JP4875590B2 - 外光センサモジュール - Google Patents

Description

本発明は、照明の照度及び色を検出する外光センサモジュールの構造に関するものである。

照度センサを内蔵し、照明（照明灯）の照度（明るさ）に応じて自動的に画質調整を行うテレビ装置が製品化されている。照明が明るい場合には自動的に画面の輝度やコントラスト等を上げ、暗い場合には自動的に下げることで高画質化・省電力化が図られる。

照度センサには、一般的に、図１３に示すような人間の視感度特性に近い分光感度特性を持った光学フィルタが組み込まれており、人間の目が感じる明るさに応じた自然な制御（画質調整）が可能となっている。

図１４は、照度センサ１を内蔵したテレビ装置３２およびその一部拡大図である。

テレビ装置３２において、パネル前面の周りに設けられたベズル６の内部に導光管３（もしくは導光窓）と共に照度センサ１を配置するのが一般的である。

図１５は、テレビ装置３２に内蔵された導光管３と照度センサ（外光センサモジュール）１の構成図である。

テレビ周囲の照明灯５０からの照明光７は、導光管３に入射し、テレビ装置内部８にあって導光管３の奥側に配置された照度センサ１へ導かれ、照度センサ１によってその照度が検出される。

一方、照明灯の明るさを検出する照度センサ１と共に、照明灯の色（色温度）を検出するカラーセンサを内蔵したテレビ装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。外光の色と画面の色を自動的に合わせることで、疲労感の少ない画面表示がなされる。

カラーセンサには、一般的に、図１６に示すように、３つの異なる波長帯域に対応したフォトダイオードにそれぞれＲＧＢ各色の分光感度特性を有する光学フィルタが組み込まれ、ＲＧＢ各色の検出レベルから照明灯の相関色が求められる。

また、受光素子上に標準白色フィルタをモールド化したカラーセンサも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

照明灯の色を正しく検出するためには、入射光を十分に均一化することが必要であるが、図１７に示すように、標準白色フィルタ４を用いることで入射光の拡散及び均一化が可能となる。照明灯５０からの照明光７が標準白色フィルタ４を通過する。標準白色フィルタ４を透過し、拡散された照明光４０をカラーセンサ２で受光することで、入射光の色がむらなく検出され、照明光４０以外の色の影響が減少される。符号４１は、標準白色フィルタ４での透過・拡散光を示す。

カメラのホワイトバランス調整等では、入射光の拡散及び均一化のために、図１８に示すように、標準白色板５が用いられている。照明灯５０からの照明光７が直接、標準白色板５に当たり、反射・拡散された照明光４２をカラーセンサ２で受光することで、入射光の色がむらなく検出され、照明光４２以外の色の影響が低減される。符号４３は、標準白色板５での反射・拡散光、符号４４は、遮光板を示す。
特開２００２−０７２９９２号公報 特開昭６３−６７５２８号公報

一般的に照明光は、部屋の天井側からテレビ装置へと直接入射することが多いが、照明光の一部は壁や床で反射してテレビ装置へと入射する。従って、カラーセンサの検出値に壁や床の色が影響する場合がある。

そこで、テレビ装置の天板に標準白色フィルタ及びカラーセンサを設け、照明光からの直接光をより多く入射させることで、壁や床の色の影響を減らすことが可能となるが、天板には塵が積るために誤動作が発生しやすい。また、テレビ装置の正面のベズルへ標準白色フィルタ及びカラーセンサを設けると、外観的に目立ち、デザイン性を損なう。

本発明の目的は、照度センサとカラーセンサの双方を内蔵し、壁や床の色の影響を受けず精度よく、外光の照度と色を検出することができる外光センサモジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の外光センサモジュールは、外光の照度を検出する照度センサと、前記外光の色を検出するカラーセンサと、前記外光を前記照度センサと前記カラーセンサへ導く導光管と、前記導光管の底面に設けた白色フィルタとを備え、前記照度センサは、前記導光管の開口側と反対側の端部の近傍であって、前記外光を直接受光できる位置に配置され、前記カラーセンサは、前記白色フィルタの下方であって、前記白色フィルタの透過光を受光できる位置に配置されることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項２記載の外光センサモジュールは、外光の照度を検出する照度センサと、前記外光の色を検出するカラーセンサと、前記外光を前記照度センサと前記カラーセンサへ導く導光管と、前記導光管の底面に設けた白色板とを備え、前記照度センサは、前記導光管の開口側と反対側の端部の近傍であって、前記外光を直接受光できる位置に配置され、前記カラーセンサは、前記白色板の上方であって、前記白色板の反射光を受光できる位置に配置されることを特徴とする。

本発明の外光センサモジュールによれば、照度センサとカラーセンサの双方を内蔵し、壁や床の色の影響を受けず精度よく、外光の照度と色を検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る外光センサモジュールとその周囲を示す図である。

外光センサモジュールは、テレビ装置のパネル前面の周りに設けられたベズル６の内部に配置され、照度センサ１、カラーセンサ２、導光管３、標準白色フィルタ４で構成される。導光管３の底面部に標準白色フィルタ４を設け、標準白色フィルタ４の透過光を受ける位置（標準白色フィルタ４の下方位置）にカラーセンサ２が配置される。

導光管３はベズル６の前面に開口しており、テレビ装置内部８にあって、導光管３に導かれた外光を直接受光する位置（導光管３の開口側と反対側の端部に対面する位置）には照度センサ１が配置されている。

導光管３に天井側から入射した照明灯５０の照明光７（及び照明光７以外の外光）は、標準白色フィルタ４を透過して拡散及び均一化され（透過・拡散光４１）、壁３６や床３７の色の影響は減少され、カラーセンサ２で検出される。

照度センサ１は、照明灯５０からの直接光（照明光７）に加えて、壁３６や床３７での反射も含めた総合的な外光が導光管３端から透過する位置、即ち、導光管３の開口側と反対側の端部に対面する位置に配置される。

図２は、図１の外光センサモジュールの詳細構造を示す図である。

ベズル６の前面に、透明なアクリル樹脂で形成された導光管３の開口面が面するように配置し、導光管３の底面には、白色に透明着色したアクリル樹脂で形成された標準白色フィルタ４を設ける。標準白色フィルタ４は、簡易的に白色の透明塗装を施してもよい。

導光管３及び標準白色フィルタ４は、図３のように角柱状であっても、図４のように円柱状であっても、その他の好適な形状であってもよい。

センサ（照度センサ１、カラーセンサ２）を実装する基板９は、ベズル６と平行になるように配置することで、ビス止め等による取り付けが容易となる。

照度センサ１は表面実装部品を、カラーセンサ２はリード部品を用いることで、図２に示すセンサ位置関係を容易に構成できる。また、基板９に対するカラーセンサ２の位置をリードの長さで調整可能とすれば、導光管３の長さ等に合わせて最適な位置へカラーセンサ２を配置できる。

以上説明したように、本実施の形態の外光センサモジュールは、導光管３の底面部に標準白色フィルタ４を設け、その標準白色フィルタ４の透過光を受ける位置にカラーセンサ２を配置し、外光を直接受光する位置に照度センサ１を配置する。

この構造により、カラーセンサ２が受ける壁３６や床３７の色の影響を減少し、照明灯５０からの直接光を含む外光の色を検出することができ、また同時に、照度センサ１は壁３６や床３７からの反射も含めた総合的なテレビ周囲の外光の照度を検出することができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る外光センサモジュールとその周囲を示す図である。

導光管３の底面部に標準白色板５を設け、標準白色板５の反射光を受ける位置（導光管３の上方）にカラーセンサ２が配置される。導光管３の上面には、黒色の遮光塗料１０が塗布されており、一部塗布されていない部分にカラーセンサ２が対面する。

導光管３はベズル６の前面に開口しており、テレビ装置内部８にあって、導光管３に導かれた外光を直接受光する位置（導光管３の開口側と反対側の端部に対面する位置）には照度センサ１が配置されている。

導光管３に天井側から入射した照明光７（及び照明光７以外の外光）は標準白色板５で反射して拡散及び均一化され（反射・拡散光４３）、壁３６や床３７の色の影響は減少され、カラーセンサ２で検出される。導光管３の上面の黒色遮光塗料１０は、標準白色板５の反射光を吸収する。

照度センサ１は、照明灯５０からの直接光（照明光７）に加えて、壁３６や床３７での反射も含めた総合的な外光が導光管３端から透過する位置、即ち、導光管３の開口側と反対側の端部に対面する位置に配置し、照明灯５０を含む外光の照度を検出する。

図６は、図５の外光センサモジュールの詳細構造を示す図である。

ベズル６の前面に、透明なアクリル樹脂で形成された導光管３の開口面が面するように配置し、導光管３の底面には、白色に遮光着色したアクリル樹脂や、白色のセラミック、酸化マグネシウム等で形成された標準白色板５を設ける。

標準白色板５は、簡易的に白色の遮光塗装を施してもよい。導光管３及び標準白色板５は、図７のように角柱状であっても、図８のように円柱状であっても、その他の好適な形状であってもよい。

センサ（照度センサ１、カラーセンサ２）を実装する基板９は、ベズル６と平行になるように配置することで、ビス止め等による取り付けが容易となる。

照度センサ１は表面実装部品を、カラーセンサ２はリード部品を用いることで、図６に示すセンサ位置関係を容易に構成できる。基板９に対するカラーセンサ２の位置をリードの長さで調整可能とすれば、導光管３の長さ等に合わせて最適な位置へカラーセンサ２を配置することができる。

以上説明したように、本実施の形態の外光センサモジュールは、導光管３の底面部に標準白色板５を設け、その標準白色板５の反射光を受ける位置にカラーセンサ２を配置し、外光を直接受光する位置に照度センサ１を配置する。

この構造により、カラーセンサ２が受ける壁３６や床３７の色の影響を減少し、照明灯５０からの直接光（照明光７）の色を検出することができ、また同時に、照度センサ１は壁３６や床３７からの反射も含めた総合的なテレビ周囲の外光の照度を検出することができる。

図９は、本発明の外光センサモジュールを内蔵したテレビ装置において、照明光の照度及び色が検出され、自動的に画面の輝度・コントラスト及び色が調整されるまでの処理回路を示す回路ブロック図である。

図９において、照度センサ１は、光学フィルタ１１、フォトダイオード１９−１、電流増幅器２０−１を備える。照明光７が照度センサ１に入射すると、人間の視感度特性に近い分光感度特性を持った光学フィルタ１１を通過し、フォトダイオード１９−１で照明光７の照度に応じた光電流が発生する。

フォトダイオード１９−１からの光電流は、電流増幅器２０−１、電流−電圧変換器２１−１を経てマイクロプロセッサ３１内のＡ／Ｄ変換器２２−１へ入力され、照度の検出値２４が求まる。

照度の検出値２４は、映像プロセッサ３０へ入力され、図１０の画面輝度・コントラスト−周囲照度のルックアップテーブル３３に基づいて、輝度・コントラスト演算器２８で輝度・コントラスト設定値２６が自動的に調整される。この結果、テレビ装置の周囲照度に応じて画面輝度・コントラストが自動的に調整され、高画質化・省電力化される。

カラーセンサ２は、光学フィルタ１３、１４、１５、フォトダイオード１９−２，１９−３，１９−４、電流増幅器２０−２，２０−３，２０−４を備える。照明光７がカラーセンサ２に入射すると、ＲＧＢ各色の分光感度特性の光学フィルタ１３、１４、１５を通過し、ＲＧＢ各チャネルのフォトダイオード１９−２，１９−３，１９−４で色度に応じた光電流が発生する。

フォトダイオード１９−２，１９−３，１９−４からの光電流は、電流増幅器２０−２，２０−３，２０−４、電流−電圧変換器２１−２，２１−３，２１−４を経てマイクロプロセッサ３１内のＡ／Ｄ変換器２２−２，２２−３，２２−４へ入力され、ＲＧＢ各色の色度の検出値が求まる。ＲＧＢ各色の色度から、色温度算出器２３で相関色温度の検出値２５が計算される。

相関色温度の検出値２５は、映像プロセッサへ３０入力され、色温度演算器２９で図１１の画面色温度−照明色温度のルックアップテーブル３４に基づいて色温度設定値２７が自動的に調整される。この結果、照明光７の色（色温度）に応じて、疲労感の少ない色温度の画面表示がなされる。

本発明の外光センサモジュールは、照明光が天井側から入射することを前提としており、天井側からの入射光を効率的にカラーセンサ２で受光できる構造となっている。従って照明光が天井側以外から所定量以上入射した場合、壁３６や床３７からの反射光の影響が大きくなり、誤動作する恐れがあるため、色温度設定値の自動調整を停止する。

図１２は、図２、図６の照度センサ１の検出値と、カラーセンサ２におけるＲＧＢ各チャネルの検出値の和の関係を示す図である。

照明光が天井側以外から所定量以上入射した場合のプロット値４６は、照明光が天井側のみから入射した場合のプロット値の範囲４５に収まらない。これは、照度センサ１での受光量に対してカラーセンサ２での受光量が非常に小さくなるためである。

簡易的には、ＲＧＢ各チャネルの検出値の和を照度センサ１の検出値で除した値が規定値を下回った場合、照明光が天井側以外から所定量以上入射していると判断し、色温度設定値の自動調整を停止すればよい。

本発明の第１の実施の形態に係る外光センサモジュールとその周囲を示す図である。 図１の外光センサモジュールの詳細構造を示す図である。 角柱状の導光管及び標準白色フィルタを示す図である。 円柱状の導光管及び標準白色フィルタを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る外光センサモジュールとその周囲を示す図である。 図５の外光センサモジュールの詳細構造を示す図である。 角柱状の導光管及び標準白色板を示す図である。 円柱状の導光管及び標準白色板を示す図である。 本発明の外光センサモジュールを内蔵したテレビ装置の処理回路を示す回路ブロック図である。 画面輝度・コントラスト−周囲照度のルックアップテーブルを示す図である。 画面色温度−照明の色温度のルックアップテーブルを示す図である。 図２、図６の照度センサの検出値と、カラーセンサにおけるＲＧＢ各チャネルの検出値の和の関係を示す図である。 照度センサ内の光学フィルタの分光感度特性を示す図である。 照度センサを内蔵したテレビ装置及びその一部拡大図である。 テレビ装置に内蔵された導光管と照度センサ（外光センサモジュール）の構成図である。 カラーセンサ内の光学フィルタの分光感度特性を示す図である。 標準白色フィルタによる照明光の拡散及び均一化を示すための図である。 標準白色板による照明光の拡散及び均一化を示すための図である。

符号の説明

１ 照度センサ
２ カラーセンサ
３ 導光管
４ 標準白色フィルタ
５ 標準白色板
６ ベズル
３６ 壁
３７ 床
５０ 照明灯

Claims (5)

1. 外光の照度を検出する照度センサと、
   前記外光の色を検出するカラーセンサと、
   前記外光を前記照度センサと前記カラーセンサへ導く導光管と、
   前記導光管の底面に設けた白色フィルタとを備え、
   前記照度センサは、前記導光管の開口側と反対側の端部の近傍であって、前記外光を直接受光できる位置に配置され、
   前記カラーセンサは、前記白色フィルタの下方であって、前記白色フィルタの透過光を受光できる位置に配置されることを特徴とする外光センサモジュール。
2. 外光の照度を検出する照度センサと、
   前記外光の色を検出するカラーセンサと、
   前記外光を前記照度センサと前記カラーセンサへ導く導光管と、
   前記導光管の底面に設けた白色板とを備え、
   前記照度センサは、前記導光管の開口側と反対側の端部の近傍であって、前記外光を直接受光できる位置に配置され、
   前記カラーセンサは、前記白色板の上方であって、前記白色板の反射光を受光できる位置に配置されることを特徴とする外光センサモジュール。
3. 前記導光管の上面には黒色遮光塗料が塗られており、前記導光管の上面の一部の黒色遮光塗料が塗られていない部分に前記カラーセンサが配置されることを特徴とする請求項２に記載の外光センサモジュール。
4. 前記導光管は、角柱形状または円柱形状を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の外光センサモジュール。
5. 前記外光センサモジュールは、テレビ装置のパネル周りに設けられたベズルの内部に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の外光センサモジュール。

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