JP4829991B2 - 自動調光システム - Google Patents

Description

本発明は、制御電流に応じた発光量で光を照射する光照射手段を備えた表示手段を備える映像機器において、光照射手段の発光量を調整する自動調光システムに関する。

携帯電話機等の映像機器に用いられる液晶デバイスでは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源を用いたバックライトにより、液晶パネルに背面から光を照射して表示を行うものが一般的である。しかしながら、このような液晶デバイスにおいてバックライト使用時の消費電力は比較的大きく、携帯映像機器のバッテリー駆動時間への影響が大きいことから、バックライトの使用時の消費電力の低減が課題となっている。

液晶ディスプレイのバックライトの制御に係る技術としては、例えば、受光素子により液晶ディスプレイの周辺の光量を検出し、当該光量に応じて、バックライトの発光量を調整する自動調光システムが特許文献１に開示されている。例えば、周辺領域が比較的明るい場合には、バックライトの発光量を少なくし、周辺領域が比較的暗い場合には、バックライトの発光量を多くすることにより、映像信号の表示品質の保持及び消費電力の低減を図っている。

また、受光素子により液晶ディスプレイの周辺の光量を検出して、バックライトの発光量を調整する自動調光システムに加えて、受光素子を間欠動作させて消費電力の低減を行うシステムが特許文献２に開示されている。

また、液晶ディスプレイのバックライトの制御に係る技術としては、自動調光に加えて蛍光灯と同期させて消費電力の低減を行う構成が特許文献３に開示されている。

特開２００３−２１５５３４号公報 特開２００１−４９７８号公報 特開平６−２８２２３１号公報

特許文献１或いは特許文献２に記載の自動調光システムでは、液晶ディスプレイ周辺の光量に応じてバックライトの発光量を制御することで消費電力の削減を行っているが、液晶ディスプレイの使用者が液晶ディスプレイを見ているか否か、更に言えば、使用者が液晶ディスプレイを見て何に利用しているか（使用形態）については考慮されていない。

上述したように、バッテリーで動作する携帯映像機器では電源が限られているため、消費電力の低減が求められているところ、特許文献１或いは特許文献２に記載の自動調光システムでは、液晶ディスプレイを使用者が見ている、見ていないに拘わらず調光を行っている。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、周辺領域の明るさ及び表示映像の視聴に必要とされる輝度を総合的に考慮して、消費電力の低減を図りながら、近接センサの情報に応じてバックライトの発光量を制御、又は発光をＯＦＦすることにより消費電力をより低減させることができる自動調光システムを提供する点にある。

本発明に係る自動調光システムは、光照射手段を備えた表示手段を備える映像機器において、前記映像機器とその使用者との距離を検出し、前記映像機器とその使用者との距離情報を出力する距離情報検出手段と、周囲の所定領域の明るさを検出し、前記所定領域の明るさを示す明度情報を出力する明度検出手段と、前記明度情報と前記距離情報の両方に基づいて前記光照射手段の発光量を段階的に制御する発光制御手段を備え、
前記表示手段が携帯電話の液晶ディスプレイであり、
通話時において、前記距離情報に基づいて前記光照射手段の発光を停止或いは再開する制御を行うとともに、
非通話時において、前記明度情報、前記距離情報、及び、前記携帯電話の使用者の使用形態に基づいて前記光照射手段の発光量の制御を行うことを第１の特徴とする。

また、本発明に係る自動調光システムは、上記第１の特徴に加えて、通話時において、前記光照射手段の発光を停止する前記距離情報の制御条件と、前記光照射手段の発光を再開する前記距離情報の制御条件とが異なることを第２の特徴とする。

更に、本発明に係る自動調光システムは、上記第１または第２の特徴に加えて、非通話時において、前記発光制御手段が前記光照射手段の発光量を制御するための前記明度情報と前記距離情報の制御条件が情報変換テーブルにより記憶されていることを特徴とすることを第３の特徴とする。

上記特徴の自動調光システムによれば、発光制御手段により、明度情報と距離情報が示す情報に基づいて光照射手段（バックライト）の発光量を調整することが可能になる。即ち、周辺の光量が比較的明るい場合はバックライトの発光量を大きくして、比較的暗い場合はバックライトの発光量を小さくする自動調光に加えて、使用者との距離情報に基づいて、発光量を小さくして消費電力を低減させることができる。

更に、上記明度情報及び距離情報と、制御されるバックライトの発光量との関係を情報変換テーブルに記憶しておくことで、上記特徴の自動調光システムをハードウェア的に構成することができる。これによりＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置）を介さずに、バックライトの発光量を調整できるので、ＣＰＵの演算量を軽減することができ、ＣＰＵの消費電力を低減させることができる。

更に、明度情報と距離情報に基づいてバックライトの発光量を制御する自動調光に加えて、距離情報に基づいて、バックライトの発光のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、消費電力を低減させることができる。このとき、バックライトの発光をＯＦＦ制御する距離情報とＯＮ制御する距離情報を異ならせ、ヒステリシス制御を行うことにより、バックライトのＯＮ／ＯＦＦに係るチャタリングを防止し、映像機器の使用者が不快感を得ることなく自動調光が可能になる。

従って、本発明に依れば、周辺領域の明度情報と併せて、近接センサの距離情報を総合的に考慮してバックライトの発光量を調整、又はバックライトの発光をＯＦＦすることにより消費電力を低減可能な自動調光システムを提供することができる。

本発明に係る自動調光システムのシステム構成図。 明度情報に対するＬＥＤ制御電流ＩＦとの関係の設定例を示す図。 本発明に係る自動調光システムの調光動作の一例を示す図。 本発明に係る自動調光システムを携帯電話に搭載した場合のバックライトの調光制御方法を示す状態遷移図。

本発明の一実施形態に係る自動調光システム（以下、「本発明システム１」と称す）の構成図を図１に示す。尚、本実施形態では、本発明システム１を、携帯映像機器の一例としての携帯電話機に搭載される半透過型の液晶ディスプレイに適用し、光照射手段としてバックライトの制御を行う場合について説明するが、これに限られるものではない。透過型の液晶ディスプレイのバックライトの制御、或いは、反射型の液晶ディスプレイのフロントライト或いはサイドライトの制御にも利用可能である。

本発明システム１は、図１に示すように、近接センサ２と、近接センサ２の出力信号を受信し、距離情報を出力する近接インタフェース回路３と、照度センサ４と、照度センサ４の出力信号を明度情報に変換するＡ／Ｄコンバータ５と、調光ロジック回路６と、Ｄ／Ａコンバータ７と、背面から光を照射するバックライトのＬＥＤ制御電流ＩＦを制御するＬＥＤドライバ回路８と、メモリ９と、インタフェース回路１０と、を備え、バックライトがＯＮされようとするとき、照度センサ４からの明度情報及び近接センサ２からの距離情報に基づき、ＬＥＤ１２のバックライトの発光量を設定し、発光のＯＮ／ＯＦＦを設定することができる。

近接センサ２は、映像機器とその使用者の距離を検出する。ここで、一般に近接センサとは検出対象を非接触で検出するセンサであり、発光ダイオードから光出力を行い、その反射光を受光センサで受信する方式がある。他にも、電磁誘導により金属体に発生する渦電流を利用する方式、検出体の接近による静電容量の変化を捉える方式、磁石を利用する方式等が存在する。ここでは、発光ダイオードからの反射赤外光を受信する方式を用いる。近接センサ２からの出力信号はある距離を閾値として低或いは高レベルの信号が出力される。近接インタフェース回路３は、当該近接センサ２からの出力信号を受信し、デジタル信号として距離情報を調光ロジック回路６に出力する。尚、距離に応じたヒステリシス制御を行う場合は、応差（ヒステリシス）を有する近接センサを使用するとよい。

尚、近接センサ２からの出力が距離に比例した電流で出力される場合には、近接インタフェース回路３は、当該近接センサ２からの出力電流量をデジタル値に変換し、デジタル信号として距離情報を調光ロジック回路６に出力することができる。

照度センサ４は、液晶パネルの近傍に設置され、周囲の所定領域の明るさを検出する。ここで、周囲の所定領域とは、例えば、当該センサから５０ｃｍ程度離れた領域が想定され、光源に対して使用者と照度センサ４が相対的に近い（使用者から５０ｃｍ以内程度）と仮定し、センサに入ってくる光の量から照度（ｌｘ）を検出することができる。照度センサ４は、入射光を電流信号に変換するフォトダイオードを用いて構成されているが、これに限られるものではない。例えば、入射光の強さに応じた電流値の電流信号を出力する他の受光素子等を用いて照度センサ４を構成することができる。

Ａ／Ｄコンバータ５は、照度センサ４から出力される電流信号を、明度情報を表すデジタル信号に変換し、所定領域の明るさを示す明度情報信号を調光ロジック回路６に出力する。照度センサ４とＡ／Ｄコンバータ５で明度情報検出手段を構成する。本実施形態では、照度センサ４とＡ／Ｄコンバータ５を１チップとして、デジタル情報として明度情報信号を出力している。

調光ロジック回路６は、近接インタフェース回路３から出力された距離情報、及び、Ａ／Ｄコンバータ５から出力された明度情報に基づいて、明度情報が示す明るさが明るいほど発光量が多くなるように、且つ、距離情報が示す距離情報が大きいほど発光量が多くなるように、メモリ９に記憶されている情報変換テーブルの値を読み出して液晶ディスプレイのバックライトの発光量を設定し、設定されたバックライトの発光量に対応するデジタル値をＤ／Ａコンバータ７に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７は、当該デジタル値をＬＥＤ１２のバックライトの制御電流量に対応するアナログ信号に変換し、ＬＥＤドライバ８に送る。ＬＥＤドライバ回路８は、当該アナログ信号に基づきバックライトのＬＥＤ制御電流ＩＦを調整する。これにより照度センサ４からの明度情報と近接センサ２からの距離情報に基づきＬＥＤ１２のバックライトの発光量が段階的に制御される。

メモリ９は、例えば、揮発性のレジスタ、或いは、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成されており、明度情報及び距離情報に対するＬＥＤ制御電流ＩＦの値の関係を規定する２次元の情報変換テーブルを記憶している。当該情報変換テーブルは、明度情報が示す明るさが大きいほど制御電流値が大きくなるように、且つ、距離情報が示す使用者との距離が大きいほど制御電流値が大きくなるように設定され、且つ、制御電流値が、明度情報が示す明るさ及び距離情報が示す使用者との距離の増減に対して線形性を備えるように設定されているが、これに限られるものではない。情報変換テーブルの値で、多項式曲線として近似することもできる。

図２に半透過型の液晶ディスプレイを映像機器の表示に用いる場合の、情報変換テーブルに記憶される、明度情報に対するＬＥＤ制御電流ＩＦとの関係の設定例を示す。図２では、周囲が比較的暗い（１０００ルクス以下）場合には周囲が明るいほどＬＥＤ制御電流ＩＦを増加させているが、周囲が明るく、十分な外光を確保できる場合には、周囲が明るいほどＬＥＤ制御電流ＩＦを減少させている。

インタフェース回路１０は、外部信号入力端子１１から情報変換テーブルの設定を行う為の設定信号を受け付け、当該設定信号に基づいて、メモリ９に記憶された情報変換テーブルの更新が可能に構成されている。

上記の本発明システム１は、明度情報及び距離情報の両方を考慮して、バックライトの発光量を調整することが可能であり、図３に示すように、仮に、従来、バックライトの発光量を一定とした場合と比較すると、図３の斜線部分３２に相当する電流量について消費電力を削減することが可能になる。

更に、上記の本発明システム１は、調光ロジック回路６が情報変換テーブルに基づいてバックライトの制御を行うため、ＣＰＵを介在しないシステムであり、ＣＰＵの演算量が低減されており、同時にＣＰＵの消費電力をも削減することができる。

また、上記の本発明システム１は、例えば、使用者の距離が近づくとバックライトの発光を停止し、遠ざかると再開する制御を行うことができ、映像機器の使用者との距離情報に基づいてバックライトのＯＮ／ＯＦＦを制御することができるので、更に消費電力を削減することが可能になる。或いは、映像機器のバッテリーの残量が少ないとき、或いは、省電力モードが設定されているとき等、消費電力の低減を優先したい場合に限り使用者との距離に応じて（例えば、５ｃｍ以下で）バックライトをＯＦＦするように構成することもできる。特に、本発明システム１を携帯電話機に用いる場合には、通話中の場合には使用者との距離に応じてバックライトをＯＦＦにすることができ、大幅に消費電力を削減することが可能になる。本発明システム１は、周囲の明るさ及び使用者との距離に応じてバックライトの制御が可能であり、且つ、バッテリーの状態等の装置条件を用いる場合に限らず、映像機器の使用者の使用形態に応じたバックライトの制御を実行できる。

尚、当該使用者の使用形態、バッテリーの状態等の装置条件については、当該使用形態或いは当該装置条件が変更されると、映像機器のＣＰＵからの変更信号を調光ロジック回路６が受け取ることで、明度情報及び距離情報に基づいたバックライトの制御モードが変更されるようにすればよい。

更に、距離情報に基づいてバックライトのＯＮ／ＯＦＦを制御する場合、バックライトの発光をＯＦＦ制御する距離情報とＯＮ制御する距離情報を異ならせ、ヒステリシス制御を行うことが望ましい。例えば、使用者との距離が５ｃｍ以下でバックライトをＯＮからＯＦＦにし、使用者との距離が１５ｃｍ以上でバックライトをＯＦＦからＯＮにすることができる。これによりバックライトのＯＮ／ＯＦＦに係るチャタリングが防止され、映像機器の使用者が不快感を得ることなく自動調光が可能になる。

図４は上記の本発明システム１を携帯電話機の液晶ディスプレイのバックライト制御に用いる際の制御方法の一例を示す状態遷移図である。図４に示すように、通話中か否かによってバックライトの制御方法を異ならせることができる。

通話時においては、使用者との距離に応じてバックライトのＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、通話時のバックライトの消費電力を０とすることができ、非常に大きな電力を削減することが可能になる。更に、バックライトＯＦＦ時には照度センサ４からの明度情報に応じた発光量の制御を行わないため、照度センサ４をＯＦＦとし、Ａ／Ｄコンバータ５、Ｄ／Ａコンバータ７、ＬＥＤドライバ回路８、メモリ９の消費電力を最小限に抑えることができるので、自動調光処理分の電力を削減することができる。

或いは、携帯電話機のバッテリーの残量が少ないとき、或いは、省電力モードが設定されているとき等、消費電力の低減を優先したい場合に限り、距離に応じてバックライトをＯＦＦするように構成することもできる。

非通話時においては、明度情報及び距離情報に基づいた自動調光を行い、バックライトの発光量を制御することで、消費電力を削減することができる。このとき、明度情報及び距離情報の他に、バッテリーの状態等の装置条件、或いは、携帯電話機の使用者の使用形態（メール応答、Ｗｅｂ利用、ワンセグＴＶ視聴等）に応じて必要な発光量を制御し、自動調光を行うことにより、より消費電力を削減することが可能である。当該使用者の使用形態、バッテリーの状態等の装置条件が変更されると、調光ロジック回路６が、携帯電話機のＣＰＵからの変更信号を受け取り、バックライトの明度情報及び距離情報に基づいたバックライトの制御モードを変更することができる。

以上、上記実施形態では、本発明システム１が、映像機器の一例としての携帯電話機に搭載される液晶ディスプレイに適用される場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、デジタルカメラ等、他の映像機器に搭載される液晶ディスプレイに適用しても良い。本発明システム１は、使用者との距離、及び周囲の明るさに応じて光照射手段の制御ができ、且つ、本発明システム１が適用された映像機器の使用者の使用形態、及び映像機器の装置条件に応じた制御モードを選択できる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施形態の一例である。本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。

本発明は、携帯電話機やデジタルカメラ等、特に、光照射手段の発光量を調整する手段を備えるＬＥＤドライバを備える携帯機器に利用することができる。

１： 本発明に係る自動調光システム（本発明システム）
２： 近接センサ
３： 近接インタフェース回路
４： 照度センサ
５： Ａ／Ｄコンバータ
６： 調光ロジック回路
７： Ｄ／Ａコンバータ
８： ＬＥＤドライバ回路
９： メモリ
１０： インタフェース回路
１１： 外部信号入力端子
１２： ＬＥＤ（バックライト）
３２： 斜線部分（削減できた消費電力）
ＩＦ： ＬＥＤ制御電流

Claims (3)

1. 光照射手段を備えた表示手段を備える映像機器において、
   前記映像機器とその使用者との距離を検出し、前記映像機器とその使用者との距離情報を出力する距離情報検出手段と、
   周囲の所定領域の明るさを検出し、前記所定領域の明るさを示す明度情報を出力する明度検出手段と、
   前記明度情報と前記距離情報の両方に基づいて前記光照射手段の発光量を段階的に制御する発光制御手段を備え、
   前記表示手段が携帯電話の液晶ディスプレイであり、
   通話時において、前記距離情報に基づいて前記光照射手段の発光を停止或いは再開する制御を行うとともに、
   非通話時において、前記明度情報、前記距離情報、及び、前記携帯電話の使用者の使用形態に基づいて前記光照射手段の発光量の制御を行うことを特徴とする自動調光システム。
2. 通話時において、前記光照射手段の発光を停止する前記距離情報の制御条件と、前記光照射手段の発光を再開する前記距離情報の制御条件とが異なることを特徴とする請求項１に記載の自動調光システム。
3. 非通話時において、前記発光制御手段が前記光照射手段の発光量を制御するための前記明度情報と前記距離情報の制御条件が情報変換テーブルにより記憶されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動調光システム。