JP3960856B2 - 光センサを利用した表示部の照明光制御装置 - Google Patents
光センサを利用した表示部の照明光制御装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯機器の表示部を照明する照明光制御装置に関し、特に本発明は光センサにより外光の光量を検出し、照明光を正確にかつ効果的に制御することができる表示部の照明光制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の携帯機器の低消費電力化の必然性から近年、光センサを用いて外光の光量を測定し、発光ダイオード等の発光部からのバックライト（あるいはフロントライト）を、外光が明るいときにはＯＦＦに、外光暗いときにはＯＮになるように、ＯＮ／ＯＦＦ制御する事が行われる。
図１２に携帯電話における光センサの取り付け位置の一例を示す。従来においては、同図に示すようにＬＣＤ表示面１の上側に光センサ受光穴２を設け、外光を上記受光穴２を介して、その内部に設けられた光センサ３で受光していた。
光センサ３で検出された外光量は、図示しない制御部に送られ、制御部は外光量に応じて、ＬＣＤ表示部１の下側に設けられたＬＥＤライト４等の発光部の点灯を制御する。ＬＥＤライト４の光は、導光板５を介して、ＬＣＤ表示面１に導かれ、表示面を照明する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、上記のように、ＬＣＤ表示面１の上側に設けられた光センサ受光穴１０２を介して外光を受光し、ＬＥＤライトからの照明光をＯＮ／ＯＦＦを制御していた。
上記照明光は上記表示面１を照明するためのものであり、本来は、ＬＣＤ表示面１における外光量によりＬＥＤライトのＯＮ／ＯＦＦを制御することが望ましい。しかし、従来は上記のように光センサ受光穴２を介して外光を受光していたので、ＬＣＤ表示面における外光量を正しく検出することができず、ＬＥＤライトを適切に制御することができなかった。
また、従来においては、光センサ受光穴を介して外光を受光しており、光センサに入射する光量が少ないため受光感度が低く、外光量を精度よく検出することができなかった。
本発明は上記事情の鑑みなされたものであって、本発明は、表示面全面で受光した光を光センサに導くことにより、外光の検出感度・精度を向上させ、表示面を照明する照明光を効果的にかつ精度よく制御することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、図１に示すように、光センサ３とＬＥＤライト４等の発光部を導光板５の横に配置し、表示面１を光センサ３の受光面としても利用し、表示面１で受光した光を導光板５により光センサ３に導き、外光量を検出する。
上記外光の検出は、時分割で行われ、所定のタイミングで表示期間から光量検出期間に切り換え、該検出期間に光センサ３の出力を取り込んで、外光量を求め、外光量に応じて上記発光部を制御し、表示面の照明光を制御する。
上記のように、光センサ３が導光板５の横に発光部と並べられて配置されているので、導光板の特性を逆に利用し効率よく、しかも、本来測定したい表示面全面の光量を測定することができる。また、表示面全面に入射する光を光センサに取り込むことができるので、受光感度を従来より高くすることができ、精度よく照明光を制御することができる。
また、上記検出期間に表示部の表示を全白に切り換えれば、光センサの出力を補正処理することなく、そのまま利用して照明光を制御することができる。
また、上記検出期間に光センサにより検出された光量を、上記表示期間におけるＲＧＢ各色の点灯情報と、上記光センサの分光感度特性に基づき補正して、外光量を求めることにより、上記検出期間にも表示を継続することができ、表示品質に影響を与えることがない。
さらに、上記検出期間に、表示部の表示を白色からグレーに、あるいはグレーから白色に切り換えることにより、光センサの出力が所定の範囲内に入るように、ダイナミックレンジを切り換えることができ、幅広い入力光の測定を精度よく行うことが可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を携帯電話に適用した場合の実施例について説明する。なお、本発明は、携帯電話に限らず、ＰＤＡ、ノートパソコン等、表示面を照明する必要のある各種の機器に適用することができる。
図１は本発明の実施例のＬＣＤと導光板とバックライト光源、光センサの配置を示す概念図、図２は本発明の実施例の携帯電話の構成例を示す図であり、図２はＬＣＤ表示部のカバーを取った状態を示している。なお、ここでは、バックライト光源を用いる場合につい説明するがフロントライト光源を用いる場合には、図１において、ＬＣＤと導光板の配置が上下逆になる。
図１、図２に示すように本実施例においては、光センサ３とＬＥＤライト４（以下ではバックライト光源４ともいう）を導光板５の横に配置し、ＬＣＤ表示面１を光センサ３の受光面としても利用している。
すなわち、ＬＣＤ表示面１を照明する際には、バックライト光源４からの光を導光板５を介してＬＣＤ表示面１に導き、表示面１を照明し、また、外光量の検出時には、上記ＬＣＤ表示面１で受光した光を上記導光板５を介して光センサ３に導き外光量を検出する。
上記外光量の測定は、時分割処理部により行われ、例えば、上記バックライト光を一時オフにするタイミングを作り、その間に上記光センサ３で外光量を検出する。
【０００６】
図３に本実施例の制御部の構成例を示す。
同図に示すように、光センサ３により検出された外光量は電流信号として出力され、検出抵抗１１により電圧信号にされ、時分割処理制御部１４により時分割制御されるアナログ／デジタル変換器１２に送られる。アナログ／デジタル変換器１２は、外光量の検出期間になると上記電圧信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１３ａ、メモリ１３ｂ等から構成される処理装置１３に送る。
処理装置１３は、デジタル信号に変換された光センサ３の出力により外光量を認識し、検出された外光量に応じて、バックライト光源４をオン／オフ制御する。また後述する第１、第２の実施例で説明するように、上記外光量の検出期間に、時分割処理制御部１４により時分割制御されるＬＣＤコントローラ１５によりＬＣＤ表示部１６を制御して、ＬＣＤ表示を切り換える。
【０００７】
次に、本発明の第１の実施例を説明する。なお、本実施例は、外光量の検出期間に、ＬＣＤ表示部１６の表示を全白表示に切り換え、その間に光センサ３により外光量を検出する実施例を示している。
図４は本実施例における前記処理装置１３による処理を説明するフローチャートであり、以下、同図を参照しながら本実施例について説明する。
図４のステップＳ１において、表示期間であるかを調べ、表示期間であれば、ステップＳ２において、ＬＣＤ表示部１６による表示を通常表示とする。
表示期間でない場合には、光量検出期間として、外光量を検出する。すなわち、ステップＳ３において、ＬＣＤ表示部１６に表示されている表示データを退避し、ステップＳ４においてＬＣＤ表示を全白表示に切り換える。また、このときバックライト光がＯＮの場合はバックライト光をオフにする。
ステップＳ５において、ＬＣＤ表示面１で受光され導光板５を介して光センサ３で検出された外光量を、前記アナログ／デジタル変換器１２を介して、ＣＰＵ１３ａに取り込み、外光量を認識する。そして、ステップＳ６において、表示データを復旧させ、ステップＳ７で表示期間になるまで待ち、ステップＳ１に戻る。処理装置１３は、上記検出期間に検出された外光量に応じて、前記したように、バックライト光のオン／オフを制御する。
図５に上記表示期間と検出期間の切り換えタイミング例を示す。
同図に示すように、前記した時分割制御部１４は、デジタル／アナログ変換器１２、ＬＣＤコントローラ１６を制御して、例えば１／６０ｓの周期で表示期間を検出期間に切り換える。そして、該検出期間に光センサ３で検出された外光量を、前記アナログ／デジタル変換器１２を介して、ＣＰＵ１３ａに取り込み、外光量に応じて、照明光のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
本実施例においては、上記のように、ＬＣＤ表示面１で受光した光を上記導光板５を介して光センサ３に導き外光量を検出しているので、外光の検出感度および検出精度を向上させ、表示面を照明する照明光を効果的にかつ精度よく制御することができる。
【０００８】
上記第１の実施例では、時分割処理で行う検出期間に、ＬＣＤ表示を白色表示に切り換えているが、上記白色表示は、ＬＣＤの表示品質に悪影響を及ぼす可能性がある。
以下に説明する第２の実施例は、検出期間における表示を白色表示とせずに、通常表示のままとし、その時の表示データのＲＧＢ各色の点灯情報を求め、また、光センサのＲＧＢ各色の感度特性等から表示内容の影響を受けない外光量を検出して、表示部の照明光を制御するようにしたものである。
すなわち、光センサのＲＧＢ各色の感度特性から、分光感度特性を算出し、上記ＲＧＢ各色の点灯情報に分光感度特性を掛けて輝度補正係数を求め、該輝度補正係数と光センサ３により検出された外光量とを掛けて、表示内容の影響を受けない真の外光量を算出し、これにより照明光を制御する。
【０００９】
上記外光量は、例えば、以下のようにして算出される。
図６に光センサのＲＧＢ各色の感度特性例を示し、図７に図６から求めた光センサのＲＧＢ各色の入力輝度−センサ感度特性例を示す。なお、図６の横軸は波長、縦軸は光センサの出力特性（相対値）を示し、図７の横軸は光センサの入射光量、縦軸は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のセンサ感度特性（相対値）を示す。
図７において、例えば光センサの入射光量が１００のときのセンサ感度は、Ｒ＝１０、Ｇ＝８０、Ｂ＝５０である。したがって、ＲＧＢ各色に対する光センサの感度は、以下のようになる。
〔Ｒの感度〕：〔Ｇの感度〕：〔Ｂの感度〕＝０．１：０．８：０．５
ここで、表示画面におけるＲ，Ｇ，Ｂ各色の点灯状態をそれぞれＬR 、ＬG 、ＬB とし、全白表示のとき、ＬR ＝１、ＬG ＝１、ＬB ＝１とする。
以上から、全白表示の際の光センサの出力は以下のように計算される。
ＬR ×0.1 + ＬG ×0.5+ＬB ×0.8
＝0.1+0.5+0.8=1.4
すなわち、全白のときの光センサの出力は１．４となる。
【００１０】
また、ＬＣＤ表示画面に表示されている表示データのＲＧＢ各色の点灯情報が以下の通りであるとする。
ＬR ＝０．５，ＬG ＝０．５，ＬB ＝１
上記点灯状態のとき、前記全白表示のときと同じ光量の光がＬＣＤ表示面に入射したとすると、ＬＣＤ表示面を介して外光を受光する光センサの出力は、前記光センサのＲＧＢ各色に対する光センサの感度情報から以下のように計算される。
ＬR ×0.1 + ＬG ×0.5+ＬB ×0.8
＝0.5 ×0.1+0.5 ×0.5+ 1×0.8=1.1
以上から、ＬＣＤ表示面の点灯情報が、ＬR ＝０．５，ＬG ＝０．５，ＬB ＝１のときの輝度補正係数Ｋは次のようになる。
輝度補正係数Ｋ＝１．４／１．１
したがって、上記ＬＣＤ表示面が上記点灯状態（ＬR ＝０．５，ＬG ＝０．５，ＬB ＝１）のときＬＣＤ表示面を介して光センサにより検出された光量がＬs であるとすると、外光量Ｌ0 は上記輝度補正係数Ｋから次のように計算される。
外光量Ｌ0 ＝Ｋ×Ｌs
以上のように、光センサのＲＧＢ各色の感度特性から、分光感度特性を算出し、ＲＧＢ各色の点灯情報に分光感度特性を掛けて輝度補正係数を求め、該輝度補正係数と光センサにより検出された外光量とから外光量を求めることにより、ＬＣＤ表示面を白色表示することなく、表示内容に影響を受けない外光量を検出することができる。
【００１１】
図８は、本発明の第２の実施例の処理を説明するフローチャートであり、同図により、本実施例について説明する。
図８のステップＳ１において、表示期間であるかを調べ、表示期間であれば、ステップＳ２において、ＬＣＤ表示部１６による表示を通常表示とする。
表示期間でない場合には、光量検出期間として、外光量を検出する。すなわち、ステップＳ３において、ＬＣＤ表示部１６に表示されている表示データのＲＧＢ点灯情報を算出し、ステップＳ４において、光センサ３で検出された外光量を、前記アナログ／デジタル変換器１２を介して、ＣＰＵ１３ａに取り込む。また、このときバックライト光がＯＮの場合はバックライト光をオフにする。
そして、ステップＳ５において、上記ＲＧＢ点灯情報と、光センサの分光感度特性に基づき、前記したように輝度補正係数を算出し、ステップＳ６において、光センサにより検出された光量と上記輝度補正係数を掛けて、外光量を算出する。ステップＳ７で表示期間になるまで待ち、ステップＳ１に戻る。処理装置１３は、上記検出期間に検出された外光量に応じて、前記したように、バックライト光のオン／オフを制御する。
本実施例においては、上記のように、検出期間における表示を白色表示とせずに、通常表示のままとし、その時の表示データのＲＧＢ各色の点灯情報を求め、また、光センサのＲＧＢ各色の感度特性等から表示内容の影響を受けない外光量を検出して、表示部の照明光を制御するようにしたので、ＬＣＤの表示品質に悪影響を及ぼすなく、外光量を検出することができる。
【００１２】
ところで、上記光センサの感度は、図３に示した検出抵抗１１の値を設定することにより調整することができ、例えば、光センサの入出力特性が図９に示す特性のとき、上記検出抵抗１１の値を調整すれば、図１０に示すように、検出感度を上げることができる。すなわち、図９内の四角で囲まれた検出回路設定Ａの範囲を、図１０に示すようにフルスレールで測定することができるようになる。
しかし、上記のように検出抵抗を調整し、図１０に示すように光センサの感度を高くすると、光センサー出力が４．５以上となる光より大きな光が光センサに入射したとき、センサ出力が飽和し測定ができなくなる。また逆に、図９に示すように、測定範囲を広げると光センサの感度が低下する。
すなわち、光センサの感度と、光量測定のダイナミックレンジはトレードオフの関係にあり、光センサに入射する光量が大きく変わる環境下では、光センサの感度／ダイナミックレンジを環境に応じて調整し、できるだけ高い感度で、かつ広範囲の光量を測定できるようにするのが望ましい。
【００１３】
上記のように、検出抵抗１１の値等を調整すれば、光センサの感度およびダイナミックレンジを調整することが可能であるが、検出抵抗の値等、測定回路の設定値等は簡単に変更することはできない。
そこで、以下に説明する第３の実施例では、光量検出期間におけるＬＣＤの表示色を、白色→グレー、あるいは、グレー→白色のように変更し、ＬＣＤ表示の輝度を調整することにより、測定回路の設定を変えることなく、幅広い入力光の測定を精度良く行うことを可能としたものである。
本発明においては、前記したように、ＬＣＤ表示面に入射する外光を導光板を介して光センサに入射させているので、ＬＣＤ表示部の輝度を変えることにより、光センサに入射する光量を変えることができ、本実施例では、これを利用して光センサの感度およびダイナミックレンジを調整する。
前記図９は、ＬＣＤ表示部の表示輝度を約１／３の３０％（グレー表示）にしたときの、光センサの入出力特性を示し、前記図１０はＬＣＤ表示部の表示輝度を１００％（全白色表示）としたときの、光センサの入出力特性を示しており、同図に示すように、ＬＣＤ表示の輝度を変えることにより、光センサの感度およびダイナミックレンジを調整することができる。
【００１４】
なお、上記のようにＬＣＤ表示部の輝度を調整したときの、外光量の算出は、前記第２の実施例と同様に行うことができ、検出期間におけるＬＣＤ表示部のＲＧＢ点灯情報から補正係数を算出し、光センサにより検出した光量に上記補正係数を掛けて、外光量を求めることができる。
以下、上記本実施例における外光量の算出について説明する。
前記第２の実施例と同様、ＲＧＢ各色に対する光センサの感度は以下の通りであるとする。
〔Ｒの感度〕：〔Ｇの感度〕：〔Ｂの感度〕＝０．１：０．８：０．５
また、表示画面におけるＲ，Ｇ，Ｂ各色の点灯状態をそれぞれＬR 、ＬG 、ＬB とし、全白表示のとき、ＬR ＝１、ＬG ＝１、ＬB ＝１とする。
以上から、全白表示の際の光センサの出力は前記したように以下通りである。
ＬR ×0.1 + ＬG ×0.5+ＬB ×0.8 =1.4
すなわち、全白のときの光センサの出力は１．４となる。
【００１５】
また、ＬＣＤ表示画面に表示されているＲＧＢ各色の点灯情報が以下の通りであるとする。なお、この場合、表示色はグレーなので、ＬR 、ＬG 、ＬB は等しい値となる。
ＬR ＝ＬG ＝ＬB ＝０．６
上記点灯状態のとき、前記全白表示のときと同じ光量の光がＬＣＤ表示面に入射したとすると、ＬＣＤ表示面を介して外光を受光する光センサの出力は、前記光センサのＲＧＢ各色に対する光センサの感度情報から以下のように計算される。
ＬR ×0.1 + ＬG ×0.5+ＬB ×0.8
＝0.6 ×0.1+0.6 ×0.5+ 0.6×0.8=0.6 ×1.4
以上から、ＬＣＤ表示面の点灯情報が、ＬR ＝ＬG ＝ＬB ＝０．６のときの輝度補正係数Ｋは次のようになる。
輝度補正係数Ｋ＝１／０．６
すなわち、グレー表示の場合の輝度補正係数は、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の点灯情報に一致する。
したがって、上記ＬＣＤ表示面が上記点灯状態（ＬR ＝ＬG ＝ＬB ＝０．６）のときＬＣＤ表示面を介して光センサにより検出された光量がＬs であるとすると、外光量Ｌ0 は上記輝度補正係数Ｋから前記第２の実施例と同様、次のように計算される。
外光量Ｌ0 ＝Ｋ×Ｌs
【００１６】
図１１は本発明の第３の実施例の処理を示すフローチャートであり、同図により、本実施例について説明する。なお、以下の処理例では、全白表示からグレー表示に切り換える場合を示しているが、グレー表示としておいて、感度が低すぎる場合に、全白表示に切り換えるようにしてもよい。
図１１のステップＳ１において、表示期間であるかを調べ、表示期間であれば、ステップＳ２において、ＬＣＤ表示部１６による表示を通常表示とする。
表示期間でない場合には、光量検出期間として外光量を検出する。
すなわち、ステップＳ３において、ＬＣＤ表示部１６に表示されている表示データを退避し、ステップＳ４においてＬＣＤ表示を全白表示に切り換える。また、このときバックライト光がＯＮの場合はバックライト光をオフにする。
ステップＳ５において、ＬＣＤ表示面１で受光され導光板５を介して光センサ３で検出された外光量を、前記アナログ／デジタル変換器１２を介して、ＣＰＵ１３ａに取り込み、外光量を認識する。
【００１７】
そして、ステップＳ６において、光センサによる検出結果がしきい値以上であるかを調べる。しきい値以下の場合には、ステップＳ９に行く。
光センサの出力結果がしきい値以上（例えば前記図１０において、４．５以上）の場合には、ステップＳ７に行き、ＬＣＤの表示輝度を調整してグレー表示ととし、前記したように補正係数を計算しステップＳ５に戻る。上記ステップＳ５〜Ｓ７の処理を、輝度を少しずつ低下させながら繰り返し、検出結果がしきい値以下になると、ステップＳ８に行く。
ステップＳ８では、光センサにより検出された光量に補正係数を掛けて、外光量を求める。なお、全白色表示の場合の補正係数は前記したように１である。
ステップＳ９で表示データを復旧させ、ステップＳ１０で表示期間になるまで待ち、ステップＳ１に戻る。処理装置１３は、上記検出期間に検出された外光量に応じて、前記したように、バックライト光のオン／オフを制御する。
以上のように、本実施例においては、光量検出期間におけるＬＣＤの表示色を、光量検出結果に応じて、白色→グレー、あるいは、グレー→白色のように変更し、ＬＣＤ表示の輝度を調整するようにしたので、測定回路の設定等を変更することなく、幅広い入力光の測定を精度良く行うことが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）表示面で受光した光を導光板を介して光センサに導き外光量を検出しているので、導光板の特性を逆に利用し効率よく、しかも、本来測定したい表示面全面の光量を測定することができる。また、表示面全面に入射する光を光センサに取り込むことができるので、受光感度を従来より高くすることができ、精度よく照明光を制御することができる。
（２）所定の周期で表示期間を外光の検出期間に切り換え、該検出期間に、表示部の表示を全白に切り換えて、外光を光センサに導くことにより、光センサの出力を補正処理することなく、そのまま利用して照明光を制御することができる。（３）上記検出期間に光センサにより検出された光量を、上記表示期間におけるＲＧＢ各色の点灯情報と、上記光センサの分光感度特性に基づき補正して、外光量を求めることにより、上記検出期間にも表示を継続することができ、表示品質に影響を与えることがない。
（４）上記検出期間に、表示部の表示を白色からグレーに、あるいはグレーから白色に切り換えることにより、光センサの出力が所定の範囲内に入るように、ダイナミックレンジを切り換えることができ、幅広い入力光の測定を精度よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の表示部と導光板、バックライト光源、光センサの配置を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例の携帯電話の構成例を示す図である。
【図３】本実施例の制御部の構成例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例における処理を説明するフローチャートである。
【図５】表示期間と検出期間の切り換えタイミング例を示す図である。
【図６】光センサのＲＧＢ各色の感度特性例を示す図である。
【図７】図６から求めた光センサのＲＧＢ各色の入力輝度−センサ感度特性例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例の処理を説明するフローチャートである。
【図９】ＬＣＤ表示部の表示輝度を３０％（グレー表示）にしたときの、光センサの入出力特性を示す図である。
【図１０】ＬＣＤ表示部の表示輝度を１００％（全白色表示）としたときの、光センサの入出力特性を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図１２】携帯電話における光センサの取り付け位置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 表示面
３ 光センサ
４ ＬＥＤライト（バックライト光源）
５ 導光板
１ ＬＣＤ表示面
１１ 検出抵抗
１２ アナログ／デジタル変換器
１３ 処理装置
１３ａ ＣＰＵ
１３ｂ メモリ
１４ 時分割処理制御部
１５ ＬＣＤコントローラ
１６ ＬＣＤ表示部
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯機器の表示部を照明する照明光制御装置に関し、特に本発明は光センサにより外光の光量を検出し、照明光を正確にかつ効果的に制御することができる表示部の照明光制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の携帯機器の低消費電力化の必然性から近年、光センサを用いて外光の光量を測定し、発光ダイオード等の発光部からのバックライト（あるいはフロントライト）を、外光が明るいときにはＯＦＦに、外光暗いときにはＯＮになるように、ＯＮ／ＯＦＦ制御する事が行われる。
図１２に携帯電話における光センサの取り付け位置の一例を示す。従来においては、同図に示すようにＬＣＤ表示面１の上側に光センサ受光穴２を設け、外光を上記受光穴２を介して、その内部に設けられた光センサ３で受光していた。
光センサ３で検出された外光量は、図示しない制御部に送られ、制御部は外光量に応じて、ＬＣＤ表示部１の下側に設けられたＬＥＤライト４等の発光部の点灯を制御する。ＬＥＤライト４の光は、導光板５を介して、ＬＣＤ表示面１に導かれ、表示面を照明する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、上記のように、ＬＣＤ表示面１の上側に設けられた光センサ受光穴１０２を介して外光を受光し、ＬＥＤライトからの照明光をＯＮ／ＯＦＦを制御していた。
上記照明光は上記表示面１を照明するためのものであり、本来は、ＬＣＤ表示面１における外光量によりＬＥＤライトのＯＮ／ＯＦＦを制御することが望ましい。しかし、従来は上記のように光センサ受光穴２を介して外光を受光していたので、ＬＣＤ表示面における外光量を正しく検出することができず、ＬＥＤライトを適切に制御することができなかった。
また、従来においては、光センサ受光穴を介して外光を受光しており、光センサに入射する光量が少ないため受光感度が低く、外光量を精度よく検出することができなかった。
本発明は上記事情の鑑みなされたものであって、本発明は、表示面全面で受光した光を光センサに導くことにより、外光の検出感度・精度を向上させ、表示面を照明する照明光を効果的にかつ精度よく制御することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、図１に示すように、光センサ３とＬＥＤライト４等の発光部を導光板５の横に配置し、表示面１を光センサ３の受光面としても利用し、表示面１で受光した光を導光板５により光センサ３に導き、外光量を検出する。
上記外光の検出は、時分割で行われ、所定のタイミングで表示期間から光量検出期間に切り換え、該検出期間に光センサ３の出力を取り込んで、外光量を求め、外光量に応じて上記発光部を制御し、表示面の照明光を制御する。
上記のように、光センサ３が導光板５の横に発光部と並べられて配置されているので、導光板の特性を逆に利用し効率よく、しかも、本来測定したい表示面全面の光量を測定することができる。また、表示面全面に入射する光を光センサに取り込むことができるので、受光感度を従来より高くすることができ、精度よく照明光を制御することができる。
また、上記検出期間に表示部の表示を全白に切り換えれば、光センサの出力を補正処理することなく、そのまま利用して照明光を制御することができる。
また、上記検出期間に光センサにより検出された光量を、上記表示期間におけるＲＧＢ各色の点灯情報と、上記光センサの分光感度特性に基づき補正して、外光量を求めることにより、上記検出期間にも表示を継続することができ、表示品質に影響を与えることがない。
さらに、上記検出期間に、表示部の表示を白色からグレーに、あるいはグレーから白色に切り換えることにより、光センサの出力が所定の範囲内に入るように、ダイナミックレンジを切り換えることができ、幅広い入力光の測定を精度よく行うことが可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を携帯電話に適用した場合の実施例について説明する。なお、本発明は、携帯電話に限らず、ＰＤＡ、ノートパソコン等、表示面を照明する必要のある各種の機器に適用することができる。
図１は本発明の実施例のＬＣＤと導光板とバックライト光源、光センサの配置を示す概念図、図２は本発明の実施例の携帯電話の構成例を示す図であり、図２はＬＣＤ表示部のカバーを取った状態を示している。なお、ここでは、バックライト光源を用いる場合につい説明するがフロントライト光源を用いる場合には、図１において、ＬＣＤと導光板の配置が上下逆になる。
図１、図２に示すように本実施例においては、光センサ３とＬＥＤライト４（以下ではバックライト光源４ともいう）を導光板５の横に配置し、ＬＣＤ表示面１を光センサ３の受光面としても利用している。
すなわち、ＬＣＤ表示面１を照明する際には、バックライト光源４からの光を導光板５を介してＬＣＤ表示面１に導き、表示面１を照明し、また、外光量の検出時には、上記ＬＣＤ表示面１で受光した光を上記導光板５を介して光センサ３に導き外光量を検出する。
上記外光量の測定は、時分割処理部により行われ、例えば、上記バックライト光を一時オフにするタイミングを作り、その間に上記光センサ３で外光量を検出する。
【０００６】
図３に本実施例の制御部の構成例を示す。
同図に示すように、光センサ３により検出された外光量は電流信号として出力され、検出抵抗１１により電圧信号にされ、時分割処理制御部１４により時分割制御されるアナログ／デジタル変換器１２に送られる。アナログ／デジタル変換器１２は、外光量の検出期間になると上記電圧信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１３ａ、メモリ１３ｂ等から構成される処理装置１３に送る。
処理装置１３は、デジタル信号に変換された光センサ３の出力により外光量を認識し、検出された外光量に応じて、バックライト光源４をオン／オフ制御する。また後述する第１、第２の実施例で説明するように、上記外光量の検出期間に、時分割処理制御部１４により時分割制御されるＬＣＤコントローラ１５によりＬＣＤ表示部１６を制御して、ＬＣＤ表示を切り換える。
【０００７】
次に、本発明の第１の実施例を説明する。なお、本実施例は、外光量の検出期間に、ＬＣＤ表示部１６の表示を全白表示に切り換え、その間に光センサ３により外光量を検出する実施例を示している。
図４は本実施例における前記処理装置１３による処理を説明するフローチャートであり、以下、同図を参照しながら本実施例について説明する。
図４のステップＳ１において、表示期間であるかを調べ、表示期間であれば、ステップＳ２において、ＬＣＤ表示部１６による表示を通常表示とする。
表示期間でない場合には、光量検出期間として、外光量を検出する。すなわち、ステップＳ３において、ＬＣＤ表示部１６に表示されている表示データを退避し、ステップＳ４においてＬＣＤ表示を全白表示に切り換える。また、このときバックライト光がＯＮの場合はバックライト光をオフにする。
ステップＳ５において、ＬＣＤ表示面１で受光され導光板５を介して光センサ３で検出された外光量を、前記アナログ／デジタル変換器１２を介して、ＣＰＵ１３ａに取り込み、外光量を認識する。そして、ステップＳ６において、表示データを復旧させ、ステップＳ７で表示期間になるまで待ち、ステップＳ１に戻る。処理装置１３は、上記検出期間に検出された外光量に応じて、前記したように、バックライト光のオン／オフを制御する。
図５に上記表示期間と検出期間の切り換えタイミング例を示す。
同図に示すように、前記した時分割制御部１４は、デジタル／アナログ変換器１２、ＬＣＤコントローラ１６を制御して、例えば１／６０ｓの周期で表示期間を検出期間に切り換える。そして、該検出期間に光センサ３で検出された外光量を、前記アナログ／デジタル変換器１２を介して、ＣＰＵ１３ａに取り込み、外光量に応じて、照明光のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
本実施例においては、上記のように、ＬＣＤ表示面１で受光した光を上記導光板５を介して光センサ３に導き外光量を検出しているので、外光の検出感度および検出精度を向上させ、表示面を照明する照明光を効果的にかつ精度よく制御することができる。
【０００８】
上記第１の実施例では、時分割処理で行う検出期間に、ＬＣＤ表示を白色表示に切り換えているが、上記白色表示は、ＬＣＤの表示品質に悪影響を及ぼす可能性がある。
以下に説明する第２の実施例は、検出期間における表示を白色表示とせずに、通常表示のままとし、その時の表示データのＲＧＢ各色の点灯情報を求め、また、光センサのＲＧＢ各色の感度特性等から表示内容の影響を受けない外光量を検出して、表示部の照明光を制御するようにしたものである。
すなわち、光センサのＲＧＢ各色の感度特性から、分光感度特性を算出し、上記ＲＧＢ各色の点灯情報に分光感度特性を掛けて輝度補正係数を求め、該輝度補正係数と光センサ３により検出された外光量とを掛けて、表示内容の影響を受けない真の外光量を算出し、これにより照明光を制御する。
【０００９】
上記外光量は、例えば、以下のようにして算出される。
図６に光センサのＲＧＢ各色の感度特性例を示し、図７に図６から求めた光センサのＲＧＢ各色の入力輝度−センサ感度特性例を示す。なお、図６の横軸は波長、縦軸は光センサの出力特性（相対値）を示し、図７の横軸は光センサの入射光量、縦軸は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のセンサ感度特性（相対値）を示す。
図７において、例えば光センサの入射光量が１００のときのセンサ感度は、Ｒ＝１０、Ｇ＝８０、Ｂ＝５０である。したがって、ＲＧＢ各色に対する光センサの感度は、以下のようになる。
〔Ｒの感度〕：〔Ｇの感度〕：〔Ｂの感度〕＝０．１：０．８：０．５
ここで、表示画面におけるＲ，Ｇ，Ｂ各色の点灯状態をそれぞれＬR 、ＬG 、ＬB とし、全白表示のとき、ＬR ＝１、ＬG ＝１、ＬB ＝１とする。
以上から、全白表示の際の光センサの出力は以下のように計算される。
ＬR ×0.1 + ＬG ×0.5+ＬB ×0.8
＝0.1+0.5+0.8=1.4
すなわち、全白のときの光センサの出力は１．４となる。
【００１０】
また、ＬＣＤ表示画面に表示されている表示データのＲＧＢ各色の点灯情報が以下の通りであるとする。
ＬR ＝０．５，ＬG ＝０．５，ＬB ＝１
上記点灯状態のとき、前記全白表示のときと同じ光量の光がＬＣＤ表示面に入射したとすると、ＬＣＤ表示面を介して外光を受光する光センサの出力は、前記光センサのＲＧＢ各色に対する光センサの感度情報から以下のように計算される。
ＬR ×0.1 + ＬG ×0.5+ＬB ×0.8
＝0.5 ×0.1+0.5 ×0.5+ 1×0.8=1.1
以上から、ＬＣＤ表示面の点灯情報が、ＬR ＝０．５，ＬG ＝０．５，ＬB ＝１のときの輝度補正係数Ｋは次のようになる。
輝度補正係数Ｋ＝１．４／１．１
したがって、上記ＬＣＤ表示面が上記点灯状態（ＬR ＝０．５，ＬG ＝０．５，ＬB ＝１）のときＬＣＤ表示面を介して光センサにより検出された光量がＬs であるとすると、外光量Ｌ0 は上記輝度補正係数Ｋから次のように計算される。
外光量Ｌ0 ＝Ｋ×Ｌs
以上のように、光センサのＲＧＢ各色の感度特性から、分光感度特性を算出し、ＲＧＢ各色の点灯情報に分光感度特性を掛けて輝度補正係数を求め、該輝度補正係数と光センサにより検出された外光量とから外光量を求めることにより、ＬＣＤ表示面を白色表示することなく、表示内容に影響を受けない外光量を検出することができる。
【００１１】
図８は、本発明の第２の実施例の処理を説明するフローチャートであり、同図により、本実施例について説明する。
図８のステップＳ１において、表示期間であるかを調べ、表示期間であれば、ステップＳ２において、ＬＣＤ表示部１６による表示を通常表示とする。
表示期間でない場合には、光量検出期間として、外光量を検出する。すなわち、ステップＳ３において、ＬＣＤ表示部１６に表示されている表示データのＲＧＢ点灯情報を算出し、ステップＳ４において、光センサ３で検出された外光量を、前記アナログ／デジタル変換器１２を介して、ＣＰＵ１３ａに取り込む。また、このときバックライト光がＯＮの場合はバックライト光をオフにする。
そして、ステップＳ５において、上記ＲＧＢ点灯情報と、光センサの分光感度特性に基づき、前記したように輝度補正係数を算出し、ステップＳ６において、光センサにより検出された光量と上記輝度補正係数を掛けて、外光量を算出する。ステップＳ７で表示期間になるまで待ち、ステップＳ１に戻る。処理装置１３は、上記検出期間に検出された外光量に応じて、前記したように、バックライト光のオン／オフを制御する。
本実施例においては、上記のように、検出期間における表示を白色表示とせずに、通常表示のままとし、その時の表示データのＲＧＢ各色の点灯情報を求め、また、光センサのＲＧＢ各色の感度特性等から表示内容の影響を受けない外光量を検出して、表示部の照明光を制御するようにしたので、ＬＣＤの表示品質に悪影響を及ぼすなく、外光量を検出することができる。
【００１２】
ところで、上記光センサの感度は、図３に示した検出抵抗１１の値を設定することにより調整することができ、例えば、光センサの入出力特性が図９に示す特性のとき、上記検出抵抗１１の値を調整すれば、図１０に示すように、検出感度を上げることができる。すなわち、図９内の四角で囲まれた検出回路設定Ａの範囲を、図１０に示すようにフルスレールで測定することができるようになる。
しかし、上記のように検出抵抗を調整し、図１０に示すように光センサの感度を高くすると、光センサー出力が４．５以上となる光より大きな光が光センサに入射したとき、センサ出力が飽和し測定ができなくなる。また逆に、図９に示すように、測定範囲を広げると光センサの感度が低下する。
すなわち、光センサの感度と、光量測定のダイナミックレンジはトレードオフの関係にあり、光センサに入射する光量が大きく変わる環境下では、光センサの感度／ダイナミックレンジを環境に応じて調整し、できるだけ高い感度で、かつ広範囲の光量を測定できるようにするのが望ましい。
【００１３】
上記のように、検出抵抗１１の値等を調整すれば、光センサの感度およびダイナミックレンジを調整することが可能であるが、検出抵抗の値等、測定回路の設定値等は簡単に変更することはできない。
そこで、以下に説明する第３の実施例では、光量検出期間におけるＬＣＤの表示色を、白色→グレー、あるいは、グレー→白色のように変更し、ＬＣＤ表示の輝度を調整することにより、測定回路の設定を変えることなく、幅広い入力光の測定を精度良く行うことを可能としたものである。
本発明においては、前記したように、ＬＣＤ表示面に入射する外光を導光板を介して光センサに入射させているので、ＬＣＤ表示部の輝度を変えることにより、光センサに入射する光量を変えることができ、本実施例では、これを利用して光センサの感度およびダイナミックレンジを調整する。
前記図９は、ＬＣＤ表示部の表示輝度を約１／３の３０％（グレー表示）にしたときの、光センサの入出力特性を示し、前記図１０はＬＣＤ表示部の表示輝度を１００％（全白色表示）としたときの、光センサの入出力特性を示しており、同図に示すように、ＬＣＤ表示の輝度を変えることにより、光センサの感度およびダイナミックレンジを調整することができる。
【００１４】
なお、上記のようにＬＣＤ表示部の輝度を調整したときの、外光量の算出は、前記第２の実施例と同様に行うことができ、検出期間におけるＬＣＤ表示部のＲＧＢ点灯情報から補正係数を算出し、光センサにより検出した光量に上記補正係数を掛けて、外光量を求めることができる。
以下、上記本実施例における外光量の算出について説明する。
前記第２の実施例と同様、ＲＧＢ各色に対する光センサの感度は以下の通りであるとする。
〔Ｒの感度〕：〔Ｇの感度〕：〔Ｂの感度〕＝０．１：０．８：０．５
また、表示画面におけるＲ，Ｇ，Ｂ各色の点灯状態をそれぞれＬR 、ＬG 、ＬB とし、全白表示のとき、ＬR ＝１、ＬG ＝１、ＬB ＝１とする。
以上から、全白表示の際の光センサの出力は前記したように以下通りである。
ＬR ×0.1 + ＬG ×0.5+ＬB ×0.8 =1.4
すなわち、全白のときの光センサの出力は１．４となる。
【００１５】
また、ＬＣＤ表示画面に表示されているＲＧＢ各色の点灯情報が以下の通りであるとする。なお、この場合、表示色はグレーなので、ＬR 、ＬG 、ＬB は等しい値となる。
ＬR ＝ＬG ＝ＬB ＝０．６
上記点灯状態のとき、前記全白表示のときと同じ光量の光がＬＣＤ表示面に入射したとすると、ＬＣＤ表示面を介して外光を受光する光センサの出力は、前記光センサのＲＧＢ各色に対する光センサの感度情報から以下のように計算される。
ＬR ×0.1 + ＬG ×0.5+ＬB ×0.8
＝0.6 ×0.1+0.6 ×0.5+ 0.6×0.8=0.6 ×1.4
以上から、ＬＣＤ表示面の点灯情報が、ＬR ＝ＬG ＝ＬB ＝０．６のときの輝度補正係数Ｋは次のようになる。
輝度補正係数Ｋ＝１／０．６
すなわち、グレー表示の場合の輝度補正係数は、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の点灯情報に一致する。
したがって、上記ＬＣＤ表示面が上記点灯状態（ＬR ＝ＬG ＝ＬB ＝０．６）のときＬＣＤ表示面を介して光センサにより検出された光量がＬs であるとすると、外光量Ｌ0 は上記輝度補正係数Ｋから前記第２の実施例と同様、次のように計算される。
外光量Ｌ0 ＝Ｋ×Ｌs
【００１６】
図１１は本発明の第３の実施例の処理を示すフローチャートであり、同図により、本実施例について説明する。なお、以下の処理例では、全白表示からグレー表示に切り換える場合を示しているが、グレー表示としておいて、感度が低すぎる場合に、全白表示に切り換えるようにしてもよい。
図１１のステップＳ１において、表示期間であるかを調べ、表示期間であれば、ステップＳ２において、ＬＣＤ表示部１６による表示を通常表示とする。
表示期間でない場合には、光量検出期間として外光量を検出する。
すなわち、ステップＳ３において、ＬＣＤ表示部１６に表示されている表示データを退避し、ステップＳ４においてＬＣＤ表示を全白表示に切り換える。また、このときバックライト光がＯＮの場合はバックライト光をオフにする。
ステップＳ５において、ＬＣＤ表示面１で受光され導光板５を介して光センサ３で検出された外光量を、前記アナログ／デジタル変換器１２を介して、ＣＰＵ１３ａに取り込み、外光量を認識する。
【００１７】
そして、ステップＳ６において、光センサによる検出結果がしきい値以上であるかを調べる。しきい値以下の場合には、ステップＳ９に行く。
光センサの出力結果がしきい値以上（例えば前記図１０において、４．５以上）の場合には、ステップＳ７に行き、ＬＣＤの表示輝度を調整してグレー表示ととし、前記したように補正係数を計算しステップＳ５に戻る。上記ステップＳ５〜Ｓ７の処理を、輝度を少しずつ低下させながら繰り返し、検出結果がしきい値以下になると、ステップＳ８に行く。
ステップＳ８では、光センサにより検出された光量に補正係数を掛けて、外光量を求める。なお、全白色表示の場合の補正係数は前記したように１である。
ステップＳ９で表示データを復旧させ、ステップＳ１０で表示期間になるまで待ち、ステップＳ１に戻る。処理装置１３は、上記検出期間に検出された外光量に応じて、前記したように、バックライト光のオン／オフを制御する。
以上のように、本実施例においては、光量検出期間におけるＬＣＤの表示色を、光量検出結果に応じて、白色→グレー、あるいは、グレー→白色のように変更し、ＬＣＤ表示の輝度を調整するようにしたので、測定回路の設定等を変更することなく、幅広い入力光の測定を精度良く行うことが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）表示面で受光した光を導光板を介して光センサに導き外光量を検出しているので、導光板の特性を逆に利用し効率よく、しかも、本来測定したい表示面全面の光量を測定することができる。また、表示面全面に入射する光を光センサに取り込むことができるので、受光感度を従来より高くすることができ、精度よく照明光を制御することができる。
（２）所定の周期で表示期間を外光の検出期間に切り換え、該検出期間に、表示部の表示を全白に切り換えて、外光を光センサに導くことにより、光センサの出力を補正処理することなく、そのまま利用して照明光を制御することができる。（３）上記検出期間に光センサにより検出された光量を、上記表示期間におけるＲＧＢ各色の点灯情報と、上記光センサの分光感度特性に基づき補正して、外光量を求めることにより、上記検出期間にも表示を継続することができ、表示品質に影響を与えることがない。
（４）上記検出期間に、表示部の表示を白色からグレーに、あるいはグレーから白色に切り換えることにより、光センサの出力が所定の範囲内に入るように、ダイナミックレンジを切り換えることができ、幅広い入力光の測定を精度よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の表示部と導光板、バックライト光源、光センサの配置を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例の携帯電話の構成例を示す図である。
【図３】本実施例の制御部の構成例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例における処理を説明するフローチャートである。
【図５】表示期間と検出期間の切り換えタイミング例を示す図である。
【図６】光センサのＲＧＢ各色の感度特性例を示す図である。
【図７】図６から求めた光センサのＲＧＢ各色の入力輝度−センサ感度特性例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例の処理を説明するフローチャートである。
【図９】ＬＣＤ表示部の表示輝度を３０％（グレー表示）にしたときの、光センサの入出力特性を示す図である。
【図１０】ＬＣＤ表示部の表示輝度を１００％（全白色表示）としたときの、光センサの入出力特性を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図１２】携帯電話における光センサの取り付け位置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 表示面
３ 光センサ
４ ＬＥＤライト（バックライト光源）
５ 導光板
１ ＬＣＤ表示面
１１ 検出抵抗
１２ アナログ／デジタル変換器
１３ 処理装置
１３ａ ＣＰＵ
１３ｂ メモリ
１４ 時分割処理制御部
１５ ＬＣＤコントローラ
１６ ＬＣＤ表示部
Claims (5)
- 表示部と、該表示部を照明するための光を発光する発光部と、上記発光部の光を表示部に導光する導光板と、
上記導光板を介して外光を受光する光センサと、
所定の周期で表示期間を外光の検出期間に切り換えて、該検出期間に、上記光センサにより検出された光量に基づき、上記表示期間における上記発光部の発光を制御する制御装置とを備えた
ことを特徴とする光センサを利用した照明光制御装置。 - 上記制御装置は、上記検出期間に表示部における表示を全白に切り換える
ことを特徴とする請求項１の光センサを利用した照明光制御装置。 - 上記制御装置は、上記検出期間に光センサにより検出された光量を、上記表示期間におけるＲＧＢ各色の点灯情報と、上記光センサの分光感度特性に基づき補正して、外光量を求める
ことを特徴とする請求項１の照明光制御装置。 - 上記制御装置は、上記光センサの出力が所定の範囲内に入るように、表示部の表示を切り換える
ことを特徴とする請求項１の照明光制御装置。 - 表示部と、該表示部を照明するための光を発光する発光部と、上記発光部の光を表示部に導光する導光板とを備え、上記導光板を介して外光を光センサで受光し、該光センサの受光量に基づき、発光部の発光を制御する照明光制御プログラムであって、
上記プログラムは、
所定の周期で表示期間を外光の検出期間に切り換えて、該検出期間に、上記光センサにより検出された光量を読み込む処理と、
上記検出された光量に基づき、上記表示期間における上記発光部の発光を制御する処理をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする光センサを利用した照明光制御プログラム。
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