JP3986278B2

JP3986278B2 - 可変時定数フィルタを用いた自動輝度制御方法

Info

Publication number: JP3986278B2
Application number: JP2001273959A
Authority: JP
Inventors: フレデリックルーサーワインドルフポール; ジョンミルングレゴリー
Original assignee: ビステオングローバルテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2021-09-10
Also published as: US6483245B1; EP1187086A3; JP2002175042A; EP1187086A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射型ディスプレイに関し、特に車両用インストルメントディスプレイ等放射型ディスプレイの輝度を周囲の明るさの状態に基づいて自動的に制御する方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
歴史的に、放射型の車両用インストルメントディスプレイの輝度は、日中には増加させ夜には減少させる等、周囲の明るさの状態に対応するため、運転者によって調節されてきた。しかし、一時的な状態におけるディスプレイの輝度調節は、特に自動車の運転中などは、不便且つ危険なものであった。そして近年、自動輝度制御システムでは、車両周囲の光センサの入力によって車両用インストルメントディスプレイの輝度が自動的に調節されている。例えば、自動車が日の当る場所から日陰へと移動した場合、周囲光検知器は周囲の照度の減少を感知し、対応するインストルメントディスプレイの輝度はそれに伴なって減少する。逆に、周囲光検知器が周囲の照度の増加を感知した場合、インストルメントディスプレイの輝度は増加する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
不運にも、これらの自動輝度調節システムでは、周囲環境における照度が比較的短い時間で大きく変化をする場合、適切に対応する事が出来ない。従って、例えば車両が橋の下を短時間で通行する場合など、橋の下ではインストルメントディスプレイの輝度は減少され、そして車両が橋の下を通過すると、インストルメントディスプレイの輝度は即座に増加される。このような一時的な状態においては、肉眼での対応と同じ速さで又はそれよりも速くディスプレイの輝度を変更する事は、車両の運転者にとっては厄介であり受け入れ難い事である。むしろ、車両が長いトンネルを通過する時など、周囲の明るさの状態が事実上長時間変化しない場合を除き、ディスプレイの輝度レベルは一定に保つ方がより望ましい。
【０００４】
このため、求められているのは、（１）運転者が自分の個人的な好みに合わせてディスプレイの輝度を手動で調節する事、そして（２）目下のディスプレイの輝度と所望するディスプレイの輝度との偏差の大きさに基づいて自動的に輝度の変化の割合を調節する事を可能にする自動輝度制御システムである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の目的は、目下のディスプレイの輝度と周囲の照度によって決まる所望の輝度との偏差の大きさに基づいて、ディスプレイ輝度の変化の割合を調節する事を可能にする方法及びシステムを提供する事である。また、本発明による自動輝度制御システムでは、必要に応じて運転者が手動により所定の輝度を変更する事が出来る。
【０００６】
本発明のある形態においては、輝度制御システムは目下のディスプレイ輝度と所望のディスプレイ輝度との差異に従って所定の時間待機するフィルタを備える。例えば、二つの輝度レベルの差異が大きい場合、プロセスは目下のディスプレイ輝度を所望のディスプレイ輝度に変更するのに先立ち、二つの輝度レベルの差異が小さい場合と比べて比較的長い時間待機する。自動車が橋の下を通行する時などは、輝度の差異は短い時間で比較的大きくなる。しかし、このような状況では、周囲の照度を検知するセンサが次の周囲照度における増加を検知する前（すなわち、自動車が橋の下を通り抜けた時）に必要な時間が経過していないので、ディスプレイの輝度は変化しない可能性が高い。つまり、フィルタは所定の時定数を用い、所定の時定数を目下の輝度と所望の輝度との差異で掛ける事で、目下のディスプレイ輝度の調節前に必要な経過時間を決定する。
【０００７】
本発明の別の形態では、別の所定時間間隔を用い、DACカウント値を更新するのに十分な時間が経過したかどうかを決定して、ディスプレイ輝度を更新する。
【０００８】
本発明の更に別の形態では、ディスプレイ輝度レベルの増加時のスピードは減少時のスピードよりも速い。具体的には、より明るい周囲の照度が感知された場合、より小さな時定数を用いる事で更新時間間隔は短くなる。先の更新からの時間における変化が必要とする更新時間間隔を越えると、輝度ステップ数は増加されるか或いは減少され、プロセスは更新サイクルの始めへと戻る。従って、最大輝度のレベルは輝度レベルの増加時と同様のスピードでは減少しないので、輝度制御システムを最大値の輝度を検知する検知器として用いる事も出来る。
【０００９】
本発明によるこれらの及び他の機能、形態、そして特徴は後述する説明により明らかになる。また、以下に詳述する本発明の好適な実施の形態は、添付の図面を参照しながら行なわれる。ただし、以下の実施の形態において本発明の全ての範囲が示されるものではない。従って、本発明は他の実施形態に適用されても良い。また、本発明の理解のため、本願明細書の特許請求の範囲も参照されたい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において、自動輝度制御システム１００は、典型的には自動車を通過する光等を含めた周囲の明るさの状態を検知し、それに対応する電圧値をマイクロプロセッサー１０４に入力するための周囲照度信号生成部１０２を備えている。周囲照度信号生成部１０２としては、この技術分野において良く知られているように、アナログディジタル変換器（ADC）に結合されたフォトダイオード等様々なものが考えられる。自動輝度制御システム１００は更に手動輝度調整部１０６を備えている。手動輝度調整部１０６としては、運転者が選択した輝度値をマイクロプロセッサー１０４へ出力するためのノブ等様々なものが考えられる。また、例えば、運転者が比較的よく晴れた日には手動輝度調整部１０６の出力する輝度値を増やし、夜や曇りの時はその輝度値を減らす等の選択が可能に構成しても良い。
【００１１】
具体的には、手動輝度調整部１０６は、手動により選択された輝度レベルの増加に対応する１から９までの値を持つ選択ステップ数(SNS(step number selection)) を出力する。後述するように、５はSNSの中間にあたるため、SNS出力の値を５減少させ、手動により選択された輝度レベルの変更を決定する。例えば、運転者が輝度のレベルを２だけ増やしたい場合、SNS値は７になり、７から５を引く事により差異＋２が算出される。差異＋２を用い、運転者の選択した輝度ステップ２のオフセットによって、自動的に決定した輝度レベルを修正する。マイクロプロセッサー１０４は、感知された周囲の照度レベルにおける差異を決定し、それに従って入力された電圧値を変更しDAC１０８に出力する。DAC１０８は、それに応じ、インバーター１０９を介して冷陰極蛍光ランプ（CCFL (cold cathode
fluorescent lamp)）１１０の輝度を変更する。
【００１２】
図２において、マイクロプロセッサー１０４は、自動輝度制御シーケンス２００を含めたストアード・プログラムを実行し、初期シーケンス２０２を行なう。具体的には、図３に示すように、初期シーケンス２０２は、運転者がディスプレイの画面設定（図示せず）のための適切なモードを選択した時、ステップ２２８において始まる。次に、初期シーケンス２０２のプロセスはステップ２３０へと進み、周囲照度信号値生成部１０２から複数（本実施形態によれば１６）の周囲光センサ値が読み出される。そして、ステップ２３２では、これらの値が平均化され、平均周囲光センサ値（(ALSA)average ambient light sensor value）が決定される。ステップ２３４では、経験的に得られた索引テーブル（図示せず）が参照され、ALSAに対応する所望の輝度ステップ数（BS＃）を決定する。次に、ステップ２３６では、後述するように、自動輝度制御シーケンス２００において行なわれるステップの繰り返しの準備として、タイム値T、TN及びTDACがリアルタイム値にリセットされる。初期シーケンス２０２におけるステップ２３８では、手動輝度調整部１０６からSNS値が読み出され、運転者の入力によって定められたディスプレイの輝度レベルの微調整が必要かどうかを決定する。
【００１３】
図２において、自動輝度制御シーケンス２００のプロセスは、初期シーケンス２０２が行なわれるとステップ２０４へと進み、前もって決定されたBS＃が運転者による手動輝度調整部１０６の操作に基づいて調整される。従って、BS＃は目下のSNS値から５を引く事により調整され、運転者の選択した輝度の変更が決定される（SNS＝５であり、５はSNSの範囲において中間にあたる事を想起されたい）。例えば、SNS値が３に設定された場合、BS＃は２減少する（BS＃＝BS＃＋３−５）。次に、索引テーブルが参照され、対応するDACカウント値を決定する。そして、ステップ（ブロック）２０６〜２２６を含むオート・ループ・シーケンス２０５が開始されるが、オート・ループ・シーケンス２０５は、５０ミリセカンドよりも速いスピードで更新されることが好ましい。ステップ２０６では、まず新しいALS値が読み出され、読み出されたALS値が可変ALSARに格納される事でALSAが更新される。新しいALSAの重みつき平均は、次の式により決定される。
ALSA＝15/16xALSA＋１/16xALSAR （１）
従って、オート・ループ・シーケンス２０５は繰り返し行なわれるため、新しい周囲光センサ値が検知された時、周囲光センサ値の平均は連続的に更新される。次に、ステップ２０８で、更新されたALSA値に対応するBS＃値を索引テーブルより見つけ出し、新しい輝度ステップ数BS＃Nを決定する。
【００１４】
一旦、前もって決定された輝度ステップ数（BS＃）及び新しい輝度ステップ数（BS＃N）が決定されると、オート・ループ・シーケンス２０５において、ディスプレイの輝度が増加されるべきか、或いは減少されるべきかが決定される。具体的には、ステップ（決定ブロック）２１０では、BS＃がBS＃Nと等しいかどうかを決定する。もしも、BS＃がBS＃Nと等しければ、後に詳述するように、オート・ループ・シーケンス２０５のプロセスはステップ２１９へと進み、そしてステップ２６３へ向かう。BS＃がBS＃Nと等しくない場合、オート・ループ・シーケンス２０５のプロセスはステップ（決定ブロック）２１２へと進み、新しい輝度ステップ数が所望の輝度ステップ数よりも大きいかどうかが決定される。そして、BS＃NがBS＃よりも小さい場合、オート・ループ・シーケンス２０５のプロセスはステップ２１４に進み、BS＃が減少される。逆の場合、つまりBS＃NがBS＃よりも大きい場合、図４に示すように、オート・ループ・シーケンス２０５において、BS＃がステップ２１６で増加される。
【００１５】
特に、BS＃を減少させるステップ２１４はステップ２４０で開始され、BS＃とBS＃Nとの差異であるステップ数Δ（D#S）が決定される。次に、ステップ２４２では、D#Sと所定の時定数TC１との積である更新時間TUが決定される。ステップ２４４では、リアルタイム値がTNに読み込まれ、そしてステップ２４６では、TNからTが引かれてΔTが決定される。ここで、Tはステップ２３６で、リアルタイム値として初期化された事を想起されたい。BS＃N がBS＃よりも小さい事がすでに決定されているので、BS＃を減少させ変数「ONE」は−１に設定される事が望ましい。次に、ステップ（決定ブロック）２６０において、オート・ループ・シーケンス２０５はΔTがTUよりも大きいかどうかを決定する。ΔTがTUよりも大きい場合、後述するようにBS＃はステップ２６２で更新される。
【００１６】
しかし、ステップ（決定ブロック）２１２において、BS＃NがBS＃よりも大きいと決定された場合、BS＃はステップ２１６で増加される。具体的には、続けて図４を参照しながら説明する。ステップ２５０では、D＃SがBS＃N−BS＃として算出される。次に、ステップ２５２では、D＃Sと第２の時定数TC2との積としてTUが算出される。次に、ステップ２５４で、リアルタイム値がTNに読み込まれ、ステップ２５６では、上述したようにΔTが決定される。ステップ２１６においてBS＃は増加されるため、「ONE」はステップ２５８で＋１に設定され、ステップ２１６のプロセスはステップ（決定ブロック）２６０へと進む。
【００１７】
変数「ONE」が決定されると、オート・ループ・シーケンス２０５はステップ（決定ブロック）２６０において、先の更新から十分な時間が経過したかどうかを決定する。従って、ΔTがTUよりも大きい場合、つまり十分な時間が経過した場合、ステップ２６２においてBS＃がBS＃＋「ONE」に調節される。それに伴ない、ステップ２１４では輝度ステップ数の値が１減少され、そしてオート・ループ・シーケンス２０５が既にステップ２１６を実行している場合、輝度ステップ数の値は１増加される。BS＃が更新されていると、オート・ループ・シーケンス２０５がステップ２２０に進む前に、ステップ２６３においてT及びTNをリセットし、それによってDACカウント値が更新される。逆に、ステップ（決定ブロック）２６０でΔTがTUよりも大きくないと決定された場合は、T又はTNをリセットする事無く、ステップ２６４において示されるようにオート・ループ・シーケンス２０５のプロセスはステップ２２０へ進む。勿論、TNは次にステップ２４４或いはステップ２５４が実行される時、ΔTがTUよりも大きくなるまで更新される。
【００１８】
図５においては、特に、ステップ（サブループ）２２０が実行され、目下のDACカウント値が、索引テーブルのBS＃に対応するDAC値に関連して増加又は減少される。例えば、ステップ２６２でBS＃が１増加された場合、DACカウント値はそれに伴ない１増加される。このDACカウント値の増加によって、索引テーブルにおける現在のBS＃に対応する新しいDACカウント値が得られない場合でも、増加を継続することで、目下のDACカウント値と索引テーブルのBS＃に対応するDAC値とが結局等しくなる。このため、たとえステップ（決定ブロック）２６０でΔTがTUよりも大きくないと決定されたとしても、つまりBS＃が変更されなかったとしても、先のDACカウント値の調整によってDACカウント値が目下の索引テーブルにおけるBS＃と対応しないのであれば、DACカウント値はステップ（サブループ）２２０において更に増加又は減少されても良い。
【００１９】
従って、ステップ（決定ブロック）２６６において、ステップ（サブループ）２２０は目下のDACカウント値が索引テーブルにおける（BS＃＋SNS−５）に対応するDACカウント値と等しいかどうかを決定する。これらの値が等しい場合、DACカウント値を更新する必要は無くなり、ステップ（サブループ）２２０のプロセスはステップ２７４へと進み、TDACがリアルタイム値にリセットされる。逆に、ステップ（決定ブロック）２６６において両者の値が等しくないと決定された場合は、ステップ２６８でTNとTDACとの差異が第３の時定数TC３よりも大きいかどうかを決定する。ここで、BS＃がステップ２１６或いはステップ２１４において増加又は減少された場合、TNはステップ２６３（もしも、ステップ２６０においてΔTがTUよりも大きくない場合は、ステップ２４４又はステップ２５４）で更新されている事になり、一方TDACはステップ２３６でリアルタイム値に設定された事を想起されたい。このため、ステップ２３６（或いは一回目後のステップ２７４）とステップ２６３との間において、十分な時間が経過した場合は、TN−TDACはTC3よりも大きくなり、ステップ（サブループ）２２０のプロセスはステップ（決定ブロック）２７０へ進む。そうでない場合、つまり十分な時間が経過していない場合、TN−TDACはTC3よりも大きくならないので、ステップ（サブループ）２２０のプロセスはTDACをリセットする事無くステップ２７８へと進む。
【００２０】
ステップ（決定ブロック）２７０では、DACカウント値が増加又は減少されるべきかを決定する。例えば、目下のDACカウント値が索引テーブルにおける（BS＃＋SNS−５）に対応するDAC値よりも大きい場合、DACカウント値はステップ２７２で１減少される。逆に、目下のDACカウント値が（BS＃＋SNS−５）に対応するDACカウント値よりも小さい場合、DACカウント値はステップ２７６で１増加される。DACカウント値が増加又は減少されると、ステップ（サブループ）２２０のプロセスはステップ２７４へ進み、TDACは再びリアルタイム値にリセットされ、そしてステップ（サブループ）２２０のプロセスは、ステップ２７８において示されるように、ステップ２２２へ戻る。また、DACカウント値を１だけ調節することで、CCFL１１０の輝度レベルが運転者の目にとまらないように小さな幅で調節される。逆に、DACカウント値が索引テーブルにおける目下の（BS＃＋SNS−５）に対応する値と即座に等しくなるように調節された場合、DACカウント値に対して行なわれた調節の度合いは１よりも大きくなる可能性が高い。そのような場合、結果的に、運転者の目にとまるような比較的大きな輝度の変更がバックライトに対して行なわれる事になる。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、TC３はTUよりも小さいため、先に繰り返し行なわれたプロセスにおいてBS＃が調節されなかった場合でも、DACカウント値はBS＃との関係において安定した状態で更新される。
【００２２】
再び、図２を参照する。ステップ２２４での運転者が新しく選択したSNS値の読み出しの準備として、ステップ２２２において変数SNS０が目下の変数SNS値に設定される。ステップ（決定ブロック）２２６において、読み出されたSNS値が依然SNS0と等しければSNS値は変更されず、オート・ループ・シーケンス２０５のプロセスは上述したようにステップ２０６へと進む。逆に、読み出されたSNS値がSNS0と等しくない場合、上述のようにステップ２０４でDACカウント値が再び決定される。従って、運転者が手動で輝度を調節する時、可変制御のフィルタプロセスを経る事無く、即座の（５０ｍS以内での）応答が達成される。
【００２３】
BS＃NとBS＃との差異の減少に伴ないD#Sが減少するが、それにより必要な更新時間の間隔TUも減少される。その結果、実際のディスプレイ輝度レベルが所望のディスプレイ輝度レベルに近づくのと同様の速さでディスプレイの輝度が調節される。図６では、必ずしも一定の比例に応じていないが、低い周囲の照度レベル検出時における、一定期間の実際のディスプレイ輝度レベル２２３の変化をグラフで示している。後に更に詳しく述べるように、新しく検知された低い周囲の照度レベルは所望のディスプレイ輝度レベル２２５に対応する。ここで、新しい周囲の照度レベルが検知される前、周囲の照度レベルは安定した状態にあり、次の安定した状態の前には周囲の照度レベルにおいて変化が検知されないと仮定する。この場合、図６のグラフにおいて、時間に対する実際のディスプレイ輝度レベルは窪んだ放物曲線２２７として表され、実際のディスプレイの輝度レベル２２３が所望のディスプレイ輝度レベル２２５に近づく時の変化における増加の割合を示す。実際のディスプレイ輝度レベル２２３の値が所望のディスプレイ輝度レベル２２５の値に達すると、安定した状態２２９が再び得られる事になる。さらに、異なる値を持つ時定数TC1及びTC２を選択し、TC２よりも大きい値をTC1に対して選択する事で、輝度の減少時に対する輝度の増加時の応答時間を短くする事も出来る。また、TC２＜TC1となるように両者の値を選択する事で、輝度の増加時におけるスピードの方が減少時のスピードよりも速くなる。その結果、明るさが断続的に変化する状況下でもディスプレイの輝度を高レベルに保つ事ができ、周囲の光において最大値のものを検知する事が出来る。
【００２４】
これまで、現在最も実用的で好適な実施の形態と考えられるものに関連し、本発明を説明してきた。しかし、本発明は例示として説明されたもので、開示された実施形態に限定される事を意図しない。例えば、DAC１０８等ハードウェアによる機能は、適切にプログラムされたマイクロプロセッサーや他のソフトウェア又はハードウェアアによって果たされても良い。また、本発明の好適な実施形態は、CCFLに関連して説明されたが、本発明はLEDバックライトなど他のバックライトや、またFED、OLEDなど他の放射型ディスプレイ等にも適用され得る。従って、本発明はその適用の範囲においてCCFLに限定される事を意図しない。
【００２５】
さらに、本発明の好適な実施形態は、車両用のインストルメントディスプレイに関するものであったが、本発明は他のタイプのディスプレイにも同様に適用可能である。例えば、本発明をラップトップ型パソコンなど他の充電式のディスプレイや、PALMオーガナイザのような携帯情報端末などに適用して輝度レベルを制御し、電池の消費量を低減してその寿命を伸ばす事も望ましいと考えられる。従って、本発明はその適用の範囲において車両用ディスプレイの輝度制御に限定されない。
【００２６】
なお、付記された特許請求の範囲に基づくあらゆる変更また他の構成も本発明の趣旨及び範囲に包含される事は当業者であれば理解できることである。
【図面の簡単な説明】
参照される以下の図面において、同一の符号は同様の構成要素を表す。
【図１】本発明の好適な実施形態における自動輝度制御システムのブロック図。
【図２】好適な実施形態において行なわれるステップのフローチャート。
【図３】図２におけるステップのうち初期シーケンスを示すフローチャート。
【図４】図２におけるステップのうち輝度ステップ数の増加および減少ステップを示すフローチャート。
【図５】図２におけるステップのうちDAC更新ステップを示すフローチャート。
【図６】好適な実施形態に基づき、実際のディスプレイ輝度レベルと所望のディスプレイ輝度レベル間の応答時間を示すグラフ。
【符号の説明】
１００自動輝度制御システム
１０２周囲照度信号生成部
１０４マイクロプロセッサー
１０６手動輝度調整部
１０８ DAC
１０９インバーター
１１０冷陰極蛍光ランプ（CCFL）
２００自動輝度制御シーケンス
２０２初期シーケンス
２０５オート・ループ・シーケンス
２２３実際のディスプレイ輝度レベル
２２５所望のディスプレイ輝度レベル

Claims

ディスプレイ輝度レベルを手動又は自動で調整した時間である第１の時間T1における実際のディスプレイ輝度レベルを示す第１の信号を決定する工程（A）と、
周囲照度に対応する所望のディスプレイ輝度レベルが前記 T1 における実際のディスプレイ輝度レベルに対して変化した以降の時間である第２の時間T2における所望のディスプレイ輝度レベルに実質的に関連した第２の信号を決定する工程（B）と、
前記第１の信号と前記第２の信号との差異の大きさを決定する工程（C）と、
前記差異の大きさと所定の時定数との積である所定の更新時間間隔を決定する工程（D）と、
T2 と T1 との差異が前記更新時間間隔と同じかそれよりも小さいとき、実際のディスプレイ輝度レベルの調節を行わず、T2とT1との差異が前記更新時間間隔よりも大きいとき、前記実際のディスプレイ輝度レベルを所望のディスプレイ輝度レベルとなるように調節する工程（E）とを備えた放射型ディスプレイの輝度制御方法。
請求項１に記載の方法において、
前記工程（E）は、実際のディスプレイ輝度レベルを増加又は減少させる工程であり、
前記実際のディスプレイ輝度レベルを増加させるときの前記更新時間間隔は、実際のディスプレイ輝度レベルを減少させるときの前記更新時間間隔よりも短い放射型ディスプレイの輝度制御方法。