(57)【要約】【課題】液晶表示部を具備したフィールド機器では、設置場所が暗い所を基準にしてバックライト光の明るさを設定していたので、消費電力が大きくなり、また設置場所に応じてバックライト光の明るさを調整することが面倒である課題があった。本発明は設置場所に応じてバックライト光の明るさを自動的に調整できるようにすることを目的にする。【解決手段】設置場所の明るさを検出する光量検出部を具備し、この光量検出部の出力に応じて、バックライト光を駆動する駆動電流を制御するようにした。設置場所の明るさに応じてバックライト光の明るさが変化するので、バックライト光の調整が不要であり、かつ消費電力を削減することができる。【選択図】図１
2013029655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス現場に設置される、表示機能を具備したフィールド機器において、
プロセス量に関連するデータを表示する表示部と、
設置環境の明るさを検出し、この明るさを表す信号を出力する光量検出部と、
前記光量検出部の出力信号が入力され、この入力された信号に応じて、前記表示部の駆動電流を制御する駆動電流制御部と、
を備えたことを特徴とする表示機能を具備したフィールド機器。
【請求項２】
前記光量検出部の出力信号が入力され、この入力された信号に応じて、前記表示部のコントラストを制御する表示制御部を具備したことを特徴とする請求項１記載の表示機能を具備したフィールド機器。
【請求項３】
前記表示部は、
データを表示する液晶表示部と、
前記液晶表示部の背後に設置され、前記駆動電流が入力されてバックライト光を出力するバックライト部と、
で構成されることを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の表示機能を具備したフィールド機器。
【請求項４】
所定の定電圧を生成し、当該フィールド機器の各部にこの定電圧を供給すると共に、自身が消費する電流に関連する信号を出力する定電圧電源を具備し、
前記駆動電流制御部は、前記定電圧電源の出力信号に基づいて、前記表示部に供給する駆動電流の最大値を変更するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の表示機能を具備したフィールド機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消費電力を削減することができる、液晶表示等の表示機能を具備したフィールド機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィールド機器は、プロセス現場に設置され、プロセス量を測定し、またプロセスを操作し、さらに他のフィールド機器が測定したプロセス量を表示する機能を有する機器である。フィールド機器の中には、測定したプロセス量を表示する表示機能を具備したものがある。
【０００３】
近年、フィールド機器の表示器として、液晶表示器が多用されるようになった。液晶表示器自身は発光せず、またフィールド機器は暗い所でも表示を確認しなければならないことが多いので、暗所でも見易いようにバックライトを具備した液晶表示器が用いられる。
【０００４】
図３に、このようなフィールド機器の構成を示す。図３において、１０は制御部である。制御部１０はゲートアレイで構成され、フィールド機器を制御し、また診断を行う。１１は通信インターフェイス、１２はターミナルブロックである。
【０００５】
通信インターフェイス１１は制御部１０に接続され、ターミナルブロック１２は通信インターフェイス１１に接続される。ターミナルブロック１２にはコントロールルーム（図示せず）に至る通信路１３が接続され、入出力インターフェイスの役割を担う。通信インターフェイス１１はコントロールルームから送信された信号を解析して制御部１０に出力し、制御部１０の出力をターミナルボックス１２、通信路１３を介してコントロールルームに伝送する。
【０００６】
１４はマイクロプロセッサ、１５はメモリ、１６は液晶モジュールである。液晶モジュール１６は文字や図形を表示する液晶表示部１７と、バックライト光を発生するバックライト部１８で構成される。マイクロプロセッサ１４は制御部１０、メモリ１５、液晶モジュール１６と接続される。液晶表示部１７には、液晶ドライバが含まれる。
【０００７】
マイクロプロセッサ１４は、メモリ１５に格納されたデータに基づいて動作する。マイクロプロセッサ１４は液晶表示部１７内の液晶ドライバを操作してプロセス量などのデータを液晶表示部１７に表示させ、またバックライト部１８を操作して、バックライト光の明るさを制御する。
【０００８】
なお、フィールド機器には、プロセス量を測定するセンサ、およびこのセンサを駆動する回路などフィールド機器本来の機能を実現する要素が内蔵されているが、本発明とは直接関係がないので、記載を省略している。
【０００９】
また、通信インターフェイス１１は、４−２０ｍＡのアナログ伝送に対応したＢｒａｉｎ通信やＨａｒｔ通信、近年普及してきたフィールドバスのようなデジタル伝送に対応したＰｒｏｆｉｂｕｓ通信やＦＦ（Foundation Fieldbus）通信に対応したものを用いることができる。
【００１０】
次に、図４に基づいてバックライト部１８の動作を説明する。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００１１】
図４（Ａ）はバックライト部１８の構成であり、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１８ａ、電流制限抵抗１８ｂ、プルダウン抵抗１８ｄ、およびスイッチング素子１８ｃで構成される。ＬＥＤ１８ａは直列接続され、この直列回路のアノードには正電源Ｖｄが印加され、カソードは電流制限抵抗１８ｂの一端に接続される。
【００１２】
スイッチング素子１８ｃのドレインには電流制限抵抗１８ｂの他端が接続され、そのソースは共通電位点に接続される。スイッチング素子のゲートと共通電位点との間にはプルダウン抵抗１８ｄが接続される。スイッチング素子１８ｃのゲートにはマイクロプロセッサ１４の出力パルス信号が印加され、そのオンオフが制御される。
【００１３】
図４（Ｂ）に、スイッチング素子１８ｃのゲートに印加されるパルス信号の例を示す。スイッチング素子１８ｃのゲートには、図４（Ｂ）に示すような、高レベル（Ｈ）と低レベル（Ｌ）が交互に繰り返されるパルス信号が入力される。このパルス信号が高レベルになると、スイッチング素子１８ｃはオンになる。ＬＥＤ１８ａには、正電源Ｖｄと電流制限抵抗１８ｂの抵抗値で決まる電流が流れて発光する。
【００１４】
スイッチング素子１８ｃのゲートに印加されるパルス信号が低レベルになると、スイッチング素子１８ｃはオフになる。ＬＥＤ１８ａに電流は流れず、発光は停止する。スイッチング素子１８ｃに印加されるパルス信号のデューティ比を変えることにより、バックライト光の明るさを制御することができる。
【００１５】
特許文献１には、表示モジュールを制御するサブＣＰＵを備えることにより、メインＣＰＵの負荷を軽減することができる、ドットマトリクス表示を備えたフィールド機器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１１−２８１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、このようなフィールド機器には、次のような課題があった。
ＬＥＤ１８ａに流れる電流は正電源Ｖｄの電圧値および電流制限抵抗１８ｂの抵抗値によって決定され、スイッチング素子１８ｃのオンオフデューティ比はフィールド機器の初期設定値で決定される。このため、フィールド機器が設置されている環境が変化する等して、ユーザがバックライト光の明るさを変更したいときは、バックライト光の明るさを確認しながらマイクロプロセッサ１４の設定値を変更しなければならず、操作が煩雑であるという課題があった。
【００１８】
また、通常周囲が暗い所での使用を基準にしてバックライト光の明るさを決定するので、周囲が明るい場合はＬＥＤ１８ａに不必要な電流が流れ、不必要な電力を消費してしまうという課題もあった。
【００１９】
さらに、液晶の視認性をよくするためには、液晶のコントラストをバックライト光の明るさに応じて変化させなければならないが、液晶のコントラスを補正することができないという課題もあった。
【００２０】
本発明の目的は、フィールド機器が設定されている場所の明るさを検知して、自動的にバックライト光の明るさを調整することにより、消費電力を削減し、かつ視認性に優れた表示を行うことができる、表示機能を具備したフィールド機器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
プロセス現場に設置される、表示機能を具備したフィールド機器において、
プロセス量に関連するデータを表示する表示部と、
設置環境の明るさを検出し、この明るさを表す信号を出力する光量検出部と、
前記光量検出部の出力信号が入力され、この入力された信号に応じて、前記表示部の駆動電流を制御する駆動電流制御部と、
を備えたものである。表示が見易くなり、かつ消費電力を削減できる。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記光量検出部の出力信号が入力され、この入力された信号に応じて、前記表示部のコントラストを制御する表示制御部を備えたものである。更に表示が見易くなる。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２に記載の発明において、
前記表示部を、
データを表示する液晶表示部と、
前記液晶表示部の背後に設置され、前記駆動電流が入力されてバックライト光を出力するバックライト部と、
で構成したものである。よく用いられる液晶表示器に用いて好適である。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の発明において、
所定の定電圧を生成し、当該フィールド機器の各部にこの定電圧を供給すると共に、自身が消費する電流に関連する信号を出力する定電圧電源を具備し、
前記駆動電流制御部は、前記定電圧電源の出力信号に基づいて、前記表示部に供給する駆動電流の最大値を変更するようにしたものである。消費電力が制限されるフィールド機器に用いて好適である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば以下のような効果がある。
請求項１、２、３、および４の発明によれば、設置場所の明るさを検出する光量検出部を具備し、この光量検出部の出力に応じて、データを表示する表示部の駆動電流を制御するようにした。
【００２６】
設置環境に応じて表示部の明るさが自動的に制御されるので、手動で表示部の明るさを調整する必要がなくなり、調整の手間を省くことができるという効果がある。また、周囲の明るさに応じて自動的に表示部の明るさが調整されるので、表示部の視認性が向上するという効果もある。
【００２７】
また、駆動電流と同時に表示コントラストを調整することにより、視認性がより向上するという効果もある。
【００２８】
さらに、所定の定電圧を生成する定電圧電源が搭載されているときは、この定電圧源の消費電流に応じて駆動電流の最大値を変更するようにすることにより、フィールド機器に許容されている最大消費電力を越えないようにすることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図３】従来の表示機能を具備したフィールド機器の構成図である。
【図４】バックライト部の構成図、および入力パルス信号の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る表示機能を具備したフィールド機器の一実施例を示した構成図である。なお、図３、図４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図１において、制御部１０は自身が内蔵されているフィールド機器を制御し、また診断を行う。通信インターフェイス１１は制御部１０に接続され、ターミナルブロック１２は通信インターフェイス１１に接続される。ターミナルブロック１２にはコントロールルーム（図示せず）に至る通信路１３が接続され、入出力インターフェイスの役割を担う。通信インターフェイス１１はコントロールルームから送信された信号を解析して制御部１０に出力し、制御部１０の出力をターミナルブロック１２、通信路１３を介してコントロールルームに伝送する。
【００３２】
２０はマイクロプロセッサであり、表示制御部２１および駆動電流制御部２２で構成される。表示制御部２１、駆動電流制御部２２は、マイクロプロセッサ２０上で動作するソフトウエアで実現される。２３はメモリである。マイクロプロセッサ２０はメモリ２３に格納されたデータに基づいて動作する。表示制御部２１は、制御部１０から送られたデータの表示を制御する。
【００３３】
３０は表示部であり、液晶表示部３１およびバックライト部１８で構成される。液晶表示部３１は表示制御部２１によって制御され、制御部１０から送られたデータを表示する。バックライト部１８は液晶表示部３１の背後に設置され、液晶表示部３１にバックライト光を照射する。
【００３４】
バックライト部１８は複数のＬＥＤ１８ａ、電流制限抵抗１８ｂ、プルダウン抵抗１８ｄ、およびスイッチング素子１８ｃで構成される。駆動電流制御部２２はスイッチング素子１８ｃのゲートにパルス信号を出力し、スイッチング素子１８ｃのオン、オフを制御して、ＬＥＤ１８ａに電流を流れる電流を制御する。パルス信号のデューティ比を変えてＬＥＤ１８ａに流れる平均電流を変化させることにより、バックライト光の明るさを制御することができる。ＬＥＤ１８ａに流れる電流は駆動電流である。
【００３５】
４０は光量検出部であり、設置された環境の明るさ（光量）を検知する。光量検出部４０は抵抗４１および４３、フォトダイオード４２、増幅器４４、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）４５で構成される。
【００３６】
抵抗４１の一端は正電源Ｖｄに接続され、他端はフォトダイオード４２のカソードに接続される。フォトダイオード４２のアノードは増幅器４４の反転入力端子に接続される。増幅器４４の反転入力端子と出力端子との間には抵抗４３が接続され、その非反転入力端子は共通電位点に接続される。
【００３７】
増幅器４４の出力電圧はアナログデジタル変換器４５に入力されて、デジタル値に変換される。このデジタル値は、マイクロプロセッサ２０内の表示制御部２１および駆動電流制御部２２に入力される。
【００３８】
なお、フィールド機器には、プロセス量を測定するセンサ、およびこのセンサを駆動する回路などフィールド機器本来の機能を実現する要素が内蔵されているが、本発明とは直接関係がないので、記載を省略している。
【００３９】
フォトダイオード４２は、設置環境の光量によって変化する電流を出力する。この出力電流は抵抗４３に流れる。増幅器４４の反転入力端子の電位は共通電位点の電位になるので、その出力電圧はフォトダイオード４２の出力電流、すなわち設置環境の明るさに比例する。設置環境が明るくなるとフォトダイオード４２の出力電流が増加し、増幅器４４の出力電圧も増加する。駆動電流制御部２２は、アナログデジタル変換器４５の出力デジタル値により、設置環境の明るさを知ることができる。
【００４０】
メモリ２３には、アナログデジタル変換器４５の出力デジタル値と、バックライト部１８に入力されるパルス信号のデューティ比との関係を表したテーブルが格納されている。駆動電流制御部２２はこのテーブルを参照し、アナログデジタル変換器４５の出力デジタル値に対応するデューティ比を求めて、このデューティ比を有するパルス信号をバックライト部１８に出力する。
【００４１】
設置環境が明るくなり、フォトダイオード４２が検出する光量が大きくなると、フォトダイオード４２の出力電流が大きくなり、アナログデジタル変換器４５の出力デジタル値も大きくなる。駆動電流制御部２２はメモリ２３に格納されたテーブルを参照し、バックライト部１８に出力するパルス信号のデューティ比を小さくする。スイッチング素子１８ｃのオフ時間の割合が大きくなり、ＬＥＤ１８ａに流れる平均電流が減少するので、バックライト光の明るさが減少し、それに応じて消費電力も小さくなる。
【００４２】
設置場所が暗くなり、フォトダイオード４２が検出する光量が小さくなると、フォトダイオード４２の出力電流が小さくなり、アナログデジタル変換器４５の出力デジタル値も小さくなる。駆動電流制御部２２はメモリ２３に格納されたテーブルを参照し、バックライト部１８に出力するパルス信号のデューティ比を大きくする。スイッチング素子１８ｃのオン時間の割合が大きくなり、ＬＥＤ１８ａに流れる平均電流が増加して、バックライト光は明るくなる。
【００４３】
このように、設置環境の明るさに応じて自動的にバックライト光の明るさが変化するので、設置環境が明るいときはバックライト部１８の消費電力を低減できる。また、設置環境が暗いために液晶の視認性が悪化することを防止することができる。
【００４４】
また、メモリ２３には、アナログデジタル変換器４５の出力デジタル値と液晶表示部３１の最適コントラスト比との対応関係を表すテーブルが格納されている。表示制御部２１は、このテーブルを用いて入力されたアナログデジタル変換器４５の出力デジタル値から最適コントラスト比を求め、このコントラスト比になるように液晶表示部３１を制御する。このようにすると、液晶表示の視認性を更に高めることができる。
【００４５】
設置環境が明るいと、外光が液晶表示部３１に反射して視認性が悪くなる。このような場合はコントラスト比を高めて視認性をよくする。また、設置環境が暗いときにコントラスト比が大きいと、表示がはっきりしすぎて見難くなる。このような場合はコントラスト比を下げて、見易くする。
【００４６】
なお、この実施例では、設置環境の明るさに応じてバックライト光の明るさとコントラスト比の両方を制御するようにしたが、コントラスト比はそのままで、バックライト光のみ制御するようにしてもよい。
【００４７】
図２に、本発明の他の実施例を示す。図２は本発明に係るフィールド機器に定電圧Ｖｃｃを供給するシャントレギュレータであり、通信インターフェイス１１内に設置される。
【００４８】
シャントレギュレータは増幅器５０、ＦＥＴ５１、基準電圧を出力する基準電源５２、抵抗５３〜５５で構成される。抵抗５３、５４は電圧Ｖｃｃを分圧し、この分圧された電圧は増幅器５０の非反転入力端子に印加される。基準電源５２の出力電圧は増幅器５０の反転入力端子に印加される。ＦＥＴ５１のドレインはＶｃｃに、ソースは抵抗５５の一端に接続される。この抵抗５５の他端は共通電位点に接続される。増幅器５０の出力端子はＦＥＴ５１のゲートに接続される。
【００４９】
ＦＥＴ５１のソースと抵抗５５の接続点の電圧（以下抵抗５５の出力電圧と称する）は、デジタル値に変換されて駆動電流制御部２２に出力される。なお、抵抗５５の出力電圧をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器は、記載を省略している。
【００５０】
増幅器５０は基準電源５２の出力電圧と、抵抗５３と５４で分圧された電圧が等しくなるように、ＦＥＴ５１を制御する。このため、電圧Ｖｃｃは安定化される。フィールド機器内部で使用（消費）されない電流は、抵抗５５を経由してフィールド機器外部へ流れ出る。このため、抵抗５５の出力電圧は、機器内部で使用されない電流値に比例する。駆動電流制御部２２は、抵抗５５の出力電圧により、機器内部で使用されない電流値を知ることができる。
【００５１】
フィールド機器はプロセス現場に設置されるので、その消費電流が制限される場合が多々ある。このようなフィールド機器は、バックライト部１８の消費電流が大きくなり制限値を越えると、シャントレギュレータの出力電圧Ｖｃｃが不安定になり、フィールド機器本来の機能を損ねることがある。
【００５２】
駆動電流制御部２２は、抵抗５５の出力電圧により機器内部で使用されない電流値を監視し、この電流値が小さいときは、バックライト部１８に出力するパルス信号のデューティ比を、メモリ２３に格納されているテーブルが指定するデューティ比よりも小さくして、フィールド機器の消費電流が上限を超えないようにする。すなわち、駆動電流の最大値を、抵抗５５の出力電圧で可変するようにする。このようにすることにより、バックライト部１８の消費電流が増大して、フィールド機器本来の機能を損ねることがなくなる。
【００５３】
なお、バックライト部１８の構成は、図１のようにＬＥＤ１８ａに流す電流をオンオフして平均電流を変化させる構成でなく、電流値そのものを可変する構成であってもよい。要は、バックライト部１８に流す電流を変化させて、バックライト光を変化させる構成であればよい。
【００５４】
また、図１の実施例では、表示部３０として自発光しない液晶表示部３１とバックライト部１８を組み合わせた構成としたが、ＬＥＤやＥＬ（Electro Luminescence）のような自発光する表示器を用いてもよい。このような表示器はＬＥＤ等に流れる電流（駆動電流）によって明るさが変わるので、この電流を駆動電流制御部２２で制御すればよい。
【００５５】
さらに、光量検出部４０も、必ずしも図１構成のものに限定されない。要は、設置環境の明るさを表す信号を出力するものであればよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０  制御部
１１  通信インターフェイス
１８  バックライト部
２０  マイクロプロセッサ
２１  表示制御部
２２  駆動電流制御部
２３  メモリ
３０  表示部
３１  液晶表示部
４０  光量検出部
４２  フォトダイオード
４４、５０  増幅器
４５  アナログデジタル変換器
５１  ＦＥＴ
５２  基準電源
【図１】
2013029655.tif 000003
【図２】
2013029655.tif 000004
【図３】
2013029655.tif 000005
【図４】
2013029655.tif 000006