(57)【要約】【課題】  半導体光センサの消費電力の低減を図りつつ、スタンバイ状態から動作状態に移行した際の応答特性を改善する。【解決手段】  スタンバイ状態の際には、フォトダイオード回路１１０と初段の電流アンプ１１２に電源電圧を供給して動作させるが、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６に電源電圧を供給せずに動作させない。そして、キー操作等のトリガーとなる操作がなされてスタンバイ状態から動作状態に移行した際には、２段目以降の電流アンプにも電源電圧を供給することにより動作させる。そして、半導体光センサの出力電流を読み込んだ後に、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６への電源電圧の供給を再び停止する。【選択図】  図７
2005083755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリガー信号が入力されることにより、検出結果を出力する、半導体光センサであって、
前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、光照射により生成された光電流を出力する、フォトダイオード回路と、
前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、前記フォトダイオード回路の出力を増幅して出力する、第１アンプと、
前記トリガー信号の入力前には非動作状態であるが、前記トリガー信号を受けて動作状態になり、前記第１アンプの出力を増幅して出力する、第２アンプと、
を備えることを特徴とする半導体光センサ。
【請求項２】
前記フォトダイオード回路には、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第１電源電圧が供給され、
前記第１アンプには、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第２電源電圧が供給され、
前記第２アンプには、前記トリガー信号を受けて第３電源電圧が供給される、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体光センサ。
【請求項３】
前記第１電源電圧と前記第２電源電圧とは同電圧である、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体光センサ。
【請求項４】
前記第１電源電圧と前記第２電源電圧と前記第３電源電圧は同電圧である、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体光センサ。
【請求項５】
前記フォトダイオード回路には、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第１電源電位及び第２電源電位が供給され、
前記第１アンプには、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず前記第１電源電位及び第３電源電位が供給され、
前記第２アンプには、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず前記第１電源電位が供給されるとともに、前記トリガー信号を受けて第４電源電位が供給される、
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体光センサ。
【請求項６】
前記第１電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項５に記載の半導体光センサ。
【請求項７】
前記第１電源電位は正の電位であり、前記第２電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項５に記載の半導体光センサ。
【請求項８】
前記第３電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項７に記載の半導体光センサ。
【請求項９】
前記第４電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項８に記載の半導体光センサ。
【請求項１０】
前記フォトダイオード回路、前記第１アンプ、及び前記第２アンプには、それぞれ第１電源電位が供給され、
前記フォトダイオード回路と前記第１アンプとは、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第２電源電位が供給される第１端子に接続されており、
前記第２アンプは、スイッチング回路を介して前記第１端子に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体光センサ。
【請求項１１】
前記スイッチング回路は、前記トリガー信号を受けてオンになることを特徴とする請求項１０に記載の半導体光センサ。
【請求項１２】
前記フォトダイオード回路、前記第１アンプ、及び前記第２アンプには、それぞれ第１電源電位が供給され、
前記フォトダイオード回路と前記第１アンプとは、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第２電源電位が供給される第１端子に接続されており、
前記第２アンプは、前記トリガー信号を受けて第３電源電位が供給される第２端子に接続されており、
前記第２端子から前記第２アンプに流れ込む電流を、当該半導体光センサの出力電流として用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体光センサ。
【請求項１３】
前記第３電源電位は抵抗を介して第２端子に供給されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体光センサ。
【請求項１４】
前記第１電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の半導体光センサ。
【請求項１５】
外部からの操作に基づいてトリガー信号を生成する、トリガー生成部と、
前記トリガー信号が入力されることにより、検出結果を出力する、半導体光センサとを有する、携帯電話であって、
前記半導体光センサは、
前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、光照射により生成された光電流を出力する、フォトダイオード回路と、
前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、前記フォトダイオード回路の出力を増幅して出力する、第１アンプと、
前記トリガー信号を受けて動作状態になり、前記第１アンプの出力を増幅して出力する、第２アンプと、
を備えることを特徴とする携帯電話。
【請求項１６】
前記検出結果に応じて輝度が調整される発光素子部をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の携帯電話。
【請求項１７】
キー操作部をさらに備えるとともに、前記キー操作部が外部から操作されることで前記トリガー信号が生成されることを特徴とする請求項１５に記載の携帯電話。
【請求項１８】
キー操作部を有する本体部と、開かれることで前記キー操作部を外部から操作され得る状態にする蓋部とをさらに備えるとともに、前記蓋部が開かれることで前記トリガー信号が生成されることを特徴とする請求項１５に記載の携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光センサ及び携帯電話に関し、特に、消費電力の低減を図りつつ、スタンバイ状態から動作状態に移行した際の応答性を改善した半導体光センサ及びこれを用いた携帯電話に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体光センサは、周囲の照度(明るさ)に応じてリニアな出力を出力する光センサであり、主に携帯電話において、周囲の照度(明るさ)に応じて液晶のバックライトやキー操作部に設けられているＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦ制御に使用されている。例えば、周囲が明るい場合にはバックライトやキー操作部のＬＥＤを消灯し、暗い場合には点灯したり、或いは、輝度を調整した上で点灯したりして、不要な消費電力を抑えるセンサとして使用されている。
【０００３】
携帯電話では、例えば、図１に示すように、キー操作をした場合等の、所定のタイミングで半導体光センサの出力を読み込み、この半導体光センサの出力に応じて、バックライトやＬＥＤの輝度の調整を行う。
【０００４】
すなわち、この図１の例では、キー操作がされない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）には、バックライトやキー操作部のＬＥＤは現在の状態が維持される（ステップＳ１２）。一方、キー操作がされた場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）には、半導体光センサの出力を読み込む（ステップＳ１４）。そして、半導体光センサの出力が低い場合（ステップＳ１６）には、キー操作部のＬＥＤをオンにするとともに、バックライトをオンにする（ステップＳ１８）。半導体光センサの出力が中程度の場合（ステップＳ２０）には、キー操作部のＬＥＤをオフにするが、バックライトはオンにする（ステップＳ２２）。半導体光センサの出力が高い場合（ステップＳ２４）には、キー操作部のＬＥＤをオフにするとともに、バックライトをオフにする（ステップＳ２６）。
【０００５】
図２は、従来の半導体光センサの回路構成を示すブロック図である。この図２に示すように、従来の半導体光センサは、電源端子ＶＣＣとグランド端子ＧＮＤとの間に接続された、フォトダイオード回路１０と、複数の直列に接続された電流アンプ１２、１４及び１６とを備えて構成されている。フォトダイオード回路１０の出力は、直列に接続された電流アンプ１２、１４及び１６で増幅されて、出力端子ＯＵＴから出力電流として出力される。
【０００６】
図３は、フォトダイオード回路１０の具体的な回路構成の一例を示す図であり、図４は、図３のフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２の断面構造図である。これら図３及び図４に示すようなフォトダイオード回路１０は、例えば、特開平２００２−２１７４４８号（特許文献１）に開示されている。図３に示すように、フォトダイオード回路１０は、これらフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２に加えて、トランジスタＱ１〜Ｑ４を備えて構成されている。トランジスタＱ１及びＱ２により、ｎ倍のカレントミラー回路が構成されており、トランジスタＱ３及びＱ４により、ｍ倍のカレントミラー回路が構成されている。
【０００７】
図４に示すように、フォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２は、カソード電極が、共通のＮ形半導体領域により構成されており、フォトダイオードＰＤ２のアノード側がＰ形半導体領域を介してグランドＧＮＤに接続されており、フォトダイオードＰＤ１のアノード側がＰ形半導体領域を介してアノード電極に接続されている。
【０００８】
図５は、図２に示した半導体光センサの動作波形を示す図である。この図５（ｂ）に示すように、従来においては電源端子ＶＣＣに定常的に電圧が供給されている。このため、図５（ｃ）に示すように出力端子ＯＵＴからの出力電流も定常的に流れており、したがって、図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示すように、消費電流や消費電力も定常的なものとなる。
【０００９】
図５（ａ）に示すように、所定のタイミングで携帯電話のキー操作がなされたとすると、キー操作された時点から所定の期間経過後に、半導体光センサの出力電流の読み込みが行われ、その読み込み結果に基づいて、キー操作部のＬＥＤが点灯したり、バックライトが点灯したりする。
【００１０】
しかし、このような半導体光センサでは、電源端子ＶＣＣに電源が定常的に供給されているので、フォトダイオード回路１０に光が当たっていれば常にそれに応じた電流が出力されてしまう。このため、半導体光センサで光照度を検出する必要のない期間でも、電力が消費されてしまう。
【００１１】
それを避けるため、従来、半導体光センサを使用する場合には、図６に示すように、定常的には電源端子ＶＣＣへの電源供給を停止しておき、携帯電話のキー操作が行われたタイミングで、電源端子ＶＣＣに電源の供給を開始するようにしている。そして、所定の時間が経過し、出力電流の読み込みが行われた後に、この電源端子ＶＣＣへの電源供給を停止するようにしている。このようにすれば、キー操作が行われた際には、携帯電話の照度を検出することができるとともに、消費電力の低減を図ることができる。
【特許文献１】特開平２００２−２１７４４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、図６に示したようなやり方で電源端子ＶＣＣへ電源を供給すると、電源端子ＶＣＣへの電源の供給が開始された後に、フォトダイオード回路１０や初段の電流アンプ１２に電流が流れることとなり、この電流により、フォトダイオード回路１０や電流アンプ１２の各素子の寄生容量への充放電が行われることとなる。この半導体光センサでは、これらの寄生容量への充放電電流は、図３のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に流れる光電流により供給される。
【００１３】
この光電流は１００ルクス程度の照度下で数ｎＡ程度の微小電流であるため、各寄生容量への充放電に時間がかかってしまう。さらに、半導体光センサにおいては、光電流は照度によって変化するため、より低い照度では光電流もさらに微小になり、より一層、各寄生容量への充放電に時間がかかってしまうこととなる。
【００１４】
このため、キー操作がなされてから半導体光センサの出力電流を読み込むことができるようになるまでの時間Ｔｗａｉｔが、数十ｍＳ〜１００ｍＳの時間がかかってしまうという問題があった。そして、この間、ユーザは携帯電話のキー操作部のＬＥＤやバックライトの調光が行われないまま、たとえば画面が見難いまま使用しなければならないという問題があった。このため、消費電力を低減するとともに、キー操作等のあるタイミングから半導体光センサの出力電流の読込までの時間を短縮したいという強い要望があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体光センサは、トリガー信号が入力されることにより、検出結果を出力する、半導体光センサであって、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、光照射により生成された光電流を出力する、フォトダイオード回路と、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、前記フォトダイオード回路の出力を増幅して出力する、第１アンプと、前記トリガー信号の入力前には非動作状態であるが、前記トリガー信号を受けて動作状態になり、前記第１アンプの出力を増幅して出力する、第２アンプと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る携帯電話は、外部からの操作に基づいてトリガー信号を生成する、トリガー生成部と、前記トリガー信号が入力されることにより、検出結果を出力する、半導体光センサとを有する、携帯電話であって、前記半導体光センサは、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、光照射により生成された光電流を出力する、フォトダイオード回路と、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、前記フォトダイオード回路の出力を増幅して出力する、第１アンプと、前記トリガー信号を受けて動作状態になり、前記第１アンプの出力を増幅して出力する、第２アンプと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体光センサの消費電力を低減するとともに、キー操作等のあるタイミングから半導体光センサの出力電流を読み込むまでの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る半導体光センサでは、スタンバイ状態の際には、フォトダイオード回路と初段の電流アンプにのみ電源電圧を供給して動作させておき、２段目以降の電流アンプは動作させない。そして、キー操作等のトリガーとなる操作がなされてスタンバイ状態から動作状態に移行した際には、２段目以降の電流アンプにも電源電圧を供給することにより動作させて、トリガーとなる操作から半導体光センサの出力電流が安定するまでの時間を短縮するとともに、消費電力の低減を図ったものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００１９】
図７は、本実施形態に係る半導体光センサの構成を示すブロック図である。この図７に示すように、本実施形態に係る半導体光センサは、フォトダイオード回路１１０と、初段の電流アンプ１１２と、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６とを備えて構成されている。本実施形態においては、２段目以降の電流アンプの個数は、任意である。
【００２０】
フォトダイオード回路１１０と初段の電流アンプ１１２とは、電源端子ＶＣＣに接続されており、この電源端子ＶＣＣから電源の供給を受けるようになっている。一方、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６はスタンバイ端子ＳＴＢＹに接続されており、このスタンバイ端子ＳＴＢＹから電源の供給を受けるようになっている。すなわち、本実施形態においては、フォトダイオード回路１１０及び初段の電流アンプ１１２の電源供給ラインと、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６の電源供給ラインとを、それぞれ独立にしている。また、これらフォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２、１１４及び１１６は、いずれもグランド端子ＧＮＤに接続されている。
【００２１】
フォトダイオード回路１１０の出力は、最初の段の電流アンプ１１２に入力されている。最初の段の電流アンプ１１２の出力は、２段目の電流アンプ１１４に入力されている。このように各電流アンプは直列に接続され、最後の段の電流アンプ１１４の出力は、出力端子ＯＵＴに接続されている。この出力端子ＯＵＴから流れる電流が、この半導体光センサの出力電流となる。
【００２２】
フォトダイオード回路１１０の構成は、上述した図３と同様である。したがって、フォトダイオード回路１１０では、入力された光照射におよそ比例した光電流が生成され、初段の電流アンプ１１２に入力される。この光電流は、電流アンプ１１２、電流アンプ１１４、及び、電流アンプ１１６で順次増幅され、出力端子ＯＵＴから出力電流として出力される。
【００２３】
図８（ａ）乃至図８（ｅ）は、図７に示した半導体光センサの動作波形を示す図である。図８（ａ）に示すように、電源端子ＶＣＣには定常的に電源電圧が供給されているが、図８（ｂ）に示すように、スタンバイ端子ＳＴＢＹには携帯電話がスタンバイ状態にあるときは電源電圧が供給されていない。ここで、本実施形態において、スタンバイ状態とは、携帯電話の電源が投入されているがキー操作や通話はなされていない状態と定義することができる。
【００２４】
そして、携帯電話のキー操作がなされ、この携帯電話がスタンバイ状態から動作状態に移行した際には、このスタンバイ端子ＳＴＢＹに電源電圧が供給される。ここで、本実施形態において、動作状態とは、携帯電話のキー操作をユーザが行っていたり、通話をしていたりする状態と定義することができる。
【００２５】
そして、所定の時間が経過した後に、半導体光センサからの出力電流が読み込まれて（図８（ｃ）参照）、このスタンバイ端子ＳＴＢＹへの電源の供給が再び停止する。すなわち、スタンバイ端子ＳＴＢＹには、携帯電話のキー操作後、所定の時間だけ、半導体光センサの外部から電源が供給されることとなる。
【００２６】
スタンバイ状態では、フォトダイオード回路１１０と初段の電流アンプ１１２には電源電圧が供給されているが、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６には電源電圧が供給されていない。このため、図８（ｄ）及び図８（ｅ）に示すように、消費電流及び消費電力は低く抑えられている。但し、フォトダイオード回路１１０及び初段の電流アンプ１１２にはスタンバイ状態から電源電圧が供給されているので、これらフォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２は動作している状態にあり、その各素子の寄生容量は充放電されている状態にある。
【００２７】
携帯電話のキー操作等のトリガーとなる操作に基づいてトリガー信号が生成され、フォトダイオード回路１１０の出力電流を読み取る必要が生じたタイミングで、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６にも電源電圧が供給される。この際、フォトダイオード回路１１０のフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２の容量には既に所定の電圧が供給されており、また、電流アンプ１１２の各寄生容量にも所定の電圧が供給されているため、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２における各寄生容量で過渡的な電流の変化は生じない。このため、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２の各寄生容量の充放電時間が発生せず、低い照度でも半導体光センサの出力電流が安定するまでの時間を大幅に短くすることができる。
【００２８】
具体的には、キー操作等のトリガーとなる操作がなされてから、半導体光センサの出力電流を読み込むまでの時間を、従来にくらべ一桁以上短くすることが可能になる。このため、トリガーとなる操作を行ってからの携帯電話のユーザの待ち時間を可及的に短くすることができる。しかも、スタンバイ状態における半導体光センサの消費電流及び消費電力はごく僅かであり、このため、半導体光センサの消費電力の低減も併せて図ることができる。
【００２９】
図９は、本実施形態に係る携帯電話の全体図を示す図である。この図９に示す携帯電話は、上述した半導体光センサを内蔵している。
【００３０】
図９に示すように、本実施形態に係る携帯電話は、本体部１３０と蓋部１３２とが開閉自在に接続されることにより構成されている。本体部１３０には、キー操作部１３４が設けられている。上述のトリガー信号は、このキー操作部１３４に設けられたキーをユーザが操作することにより生成される。キー操作部１３４にはＬＥＤが埋め込まれており、半導体光センサの検出結果に応じて、ＬＥＤの輝度が調整される。例えば、図１に示したように、半導体光センサの検出結果の出力が低い場合には、ＬＥＤを点灯するが、中程度又は高い場合にはＬＥＤは点灯させない。
【００３１】
また、本実施形態の携帯電話には、開閉検出用の突起部１３６が設けられている。突起部１３６は図中上方に付勢されており、蓋部１３２が閉じられるとこの突起部１３６が下方に押し込まれ、逆に、蓋部１３２が開かれると突起部１３６が上方に突出するようになっている。このため、この携帯電話は、この突起部１３６により、蓋部１３２が開状態であるか、それとも閉状態であるかが検出できるように構成されている。したがって、この突起部１３６により蓋部１３２が閉状態から開状態に移行したことを検出した場合に、これをトリガーとなる操作として、トリガー信号を生成するようにしてもよい。これは、蓋部１３２が開かれたということは、キー操作部１３４が、外部からユーザにより操作され得る状態になったと考えることができるからである。
【００３２】
〔第２実施形態〕
第２実施形態に係る半導体光センサでは、上述した第１実施形態を変形して、電源端子ＶＣＣと、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６との間に、スイッチング回路２００を挿入し、スタンバイ端子ＳＴＢＹからはこのスイッチング回路２００のオン／オフを制御する制御信号を入力するようにしたものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００３３】
図１０は、本実施形態に係る半導体光センサの構成を示すブロック図である。この図１０に示すように、本実施形態に係る半導体光センサは、電源端子ＶＣＣと、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６との間に、スイッチング回路２００が挿入されている。このスイッチング回路２００のオン／オフを制御する制御信号が、スタンバイ端子ＳＴＢＹから入力される。
【００３４】
すなわち、スタンバイ端子ＳＴＢＹから入力される制御信号により、電源端子ＶＣＣから供給されている電源電圧が、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６に供給されるかどうかが切り替わるようになっている。具体的には、携帯電話がスタンバイ状態の場合、スイッチング回路２００がオフになり、電流アンプ１１４及び１１６には、電源電圧が供給されない。しかし、携帯電話がスタンバイ状態から動作状態に移行すると、スイッチング回路２００が所定期間だけオンになり、電源端子ＶＣＣから電流アンプ１１４及び１１６に所定期間だけ電源電圧が供給されるようになる。
【００３５】
上述した第１実施形態と同様に、フォトダイオード回路１１０と初段の電流アンプ１１２には定常的に、電源端子ＶＣＣから電源電圧が供給されている。つまり、スタンバイ状態であると、動作状態であるとに拘わらず、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２には、電源電圧が供給されている。
【００３６】
このように半導体光センサを構成すれば、半導体光センサ内の電源系統を１系統にしつつ、上述した第１実施形態と同様の動作を実現することができる。
【００３７】
〔第３実施形態〕
第３実施形態に係る半導体光センサでは、上述した第１実施形態を変形して、スタンバイ端子ＳＴＢＹに流れ込む電流を半導体光センサの出力電流として用いることにより、半導体光センサの端子の数を削減して、電源端子ＶＣＣとスタンバイ端子ＳＴＢＹとグランド端子ＧＮＤとの３つにしたものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００３８】
図１１は、本実施形態に係る半導体光センサの構成を示すブロック図である。この図１１に示すように、本実施形態に係る半導体光センサは、上述した第１実施形態の半導体光センサから出力端子ＯＵＴが省かれている。すなわち、電源端子ＶＣＣとスタンバイ端子ＳＴＢＹとグランド端子ＧＮＤとの３つの端子が設けられている。電源端子ＶＣＣには、図８（ａ）に示したように定常的に電源電圧が供給されており、スタンバイ端子ＳＴＢＹには図８（ｂ）に示したようにスタンバイ状態から動作状態に移行した後、所定期間だけ、電源電圧が供給される。本実施形態では、この電源電圧からスタンバイ端子ＳＴＢＹに流れる電流が出力電流となる。
【００３９】
図１２は、図１１に示した半導体光センサの最後の電流アンプ１１６部分の具体的な回路構成の一例を示す図である。この図１２に示すように、最後の電流アンプ１１６はトランジスタＱ１４及びＱ１５のカレントミラー回路により構成されている。すなわち、トランジスタＱ１３、Ｑ１４を流れる電流が、カレントミラー回路で増幅されて、トランジスタＱ１５を流れる電流となる。
【００４０】
このように半導体光センサを構成することにより、従来と同様に、３つの端子で半導体光センサ用を構成することができる。このため、これまでの周辺回路に大幅な変更を加えることなく、本実施形態に係る半導体光センサを用いることができる。
【００４１】
〔第４実施形態〕
第４実施形態に係る半導体光センサでは、上述した第１実施形態を変形して、初段の電流アンプ１１２のグランド端子と、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６のグランド端子とを、独立にすることにより、初段の電流アンプ１１２は定常的に動作するようにするとともに、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６はスタンバイ状態から動作状態に移行した後の所定期間だけ動作するようにしたものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００４２】
図１３は、本実施形態に係る半導体光センサの構成を示すブロック図である。この図１３に示すように、本実施形態に係る半導体光センサにおいては、電流アンプ１１２、１１４及び１１６は、いずれも電源端子ＶＣＣに接続されている。但し、初段の電流アンプ１１２は通常のグランド端子ＧＮＤに接続されているが、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６はスタンバイ端子ＳＴＢＹに接続されている。
【００４３】
図１４は、図１３に示した半導体光センサの動作波形を示す図である。この図１４（ａ）に示すように、電源端子ＶＣＣには定常的に電源電圧が供給されている。但し、図１４（ｂ）に示すように、スタンバイ端子ＳＴＢＹには、携帯電話がスタンバイ状態にあるときは電源電圧が供給されているが、携帯電話のキー操作がなされ、この携帯電話がスタンバイ状態から動作状態に移行した際には、このスタンバイ端子ＳＴＢＹへの電源電圧の供給が所定期間だけ停止される。なお、本実施形態においては、スタンバイ状態の場合には、スタンバイ端子ＳＴＢＹに電源電圧が供給されることとしているが、これをオープン状態にするようにしてもよい。すなわち、スタンバイ端子ＳＴＢＹには、動作状態にあるときに、グランド電位が供給されることが条件となる。
【００４４】
そして、所定の時間が経過した後に、半導体光センサからの出力電流が読み込まれて（図１４（ｃ）参照）、このスタンバイ端子ＳＴＢＹへの電源の供給が再び再開する。すなわち、スタンバイ端子ＳＴＢＹには、携帯電話のキー操作後、所定の時間だけ、電源供給が停止される。
【００４５】
フォトダイオード回路１１０と初段の電流アンプ１１２は、電源電圧とグランドとの電位差により、スタンバイ状態であると動作状態であるとに拘わらず動作する。２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６は、スタンバイ状態では電源電圧とスタンバイ端子ＳＴＢＹとの電位差がないため動作しない。このため、図１４（ｄ）及び図１４（ｅ）に示すように、消費電流及び消費電力は低く抑えられている。但し、フォトダイオード回路１１０及び初段の電流アンプ１１２は動作しているので、これらフォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２の各容量は充放電されている状態にある。
【００４６】
携帯電話のキー操作がなされ、フォトダイオード回路１１０の出力電流を読み取る必要が生じたタイミングで、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６のスタンバイ端子ＳＴＢＹの電圧が、所定期間だけ、例えばグランドレベルに低下する。この際、フォトダイオード回路１１０のフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２の容量には既に所定の電圧が供給されており、また、電流アンプ１１２の各素子の寄生容量にも所定の電圧が供給されているため、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２における各寄生容量で過渡的な電流の変化は生じない。このため、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２の各寄生容量の充放電時間が発生せず、低い照度でも半導体光センサの出力電流が安定するまでの時間を大幅に短くすることができる。
【００４７】
そして、所定時間が経過した後、スタンバイ状態ＳＴＢＹには再び電源電圧の供給が開始される。このため、電源端子ＶＣＣに供給されている電源電圧と、スタンバイ状態ＳＴＢＹに供給されている電源電圧との差がなくなり、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６は動作しない状態になる。これにより、スタンバイ状態における半導体光センサの消費電力を低減することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず種々に変形可能である。例えば、上述した実施形態における各端子に供給される電圧関係は一例にすぎず、同様の動作を実現する他の電圧を用いることができる。例えば、図７においては、電源端子ＶＣＣに供給される電源電圧と、スタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される電源電圧とは、同一の電圧であってもよいし、異なる電圧であってもよい。また、フォトダイオード回路１１０に供給される電圧ラインと初段の電流アンプ１１２に供給される電圧ラインとを別々にし、異なる電圧が供給されるようにしてもよい。さらに、グランド端子ＧＮＤに供給される電圧はグランド電位に限るものではなく、電源端子ＶＣＣ及びスタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される電圧より低い電圧であればよい。
【００４９】
同様に、図１３においては、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２、１１４及び１１６とに供給される電圧は、同一の電圧であってもよいし、互いに異なる電圧であってもよい。また、グランド端子からフォトダイオード回路１１０及び初段の電流アンプ１１２に供給される電圧も、同一の電圧であってもよいし、互いに異なる電圧であってもよい。このことは、電流アンプ１１４と電流アンプ１１６に供給される電圧に関しても、同様である。
【００５０】
さらに、上述した実施形態においては、スタンバイ状態を、携帯電話の電源が投入されているがキー操作や通話はなされていない状態と定義、動作状態を、携帯電話のキー操作をユーザが行っていたり、通話をしていたりする状態と定義したが、両者の定義はこれに限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】半導体光センサの出力電流に基づいて、携帯電話のＬＥＤやバックライトの点灯／消灯を制御する制御フローを示す図。
【図２】従来の半導体光センサの構成を示す回路図。
【図３】図２におけるフォトダイオード回路の具体的構成を示す図。
【図４】図３における２つのフォトダイオードの半導体構造を示す断面図。
【図５】図２の半導体光センサの動作波形を示す図。
【図６】図２の半導体光センサの別の動作波形を示す図。
【図７】第１実施形態に係る半導体光センサの構成の一例を示す図。
【図８】図７の半導体光センサの動作波形を示す図。
【図９】図７の半導体光センサを搭載した携帯電話の構成の一例を示す斜視図。
【図１０】第２実施形態に係る半導体光センサの構成の一例を示す図。
【図１１】第３実施形態に係る半導体光センサの構成の一例を示す図。
【図１２】図１１における半導体光センサにおける最後の電流アンプ部分の具体的構成を説明する回路図。
【図１３】第４実施形態に係る半導体光センサの構成の一例を示す図。
【図１４】図１３の半導体光センサの動作波形を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
ＶＣＣ  電源端子
ＳＴＢＹ  スタンバイ端子
ＯＵＴ  出力端子
ＧＮＤ  グランド端子
１１０  フォトダイオード回路
１１２、１１４、１１６  電流アンプ
【図１】
2005083755.tif 000003
【図２】
2005083755.tif 000004
【図３】
2005083755.tif 000005
【図４】
2005083755.tif 000006
【図５】
2005083755.tif 000007
【図６】
2005083755.tif 000008
【図７】
2005083755.tif 000009
【図８】
2005083755.tif 000010
【図９】
2005083755.tif 000011
【図１０】
2005083755.tif 000012
【図１１】
2005083755.tif 000013
【図１２】
2005083755.tif 000014
【図１３】
2005083755.tif 000015
【図１４】
2005083755.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月23日(2003.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリガー信号が入力されることにより、検出結果を出力する、半導体光センサであって、
前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、光照射により生成された光電流を出力する、フォトダイオード回路と、
前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、前記フォトダイオード回路の出力を増幅して出力する、第１アンプと、
前記トリガー信号の入力前には非動作状態であるが、前記トリガー信号を受けて動作状態になり、前記第１アンプの出力を増幅して出力する、第２アンプと、
を備えることを特徴とする半導体光センサ。
【請求項２】
前記フォトダイオード回路には、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第１電源電圧が供給され、
前記第１アンプには、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第２電源電圧が供給され、
前記第２アンプには、前記トリガー信号を受けて第３電源電圧が供給される、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体光センサ。
【請求項３】
前記第１電源電圧と前記第２電源電圧とは同電圧である、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体光センサ。
【請求項４】
前記第１電源電圧と前記第２電源電圧と前記第３電源電圧は同電圧である、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体光センサ。
【請求項５】
前記フォトダイオード回路には、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第１電源電位及び第２電源電位が供給され、
前記第１アンプには、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず前記第１電源電位及び第３電源電位が供給され、
前記第２アンプには、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず前記第１電源電位が供給されるとともに、前記トリガー信号を受けて第４電源電位が供給される、
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体光センサ。
【請求項６】
前記第１電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項５に記載の半導体光センサ。
【請求項７】
前記第１電源電位は正の電位であり、前記第２電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項５に記載の半導体光センサ。
【請求項８】
前記第３電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項７に記載の半導体光センサ。
【請求項９】
前記第４電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項８に記載の半導体光センサ。
【請求項１０】
前記フォトダイオード回路、前記第１アンプ、及び前記第２アンプには、それぞれ第１電源電位が供給され、
前記フォトダイオード回路と前記第１アンプとは、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第２電源電位が供給される第１端子に接続されており、
前記第２アンプは、スイッチング回路を介して前記第１端子に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体光センサ。
【請求項１１】
前記スイッチング回路は、前記トリガー信号を受けてオンになることを特徴とする請求項１０に記載の半導体光センサ。
【請求項１２】
前記フォトダイオード回路、前記第１アンプ、及び前記第２アンプには、それぞれ第１電源電位が供給され、
前記フォトダイオード回路と前記第１アンプとは、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず第２電源電位が供給される第１端子に接続されており、
前記第２アンプは、前記トリガー信号を受けて第３電源電位が供給される第２端子に接続されており、
前記第２端子から前記第２アンプに流れ込む電流を、当該半導体光センサの出力電流として用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体光センサ。
【請求項１３】
前記第３電源電位は抵抗を介して第２端子に供給されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体光センサ。
【請求項１４】
前記第１電源電位はグランド電位であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の半導体光センサ。
【請求項１５】
外部からの操作に基づいてトリガー信号を生成する、トリガー生成部と、
前記トリガー信号が入力されることにより、検出結果を出力する、半導体光センサとを有する、携帯端末であって、
前記半導体光センサは、
前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、光照射により生成された光電流を出力する、フォトダイオード回路と、
前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、前記フォトダイオード回路の出力を増幅して出力する、第１アンプと、
前記トリガー信号を受けて動作状態になり、前記第１アンプの出力を増幅して出力する、第２アンプと、
を備えることを特徴とする携帯端末。
【請求項１６】
前記検出結果に応じて輝度が調整される発光素子部をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の携帯端末。
【請求項１７】
キー操作部をさらに備えるとともに、前記キー操作部が外部から操作されることで前記トリガー信号が生成されることを特徴とする請求項１５に記載の携帯端末。
【請求項１８】
キー操作部を有する本体部と、開かれることで前記キー操作部を外部から操作され得る状態にする蓋部とをさらに備えるとともに、前記蓋部が開かれることで前記トリガー信号が生成されることを特徴とする請求項１５に記載の携帯端末。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光センサ及び携帯端末に関し、特に、消費電力の低減を図りつつ、スタンバイ状態から動作状態に移行した際の応答性を改善した半導体光センサ及びこれを用いた携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体光センサは、周囲の照度(明るさ)に応じてリニアな出力を出力する光センサであり、主に携帯端末において、周囲の照度(明るさ)に応じて液晶のバックライトやキー操作部に設けられているＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦ制御に使用されている。例えば、周囲が明るい場合にはバックライトやキー操作部のＬＥＤを消灯し、暗い場合には点灯したり、或いは、輝度を調整した上で点灯したりして、不要な消費電力を抑えるセンサとして使用されている。
【０００３】
携帯端末では、例えば、図１に示すように、キー操作をした場合等の、所定のタイミングで半導体光センサの出力を読み込み、この半導体光センサの出力に応じて、バックライトやＬＥＤの輝度の調整を行う。
【０００４】
すなわち、この図１の例では、キー操作がされない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）には、バックライトやキー操作部のＬＥＤは現在の状態が維持される（ステップＳ１２）。一方、キー操作がされた場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）には、半導体光センサの出力を読み込む（ステップＳ１４）。そして、半導体光センサの出力が低い場合（ステップＳ１６）には、キー操作部のＬＥＤをオンにするとともに、バックライトをオンにする（ステップＳ１８）。半導体光センサの出力が中程度の場合（ステップＳ２０）には、キー操作部のＬＥＤをオフにするが、バックライトはオンにする（ステップＳ２２）。半導体光センサの出力が高い場合（ステップＳ２４）には、キー操作部のＬＥＤをオフにするとともに、バックライトをオフにする（ステップＳ２６）。
【０００５】
図２は、従来の半導体光センサの回路構成を示すブロック図である。この図２に示すように、従来の半導体光センサは、電源端子ＶＣＣとグランド端子ＧＮＤとの間に接続された、フォトダイオード回路１０と、複数の直列に接続された電流アンプ１２、１４及び１６とを備えて構成されている。フォトダイオード回路１０の出力は、直列に接続された電流アンプ１２、１４及び１６で増幅されて、出力端子ＯＵＴから出力電流として出力される。
【０００６】
図３は、フォトダイオード回路１０の具体的な回路構成の一例を示す図であり、図４は、図３のフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２の断面構造図である。これら図３及び図４に示すようなフォトダイオード回路１０は、例えば、特開平２００２−２１７４４８号（特許文献１）に開示されている。図３に示すように、フォトダイオード回路１０は、これらフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２に加えて、トランジスタＱ１〜Ｑ４を備えて構成されている。トランジスタＱ１及びＱ２により、ｎ倍のカレントミラー回路が構成されており、トランジスタＱ３及びＱ４により、ｍ倍のカレントミラー回路が構成されている。
【０００７】
図４に示すように、フォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２は、カソード電極が、共通のＮ形半導体領域により構成されており、フォトダイオードＰＤ２のアノード側がＰ形半導体領域を介してグランドＧＮＤに接続されており、フォトダイオードＰＤ１のアノード側がＰ形半導体領域を介してアノード電極に接続されている。
【０００８】
図５は、図２に示した半導体光センサの動作波形を示す図である。この図５（ｂ）に示すように、従来においては電源端子ＶＣＣに定常的に電圧が供給されている。このため、図５（ｃ）に示すように出力端子ＯＵＴからの出力電流も定常的に流れており、したがって、図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示すように、消費電流や消費電力も定常的なものとなる。
【０００９】
図５（ａ）に示すように、所定のタイミングで携帯端末のキー操作がなされたとすると、キー操作された時点から所定の期間経過後に、半導体光センサの出力電流の読み込みが行われ、その読み込み結果に基づいて、キー操作部のＬＥＤが点灯したり、バックライトが点灯したりする。
【００１０】
しかし、このような半導体光センサでは、電源端子ＶＣＣに電源が定常的に供給されているので、フォトダイオード回路１０に光が当たっていれば常にそれに応じた電流が出力されてしまう。このため、半導体光センサで光照度を検出する必要のない期間でも、電力が消費されてしまう。
【００１１】
それを避けるため、従来、半導体光センサを使用する場合には、図６に示すように、定常的には電源端子ＶＣＣへの電源供給を停止しておき、携帯端末のキー操作が行われたタイミングで、電源端子ＶＣＣに電源の供給を開始するようにしている。そして、所定の時間が経過し、出力電流の読み込みが行われた後に、この電源端子ＶＣＣへの電源供給を停止するようにしている。このようにすれば、キー操作が行われた際には、携帯端末の照度を検出することができるとともに、消費電力の低減を図ることができる。
【特許文献１】特開平２００２−２１７４４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、図６に示したようなやり方で電源端子ＶＣＣへ電源を供給すると、電源端子ＶＣＣへの電源の供給が開始された後に、フォトダイオード回路１０や初段の電流アンプ１２に電流が流れることとなり、この電流により、フォトダイオード回路１０や電流アンプ１２の各素子の寄生容量への充放電が行われることとなる。この半導体光センサでは、これらの寄生容量への充放電電流は、図３のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に流れる光電流により供給される。
【００１３】
この光電流は１００ルクス程度の照度下で数ｎＡ程度の微小電流であるため、各寄生容量への充放電に時間がかかってしまう。さらに、半導体光センサにおいては、光電流は照度によって変化するため、より低い照度では光電流もさらに微小になり、より一層、各寄生容量への充放電に時間がかかってしまうこととなる。
【００１４】
このため、キー操作がなされてから半導体光センサの出力電流を読み込むことができるようになるまでの時間Ｔｗａｉｔが、数十ｍＳ〜１００ｍＳの時間がかかってしまうという問題があった。そして、この間、ユーザは携帯端末のキー操作部のＬＥＤやバックライトの調光が行われないまま、たとえば画面が見難いまま使用しなければならないという問題があった。このため、消費電力を低減するとともに、キー操作等のあるタイミングから半導体光センサの出力電流の読込までの時間を短縮したいという強い要望があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体光センサは、トリガー信号が入力されることにより、検出結果を出力する、半導体光センサであって、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、光照射により生成された光電流を出力する、フォトダイオード回路と、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、前記フォトダイオード回路の出力を増幅して出力する、第１アンプと、前記トリガー信号の入力前には非動作状態であるが、前記トリガー信号を受けて動作状態になり、前記第１アンプの出力を増幅して出力する、第２アンプと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る携帯端末は、外部からの操作に基づいてトリガー信号を生成する、トリガー生成部と、前記トリガー信号が入力されることにより、検出結果を出力する、半導体光センサとを有する、携帯端末であって、前記半導体光センサは、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、光照射により生成された光電流を出力する、フォトダイオード回路と、前記トリガー信号の入力の前後に拘わらず動作状態にあり、前記フォトダイオード回路の出力を増幅して出力する、第１アンプと、前記トリガー信号を受けて動作状態になり、前記第１アンプの出力を増幅して出力する、第２アンプと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体光センサの消費電力を低減するとともに、キー操作等のあるタイミングから半導体光センサの出力電流を読み込むまでの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る半導体光センサでは、スタンバイ状態の際には、フォトダイオード回路と初段の電流アンプにのみ電源電圧を供給して動作させておき、２段目以降の電流アンプは動作させない。そして、キー操作等のトリガーとなる操作がなされてスタンバイ状態から動作状態に移行した際には、２段目以降の電流アンプにも電源電圧を供給することにより動作させて、トリガーとなる操作から半導体光センサの出力電流が安定するまでの時間を短縮するとともに、消費電力の低減を図ったものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００１９】
図７は、本実施形態に係る半導体光センサの構成を示すブロック図である。この図７に示すように、本実施形態に係る半導体光センサは、フォトダイオード回路１１０と、初段の電流アンプ１１２と、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６とを備えて構成されている。本実施形態においては、２段目以降の電流アンプの個数は、任意である。
【００２０】
フォトダイオード回路１１０と初段の電流アンプ１１２とは、電源端子ＶＣＣに接続されており、この電源端子ＶＣＣから電源の供給を受けるようになっている。一方、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６はスタンバイ端子ＳＴＢＹに接続されており、このスタンバイ端子ＳＴＢＹから電源の供給を受けるようになっている。すなわち、本実施形態においては、フォトダイオード回路１１０及び初段の電流アンプ１１２の電源供給ラインと、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６の電源供給ラインとを、それぞれ独立にしている。また、これらフォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２、１１４及び１１６は、いずれもグランド端子ＧＮＤに接続されている。
【００２１】
フォトダイオード回路１１０の出力は、最初の段の電流アンプ１１２に入力されている。最初の段の電流アンプ１１２の出力は、２段目の電流アンプ１１４に入力されている。このように各電流アンプは直列に接続され、最後の段の電流アンプ１１４の出力は、出力端子ＯＵＴに接続されている。この出力端子ＯＵＴから流れる電流が、この半導体光センサの出力電流となる。
【００２２】
フォトダイオード回路１１０の構成は、上述した図３と同様である。したがって、フォトダイオード回路１１０では、入力された光照射におよそ比例した光電流が生成され、初段の電流アンプ１１２に入力される。この光電流は、電流アンプ１１２、電流アンプ１１４、及び、電流アンプ１１６で順次増幅され、出力端子ＯＵＴから出力電流として出力される。
【００２３】
図８（ａ）乃至図８（ｅ）は、図７に示した半導体光センサの動作波形を示す図である。図８（ａ）に示すように、電源端子ＶＣＣには定常的に電源電圧が供給されているが、図８（ｂ）に示すように、スタンバイ端子ＳＴＢＹには携帯端末がスタンバイ状態にあるときは電源電圧が供給されていない。ここで、本実施形態において、スタンバイ状態とは、携帯端末の電源が投入されているがキー操作や通話はなされていない状態と定義することができる。
【００２４】
そして、携帯端末のキー操作がなされ、この携帯端末がスタンバイ状態から動作状態に移行した際には、このスタンバイ端子ＳＴＢＹに電源電圧が供給される。ここで、本実施形態において、動作状態とは、携帯端末のキー操作をユーザが行っていたり、通話をしていたりする状態と定義することができる。
【００２５】
そして、所定の時間が経過した後に、半導体光センサからの出力電流が読み込まれて（図８（ｃ）参照）、このスタンバイ端子ＳＴＢＹへの電源の供給が再び停止する。すなわち、スタンバイ端子ＳＴＢＹには、携帯端末のキー操作後、所定の時間だけ、半導体光センサの外部から電源が供給されることとなる。
【００２６】
スタンバイ状態では、フォトダイオード回路１１０と初段の電流アンプ１１２には電源電圧が供給されているが、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６には電源電圧が供給されていない。このため、図８（ｄ）及び図８（ｅ）に示すように、消費電流及び消費電力は低く抑えられている。但し、フォトダイオード回路１１０及び初段の電流アンプ１１２にはスタンバイ状態から電源電圧が供給されているので、これらフォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２は動作している状態にあり、その各素子の寄生容量は充放電されている状態にある。
【００２７】
携帯端末のキー操作等のトリガーとなる操作に基づいてトリガー信号が生成され、フォトダイオード回路１１０の出力電流を読み取る必要が生じたタイミングで、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６にも電源電圧が供給される。この際、フォトダイオード回路１１０のフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２の容量には既に所定の電圧が供給されており、また、電流アンプ１１２の各寄生容量にも所定の電圧が供給されているため、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２における各寄生容量で過渡的な電流の変化は生じない。このため、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２の各寄生容量の充放電時間が発生せず、低い照度でも半導体光センサの出力電流が安定するまでの時間を大幅に短くすることができる。
【００２８】
具体的には、キー操作等のトリガーとなる操作がなされてから、半導体光センサの出力電流を読み込むまでの時間を、従来にくらべ一桁以上短くすることが可能になる。このため、トリガーとなる操作を行ってからの携帯端末のユーザの待ち時間を可及的に短くすることができる。しかも、スタンバイ状態における半導体光センサの消費電流及び消費電力はごく僅かであり、このため、半導体光センサの消費電力の低減も併せて図ることができる。
【００２９】
図９は、本実施形態に係る携帯端末の全体図を示す図である。この図９に示す携帯端末は、上述した半導体光センサを内蔵している。
【００３０】
図９に示すように、本実施形態に係る携帯端末は、本体部１３０と蓋部１３２とが開閉自在に接続されることにより構成されている。本体部１３０には、キー操作部１３４が設けられている。上述のトリガー信号は、このキー操作部１３４に設けられたキーをユーザが操作することにより生成される。キー操作部１３４にはＬＥＤが埋め込まれており、半導体光センサの検出結果に応じて、ＬＥＤの輝度が調整される。例えば、図１に示したように、半導体光センサの検出結果の出力が低い場合には、ＬＥＤを点灯するが、中程度又は高い場合にはＬＥＤは点灯させない。
【００３１】
また、本実施形態の携帯端末には、開閉検出用の突起部１３６が設けられている。突起部１３６は図中上方に付勢されており、蓋部１３２が閉じられるとこの突起部１３６が下方に押し込まれ、逆に、蓋部１３２が開かれると突起部１３６が上方に突出するようになっている。このため、この携帯端末は、この突起部１３６により、蓋部１３２が開状態であるか、それとも閉状態であるかが検出できるように構成されている。したがって、この突起部１３６により蓋部１３２が閉状態から開状態に移行したことを検出した場合に、これをトリガーとなる操作として、トリガー信号を生成するようにしてもよい。これは、蓋部１３２が開かれたということは、キー操作部１３４が、外部からユーザにより操作され得る状態になったと考えることができるからである。
【００３２】
〔第２実施形態〕
第２実施形態に係る半導体光センサでは、上述した第１実施形態を変形して、電源端子ＶＣＣと、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６との間に、スイッチング回路２００を挿入し、スタンバイ端子ＳＴＢＹからはこのスイッチング回路２００のオン／オフを制御する制御信号を入力するようにしたものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００３３】
図１０は、本実施形態に係る半導体光センサの構成を示すブロック図である。この図１０に示すように、本実施形態に係る半導体光センサは、電源端子ＶＣＣと、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６との間に、スイッチング回路２００が挿入されている。このスイッチング回路２００のオン／オフを制御する制御信号が、スタンバイ端子ＳＴＢＹから入力される。
【００３４】
すなわち、スタンバイ端子ＳＴＢＹから入力される制御信号により、電源端子ＶＣＣから供給されている電源電圧が、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６に供給されるかどうかが切り替わるようになっている。具体的には、携帯端末がスタンバイ状態の場合、スイッチング回路２００がオフになり、電流アンプ１１４及び１１６には、電源電圧が供給されない。しかし、携帯端末がスタンバイ状態から動作状態に移行すると、スイッチング回路２００が所定期間だけオンになり、電源端子ＶＣＣから電流アンプ１１４及び１１６に所定期間だけ電源電圧が供給されるようになる。
【００３５】
上述した第１実施形態と同様に、フォトダイオード回路１１０と初段の電流アンプ１１２には定常的に、電源端子ＶＣＣから電源電圧が供給されている。つまり、スタンバイ状態であると、動作状態であるとに拘わらず、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２には、電源電圧が供給されている。
【００３６】
このように半導体光センサを構成すれば、半導体光センサ内の電源系統を１系統にしつつ、上述した第１実施形態と同様の動作を実現することができる。
【００３７】
〔第３実施形態〕
第３実施形態に係る半導体光センサでは、上述した第１実施形態を変形して、スタンバイ端子ＳＴＢＹに流れ込む電流を半導体光センサの出力電流として用いることにより、半導体光センサの端子の数を削減して、電源端子ＶＣＣとスタンバイ端子ＳＴＢＹとグランド端子ＧＮＤとの３つにしたものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００３８】
図１１は、本実施形態に係る半導体光センサの構成を示すブロック図である。この図１１に示すように、本実施形態に係る半導体光センサは、上述した第１実施形態の半導体光センサから出力端子ＯＵＴが省かれている。すなわち、電源端子ＶＣＣとスタンバイ端子ＳＴＢＹとグランド端子ＧＮＤとの３つの端子が設けられている。電源端子ＶＣＣには、図８（ａ）に示したように定常的に電源電圧が供給されており、スタンバイ端子ＳＴＢＹには図８（ｂ）に示したようにスタンバイ状態から動作状態に移行した後、所定期間だけ、電源電圧が供給される。本実施形態では、この電源電圧からスタンバイ端子ＳＴＢＹに流れる電流が出力電流となる。
【００３９】
図１２は、図１１に示した半導体光センサの最後の電流アンプ１１６部分の具体的な回路構成の一例を示す図である。この図１２に示すように、最後の電流アンプ１１６はトランジスタＱ１４及びＱ１５のカレントミラー回路により構成されている。すなわち、トランジスタＱ１３、Ｑ１４を流れる電流が、カレントミラー回路で増幅されて、トランジスタＱ１５を流れる電流となる。
【００４０】
このように半導体光センサを構成することにより、従来と同様に、３つの端子で半導体光センサ用を構成することができる。このため、これまでの周辺回路に大幅な変更を加えることなく、本実施形態に係る半導体光センサを用いることができる。
【００４１】
〔第４実施形態〕
第４実施形態に係る半導体光センサでは、上述した第１実施形態を変形して、初段の電流アンプ１１２のグランド端子と、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６のグランド端子とを、独立にすることにより、初段の電流アンプ１１２は定常的に動作するようにするとともに、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６はスタンバイ状態から動作状態に移行した後の所定期間だけ動作するようにしたものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００４２】
図１３は、本実施形態に係る半導体光センサの構成を示すブロック図である。この図１３に示すように、本実施形態に係る半導体光センサにおいては、電流アンプ１１２、１１４及び１１６は、いずれも電源端子ＶＣＣに接続されている。但し、初段の電流アンプ１１２は通常のグランド端子ＧＮＤに接続されているが、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６はスタンバイ端子ＳＴＢＹに接続されている。
【００４３】
図１４は、図１３に示した半導体光センサの動作波形を示す図である。この図１４（ａ）に示すように、電源端子ＶＣＣには定常的に電源電圧が供給されている。但し、図１４（ｂ）に示すように、スタンバイ端子ＳＴＢＹには、携帯端末がスタンバイ状態にあるときは電源電圧が供給されているが、携帯端末のキー操作がなされ、この携帯端末がスタンバイ状態から動作状態に移行した際には、このスタンバイ端子ＳＴＢＹへの電源電圧の供給が所定期間だけ停止される。なお、本実施形態においては、スタンバイ状態の場合には、スタンバイ端子ＳＴＢＹに電源電圧が供給されることとしているが、これをオープン状態にするようにしてもよい。すなわち、スタンバイ端子ＳＴＢＹには、動作状態にあるときに、グランド電位が供給されることが条件となる。
【００４４】
そして、所定の時間が経過した後に、半導体光センサからの出力電流が読み込まれて（図１４（ｃ）参照）、このスタンバイ端子ＳＴＢＹへの電源の供給が再び再開する。すなわち、スタンバイ端子ＳＴＢＹには、携帯端末のキー操作後、所定の時間だけ、電源供給が停止される。
【００４５】
フォトダイオード回路１１０と初段の電流アンプ１１２は、電源電圧とグランドとの電位差により、スタンバイ状態であると動作状態であるとに拘わらず動作する。２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６は、スタンバイ状態では電源電圧とスタンバイ端子ＳＴＢＹとの電位差がないため動作しない。このため、図１４（ｄ）及び図１４（ｅ）に示すように、消費電流及び消費電力は低く抑えられている。但し、フォトダイオード回路１１０及び初段の電流アンプ１１２は動作しているので、これらフォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２の各容量は充放電されている状態にある。
【００４６】
携帯端末のキー操作がなされ、フォトダイオード回路１１０の出力電流を読み取る必要が生じたタイミングで、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６のスタンバイ端子ＳＴＢＹの電圧が、所定期間だけ、例えばグランドレベルに低下する。この際、フォトダイオード回路１１０のフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２の容量には既に所定の電圧が供給されており、また、電流アンプ１１２の各素子の寄生容量にも所定の電圧が供給されているため、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２における各寄生容量で過渡的な電流の変化は生じない。このため、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２の各寄生容量の充放電時間が発生せず、低い照度でも半導体光センサの出力電流が安定するまでの時間を大幅に短くすることができる。
【００４７】
そして、所定時間が経過した後、スタンバイ状態ＳＴＢＹには再び電源電圧の供給が開始される。このため、電源端子ＶＣＣに供給されている電源電圧と、スタンバイ状態ＳＴＢＹに供給されている電源電圧との差がなくなり、２段目以降の電流アンプ１１４及び１１６は動作しない状態になる。これにより、スタンバイ状態における半導体光センサの消費電力を低減することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず種々に変形可能である。例えば、上述した実施形態における各端子に供給される電圧関係は一例にすぎず、同様の動作を実現する他の電圧を用いることができる。例えば、図７においては、電源端子ＶＣＣに供給される電源電圧と、スタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される電源電圧とは、同一の電圧であってもよいし、異なる電圧であってもよい。また、フォトダイオード回路１１０に供給される電圧ラインと初段の電流アンプ１１２に供給される電圧ラインとを別々にし、異なる電圧が供給されるようにしてもよい。さらに、グランド端子ＧＮＤに供給される電圧はグランド電位に限るものではなく、電源端子ＶＣＣ及びスタンバイ端子ＳＴＢＹに供給される電圧より低い電圧であればよい。
【００４９】
同様に、図１３においては、フォトダイオード回路１１０と電流アンプ１１２、１１４及び１１６とに供給される電圧は、同一の電圧であってもよいし、互いに異なる電圧であってもよい。また、グランド端子からフォトダイオード回路１１０及び初段の電流アンプ１１２に供給される電圧も、同一の電圧であってもよいし、互いに異なる電圧であってもよい。このことは、電流アンプ１１４と電流アンプ１１６に供給される電圧に関しても、同様である。
【００５０】
さらに、上述した実施形態においては、スタンバイ状態を、携帯端末の電源が投入されているがキー操作や通話はなされていない状態と定義、動作状態を、携帯端末のキー操作をユーザが行っていたり、通話をしていたりする状態と定義したが、両者の定義はこれに限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】半導体光センサの出力電流に基づいて、携帯端末のＬＥＤやバックライトの点灯／消灯を制御する制御フローを示す図。
【図２】従来の半導体光センサの構成を示す回路図。
【図３】図２におけるフォトダイオード回路の具体的構成を示す図。
【図４】図３における２つのフォトダイオードの半導体構造を示す断面図。
【図５】図２の半導体光センサの動作波形を示す図。
【図６】図２の半導体光センサの別の動作波形を示す図。
【図７】第１実施形態に係る半導体光センサの構成の一例を示す図。
【図８】図７の半導体光センサの動作波形を示す図。
【図９】図７の半導体光センサを搭載した携帯端末の構成の一例を示す斜視図。
【図１０】第２実施形態に係る半導体光センサの構成の一例を示す図。
【図１１】第３実施形態に係る半導体光センサの構成の一例を示す図。
【図１２】図１１における半導体光センサにおける最後の電流アンプ部分の具体的構成を説明する回路図。
【図１３】第４実施形態に係る半導体光センサの構成の一例を示す図。
【図１４】図１３の半導体光センサの動作波形を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
ＶＣＣ  電源端子
ＳＴＢＹ  スタンバイ端子
ＯＵＴ  出力端子
ＧＮＤ  グランド端子
１１０  フォトダイオード回路
１１２、１１４、１１６  電流アンプ