JP2022017636A - Light source device, control method for light emission, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光源装置、発光の制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a light source device, a light emission control method and a program.
ディスプレイの分野においては、その発光状態(例えば輝度)を適切に制御することで、表示画像をより精細にすることが求められている。 In the field of displays, it is required to make the displayed image finer by appropriately controlling the light emitting state (for example, brightness).
例えば、特許文献1には、液晶表示装置の発光素子の発光輝度を補正する技術が記載されている。具体的には、液晶表示装置において、ある領域内の所定のブロックの発光輝度を補正する場合に、その補正対象のブロックのみを領域内で点灯させ、それ以外のブロックについては全て消灯させた状態で、受光素子に受光させる方法が開示されている。これにより、補正対象のブロックに関する輝度を高精度に測定することを目的としている。
For example,
ディスプレイ、特にLED(Light Emitting Diode)を用いたディスプレイのダイナミックレンジを拡大するにあたっては、微小な発光量で発光させる場合の制御が特に問題となる。具体的には、微小な発光量におけるLEDの発光パルスの幅が狭く、発光間隔が広くなるため、微小な発光量におけるLEDの発光を見た人がちらつき現象を認識してしまうという課題があった。特許文献1に記載の技術は、このような課題を考慮していない。
In expanding the dynamic range of a display, particularly a display using an LED (Light Emitting Diode), control in the case of emitting light with a minute amount of light emission becomes a particular problem. Specifically, since the width of the LED emission pulse in a minute emission amount is narrow and the emission interval is wide, there is a problem that a person who sees the LED emission in a minute emission amount recognizes the flicker phenomenon. rice field. The technique described in
本開示の目的は、このような問題点を解決するためのものであり、ちらつき現象を抑制することが可能な光源装置、発光の制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a light source device capable of suppressing a flicker phenomenon, a light emission control method, and a program.
本開示の一態様にかかる光源装置は、複数の光源と、前記複数の光源を個別に制御して発光させる発光制御部を備え、前記発光制御部は、前記複数の光源のうち少なくとも1つを経時的にランダムに発光させるように制御する。 The light source device according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of light sources and a light emission control unit that individually controls the plurality of light sources to emit light, and the light emission control unit includes at least one of the plurality of light sources. It is controlled to emit light randomly over time.
本開示の一態様にかかる発光の制御方法は、複数の光源のうち少なくとも1つを経時的にランダムに発光させるように、前記複数の光源を発光させるよう制御するステップと、前記複数の光源を個別に制御して発光させるステップと、を備える。 The light emission control method according to one aspect of the present disclosure includes a step of controlling the plurality of light sources to emit light so that at least one of the plurality of light sources emits light randomly over time, and the plurality of light sources. It includes a step of individually controlling and emitting light.
本開示の一態様にかかるプログラムは、光源の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記光源の制御方法は、複数の光源のうち少なくとも1つを経時的にランダムに発光させるように、前記複数の光源を発光させるよう制御するステップと、前記複数の光源を個別に制御して発光させるステップと、を備える。 The program according to one aspect of the present disclosure is a program for causing a computer to execute a method for controlling a light source, and the method for controlling a light source is such that at least one of a plurality of light sources is randomly emitted over time. The present invention includes a step of controlling the plurality of light sources to emit light, and a step of individually controlling the plurality of light sources to emit light.
以上に記載の光源装置、発光の制御方法及びプログラムにおいては、複数の光源のうち少なくとも1つがランダムに発光されるため、光源が周期的に発光される場合と比較して、ユーザが認識するちらつき現象を抑制することができる。 In the light source device, the light emission control method, and the program described above, at least one of the plurality of light sources is randomly emitted, so that the flicker recognized by the user is compared with the case where the light sources are periodically emitted. The phenomenon can be suppressed.
本開示により、ちらつき現象を抑制することが可能な光源装置、発光の制御方法及びプログラムを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present disclosure, it is possible to provide a light source device capable of suppressing a flicker phenomenon, a light emission control method, and a program.
(関連技術)
本開示の実施の形態を説明する前に、関連技術について説明する。図1は、関連技術に係るディスプレイ90の断面図である。ディスプレイ90は、LED基板91、レンズL、輝度上昇フィルムF及び液晶パネルPを備える。
(Related technology)
Prior to explaining embodiments of the present disclosure, related techniques will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a
LED基板91は、その基板上に設けられた複数のLED素子92から光を照射する。照射された光はレンズLに入射され、屈折されて輝度上昇フィルムFに到達する。輝度上昇フィルムFは、入射光のうち、所定の方向に偏光された(コヒーレントな)光だけを液晶パネルPに通し、その他の入射光は反射してレンズL側に戻す。輝度上昇フィルムFは、例えばDBEF(Dual Brightness Enhancement Film)を適用することができる。
The
レンズ側に戻された入射光は、レンズ、LED基板91に順番に到達した後、LED基板91により反射され、輝度上昇フィルムFに再度到達する。このとき、輝度上昇フィルムFに再度到達した入射光の中で所定の方向に偏光されたものは、液晶パネルPに通され、その他の光は反射してレンズ側に戻される。このメカニズムにより、所定の方向に偏光された光が無駄なく液晶パネルPに入射される。ユーザが液晶パネルPを視認することで、ユーザは画像を見ることができる。
The incident light returned to the lens side reaches the lens and the
図2は、LED基板91の上面図である。LED基板91は、LEDチップ93をそれぞれ有する複数のLED素子92と、基板本体94を備える。複数のLED素子92は、正方格子状にLED基板91に配置されている。LED素子92は、制御部(不図示)により、PWM(Pulse Width Modulation)調光によって、個別にその発光が制御される。具体的には、LED素子92を大きな発光量で発光させる場合には、発光制御に用いられる発光パルス幅を長くし、小さな発光量で発光させる場合には発光パルス幅を短くする制御がなされる。
FIG. 2 is a top view of the
なお、以降の説明において、「輝度」は発光パルスにおけるピーク値を意味し、「発光量」は、発光パルスが継続することによる所定時間内での発光量を意味する。「発光量」は、輝度値に、パルス幅である発光パルスの継続時間を乗算した値で表すこともできる。 In the following description, "luminance" means the peak value in the emission pulse, and "emission amount" means the emission amount within a predetermined time due to the continuation of the emission pulse. The "emission amount" can also be expressed as a value obtained by multiplying the luminance value by the duration of the emission pulse, which is the pulse width.
図3は、LED素子92の制御方法を示す。LED素子92は、図3の(1)~(3)に示されるとおり、同期信号Syncのパルスに基づく周期的な発光パルスに基づいて発光する。同期信号Syncのパルスは、t1、t2、t3において発生しており、そのパルスによって(1)~(3)の発光パルスが生成される。
FIG. 3 shows a control method of the
(1)~(3)におけるそれぞれの発光パルスのパルス幅Twは可変であり、表示する画像に応じて変化する。しかしながら、(1)~(3)における発光パルスは、全て同じタイミングで生成される。 The pulse width Tw of each emission pulse in (1) to (3) is variable and changes according to the image to be displayed. However, the emission pulses in (1) to (3) are all generated at the same timing.
全てのLED素子92の発光タイミングが同じであるため、受光素子においては、個別のLED素子92の輝度値を検出することができない。そのため、LED素子92同士の輝度差が調整できず、ディスプレイ90の映像におけるユニフォーミティ(均一性)が悪くなってしまう。また、同じタイミングで全てのLED素子92に電流が供給されるため、消費電流の変化が大きくなる。電源回路をこれに対応させようとすると、コストアップにつながってしまう。
Since the light emission timings of all the
さらに、発光量が小さい状態になるほど、発光パルスの発光時間幅が狭くなり、発光パルスの間隔(発光ONから次の発光ONまでのタイミング)も長くなる。この発光のON-OFFが、ユーザにとって、ちらつき現象として認識されてしまう。特に、発光が周期的な場合には、ちらつき現象として認識されやすい。 Further, as the amount of light emitted becomes smaller, the light emitting time width of the light emitting pulse becomes narrower, and the interval between the light emitting pulses (timing from the light emission ON to the next light emission ON) becomes longer. This ON-OFF of light emission is perceived by the user as a flicker phenomenon. In particular, when the light emission is periodic, it is easily recognized as a flicker phenomenon.
また、LED素子92を発光させることにより、LED素子92が発熱するため、LED素子92の輝度に変化が生じ、輝度ムラが発生する可能性がある。特に、低輝度での発光においては、LED素子92が発光するか否かが不安定な状態であるから、温度による輝度の変化が大きくなる。この輝度ムラは、LED素子92に流れる電流量を制御するだけでは解消するのに限界があり、発光状態を実際に検出することがその解消に必要と考えられる。
Further, since the
本開示は、以上の記載に鑑み、ユーザがちらつき現象を認識しないように、LEDの発光を制御する技術に関する。以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に記載の実施の形態、及びそこに記載された個別の技術的特徴は、任意に組み合わせて用いることができることは言うまでもない。 In view of the above description, the present disclosure relates to a technique for controlling the light emission of an LED so that the user does not recognize the flicker phenomenon. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Needless to say, the embodiments described below and the individual technical features described therein can be used in any combination.
(実施の形態1)
実施の形態1では、本開示の技術の概略について記載する。図4は、実施の形態1に係る光源装置10のブロック図である。光源装置10は、光源11a、11b、光検出器12及び発光制御部13を備える。光源11a、11b及び光検出器12は、発光部14に含まれる。
(Embodiment 1)
The first embodiment describes the outline of the technique of the present disclosure. FIG. 4 is a block diagram of the
光源11a(第1の光源)及び光源11b(第2の光源)は、例えばLED等の発光素子であり、発光制御部13によってそれらの発光が制御される。
The
光検出器12(光検出部)は、光源11a、11bのそれぞれの発光を検出するものであり、例えば光電効果を利用したフォトダイオード、フォトトランジスタ(照度センサ)、フォトレジスタといった受光素子であっても良い。光検出器12は、検出した発光に応じた信号を発光制御部13に出力する。
The photodetector 12 (photodetector) detects the light emission of each of the
発光制御部13は、光検出器12からの信号(発光の検出結果)に基づいて、光源11a、11bに制御信号を出力することで、光源11a、11bを個別に制御して発光させる。例えば、発光制御部13は、光源11a、11bの輝度(発光パルスの高さ)、幅又は間隔(Duty比)の少なくともいずれかを変更することにより、光源11a、11bの発光量を変更しても良い。
The light
発光制御部13は、光源11a、11bの少なくともいずれかを経時的にランダムに発光させ、かつ、光検出器12が光源11a、11bの発光を検出するタイミングが重ならないように、光源11a、11bを発光させるよう制御する。
The light
ここで、「光源を経時的にランダムに発光させる」(以降、単に「ランダムに発光させる」と記載する)とは、光源の発光が周期的になされず、サンプルとなる所定の経過時間内において、発光間隔に(誤差ではなく)有意に異なる期間があることをいう。これにより、光源が周期的に発光される場合と比較して、ユーザが認識するちらつき現象を抑制することができる。発光制御部13は、光源11a、11bのいずれかのみをランダムに発光させても良いし、その両方をランダムに発光させても良い。ただし、両方をランダムに発光させることで、ユーザが認識するちらつき現象をより効果的に抑制することができる。
Here, "to make the light source emit light randomly over time" (hereinafter, simply referred to as "to make the light source emit light randomly") means that the light source does not emit light periodically and within a predetermined elapsed time as a sample. , It means that there is a significantly different period (not an error) in the light emission interval. As a result, it is possible to suppress the flicker phenomenon recognized by the user as compared with the case where the light source emits light periodically. The light
さらに、付加的な特徴として、光源装置10に光検出器12を設け、光検出器12が光源11a、11bの発光を個別に検出し、発光制御部13が、光検出器12の検出結果に基づいて、光源11a、11bを個別に制御して発光させることが挙げられる。これにより、光源11a、11bの温度変化により光源に輝度変化が生じても、光検出器12がその輝度変化を検出して発光制御部13にフィードバックすることで、発光制御部13は光源の輝度変化を抑制することができる。
Further, as an additional feature, the
また、光源11a、11bの発光を光検出器12が検出するタイミングが重ならないように制御することにより、光検出器12は、光源11aの発光と、光源11bの発光とを区別して(切り分けて)検出できる。そのため、発光制御部13は、検出された光源11aの発光状態に基づいて、光源11aの発光を制御し、検出された光源11bの発光状態に基づいて、光源11bの発光を制御することで、光源11a、11bの発光を個別に制御することができる。
Further, by controlling the light emission of the
光検出器12が光源11a、11bの発光を検出するタイミングが重ならないように、発光制御部13が光源11a、11bを発光させるタイミングの具体例について説明する。
A specific example of the timing at which the light
図5は、発光部14における光源11a、11b及び光検出器12の配置例を示す。図5において、光検出器12は、光源11a、光源11bとそれぞれ略等距離に位置している。
FIG. 5 shows an arrangement example of the
図6は、図5に示した発光部14において、発光制御部13が実行する光源11a、11bの発光タイミングの制御を示す。図6の実線は、発光制御部13が生成する光源11a、11bの発光パルスを示す。
FIG. 6 shows control of the light emission timing of the
発光制御部13は、光源11bの発光タイミングを光源11aの発光タイミングからtxだけ後にずらすことで、光源11aと11bの発光検出タイミングを重ならないようにしている。なお、txを光源11aの1回の発光パルスの発光期間tpよりも大きくすることが、光源11a、11bの発光検出タイミングを確実に重ならなくするという点で好ましい。
The light
なお、光検出器12は、光源11a、光源11bとそれぞれ略等距離に位置していなくても良い。例えば、図7に示すように、光源11aが光源11bに比較して光検出器12の近くに配置されていても良いし、図8に示すように、光源11bが光源11aに比較して光検出器12の近くに配置されていても良い。このようにしても、各光源から光検出器12までの距離差に応じて生ずる検出タイミングの差はわずかであるから、図6に示した制御と同様の制御が可能である。
The
以上の記載では、光源11bの発光タイミングを光源11aの発光タイミングよりも後にずらす方法について説明したが、光源11aの発光タイミングを光源11bの発光タイミングよりも後にずらす場合でも、同様の制御が実行できる。
In the above description, the method of shifting the light emission timing of the
また、発光部14に含まれる光源は、光源11a、11b以外のものがあっても良い。例えば、発光部14には、複数の光源が格子状に並んでいてもよく、光源11a、11bはその中の隣接した(最近接の)光源であっても良いし、離れた光源であっても良い。
Further, the light source included in the
また、光検出部として、光源11aに対応した第1の光検出器と、光源11bに対応した第2の光検出器を個別に設け、それぞれの光検出器が光源11a、11bのそれぞれの発光を検出する構成を採用しても良い。この場合、光源11a、11bの発光タイミングが重なった(同時)としても、光源11a、11bの発光を光検出器12は個別に取得できる。そのため、光源11a、11bの発光を個別に制御することができる。なお、この場合でも、光源11a、11bの少なくともいずれかをランダムに発光させることで、ちらつき現象を抑制することができる。
Further, as a light detector, a first photodetector corresponding to the
このように光検出器12を個別に設けることで、制御で実行する処理をより容易にすることができる。ただし、図5に記載された構成においては、光検出器12の個数を削減できるという利点がある。
By providing the
なお、光源装置10において光検出器12は必須ではなく、発光制御部13は光検出器12の検出結果を用いずに、予め設定された光源の輝度と制御信号の対応関係に基づいて、光源11a、11bが所望の輝度となるように制御することができる。このような構成であっても、光源11a、11bの少なくともいずれかをランダムに発光させることで、ちらつき現象を抑制させることができる。
The
以上に記載された光源装置は、ヘッドアップディスプレイ(以降、HUDと記載)のバックライト光源に適用することができる。適用されるHUDは、例えばTFT(Thin Film Transistor)方式によって実現される。例えば、HUDは、本実施の形態に記載の光源装置10のほか、図1に記載のような、レンズL、輝度上昇フィルムF及び液晶パネルPを備える。
The light source device described above can be applied to a backlight light source of a head-up display (hereinafter referred to as HUD). The applied HUD is realized by, for example, a TFT (Thin Film Transistor) method. For example, in addition to the
HUDは、飛行機の操縦、自動車の運転、医療、コンピュータゲーム等の多様な分野に用いられる。例えば、自動車の分野では、HUDは、車のスピードや進行方向を示す矢印等を表示して、車の安全運転を支援するために用いられる。近年では、実走行の風景に表示をマッチングして投影する拡張現実(AR:Augmented Reality)HUDの技術も注目されている。 The HUD is used in various fields such as airplane operation, automobile driving, medical treatment, and computer games. For example, in the field of automobiles, the HUD is used to support safe driving of a car by displaying an arrow or the like indicating the speed or the traveling direction of the car. In recent years, augmented reality (AR) HUD technology, which matches and projects displays on actual driving landscapes, has also attracted attention.
HUDは、視野角の拡大、高輝度化及び高精細化によって、表示コンテンツの視認性を向上させることや、画像の表示形態及び表示位置をユーザーフレンドリーなものにすることが求められている。さらに、HUDには、ポストカードエフェクトの抑制、画面の明るさの均一性、さらには高コントラスト化といった課題もある。 The HUD is required to improve the visibility of the displayed content by expanding the viewing angle, increasing the brightness and increasing the definition, and to make the display form and display position of the image user-friendly. Further, the HUD has problems such as suppression of postcard effect, uniformity of screen brightness, and high contrast.
さらに、HUDの映し出す映像の輝度は、自動車の走行シチュエーションに合わせる必要がある。例えば、晴天の雪道における走行中には、HUDの表示に高い明るさ(例えば1万nit以上)が要求される。この状態で、HUDの表示が暗くなると、運転者はHUDの表示を認識できない可能性がある。一方、暗闇下の走行中には、HUDの表示にかなり低い明るさ(例えば数nit程度)が要求される。この状態で、HUDが高い明るさで表示をすると、運転者はHUDの表示は認識できるものの、運転時に車外の景色を十分に認識できなくなる可能性がある。以上から、HUDに使う光源には広いダイナミックレンジが必要とされる。 Further, the brightness of the image projected by the HUD needs to be adjusted to the driving situation of the automobile. For example, when traveling on a snowy road in fine weather, high brightness (for example, 10,000 nits or more) is required for the HUD display. If the HUD display becomes dark in this state, the driver may not be able to recognize the HUD display. On the other hand, while traveling in the dark, the HUD display is required to have a considerably low brightness (for example, about several nits). If the HUD is displayed with high brightness in this state, the driver can recognize the HUD display, but may not be able to sufficiently recognize the scenery outside the vehicle when driving. From the above, a wide dynamic range is required for the light source used for the HUD.
このような課題を解決するための手段として、複数のLED素子の輝度又は発光量を個別に制御する光源のローカルディミング技術が想定される。特に、多数のLED素子を高精度に制御することができれば、上述の課題の解決に多大な貢献をすることになる。 As a means for solving such a problem, a local dimming technique for a light source that individually controls the brightness or the amount of light emitted from a plurality of LED elements is assumed. In particular, if a large number of LED elements can be controlled with high accuracy, it will greatly contribute to solving the above-mentioned problems.
HUDが用いるLED素子の特性上、広いダイナミックレンジで安定したLED素子の発光制御を行うためには、大きな発光量を実現するためのLED素子への印可電圧を制御するDC調光だけでなく、微小な発光量を実現するためのPWM調光も必要である。しかしながら、上述のとおり、微小な発光状態では、発光パルスの発光時間幅が狭くなり、また発光パルスの間隔も長くなるため、ちらつき現象が発生しやすい。そのため、運転者が暗闇下を走行中に、HUDの表示をちらつき現象として認識することで、表示を正確に認識できない可能性や、疲労が蓄積する可能性があった。 Due to the characteristics of the LED element used by HUD, in order to control the light emission of the LED element stably over a wide dynamic range, not only DC dimming that controls the applied voltage to the LED element to realize a large amount of light emission but also DC dimming PWM dimming is also required to realize a minute amount of light emission. However, as described above, in a minute light emission state, the light emission time width of the light emission pulse becomes narrow and the interval between the light emission pulses becomes long, so that the flicker phenomenon is likely to occur. Therefore, when the driver recognizes the HUD display as a flickering phenomenon while driving in the dark, there is a possibility that the display cannot be recognized accurately and fatigue may be accumulated.
上述のとおり、実施の形態1に記載の光源装置10は、光源をランダムに発光させることにより、ユーザが認識するちらつき現象を抑制することができる。したがって、微小な発光状態においてもちらつき現象が抑制されたHUDの表示が可能である。そのため、自動車において最大の課題である、安全な運転をより確実に実現できる。これは、テレビ等に用いられる一般的なディスプレイからは、想到できない効果といえる。
As described above, the
また、複数の光源(例えばLED素子)の発光を区別して検出可能とすることで、各光源の発光を的確に制御することができる。そして、光源装置内部で温度変化が生じ、光源の輝度に変化が生じた場合でも、発光制御部は、光源の輝度を、車外の景色等の状況に応じて制御することができる。これにより、温度変化に耐性があり、かつ高精度なローカルディミングと、コントラスト向上(広いダイナミックレンジ)という効果を奏する。 Further, by making it possible to distinguish and detect the light emission of a plurality of light sources (for example, LED elements), it is possible to accurately control the light emission of each light source. Then, even when the temperature changes inside the light source device and the brightness of the light source changes, the light emission control unit can control the brightness of the light source according to the situation such as the scenery outside the vehicle. As a result, it is resistant to temperature changes and has the effects of highly accurate local dimming and contrast improvement (wide dynamic range).
ただし、実施の形態1に記載の光源装置10は、一般的なディスプレイの光源装置としても、搭載可能である。
However, the
(実施の形態2)
実施の形態2では、本開示の技術のより詳細な例について記載する。図9は、実施の形態2に係る光源装置20のブロック図である。光源装置20は、ディスプレイのバックライト光源として機能するものであり、光源としてのLED素子21、光検出器としての受光素子22及び発光制御部23を備える。LED素子21及び受光素子22は、LED基板24に含まれる。
(Embodiment 2)
The second embodiment describes a more detailed example of the technique of the present disclosure. FIG. 9 is a block diagram of the
図10は、LED基板24の上面図である。LED基板24の基板本体25上には、18個のLED素子21と、10個の受光素子22が、それぞれ正方格子状に配置されている。各LED素子21は、LEDチップ26を有する。ここで、正方格子状に配置された4個のLED素子21の中央に、1個の受光素子22が配置されている。したがって、この1個の受光素子22と、4個のLED素子21との距離は略等距離である。なお、LED基板24の上方には、図1に記載したようなレンズL、輝度上昇フィルムF及び液晶パネルPが設けられる。光源装置20、レンズL、輝度上昇フィルムF及び液晶パネルPは、ディスプレイ(表示装置)を構成する。
FIG. 10 is a top view of the
発光制御部23は、各受光素子22からの信号(発光の検出結果)に基づいて、各LED素子21にDC(Direct Current)調光又はPWM調光による制御信号を出力することで、各LED素子21を個別に制御して発光させる。ここで、発光制御部23は、各LED素子21をそれぞれランダムに発光させ、かつ、各受光素子22がLED素子21の発光を検出するタイミングが重ならないように、各LED素子21を発光させるよう制御する。以下、具体的な制御例について説明する。
The light
(第一の例)
図11は、LED素子21の発光タイミングの制御を示す第一の例である。図11では、18個あるLED素子21の一部である、図10における(a)~(d)の4個分の発光タイミングが図示されている。図11に示した(a)~(d)の発光タイミングは、周期的ではなくランダムである。
(First example)
FIG. 11 is a first example showing control of the light emission timing of the
また、互いに最近接である(隣接する)(a)と(b)については、それぞれのLED素子21の発光タイミングをずらして、オーバーラップしないように、順次発光している。したがって、図10において、(a)と(b)から略等距離に位置する受光素子22(e)は、(a)の発光と(b)の発光を区別して検出できる。互いに隣接する(b)と(c)、(c)と(d)についても、同様に、オーバーラップしないように発光タイミングをずらしている。したがって、図10において、(b)と(c)から略等距離に位置する受光素子22(f)は、(b)の発光と(c)の発光を区別して検出できるし、(c)と(d)から略等距離に位置する受光素子22(g)は、(c)の発光と(d)の発光を区別して検出できる。
Further, the (adjacent) (a) and (b) that are in close contact with each other are sequentially emitted by shifting the emission timings of the
上述のとおり、発光量が微小になるほど、発光パルスの発光時間幅が狭くなり、また発光パルスの間隔(発光ONから次の発光ONまでのタイミング)も長くなる。この発光のON-OFFが、ユーザにとって、ちらつき現象として認識されてしまう。しかしながら、図11に示したとおり、発光制御部23が、各LED素子21の発光パルスの周期性をなくし、発光パルスの間隔を経時的にランダムにするように生成することで、ユーザにとってちらつき現象が視認しにくくなる。
As described above, the smaller the amount of light emission, the narrower the light emission time width of the light emission pulse, and the longer the interval (timing from the light emission ON to the next light emission ON) of the light emission pulse. This ON-OFF of light emission is perceived by the user as a flicker phenomenon. However, as shown in FIG. 11, the light
図12は、図11に示した発光タイミングの制御例から、さらに発光量を小さくする場合(所定の閾値以下の発光量である、いわゆる超低輝度の場合)の発光タイミングの制御例を示す。図12における(a)~(d)において、複数の発光タイミングのうちの一部がマスクされて(間引きされて)発光が抑えられることにより、全体の発光量が下げられている。なお、図12では、各(a)~(d)において、マスクを行うタイミングを経時的にランダムとしている。この方が、マスクを周期的に行うよりも、ちらつき現象をより抑制することができる。なお、マスク制御をするLED素子21は、(a)~(d)のうちいずれか1個以上のLED素子21であっても良い。
FIG. 12 shows a control example of the light emission timing when the light emission amount is further reduced (in the case of so-called ultra-low brightness, which is a light emission amount equal to or less than a predetermined threshold value) from the light emission timing control example shown in FIG. In (a) to (d) in FIG. 12, a part of the plurality of light emission timings is masked (thinned out) to suppress the light emission, so that the total light emission amount is reduced. In FIG. 12, in each of (a) to (d), the timing of masking is random over time. This can suppress the flicker phenomenon more than the masking is performed periodically. The
以上の例では、図10におけるLED素子21の(a)~(d)の発光制御を例示したが、(a)~(d)以外の14個のLED素子21についても、同様の発光制御が可能である。また、LED素子21においては、発光タイミングを周期的ではなく経時的にランダムとなるように生成するか、又は、発光タイミングをマスクするタイミングを経時的にランダムなものとするか、いずれか片方のみの制御がなされても良い。さらに、その制御対象となるのは、1個以上の任意の個数のLED素子21であって良い。このような制御を実行することで、ちらつき現象を一層抑制することができる。
In the above example, the light emission control of the LED elements 21 (a) to (d) in FIG. 10 is illustrated, but the same light emission control can be applied to the 14
(第二の例)
図13は、第二の例を説明するためのLED基板24の上面図である。LED基板24上に配置された18個のLED素子21は、(p)~(s)の4つの区分に分けられる。(p)~(s)は、次に記載のとおり、発光タイミングを制御するための区分である。
(Second example)
FIG. 13 is a top view of the
図14は、LED素子21の発光タイミングの制御を示す第二の例である。図14では、(p)~(s)の4パターン分の発光タイミングが図示されている。ここで、(p)~(s)は、発光タイミングが互いにオーバーラップしないように制御されている。具体的には、(p)は同期信号SYNCの立ち上がりに同期して、時刻t1、t2、t3で発光パルスが生成されており、(q)、(r)、(s)となるにつれて発光タイミングが遅くなるようにずれる。これは、(p)~(s)の4個のLED素子21からそれぞれ略等距離に位置する1個の受光素子22が、その4個のLED素子21を個別に順次受光するためである。以上の制御により、LED基板24全体において、1個の受光素子22で4個のLED素子21の発光を個別に検出できるため、全てのLED素子21の発光している輝度をモニターできる。
FIG. 14 is a second example showing control of the light emission timing of the
また、図14に示した各(p)~(s)の4パターン分の発光タイミングは、元々周期的なタイミングである。しかしながら、(p)~(s)において、それぞれランダムなタイミングでマスクを行うことにより、(p)~(s)はランダムに発光されるよう制御される。このマスク制御により、ちらつき現象を抑制することができる。この制御は、所定の閾値以下の発光量の場合に実行することができる。 Further, the emission timings for the four patterns of each (p) to (s) shown in FIG. 14 are originally periodic timings. However, in (p) to (s), by performing masking at random timings, (p) to (s) are controlled to emit light at random. By this mask control, the flicker phenomenon can be suppressed. This control can be executed when the amount of light emitted is equal to or less than a predetermined threshold value.
以上に記載した第二の例では、発光タイミング、マスク制御ともに、(p)~(s)に示した4通りのパターンで十分であるため、第一の例に比較して、発光制御部23が発光制御のために生成するパターン数を少なくすることができる。
In the second example described above, since the four patterns shown in (p) to (s) are sufficient for both the light emission timing and the mask control, the light
そして、第一、第二の例においては、各受光素子22が受光した検出値(発光ピーク値)と、既知である発光パルスの発光時間と、各受光素子22とその受光素子22に最近接する4個のLED素子21との距離を用いて、各LED素子21の輝度値を個別に算出できる。その算出した輝度値を各LED素子21の目標輝度値に合わせる制御をすることで、各LED素子21の個別の輝度制御が可能になる。また、この輝度制御で、光源装置20全体の表示輝度を均一にし、かつ、温度変化による輝度変化を抑制することもできる。なお、この輝度制御において、受光素子22は、その受光素子22に最近接していないLED素子21の発光も検出する可能性がある。しかしながら、その検出値を無視できるレベルとなるように発光輝度を設定すること、又は予めその検出値を混入ノイズとして補正することは、当業者にとって非常に容易である。
Then, in the first and second examples, the detection value (light emission peak value) received by each light receiving
(第三の例)
図13において、LED基板24の4隅に設けられたLED素子21を除く任意のLED素子21から略等距離(かつ最近接距離)には、2つの受光素子22(第1及び第2の光検出器)が存在する。LED素子21が発光したとき、これらの2個の受光素子22は同時に検出値を検出する。これらの2個の受光素子22の感度が同じであれば、2個の受光素子22の検出値は同じ値となるが、感度がばらついている場合にはこの限りではない。その場合には、各受光素子22が検出した検出値に基づいて、この2個の受光素子22の感度ばらつきに対するキャリブレーションを容易に行うことができる。なお、LED基板24の4隅に設けられたLED素子21は、発光を検出可能な受光素子22が1個であるため、このキャリブレーションにおいて発光させる必要はない。
(Third example)
In FIG. 13, two light receiving elements 22 (first and second light) are provided at substantially equidistant distance (and closest contact distance) from any
また、キャリブレーションの対象となる2個の受光素子22は、発光対象となる特定のLED素子21から略等距離にあるものでなくても良い。ただし、略等距離にある方が、2つの検出値の比較をより容易に実行できるという利点がある。
Further, the two
以上に示した光源装置20の制御によって、微小発光状態においてもちらつき現象を抑制し、視認性良くディスプレイに映像を表示することができる。さらに、各LED素子21の輝度を正確に検出した制御(高精度なローカルディミング)ができる。そのため、LED素子21やその他の部品の駆動に伴う温度変化があっても、LED素子21の輝度ムラを抑制すること、又は映像のコントラストを向上させることができる。
By controlling the
特に、実施の形態2では、以下の効果を奏する。
(1)隣接するLED素子21の発光パルスが重ならない(オーバーラップしない)ように発光するため、LED素子21と1対1対応で受光素子22を設ける必要がなく、より少ない数の受光素子22で各LED素子21の輝度値を周期的に把握することができる。そのため、映像のユニフォーミティ(均一性)を向上させることができる。
(2)受光素子22間の感度ばらつきを補正できるので、ユニフォーミティをさらに向上させることができる。
(3)LED素子21に異なるタイミングで電流を供給することにより、消費電流の変化を少なくすることができる。したがって、LED駆動電源の負荷を軽減させることができるほか、光源装置20が発する電磁波を抑制できるため、EMC(Electromagnetic Compatibility)の観点からも効果を生ずる。
In particular, the second embodiment has the following effects.
(1) Since the light emitting pulses of the
(2) Since the sensitivity variation between the
(3) By supplying the current to the
また、実施の形態2に記載された光源装置20も、実施の形態1に記載された光源装置10と同様、ディスプレイ全般の光源装置として搭載可能であるが、HUDのバックライト光源に適用することで、一層の効果を奏する。さらに、実施の形態2に記載の光源装置20を用いることで、受光素子22間の感度差をキャリブレーションできるため、画面全体の均一性をさらに向上することができる。
Further, the
(実施の形態3)
実施の形態3では、実施の形態2記載の光源装置20において、受光素子22の発光量の分解能を下げても、受光素子22がLED素子21の発光量を精度よく検知できる方法を記載する。
(Embodiment 3)
The third embodiment describes a method in which the
ディスプレイに適用される光源装置において、映像のダイナミックレンジを向上させることは重要な課題である。例えば、HUDの表示する映像における輝度比率は約1:3000~4000である。この大きいダイナミックレンジの光を受光素子で正確に検知するためには、12bit(4096step)の分解能では不足であり、13~14bitの分解能をもつ回路が必要である。 Improving the dynamic range of an image is an important issue in a light source device applied to a display. For example, the luminance ratio in the image displayed by the HUD is about 1: 3000 to 4000. In order to accurately detect light in this large dynamic range with a light receiving element, a resolution of 12 bits (4096 steps) is insufficient, and a circuit having a resolution of 13 to 14 bits is required.
実施の形態3は、この課題に鑑み、回路の簡素化又はコストダウンを図るためのものである。図15は、HUDで表示させる輝度に合わせたLED素子の発光制御方法例を示したグラフである。図15の縦軸は発光量、横軸はLED素子に流れるDC電流値である。 The third embodiment is for simplifying the circuit or reducing the cost in view of this problem. FIG. 15 is a graph showing an example of a light emission control method of an LED element according to the brightness displayed on the HUD. The vertical axis of FIG. 15 is the amount of light emitted, and the horizontal axis is the DC current value flowing through the LED element.
図15において、DC電流値がI1以上であって発光量がN1以上の領域を(i)、DC電流値がI1未満I2以上であって発光量がN1以上未満N2以上の領域を(ii)、DC電流値がI2未満であって発光量がN2の領域を(iii)と定義している。なお、DC電流値と輝度値とは線形の関係であり、I1>I2、N1>N2である。また、上述のとおり、発光量は、輝度値に、パルス幅である発光パルスの継続時間を乗算した値で表される値である。 In FIG. 15, the region where the DC current value is I1 or more and the light emission amount is N1 or more (i), and the region where the DC current value is less than I1 and I2 or more and the light emission amount is N1 or more and N2 or more is (ii). , The region where the DC current value is less than I2 and the amount of light emitted is N2 is defined as (iii). The DC current value and the luminance value have a linear relationship, and I1> I2 and N1> N2. Further, as described above, the light emission amount is a value represented by a value obtained by multiplying the luminance value by the duration of the light emission pulse which is the pulse width.
(i)の領域では、DC調光による制御、(ii)の領域では、PWM調光による制御、(iii)の領域では、PWM調光及び発光パルスにマスクをする制御がなされている。発光パルスにマスクをする技術については、実施の形態2に記載したとおりである。 In the region (i), control by DC dimming is performed, in the region (ii), control by PWM dimming is performed, and in the region (iii), PWM dimming and control to mask the emission pulse are performed. The technique of masking the emission pulse is as described in the second embodiment.
なお、発光制御において、(i)の領域におけるHUDの発光量(輝度値)とDC電流値の関係、(ii)の領域におけるHUDの発光量とPWM調光時のDuty比の関係、及び(iii)の領域におけるHUDの発光量と発光パルスをマスクする量との関係は既知である。また、(i)の領域において、DC調光時の受光素子で検知される輝度値と、実際のLEDの輝度値との関係も既知である。 In the light emission control, the relationship between the HUD light emission amount (luminance value) and the DC current value in the region (i), the relationship between the HUD light emission amount in the region (ii) and the Duty ratio at the time of PWM dimming, and ( The relationship between the light emission amount of HUD and the amount of masking the light emission pulse in the region of iii) is known. Further, in the region (i), the relationship between the luminance value detected by the light receiving element at the time of DC dimming and the actual luminance value of the LED is also known.
図16は、(i)~(iii)に示した各制御方式を実行した場合における、受光素子のモニター波形の一例である。図16を参照すると、発光量がN1以上の大きな発光量である(i)の領域で発光した場合には、DC調光により、LED素子に流す電流が可変となることで、LED素子の輝度のピーク値(図16のグラフにおける高さ)が可変となる。このピーク値は、最大輝度に対応したピーク値まで上げることができる。 FIG. 16 is an example of the monitor waveform of the light receiving element when each of the control methods shown in (i) to (iii) is executed. Referring to FIG. 16, when light is emitted in the region (i) in which the light emission amount is a large light emission amount of N1 or more, the current flowing through the LED element becomes variable by DC dimming, so that the brightness of the LED element is increased. The peak value (height in the graph of FIG. 16) of is variable. This peak value can be raised to the peak value corresponding to the maximum brightness.
図16において、発光量がN1未満の小さな発光量である(ii)、(iii)の領域では、いずれの場合においても、LED素子の1回の発光パルスにおけるピーク値は変わらない。そのため、受光素子がモニターする波形ピーク値も、(ii)、(iii)の領域で変化しない。 In FIG. 16, in the regions (ii) and (iii) where the light emission amount is a small light emission amount less than N1, the peak value in one light emission pulse of the LED element does not change in either case. Therefore, the waveform peak value monitored by the light receiving element does not change in the regions (ii) and (iii).
(ii)の領域においては、PWM調光により、1回の発光パルスのパルス幅(発光時間)が可変となる。つまり、Duty比が変化する。これにより、受光素子がモニターする発光量も変化する。 In the region (ii), the pulse width (emission time) of one emission pulse becomes variable by PWM dimming. That is, the duty ratio changes. As a result, the amount of light emitted by the light receiving element also changes.
一方、(iii)の領域においては、1回の発光パルスのパルス幅が最小となっており、パルス幅をこれ以上狭めることはできない。そのため、一部の発光パルスをマスクすることにより、所定時間内の発光パルスの回数を変化させて、発光量を変化させている。 On the other hand, in the region (iii), the pulse width of one emission pulse is the minimum, and the pulse width cannot be further narrowed. Therefore, by masking a part of the emission pulses, the number of emission pulses within a predetermined time is changed to change the emission amount.
以上から、(ii)、(iii)の領域においては、受光素子で検知した発光パルスのピーク値に発光期間を乗算し、単位時間あたりの換算をすることで、発光量が計算できる。従って、以下に示すとおり、受光素子の検出ダイナミックレンジを下げることができる。 From the above, in the regions (ii) and (iii), the amount of light emitted can be calculated by multiplying the peak value of the light emitting pulse detected by the light receiving element by the light emitting period and converting per unit time. Therefore, as shown below, the detection dynamic range of the light receiving element can be lowered.
例えば、DC調光における最大輝度をA(nit)、その最大輝度における最大電流値をB(mA)、DC調光における発光制御の限界となる電流値を1(mA)とする。このとき、DC調光における電流値1(mA)での輝度はA/B(nit)となる。したがって、輝度A~A/B(nit)までは、DC調光における制御がなされる。そして、輝度A/B(nit)未満では、(ii)又は(iii)による制御がなされる。 For example, the maximum brightness in DC dimming is A (nit), the maximum current value in the maximum brightness is B (mA), and the current value that is the limit of light emission control in DC dimming is 1 (mA). At this time, the brightness at a current value of 1 (mA) in DC dimming is A / B (nit). Therefore, the luminance A to A / B (nit) is controlled by DC dimming. When the luminance is less than A / B (nit), the control is performed by (ii) or (iii).
このため、最大輝度と制御の閾値となる輝度との比率はA:A/B=B:1となる。例えばBが数十~数百程度であれば、上述の発光制御を実現するために受光素子に必要な分解能は8~9bit(256~512Step)程度であり、13~14bitもの分解能は不要である。つまり、受光素子に必要な検出ダイナミックレンジが小さくなる。そのため、受光素子の回路を相当に安価なものとすることができる。 Therefore, the ratio of the maximum brightness to the brightness that is the threshold value for control is A: A / B = B: 1. For example, if B is about several tens to several hundreds, the resolution required for the light receiving element to realize the above-mentioned light emission control is about 8 to 9 bits (256 to 512 Steps), and the resolution of 13 to 14 bits is unnecessary. .. That is, the detection dynamic range required for the light receiving element becomes smaller. Therefore, the circuit of the light receiving element can be made considerably inexpensive.
上述のとおり、HUDでは、多数のLED素子を用いた広いダイナミックレンジの輝度制御が望まれている。そのため、受光素子に必要な検出ダイナミックレンジを小さくすることは、HUDの分野において特に大きな効果を奏する。 As described above, in the HUD, it is desired to control the luminance in a wide dynamic range using a large number of LED elements. Therefore, reducing the detection dynamic range required for the light receiving element is particularly effective in the field of HUD.
図17は、発光パターン例を示すグラフである。(p)~(s)は、図13に示したとおり、複数のLED素子の発光パターンを示す。図17において、時刻t1以前の区間は、発光パルスのピーク値、パルス幅及び間隔(Duty比)を一定とした発光パルスにより各LED素子を発光させて、各LED素子の発光輝度をモニターする区間(輝度値検出区間)である。輝度値検出区間では、基準となる発光パルスのピーク値及びDuty比を決定し、その発光パルスにより得られると予測される輝度値と、実際に検出した輝度値を比較することで、所望の輝度値を得るための輝度値-発光パルスの関係を取得する。 FIG. 17 is a graph showing an example of a light emission pattern. (P) to (s) show light emission patterns of a plurality of LED elements as shown in FIG. In FIG. 17, the section before time t1 is a section in which each LED element is made to emit light by a light emitting pulse having a constant peak value, pulse width and interval (duty ratio) of the light emitting pulse, and the light emission brightness of each LED element is monitored. (Brightness value detection section). In the luminance value detection section, the peak value and the Duty ratio of the reference emission pulse are determined, and the luminance value predicted to be obtained by the emission pulse is compared with the actually detected luminance value to obtain the desired luminance. Obtain the luminance value-emission pulse relationship to obtain the value.
図17に示したとおり、輝度値検出区間においては、(a)~(d)の発光タイミングは重なっておらず、互いにずれている。輝度値検出区間では、実施の形態1、2で説明した制御が可能であるため、受光素子が個別にLED素子の発光輝度を検出することによって、LED素子の発光輝度を個別に制御することができる。 As shown in FIG. 17, in the luminance value detection section, the emission timings of (a) to (d) do not overlap and are offset from each other. Since the control described in the first and second embodiments is possible in the luminance value detection section, the emission luminance of the LED element can be individually controlled by individually detecting the emission luminance of the LED element by the light receiving element. can.
時刻t1~t2の区間は、調光による発光量制御をする区間(調光区間)である。この調光区間では、上述の輝度値検出区間で調整した輝度値-発光パルスの関係を用いて、所望の発光量で発光させる調光がなされる。調光区間においては、図15の(i)~(iii)のいずれの領域における調光制御がなされても良い。また、調光区間においては、受光素子はLED素子の発光を検出しない。 The section from time t1 to t2 is a section (dimming section) in which the amount of light emitted is controlled by dimming. In this dimming section, dimming is performed to emit light with a desired amount of light emission using the relationship between the brightness value and the light emission pulse adjusted in the above-mentioned brightness value detection section. In the dimming section, dimming control may be performed in any region (i) to (iii) of FIG. Further, in the dimming section, the light receiving element does not detect the light emission of the LED element.
時刻t2以降は、再び輝度値検出区間となっており、時刻t1~t2の調光区間において温度変化等により輝度値-発光パルスの関係に変化が生じた場合でも、正しい輝度値-発光パルスの関係を算出することができる。このように、調光区間中に輝度値検出区間(キャリブレーション区間)を周期的に設け、輝度値検出区間においてLED素子の輝度値-発光パルスの関係を取得することで、LED素子の輝度値をより精度良く制御できる。 After time t2, the luminance value detection section is set again, and even if the relationship between the luminance value and the emission pulse changes due to a temperature change or the like in the dimming section from time t1 to t2, the correct luminance value-emission pulse Relationships can be calculated. In this way, the brightness value detection section (calibration section) is periodically provided in the dimming section, and the brightness value of the LED element is acquired by acquiring the relationship between the brightness value of the LED element and the light emitting pulse in the brightness value detection section. Can be controlled more accurately.
(実施の形態4)
(バリエーション1)
実施の形態4では、実施の形態2記載のLED基板24のバリエーションを示す。図18は、LED基板34の中心付近に受光素子32を1個配置した場合の実施例になる。この場合、図18に示したLED素子21の発光を個別かつ順番に行うことで、受光素子32は各LED素子21の発光パルスを個別に検出することができる。なお、LED素子21が順番に発光する期間は、例えば、図17に示した輝度値検出区間である。
(Embodiment 4)
(Variation 1)
The fourth embodiment shows variations of the
また、受光素子32からの距離が遠いLED素子21ほど、輝度値が高くなるように発光させても良い。例えば、図18においては、LED素子21(t)が受光素子32に最近接しており、LED素子21(u)、LED素子21(v)、LED素子21(w)の順に、受光素子32に近い位置に設けられている。このとき、発光制御における輝度値は、LED素子21(w)、LED素子21(v)、LED素子21(u)、LED素子21(t)の順に高くすることができる。これにより、受光素子32は、遠いLED素子21であっても、近いLED素子21と変わらない精度で発光を検出することができる。
Further, the
(バリエーション2)
次に、実施の形態2記載のLED基板24の別のバリエーションを示す。図19は、LED基板44において、各LED素子21の近傍に、そのLED素子21の発光輝度を測定する受光素子42を1個ずつ配置した場合の実施例になる。LED素子21は、正方格子状に配置されている。このバリエーションでは、LED素子21間の間隔が広く、受光素子42にとって、検出対象となる近傍のLED素子21以外のLED素子からの発光が、受光素子42の輝度測定に特段の影響を及ぼさない場合を想定している。
(Variation 2)
Next, another variation of the
また、受光素子42にとって、検出対象となるLED素子21からの戻り光(直接受光素子42に入射せず、他の部品表面で反射して受光素子42に入射する光)も、受光素子42の輝度測定に特段の影響を及ぼさない。図20は、LED基板24を含めたディスプレイ50の断面図である。ディスプレイ50は、LED基板24、レンズL及び液晶パネルPを備える。レンズL及び液晶パネルPは、図1に記載したものと同様であり、説明を省略する。受光素子42は、その受光面が、検出対象となるLED素子21側に向けられることにより、LED素子21からの直接入射光をより強く検出することができる。
Further, for the
図20では、LED素子21からの光が液晶パネルPで反射され、受光素子42への入射光(図20における破線)となることが示されている。しかしながら、この入射光は、受光素子42に直接入射する光と比べて強度がかなり低いため、受光素子42の輝度測定に特段の影響を及ぼさない。
In FIG. 20, it is shown that the light from the
なお、検出対象となるLED素子21からの直接入射光以外の成分は、上述のように、その検出値を、検出対象の直接入射光の検出値に比較して無視できるレベルとなるように発光輝度を設定すること、又はノイズとして補正することが可能である。
As described above, the components other than the directly incident light from the
このバリエーション2において、各LED素子21は、その発光タイミングを同じタイミングとすることができる。この点が、各LED素子21の発光タイミングを変える必要があるバリエーション1と異なる点である。これにより、光源装置におけるLED素子21用の制御信号数を削減する(すなわち、LED用の制御回路規模を削減する)ことができる。さらに、検出対象となるLED素子21以外のLED素子からの発光が、受光素子42の輝度測定に特段の影響を及ぼさないため、PWM制御による調光時のDuty幅に制限がなくなる。つまり、バリエーション1に比較して発光時の発光量を大きくできるため、発光の検出及び制御がより容易となる。
In this
ただし、図19の構成において、LED素子21全ての発光タイミングを同じタイミングにしなくとも良い。例えば、図19において、最近接のLED素子21同士の発光タイミングを異なるタイミングとし、2番目に近接するLED素子21同士の発光タイミングを同じとするような発光制御をしても良い。
However, in the configuration of FIG. 19, it is not necessary to set the light emission timings of all the
なお、バリエーション1、2ともに、各LED素子21をランダムに発光させることで、ちらつき現象を抑制することができる。
In both
(実施の形態5)
実施の形態2の例示では、(a)~(d)又は(p)~(s)の4種類の発光分類に合わせた、受光素子22が検出値をモニターするためのサンプリング信号が必要である。実施の形態5では、生成するサンプリング信号を削減するための手段を示す。
(Embodiment 5)
In the embodiment of the second embodiment, a sampling signal for the
図21は、光源装置における内部回路60を示すブロック図である。内部回路60は、受光素子61、電流-電圧変換アンプ62(以下、アンプ62と記載)、LPF(Low-Pass Filter)63及びA/Dコンバータ64(以下、コンバータ64と記載)を備える。
FIG. 21 is a block diagram showing an
アンプ62は、受光素子61が出力した電流を電圧に変換して出力する。また、アンプ62は、受光素子61の検知するダイナミックレンジを緩和するために、ゲインを切り替える回路を有する。例えば、アンプ62の出力端子と抵抗Rとがスイッチを介して接続されており、そのスイッチのオンオフを切り替えることにより、ゲインの制御ができる。このような構成としては、一般的なフォトダイオード用I/Vアンプが適用できる。
The
例えば、実施の形態3に示した例では、DC調光を行う領域(i)でゲインAを使用し、PWM調光、又はPWM調光及び発光パルスにマスクをする制御がなされる領域(ii)、(iii)でゲインAと異なるゲインBを使用することができる。ただし、使用可能なゲインはこの2つのパターンにとどまらず、さらにゲインパターンを追加可能であることは言うまでもない。ゲインパターンを増やすことで、発光の検出精度向上、及びA/Dコンバータの低分解能化を図ることができる。 For example, in the example shown in the third embodiment, the gain A is used in the region (i) where the DC dimming is performed, and the PWM dimming or the region where the PWM dimming and the light emission pulse are masked is controlled (ii). ), (Iii), a gain B different from the gain A can be used. However, it goes without saying that the gains that can be used are not limited to these two patterns, and that further gain patterns can be added. By increasing the gain pattern, it is possible to improve the detection accuracy of light emission and reduce the resolution of the A / D converter.
例えば、上述のゲインA及びゲインBのそれぞれにおけるI-Vamp出力が以下のとおりであるとする。
ゲインA;X1(nit)-Y1(mV)~X2(nit)-Y2(mV)
ゲインB;X1(nit)-Y1(mV)~X3(nit)-Y3(mV)
ただしX2>X1>X3、Y2>Y1>Y3である。
For example, it is assumed that the I-Vamp outputs at each of the above gains A and B are as follows.
Gain A; X 1 (nit) -Y 1 (mV) to X 2 (nit) -Y 2 (mV)
Gain B; X 1 (nit) -Y 1 (mV) to X 3 (nit) -Y 3 (mV)
However, X 2 > X 1 > X 3 and Y 2 > Y 1 > Y 3 .
このとき、A/Dコンバータ64に必要とされる分解能は、比率X2/X1(又はY2/Y1)及びX1/X3(又はY1/Y3)の両方を識別できるもので良い。仮にゲインが1つしかない場合、必要とされる分解能は比率X2/X3(又はY2/Y3)を識別できなくてはならず、分解能を高くする必要があるが、2種類のゲインを用いる場合には、分解能を高くする必要はない。例えば、X2/X1及びX1/X3の値によっては、A/Dコンバータ64は、12bit程度の分解能能力を有していれば良い。
At this time, the resolution required for the A /
図21に戻り、説明を続ける。LPF63は、PWM調光時に、アンプ62で電圧に変換されたパルス状の検出値を平滑化することで、コンバータ64での読み取り精度を向上させる。なお、LPF63の次数及びカットオフ周波数といったパラメータは、任意の特性を有するシステムに適用可能とするため、自由に調整可能できる。
Returning to FIG. 21, the description will be continued. The
コンバータ64は、マイクロコントローラで構成されており、LPF63からの出力値をA/D変換する。変換に必要な分解能は、上述のとおり、アンプ62のゲインを切り替えることで、高い値にする必要がなくなる。
The
以上のような回路構成によって、受光素子の検出値をモニターするためのサンプリング信号を生成しなくても、分解能を高くすることなく、A/D変換が可能となる。そのため、光源装置における内部回路構成を単純化できる。また、HUDにおいてダイナミックレンジを拡大した場合にも、ダイナミックレンジに合わせて分解能を高くする必要がなくなる。 With the circuit configuration as described above, A / D conversion can be performed without increasing the resolution without generating a sampling signal for monitoring the detection value of the light receiving element. Therefore, the internal circuit configuration in the light source device can be simplified. Further, even when the dynamic range is expanded in the HUD, it is not necessary to increase the resolution according to the dynamic range.
(実施の形態6)
実施の形態1、2において、光源装置に温度センサを搭載することも可能である。発光制御部は、温度センサが測定した温度に基づいて、受光素子(光検出器)の温度特性に従い、受光素子の検出値を補正する。受光素子は、その周辺温度によって検出値に影響が生ずることがあるため、検出値に補正処理をすることで、さらに正確な輝度を検知することができる。この補正処理については、公知の技術を適宜用いることができる。
(Embodiment 6)
In the first and second embodiments, it is also possible to mount the temperature sensor on the light source device. The light emission control unit corrects the detection value of the light receiving element according to the temperature characteristics of the light receiving element (photodetector) based on the temperature measured by the temperature sensor. Since the detection value of the light receiving element may be affected by the ambient temperature thereof, it is possible to detect the brightness more accurately by performing correction processing on the detected value. A known technique can be appropriately used for this correction process.
なお、温度センサが受光素子の近傍に設けられていれば、温度センサの検出した温度が受光素子の周辺温度であると見做しても良い。また、温度センサが受光素子から所定の距離だけ離れていれば、温度センサが検出した温度に所定の補正を加えた温度を、受光素子の周辺温度であると見做しても良い。 If the temperature sensor is provided in the vicinity of the light receiving element, the temperature detected by the temperature sensor may be regarded as the ambient temperature of the light receiving element. Further, if the temperature sensor is separated from the light receiving element by a predetermined distance, the temperature obtained by adding a predetermined correction to the temperature detected by the temperature sensor may be regarded as the ambient temperature of the light receiving element.
(その他の実施の形態)
実施の形態2では、光源装置において、正方格子状に、基板に複数のLED素子を配置した。しかしながら、LED素子を配置する方法はこれに限られず、正方格子以外の四角格子、又はその他の種類の多角形格子に沿った配置等でも良い。
(Other embodiments)
In the second embodiment, in the light source device, a plurality of LED elements are arranged on the substrate in a square grid pattern. However, the method of arranging the LED elements is not limited to this, and an arrangement along a square grid other than a square grid, or any other type of polygonal grid may be used.
また、上記の各実施の形態に記載した発光制御の処理は、コンピュータが実行することができる。例えば、光源装置がHUDに搭載される場合には、自動車のコンピュータが制御処理を実行することができる。図22は、そのようなコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。図22を参照すると、このコンピュータ100は、プロセッサ101及びメモリ102を含む。
Further, the light emission control process described in each of the above embodiments can be executed by a computer. For example, when the light source device is mounted on the HUD, the computer of the automobile can execute the control process. FIG. 22 is a block diagram showing a hardware configuration example of such a computer. Referring to FIG. 22, the
プロセッサ101は、メモリ102からソフトウェア(コンピュータプログラム)を読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された発光制御の処理を行う。なお、プロセッサ101として、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Microprocessor)、MCU(Micro-Control Unit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、DSP(Demand-Side Platform)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のうち一つを用いても良いし、複数を並列で用いても良い。
The
メモリ102は、揮発性メモリ若しくは不揮発性メモリ、又はこれらの組み合わせによって構成される。メモリ102は、プロセッサ101から離れて配置されたストレージを含んでも良い。この場合、プロセッサ101は、図示されていないI/O(Input / Output)インタフェースを介してメモリ102にアクセスしても良い。
The
図22の例では、メモリ102は、ソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ101は、これらのソフトウェアモジュール群をメモリ102から読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された処理を行うことができる。
In the example of FIG. 22, the
以上に説明したように、コンピュータが有する1又は複数のプロセッサは、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む1又は複数のプログラムを実行する。この処理により、上述の実施の形態に記載された発光制御の処理(ステップ)が実現できる。 As described above, one or more processors of a computer execute one or more programs including a set of instructions for causing the computer to perform the algorithm described with reference to the drawings. By this process, the light emission control process (step) described in the above-described embodiment can be realized.
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 Programs can be stored and supplied to a computer using various types of non-transitory computer readable medium. Non-temporary computer-readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-temporary computer-readable media include magnetic recording media (eg, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs. Includes CD-R / W, semiconductor memory (eg, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)). The program may also be supplied to the computer by various types of transient computer readable medium. Examples of temporary computer readable media include electrical, optical, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
以上、実施の形態を参照してこの開示を説明したが、この開示は上記によって限定されるものではない。この開示の構成や詳細には、開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although this disclosure has been described above with reference to the embodiments, the disclosure is not limited to the above. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of this disclosure within the scope of the disclosure.
10 光源装置
11a、11b 光源
12 光検出器
13 発光制御部
20 光源装置
21 LED素子
22、32、42 受光素子
23 発光制御部
24、34、44 LED基板
25 基板本体
26 LEDチップ
60 内部回路
61 受光素子
62 電流-電圧変換アンプ
63 LPF
64 A/Dコンバータ
10
64 A / D converter
Claims (14)
前記複数の光源を個別に制御して発光させる発光制御部を備え、
前記発光制御部は、前記複数の光源のうち少なくとも1つを経時的にランダムに発光させるように制御する、
光源装置。 With multiple light sources
A light emission control unit for individually controlling the plurality of light sources to emit light is provided.
The light emission control unit controls at least one of the plurality of light sources to emit light at random over time.
Light source device.
請求項1に記載の光源装置。 When the light emission control unit emits light at least one of the plurality of light sources with a light emission amount equal to or less than a predetermined threshold value, the light emission control unit is used to control the light emission of the light source to emit light with a light emission amount equal to or less than the predetermined threshold value. By executing a control for masking a part of the light source and setting the masking timing in the control to be random over time, the light source is made to emit light randomly over time.
The light source device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の光源装置。 When at least one of the plurality of light sources emits light with a light emission amount equal to or less than a predetermined threshold value, the light emission control unit emits a light emission pulse used for controlling light emission of the light source to emit light with a light emission amount equal to or less than the predetermined threshold value. By generating the light source so that the interval is random over time, the light source is made to emit light at random over time.
The light source device according to claim 1 or 2.
前記発光制御部は、前記光検出部の検出結果に基づいて、前記複数の光源を個別に制御して発光させる、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光源装置。 Further, a photodetector for detecting the light emission of each of the plurality of light sources is provided.
The light emission control unit individually controls and emits light from the plurality of light sources based on the detection result of the light detection unit.
The light source device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の光源装置。 The light emission control unit randomly emits light at least one of the plurality of light sources over time, and controls the light emission timings of the plurality of light sources so as not to overlap.
The light source device according to claim 4.
請求項4又は5に記載の光源装置。 The light emission control unit determines the light emission peak value of the plurality of light sources detected by the light detection unit, the distance between the light detection unit and the plurality of light sources, and the light emission time in one light emission of the plurality of light sources. The brightness values of the plurality of light sources are calculated individually by using.
The light source device according to claim 4 or 5.
請求項6に記載の光源装置。 The light emission control unit individually controls the luminance values of the plurality of light sources based on the calculated luminance values of the plurality of light sources.
The light source device according to claim 6.
前記発光制御部は、前記第1の光検出器における前記特定の光源の発光の検出結果と、前記第2の光検出器における前記特定の光源の発光の検出結果に基づいて、前記第1の光検出器と前記第2の光検出器の間の感度のばらつきを補正する、
請求項4ないし7のいずれか1項に記載の光源装置。 The photodetector includes a first photodetector and a second photodetector that detect the light emission of at least a specific light source among the plurality of light sources.
The light emission control unit is based on the detection result of the light emission of the specific light source in the first photodetector and the detection result of the light emission of the specific light source in the second photodetector. Correcting the variation in sensitivity between the photodetector and the second photodetector,
The light source device according to any one of claims 4 to 7.
請求項8に記載の光源装置。 The distance between the first photodetector and the specific light source is substantially equal to the distance between the second photodetector and the specific light source.
The light source device according to claim 8.
前記第1の光源と前記光検出部との距離は、前記第2の光源と前記光検出部との距離よりも遠く、
前記発光制御部は、前記第1の光源を、前記第2の光源よりも高輝度で発光させるように制御する、
請求項4ないし9のいずれか1項に記載の光源装置。 The photodetector detects the light emission of at least the first light source and the second light source among the plurality of light sources.
The distance between the first light source and the photodetector is farther than the distance between the second light source and the photodetector.
The light emission control unit controls the first light source to emit light with higher brightness than the second light source.
The light source device according to any one of claims 4 to 9.
前記発光制御部は、前記温度センサの測定した温度に基づいて、前記光検出部の検出結果を補正する、
請求項4ないし10のいずれか1項に記載の光源装置。 The light source device further includes a temperature sensor that measures the temperature of the photodetector.
The light emission control unit corrects the detection result of the light detection unit based on the temperature measured by the temperature sensor.
The light source device according to any one of claims 4 to 10.
請求項1ないし11のいずれか1項に記載の光源装置を備えたヘッドアップディスプレイ。 The plurality of light sources are LEDs.
A head-up display comprising the light source device according to any one of claims 1 to 11.
前記複数の光源を個別に制御して発光させるステップと、
を備える発光の制御方法。 A step of controlling the plurality of light sources to emit light so that at least one of the plurality of light sources emits light at random over time.
The step of individually controlling the plurality of light sources to emit light,
A method of controlling light emission.
前記光源の制御方法は、
複数の光源のうち少なくとも1つを経時的にランダムに発光させるように、前記複数の光源を発光させるよう制御するステップと、
前記複数の光源を個別に制御して発光させるステップと、
を備えるプログラム。 A program that causes a computer to execute a light source control method.
The method of controlling the light source is as follows.
A step of controlling the plurality of light sources to emit light so that at least one of the plurality of light sources emits light at random over time.
The step of individually controlling the plurality of light sources to emit light,
Program with.
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