JP2017219781A - 調光システム、調光方法、プログラム及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源の電圧によらず適切に停止することができる調光システム、調光方法及びプログラムを提供する。【解決手段】調光システムは、一対の電極及び前記一対の電極に電圧が印加されると消色状態から前記消色状態よりも光の透過率の低い発色状態に切り替わる調光部と、前記一対の電極に電力を供給する第一の電源と、前記第一の電源の電圧値と予め定められた下限電圧値を比較する比較部と、前記第一の電源の電圧値が予め定められた下限電圧値以下または未満になると、前記調光部を前記消色状態に切り替える制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、調光システム、調光方法、プログラム及び表示装置に関する。

エレクトロクロミック材料に電圧を印加することによって、光の透過率の低い発色状態と光の透過率の高い消色状態とを切り替えて光を調光する調光システムが知られている。このような調光システムでは、例えば、ユーザの操作入力によって、発色状態と消色状態とを切り替える。

しかしながら、上述の調光システムでは、電源の電圧が低下して、発色状態と消色状態との切り替えに必要な電圧を印加できず、発色状態のままで停止してしまうといった課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電源の電圧によらず適切に停止することができる調光システム、調光方法、プログラム及び表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の調光システムは、一対の電極及び前記一対の電極に電圧が印加されると消色状態から前記消色状態よりも光の透過率の低い発色状態に切り替わる調光部と、前記一対の電極に電力を供給する第一の電源と、前記第一の電源の電圧値と予め定められた下限電圧値を比較する比較部と、前記第一の電源の電圧値が予め定められた下限電圧値以下または未満になると、前記調光部を前記消色状態に切り替える制御部と、を備える。

本発明によれば、電源の電圧によらず適切に停止することができる。

図１は、第１実施形態の調光システムの全体構成を説明するブロック図である。 図２は、電源管理部の構成を説明するブロック図である。 図３は、電源管理部の機能を説明する機能ブロック図である。 図４は、第１実施形態の制御部が実行する調光処理のフローチャートである。 図５は、第２実施形態の調光システムの全体構成を説明するブロック図である。 図６は、電源管理部の構成を説明するブロック図である。 図７は、第２実施形態の制御部が実行する調光処理のフローチャートである。 図８は、第３実施形態の表示装置の全体構成図である。

以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の調光システム１０の全体構成を説明するブロック図である。第１実施形態の調光システム１０は、例えば、眼鏡（いわゆる、グラスデバイス）型の表示装置であるヘッドマウントディスプレイ等に設けられ、外部から入射する光を調光する。図１に示すように、第１実施形態の調光システム１０は、第一の電源の一例であるメイン電源１２と、第二の電源の一例であるサブ電源１４と、切替部１６と、調光部１８と、電源管理部２０とを備える。

メイン電源１２は、例えば、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル電池、及び、リチウムイオン電池等の電力を充放電可能な二次電池である。メイン電源１２は、電源管理部２０と接続されている。メイン電源１２は、電源管理部２０、切替部１６及び調光部１８に充電した電力を供給する。

サブ電源１４は、例えば、電界コンデンサ、及び、電気二重層コンデンサ等の電力を充放電可能な小容量のコンデンサである。サブ電源１４は、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル電池、及び、リチウムイオン電池等の二次電池であってもよい。サブ電源１４は、電源管理部２０と接続されている。サブ電源１４は、電源管理部２０から供給されるメイン電源１２の電力を充電する。サブ電源１４は、電源管理部２０、及び、切替部１６に充電した電力を供給する。

切替部１６は、メイン電源１２の電力を後述する調光部１８の一対の電極２２、２２へ供給する供給状態と、調光部１８の一対の電極２２、２２をショートさせるショート状態とを切り替わる。切替部１６は、例えば、スイッチ、または、リレー等を有する。

調光部１８は、入射する光をフィルタして調光する。調光部１８は、一対の電極２２、２２と、ＥＣ（エレクトロクロミック）部２４とを有する。

電極２２は、光を透過可能な透明電極である。電極２２は、例えば、スズをドープした酸化インジウム（以下ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（以下ＦＴＯ）、アンチモンをドープした酸化スズ（以下ＡＴＯ）等の無機材料を適用してよい。電極２２は、電源管理部２０と接続されている。電極２２には、電源管理部２０を介して、メイン電源１２から電力が供給される。

ＥＣ部２４は、エレクトロクロミック材料、及び、エレクトロクロミック材料にイオンを供給する電解質を含む。エレクトロクロミック材料は、電圧が印加されることによって、可逆的に酸化還元反応が生じて、可逆的に色が変化するエレクトロクロミズム現象を生じさせる材料である。エレクトロクロミック材料は、ポリマー系、色素系、金属錯体、金属酸化物等の公知の材料を適用してよい。ＥＣ部２４は、一対の電極２２、２２の間に設けられている。ＥＣ部２４は、一対の電極２２、２２に電圧が印加さていない状態、即ち、一対の電極２２、２２が同電位である状態では、ほぼ透明に近い消色状態となる。調光部１８のＥＣ部２４は、メイン電源１２から一対の電極２２、２２に電圧が印加されると、光をほとんど透過する消色状態から消色状態よりも光の透過率の低い発色状態に切り替わる。これにより、ＥＣ部２４は、外部から入射する光の一部を遮光して、調光する。

電源管理部２０は、調光システム１０の制御全般を司る。電源管理部２０は、例えばユーザからの指示に基づいて、切替部１６を供給状態にして、メイン電源１２の電力によって調光部１８の一対の電極２２、２２に電圧を印加することにより、ＥＣ部２４を発色状態にする。電源管理部２０は、例えばユーザからの指示に基づいて、調光部１８へのメイン電源１２の電力供給を停止することにより、ＥＣ部２４を消色状態にする。

図２は、電源管理部２０の構成を説明するブロック図である。図２に示すように、電源管理部２０は、電圧測定部３０と、スイッチ群３２と、処理部３４とを有する。

電圧測定部３０は、例えば、ＡＤ（アナログ・デジタル）コンバータである。電圧測定部３０は、メイン電源１２と接続されている。電圧測定部３０は、メイン電源１２の電圧値をデジタル信号に変換して、処理部３４へ出力する。

スイッチ群３２は、第１スイッチ４０と、第２スイッチ４２と、第３スイッチ４４とを有する。スイッチ４０、４２、４４の一例は、Texas Instruments社製のTS5A3159及びTS5A3160である。第１スイッチ４０は、メイン電源１２と切替部１６との間に接続されている。第１スイッチ４０は、メイン電源１２と切替部１６との接続状態と遮断状態とを切り替える。第２スイッチ４２は、メイン電源１２とサブ電源１４との間に接続されている。第２スイッチ４２は、メイン電源１２とサブ電源１４との接続状態と遮断状態とを切り替える。第３スイッチ４４は、サブ電源１４と切替部１６との間に接続されている。第３スイッチ４４は、サブ電源１４と切替部１６との接続状態と遮断状態とを切り替える。

処理部３４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）等を有する記憶部とを有するコンピュータである。

処理部３４は、電圧測定部３０と接続されている。処理部３４は、電圧測定部３０からデジタル変換されたメイン電源１２の電圧値を取得する。処理部３４は、スイッチ群３２と接続されている。処理部３４は、制御信号を送信して、スイッチ群３２のスイッチ４０、４２、４４のオンとオフの切り替えを制御する。処理部３４は、切替部１６と接続されている。処理部３４は、制御信号を送信して、切替部１６の供給状態とショート状態とを制御する。

図３は、電源管理部２０の機能を説明する機能ブロック図である。電源管理部２０は、電池残量監視部５０と、比較部の一例である残量閾値比較部５２と、閾値所持部５４と、制御部の一例であるスイッチ制御部５６とを有する。電源管理部２０の処理部３４は、調光処理用のプログラムを読み込んで実行することにより、電池残量監視部５０、残量閾値比較部５２、閾値所持部５４、及び、スイッチ制御部５６の各機能を主記憶部上に生成する。

電池残量監視部５０は、メイン電源１２の電圧値を取得して監視する。

残量閾値比較部５２は、ＥＣ部２４が発色状態の場合、電池残量監視部５０からメイン電源１２の電圧値を繰り返し取得する。残量閾値比較部５２は、メイン電源１２の電圧値と予め定められた下限電圧値とを比較して、メイン電源１２が低電圧状態か否かを判定する。下限電圧値の一例は、二次電池であるメイン電源１２の放電可能な電圧の下限値である。残量閾値比較部５２は、低電圧状態であるか否かの判定結果をスイッチ制御部５６に出力する。

閾値所持部５４は、下限電圧値を所持する。

スイッチ制御部５６は、残量閾値比較部５２から取得した判定結果に基づいて、スイッチ群３２のスイッチ４０、４２、４４及び切替部１６を制御する。

具体的には、スイッチ制御部５６は、メイン電源１２の電圧値が予め定められた下限電圧値以下の低電圧状態でないことを示す判定結果の場合、メイン電源１２の電力をサブ電源１４へ供給して、サブ電源１４を充電する。この場合、スイッチ制御部５６は、第１スイッチ４０及び第２スイッチ４２をオンにして、第３スイッチ４４をオフにして、切替部１６を供給状態にする。これにより、スイッチ制御部５６は、メイン電源１２の電力を調光部１８へ供給して調光するとともに、メイン電源１２の電力をサブ電源１４に供給して、サブ電源１４を充電する。

スイッチ制御部５６は、メイン電源１２が予め定められた下限電圧値以下の低電圧状態であることを示す判定結果の場合、ＥＣ部２４を消色状態に切り替える。例えば、スイッチ制御部５６は、メイン電源１２が低電圧状態になると、サブ電源１４の電力によって、ＥＣ部２４を消色状態に切り替える。具体的には、スイッチ制御部５６は、メイン電源１２が低電圧状態になると、第１スイッチ４０及び第２スイッチ４２をオフにして、第３スイッチ４４をオンにして、サブ電源１４から切替部１６に供給される電力によって、切替部１６をショート状態に切り替える。これにより、調光部１８の一対の電極２２、２２がショートして、スイッチ制御部５６は、ＥＣ部２４を消色状態に切り替える。

図４は、第１実施形態の電源管理部２０の処理部３４が実行する調光処理のフローチャートである。処理部３４は、調光処理用のプログラムを読み込むことによって、調光処理を実行する。調光処理で実行される方法が、調光方法の一例である。

図４に示すように、調光処理では、電池残量監視部５０は、メイン電源１２の電圧値を電圧測定部３０から取得する（Ｓ５０２）。残量閾値比較部５２は、メイン電源１２の電圧値と下限電圧値とを比較して、メイン電源１２の電圧値が下限電圧値以上か否かを判定する（Ｓ５０４）。

残量閾値比較部５２が、電圧値が下限電圧値以上、即ち、低電圧状態でないと判定すると（Ｓ５０４：Ｙｅｓ）、スイッチ制御部５６は、第１スイッチ４０及び第２スイッチ４２をオンとして、第３スイッチ４４をオフとして、切替部１６を供給状態にする（Ｓ５０６）。これにより、メイン電源１２は、調光部１８に電力を供給して調光するとともに、サブ電源１４に電力を供給して充電する。この後、処理部３４は、ステップＳ５０２以降を繰り返す。これにより、電池残量監視部５０は、発色状態において、メイン電源１２の電圧値を繰り返し取得することになる。

残量閾値比較部５２が、電圧値が下限電圧値未満、即ち、低電圧状態であると判定すると（Ｓ５０４：Ｎｏ）、スイッチ制御部５６は、第１スイッチ４０及び第２スイッチ４２をオフとして、第３スイッチ４４をオンとして、切替部１６をショート状態にする（Ｓ５０８）。これにより、切替部１６は、サブ電源１４から供給される電力によって一対の電極２２、２２をショートさせるショート状態となり、ＥＣ部２４は光を透過する消色状態となる。このように、処理部３４は、切替部１６からメイン電源１２から切り離して、ＥＣ部２４が発色状態とならない状態にして、調光処理を終了する。

上述したように、調光システム１０では、電源管理部２０がメイン電源１２の電圧値が下限電圧値未満になると、調光部１８の一対の電極２２、２２をショートさせて、ＥＣ部２４を消色状態にするので、メイン電源１２の電圧が低下しても、光が遮断された発色状態が維持されることを抑制することができる。これにより、調光システム１０は、例えば、ヘッドマウントディスプレイ等に適用された場合、メイン電源１２の電圧が低下しても、ユーザにとって外部が見易く、外部への視界を遮らない適切な状態で停止することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態の調光システム１１０の全体構成を説明するブロック図である。図５に示すように、第２実施形態の調光システム１１０は、メイン電源１２と、電源管理部１２０と、切替部１６と、調光部１８とを備える。

電源管理部１２０は、切替部１６の供給状態とショート状態とを切り替える。

図６は、電源管理部１２０の構成を説明するブロック図である。図６に示すように、電源管理部１２０は、電圧測定部３０と、制御部１３４とを有する。

電圧測定部３０は、メイン電源１２の電圧値をデジタル値に変換して、制御部１３４へ出力する。

制御部１３４は、電圧測定部３０から取得したメイン電源１２の電圧値に基づいて、切替部１６を制御する。具体的には、制御部１３４は、メイン電源１２の電圧値が下限電圧値以上であれば、切替部１６を供給状態にする。制御部１３４は、メイン電源１２の電圧値が下限電圧値未満であれば、切替部１６をショート状態にする。尚、制御部１３４の機能ブロック図は、図３と同じであるので省略する。

図７は、第２実施形態の制御部１３４が実行する調光処理のフローチャートである。図７に示すように、調光処理では、電池残量監視部５０は、メイン電源１２の電圧値を電圧測定部３０から取得する（Ｓ６０２）。残量閾値比較部５２は、メイン電源１２の電圧値と下限電圧値とを比較して、メイン電源１２の電圧値が下限電圧値以上か否かを判定する（Ｓ６０４）。

残量閾値比較部５２が、電圧値が下限電圧値以上と判定すると（Ｓ６０４：Ｙｅｓ）、スイッチ制御部５６は、切替部１６を供給状態にする（Ｓ６０６）。これにより、メイン電源１２は、調光部１８に電力を供給して調光する。この後、制御部１３４は、ステップＳ６０２を繰り返す。

残量閾値比較部５２が、電圧値が下限電圧値未満と判定すると（Ｓ６０４：Ｎｏ）、スイッチ制御部５６は、切替部１６をショート状態にする（Ｓ６０８）。これにより、切替部１６は、メイン電源１２から供給される電力によって一対の電極２２、２２をショートさせるショート状態となり、ＥＣ部２４は光を透過する消色状態となる。このように、制御部１３４は、調光部１８からメイン電源１２を切り離して、調光処理を終了する。

上述したように、調光システム１１０では、電源管理部１２０が、メイン電源１２の電圧値が下限電圧値未満になると、調光部１８の一対の電極２２、２２をショートさせて、ＥＣ部２４を消色状態にするので、メイン電源１２の電圧が低下しても、光が遮断された状態となることを抑制することができる。また、調光システム１１０では、第１実施形態におけるスイッチ群３２を省略することによって、構成をより簡略化できる。

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態の表示装置６０の全体構成図である。図８に示す例は、ハーフミラー６９を使用したシースルー表示可能な表示装置６０に上述の調光システム１０、１１０を組み合わせた装置である。表示装置６０は、バックライト６２と、画像生成部の一例である透過型ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）６４と、コリメートレンズ６６と、ミラー６８と、ハーフミラー６９と、調光部１８とを備える。調光部１８の調光システム１０、１１０の構成は上述の実施形態と同様の構成なので省略する。

バックライト６２は、画像を生成するための光を照射する。透過型ＬＣＯＳ６４は、透過型の液晶パネルを有する。透過型ＬＣＯＳ６４は、バックライト６２からの光の一部を透過して、一部を遮光することにより画像を生成する。コリメートレンズ６６は、透過型ＬＣＯＳ６４が透過した画像を構成する光を集光する。ミラー６８は、コリメートレンズ６６が集光した光をハーフミラー６９へと反射する。調光システム１０、１１０では、スイッチ制御部５６が、調光部１８を発色状態及び消色状態に切り替えて制御する。具体的には、調光部１８は、画像表示状態では、スイッチ制御部５６によって発色状態となり、外部の景色等からの光を減光して、ハーフミラー６９へと供給する。

ハーフミラー６９は、ミラー６８が反射した光をユーザの眼７０へと反射する。また、ハーフミラー６９は、調光部１８が透過した外部の光をユーザの眼７０へと透過する。即ち、ハーフミラー６９は、画像を構成する光と、外部から入射した光とを混合して、ユーザの眼７０に提供する。

このように、表示装置６０は、調光部１８によって外部の光を減光するので、透過型ＬＣＯＳ６４が生成した画像をユーザにとって見易くすることができる。また、表示装置６０は、上述の調光システム１０、１１０を有するので、メイン電源１２の電圧値が下限電圧値以下となった場合、電源管理部２０、１２０がサブ電源１４等によって、調光部１８を消色状態にするので、ユーザが外部を見易い状態で停止することができる。

上述した各実施形態の構成の機能、接続関係、個数等は適宜変更してよい。また、各実施形態のフローチャートのステップの順序は適宜変更してよい。

本実施形態の調光システム１０、１１０で実行される調光処理用のプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の調光システム１０、１１０で実行される調光処理用のプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

上述の実施形態では、メイン電源１２の電圧値が下限電圧値以下の場合を低電圧状態としたが、メイン電源１２の電圧値が下限電圧値未満の場合を低電圧状態としてもよい。

上述の実施形態は、ヘッドマウントディスプレイに適用される例を挙げたが、他の装置に上述の実施形態を適用してもよい。

上述の実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。実施形態および実施形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…調光システム
１２…メイン電源
１４…サブ電源
１６…切替部
１８…調光部
２０…電源管理部
２２…電極
２４…ＥＣ部
３０…電圧測定部
３２…スイッチ群
３４…処理部
４０…第１スイッチ
４２…第２スイッチ
４４…第３スイッチ
６０…表示装置
１１０…調光システム
１２０…電源管理部
１３４…制御部

特許第４２００３９８号公報

Claims (8)

1. 一対の電極及び前記一対の電極に電圧が印加されると消色状態から前記消色状態よりも光の透過率の低い発色状態に切り替わる調光部と、
   前記一対の電極に電力を供給する第一の電源と、
   前記第一の電源の電圧値と予め定められた下限電圧値を比較する比較部と、
   前記第一の電源の電圧値が予め定められた下限電圧値以下または未満になると、前記調光部を前記消色状態に切り替える制御部と、
   を備える調光システム。
2. 前記第一の電源の電力を充電する第二の電源を更に備え、
   前記制御部は、前記第一の電源の電圧値が予め定められた下限電圧値以下または未満になると、前記第二の電源の電力で前記調光部を前記消色状態に切り替える
   請求項１に記載の調光システム。
3. 前記制御部は、前記第一の電源の電圧値が予め定められた下限電圧値以下または未満でない場合、前記第一の電源の電力で前記第二の電源を充電する
   請求項２に記載の調光システム。
4. 前記第一の電源の電力を前記一対の電極に供給する供給状態と、前記一対の電極をショートさせるショート状態とに切り替わる切替部を更に備え、
   前記比較部は、前記調光部が前記発色状態の場合、前記第一の電源の電圧を繰り返し取得して、
   前記制御部は、前記第一の電源の電圧値が予め定められた下限電圧値以下または未満になると、前記切替部を前記ショート状態に切り替えて、前記調光部を前記消色状態に切り替える
   請求項１から３のいずれか１項に記載の調光システム。
5. 前記第一の電源は、二次電池であって、
   前記下限電圧値は、前記二次電池の放電可能な電圧の下限値である
   請求項１から４のいずれか１項に記載の調光システム。
6. 一対の電極を有し、前記一対の電極に電圧が印加されると消色状態から前記消色状態よりも光の透過率の低い発色状態に切り替わる調光部と、
   前記一対の電極に電力を供給する第一の電源と、
   を備える調光システムにおける調光方法において、
   前記第一の電源の電圧値と予め定められた下限電圧値とを比較する比較段階と、
   前記第一の電源の電圧値が予め定められた下限電圧値以下または未満になると、前記調光部を前記消色状態に切り替える制御段階と、
   を備える調光方法。
7. 一対の電極を有し、前記一対の電極に電圧が印加されると消色状態から前記消色状態よりも光の透過率の低い発色状態に切り替わる調光部と、
   前記一対の電極に電力を供給する第一の電源と、
   を備える調光システムに設けられたコンピュータを、
   前記第一の電源の電圧値と予め定められた下限電圧値とを比較する比較部と、
   前記第一の電源の電圧値が予め定められた下限電圧値以下または未満になると、前記調光部を前記消色状態に切り替える制御部と、
   して機能させるプログラム。
8. 請求項１から５のいずれか１項に記載の調光システムと、
   表示画像を生成する画像生成部と、を備え、
   前記制御部が前記調光部を前記発色状態及び前記消色状態に切り替えることにより、前記生成された画像を表示する、
   表示装置。

Images