所要照明效果之間的「距離」或誤差的一量測值x
，及指示所提供之可量測光線組合與一組被視為充足之可量測光線組合之間的「距離」或誤差的一量測值y
。可接著選擇一切換序列，例如，該切換序列導致一向量範數(x,y)
(例如，對於預定值a
及b
為ax 2
+by 2
)，其提供一最小值或一低於一預定臨限值之值。
充分地量測一照明組合需要至少一預定最小時段。舉例而言，在具有特定量之光學雜訊之環境中的具特定品質之光學感測器可能需要一可預測之最小時間量以充分地對光線進行取樣以達成一預定程度之準確性及精確性。因此，需要在一最小之鄰接及/或累積時間量內存在可量測光線組合以便加以充分地量測。在一些實施例中，對展現所提出之一或多個可量測光線組合之時間量的評估可用於判定該等可量測光線組合之充足性的指示。
在本發明之一實施例中，該等切換序列經進一步組態，使得在一預定時間量內展現藉此所定義之可量測光線組合之至少一部分。
在一實施例中，可至少部分藉由來自光線量測模組及/或處理模組之回饋來判定該等切換序列。舉例而言，光線量測模組及/或處理模組可經組態以提供指示以下各項之回饋：所提供之實際照明效果、所提供之可量測光線組合之長度的充足或不充足，或所提供之可量測光線組合之選擇的充足或不充足。控制器模組可經組態以基於該回饋來調整該等切換序列中之一或多者，(例如)以更準確地顯現所要照明效果或提供更充足之可量測光線組合以用於量測及處理。
根據本發明之各種實施例，可提供一或多個光學感測器以用於偵測包括由光源輸出之光線的光線。在本發明之一實施例中，該光學感測器為一具有一光學濾光片之矽光電二極體，該光學濾光片對在由該發光單元之光源發射之光線的實際上相關之光譜範圍內的光線之光譜輻射通量具有大體上恆定之響應性。視情況地，可使用可能需要大體上準直之光線的多層干涉濾光片。
根據本發明之實施例提供之光線量測模組經組態以提供光線之一或多個量測，該光線包含來自該一或多個光源之光線及視情況地包含周圍光線。該光線量測模組包括或操作地耦接至用於達成此目的之一或多個光學感測器，且經進一步組態以接收指示由該控制器模組判定之切換序列的信號。該光線量測模組經組態以基於該等切換序列來定義一或多個量測序列。該等量測序列用於定義用於光線量測之時間，且視情況地用於提供諸如標記、記憶體位置、記憶體指標之識別構件或用於識別每一光線量測與進行量測時所處之發光條件之間的對應性之其他構件。
在本發明之實施例中，該光線量測模組可包含經組態以用於執行該光線量測模組之操作的電子器件，諸如控制器、處理器、記憶體、濾光片、定時器件及通信器件。該光線量測模組之一或多個組件可與該控制器模組及/或處理模組共用，或者該光線量測模組可大體上為自含式的。
在本發明之實施例中，該光線量測模組可經組態以接收指示該等切換序列之信號。舉例而言，可使用有線、無線或網路通信鏈路將該光線量測模組鏈接至該控制器模組。或者，可處理自該光學感測器接收到之光學信號以導出指示該等切換序列之信號，且將此等信號提供至該光線量測模組。在其他實施例中，可調變來自該等光源之光線以載運指示該等切換序列之編碼資訊，或可(例如)藉由監視照明之改變(諸如，跳變)來直接分析光學信號以偵測或判定該等切換序列。一接收器模組可經組態以促進此監視。
根據本發明之許多實施例，該等量測序列經組態以使得能夠提供指示可量測光線組合之選定光線量測。舉例而言，該等量測序列可經組態以觸發指示僅周圍光線、周圍光線加上來自一選定光源之光線、周圍光線加上來自兩個選定光源之光線及其類似者的不同光線量測。藉由處理該等切換序列，可提供允許以適當時間間隔進行每一選定光線量測的充足量測序列。舉例而言，可藉由組態該等量測序列以記錄在接通一或多個選定光源之一或多個時間間隔期間該光學感測器之平均輸出來提供指示周圍光線加上該等選定光源之一光線量測。
在一實施例中，該等量測序列可經進一步組態以考量諸如電流驅動器或光源之響應特性的因素。舉例而言，該等量測序列可經組態以只有在來自該等光源之光線輸出在一接通或斷開切換事件之後大體上穩定時才提供用於對該光學感測器之輸出進行取樣。
在本發明之實施例中，該等量測序列可經組態以提供由該等切換序列產生的可用之可量測光線組合的全部或僅一部分的量測。舉例而言，若可用之可量測光線組合比判定所要光線指示所需之可量測光線組合多，則該等量測序列可僅導致該等可量測光線組合之一部分被量測。在其他實施例中，該光線量測模組或處理模組可經組態以基於諸如所量測之照明組合之量測品質及充足性的因素來判定待量測之照明組合之一部分。
在本發明之實施例中，該等量測序列可經組態以(例如)藉由對可量測光線組合中之至少一些進行過取樣以提供比進行處理可能需要之量測多的量測。如此項技術中已知，經過取樣的、冗餘的或其他額外量測可用於錯誤偵測、錯誤校正、濾光及估計(諸如，最小平方估計)，及其類似者。舉例而言，藉由提供及處理額外量測，可使得本發明之實施例對於雜訊更強健，藉此致能用於量測可量測照明組合中之每一者的縮短之時間要求。
根據本發明之實施例提供之光線處理模組經組態以接收並處理由該光線量測模組提供之光線的該一或多個量測以判定由該等光源中之至少一者所作的光線輸出之一指示。可部分基於該等切換序列來執行光線量測之處理，該等切換序列可自該控制模組或自諸如該光線量測模組或接收器模組之另一器件接收，該另一器件(例如)經組態以自由該光學感測器提供之信號判定或偵測切換序列。
在本發明之實施例中，該處理模組可包含經組態以用於執行該處理模組之操作之電子器件，諸如控制器、處理器、記憶體、濾光片、定時器件及通信器件。該處理模組之一或多個組件可與該控制器模組及/或該光線量測模組共用，或者該處理模組可大體上為自含式的。
在本發明之實施例中，該處理模組經組態以接收指示該等切換序列之信號。舉例而言，可使用有線、無線或網路通信鏈路將該處理模組鏈接至該控制器模組。或者，可(例如)使用一接收器模組來處理自該光學感測器接收到之光學信號以導出指示該等切換序列之信號，且將此等信號提供至該處理模組。可藉由使光線之每一量測能夠與一特定照明組合相關聯來將指示該等切換序列之信號用於處理光線量測。此可使由該處理模組所作的光線輸出之指示能夠與一光源正確地相關聯，使得可使資訊更可用於達成回饋目的。
應提出充足之量測機會並利用該等充足之量測機會以將足夠之資訊提供至該處理模組。舉例而言，為了判定由一選定光源所作的光線輸出之一指示，該等切換序列及該等量測序列應經組態以提供充足之可量測光線組合及此等可量測組合的充足之光線量測。舉例而言，在一實施例中，若需要量測藍光光源之強度，但唯一存在之可量測光線組合為紅光、綠光及紅光加上綠光，則藍光之量測為不可能的。若存在包括藍光的充足之可量測光線組合但不進行量測，則此同樣成立。相反，需要包括藍光之光線的至少一量測及排除藍光之光線的至少一量測，雖然此可能不保證為充足的。
作為另一實例，假定量測四個不同之可量測光線組合，該四個組合對應於周圍光線加上藍光、周圍光線加上紅光加上藍光、周圍光線加上藍光加上綠光，及周圍光線加上紅光加上藍光加上綠光。在此種情況下，仍不可判定藍光之一指示，因為在每一種情況下，藍光皆係與周圍光線一起量測的。在此種情況下，僅可判定紅光、綠光及周圍光線加上藍光之指示。
在本發明之特定實施例中，該處理模組經組態以判定提供至其之光線量測是否足夠用於提供由選定光源所作的光線輸出之所要指示的一指示。若該等光線量測為不足夠的，則該處理模組可經組態以分別向該控制器模組及該光線量測模組中之一者或兩者發信以修改切換序列及量測序列，以便改良用於處理之光線量測之足夠性。
在本發明之實施例中，可使用線性代數工具來判定所提出之一組切換序列及量測序列對於判定由一或多個光源所作的光線輸出之所要指示是否為充足的。舉例而言，在該等切換序列導致複數個可量測光線組合的情況下(其中複數個光源中之每一者在每一組合中接通或斷開)，可定義具有用於每一列i
及行j
之項a ij
的矩陣A
，其中若光源j
在可量測照明組合i
中被切斷，則a ij
=0
，且若光源j
在可量測照明組合i
中被接通，則a ij
=1
。另外，可將周圍光線視為矩陣A
中之一光源，例如，光源編號j
=1
。視所提出之量測序列而定，可藉由刪除對應於根據量測序列事實上並不加以量測之可量測照明組合的列而自A
導出量測矩陣M
。因此，可自單一矩陣A
導出複數個可能之量測矩陣M
。
給定上述條件，可展示可適用於本發明之實施例的以下結果。對於定義A
之一組給定切換序列，且對於定義M
之一組給定量測序列，M
為可逆之性質等同於可使用由M
產生之光線量測判定每一光源j
之一獨特指示的性質。亦遵循：若存在一可藉由A
之列之可能刪除而自A
獲得的矩陣(彼矩陣為可逆的)，則存在一可與定義A
之切換序列一起使用之量測序列，該量測序列可用於判定每一光源j
之一指示。
在一實施例中，可(例如)藉由建議線性數學運算使M - 1
之項用於判定如何處理量測，該等線性數學運算可經執行以自所提供之光線量測判定每一光源之指示。舉例而言，對於一固定值i
且對於一值範圍j
，可將M - 1
之第ij
項乘以第j
個光線量測，且在j
內對結果進行加總以獲得由第i
個光源所作的光線輸出之一指示。
上文對應於處理光線量測以藉由求解一線性方程式體系以判定光線輸出之指示的解譯。舉例而言，假定x
為具有表示第i
個光源之一指示(諸如，發光或輻射強度、通量、光譜功率，或其類似者)之元素x i
的向量，且r
為具有表示第i
個光線量測之元素r i
之向量。則，根據本發明之實施例，處理光線量測等同於藉由求解諸如Ax
=r
或Mx
=r
之線性方程式體系來判定x
。在一些實施例中，此可藉由計算x
=M - 1 r
來實現。
在一些實施例中，可能需要或有必要在處理期間實質上求解一超定或欠定線性方程式體系。舉例而言，可能不存在確切地求解方程式體系Ax
=r
之向量x
，或可能存在多個該等向量x
。若矩陣A
並非方陣，例如，若用於處理之光線量測比判定光線指示之一所要集合所需之光線量測多或少，則此可能特別有用。在此種情況下，存在用於獲得一適當解答或用於自複數個可能解答中選擇一解答之若干處理技術。一種該技術(例如，與最小平方估計有關)涉及實質上計算矩陣A
之Moore-Penrose偽逆矩陣A +
，及設定x
=A + r
。可(例如)藉由QR或奇異值分解來計算該偽逆矩陣。因此獲得的表示由光源所作之光線輸出之指示的向量x
為在x
最小化∥Ax-r
∥之意義上的Ax
=r
之解答，其中∥‧∥表示歐幾里得範數，且若存在多個該等向量x
，則x
進一步具有最小歐幾里得範數。亦即，以此方式獲得之x
表示方程式體系Ax
=r
之「最接近的」可能解答。
應注意，其他處理方法為可能的，例如，可設立代數條件以用於判定即使當已確定無法判定由所有光源所作的光線輸出之指示時是否仍可判定由光源之一子集所作的光線輸出之指示。舉例而言，藉由刪除矩陣A
之行j
，可在不考慮對應於行j
之光源之效應的情況下應用上述結果。藉由合併矩陣A
之相同行，可導出一方程式體系，該方程式體系之解答提供在一些情況下由光源之組合所作的光線輸出之指示。亦應注意，處理可能未必明確地執行此等代數運算，而是改為可能使用等效類比或數位電路來獲得一類似結果。
在一實施例中，若存在光線待辨別之n
個不同光源(包括周圍光線)，則至少需要進行對應於n
個不同之可量測光線組合的光線量測。然而，對於用於判定所有n
個光源之光線之一指示而言將為充足之光線量測，此可能僅提供一必要但非充分之條件。
圖3說明根據本發明之實施例的用於控制及量測光線之方法。根據該方法，在步驟310中提供兩個或兩個以上切換序列，每一切換序列用於控制一或多個光源之操作。該等切換序列經組態以導致產生一所要照明效果(諸如，光線之色彩及強度)。該等切換序列亦經組態以導致產生兩個或兩個以上不同之可量測光線組合。在步驟320中，根據該等切換序列操作光源，例如，藉由根據該等切換序列組態供應至光源之切換驅動電流。在步驟330中，基於該等切換序列提供一或多個量測序列。在步驟340中，基於該等量測序列來量測光線，例如，藉由使用該等量測序列組態用於使用一光學感測器量測光線之取樣時間。在步驟350中，基於該等切換序列來處理該等量測。舉例而言，使用該等切換序列使量測與光源之組態相關聯，以便可執行處理操作以提供由選定光源所作的光線輸出之指示。在步驟360中，將該等指示傳回(例如)至控制器以用於一回饋迴路之操作。
圖4A及圖4B說明表示來自三個光源之光線之時變波形，例如，波形402及452可表示來自紅光光源之光線，波形404及454可表示來自藍光光源之光線，且波形406及456可表示來自綠光光源之光線。藉由波形410來表示波形402、404及406之加總，且藉由波形460來表示波形452、454及456之加總。該等切換序列判定所說明之波形之切換時間。舉例而言，在圖4A中，用於紅光之切換序列判定波形402改變值之時間。該等切換序列導致產生不同之可量測光線組合(例如，藉由波形410及460採用之不同值表示)。
可(例如)藉由將最初根據一所要照明效果組態之PWM波形時移來導出圖4B中所說明之波形452、454及456。在此種情況下，該所要照明效果將對應於由紅光、藍光及綠光光源中之每一者的大約相等之作用時間循環產生的光線，該等作用時間循環為約65%。
圖4A及圖4B亦說明藉由量測序列判定的可能光線量測。舉例而言，可有可能在一序列時間下進行光線之量測，例如，藉由圖4A中之光線量測序列420、421、422a及423所描繪。亦可跨多個切換循環來展開量測，例如，可使用量測422b代替量測422a。出於說明目的，將量測時間描繪為大體上瞬時的，但此等量測時間亦可包含時間間隔。
參看圖4A，藉由切換序列及量測序列420、421、422a及423或420、421、422b及423定義之矩陣M 1
可表示為：
因此，M 1
可逆且因此資訊足夠用於判定紅光、藍光、綠光及周圍光線之指示。此外，讀出M 1 -1
之列，該逆矩陣形式表明可直接自第四量測獲得周圍光線之指示，可藉由自第三量測減去第四量測獲得紅光之指示，可藉由自第二量測減去第三量測獲得藍光之指示，且可藉由自第一量測減去第二量測獲得綠光之指示。
參看圖4B，藉由量測470、471、472及473所說明之切換序列及量測序列定義之矩陣M 2
以及其逆矩陣可表示為：
因此，M 2
可逆且因此資訊足夠用於判定紅光、藍光、綠光及周圍光線之指示。自該逆矩陣形式，例如，可藉由自第一量測減去第二量測且加上第四量測來判定周圍光線之一指示。
參看圖4B，藉由量測470、472、473及474所說明之切換序列及量測序列定義之矩陣M 3
可表示為：
因此，M 3
可逆且因此資訊足夠用於判定紅光、藍光、綠光及周圍光線之指示。自該逆矩陣形式，例如，可藉由自第一量測減去第二量測、加上第三量測之兩倍且減去第四量測來判定周圍光線之一指示。
再次參看圖4B，一替代量測序列可經組態以獲得量測470、471、472、473及474，此對於用於判定所有光源加上周圍光線之指示而言過於充足。處理可因此等同於求解超定方程式體系M 4 x
=r
，其中x
表示光源之指示，r
表示量測，且：
此處，M 4 +
為Moore-Penrose偽逆矩陣。因此，一可能解答為x
=M 4 + r
，此特定解答給出一最小化∥M 4 x-r
∥之向量x
，其中∥‧∥表示歐幾里得範數。亦即，以此方式獲得之x
表示方程式體系之「最接近的」可能解答。若存在多個該等向量，則以此方式獲得之向量x
亦將具有最小之歐幾里得範數。
再次參看圖4B，一替代量測序列可經組態以獲得量測470、471及472全部，此對於用於判定所有光源加上周圍光線之指示而言不夠充足。處理可因此等同於求解欠定方程式體系M 5 x
=r
，其中x
表示光源之指示，r
表示量測，且：
再次，M 5 +
為Moore-Penrose偽逆矩陣。因此，一可能解答為x
=M 5 + r
，此特定解答給出一最小化∥M 5 x
-r
∥之向量x
，且x
具有最小之歐幾里得範數。
圖5說明根據本發明之實施例的用於組態切換序列及量測序列之方法。在此方法中，在步驟510中，提供一所要照明效果。此可用於(例如)藉由僅考慮將產生該所要照明效果之切換序列來約束可能的切換序列。在步驟520中，組態一可能經受上述約束之切換序列。在步驟530中，分析該切換序列以判定根據該經組態之切換序列展現的量測機會或可量測光線組合。在步驟540中，提出一導致此等可量測光線組合之至少一部分的量測的量測序列。
繼續參看圖5，一旦已提出切換序列及量測序列，便可作出關於此等切換序列及量測序列是否足夠用於評估或判定由一或多個選定光源所作的一或多個所要光線輸出指示的判定550。舉例而言，此可包括判定足夠之量測是否可用，該等量測可經處理以判定所要指示。若該等序列為足夠的，則接受該等切換序列及量測序列且過程結束。否則，可作出關於是否應考慮另一量測序列的判定560。若如此，則在步驟540中提出新量測序列且過程繼續。否則，可作出關於是否應考慮另一切換序列的判定570。若如此，則在步驟530中提出新切換序列且過程繼續。否則，可作出關於是否應調整所要照明效果的可選判定580。若如此，則在步驟510中提供新的所要照明效果且過程繼續。否則，傳回指示無法找到足夠切換序列及量測序列之一錯誤。
雖然已在本文中描述及說明若干發明實施例，但一般熟習此項技術者將容易預想到用於執行本文中所描述之功能及/或獲得本文中所描述之結果及/或優點中之一或多者的多種其他構件及/或結構，且該等變化及/或修改中之每一者被視為在本文中所描述之發明實施例之範疇內。更大體而言，熟習此項技術者將容易瞭解，本文中所描述之所有參數、尺寸、材料及組態意謂為例示性的，且實際參數、尺寸、材料及/或組態將視使用發明教示之特定應用而定。熟習此項技術者將認識到或能夠僅僅使用常規實驗確定本文中所描述之特定發明實施例之許多等效物。因此，應理解，僅借助於實例來呈現上述實施例，且在附加申請專利範圍及其等效物之範疇內，可以不同於特別描述及主張之方式來實踐發明實施例。本發明之發明實施例係針對本文中所描述之每一個別特徵、系統、物品、材料、套組及/或方法。另外，若該等特徵、系統、物品、材料、套組及/或方法不互相不一致，則兩個或兩個以上該等特徵、系統、物品、材料、套組及/或方法之任何組合包括在本發明之發明範疇內。
應理解，如本文中所定義及使用之所有定義控制辭典定義、以引用之方式併入之文獻中的定義，及/或所定義術語之一般意義。
應理解，除非清楚地相反指示，否則如本文中在說明書中及申請專利範圍中所使用之不定詞「一」意謂「至少一個」。
應理解，如本文中在說明書中及申請專利範圍中所使用之片語「及/或」意謂如此結合之要素(亦即，在一些情況下結合地存在且在其他情況下分離地存在之要素)中之「任一者或兩者」。應以相同之方式(亦即，如此結合之要素中之「一或多者」)來解釋藉由「及/或」列出之多個要素。可視情況地存在除藉由「及/或」子句特別識別之要素之外的其他要素，不管與彼等特別識別之要素有關或是無關。因此，作為一非限制性實例，當結合諸如「包含」之開端式語言使用對「A及/或B」之參考時，對「A及/或B」之參考在一實施例中可僅指代A(視情況地包括除B之外之要素)；在另一實施例中，可僅指代B(視情況地包括除A之外之要素)；在又一實施例中，可指代A與B兩者(視情況地包括其他要素)；等等。
應理解，如本文中在說明書中及申請專利範圍中所使用，「或」具有與如上文所定義之「及/或」相同之意義。舉例而言，當分離一清單中之品項時，應將「或」或「及/或」解譯為包括性的，亦即，諸多要素或要素清單中之至少一者(但亦包括一個以上)之包括，且視情況地包括額外未列出之品項。僅清楚地相反指示之術語(諸如「...中之僅一者」或「...中之確切一者」，或在用於申請專利範圍時之「由...組成」)將指代諸多要素或要素清單中之確切一要素之包括。大體而言，如本文中所使用之術語「或」前面有排他性術語(諸如，「任一者」、「...中之一者」、「...中之僅一者」，或「...中之確切一者」)時應僅解譯為指示排他性的替代項(亦即，「一者或另一者而非兩者」)。「實質上由...組成」在用於申請專利範圍中時將具有其如用於專利法領域中之意義的一般意義。
應理解，如本文中在說明書中及申請專利範圍中所使用，關於一或多個要素之清單之片語「至少一者」意謂選自該要素清單中之要素中之任何一或多者的至少一要素，但未必包括該要素清單內特別列出之每一及每個要素中之至少一者且不排除該要素清單中之要素之任何組合。此定義亦允許：可視情況地存在除片語「至少一者」所指代的在要素清單內特別識別之要素之外的要素，不管與彼等特別識別之要素有關或是無關。因此，作為一非限制性實例，「A及B中之至少一者」(或等效地，「A或B中之至少一者」，或等效地，「A及/或B中之至少一者」)在一實施例中可指代至少一(視情況地包括一個以上)A，不存在B(且視情況地包括除B之外之要素)；在另一實施例中，可指代至少一(視情況地包括一個以上)B，不存在A(且視情況地包括除A之外之要素)；在又一實施例中，可指代至少一(視情況地包括一個以上)A，及至少一(視情況地包括一個以上)B(且視情況地包括其他要素)；等等。
亦應理解，除非清楚地相反指示，否則，在本文中所主張的包括一個以上步驟或動作之任何方法中，方法之步驟或動作之次序未必限於敍述方法之步驟或動作之次序。
應理解，在申請專利範圍中以及在上述說明書中，諸如「包含」、「包括」、「帶有」、「具有」、「含有」、「涉及」、「持有」、「由...構成」及其類似者之所有過渡片語為開端式的，亦即，意謂包括但不限於。僅過渡片語「由...組成」及「實質上由...組成」將分別為閉端式或半閉端式過渡片語。
100．．．裝置
110．．．控制器模組
115．．．控制器
118．．．電源
122．．．電流驅動器
124．．．電流驅動器
126．．．電流驅動器
132．．．光源
134．．．光源
136．．．光源
145．．．光線量測模組
148．．．光學感測器
150．．．處理模組
200．．．裝置
260．．．接收器模組
402．．．波形
404．．．波形
406．．．波形
410．．．波形
420．．．光線量測序列
421．．．光線量測序列
422a．．．光線量測序列
422b．．．量測序列
423．．．光線量測序列
452．．．波形
454．．．波形
456．．．波形
460．．．波形
470．．．量測
471．．．量測
472．．．量測
473．．．量測
474．．．量測
圖1說明根據本發明之一實施例的用於控制及量測光線之裝置；
圖2說明根據本發明之另一實施例的用於控制及量測光線之裝置；
圖3說明根據本發明之一實施例的用於控制及量測光線之方法；
圖4A及圖4B說明根據本發明之實施例之切換序列及量測序列；及
圖5說明根據本發明之一實施例的用於組態切換序列及量測序列之方法。
100．．．裝置
110．．．控制器模組
115．．．控制器
118．．．電源
122．．．電流驅動器
124．．．電流驅動器
126．．．電流驅動器
132．．．光源
134．．．光源
136．．．光源
145．．．光線量測模組
148．．．光學感測器
150．．．處理模組
Claims (20)
- 一種用於控制及量測光線之裝置，該裝置包含：一控制器模組，其操作地耦接至兩個或兩個以上光源，該等光源中之至少一第一者係經組態以發射具有一第一顏色之光線且該等光源中之一第二者係經組態以發射具有一第二顏色之光線，其中該第一顏色與該第二顏色彼此並不相同，該控制器模組經組態以產生兩個或兩個以上切換序列，每一切換序列用於控制該等光源中之一者之操作，該兩個或兩個以上切換序列經組態以導致產生一所要照明效果及兩個或兩個以上不同之可量測光線組合，至少一可量測組合包含來自該等光源中之一或多者之光線；一寬頻帶光學感測器，其經組態以接收每一不同可量測光線組合，藉以偵測每一不同可量測光線組合，且回應於每一不同可量測光線組合以輸出用以指示該等可量測光線組合之一總強度的一光學感測器輸出信號；一光線量測模組，其操作地耦接至該控制器模組且經組態以接收指示該等切換序列之信號，該光線量測模組經組態以基於該等切換序列定義一或多個量測序列，該光線量測模組係進一步操作地連接至該寬頻帶光學感測器以接收該光學感測器輸出信號，且經進一步組態以基於該等量測序列且回應於該光學感測器輸出信號而產生一或多個光線量測；及一處理模組，其操作地耦接至該光線量測模組及該控 制器模組，該處理模組經組態以至少部分基於該一或多個光線量測及該兩個或兩個以上切換序列來判定由該兩個或兩個以上光源中之至少一者所輸出的光線之一指示。
- 如請求項1之裝置，其中該控制器模組經進一步組態以在至少一預定最小時間量內提供該兩個或兩個以上不同之可量測光線組合中之每一者。
- 如請求項1之裝置，其中該控制器模組經進一步組態以基於由該兩個或兩個以上光源中之至少一者所作的光線輸出之該指示來調整該兩個或兩個以上切換序列，以促進該所要照明效果之產生。
- 如請求項1之裝置，其中該處理模組經進一步組態以判定周圍光線之一指示。
- 如請求項4之裝置，其中該處理模組經進一步組態以判定周圍光線之該指示，其中該周圍光線並非由該等光源之任一者所發射，而是僅從該光線量測模組所作的該兩個或兩個以上不同可量測光線組合之該等量測所得，其中該兩個或兩個以上不同可量測光線組合之每一者包含由該兩個或兩個以上光源中之至少一者所發射的光線。
- 如請求項1之裝置，其中該處理模組經組態以藉由求解一線性方程式體系而判定光線輸出之該指示。
- 如請求項1之裝置，其中該處理模組經進一步組態以判定該所提供之一或多個光線量測是否足夠用於判定一或多個所要光線輸出指示。
- 如請求項7之裝置，其中該處理模組經進一步組態以將關於該所提供之一或多個光線量測是否足夠用於判定一或多個所要光線輸出指示的一指示提供至該控制器模組及/或該量測模組。
- 如請求項1之裝置，其中該光線量測模組係經連接以接收來自該控制器模組之指示該等切換序列之該等信號，且經組態以回應於指示該等切換序列之該等信號而產生該一或多個量測序列。
- 如請求項1之裝置，其中該等光源之至少一第三者係經組態以發射具有一第三顏色之光線，該第三顏色不同於該第一顏色與該第二顏色，且其中該兩個或兩個以上切換序列包含：一第一切換序列，其用於切換該等光源之該第一者；一第二切換序列，其用於切換該等光源之該第二者；及一第三切換序列，其用於切換該等光源之該第三者，其中該第一切換序列、第二切換序列及第三切換序列彼此之間皆不相同。
- 如請求項10之裝置，其中該至少兩個不同可量測光線組合中之每一者包含該第一顏色光線、第二顏色光線及第三顏色光線中之至少兩個之一可量測組合。
- 一種用於控制及量測包含由兩個或兩個以上光源產生之光線的光線之方法，該方法包含：提供兩個或兩個以上切換序列，每一切換序列用於控制該等光源中之一者之操作，該等光源中之至少一第一者係經組態以發射具有一第一顏色之光線且該等光源中 之一第二者係經組態以發射具有一第二顏色之光線，其中該第一顏色與該第二顏色彼此並不相同，該兩個或兩個以上切換序列經組態以導致產生一所要照明效果及兩個或兩個以上不同之可量測光線組合，至少一可量測組合包含來自該等光源中之一或多者之光線；基於該等切換序列定義一或多個量測序列；以一寬頻帶光學感測器來偵測該可量測光線組合，回應於每一不同可量測光線組合而輸出用以指示該可量測光線組合之一總強度的一光學感測器輸出信號；基於該等量測序列且回應於該光學感測器輸出信號產生一或多個光線量測；及處理該一或多個光線量測以至少部分基於該一或多個光線量測及該兩個或兩個以上切換序列來判定由該兩個或兩個以上光源中之至少一者所輸出的光線之一指示。
- 如請求項12之方法，其中在至少一預定最小時間量內提供該兩個或兩個以上不同之可量測光線組合中之每一者。
- 如請求項13之方法，其進一步包含：判定是否在至少該預定最小時間量內提供該兩個或兩個以上不同之可量測光線組合中之每一者；及若判定在小於該預定最小時間量內提供該兩個或兩個以上不同之可量測光線組合中之至少一者，則調整該兩個或兩個以上切換序列。
- 如請求項12之方法，其進一步包含：基於由該兩個或兩 個以上光源中之至少一者所作的光線輸出之該指示來調整該兩個或兩個以上切換序列，以促進該所要照明效果之產生。
- 如請求項12之方法，其中該一或多個光線量測之處理包括判定周圍光線之一指示。
- 如請求項12之方法，其中判定光線輸出之一指示包含求解一線性方程式體系。
- 如請求項12之方法，其進一步包含：判定該所提供之一或多個光線量測是否足夠用於判定一或多個所要光線輸出指示；及若判定該所提供之一或多個光線量測不足以用於判定一或多個所要光線輸出指示，則調整該兩個或兩個以上切換序列。
- 如請求項12之方法，其中該等光源之至少一第三者係經組態以發射具有一第三顏色之光線，該第三顏色不同於該第一顏色與該第二顏色，且其中該兩個或兩個以上切換序列包含：一第一切換序列，其用於切換該等光源之該第一者；一第二切換序列，其用於切換該等光源之該第二者；及一第三切換序列，其用於切換該等光源之該第三者，其中該第一切換序列、第二切換序列及第三切換序列彼此之間皆不相同，且其中該至少兩個不同可量測光線組合中之每一者包含該第一顏色光線、第二顏色光線及第三顏色光線中之至少兩個之一可量測組合。
- 一種電腦程式產品，其包含一非暫態電腦可讀媒體，該 電腦可讀媒體上記錄有陳述式及指令，該等陳述式及指令供一處理器執行以執行一用於控制及量測包含由兩個或兩個以上光源產生之光線之光線的方法，該方法包含以下步驟：產生兩個或兩個以上切換序列，每一切換序列用於控制該等光源中之一者之操作，該等光源中之至少一第一者係經組態以發射具有一第一顏色之光線且該等光源中之一第二者係經組態以發射具有一第二顏色之光線，其中該第一顏色與該第二顏色彼此並不相同，該兩個或兩個以上切換序列經組態以導致產生一所要照明效果及兩個或兩個以上不同之可量測光線組合，至少一可量測組合包含來自該等光源中之一或多者之光線；基於該等切換序列定義一或多個量測序列；以一寬頻帶光學感測器來偵測該可量測光線組合，回應於每一不同可量測光線組合而輸出用以指示該可量測光線組合之一總強度的一光學感測器輸出信號；基於該等量測序列且回應於該光學感測器輸出信號產生一或多個光線量測；及處理該一或多個光線量測以至少部分基於該一或多個光線量測及該兩個或兩個以上切換序列來判定由該兩個或兩個以上光源中之至少一者所輸出的光線之一指示。
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