(57)【要約】【課題】デジタル化出力を用いた外光検出の方法を提供すること。【解決手段】デジタル化出力を用いた周囲光の検知システムおよび方法が提供される。光検知器が、周囲の光レベルに対応した光検知機の出力を受けるために電子回路に接続されている。電子回路は、出力としきい値レベルとを比較する。しきい値レベルは、所望の光のレベルに対応する。電子回路は、所望の光レベルを表す出力信号を供給する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲光の検出装置であって、
光検出器と、
前記光検出器に結合され、周囲光のレベルに対応する前記光検出器の出力を受ける電子回路網と、を備え、
前記電子回路網が前記出力を閾値レベルと比較し、前記閾値レベルは所望の光のレベルに対応させてあり、
前記電子回路網が前記比較の結果を示す出力信号を供給する、前記周囲光の検出装置。
【請求項２】
前記出力信号が二つの状態を有する請求項１記載の周囲光の検出装置。
【請求項３】
前記光検出器がガリウム砒素リンを含む請求項１記載の周囲光の検出装置。
【請求項４】
周囲光の検出器が半導体パッケージ内に収容される請求項１記載の周囲光の検出装置。
【請求項５】
前記電子回路網がさらに前記電気信号の増幅量を決定する選択可能な利得制御器を備える請求項１記載の周囲光の検出装置。
【請求項６】
前記選択可能な利得制御器がディジタル入力を介して選択される請求項５記載の周囲光の検出装置。
【請求項７】
前記電子回路網がさらに選択可能な低電力静止モードを備える請求項１記載の周囲光の検出装置。
【請求項８】
所望の周囲光の存在の判定方法であって、
周囲光のエネルギを電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号を閾値レベルと比較するステップであって、該閾値レベルが所望レベルの光に対応させてある、前記比較するステップと、
前記比較の結果を示す出力信号を生成するステップと、
を有する前記方法。
【請求項９】
前記出力信号は二つの状態を有する請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記変換するステップが、ガリウム砒素リンを用いて前記周囲光のエネルギを前記電気信号へ変換するステップを含む請求項８記載の方法。
【請求項１１】
複数の利得レベルから一つの利得レベルを選択し、前記電気信号を増幅するステップをさらに有する請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記選択するステップが、ディジタル入力を用いて前記利得レベルを選択するステップを有する請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記生成するステップに続いて低電力静止モードを選択するステップをさらに有する請求項８記載の方法。
【請求項１４】
電池給電式のコンピュータシステムであって、
プロセッサと、
前記コンピュータシステムに降り注ぐ周囲光を受光するよう配設した光検出器と、
前記光検出器に結合され、前記周囲光のレベルに対応する前記光検出器の出力を受け取る電子回路網と、を備え、
前記電子回路網がまた前記出力を閾値レベルと比較し、該閾値レベルが所望の光のレベルに対応させてあり、
前記電子回路網が前記プロセッサに結合され、前記所望の光のレベルを示す出力信号を供給する、コンピュータシステム。
【請求項１５】
前記出力信号は二つの状態を有する請求項１４記載のコンピュータシステム。
【請求項１６】
前記光検出器はガリウム砒素リンを用いて前記周囲光のエネルギを前記電気信号へ変換する請求項１４記載のコンピュータシステム。
【請求項１７】
周囲光の検出器が半導体パッケージ内に収容されている請求項１４記載のコンピュータシステム。
【請求項１８】
前記電子回路はさらに前記電気信号の増幅量を決定する選択可能な利得制御器を備える請求項１４記載のコンピュータシステム。
【請求項１９】
前記選択可能な利得制御器は前記プロセッサからのディジタル入力を介して選択される請求項１８記載のコンピュータシステム。
【請求項２０】
前記電子回路網はさらに選択可能な低電力静止モードを備える請求項１４記載のコンピュータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池給電式コンピュータシステムの電力管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
大半の電池給電式コンピュータシステム、例えばラップトップコンピュータやパーソナル携帯情報機器や携帯電話やポケベル装置等は不適切な外光条件下でのユーザによる表示内容の視認を支援する或る種の表示光を有する。この種の光はしばしば「バックライト」と呼ばれ、頻度は劣るが「フロントライト」と呼ばれる。加えて、一部の電池給電式コンピュータ、例えば携帯電話は、理想的な外光条件に満たない状態での使用支援としてキーパッドを照明することがある。この種の光源例には、冷陰極蛍光管や電界発光パネルや発光ダイオードが含まれる。
【０００３】
動作時に、これらの光源は装置の有限な電池容量からしばしば高レベルの電力を消費する。その結果、かかる一部の電池給電式コンピュータシステムは、外光レベルを検出し、ユーザがシステム照明なしでディスプレイ（及び／又はキーパッド）を視認するに十分な外光（周囲光）が存在する場合は装置照明を断つよう設計してある。
【０００４】
従来、かかる電池給電式コンピュータシステムに対し外光レベルの計測値を供給すべく、シリコンフォトダイオードやシリコンフォトトランジスタがアナログ／ディジタル変換器に結合してあった。シリコンベースの光検出器（感光デバイス）は一般に入手可能であり、電子業界の多くの実務家に馴染みのあるものである。さらに、この種のシリコンベースの光検出器の用途は技術者が一般に用いる多くの設計「調理本」に図解されている。
【０００５】
残念なことに、シリコンベースの光検出器は一般に変化する光源や光の波長に対する人の視覚系の反応とかけ離れている。例えば、シリコンベースの光検出器が検出又は計測する蛍光照明からの光強度は人の目がするほぼ５％であろう。有害な結果として、かかるシリコンベースの感光性光計測システムは、使用者にとって実際に十分な光が存在する時に蛍光下でディスプレイを視認するには外光が不十分であると誤って報告することがある。この種の状況下では、コンピュータシステムは表示光を不要に供給し、有限な電池電力を不要に消費し、電池給電式コンピュータシステムの動作時間を不要に低減しかねない。
【０００６】
同様に、一部の汎用光源、例えばハロゲン照明やシリコンベース光検出器は光エネルギに対し人の目よりも敏感である。かかるケースでは、コンピュータシステムは実際は存在しない時にディスプレイ視認用に十分な外光が存在すると有害な判定を下すことがある。有害な結果は、コンピュータシステムが表示光を供給せず、ユーザがディスプレイを視認できなくなることである。
【０００７】
多くの従来システムのさらなる欠点は、共通してアナログ／ディジタル変換器を用いて光検出器をプロセッサへ機能的に結合していることである。本出願にて共用するアナログ／ディジタル変換器は一般に緩慢であり、最新のコンピュータプロセッサの動作速度に比べ非常に長い変換サイクルを必要とする。アナログ／ディジタル変換器は、しばしば変換プロセス制御用に外部クロック信号源を必要とする。これらの特徴は、被変換光計測を起動し制御し受信するための追加的なソフトウェアの複雑さを要求しかねない。
【０００８】
加えて、大半のアナログ／ディジタル変換器の出力が多ビット値、例えば通常は８ビットから１２ビットであるため、その値へのアクセスは複雑である。例えば、その値に連続的にアクセスする場合、汎用非同期受信器／送信器（ＵＡＲＴ；ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ａｓｙｎｃｈｒｏｎｕｓ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ／ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）や他のシリアルインタフェースポートをアナログ／ディジタル変換器に専用させる必要も生じよう。さもなくば、一部のアナログ／ディジタル変換器は回路基板上に例えば８乃至１２の追加結線チャンネルを必要とするパラレルインタフェースを採ることにもなろう。望ましくない結果ではあるが、この用途にとってのアナログ／ディジタル変換器の使用は設計の複雑さやコストの増加を蒙り、過剰な開発資源を浪費するものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
かくして、ディジタル化出力を用いた外光検出の方法とシステムに対する必要性が存在する。従来のコンピュータシステム設計技術を補完し互換する先に特定した必要性に応える必要性が存在する。前述の必要性と併せ、人の視覚系感度に密に合致する感度での外光検出に対するさらなる必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態は、ディジタル化出力を用いて外光を検出する方法ならびにシステムを提供するものである。本発明の実施形態はさらに、従来のコンピュータシステム設計技術を補完し互換する仕方で先に特定された解決策を提供するものである。本発明のなおさらなる実施形態が、人の視覚系感度に密に合致する感度での外光検出をもたらす。
【００１１】
ディジタル化出力を用いたシステムならびに方法が、開示される。光検出器は、外光レベルに対応する光検出器の出力を受ける電子回路網に結合してある。電子回路網は、出力を閾値レベルと比較する。閾値レベルは、光の所望のレベルに対応させてある。電子回路網は、前記所望レベルの光を示す出力信号を供給する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態になるディジタル化出力装置１００を備える例示的な外光検出を示す。装置１００は、光検出器１１０と集積回路１２０を備える。都合良くは、光検出器１１０はガリウム砒素リン（ＧａＡｓＰ）デバイス、例えばＧａＡｓＰフォトダイオードとする。ＧａＡｓＰデバイスは、人の視覚反応に非常に似た光エネルギへの応答性をもたせて構成することができる。有益なことに、ユーザのそれと同様の応答特性を有する光検出器の使用が従来技術の多くの欠点を克服する。より詳しくは、装置照明に対する必要性の多くの誤った指示が取り除かれる。望ましい結果として、この種の状況で以前消費されていた電池電力を節約し、電池給電式装置の有効動作時間を延ばすことができる。
【００１３】
同様に、十分な外光という多くの誤指示、例えば装置照明は必要でないという誤った指示もまた無くなる。望ましい結果として、ユーザはかかるユーザが従来技術の下では果たすことが出来なかったような状況下で装置照明の助けを借りてディスプレイを視認しかつ／又はキーパッドを見ることができよう。従って、本発明の実施形態を実施する装置の使い勝手と市場への受け入れは高められる。
【００１４】
従来技術のシリコンベースの光検出器を従来設計にてガリウム砒素リン光検出器で置き換えることは、勧めることは出来ない。シリコンとＧａＡｓＰデバイスは通常、両立しない電圧及び電流動作点にて動作する。それ故、シリコンベースの光検出器を用いて動作するよう配設される従来の回路はＧａＡｓＰデバイスと共に動作させるのは相応しくない。
【００１５】
集積回路デバイス１２０は、これらの問題点の多くを克服するものである。より詳しくは、集積回路デバイス１２０はＧａＡｓＰフォトダイオード、例えば光検出器１１０の電気出力を受けるよう設けてあり、論理、例えば十分な外光の存在を示すディジタル出力信号を供給する。
【００１６】
装置１００のパッケージ３０は他のより一般的でないパッケージ形態と同様、従前の半導体パッケージに良好に適合する。例えば、集積回路デバイス１２０は様々な手段、例えば直接チップ取り付けにより印刷回路基板に装着することができる。光検出器１１０は、電気雑音を最小化すべく集積化回路デバイス１２０に近接配置すべきである。しかしながら、光検出器１１０は、本発明の実施形態になる集積化回路デバイス１２０と同一構造に装着する必要のないことは理解されたい。
【００１７】
集積化回路デバイス１２０と光検出器１１０を共通のパッケージに組み合わせることは、共通パッケージをもたない本発明の実施形態に対し利点を有するだけでなく、従来技術に対しても多くの利点を有する。集積化回路デバイス１２０、例えば増幅器利得（以下により十分に説明）を選択し、光検出器１１０の特性に最適適合させることができる。加えて、例えば単一の共通パッケージの製造期間中の取り扱いは、二つの個別デバイスを取り扱うのに必要となるであろうよりも迅速でより信頼できより経済的となる。さらに、集積回路デバイス１２０と光検出器１１０の間の相互接続は、この種のパッケージ間で通常可能なものよりも半導体パッケージ内でより短くすることができる。この種の結合は、電池給電式コンピュータ内ではしばしば不可欠な資源となる印刷回路結線チャンネルを節約する。加えて、集積化回路デバイス１２０と光検出器１１０の間の短い配線長がアプリケーション内の強化された雑音特性に寄与する。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態になる集積化回路デバイス１２０の回路図２００を示す。集積回路デバイス１２０は、混合信号処理、例えば０．６μｍバイポーラＣＭＯＳについて最適化した半導体プロセスにて実装することができる。本発明の実施形態は、他の半導体プロセスにも良好に適合する。
【００１９】
光検出器、例えばフォトダイオードの光線（光）エネルギに対応する電流は接続点２０１にてアクセスする。接続点２０１は、例えば光検出器１１０に結合することができる。選択可能な抵抗器２０２、２０３を流れる電流は、光エネルギに対応する電圧を表わす。選択可能な抵抗器２０２及び／又は２０３を選択的に結合することで、光エネルギに対する電圧の関係（利得）は都合よく調整することができる。
【００２０】
増幅器２０４が電圧信号を増幅し、それが続いて低域濾波フィルタ２０５を通過する。低域濾波フィルタ２０５は、一例としてコンピュータシステムを動かした場合、例えば回転させて光センサの短時間の減光を招来した場合に、装置照明のフリッカ効果を防止することができる。
【００２１】
制御信号２１０、２２０（それぞれアドレス０と１）は制御信号にアクセスし、選択可能な抵抗器２０２及び／又は２０３を選択する。接続点２１０、２２０における信号の特定の組み合わせはまた、「シャットダウン」モードと呼ばれる低電力静止モードを選択することができる。シャットダウンモードでは、ＩＣ１２０は最小の電力を消費する。シャットダウンモードは、例えば電力消費を最小化し情報を一切表示しない時は装置照明をオフ状態に保つよう都合よく用いることができる。以下の表１は、制御信号２１０、２２０の例示的な復号処理を示す。
【表１】
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【００２２】
比較器２３０は、光エネルギに対応して増幅し濾波した電圧を閾値電圧と比較する。閾値電圧は、制御信号２１０、２２０により選択されるＶＮｌ・２５０かＶＮ２・２４０のいずれかとすることができる。この閾値電圧レベルは、所望の外光レベルに対応させて決定しなければならない。
【００２３】
比較器２３０の出力、すなわち信号２３５は光検出器の受光エネルギが所望の外光レベルを超えるか或いはそれ未満かどうかを示す。駆動段２６０が信号２３５を駆動し緩衝し、電圧と両立する信号を供給し、ディジタル論理回路、例えばマイクロコンピュータのレベルを駆動する。この種のディジタル出力は、ディジタル回路網に容易に直接結合することができる。このことは、フォトダイオード出力をディジタル形式に変換するのにアナログ／ディジタル変換器を一般に用いる従来技術とは対照的である。この種の直接の結合は、単純明快な設計と実装に通ずるものである。
【００２４】
異種ディジタル論理回路がドライバ２６０の異なる実施形態を必要とすることは、理解されたい。同様に、比較器２３０は特定種の論理回路を直接駆動することができよう。この種の全てのデバイスは、本発明の実施形態に良好に適合するものである。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態になる所望の外光の存在を判定する方法３００を示す。
【００２６】
ステップ３１０において、外光エネルギを電気信号に変換する。変換デバイス及び／又はプロセッサは、一般に応答曲線について説明されよう。例えば、デバイスの応答曲線は装置に対する光エネルギ（波長と強度）に関する電気出力を説明するものである。変換プロセスは、人の視覚系の視覚反応に類似の感度特性（例えば、応答曲線）をもたねばならない。ガリウム砒素リンフォトダイオードは、この種の感度特性をもって光エネルギを電気信号へ変換するデバイス種の一例である。本発明の実施形態は、光エネルギを一（又は複数）の電気信号へ変換する他のデバイス或いはプロセスに好適である。
【００２７】
ステップ３２０では、ステップ３１０にて生成された電気信号（外光レベルに対応）を閾値レベルと比較する。閾値レベルは、所望の外光レベルに対応する。閾値レベルは、例えば較正プロセスにより確立することができる。例えば、外光の所望レベル、例えばディスプレイ視認用を１．０ボルトの電圧レベルに対応させて判定した場合、閾値レベルを１．０ボルトに確立することができる。ステップ３１０にて生成した電気信号は、この閾値レベルと比較される。この比較は、現在の光電気信号と閾値レベル信号との間の関係を判定するものである。例えば、その比較は電気信号（外光に対応）が閾値レベルよりも大であると判定することもある。本発明の実施形態が様々な比較、例えばそれ未満かそれを超えるか或いはそれ以下かそれ以上か等に良好に適合することは理解されたい。
【００２８】
随意選択的なステップ３２５では、利得レベルを複数の利得レベルから選択する。この種の能力により、例えば図１の特定の集積化回路デバイス１２０は検出光に関連する異なる電気出力特性を有する様々な光検出器と共に動作できるようになる。これにより、光検出器からなる複数資源を備える本発明実施形態の生成を可能にし、有益なことに製造者をして好都合な供給柔軟性がもたらされる。
【００２９】
利得調整能力によりさらに、本発明の特定の実施形態、例えば図１の装置１００の一モデルを様々な製品に用いることができるようになる。例えば、特定モデルの装置１００を用いる第１のコンピュータシステム設計は、第１のコンピュータシステム設計の「底部」を介してそれが外光に露光するよう装置１００に仕向けることができる。第２のコンピュータシステム設計は、第２のコンピュータシステムの「前面」を介してそれが外光に露光するよう同一装置の同一モデルに仕向けることができる。同一の照明条件下、第１のコンピュータシステム設計と第２のコンピュータシステム設計内の光検出器は異なる光エネルギレベルを受光し、その結果光エネルギのこれらの異なるレベルに対応する異なる出力電気信号レベルを生成しよう。利得調整能力が第１と第２のコンピュータ設計の両方で同一モデルの装置が使えるようにし、有益なことに本発明の実施形態の市場への受け入れを増すことになる。
【００３０】
図３のステップ３３０では、ステップ３２０にて実行した比較結果を示す出力信号が生成される。例えば、図２の比較器２３０は信号２３５を生成する。本発明の実施形態がこの種の信号の他の型に良く適合させてあることは言うまでもない。例えば、図２のドライバ２６０の出力はステップ３２０にて実行する比較結果を表わす出力信号でもある。その上、この種の出力、例えばドライバ２６０の出力に対応するコンピュータメモリ内のビットもまたアクセス時にこの種の出力信号を供給する。
【００３１】
本発明の実施形態がこの種の出力信号と外光レベルの間の様々な論理的な関係に良く適合することもさらに理解されて然るべきである。例えば、「低」レベル出力は外光レベルが所望の光レベルを超えるものとして検出されていることを示そう。同様に、光レベルの比較は現在の及び／又は逆転させた論理関係をもってなすことができる。
【００３２】
随意選択的ステップ３４０では、低電力静止モードを選択することができる。低電力静止すなわち「シャットダウン」モードは、例えば電力消費を最小化し、情報を一切表示しないときに装置照明をオフに保つのに都合よく用いることができる。本発明の実施形態が様々な低電力モード実装とさらに様々な制御方式に良好に適合することは理解されたい。例えば、低電力静止モードは装置外部から選択することができ、又はそれは外光レベルの著しい変化後の一定の時間遅延に応答してかかるモードへ自動的に入ることができる。
【００３３】
図４は、本発明の実施形態を利用することのできる例示的な電池給電式コンピュータシステム４００を示す。システム４００は、ユーザに視覚情報を提示するディスプレイ４１０を備える。ディスプレイ４１０は、公知の様々なディスプレイ種、例えば反射モードで動作する液晶（ＬＣＤ）等のいずれでもよい。システム４００は、例えば（給電時に）ディスプレイ４１０の前部に光を結合する一（又は複数）の発光ダイオードを介してディスプレイ４１０を照明することができる。この種の照明光源からの光は、外光が不十分である条件下でユーザがディスプレイ４１０を視認できるよう配設することができる。
【００３４】
システム４００はまた、キーパッド４２０を備える。システム４００は、例えば個々のキーの背後に光を結合する一（又は複数）の発光ダイオードを介してキーパッド４２０を照明することができる。この種の照明光源からの光は、不十分な外光照明下でユーザがキーパッド４２０を視認できるよう配設することができる。
【００３５】
夜間の車中等のしかるべき条件下では、ディスプレイ及び／又はキーパッド照明システムがシステム４００の使用に必要となろう。しかしながら、照明システムは通常システム４００の電池から大量の電力を消費する。この種の照明システムが、オン時にこの種のコンピュータシステムのエネルギ使用を支配することは珍しくない。従って、装置照明が要求されない時にかかる照明を使用しないか或いはオフとすることは非常に望ましいことである。
【００３６】
装置照明が必要でないかかる環境は、コンピュータシステムが高レベルの外光照明下で使用する時、例えば日光が燦々と照らす歩道や良好に照明されたオフィスにて使用する時は必要ではない。装置照明を用いない場合、この種の環境下では電池電力は都合よく節約できよう。
【００３７】
電池給電式コンピュータシステム４００はさらに、本発明の一実施形態、すなわち外光検出器４３０を備える。外光検出器４３０は、システム４００に降り注ぐ外光を受光するよう配設してある。例えば、外光検出器４３０上に透明材料からなる小窓を設けることもできる。
【００３８】
外光の光源４４０は、光エネルギ４５０を生成する。光エネルギ４５０はシステム４００上に注がれ、外光検出器４３０により受光される。光エネルギ４５０が所望レベルの外光を獲得する場合、外光検出器４３０はこの種の外光レベルのシステム４００内でプロセッサに発信することができる。プロセッサは、そこでディスプレイ４１０及び／又はキーパッド４２０に対する装置照明をオフ或いはオンすることができる。
【００３９】
本発明の実施形態は、ディジタル化出力を用いた外光検出の方法とシステムを提供するものである。本発明の実施形態はさらに、従来のコンピュータシステム設計技法を補完或いは互換する仕方で先に特定した解決策をもたらす。本発明のなおさらなる実施形態は、人の視覚系の感度に密に合致する感度を有する外光検出をもたらす。
【００４０】
本発明の実施形態、すなわちディジタル化出力付き外光検出を斯く説明した。本発明は特定の実施形態にて説明してきたが、本発明はこの種の実施形態により限定されると解釈すべきではなく、特許請求の範囲に従って限定されると解釈されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態になるディジタル化デバイスを備える例示的外光検出装置を示す図。
【図２】本発明の一実施形態になる集積回路デバイス１２０の回路図２００を示す図。
【図３】本発明の一実施形態になる所望外光の存在を判定する方法を示す図。
【図４】本発明の実施形態を用いることのできる例示的電池給電式コンピュータシステムを示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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