JP2020024415A

JP2020024415A - 調光ディスプレイレンズシステム

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Publication number: JP2020024415A
Application number: JP2019146014A
Authority: JP
Inventors: フレドリックルーサーウェインドルフポール; Paul Frederick Luther Weindorf; シャリーフカイス; Sharif Qais
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2019-08-08
Publication date: 2020-02-13
Also published as: US10901249B2; EP3608707B1; EP3608707A1; US20200050038A1; CN110824707A

Abstract

【課題】光を放射するように構成されたディスプレイ素子を含む調光ディスプレイレンズシステム及び方法を提供する。【解決手段】システム及び方法は、調光レンズも含み、調光レンズは、ディスプレイ素子の光放射の方向に配置され、且つ、ディスプレイによって放射された光の透過率を調光レンズを通して増加するように構成される。調光レンズは、複数の光透過率増分段階に従って、ディスプレイによって放射された光の透過率を増加させるように構成された制御システムも含む。制御システムは、周囲光センサと前方監視光センサとの測定値に少なくとも基づいて、光の透過率を調光レンズを通して調節するように構成されたフィードバック制御システムを含む。【選択図】図１

Description

自動車用ディスプレイを使用して、車両のあらゆる場所で視覚情報を提供できる。このディスプレイは、計器パネルに配置して、速度、残存燃料／エネルギー等、運転者又は操作者が知りたい車両に関する情報を提供できる。さらに、ディスプレイは、センターコンソール、エンターテインメント用の座席の背面、及び、車両ドアの内側及び外側の表面等、車両の他の部分に配置できる。しかしながら、これらのディスプレイは、特に、車両がオフ状態（すなわち、車両の動力が低い又は無い）の時、視聴可能な情報を必ずしも含まない場合がある。

光を放射するように構成されたディスプレイ素子を含む調光ディスプレイレンズシステムを提供する。調光レンズは、ディスプレイ素子の光放射の方向に配置される。調光レンズは、ディスプレイが放射する光の透過率を調光レンズを通して低減するように構成される。調光レンズは、複数の光透過率低減段階に従って、ディスプレイが放射する光の透過率を低減するように構成された制御システムを含む。制御システムは、光センサ及び光源が調光レンズを通した光透過率を測定することに少なくとも基づいて、調光レンズを通して光の透過率を調節するように構成された制御システムを含む。

ディスプレイ素子の光放射の方向に配置された調光ディスプレイレンズを制御する方法を提供する。本方法は、ディスプレイ素子の光放射を一定値に設定することと、調光ディスプレイレンズの最小透過率レベル、調光ディスプレイレンズの最大透過率レベル、所定数の光透過率増分段階、及び、選択された光透過率増分段階を用いて、複数の光透過率増分段階を含むルックアップテーブルを生成することと、選択された増分段階に従って、ディスプレイ素子が放射する光の透過率を調光ディスプレイレンズを通して調節することと、を含む。本方法は、透過率比テーブル適応制御のために、周囲光を測定して透過率比ルックアップテーブルを生成し、前方監視光を測定して輝度比テーブルを生成することも含んでよい。本方法は、光源を使用して、調光ディスプレイレンズの一部分を通して光を光センサに投影し、フィードバック制御を介して最大透過率レベルを測定することも含んでよい。本方法は、調光ディスプレイレンズ及びディスプレイ素子の起動中、最大透過率レベルを評価すること、又は、最大透過率レベルを決定することも含んでよい。

非一時的コンピュータ可読媒体は、ディスプレイ素子の光放射を一定値に設定することと、調光ディスプレイレンズの最小透過率レベル、調光ディスプレイレンズの最大透過率レベル、所定数の光透過率増分段階、及び、選択された光透過率増分段階を用いて、複数の光透過率増分段階を含むルックアップテーブルを生成することと、選択された増分段階に従って、ディスプレイ素子が放射する光の透過率を調光ディスプレイレンズを通して調節することと、を含む方法をコンピュータに行わせるためのプログラム命令を含む。プログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体は、透過率比テーブル適応制御のために、周囲光を測定して透過率比ルックアップテーブルを生成し、前方監視光を測定して輝度比テーブルを生成する方法も含んでよい。プログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体は、光源を用いて、調光ディスプレイレンズの一部分を通して光を光センサに投影し、最大透過率レベルを測定する方法も含んでよい。プログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体は、調光ディスプレイレンズ及びディスプレイ素子の起動中、最大透過率レベルを評価すること、又は、最大透過率レベルを決定することも含んでよい。

本発明の設計の更なる詳細、特徴、及び、利点は、関連図面を参照して、実施形態例の以下の詳細な説明から明らかになる。

図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ、本開示による、光学的に接着された調光レンズを含む調光レンズディスプレイシステムの実施形態の概略図と、空隙調光レンズを含む調光レンズディスプレイシステムの実施形態の概略図である。本開示による、図１Ａ及び図１Ｂの実施形態のレンズ透過率レベルとディスプレイ輝度をプロットしたチャートである。本開示による、例示的な一定の比の透過率段階テーブルである。本開示による、図１Ａの実施形態のための例示的な自動透過率制御ルックアップテーブルである。本開示による、自動車に配置された調光レンズディスプレイシステムの実施形態の概略図である。本開示による、図１Ｂの実施形態のための例示的な自動透過率制御ルックアップテーブルである。自動ディスプレイ輝度システムのブロック図である。図８Ａは、本開示による、対数型光センサを用いた自動輝度制御システムの例示的なブロック図であり、図８Ｂは、本開示による、対数型光センサを用いた自動調光制御システムの例示的なブロック図である。図９Ａは、本開示による、調光レンズディスプレイシステムの実施形態の斜視図であり、図９Ｂは、本開示による、調光レンズディスプレイシステムの代替実施形態の斜視図である。図９Ｃは、本開示による、調光レンズディスプレイシステムの代替実施形態の斜視図であり、図９Ｄは、本開示による、調光レンズディスプレイシステムの代替実施形態の斜視図である。本開示による、調光レンズディスプレイシステムの輝度制御システムのブロック図である。本開示による、調光レンズディスプレイシステムの調光フィードバック制御システムのブロック図である。

図中、繰り返し出現する特徴は、同じ参照番号を付している。調光レンズディスプレイシステム１０を開示する。

自動車用電子ディスプレイ（すなわち、ビデオスクリーン）は、機器群の形で、及び／又は、センタースタックディスプレイ用に、ますます一般的に使用されるようになっている。さらに、自動車用電子ディスプレイは、ドア、外部入力部（例えば、キーパッド）、後部座席のエンターテイメント、及び／又は、乗客のエンターテイメントへの適用等、自動車の他の場所で採用されている。多くは、スタイル（すなわち、外観）上の理由で、電子ディスプレイはキーオフ（例えば、車両オフ）の状態では隠れていることが望ましい。この外観は、典型的に、透過率値が非常に低い減光フィルタを用いて達成される。しかしながら、透過率値が非常に低いと、高い周囲光条件の下でユーザが電子ディスプレイの画像を見るには、ディスプレイ輝度値が高くなりすぎる。ディスプレイ輝度を低下させる１つの手法は、反射防止コーティングを使用することである。しかしながら、反射防止コーティングは、ユーザの指紋を目立たせる傾向があり、よって、外観という見地から一般的に望ましくない。別の手法は、電子ディスプレイの前に調光レンズを使用することである。この手法においては、キーオフ状態で、調光レンズは、低透過率（暗い）状態になるように構成されてよい。キーオン状態においては、調光レンズをできる限り暗く保つ目的で、調光レンズは、所望の電子ディスプレイの視認性に合わせて自動的に調節されてよい。

１つ又は複数の実施形態は、電子ディスプレイの前に配置された調光レンズ素子を通して光の透過率を制御する電子光学システム及び方法に関する。懸濁粒子デバイス（ＳＰＤ）、エレクトロクロミック（ＥＣ）及び色素ドーピングゲストホスト液晶（ＬＣ）システムのような、（これらに限らない）幾つかの種類の調光レンズ素子（すなわち、ディスプレイ）が存在する。これらのシステムは、典型的に、正確な制御システム（すなわち、運転者）が、システムの透過率を制御することを必要とする。１つ又は複数の実施形態は、例として、色素ドーピングＬＣシステムを使用してよいが、他の記載したシステム及び他のディスプレイシステムのいずれかを使用してよい。

特に、１つ又は複数の実施形態は、電子ディスプレイの輝度を低減させるために電子ディスプレイの前に置かれた調光レンズの使用、自動透過率制御方法、フィードバック制御システム及び方法を用いた正確な調光レンズ透過率制御を記載する。

レンズ透過率が高くなり、電子ディスプレイの輝度を低くすることが必要な状況に対処する２つの例示の実施形態を開示する。第１の実施形態は、光学的に接着されたレンズである。第２の実施形態は、空隙で接合されたレンズである。各々について以下に順番に説明する。

第１の実施形態の光学的に接着されたレンズに関して、光学的に接着された調光レンズ１２、反射率４％の光沢のある前面１８、ホワイトシャツ反射率、及び、ホワイトシャツ輝度１００００ニト（ｎｔ）を含む、複数の仮定を行う。（「ニト（ｎｔ）」は、電子ディスプレイの明るさの指定に一般的に使用される可視光強度の単位である。１ニトは、１カンデラ毎平方メートルに等しい。）

図１Ａは、調光レンズディスプレイシステム１０の第１の実施形態を示す。調光レンズ１２は、光学的接着剤１４によって電子ディスプレイ１６に結合される。光Ｌが、調光レンズ１２に当たり、調光レンズ１２の光沢のある前面１８から４％反射している状態が示されている。

Ｓｉｌｖｅｒｓｔｅｉｎ視認性関数（ＬｏｕｉｓＤ．Ｓｉｌｖｅｒｓｔｅｉｎ博士が開発）は、以下の方程式によって、必要なディスプレイ輝度の量を背景輝度に関連させる。

ＥＳＬ＝Ｂｏ（ＤＢＬ）^C

ここで、ＥＳＬは、放射された記号輝度（ｅｍｉｔｔｅｄｓｙｍｂｏｌｌｕｍｉｎａｎｃｅ）をｃｄ（カンデラ）／ｍ²で表し、Ｂｏは、輝度オフセット定数を表し、ＤＢＬは、ディスプレイ背景輝度をｃｄ／ｍ²で表し、Ｃは、指数定数（対数座標のべき関数の傾き）を表す。

調光レンズ１２の光沢のある前面からのホワイトシャツ反射（図１Ａ参照）のためにユーザ２８（例えば、図５参照）に見える電子ディスプレイ背景輝度（ＢＧＬ）は以下の方程式を用いて計算されてよく、ここで、１０Ｋニトは、太陽光がホワイトシャツ上で光っている時のホワイトシャツの例示的な輝度である。

ＢＧＬ＝１０Ｋ×０．０４＝４００ｎｔ

光学的接着剤１４が原因で反射が無いと仮定すると、必要な放射ディスプレイ輝度（ＥＳＬ）は、以下の方程式を用いて計算されてよい。

ＥＳＬ＝４４．３ｘ４００^0.35＝３６０．６８２２ｎｔ

光学的接着剤１４と、調光レンズ１２の前面の後ろの反射の除去のおかげで、あまり不透明でないレンズを使用することが好ましい。例えば、電子「通常の黒」着色システムは、様々なドーピングレベルに合わせて構成できる。通常の黒が指す状態は、調光レンズ１２に電力が印加されていない時、調光レンズ１２がデフォルトで最も不透明な状態である。

例えば、ドーピングレベルは、ＴｉｎｔＯｎ（着色有り）＝７０％とＴｉｎｔＯｆｆ（着色無し）=２０％程度の最大動的範囲で選択されてよい。調光レンズ１２を７０％透過率で動作させると、２０％の固定透過率レンズと比較して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）電子ディスプレイの輝度は低下する。ＴｉｎｔＯｎ及びＴｉｎｔＯｆｆに必要な放射記号輝度（ＥＳＬ）の値は、２つの透過率で割ることによって決定される。

３６０／０．２＝１８００ｎｔ

３６０／０．７＝５１５．２６ｎｔ

上記の計算された値は、調光レンズ１２を利用する場合、ディスプレイ輝度が１８００ニトから１２８６ニト低下して５１５．２６ニトになるように設定する。レンズ透過率値ＴをＳｉｌｖｅｒｓｔｅｉｎ視認性関数（ＥＳＬ＝Ｂｏ（ＤＢＬ）^C）と共に使用する場合、ＬＤが調光レンズ１２無しのディスプレイ輝度のみを表す新しい方程式が、第１の実施形態に関する計算のために展開される。

ＴｘＬＤ＝４４．３ｘ４００^0.35

第２の実施形態の空隙３２を有する調光レンズ１２に関して、２つの４％内部反射界面２０を有する空隙３２を備える調光レンズ１２、反射率４％の光沢のある前面、ホワイトシャツ反射率、及び、ホワイトシャツ輝度１０，０００ニトを含む、複数の仮定を行う。

図１Ｂは、調光レンズディスプレイシステム１０の第２の実施形態を示す。調光レンズ１２は、空隙３２で電子ディスプレイ１６と離れて配置される。光Ｌが、調光レンズ１２に当たり、光沢のある前面１８と２つの４％内部反射接合面２０から４％反射しているのが示されている。

調光レンズ１２の光沢のある前面１８からのホワイトシャツ反射のためにユーザ２８（例えば、図５参照）に見えるディスプレイ背景輝度（ＢＧＬ）は、以下の方程式を用いて計算される。

ＢＧＬ≒１０Ｋ×０．０４＋Ｔ²×０．０８×１０Ｋ

必要とされる放射ディスプレイ輝度（ＥＳＬ）は、以下の方程式を用いて計算される。

ＥＳＬ≒４４．３［４００＋８００Ｔ²］^0.35

第２の実施形態のシステム性能を、透過率Ｔ及びディスプレイ輝度ＬＤに関して計算するために、新しい方程式を展開する。

Ｔ×ＬＤ≒４４．３［４００＋８００Ｔ²］^0.35

図２のグラフは、（図１Ａ及び図ＩＢに示す）第１の実施形態及び第２の実施形態に関して、必要とされるディスプレイ輝度をレンズ透過率の関数としてプロットしている。図２のグラフに示すように、第２の実施形態は、空隙の内部の反射によって、より高いディスプレイ輝度を必要とする。しかしながら、両実施形態において、レンズ透過率が低くなると、必要とされるディスプレイ輝度は低くなる。よって、調光レンズ１２を使用して、周囲光レベルの関数としてレンズ透過率を高くしてよい。

どちらの実施形態も自動的に動作させるためには、ディスプレイ輝度は一定で、レンズ透過率レベルは、ユーザの視認性に合わせて調節されるのが好ましいが、夜は例外で、ディスプレイの一定の輝度値でレンズ透過率が与える最低輝度未満にディスプレイ輝度を低下させることが必要になる場合がある。結果として、様々な周囲光条件に対して、最も暗い調光レンズ１２を使用してよい。さらに、透過率レベルにおける比の変化は、ユーザ２８の目の対数的性質によって、均等な段階としてユーザ２８（例えば、図５参照）には見える。自動透過率制御ルックアップテーブルを開発するために、以下の方程式を用いて、複数の所望の段階の関数として透過率を決定してよい。

Ｔ_SEL＝Ｔ_MAX／（Ｔ_MAX／Ｔ_MIN）^{((Nt-N)/(Nt-1))}

ここで、Ｔ_SELは、段階番号Ｎの透過率を表し、Ｔ_MAXは、最大透過率レベルを表し、Ｔ_MINは、最小透過率レベルを表し、Ｎｔは、段階の総数を表し、Ｎは、選択された段階番号を表す。

例えば、１０段階のルックアップテーブルを構築する場合、上記方程式を使用して、図３のテーブルに示すような様々な段階番号に関して透過率レベルを計算してよい。連続した段階の透過率比（例えば、段階２と段階３との間の比）は一定値であることに留意されたい。

自動透過率制御テーブルの生成の次の段階は、光センサ（図４を参照）出力に比例する周囲輝度値（例えば、ホワイトシャツ輝度（white shirt luminance）（ＬＷＳ）値）を計算することである。第１の実施形態に関しては、これは、前述の方程式のＬＷＳに４００を代入し、ＬＤに５１５．２６を代入することによって達成される。

Ｔ×ＬＤ＝４４．３ｘ４００^0.35及び、ＬＷＳに関して方程式を解く

ＬＷＳ＝［（（Ｔ×５１５．２６）／４４．３））^(1/0.35)］／０．０４

前述の方程式を使用して、図４に示す１０段階のそれぞれに関して、ホワイトシャツ輝度値を計算する。

周囲光センサ２６の出力は、ホワイトシャツ輝度（ＬＷＳ）に正比例するので、図４のテーブルに示すように、連続した段階間（例えば、段階２と段階３の間）のＬＷＳ値の差を調べることが有益である。ＬＷＳの差は、下位の段階（すなわち、段階１〜４）に関しては小さく、上位の段階（すなわち、段階７〜１０）に関しては大きい。下位の段階に関しては、差が小さいことによって、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータの差が小さくなり、これは、解像度及び／又はノイズという観点からは理想的ではない。これらの問題を回避するために、ＯＳＲＡＭＬｉｃｈｔＡＧ製のＯＳＲＡＭＳＦＨ５７１１等、対数型光センサを使用するのが好ましい。ＬＷＳの対数値を計算する場合、連続した対数値間の差は、図４のチャートに示すように一定になる。対数値を使用すると、Ａ/Ｄコンバータの差は等しくなり、線形光センサを用いた上記の問題は回避される。

第２の実施形態に関して、第２の実施形態に関して修正した方程式を用いたホワイトシャツ輝度（ＬＷＳ）の計算を含む、第１の実施形態で使用したのと同様のプロセスが使用できる。

ＬＷＳ≒［（（Ｔ×６５４．４２４４）／４４．３））^(1/0.35)］／（０．０４＋０．０８×Ｔ²）

図６に示すように、第２の実施形態に関して同様のテーブルを生成してよい。この第２の実施形態において、対数値に関する連続した段階間の差は、（第１の実施形態とは違って）一定ではないが、とにかく線形のＬＷＳ値よりも、一定でない対数値を使用する方が好ましい。結果として、対数型光センサ（ＯＳＲＡＭＳＦＨ５７１１を含むが、これに限らない）の使用は、線形光センサよりも好ましい。

最後の段階は、Ｓｉｌｖｅｒｓｔｅｉｎ方程式は、反射背景輝度のみを考慮することを確認する。しかしながら、特に自動車の状況（及び、他の状況）では、前方への輝度を考慮することも必要である。周囲光センサ２６によって測定された反射ディスプレイ背景輝度の関数として、ディスプレイ輝度を高めることに加えて、前方監視光センサ２４を含むことによって、ディスプレイの視認性をさらに向上させてよい。前方監視光センサ２４は、ユーザ２８が自動車の外部を見たり、電子ディスプレイを見たりする結果、過渡的な適応又は目の適応の不一致の状態を補償するために（図５に示すように）離れて置かれてよい。

線形の光センサの代わりに、（ＯＳＲＡＭＳＦＨ５７１１等）対数型光センサ（すなわち、前方監視及び周囲）を用いるシステムの実施態様（例えば、図５及び図７を参照）を図７に示す。しかしながら、図７に示す実施態様は、ディスプレイ輝度を一定に維持し、調光レンズ１２の透過率を変更するのではなく、照明条件の関数としてディスプレイ輝度を変更する自動輝度制御を達成する。図８Ａに示すシステムの実施態様は、ディスプレイ輝度ではなく、透過率を調節するように修正されてよく、この実施態様は、図８Ｂに示される。両実施態様に関して、ユーザ／運転者２８は、選択された数の輝度比（図８Ａを参照）又は透過率比（図８Ｂを参照）によるバイアスを選択してよい。

調光レンズ１２の透過率レベルを正確に制御するために、フィードバック方法が必要になる。調光レンズ１２を形成するＬＣセルの動作曲線は、自動車の動作温度範囲（例えば、冬及び夏の気候）にほぼ亘るように推移する。ＬＣセルは、ＬＣセルの内部表面の１つへの電荷移動を防ぐために、ＡＣ（交流）駆動でなければならない。ＬＣセルを駆動する一実施形態は、２つのマイクロプロセッサカウンタの出力を使用して、最終の差動駆動トランジスタへの駆動電圧を生成してよい。例えば、ピークツーピーク電圧は、ポテンションメータ回路を介して電圧源によって制御されてよいが、ＰＷＭ（パルス幅変調器）は、インタフェース回路（複数可）を有するマイクロプロセッサから出力される。

透過型フィードバック調光に関して本明細書に提供される実施形態は、制限ではなく、例示のためのみである。本明細書に開示の透過型能動的調光は、調光機能が可能な任意の光学構造に適用してよい。

１つ又は複数の実施形態は、ゲストホストＬＣセルを利用してよいが、調光機能が可能な他の構成も利用されてよい。ＬＣセルの伝達関数は、かなり急勾配であることが分かっており、温度と共に変動する。透過率は、温度とＬＣセル間の変動とに応じて大きく変動するので、ＬＣセル（すなわち、調光レンズ１２）の透過率の精密な制御を維持するためにフィードバック制御機構が必要とされる。

ここで、図９Ａを参照すると、透過率ベースのシステムが示されている。発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むが、これに限らない透過率光源３６は、調光レンズ１２の外面に配置される。透過率光源３６は、調光レンズ１２を通して光Ｌを透過率光センサ３８の方に放射するように構成される。透過率光源３６は、例えば、可視及び／又は不可視のスペクトル放射ＬＥＤを含み得る。調光レンズ１２の別個の部分３０は、透過率光源３６と透過率光センサ３８に隣接して配置される。別個の部分３０を使用して、透過率光源３６及び／又は透過率光センサ３８を用いて、調光レンズ１２の最大透過率及び動作透過率を調光ディスプレイレンズシステム１０の制御システムに提供する。

図９Ｂは、反射ベースの制御システムを示す。透過率光源３６は、調光レンズ１２の内側面の、ディスプレイ１６に面しているのと同じ側に配置される。空隙３２は、調光レンズ１２とディスプレイ１６との間に位置する。透過率光源３６は、調光レンズ１２を通して光Ｌを、調光レンズ１２の反対（すなわち、外）側に配置された反射器３４に放射するように構成される。透過率光源３６が放射した光Ｌは、反射器３４から反射して、調光レンズ１２を通って透過率光センサ３８に戻る。透過率光センサ３８は、透過率光源３６の隣に配置される。１つ又は複数の実施形態によると、別個の部分３０（図９Ａ〜図９Ｄを参照）は、省略されてよく、最大透過率及び動作透過率は、調光ディスプレイレンズシステム１０の制御システムによって決定及び／又は推定される。

図９Ｃ及び図９Ｄは、調光レンズ１２からの輝度を用いて透過率を決定することを示す。図９Ｃ及び図９Ｄは、一般に、調光レンズ１２とディスプレイ１６との間に空隙３２がある調光レンズ１２を示す。図９Ｃ及び図９Ｄに示す実施形態において、調光レンズディスプレイシステム１０の制御システムは、ディスプレイ１６からの輝度を利用して、調光レンズ１２の透過率を決定する。

図９Ｃにおいて、別個の部分３０は、ディスプレイ１６の出力（すなわち、輝度）領域の一部と重なるように配置される。ディスプレイ１６の出力領域の一部は、車両の運転者／ユーザ／操作者２８に見えてもよく、見えなくてもよいことは理解されたい。調光レンズディスプレイシステム１０の制御システムが使用して調光レンズ１２の透過率を決定する固有の出力（すなわち、テストパターン）が、使用されてよい。他の実施形態において、ディスプレイ１６の出力領域の一部は、可視領域を含む。（図９Ａ及び図９Ｂの独立した透過率光源３６からではなく）、ディスプレイ１６からの光Ｌは、調光レンズ１２を通り、反射器３４と反対側で調光レンズ１２上に配置された透過率光センサ３８の方に反射器３４によって反射される。透過率光センサ３８は、調光レンズ１２とディスプレイ１６との間の空隙３２内に配置できる。

図９Ｄにおいて、別個の部分３０は、ディスプレイ１６の出力領域の一部と重なるように配置される。上記のように、別個の部分３０は、ディスプレイ１６からの固有の出力、及び／又は、ディスプレイ１６からの可視出力の一部を含んでよい。例えば、ベゼル又は取り囲む部分（図示せず）は、別個の部分３０、及び／又は、透過率光センサ３８を視聴者から少なくとも部分的に見えないようにしてよい。ディスプレイ１６からの光Ｌは、調光レンズ１２の別個の部分３０を通って、調光レンズ１２の反対側に配置された透過率光センサ３８に届く。図９Ｃ及び図９Ｄの両方において、調光ディスプレイレンズシステム１０の制御システムは、ディスプレイ１６の輝度出力を利用して、調光レンズ１２の透過率を決定する。

図１０は、調光ディスプレイレンズシステム１０の自動調光レンズ制御システム５０のブロック図をおおまかに示す。自動調光レンズ制御システム５０は、ブロック５２において、ディスプレイ１６の輝度が一定になるように構成され、ブロック５４において、調光レンズ１２の透過率が、所定の視認性レベルに自動的に調節される。例えば、調光レンズ１２の最も暗い設定（すなわち、最低の透過率）は、低い周囲光条件（すなわち、夜間）に使用できる。最小出力輝度が、最低の調光レンズ透過率で取得されると、一定のディスプレイ輝度は、さらに低減されて、夜間条件に合わせたディスプレイ輝度の低減が行われてよい。

ブロック５６において、自動調光レンズ制御システム５０は、人間の目に等しく見えるように段階的に調光レンズ１２の透過率を調節するように構成される。しかしながら、人間の目は、線形の段階を同じように知覚できないので、人間の目によって線形として知覚される一定の透過率段階テーブルを使用してよい。さらに、及び、代わりに、非線形、任意、ランダム、又は、所定の関数に基づいた、他の段階構成が使用できる。

ブロック５８において、自動調光レンズ制御システム５０は、透過率が周囲対数型光センサ及び前方監視対数型光センサに基づいて選択される、例えば、段階的な一定の比の透過率ルックアップテーブルを生成する。段階の数は、様々であってよいが、例えば、０．２から０．７に透過率が移動するのに１０の段階が使用でき、０．２は、ディスプレイ１６から調光レンズ１２を通る最低の光透過量を示す。ルックアップテーブルの一定の段階比という性質によって、各段階の値が数学的には一定の比であって線形でない場合でさえ、自動調光レンズ制御システム５０による調光レンズ１２の透過率の調節は、人間視聴者にとって、等しい値（すなわち、線形）に見える。一定の比の透過率段階に従って調光レンズ１２の透過率を変えることによって、視聴者は、調光レンズ１２を通して見る時、ディスプレイ１６の輝度の突然又は強烈な変化に気付かない。

ブロック６０において、自動調光レンズ制御システム５０による透過率の決定に追加の要因を加える。周囲光反射の輝度は、対数的であってよい周囲光センサ２６を用いて測定される。車両内の薄い色のレザーシート等、例示的な薄い色の表面から調光レンズ１２の反射によって戻った光の輝度は、自動調光レンズ制御システム５０によって調光レンズ１２の透過率を決定する要因である。この反射輝度は、視聴者による調光レンズ１２を通したディスプレイ１６の視認性に影響を与える。例えば、明るい太陽光の中にいる運転者２８等の視聴者は、高レベルの光を調光レンズ１２の方に反射し得る。そうすると、調光レンズ１２の透過率は、調光レンズ１２上に反射される周囲光を補償するように調節される。結果として生じる調光レンズ１２のより高い透過率段階は、ディスプレイ１６からより多くの光を視聴者の方に通して、運転者／視聴者２８に対して反射される「グレア」を克服するのを可能にする。

ブロック６２において、自動調光レンズ制御システム５０による透過率の決定に追加の要因を加える。対数的であってよい前方監視光センサ２４（図６を参照）は、視聴者の一時的な目の適応に合わせて、又は、人間の目の適応の不一致に合わせて、調光レンズ１２の透過率を補償するように構成される。例えば、視聴者は、高輝度／反射率の物体（例えば、太陽、対向車のヘッドライト）を見ている場合があり、人間の目の限度に起因して、調光レンズ１２を用いたより低い輝度のディスプレイ１６を認識するための視聴者による調節は、問題のある場合がある。しかしながら、前方監視光センサ２４を使用することによって、自動調光レンズ制御システム５０は、この状況を補償し、それに応じて、調光レンズ１２の透過率を調節する。上述の例を用いると、自動調光レンズ制御システム５０は、調光レンズ１２の透過率をより高い値に調節し、結果として、調光効果を低下させ、それによって、視聴者は、高輝度／反射率の物体が視聴者の視覚に影響を与えるにもかかわらず、ディスプレイ１６を認識できる。

ブロック６４において、自動調光レンズ制御システム５０は、（例えば、車両の始動時に）調光レンズ１２の所定の透過率を処理することと、周囲の反射の値と前方監視の値とを考慮に入れることとによって、調光レンズ１２の透過率を決定する。例えば、調光レンズの元の透過率が、０．２（ディスプレイ１６が、視聴者にとって比較的、薄暗い）であるが、周囲の反射の値、及び／又は、前方監視の値が、透過率ルックアップテーブルの値に影響を与える（すなわち、修正する）場合、調光レンズ１２の新しい透過率は、０．３等、より高い透過率に対応する値である（ディスプレイ１６は、視聴者にとってより明るくなる）。

ブロック６６において、自動調光レンズ制御システム５０は、ブロック６４の決定に従って、調光レンズ１２の透過率を調節する。

ブロック６８において、自動調光レンズ制御システム５０は、最初の透過率値と、周囲反射センサ２６と前方監視光センサ２４との測定値による変化が、もしあれば、それらを含む、更新されたルックアップテーブルに従って、調光レンズ１２の透過率を調節する。変更の必要が無い（すなわち、初期（又は、現在）値は、ルックアップテーブルによって確認される）場合、自動調光レンズ制御システム５０は、調光レンズ１２の透過率の現在の値を維持する。変更が必要な（すなわち、初期／現在値は、修正されたルックアップテーブルが示す物とは異なる）場合、自動調光レンズ制御システム５０は、それに応じて、調光レンズ１２の透過率を調節する。

自動調光レンズ制御システム５０は、フィードバック制御システム１００も含む。車両に配置されたディスプレイ１６の動作温度範囲によるフィードバック制御システム１００が必要である。調光レンズ１２の透過率の精密な制御を維持するためには、フィードバック制御システム１００は、透過率範囲に亘る調光レンズ１２の電圧に対する透過率の変化と、調光レンズ１２に対する上記温度の影響とを補償する。

調光レンズ１２の電圧は、フィードバック制御システム１００を用いて、有効な透過率を制御するように調節される。１つ又は複数の実施形態によると、フィードバック制御システム１００は、デジタル比例積分微分（ＰＩＤ）ループ、アナログループ、又は、両方の組み合わせを含む。

図１１に大まかに示すように、調光レンズ１２の透過率値を正確に制御するフィードバック制御ループは、ブロック１１２で始まる。ブロック１１２は、ディスプレイ１６の電圧ＶＬＣＤ、又は、ディスプレイ１６の最大電圧ＶＭＡＸのいずれかを、別個の部分３０（図９Ａ〜図９Ｄを参照）に交互に印加するように構成される。ブロック１１６は、サンプル部分３０で、調光レンズ１２の伝達関数の透過率を生成する。調光レンズ１２の電圧（すなわち、ＶＬＣＤ又はＶＭＡＸ）は、別個の部分３０に印加されるので、透過率光源３６からの輝度透過率は、別個の部分３０の前にある透過率光センサ３８によって測定される。最大電圧が調光レンズ１２の別個の部分３０に印加される時、透過率光源３６からの輝度透過率も、別個の部分３０の前にある透過率光センサ３８によって測定される。ブロック１２４は、透過率光源３６の輝度値の入力１２２を受信し、最大電圧ＶＭＡＸの最大輝度ＬＭＡＸと、所定の電圧で測定された輝度ＬＶＬＣＤとを出力する。ブロック１２０において、実際の調光レンズ１２の透過率値は、調光レンズ１２の測定された輝度ＬＶＬＣＤと調光レンズ１２の最大輝度ＬＭＡＸとの間の比を、最大透過率ＴＭＡＸに掛けることによって計算される。フィードバック透過率を所望の透過率と比較することによって、透過率誤差ＴＥｒｒｏｒが、フィードバック透過率ＴＶＬＣＤから所望の透過率ＴＣｏｍｍａｎｄを引いて、ブロック１０４で決定される。例えば、自動調光レンズ制御システム５０によって要求される透過率が高くなる場合、透過率誤差が増し、調光レンズ１２の輝度が高くなる。言い換えると、ＴＥｒｒｏｒの割合が、ＴＣｏｍｍａｎｄの値に追加して戻される。結果としてブロック１２０において、透過率計算が増加する。同じディスプレイ１６の電圧ＶＬＣＤも、ブロック１０８で使用されて、視聴者に見えるディスプレイ１６の部分を駆動し、ディスプレイ１６のその領域で所望の透過率を実施する。

１つ又は複数の実施形態によると、透過率を決定するために別個の部分３０を使用することによって、より正確なフィードバック制御ループを提供でき、別個の部分３０を省略すると、機能的で、あまり複雑でないフィードバック制御ループ構成を提供できる。パワーアップ（すなわち、起動）中、透過率光源３６の最大輝度をサンプルし、起動サイクルの残りの間、最大輝度値をデフォルト値として使用する。起動サイクル中、透過率光源３６の最大輝度が、ユーザ２８によって、又は、自動調光レンズ制御システム５０によってコマンドされる場合、起動サイクルの残りの間、最新の最大輝度サンプルが、フィードバック制御ループによって使用できる。

本発明の多くの修正及び変形は、上記教示を考慮すると可能であり、添付請求項の範囲内であれば、詳細に記載した以外の方法で実践されてよい。

Claims

調光ディスプレイレンズシステムであって、
光を放射するように構成されたディスプレイ素子と、
調光レンズであって、前記ディスプレイ素子の光放射の方向に配置され、且つ、前記ディスプレイ素子によって放射された光の透過率を前記調光レンズを通して増加させるように構成された前記調光レンズと、
を含み、
前記調光レンズは、複数の光透過率増分段階に従って、前記ディスプレイによって放射された光の前記透過率を増加させるように構成された制御システムを含み、
前記制御システムは、周囲光センサと前方監視光センサとの測定値に少なくとも基づいて、前記調光レンズを通して光の前記透過率を調節するように構成されたフィードバック制御システムを含む、
前記システム。
前記調光レンズは、前記調光レンズと前記ディスプレイ素子との間の光学的接着又は空隙によって前記ディスプレイ素子にさらに配置される、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記ディスプレイ素子は、複数のレベルのディスプレイ輝度を放射する、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記複数の光透過率増分段階は所定の比に従った間隔であり、前記所定の比は、前記調光ディスプレイレンズの最小透過率レベルと前記調光ディスプレイレンズの最大透過率レベルとを少なくとも用いて決定される、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記調光レンズは、アクティブポラライザデバイス、懸濁粒子デバイス、エレクトロクロミックデバイス、又は、色素ドーピングゲストホスト液晶デバイスのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記制御システムは、前記調光レンズ上に、前記ディスプレイ素子と反対側に配置された光源と、前記調光レンズの前記ディスプレイ素子と同じ側に配置された前記光センサとを含み、前記光センサは、前記光源から放射された光を前記調光レンズを通して受けて、前記調光レンズの前記透過率を決定するように構成される、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記制御システムは、前記調光レンズの前記ディスプレイ素子と同じ側に配置された光源及び光センサと、前記調光レンズの反対側に配置された反射器とを含み、前記反射器は、前記光源から放射された光を前記調光レンズを通して前記光センサに反射して前記調光レンズの前記透過率を決定するように構成された、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記制御システムは、前記調光レンズの前記ディスプレイ素子と同じ側に配置された光センサと、前記調光レンズの反対側に配置された反射器とを含み、前記反射器は、前記ディスプレイ素子によって放射された光を前記光センサに反射して、前記調光レンズの前記透過率を決定するように構成された、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記制御システムは、前記調光レンズの前記ディスプレイ素子と反対側に配置された光センサを含み、前記光センサは、前記ディスプレイ素子が放射した光を前記調光レンズを通して受けて、前記調光レンズの前記透過率を決定するように構成された、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記制御システムは、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラを含み、前記ＰＩＤコントローラは、前記調光ディスプレイの電圧を調節して、前記調光ディスプレイの光透過率を変更するように構成される、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記ＰＩＤコントローラは、前記調光ディスプレイの測定されたフィードバック透過率を前記調光ディスプレイの必要な透過率と比較し、前記ディスプレイ素子からの光の放射が前記必要な透過率に従って調光されるように、前記調光ディスプレイの輝度の調節に使用される透過率誤差を決定する、請求項１０に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記制御システムは、前記複数の光透過率増分段階に基づいて、ユーザオフセット制御又はユーザバイアスを受信するように構成された、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
前記周囲光センサ及び前記前方監視光センサは、対数型光センサである、請求項１に記載の調光ディスプレイレンズシステム。
ディスプレイ素子の光放射の方向に配置された調光ディスプレイレンズを制御する方法であって、
前記ディスプレイ素子の前記光放射を一定値に設定することと、
前記調光ディスプレイレンズの最小透過率レベル、前記調光ディスプレイレンズの最大透過率レベル、及び、所定の数の光透過率増分段階を用いて、複数の光透過率増分段階を含むルックアップテーブルを生成することと、
光透過率増分段階を前記ルックアップテーブルから選択することと、
前記ディスプレイ素子によって放射された光の透過率を選択された増分段階に従って、前記調光ディスプレイレンズを通して調節することと、
を含む、前記方法。
前記調節することは、透過率比テーブル適応制御のために、周囲光を測定して透過率比ルックアップテーブルを生成し、前方監視光を測定して輝度比テーブルを生成することを含む、請求項１４に記載の方法。
光源を用いて、前記調光ディスプレイレンズの一部分を通して光を光センサに投影して、前記最大透過率レベルを測定することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
前記調光ディスプレイレンズ及び前記ディスプレイ素子の起動中、前記最大透過率レベルを評価すること、又は、前記最大透過率レベルを決定することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
ディスプレイ素子の光放射を一定値に設定することと、
調光ディスプレイレンズの最小透過率レベル、前記調光ディスプレイレンズの最大透過率レベル、所定の数の光透過率増分段階、及び、選択された光透過率増分段階を用いて、複数の光透過率増分段階を含むルックアップテーブルを生成することと、
前記ディスプレイ素子によって放射された光の透過率を選択された増分段階に従って、前記調光ディスプレイレンズを通して調節することと、
を含む方法を、コンピュータに行わせるプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
透過率比テーブル適応制御のために、周囲光を測定して透過率ルックアップテーブルを生成し、前方監視光を測定して輝度比テーブルを生成する方法を行わせる命令をさらに含む、請求項１８に記載のコンピュータ可読媒体。
光源を用いて、前記調光ディスプレイレンズの一部分を通して光を光センサに投影して、前記最大透過率レベルを測定することと、
前記調光ディスプレイレンズ及び前記ディスプレイ素子の起動中に、前記最大透過率レベルを評価すること、又は、前記最大透過率レベルを決定することと、
を含む方法を行わせる命令をさらに含む、請求項１８に記載のコンピュータ可読媒体。