(57)【要約】【課題】暗い照明条件の場合にのみ、ユーザがキーを押下する前に自動バックライトがオンする。【解決手段】容量性近接センサが装置の能動的な取扱いを検出し、バックライトそのものが光センサとして用いられる。通常のマイクロプロセッサに基づくシステム（たとえば、リモートコントロール）上に実装するために、その回路は１つの付加的なキャパシタと３つの空きＩ／Ｐピンしか必要としない。そのシステムは現在のバックライトＬＥＤを光センサとして用いるので、装置は多くの場合に、既存のパッケージを変更することなく、この機構を収容するようにアップグレードされることができる。
2005521995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗に直列に接続されるＬＥＤと、
前記ＬＥＤに接続される第１のＩ／Ｏピン及び前記抵抗に接続される第２のＩ／Ｏピンを有するマイクロプロセッサと、
光を放出するように、周期的に前記ＬＥＤに順バイアスをかけて駆動するための手段と、
周期的に前記ＬＥＤに逆バイアスをかけて駆動するための手段と、
周囲光のレベルを測定するように、前記ＬＥＤに逆バイアスをかけて駆動した後に前記ＬＥＤを放電するための手段と、
測定された周囲光のレベルにしたがって前記放出される光のレベルを調整するための手段と
を備えた自動バックライト。
【請求項２】
前記放出される光のレベルは、オンあるいはオフである請求項１に記載の自動バックライト。
【請求項３】
ユーザとの容量性結合を測定し、前記ユーザとの容量性結合が存在する場合のみ前記ＬＥＤを駆動するための手段
をさらに備えた請求項１に記載の自動バックライト。
【請求項４】
ユーザとの容量性結合を測定するための手段
をさらに備えた請求項１に記載の自動バックライト。
【請求項５】
前記ユーザとの前記容量性結合が所定の閾値を超える場合のみ前記ＬＥＤが駆動される請求項４に記載の自動バックライト。
【請求項６】
前記ユーザとの前記容量性結合がある閾値を超える場合に、スタンバイ信号が制御装置に送信される請求項４に記載の自動バックライト。
【請求項７】
ＬＥＤと抵抗とを直列に接続すること、
マイクロプロセッサの第１のＩ／Ｏピンを前記ＬＥＤに接続し、第２のＩ／Ｏピンを前記抵抗に接続すること、
光を放出するように、周期的に前記ＬＥＤに順バイアスをかけて駆動すること、
周期的に前記ＬＥＤに逆バイアスをかけて駆動すること、
周囲光のレベルを測定するように、前記ＬＥＤに逆バイアスをかけて駆動した後に前記ＬＥＤを放電すること、及び
測定された周囲光のレベルにしたがって前記放出される光のレベルを調整すること
を含む自動バックライトを動作させるための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的に発光ダイオードに関し、より詳細には、光センサおよび発光器として発光ダイオードを用いることに関する。
【背景技術】
【０００２】
リモートコントロール、個人情報端末（ＰＤＡ）、ページャ、携帯電話および他のハンドヘルド装置は多くの場合に、ディスプレイ、キーおよびコントロールボタン用のバックライトを備え、それらの装置が暗い環境においても用いることができるようにしている。一般的に、ユーザはボタンを押して、蓋を開いて、あるいはいくつかの他の種類の行為を行って、バックライトをオンしなければならない。しかしながら、暗がりにおいて、バックライトの起動機構の場所を特定することは困難である可能性が高い。またバックライトは、種々のレベルの周囲光を受けるパッシブディスプレイパネル、たとえば車両および飛行機の計器盤においても幅広く用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
いくつかの従来の機構は、任意のユーザの行為によってバックライトをオンする。これはバックライトを起動するための多数の方法を提供するが、ユーザは暗がりにおいて誤って望ましくない機能キーを押下しないように注意しなければならない。さらに悪いことに、この機構は、明るい環境において、必要がない場合であってもバックライトをオンする。ハンドヘルド装置では電池寿命が性能を左右するので（critical）、設計者によっては、明るい環境において起動されるのを防ぐために光センサを追加しているが、これは装置を複雑にし、コストを上昇させる。
【０００４】
別の従来技術の機構は、加速度計と、容量性タッチセンサと、赤外線近接センサとの組み合わせを用いて移動電話の取扱い状態を判定し、バックライトをオンする。Hinckley等による「Toward More Sensitive Mobile Phones」(Proceedings of ACM UIST, 2001)を参照されたい。これらの構成要素はコストが高いだけでなく、大量の電力を消費（draw）し、装置の筐体を設計する場合に大きな型変更を必要とする。より簡単な機構は、２００１年５月２４日に出願のDietz等による米国特許出願第０９／８６４，８１２号「Real-Time Buffering for Telephone Handsets」に記載されるような簡単な容量性近接センサを用いており、わずかな変更であるが、単に閾値を横切ることではなく動きを検出する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来のシステムとは異なり、ユーザがキーを押す前に、暗い照明条件においてのみ自動的にバックライトがオンする。そのバックライトは、コストが低いだけなく、電力もほとんど消費しない。容量性近接センサによって、その装置が能動的に取り扱われていることを検出し、バックライトそのものが光センサとしても用いられる。その回路は、通常のマイクロプロセッサに基づくシステム（たとえばリモートコントロール）において、１つの追加のキャパシタと３つのＩ／Ｏピンしか必要としない。そのシステムはバックライトＬＥＤをセンサとしても利用するので、多くの場合に、既存のパッケージを変更することなく、この機構を収容するように種々の装置をアップグレードすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
静電容量測定回路
図１は本発明によって用いられる基本的な静電容量（キャパシタンス）測定回路１００を示す。その回路は標準的なマイクロプロセッサ、たとえばMicrochip Technology社からのＰＩＣ１６Ｃシリーズマイクロチップの２つの標準的なデジタルＩ／Ｏピン１０１〜１０２と、集積キャパシタＣＩ１０３とを用いて、ユーザ１０５が回路１００を組み込む装置を取り扱うことに関連する容量性結合Ｃｕｓｅｒ１０４を測定する。
【０００７】
測定プロセス
測定を行うために、ピンＩ／Ｏ１およびＩ／Ｏ２１０１〜１０２が最初にローを出力する、すなわちキャパシタを放電するように設定される。次に、ＣＩ１０３が入力状態に設定され、Ｃｕｓｅｒ１０４がハイを出力するように設定される。これはＣｕｓｅｒを電源電圧まで充電する。その後、Ｉ／Ｏ１１０１が入力状態に設定され、Ｉ／Ｏ２１０２がローを出力するように設定される。これにより、ＣＩ１０１およびＣｕｓｅｒ１０４が電荷を共有できるようになる。ＣＩ＞Ｃｕｓｅｒ＋である場合には、これによりＣＩ１０３上の電荷がわずかに増加するようになる。Ｃｕｓｅｒを充電し、ＣＩと共有するこのサイクルを繰り返すことにより、Ｃｕｓｅｒ／ＣＩに比例する指数関数的に減少するステップで、ＣＩ１０１がゆっくり充電される。Ｃｕｓｅｒが充電中に、Ｉ／Ｏ２は入力であり、それを用いて、ＣＩ上の充電レベルによってその入力が入力閾値Ｔを横切ることができるようになった時点を判定することができる。入力閾値Ｔを横切るために充電−共有サイクルが何回必要とされるかを数えることにより、容量性結合Ｃｕｓｅｒの高い分解能の測定値が獲得される。
【０００８】
この基本的な静電容量測定回路１００が与えられるとき、ここで、頑強に、少量の雑音があっても、ゆっくりとした成分ドリフトで静電容量の変化を検出することができる。各測定後に、以前の測定からの絶対的な差が、単極フィルタによるローパスフィルタにかけられ、このフィルタの出力が閾値Ｔを超えるか否かを確認するために検査される。
【０００９】
プリント回路基板上に読み取り電極を配置して、取扱いによって変動するＣｕｓｅｒ静電容量を形成し、さらに上記の回路およびプロセスを用いることにより、高感度の取扱いセンサが構成される。電力を節約するために、マイクロプロセッサは大部分の時間においてスリープモードのままであり、周期的に起動されて、この短時間の測定を実行し、取扱い状態を判定する。通常のリモートコントロールマイクロプロセッサの場合、この動作が消費するのは数マイクロワットであり、それゆえ連続して取扱いをサンプリングするのに適している。このプロセスは図５を参照して以下にさらに詳細に記載される。
【００１０】
光の読み取り
ある装置の場合の自動バックライトのための別のセンシング技術は光センサを用いることである。硫化カドミウム（ＣｄＳ）セル、あるいはいくつかの他の個別の光検出器を用いることができる。しかしながら、個別の検出器は通常、装置の筐体の変更と、通常の取扱いによって隠されないように光をセンサに誘導するための機構とを必要とする。
【００１１】
代わりに、バックライトＬＥＤそのものを光センサとして用いることができる。これは、マイクロプロセッサ上で追加のＩ／Ｏピンを用いることのみを必要とし、他の余分な構成要素を必要としない。１つの利点として、バックライトＬＥＤは既に、照明されることになる装置のあるエリアに光学的に結合されている点で理想的である。
【００１２】
ＬＥＤはフォトダイオードであり、検出器として用いられることになるＬＥＤの能力はよく知られている。「Siliconnections: Coming of Age in the Electronic Era」(ForrestMimms, 1985)を参照されたい。しかしながら、理由はわからないが、このようにＬＥＤを光検出器として用いることができることは、従来技術の装置においてめったに利用されていない。その点で、ＬＥＤはほとんど、発光器としてのみ広く用いられている。おそらく、問題は、発光と検出との間で容易に切り替えることができる簡単な回路が欠如していることである。
【００１３】
図２は典型的な従来技術のＬＥＤ発光器回路２００を示している。マイクロプロセッサコントローラ２００のＩ／Ｏピン２０１は、電流の量を制限する抵抗２０３を用いて、ＬＥＤ２０２を通して電流の吸い込みを行うのに使用される。
【００１４】
図３は本発明によるＬＥＤ発光器／検出器回路を示す。ここでは、ＬＥＤ３０２および抵抗３０３が、マイクロプロセッサ３００の２つのＩ／Ｏピン３０１間に直列に接続される。その場合に、ＬＥＤ／抵抗回路の両端がマイクロプロセッサによって駆動される。
【００１５】
図４ａ〜ｃは、この回路が３つのモード、すなわち「発光」、「逆バイアス」および「放電」において如何に動作することができるかを示す。発光モードでは、ＬＥＤは従来どおりに動作し、発光する。逆バイアスモードでは、通常の発光極性が切り替えられ、ダイオード接合に逆方向にバイアスがかけられる。放電モードでは一端を開放する、すなわちその端部が入力になるように設定することにより、光学的に生成される光電流が、受光される光の量に比例する速度で接合を放電することができる。容量性の放電は上記のように測定されることができる。ある時点において、入力ピン上の電圧が入力閾値Ｔを横切る。これにどのくらいの時間がかかるかを測定することにより、光レベルの高分解能の測定が行われる。
【００１６】
本発明による回路は構成要素を追加する必要がなく、読み取り中にごくわずかな電力しか消費しない。発光モードと読み取りモードとの間を瞬時に切り替えることにより、たとえ周期的なインターバルで短時間だけ読み取りに切り替わる場合であっても、ＬＥＤは連続して発光しているように見える。
【００１７】
自動バックライト
図５に示されるように、図４の光センサ回路を単体で、あるいは図１の取扱いセンサ回路と組み合わせて用いて、ハンドヘルド装置のための自動バックライトを構成することができる。
【００１８】
基本的なプロセスでは、取扱いセンサが繰返しサンプリングされる（５１０）。取扱いが検出される場合には、光センサをサンプリングする（５２０）。読み取られた周囲光のレベルが所定の閾値未満である場合には、それに応じてバックライトレベルを調整する。簡単な場合には、光はオンされるか、オフされるかのいずれかである。別法では、放出されるバックライトのレベルは測定される周囲光のレベルのある関数である。その装置が所定の時間間隔だけ取り扱われていなかった場合には、バックライトをオフし、標準的なサンプリング状態に戻る。
【００１９】
このプロセスは興味深い利点を有する。装置が能動的に取り扱われていない場合には、ユーザとの容量性結合は変化せず、バックライトは自動的にオフする。これは、ユーザがその装置をちょうど握っている場合、たとえばその装置がリモートコントロールであり、ユーザが定常状態でそのリモートコントロールを握りながらテレビを見ている場合に有用である。ユーザがリモートコントロールに対して自分の手を動かさないかぎり、「取扱い」は検出されず、バックライトはオフする。リモートコントロールを使うためにユーザが動くと直ちに、周囲光が所定の閾値未満である場合にのみ、バックライトが再びオンする。
【００２０】
出荷
その装置を出荷する場合、その装置が導電性の梱包材料に対して絶えずぶつけられている状況が生じることが考えられる。これはバックライトを起動させることになり得る。それゆえ、特にこの拡張された「取扱い」の場合を探して、取扱い時間間隔閾値を意図的に引き上げ、電池寿命を保護することが有用である。
【００２１】
スタンバイ
取扱いセンサおよび光センサは同じく他の目的も果たすことができることに留意されたい。リモートコントロールの場合に、取扱いセンサを用いて、制御装置に対して直ちに「スタンバイ」信号を送信し、それにより制御装置がユーザからの要求に備えられるようにすることができる。たとえば、プロジェクションＴＶおよびいくつかの他のタイプの機器は、かなり長いウォームアップ時間を有する。ユーザが電源を入れそうであることを予想することにより、これらの機器は、始動プロセスを前以て開始し、それによりユーザから見た場合の見掛け上の始動時間を短縮できるようになる。
【００２２】
また光センサを用いて、周囲光の相対的な量を測定し、その周囲光のレベルに一致するようにバックライトの輝度レベルを自動的に調整することもできる。
【００２３】
本発明は好ましい実施形態を例として記載してきたが、本発明の精神および範囲内で種々の他の適合形態および変更形態が実施できることは理解されたい。それゆえ、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神および範囲内に入るような全てのそのような変形および変更を網羅することである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】静電容量測定回路の概略図である。
【図２】従来技術の発光器回路の概略図である。
【図３】本発明によるＬＥＤ発光器／検出器回路の概略図である。
【図４ａ】発光状態で動作している図３の回路を示す図である。
【図４ｂ】逆バイアスの状態で動作している図３の回路を示す図である。
【図４ｃ】放電状態で動作している図３の回路を示す図である。
【図５】本発明による自動バックライトを動作させるプロセスの流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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