JP2008091301A

JP2008091301A - 調光回路

Info

Publication number: JP2008091301A
Application number: JP2006274041A
Authority: JP
Inventors: Minoru Watanabe; 実渡邊; Minoru Fujiwara; 実藤原
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】発光量を周囲の光の色成分の照度の変化にアナログ的に対応して調節することができ、調光を非常に滑らかに制御できる調光回路を提供すること。
【解決手段】赤、緑および青の光の各色成分についてそれぞれ調光回路１を備えており、照度センサ３は照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力する電流出力型に形成されており、発光素子２には発光素子２に流れる電流を検出する検出抵抗５が接続されており、駆動制御回路４は検出抵抗５に発光素子２を流れる電流と照度センサ３によって検出された電流とが流れることにより得られる電圧を常に所定値に保持する電圧を発光素子２に出力する発光素子ドライバ７を有し、発光素子２が検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、調光回路に係り、特に液晶機器を照明する照明装置の輝度および色度調節に好適な調光回路に関する。

一般に、携帯電話機等の画像表示部として利用されている液晶機器においては、液晶機器を照明する照明装置を設けると共に、周囲の明るさに応じて画面の輝度を調節することが行われている。

このような輝度調節を行うための調光装置として各種の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示されるような従来の調光装置は例えば図３のように形成されている。図３においては、フォトトランジスタ等からなる照度センサ２１によって検出された照度レベルが、電流／電圧変換用の抵抗２２をとおして電圧の変化としてＩＣチップ２３内のＡ／Ｄ変換器２４に出力される。続いて、Ａ／Ｄ変換器２４において入力されたアナログ値の電圧値がデジタル値に変換されて制御回路２５に出力される。制御回路２５においては、入力された電圧値に応じて照明装置２７における照度を演算するとともに、照明装置２７において発光させるべき発光ダイオード２８の輝度を演算してＰＷＭ信号などに変換して駆動回路２６に出力する。この駆動回路２６には照明装置２７を形成する多数の発光ダイオード２８（図３においては１個のみを図示している）が接続されている。続いて、駆動回路２６は制御回路２５より入力された発光させるべき発光ダイオード２８の輝度に応じた発光ダイオード２８に対して駆動信号を出力して、発光ダイオード２８を発光させる。そして、照度センサ２１の検出された照度レベルが変化すると、その変化に対応して構成各部が動作して、当該照度レベルに対応した輝度で発光ダイオード２８が発光させられる。

また、反射型または反射を重視した半透過型の液晶機器においては、外部光を利用して液晶機器を照明するものであるために、液晶機器のカラー化に対応して周囲の光の色調に応じて調光を行なうことも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この特許文献２においては、外部の光の色調と強さを検出して、外部光が白色でない場合には、照明装置の発光する色調が白色となるように補正するものである。具体的には、外部色度検出部および外部輝度検出部によって検出された色度および輝度に応じて補正色度・輝度演算処理部部が補正値を演算して求めてＬＥＤ制御部を駆動させて白色光をもって照明するようにしている。

特開平１０−１９１４６７号公報特開２００５−１８１４４１号公報

しかしながら、特許文献２に開示されている従来装置においては、液晶機器のカラー化に対応してはいるものの、具体的な回路構成は不明であり、更に、補正色度・輝度演算処理部部が補正値を演算することより、信号をデジタル的に処理していると推量される。

更に、信号をデジタル的に処理している特許文献１に開示されているような従来装置を光の各色成分毎に設置したとしても、各色成分毎の調光並びに照明に次のような不都合があった。

即ち、照度センサ２１の出力をＡ／Ｄ変換してディジタル的に読み込むため、図４に示すように、周囲光の明るさに対して照明装置の輝度の変化がステップ的になり、見た目に非常に違和感があるという不都合があった。

また、図４のａ部分のようなＡ／Ｄ変換器２４のスレッシュホールド付近においては、照明装置の輝度の切替りによりちらつきが発生するという不都合があった。これを解消するためには、調光の階調を増やせばちらつきは低減されるが、回路自体の規模が大きくなり高コストとなってしまうという不都合があった。

また、照明装置に出力されるＰＷＭのオン・オフの周期が遅い場合にちらつきが発生するという不都合があった。これを解消するためには、ＰＷＭ周期を早くすればちらつきは低減するが、クロック周期を高速化しなければならず、その高速化によって制御回路の消費電流が増加してしまうという不都合が見込まれるものであった。また、ＰＷＭ周期を早くすると、Ｄｕｔｙを細かく制御することも困難となるという不都合があった。

また、周囲の明るさは、暗い室内（数ルックス）〜太陽光（数１０万ルックス）とダイナミックレンジが非常に大きいため、従来例のように、ディジタル的に制御する場合には、照度センサの読み取り回路および照明装置の駆動回路に大きなダイナミックレンジが必要とされ、回路規模が大きくなってしまうという不都合があった。

結局、液晶機器のカラー化に対応した色調の光を発光させてアナログ的に調光できる調光装置は実現されていない。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、反射型または反射を重視した半透過型の液晶機器を照明するに際して、発光量を周囲の光の色調の照度の変化にアナログ的に対応して調節することができ、各色調に対する調光を非常に滑らかに制御でき、周囲の光の色調の変化に対応して発光の色調を適正に調光することができ、これにより発光にちらつきの発生がなく、ステップ的に輝度が変化することもなく、所望のダイナミックレンジの調光を実現することが非常に容易な調光回路を提供することを目的としている。

また、本発明は照度センサの読み取り回路、例えばＡ／Ｄ変換器等が不要であり、回路構成が簡略化できる調光回路を提供することを他の目的としている。

前記目的を達成するため、本発明に係る調光回路は、周囲光の照度を検出する照度センサと、発光素子と、前記照度センサによって検出された照度に応じて前記発光素子の発光量を調節して発光させる駆動制御回路とを有する調光回路であって、当該調光回路を光の赤、緑および青の各色成分についてそれぞれ備えており、前記照度センサは照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力する電流出力型に形成されており、前記発光素子には発光素子に流れる電流を検出する検出抵抗が接続されており、前記駆動制御回路は前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流と前記照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力する発光素子ドライバを有し、前記発光素子が検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光することを特徴とする。

本発明の調光回路によれば、周囲の光の各色成分に対して、各調光回路においてそれぞれ照度センサが対応する光の色成分の照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力し、駆動制御回路の発光素子ドライバが前記検出抵抗に発光素子を流れる電流と照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧を常に所定値に保持する電圧を発光素子に出力するので、発光素子による発光量を周囲の対応する光の色成分の照度の変化にアナログ的に対応して調節することができ、しかも検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光するることができる。このように本発明によれば、各色調に対する調光を非常に滑らかに制御でき、周囲の光の色調の変化に対応して発光の色調を適正に調光することができ、これにより発光にちらつきの発生がなく、ステップ的に輝度が変化することもなく、所望のダイナミックレンジの調光を実現することが非常に容易となる。

また、本発明に係る調光回路は、前記照度センサには出力された電流の感度を上げる感度上昇抵抗が接続されており、前記発光素子ドライバは前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流と前記照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧と、前記照度センサによって検出された電流が前記感度上昇抵抗に流れることにより得られる電圧の和を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力するように形成されていることを特徴とする。

本発明の調光回路によれば、感度上昇抵抗の抵抗値により照度センサの感度を自由に設定して調光操作を行なうことができる。

また、本発明に係る調光回路は、照度センサが検出すべき色成分のカラーフィルタを取付けて当該色成分の照度を検出するように形成されていることを特徴とする。

本発明の調光回路によれば、各照度センサがカラーフィルタを通して検出すべき光の色成分を受光して検出することにより、光の各色成分の照度を正確に検出して、周囲の光の色調の変化に対応して発光の色調をより適正に調光することができる。

以上述べたように、本発明に係る調光回路によれば、光の各色成分に対応して発光素子による発光量を周囲の光の色成分の照度の変化にアナログ的に対応して適正に調節することができ、更に具体的には、前項の課題を解決するための手段に記載された優れた作用効果を発揮することができる。

以下、本発明に係る調光回路の実施形態を図１および図２により説明する。

図１は本発明の一実施形態の回路構成を示す。本実施形態の調光回路は、反射型または反射を重視した半透過型ＬＣＤを備えた液晶機器の照明装置用の調光を行なうのに適したものである。

本実施形態の調光回路は、光の各色成分毎、即ち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）毎にほぼ同一構成の調光回路１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを設けている。

本実施形態の調光回路１Ｒ、１Ｇ、１Ｂにおいては、照明装置（図示せず）の発光体として機能する複数のＬＥＤ２ａを直列接続した発光素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと、照明装置の周囲光の照度を検出する照度センサ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、この照度センサ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂによって検出された照度に応じて発光素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発光量を調節して発光させる駆動制御回路４Ｒ、４Ｇ、４Ｂとを有している。発光素子２Ｒ、２Ｇ、２ＢのＬＥＤ２ａのアノードは、駆動制御回路４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの出力端子４ｏＲ、４ｏＧ、４ｏＢに接続されており、カソードは発光素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに流れる電流ｉ_ＬＥＤーＲ、ｉ_ＬＥＤーＧ、ｉ_ＬＥＤーＢを検出する検出抵抗５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに接続されている。照度センサ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの受光面に各色調に応じたカラーフィルタ１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを配置してあり、各色成分の照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｇ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｂを出力する電流出力型のフォトトランジスタをもって形成されており、コレクタが電源Ｖｃｃに接続され、エミッタが出力された電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｇ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｂの感度を上げる感度上昇抵抗６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを介して検出抵抗５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに接続されるとともに駆動制御回路４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの入力端子４ｉＲ、４ｉＧ、４ｉＢに接続されている。本実施形態においては感度上昇抵抗６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを設けているが、照度センサ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの出力電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｇ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｂが発光素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに流れる電流ｉ_ＬＥＤーＲ、ｉ_ＬＥＤーＧ、ｉ_ＬＥＤーＢに比較して変化量を容易に取得できる大きさである場合には不要である。本実施形態においては、発光素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに流れる電流ｉ_ＬＥＤーＲ、ｉ_ＬＥＤーＧ、ｉ_ＬＥＤーＢが１５〜２０ｍＡであるのに対して照度センサ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの出力電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｇ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｂが０．０１ｍＡと非常に小さいために感度上昇抵抗６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを設けている。駆動制御回４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは検出抵抗５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに発光素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを流れる電流ｉ_ＬＥＤーＲ、ｉ_ＬＥＤーＧ、ｉ_ＬＥＤーＢと照度センサ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂによって検出された電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｇ、ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｂとが流れることにより得られる電圧Ｖ_ＦＢーＲ、Ｖ_ＦＢーＧ、Ｖ_ＦＢーＢを常に所定値に保持する電圧Ｖ_ｏｕｔーＲ、Ｖ_ｏｕｔーＧ、Ｖ_ｏｕｔーＢを発光素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに出力する発光素子ドライバ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ有している。この発光素子ドライバ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂとしては公知の構成のものを利用するとよく、制御駆動回路４Ｒ、４Ｇ、４ＢをＩＣチップ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ内に内蔵するとよい。

次ぎに、本実施形態の作用を説明する。

説明をわかり易くするために赤色の光成分について説明する。

まず、感度上昇抵抗６Ｒを設けていない場合について説明する。

通常の定電流駆動型の発光素子ドライバ７Ｒにおいては、発光素子２Ｒに流れる電流ｉ_ＬＥＤーＲを検出抵抗５Ｒ（Ｒ１_ーＲ）に流して電圧（Ｖ_ＦＢーＲ＝ｉ_ＬＥＤーＲ×Ｒ１_ーＲ）に変換して入力させ、その値が常に一定になるように制御駆動回路４Ｒの出力電圧Ｖ_ｏｕｔーＲが調整される。

そこで、照度センサ３Ｒが赤色のカラーフィルタ１０Ｒを透過した周囲の光を受光することにより作用して照明装置の周囲光の赤色成分の照度を検出すると、検出電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒが出力されて検出抵抗５Ｒ（Ｒ１_ーＲ）に流れる。これにより発光素子ドライバ７Ｒへの入力電圧は、発光素子２Ｒを流れる電流ｉ_ＬＥＤーＲと照度センサ３Ｒによって検出された電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒとが検出抵抗５Ｒ（Ｒ１_ーＲ）に流れることにより得られる合計の電圧Ｖ_ＦＢーＲ＝（ｉ_ＬＥＤーＲ＋ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ）×Ｒ１_ーＲとなる。そして、発光素子ドライバ７Ｒは、合計の電圧Ｖ_ＦＢーＲ＝（ｉ_ＬＥＤーＲ＋ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ）×Ｒ１_ーＲの値が常に一定になるように制御駆動回路４Ｒの出力電圧Ｖ_ｏｕｔーＲを調整して、発光素子２Ｒを発光させる。

続いて、感度上昇抵抗６Ｒを設けている場合について説明する。

感度上昇抵抗６Ｒを設けていると、発光素子ドライバ７Ｒへの入力電圧は、発光素子２Ｒを流れる電流ｉ_ＬＥＤーＲと照度センサ３Ｒによって検出された電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒとが検出抵抗５Ｒ（Ｒ１_ーＲ）に流れることにより得られる合計の電圧（ｉ_ＬＥＤーＲ＋ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ）×Ｒ１_ーＲと、照度センサ３Ｒによって検出された電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒが感度上昇抵抗６Ｒ（Ｒ２_ーＲ）に流れることにより得られる電圧ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ×Ｒ２_ーＲとの合計の電圧Ｖ_ＦＢーＲ＝（ｉ_ＬＥＤーＲ＋ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ）×Ｒ１_ーＲ＋ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ×Ｒ２_ーＲとなる。そして、発光素子ドライバ７Ｒは、合計の電圧Ｖ_ＦＢーＲ＝（ｉ_ＬＥＤーＲ＋ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ）×Ｒ１_ーＲ＋ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒ×Ｒ２_ーＲの値が常に一定になるように制御駆動回路４の出力電圧Ｖ_ｏｕｔーＲを調整して、発光素子２Ｒを発光させる。

このときの照度センサ３Ｒの検出電流ｉ_{ｓｅｎｓー}Ｒは、図２（ａ）に示すように、周囲光の赤色成分の照度が増加するに従って、正比例的およびアナログ的に増加する。同時に、発光素子３Ｒによる発光量は、図２（ｂ）に示すように、周囲光の赤色成分の照度が低い時に高く、周囲光の赤色成分の照度が増加するに従って、比例およびアナログ的に減少する。

これにより、発光素子２Ｒが赤色の光成分について検出照度の暗い所で明るく発光し、明い所で暗く発光する調光が行なわれる。

例えば、夕焼けのような赤みがかった外光の元では、赤色の光成分のカラーフィルタ１０Ｒに対応した照度センサ３Ｒの出力が増加する。これに伴い赤色の光成分の発光素子２Ｒの電流値ｉ_ＬＥＤーＲがしぼられ、液晶機器の色の表示としては赤色成分の強い外光の色調に追随することなく、常に一定の色調で表示できることになる。

他の光の色成分（緑、青）についても同様に作用し、液晶装置は常に白色光をもって照明される。

本実施形態を適用するための反射型または反射を重視した半透過型ＬＣＤを備えた液晶機器の照明装置においては、一般に反射型ではフロントライトとして発光素子を配置し、半透過型ではバックライトとして発光素子を配置している。そして、これら照明装置の光量は、暗い所では十分な光が必要であるが、明るいところでは外光による反射光があるため、照明装置の光量はそれほど必要としない。本実施形態による調光はこの必要性を満たすものとなり、特に、周囲が明るい所においては、発光素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによる発光量が低く抑えられることとなり、低消費電力化を図ることができる。

また、本実施形態の調光回路１Ｒ、１Ｇ、１Ｂによれば、発光素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによる発光量を、それぞれ周囲の光の色成分の照度の変化にアナログ的に対応して調節することができ、しかも検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光するることができる。これによれば、各色調に対する調光を非常に滑らかに制御でき、周囲の光の色調の変化に対応して発光の色調を適正に調光することができる。これにより従来のように発光にちらつきが発生することがなくなり、ステップ的に輝度が変化することもなく、所望のダイナミックレンジの調光を実現することが非常に容易である。

更に、本実施形態においては、従来必要としていた照度センサの読み取り回路、例えばＡ／Ｄ変換器や演算用のＣＰＵ等が不要であり、回路構成を簡略化することができる。

また、感度上昇抵抗６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを設置することにより、照度センサ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの感度を自由に設定して調光操作を行なうことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。

本発明の調光回路の一実施形態を示す回路図図１に示す実施形態における特性を示し、（ａ）は周囲光の強度と照度センサの出力との関係を示す特性図、（ｂ）は周囲光の強度と発光素子の出力との関係を示す特性図従来の調光回路の一例を示す回路図従来の調光回路における周囲光の強度と発光素子の出力との関係を示す特性図

符号の説明

１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ調光回路
２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ発光素子
３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ照度センサ
４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ駆動制御回路
５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ検出抵抗
６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ感度上昇抵抗
７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ発光素子ドライバ

Claims

周囲光の照度を検出する照度センサと、発光素子と、前記照度センサによって検出された照度に応じて前記発光素子の発光量を調節して発光させる駆動制御回路とを有する調光回路であって、当該調光回路を光の赤、緑および青の各色成分についてそれぞれ備えており、前記照度センサは照度の増減変化に対応してアナログ的に増減変化する電流を出力する電流出力型に形成されており、前記発光素子には発光素子に流れる電流を検出する検出抵抗が接続されており、前記駆動制御回路は前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流と前記照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力する発光素子ドライバを有し、前記発光素子が検出照度の暗い所で明るく発光し、明るい所で暗く発光することを特徴とする調光回路。
前記照度センサには出力された電流の感度を上げる感度上昇抵抗が接続されており、前記発光素子ドライバは前記検出抵抗に前記発光素子を流れる電流と前記照度センサによって検出された電流とが流れることにより得られる電圧と、前記照度センサによって検出された電流が前記感度上昇抵抗に流れることにより得られる電圧の和を常に所定値に保持する電圧を前記発光素子に出力するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の調光回路。
前記照度センサは、検出すべき色成分のカラーフィルタを取付けて当該色成分の照度を検出するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の調光回路。