(57)【要約】【課題】周囲の明るさを正確に検出できると共に照度の検出結果の出力を安定化できる照度センサを提供する。【解決手段】この照度センサ１０は、第１,第２の受光部１,２が出力する第１,第２の受光信号Ｉin１,Ｉin２をＡＤ変換した第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２が信号処理回路６に入力される。信号処理回路６は第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２の比(ＡＤＣ２/ＡＤＣ１)が予め定められた範囲を超えていないと判断した場合に第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２を出力データ記憶回路７に出力する。一方、信号処理回路６は上記比(ＡＤＣ２/ＡＤＣ１)が予め定められた範囲を超えていると判断した場合に第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２を出力データ記憶回路７に出力しない。上記範囲の設定によって、出力データ記憶回路７に記憶させて出力する受光信号を取捨選択できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光に応じた第１の受光信号を出力する第１の受光部と、
受光した光に応じた第２の受光信号を出力する第２の受光部と、
上記第１の受光信号と上記第２の受光信号が入力され、上記第１の受光信号と上記第２の受光信号を信号処理して上記第１の受光信号に対する上記第２の受光信号の相異が予め定められた範囲を超えているか否かを判断し、上記相異が予め定められた範囲を超えていると判断した場合に、上記第１,第２の受光信号を出力しない一方、上記相異が予め定められた範囲を超えていないと判断した場合に、上記第１,第２の受光信号を出力する信号処理部と、
上記信号処理部が出力した上記第１,第２の受光信号を記憶すると共に上記第１,第２の受光信号を出力する出力記憶部と
を備えることを特徴する照度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の照度センサにおいて、
上記第１の受光部の分光感度特性と上記第２の受光部の分光感度特性とが互いに異なっていることを特徴する照度センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の照度センサにおいて、
上記第１の受光部は、可視光から赤外光までの波長領域に感度を有し、
上記第２の受光部は、赤外光の波長領域に感度ピークを有することを特徴とする照度センサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の照度センサにおいて、
上記第１,第２の受光信号は電流信号であり、
上記信号処理部は、
上記第１の受光信号と上記第２の受光信号との比を算出し、この比が予め設定された数値範囲内であるときに上記第１,第２の受光信号を出力する一方、上記比が上記数値範囲外であるときに上記第１,第２の受光信号を出力しないことを特徴とする照度センサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の照度センサにおいて、
上記第１の受光部と上記第２の受光部のうちの一方の受光部は、円形状の受光面を有し、
上記第１の受光部と上記第２の受光部のうちの他方の受光部は、上記円形状の受光面を囲む環状の受光面を有することを特徴とする照度センサ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の照度センサにおいて、
上記第１,第２の受光信号は、電流信号であり、
上記信号処理部は、
上記第１の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を出力する第１のアナログ-デジタル変換回路と、
上記第２の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を出力する第２のアナログ-デジタル変換回路と
を有することを特徴とする照度センサ。
【請求項７】
請求項６に記載の照度センサにおいて、
上記第１,第２のアナログ-デジタル変換回路は、
入力された電流信号に応じた電荷を蓄える積分コンデンサを含むと共に上記積分コンデンサが蓄える電荷量に対応する電圧を出力する積分回路と、
上記積分回路の出力電圧と予め設定された基準電圧とを比較して、上記出力電圧と基準電圧との間の高低の比較結果を２値のパルス信号として出力する比較回路と、
上記パルス信号をクロック信号に同期して取り込んでビットストリーム信号を出力するフリップフロップおよび上記ビットストリーム信号のアクティブパルスを計数するカウンタを含むと共にこのカウンタによる計数結果をアナログ‐デジタル変換した出力値として出力する出力回路と、
上記ビットストリーム信号のアクティブパルス期間に上記積分回路の積分コンデンサを放電させる放電回路と
を有する積分型アナログ‐デジタル変換回路であることを特徴とする照度センサ。
【請求項８】
請求項６または７に記載の照度センサにおいて、
上記第１,第２のアナログ-デジタル変換回路の１回の積分時間が１００ｍ秒以内であり、
上記信号処理部は、
上記第１,第２の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を上記積分時間以上の予め設定された時間間隔で信号処理して上記第１の受光信号に対する上記第２の受光信号の相異が上記予め設定された範囲を超えているか否かを判断し、予め設定された回数続けて上記相異が上記予め設定された範囲を超えていないと判断したときに、上記第１,第２の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を出力する一方、上記相異が予め設定された範囲を超えていないと連続して判断した回数が上記予め設定された回数未満であるときに、上記第１,第２の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を出力しないこと特徴とする照度センサ。
【請求項９】
画面を表示する表示パネルと、
上記表示パネルを照射するバックライトと、
上記バックライトを制御するバックライト制御部と、
請求項１から７のいずれか１つに記載の照度センサと
を備え、
上記バックライト制御部は、
上記照度センサが備える上記出力記憶部が出力する上記受光信号に基づいて、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光の明るさを検出する照度センサ、および、この照度センサを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や電子ブックなどの携帯機器は、バックライトの明るさ(発光量)を周囲の明るさに応じるように制御するために、液晶パネルに周囲の明るさを検知する照度センサを搭載する場合がある。この場合、電力消耗を抑えることが可能になり、視認性を向上することも可能になる。
【０００３】
なお、照度センサとしては、シリコンフォトダイオードが用いられたセンサが代表的である。シリコンフォトダイオードは、小型であると共に応答が高速であるので、幅広く用いられている。
【０００４】
しかしながら、シリコンフォトダイオードの分光感度特性は、人間の視感度とは大きく異なり、赤外領域の感度が強くなる。ここで、受光量と光電流との関係(光電感度)は、入射光の波長によって異なり、この波長と光電感度との関係を「分光感度特性」と称する。
【０００５】
このため、照度センサとして、シリコンフォトダイオードを用いながら、人間の視感度に近い分光感度特性を有するセンサへの要望が高まっている。この人間の視感度に近い分光感度特性を実現する方式として、複数の異なる分光感度特性のフォトダイオードに流れる電流を減算する方式が知られている。このような方式を用いた照度センサが、特許文献１(特開２００７−７３５９１号公報)で開示されている。
【０００６】
図１０は、特許文献１において提案された照度センサの要部の構成を示す回路図である。図１０に示すように、特許文献１の照度センサには、カレントミラー回路が用いられている。
【０００７】
照度センサは、フォトダイオードＰＤ１とフォダイオードＰＤ２とを有し、フォトダイオードＰＤ１には、周囲の明るさに応じて電流Ｉin１が流れ、フォトダイオードＰＤ２には、周囲の明るさに応じて電流Ｉin２が流れる。トランジスタＱＰ１とトランジスタＱＰ２は、カレントミラー回路を構成し、トランジスタＱＰ２のコレクタ電流は、フォトダイオードＰＤ１に流れる電流Ｉin１に応じた電流(Ｉin１×α)となる。αは任意の係数である。
【０００８】
上記フォトダイオードＰＤ１とフォトダイオードＰＤ２は、光の波長に対する分光感度特性が異なり、フォトダイオードＰＤ２に流れる電流Ｉin２からフォトダイオードＰＤ１に流れる電流Ｉin１の電流量に応じた電流(Ｉin１×α)を減算することにより、照度センサで視感度に近い分光感度特性を実現することが可能になる。
【０００９】
一方、アナログ‐デジタル変換回路を用いてセンサ出力をデジタル値に変換する方法が知られている。例えば、出力された電流をデジタル値に変換することにより、ＣＰＵやマイクロコンピュータにより、ソフトウェアでの処理が容易になる。特に、積分型のアナログ‐デジタル変換回路は、簡単な構成で高精度な分解能を実現できる特徴がある。これは、照度センサのように低速でありながら、高い分解能(１６ビット程度)を要求されるデバイスに適している。
【００１０】
図１１は、アナログ‐デジタル変換回路を備えた照度センサの要部の構成を示す回路図である。この照度センサは、フォトダイオードＰＤ１とフォダイオードＰＤ２を含んで構成され、上記フォトダイオードＰＤ１には、周囲の明るさに応じて電流Ｉin１が流れ、フォトダイオードＰＤ２には、周囲の明るさに応じて電流Ｉin２が流れる。
【００１１】
上記電流Ｉin１をアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１でアナログ‐デジタル変換した結果がデジタル値ＡＤＣout１となり、上記電流Ｉin２をアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２でアナログ‐デジタル変換した結果がデジタル値ＡＤＣout２となる。そして、乗算器ＭＬＰでデジタル値ＡＤＣout１をα倍(αは任意の係数)とし、減算器ＳＢＴでデジタル値ＡＤＣout２からデジタル値ＡＤＣout１に応じた値(ＡＤＣout１×α)を減算した値(ＡＤＣout２−ＡＤＣout1×α)を出力する。この照度センサによれば、視感度に近い分光感度特性を実現することが可能になる。
【００１２】
一方、特許文献２(特開２０１０−２７４１８号公報)には、照明制御システムが開示されている。この照明制御システムでは、照度センサで検出した照度値が目標値になるように、照明器具を点灯制御する点灯制御装置を備えている。上記照明制御システムは、照度センサで検出した照度値が目標値未満であり、上記点灯制御装置が調光制御を行った後の次の検出周期で照度センサが検出した照度値が所定の範囲を越える変化をしない場合には、１周期前の調光制御状態に戻す修正制御部を有している。この照明制御システムによれば、照度センサの受光部の上に物が置かれて照度センサで照度値が正しく検出できない場合に、上記点灯制御装置が照明器具の出力を無駄に上昇させることを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−７３５９１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１２に、照度センサ５０２が搭載された携帯機器である表示装置５０１の概略構成を示す。照度センサ５０２は、表示装置５０１のボード５０３に実装され、照度センサ５０２の上部は表示装置５０１の表示パネル５０５に覆われることになる。上記表示パネル５０５は、照度センサ５０２の受光部５０２ａへの光を透過するような透明パネル部５０５ａと光を透過しないパネル部５０５ｂとで構成される。
【００１５】
この表示装置５０１では、点光源と見なされる光源５０７から表示パネル５０５に対して斜めに光５０８が入射した場合、透明パネル部５０５ａを透過した光が照度センサ５０２に対して斜めに入射するが、光を透過しないパネル部５０５ｂで入射光の一部が遮断され、照度センサ５０２の受光部５０２ａに届かなくなることが考えられる。したがって、携帯機器である表示装置５０１を光源に対して傾けると、照度センサ５０２で検出する照度が著しく変化することになる。
【００１６】
実用上、携帯機器は、常に手で持った状態で使われることになるので、使用者の手の動きで表示パネル５０５を光源に対して傾けることが頻繁に起こり得る。ここで、太陽光は十分に平行光であり、十分な光量が受光部５０２ａに入るので、照度センサ５０２で検出する照度の変化はそれほど大きくはならない。
【００１７】
しかし、蛍光灯,ＬＥＤ電球,白熱灯などの人工的な光源は、点光源となり易く、携帯機器のわずかな傾きにより、上記光源からの光による照度の変化が著しくなる。
【００１８】
上記表示装置５０１は、上記照度センサ５０２で周囲の明るさを検出し、この検出した結果によってバックライトの発光量をコントロールし、表示装置５０１の周囲の照度に応じた見やすい画面を利用者に表示することができる。
【００１９】
しかし、上述のように、わずかな傾きで変化した照度に対して、バックライトの発光量が常にコントロールされると、バックライトの発光量が頻繁に調整されることになる。これは、表示パネル５０５の照度が頻繁に変化することになって、表示装置(携帯機器)５０１を使用する人にとっては、煩わしく感じるという課題がある。
【００２０】
これに対し、前述の特許文献１に開示の照度センサでは、視感度に近い分光感度特性を実現しているものの、点光源に対する傾斜等によって照度が瞬間的(過渡的)に変化したときに照度を表す出力信号も変化するので、上述の課題を解決できない。
【００２１】
また、前述の特許文献２でも、照度センサは、所定の検出周期で検出した照度値を出力するので、この照度センサが出力する照度値が一時的に変化した場合にもこの照度値の変化に追随して照明器具の出力を制御させる照明制御が頻繁に働いてしまうことになる。
【００２２】
そこで、この発明の課題は、周囲の明るさを正確に検出できると共に照度の検出結果の出力を安定化できる照度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するため、この発明の照度センサは、受光した光に応じた第１の受光信号を出力する第１の受光部と、
受光した光に応じた第２の受光信号を出力する第２の受光部と、
上記第１の受光信号と上記第２の受光信号が入力され、上記第１の受光信号と上記第２の受光信号を信号処理して上記第１の受光信号に対する上記第２の受光信号の相異が予め定められた範囲を超えているか否かを判断し、上記相異が予め定められた範囲を超えていると判断した場合に、上記第１,第２の受光信号を出力しない一方、上記相異が予め定められた範囲を超えていないと判断した場合に、上記第１,第２の受光信号を出力する信号処理部と、
上記信号処理部が出力した上記第１,第２の受光信号を記憶すると共に上記第１,第２の受光信号を出力する出力記憶部とを備えることを特徴としている。
【００２４】
この発明の照度センサによれば、上記信号処理部は、上記第１,第２の受光部が出力する第１,第２の受光信号を信号処理して上記第１の受光信号に対する上記第２の受光信号の相異が予め定められた範囲を超えていないと判断した場合に、上記第１,第２の受光信号を出力する。一方、上記信号処理部は、上記第１の受光信号に対する上記第２の受光信号の相異が上記予め定められた範囲を超えているときに上記第１,第２の受光信号を出力しない。そして、上記信号処理部が出力した上記第１,第２の受光信号は、上記出力記憶部に記憶され、この出力記憶部から出力される。
【００２５】
したがって、上記第１の受光信号と第２の受光信号との間の相異が上記予め定められた範囲内である場合に、上記出力記憶部に記憶する受光信号を更新して上記出力記憶部から出力することができる。一方、上記第１の受光信号と第２の受光信号との間の相異が上記予め定められた範囲を超えている場合には、上記出力記憶部に記憶した受光信号が更新されず、上記出力記憶部は従前の受光信号を出力する。
【００２６】
よって、この発明の照度センサによれば、上記出力記憶部に記憶させて出力する受光信号を、上記範囲の設定によって取捨選択することが可能となるので、照度の検出結果の出力の安定化を図ることができる。
【００２７】
また、一実施形態の照度センサでは、上記第１の受光部の分光感度特性と上記第２の受光部の分光感度特性とが互いに異なっている。
【００２８】
この実施形態によれば、分光感度特性が互いに異なる第１,第２の受光部の第１,第２の受光信号によって、上記第１,第２の受光部へ入射する周囲の光のスペクトルの変化を検知できる。また、点光源からの光に対して上記第１,第２の受光部の受光面の傾きが変わるなどして、上記分光感度特性が互いに異なる第１,第２の受光部の受光面へ入射する光量が変化すると上記分光感度特性が互いに異なる第１,第２の受光部が出力する第１,第２の受光信号の比が大きく変化する。よって、光源の種類や点光源に対する傾きを検出することが可能になる。
【００２９】
また、一実施形態の照度センサでは、上記第１の受光部は、可視光から赤外光までの波長領域に感度を有し、
上記第２の受光部は、赤外光の波長領域に感度ピークを有する。
【００３０】
この実施形態によれば、上記可視光から赤外光までの波長領域に感度を有する第１の受光部および上記赤外光の波長領域に感度ピークを有する第２の受光部を、視感度に合うようなフィルタ等を用いることなく、シリコンフォトダイオードのみで実現でき、低コスト化を図れる。
【００３１】
また、一実施形態の照度センサでは、上記第１,第２の受光信号は電流信号であり、
上記信号処理部は、
上記第１の受光信号と上記第２の受光信号との比を算出し、この比が予め設定された数値範囲内であるときに上記第１,第２の受光信号を出力する一方、上記比が上記数値範囲外であるときに上記第１,第２の受光信号を出力しない。
【００３２】
この実施形態によれば、点光源からの光に対する上記第１,第２の受光部の受光面の傾きが変わるなどに起因して、上記第１の受光部が出力する電流信号と上記第２の受光部が出力する電流信号との比が予め設定された数値範囲を超えて変動した場合に、上記信号処理部は、上記第１,第２の受光部からの受光信号を出力しない。したがって、照度の検出結果の出力の安定化を図ることができる。
【００３３】
また、一実施形態の照度センサでは、上記第１の受光部と上記第２の受光部のうちの一方の受光部は、円形状の受光面を有し、
上記第１の受光部と上記第２の受光部のうちの他方の受光部は、上記円形状の受光面を囲む環状の受光面を有する。
【００３４】
この実施形態によれば、上記受光面へ入射する光の入射角が変化した時に、上記受光面の法線周りの方向に依存することなく、入射光の傾きを、上記複数の受光部の受光信号によって、検出できる。
【００３５】
また、一実施形態の照度センサでは、上記第１,第２の受光信号は、電流信号であり、
上記信号処理部は、
上記第１の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を出力する第１のアナログ-デジタル変換回路と、
上記第２の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を出力する第２のアナログ-デジタル変換回路とを有する。
【００３６】
この実施形態によれば、第１,第２の受光信号を第１,第２のデジタル信号に変換することで、受光信号の信号処理が容易になる。また、上記受光信号を、外部の表示装置へ照度の測定結果として出力する場合、上記表示装置は一般にＣＰＵ等を備えているので、上記照度の測定結果としての受光信号がデジタル信号であることにより、信号の取り扱いが容易になる。
【００３７】
一方、上記受光信号をアナログ信号としてそのまま記録しておくことは、容量に電荷を溜める等の構成を採用すれば可能であるが、その構成は複雑になり、回路規模が増大する。
【００３８】
また、一実施形態の照度センサでは、上記第１,第２のアナログ-デジタル変換回路は、
入力された電流信号に応じた電荷を蓄える積分コンデンサを含むと共に上記積分コンデンサが蓄える電荷量に対応する電圧を出力する積分回路と、
上記積分回路の出力電圧と予め設定された基準電圧とを比較して、上記出力電圧と基準電圧との間の高低の比較結果を２値のパルス信号として出力する比較回路と、
上記パルス信号をクロック信号に同期して取り込んでビットストリーム信号を出力するフリップフロップおよび上記ビットストリーム信号のアクティブパルスを計数するカウンタを含むと共にこのカウンタによる計数結果をアナログ‐デジタル変換した出力値として出力する出力回路と、
上記ビットストリーム信号のアクティブパルス期間に上記積分回路の積分コンデンサを放電させる放電回路とを有する積分型アナログ‐デジタル変換回路である。
【００３９】
この実施形態によれば、上記受光部が出力する電流信号が上記積分回路で積分される(すなわち平均化される)ことで、上記受光部が出力する電流信号をある係数倍した出力電圧を上記比較回路に入力することができる。よって、上記出力回路の出力値を正確な安定した照度情報として出力できる。
【００４０】
また、一実施形態の照度センサでは、上記第１,第２のアナログ-デジタル変換回路の１回の積分時間が１００ｍ秒以内であり、
上記信号処理部は、
上記第１,第２の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を上記積分時間以上の予め設定された時間間隔で信号処理して上記第１の受光信号に対する上記第２の受光信号の相異が上記予め設定された範囲を超えているか否かを判断し、予め設定された回数続けて上記相異が予め設定された範囲を超えていないと判断したときに、上記第１,第２の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を出力する一方、
上記相異が予め設定された範囲を超えていないと連続して判断した回数が上記予め設定された回数未満であるときに、上記第１,第２の受光信号をアナログ-デジタル変換したデジタル信号を出力しない。
【００４１】
この実施形態によれば、上記第１,第２のアナログ-デジタル変換回路からの上記デジタル信号を信号処理して上記第１の受光信号に対する上記第２の受光信号の相異が予め設定された回数(例えば３回)続けて上記予め設定された範囲内であるときに上記第１,第２の受光信号によるデジタル信号を出力するので、安定した照度情報を出力することができる。また、上記第１,第２のアナログ-デジタル変換回路の１回の積分時間が１００ｍ秒以内であるので、家庭用ＡＣ電源(５０／６０Ｈｚ)によって駆動される人工照明(蛍光灯、白熱灯など)の照度ゆらぎに対する安定性が高くなる。
【００４２】
また、この発明の表示装置は、画面を表示する表示パネルと、
上記表示パネルを照射するバックライトと、
上記バックライトを制御するバックライト制御部と、
請求項１から７のいずれか１つに記載の照度センサと
を備え、
上記バックライト制御部は、
上記照度センサが備える上記出力記憶部が出力する上記受光信号に基づいて、上記バックライトの輝度を制御する。
【００４３】
この発明の表示装置によれば、本発明の照度センサを備えているので、周囲光の照度に応じて、上記バックライトの輝度を制御して画面の明るさを正確に制御することができる。また、上記バックライト制御部により、上記バックライトの輝度を安定して制御でき、周囲の明るさの変化に対して必要以上に頻繁にバックライトの輝度の制御を繰り返さずに済む。よって、表示画面の照度を安定化できると共に消費電力の削減にもつながる。
【発明の効果】
【００４４】
この発明の照度センサによれば、第１,第２の受光部の第１,第２の受光信号を信号処理部で信号処理し上記第１の受光信号に対する上記第２の受光信号の相異が予め定められた範囲を超えているか否かに応じて、出力記憶部に記憶させて出力する受光信号を自動で取捨選択することが可能となるので、照度の検出結果の出力の安定化を図ることができる。
【００４５】
この発明の照度センサを、携帯機器に搭載することで、様々な環境でも周囲の光を正確に検出でき、安定した照度検出結果を出力でき、携帯機器の消費電力も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の照度センサの実施形態を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態の動作概要を説明するフローチャートである。
【図３Ａ】上記実施形態の第１の受光部の構造の一例を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】上記実施形態の第２の受光部の構造の一例を模式的に示す図である。
【図４】上記第１,第２の受光部の分光感度特性を示すグラフである。
【図５】上記第１,第２の受光部に各種光源が入力した場合の出力信号比を示すグラフである。
【図６】上記実施形態の第１,第２の受光部の受光面の形状の一例を示す図である。
【図７】上記実施形態の照度センサが備えるアナログ‐デジタル変換回路の構成を示す回路図である。
【図８】上記アナログ‐デジタル変換回路の動作を示す波形図である。
【図９】上記実施形態の照度センサを備えた表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】カレントミラー回路を備えた従来の照度センサの要部の構成を示す回路図である。
【図１１】アナログ‐デジタル変換回路を備えた従来の照度センサの要部の構成を示す回路図である。
【図１２】照度センサが搭載された表示装置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４８】
図１は、この発明の照度センサの実施形態を示すブロック図である。この実施形態の照度センサは、周囲の環境光を受光する第１の受光部１および第２の受光部２を備える。この第１,第２の受光部１,２は、例えば、フォトダイオード等で構成され、受光した光に応じた受光信号を電流信号として、後段の回路に出力する機能を有する。
【００４９】
また、この実施形態の照度センサは、上記第１の受光部１からの第１の受光信号としての第１の電流信号Ｉin１が入力される第１のアナログ-デジタル変換回路３(以下、第１のＡＤ変換回路３という)と、上記第２の受光部２からの第２の受光信号としての第１の電流信号Ｉin２が入力される第２のアナログ-デジタル変換回路５(以下、第２のＡＤ変換回路５という)を備える。上記第１のＡＤ変換回路３は、上記第１の電流信号Ｉin１をデジタル変換して第１のデジタル信号ＡＤＣ１を出力する。また、上記第２のＡＤ変換回路５は、上記第２の電流信号Ｉin２をデジタル変換して第２のデジタル信号ＡＤＣ２を出力する。
【００５０】
また、この実施形態の照度センサは、信号処理回路６と出力記憶部としての出力データ記憶回路７を備える。上記第１,第２のＡＤ変換回路３,５と上記信号処理回路６とが信号処理部を構成している。上記信号処理回路６は、上記第１,第２のＡＤ変換回路３,５から入力された第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２を予め定められた信号処理、例えば、第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２に対するデータ演算,データ比較等を行う。上記信号処理回路６は、上記信号処理の結果に応じて、上記第１のデジタル信号ＡＤＣ１や第２のデジタル信号ＡＤＣ２を上記出力データ記憶回路７に転送するか否かを判断する。
【００５１】
上記出力データ記憶回路７は、レジスタ等で回路構成され、上記信号処理回路６から入力される上記第１のデジタル信号ＡＤＣ１や第２のデジタル信号ＡＤＣ２を記憶する機能と、上記第１のデジタル信号ＡＤＣ１や第２のデジタル信号ＡＤＣ２を出力する機能を有している。
【００５２】
次に、図２のフローチャートを参照して、この実施形態の照度センサによる照度測定動作の概要を説明する。
【００５３】
まず、ステップＳ１０１において照度測定を開始する。この照度測定の開始は、ハードウェアにおいては電源の投入に相当する。また、デジタル照度センサであれば、上記照度測定の開始は、動作設定レジスタ等の初期化に相当する。
【００５４】
次に、ステップＳ１０２に進み、上記第１,第２の受光部１,２による周囲光の測定を開始する。この測定の期間において、この照度センサの第１,第２の受光部１,２は、それぞれ、受光した光を第１,第２の電流信号Ｉin１,Ｉin２に変換し、アナログ信号である上記第１,第２の電流信号Ｉin１,Ｉin２を、第１,第２のＡＤ変換回路３,５で第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２に変換している。ここで、上記第１,第２のＡＤ変換回路３,５が、積分回路を採用している場合、周囲光の測定に要する時間は上記積分回路の積分時間に依存して変わるが、通常、１００ｍ秒以下の積分時間で測定を終了するのが一般的である。
【００５５】
次に、ステップＳ１０３に進み、上記信号処理回路６は、上記第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２に基づいて、判定値を得るための信号処理として、上記第１のデジタル信号ＡＤＣ１と第２のデジタル信号ＡＤＣ２とを比較する。
【００５６】
ここで、一例として、第１,第２の受光部１,２が、フォトダイオードに視感度に略一致するフィルタを設けた構成である場合、第１,第２の受光部１,２からの第１,第２の電流信号Ｉin１,Ｉin２は、照度に対して線形の結果となる。
【００５７】
また、例えば、上記第１の受光部１と第２の受光部２とが同じ構成であって、第１の受光部１からの第１の電流信号Ｉin１と第２の受光部２からの第２の電流信号Ｉin２とが一致しない場合は、第１の受光部１と第２の受光部２に対して、周囲光が均一に入力されてないことを意味する。点光源から放射される光が第１の受光部１の受光面に入射する入射角度と、上記点光源から放射される光が第２の受光部２の受光面に入射する入射角度とが、一致していない場合、第１の受光部１の第１の電流信号Ｉin１と第２の受光部２の第２の電流信号Ｉin２とが一致しなくなる。したがって、上記第１のデジタル信号ＡＤＣ１と第２のデジタル信号ＡＤＣ２とが一致しなくなる。
【００５８】
上記信号処理回路６は、上記信号処理により、例えば、上記第１のデジタル信号ＡＤＣ１と第２のデジタル信号ＡＤＣ２との比(ＡＤＣ２/ＡＤＣ１)を上記判定値とする。この判定値が、上記第１の電流信号(第１の受光信号)Ｉin１に対する第２の電流信号(第２の受光信号)Ｉin２の相異を表している。
【００５９】
次に、ステップＳ１０４に進み、上記信号処理回路６は、上記デジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２に基づいて求めた判定値である比(ＡＤＣ２/ＡＤＣ１)が、予め定められた範囲(条件)を満たしているか否かを判定する。上記範囲(条件)の設定は、第１,第２の受光部１,２の分光感度特性や受光面に対する配置等で変わる。
【００６０】
例えば、第１の受光部１と第２の受光部２とが同等の受光面積を有していて、この照度センサの受光面において左右対称に配置されている場合、上記信号処理回路６は、デジタル信号ＡＤＣ１とデジタル信号ＡＤＣ２との比(ＡＤＣ２/ＡＤＣ１)が、例えば、０.９〜１.１の範囲内に収まった場合に“判定基準を満足”と判断する。つまり、上記信号処理回路６は、上記第１のデジタル信号ＡＤＣ１に対する第２のデジタル信号ＡＤＣ２の偏差が１０％以内に収まった場合に、“判定基準を満足”と判断する。一方、デジタル信号ＡＤＣ１とデジタル信号ＡＤＣ２との比(ＡＤＣ２/ＡＤＣ１)が、０.９〜１.１の範囲内に収まっていない場合に、“判定基準を不満足”と判断する。
【００６１】
そして、上記信号処理回路６は、“判定基準を満足”と判断すると、ステップＳ１０５に進み、上記第１のデジタル信号ＡＤＣ１と第２のデジタル信号ＡＤＣ２を、出力データ記憶回路７に転送して、上記出力データ記憶回路７に記憶されている第１のデジタル信号ＡＤＣ１と第２のデジタル信号ＡＤＣ２を更新してステップＳ１０２に戻る。一方、上記信号処理回路６は、“判定基準を不満足”と判断すると、上記第１のデジタル信号ＡＤＣ１と第２のデジタル信号ＡＤＣ２を、上記出力データ記憶回路７に転送せず、出力データ記憶回路７に記憶されている第１のデジタル信号ＡＤＣ１と第２のデジタル信号ＡＤＣ２を更新しないでステップＳ１０２に戻る。
【００６２】
この実施形態の照度センサでは、このようなステップＳ１０２からステップＳ１０５までの動作が繰り返して行なわれる。
【００６３】
すなわち、この照度センサの一例では、出力データ記憶回路７に記憶されている第１のデジタル信号ＡＤＣ１と第２のデジタル信号ＡＤＣ２を更新しない場合、照度測定を開始してから最初の１回目の測定では無い限り、出力データ記憶回路７に前回の測定データとしての第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２が保持されていることになる。
【００６４】
上述のように、本実施形態では、一例として、第１のデジタル信号ＡＤＣ１に対する第２のデジタル信号ＡＤＣ２の偏差がデジタル信号ＡＤＣ１の１割を上回っている場合には、出力データ記憶回路７に記憶されている第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２を更新しない。よって、例えば、上記照度センサを備えたモバイル機器を使用者が手に持った状態において、上記モバイル機器が傾く等により、上記照度センサの第１の受光部１への入射光と第２の受光部２への入射光とが或る範囲を超えて不均衡になった場合に、出力データ記憶回路７から出力する照度を表す信号としての第１,第２のデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２が変動しないようにして、安定した照度の検出結果を出力できる。
【００６５】
尚、上述では、一例として、第１のデジタル信号ＡＤＣ１に対する第２のデジタル信号ＡＤＣ２の比(ＡＤＣ２/ＡＤＣ１)が１.０±０.１の範囲内であるか否かを、判定基準としたが、上記比(ＡＤＣ２/ＡＤＣ１)の判定基準とする数値範囲は１.０±０.１の範囲に限定されないことは勿論で、１.０±０.２や１.０±０.０５としてもよく、上記数値範囲を１.０±β(βは例えば０〜０.５のうちの所望値)として所望の数値範囲を設定可能である。
【００６６】
また、上記第１の受光部１の分光感度特性と上記第２の受光部２の分光感度特性とは、同等としてもよいが、上記第１の受光部１の分光感度特性と上記第２の受光部２の分光感度特性とは、異なっていてもよい。例えば、次に、図３Ａ,図３Ｂを参照して説明するように、第１の受光部１を可視光から赤外光まで幅広い分光感度特性を有するものとし、第２の受光部２を主に赤外光に感度を有するものとしてもよい。
【００６７】
図３Ａは、可視光から赤外光まで幅広い分光感度特性を有する第１の受光部１の構造の具体的一例を模式的に示している。この第１の受光部１は、一般的なＰ型の半導体基板３１上に形成されている。このＰ型の半導体基板(Ｐｓｕｂ)３１には、Ｎ型ウェル(Ｎｗｅｌｌ)３２が形成され、このＮ型ウェル３２の中にＰ型拡散層(Ｐｄｉｆ)３３が形成されている。上記Ｐ型半導体基板３１と、Ｎ型ウェル３２との接合領域において、深い接合のフォトダイオードＰＤirが形成されている。また、Ｎ型ウェル３２とＰ型拡散層３３との接合領域において、浅い接合のフォトダイオードＰＤvisが形成されている。図３Ａに示すように、フォトダイオードＰＤirのアノードとフォトダイオードＰＤvisのアノードは、グランド(ＧＮＤ)に接続されている。また、フォトダイオードＰＤirのカソードがフォトダイオードＰＤvisのカソードに接続されている。
【００６８】
これにより、フォトダイオードＰＤirのカソードとフォトダイオードＰＤvisのカソードとの接続点３５では、フォトダイオードＰＤirでの受光電流ＩirとフォトダイオードＰＤvisでの受光電流Ｉvisとを加え合わせた電流Ｉall(＝Ｉir＋Ｉvis)が流れる。よって、この第１の受光部１では、接合の深さが異なる２つのフォトダイオードＰＤvis,ＰＤirの各受光電流Ｉir,Ｉvisが合算されて出力される。
【００６９】
また、図３Ｂは、赤外光に主に感度を有する第２の受光部２の構造の具体的一例を模式的に示している。この第２の受光部２は、図３Ｂに示すように、フォトダイオードＰＤvisのアノードをフォトダイオードＰＤirのカソードに接続した点だけが、図３Ａに示す第１の受光部１と異なる。このように、フォトダイオードＰＤvisのアノードとカソードとを短絡することにより、第２の受光部２からは、フォトダイオードＰＤirでの受光電流Ｉirのみが出力される。
【００７０】
図３Ａ,図３Ｂに示した具体的一例としての第１,第２の受光部１,２において、Ｐ型半導体基板３１の上方からのみ光が入射するものとすると、一般的に、接合が浅い部分に形成されるフォトダイオードＰＤvisの分光感度特性は、接合が深い部分に形成されるフォトダイオードＰＤirの分光感度特性とは異なる。
【００７１】
図４は、横軸を入射光の波長(ｎｍ)とし、縦軸を規格化された感度とした分光感度特性図である。図４では、上記接合が浅い部分に形成されたフォトダイオードＰＤvisの分光感度特性Ｋ１を実線で示す。また、上記接合が深い部分に形成されたフォトダイオードＰＤirの分光感度特性Ｋ２を点線で示している。また、破線で示す分光感度特性Ｋ３は、上記フォトダイオードＰＤvisの分光感度特性Ｋ１と上記フォトダイオードＰＤirの分光感度特性Ｋ２とを加算した分光感度特性である。
【００７２】
上記浅い接合のフォトダイオードＰＤvisは、分光感度特性Ｋ１で示すように、可視光領域をピークに赤外領域まで感度を持つ。一方、深い接合のフォトダイオードＰＤirは、分光感度特性Ｋ２で示すように、赤外光領域にピーク感度を持つ。
【００７３】
したがって、接合の深さが異なる２つのフォトダイオードＰＤvis,ＰＤirの各受光電流Ｉir,Ｉvisが合算されて出力される第１の受光部１(図３Ａ)の出力電流Ｉallと、フォトダイオードＰＤirでの受光電流Ｉirのみが出力される第２の受光部２(図３Ｂ)の出力電流Ｉirとは明らかに異なっている。
【００７４】
例えば、蛍光灯や白色ＬＥＤのような照明には、ほとんど赤外光が含まれていないので、可視光から赤外光に感度を持つ第１の受光部１の第１の受光信号としての出力信号Ｉallに比べて、赤外光に主に感度を持つ第２の受光部２の第２の受光信号としての出力信号Ｉirは小さくなる。一方で、太陽光や白熱灯など赤外成分が強い光源になると、蛍光灯や白色ＬＥＤが光源である場合に比べて、第２の受光部２の出力信号Ｉirは大きくなる。
【００７５】
ここで、第２の受光部２からの出力信号Ｉirを第１の受光部１からの出力信号Ｉallで割り算して導かれる比Ｒatioを次式(１)で定義する。
Ｒatio＝Ｉir／Ｉall                  … (１)
上式(１)で定義した比Ｒatioは、光源のスペクトルによって変化する。つまり、光源が蛍光灯や白色ＬＥＤ等であれば、比Ｒatioが低くなり、光源が太陽光や白熱灯等であれば、比Ｒatioが高くなる。
【００７６】
図５は、横軸に光源の種類をとり、縦軸に上式(１)で定義される比Ｒatioをとって、シミュレーションした結果を示すグラフである。
【００７７】
図５の横軸に示される光源Ｆ２,Ｆ６,Ｆ７,Ｆ８,Ｆ１０,Ｆ１１,Ｆ１２は、それぞれ、ＣＩＥ(国際照明委員会)に規定されるスペクトルを用いた蛍光灯を表している。また、横軸のＤ６５は、ＣＩＥに規定される標準の光を表し、Ｄ５５はＣＩＥに規定される補助標準の光を表している。このＤ６５,Ｄ５５は、日中の太陽光スペクトルを表している。また、横軸の白熱灯は、ＣＩＥに規定されるＡ光源のスペクトルとした。また、横軸のＷhiteＬＥＤは、一般的な昼白色相当(ＷhiteＬＥＤ)のスペクトルとし、横軸のＷarmＷhiteＬＥＤは、電球色相当(ＷarmＷhiteＬＥＤ)のスペクトルとした。
【００７８】
図５を参照すれば分かるように、蛍光灯や白色ＬＥＤでは、比Ｒatio(＝Ｉir／Ｉall)が０．２９〜０．４程度であり、日中の太陽光を代表するスペクトルＤ６５、Ｄ５５では、上記比Ｒatioが、０．５〜０．５５となる。また、白熱灯(Ａ光源)では、上記比Ｒatioは、０．７５程度になることが分かる。すなわち、上式(１)で規定される比Ｒatioの値によって、第１,第２の受光部１,２への入射光の光源の種別を物理的に判別可能であることが分かる。
【００７９】
したがって、上記信号処理回路６に、上記第１の受光部１からのデジタル信号ＡＤＣ１と上記第２の受光部２からのデジタル信号ＡＤＣ２とに基づいて、上記比Ｒatio(＝Ｉir／Ｉall)を算出する機能を組み込んで、算出した比Ｒatioを上記出力データ記憶回路７に転送させることで、測定している周囲光の光源の種別を判別可能になる。
【００８０】
ここで、第１の受光部１への入射光と第２の受光部２への入射光との均衡が崩れた場合、上記比Ｒatioにも変化が生じる。例えば、前回の照度測定時の比Ｒatioに対して、今回の照度測定時の比Ｒatioが大きく変化した場合は、周囲の光源の種別が変化した場合や、第１の受光部１に入力する光量と第２の受光部２に入力する光量と比が変化した場合に対応している。
【００８１】
上記照度センサの周囲の光源の種別が変化する場合としては、例えば、使用者が上記照度センサが組み込まれた携帯機器を持って、建物の内または外に移動する場合が挙げられる。上記照度センサの上記出力データ記憶回路７の出力を更新する時間間隔は、そのような環境の変化(光源種別の変化)に対して十分早ければ良い。したがって、上記出力を更新する時間間隔は、一例として上述した１００ｍ秒の時間間隔に限らないのは勿論で、１００ｍ秒よりも長い時間間隔であってもよい。
【００８２】
例えば、信号処理回路６は、上記比Ｒatioを或る時間間隔(例えば１００ｍ秒)で算出し、上記算出した比Ｒatioが３回続けて上記予め定められた範囲(例えば、０.９〜１.１の範囲)内で安定した時に初めて上記出力データ記憶回路７に記憶させるデータ(比Ｒatioやデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２)を出力して上記出力データ記憶回路７の記憶データを更新するデータ更新調整機能を備えることが好ましい。これにより、この照度センサの出力データ記憶回路７が出力する出力信号が頻繁に変化しない様にして、この照度センサの出力信号に基づく制御量(バックライトの明るさ等)が頻繁に変化することを回避できる。
【００８３】
尚、上記データ更新調整機能は、上記信号処理回路６に、上記比Ｒatioを記録する記録回路、上記比Ｒatioの算出回数をカウントするカウンタなどを追加することで容易に実現できる。
【００８４】
上述のデータ更新調整機能によれば、周囲の光源の種別が変化した後、上記比Ｒatioが例えば３００ｍ秒間安定してから、照度センサの出力データを更新する。この照度センサは、例えば、表示装置に組み込まれ、光源に対する上記表示装置の方向が安定している場合は、例えば３００ｍ秒毎に出力データ(比Ｒatioやデジタル信号ＡＤＣ１,ＡＤＣ２)を更新する。そして、点光源に対して上記表示装置が傾いて、上記比Ｒatioが上記予め定められた範囲(例えば、０.９〜１.１の範囲)外になると上記照度センサは出力データを更新しない。上記データ更新調整機能を備えた照度センサによれば、予め定められた時間間隔(例えば１００ｍ秒)毎に算出した比Ｒatioが３回続けて上記予め定められた範囲内で安定するまで出力データを更新しない。したがって、上記照度センサによれば、測定した照度を表す信号を安定して出力することができる。
【００８５】
なお、上記予め定められた範囲とは、上記比Ｒatioが、０.９〜１.１の範囲としてもよく、０.８〜１.２の範囲としてもよく、０.９５〜１.０５の範囲としてもよい。また、上記比Ｒatioが、１.０±β(βは例えば０〜０.５のうちの所望値)としてもよい。また、予め定められた時間間隔毎に算出した比Ｒatioが２回続けて上記予め定められた範囲内で安定したときに出力データを更新してもよく、予め定められた時間間隔毎に算出した比Ｒatioが４回続けて上記予め定められた範囲内で安定したときに出力データを更新してもよい。また、予め定められた時間間隔毎に算出した比Ｒatioが４回以上の所望の回数続けて上記予め定められた範囲内で安定したときに出力データを更新してもよい。
【００８６】
また、図３Ａ,図３Ｂに示した具体的一例では、第１の受光部１が図４の分光感度特性Ｋ３を有し、第２の受光部２が図４の分光感度特性Ｋ２を有したが、これは、あくまで一例である。例えば、第１の受光部１をフィルタを用いて視感度特性に近いか略一致する分光感度特性を有するものとし、第２の受光部２を上記フィルタを有さず図４の分光感度特性Ｋ３のように可視光から赤外光までの幅広い感度を有するフォトダイオードで構成してもよい。
【００８７】
また、図６の平面図に示すように、上記第１の受光部１の受光面１Ａを円形状とし、上記第２の受光部２の受光面２Ａを上記第１の受光部１の円形状の受光面１Ａを円周状に囲む環状としてもよい。この場合、受光面１Ａ,２Ａへの入射光が受光面１Ａ,２Ａの法線に対して傾斜している方向が、上記法線周りのどの方向であっても、傾斜方向に依存することなく、上記第１の受光部１からのデジタル信号ＡＤＣ１と上記第２の受光部２からのデジタル信号ＡＤＣ２とに基づいて、受光面１Ａ,２Ａに対する光源の傾きを検出可能になる。
【００８８】
次に、図７および図８を参照して、上記実施形態が備えるＡＤ変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２の具体的一例を説明する。この実施形態において、第１のＡＤ変換回路ＡＤＣ１と第２のＡＤ変換回路ＡＤＣ２とは、同じ構成を有するので、この具体的一例の説明では、ＡＤ変換回路ＡＤＣと総称して説明する。また、第１,第２のＡＤ変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２にそれぞれ入力される第１,第２の受光電流Ｉin１,Ｉin２を入力電流Ｉinと総称する。
【００８９】
図７は、上記ＡＤ変換回路ＡＤＣの構成を示す回路図であり、図８は、上記ＡＤ変換回路ＡＤＣの動作を示す波形図である。
【００９０】
図７に示すように、ＡＤ変換回路ＡＤＣは、電荷を蓄える充電回路(積分回路)７１と、電荷を放電する放電回路７２と、上記充電回路７１の出力電圧Ｖsigと基準電圧Ｖrefとの互いの高低を比較する比較回路７３と、この比較回路７３による比較結果である出力信号Ｃompに基づいてデジタル値ＡＤＣoutを出力する制御回路(出力回路)７４とを含んで構成されている。
【００９１】
上記充電回路７１には、積分器を構成するアンプＡＭＰ１とコンデンサ(積分コンデンサ)Ｃ１とが設けられており、上記コンデンサＣ１に入力電流Ｉinに応じた電荷が蓄えられる。また、上記放電回路７２には、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷を放電するための基準電流Ｉrefを発生する基準電流源Ｉ１と、放電のオン・オフを切り替えるためのスイッチＳＷ２とが設けられている。
【００９２】
上記比較回路７３には、比較器ＣＭＰ１と、スイッチＳＷ１とが設けられている。上記比較器ＣＭＰ１は、充電回路７１の出力電圧Ｖsigと基準電圧源Ｖ１が発生する基準電圧Ｖrefとを比較して信号Ｃompを出力する。スイッチＳＷ１のオン・オフにより、入力電流Ｉinがデジタル値ＡＤＣoutに変換されるデータ変換期間が決定される。スイッチＳＷ１がオンされると、基準電圧源Ｖ１が発生する基準電圧Ｖrefは充電回路７１に印加され、コンデンサＣ１が充電される。また、上記スイッチＳＷ１がオフされると、充電回路７１の出力電圧Ｖsigと基準電圧Ｖrefとが比較器ＣＭＰ１により比較され、その比較結果としての出力信号Ｃompは、Ｈ(high)レベルとＬ(low)レベルの２値のパルス信号として制御回路７４に入力される。上記スイッチＳＷ１がオフされている期間に、入力電流Ｉinがデジタル値ＡＤＣoutに変換される。
【００９３】
上記制御回路７４には、フリップフロップＦＦとカウンタＣＯＵＮＴとが設けられている。上記フリップフロップＦＦにより、上記比較回路７３の出力信号Ｃompがラッチされ、その結果としてのビットストリーム信号Ｃhargeは、上記放電回路７２とカウンタＣＯＵＮＴとにそれぞれ入力される。ここで、カウンタＣＯＵＮＴは、ビットストリーム信号ＣhargeのＬ(Ｌow)レベル回数(放電回数)を計数する。すなわち、カウンタＣＯＵＮＴは、アクティブパルスを計数することで、その計数結果を、入力電流Ｉinに応じたアナログ‐デジタル変換値であるデジタル値ＡＤＣoutとして出力する。
【００９４】
上記放電回路７２のスイッチＳＷ２は、ビットストリーム信号Ｃhargeに基づいてオン・オフされる。上記放電回路７２のスイッチＳＷ２がオンされると、放電回路７２により、充電回路７１のコンデンサＣ１に電荷が蓄えられる。スイッチＳＷ２がオフされると、入力電流Ｉinに応じて充電回路７１のコンデンサＣ１の電荷が放電される。
【００９５】
次に、図８の波形図に基づいて、上記ＡＤ変換回路ＡＤＣの動作について具体的に説明する。図８において、ｃｌｋはクロック信号の波形を示し、ＳＷ１はスイッチＳＷ１に入力される信号レベルを示し、ＳＷ２はスイッチＳＷ２に入力される信号レベルを示す。
【００９６】
スイッチＳＷ１にＨ(high)レベルの信号が入力されると、このスイッチＳＷ１はオフされ、入力される電流Ｉinのデジタル値ＡＤＣoutへの変換が開始される。また、スイッチＳＷ２にＨ(high)レベルの信号が入力されると、このスイッチＳＷ２はオフされ、入力電流Ｉinに応じて充電回路７１のコンデンサＣ１に蓄えられた電荷が放電される(プリチャージ動作)。これにより、充電回路７１の出力電圧Ｖsigは低下していく。最初に充電回路７１の出力電圧Ｖsigと基準電圧Ｖrefとが同じである様に設定されているので、上記放電の期間において、充電回路７１の出力電圧Ｖsigは基準電圧Ｖrefを下回る。
【００９７】
その後、スイッチＳＷ２にＬ(low)レベルの信号が入力されると、このスイッチＳＷ２はオンされ、放電回路７２により充電回路７１のコンデンサＣ１に電荷が充電される。これにより、充電回路７１の出力電圧Ｖsigは増加していく。ある時点で、充電回路７１の出力電圧Ｖsigは基準電圧Ｖrefを上回る。上記充電回路７１の出力電圧Ｖsigと基準電圧Ｖrefとは、比較器ＣＭＰ１によって比較され、充電回路７１の出力電圧Ｖsigが基準電圧Ｖrefを上回ると、Ｈ(high)レベルの出力信号Ｃompが比較器ＣＭＰ１から出力される。
【００９８】
上記制御回路７４のフリップフロップＦＦにＨ(high)レベルの出力信号Ｃompが入力されると、このフリップフロップＦＦは出力信号Ｃompをラッチし、次のクロック信号ｃｌｋの立ち上がりで、Ｈ(high)レベルのビットストリーム信号Ｃhargeを出力する。
【００９９】
上記スイッチＳＷ２に、Ｈレベルのビットストリーム信号Ｃhargeが入力されると、このスイッチＳＷ２はオフされ、上記充電回路７１のコンデンサＣ１に蓄えられた電荷が放電される。これにより、充電回路７１の出力電圧Ｖsigは低下していく。或る時点で、充電回路７１の出力電圧Ｖsigは基準電圧Ｖrefを下回る。充電回路７１の出力電圧Ｖsigが基準電圧Ｖrefを下回ると、比較器ＣＭＰ１の出力がアクティブレベルにあることを示すアクティブパルスとしてのＬレベルの出力信号Ｃompが出力される。なお、この出力信号ＣompのアクティブパルスをＬレベルとＨレベルのいずれに設定してもよく、回路の動作論理によって適宜選択可能である。
【０１００】
上記制御回路７４のフリップフロップＦＦにＬレベルの出力信号Ｃompが入力されると、このフリップフロップＦＦが出力信号Ｃompをラッチすることで制御回路７４は出力信号Ｃompを取り込み、フリップフロップＦＦは次のクロック信号ｃｌｋの立ち上がりで、Ｌレベルのビットストリーム信号Ｃhargeを出力する。
【０１０１】
スイッチＳＷ２にＬレベルのビットストリーム信号Ｃhargeが入力されると、このスイッチＳＷ２はオンされる。ここで、ビットストリーム信号Ｃhargeは、Ｌレベル信号(アクティブパルス)の時系列的並びであり、Ｌレベル期間(アクティブパルス期間)にスイッチＳＷ２がオンされる。
【０１０２】
図７に示すＡＤ変換回路ＡＤＣは、上述のような動作を繰り返し、スイッチＳＷ１がオフされている期間、すなわちデータ変換期間Ｔconvに、カウンタＣＯＵＮＴが、放電回路７２の放電回数Ｃountをカウントすることで、入力された電流Ｉinに応じたデジタル値ＡＤＣoutを出力することが可能になる。
【０１０３】
ここで、データ変換期間Ｔconvに入力電流Ｉinにより充電される電荷量Ｑconvは、次式(２)で算出される。
Ｑconv＝Ｉin×Ｔconv                        … (２)
【０１０４】
また、クロック信号ｃｌｋの周期をＴclkとすると、放電回路７２に流れる基準電流Ｉrefにより一度に放電される電荷量Ｑclkは、次式(３)で算出される。
Ｑclk＝Ｉref×Ｔclk                         … (３)
【０１０５】
上記データ変換期間Ｔconvに充電される電荷量Ｑconvと、上記データ変換期間Ｔconvに放電される電荷量Ｑclkの合計とが等しくなるので、上式(２),(３)から次式(４)が成り立つ。
Ｉin×Ｔconv＝Ｉref×Ｔclk×Ｃount            … (４)
【０１０６】
上式(４)から、次式(５)が導かれる。
Ｃount＝(Ｉin×Ｔconv)／(Ｉref×Ｔclk)            … (５)
【０１０７】
ＡＤ変換回路ＡＤＣの最小分解能は、(Ｉref×Ｔclk)＝Ｑclkで決定されることになる。ここで、最小分解能をｎとすると、充電期間Ｔconvは、次式(６)で設定される。
Ｔconv＝Ｔclk×２ｎ                       … (６)
【０１０８】
この式(６)を上式(５)に代入すると、次式(７)が導かれる。
Ｃount＝(Ｉin／Ｉref)×２ｎ                 … (７)
【０１０９】
例えば、分解能ｎ＝１６ビットの場合、カウンタＣＯＵＮＴは、入力電流Ｉinに応じた値を、０〜６５５３５の範囲で出力することになる。これにより、積分型アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣは、広いダイナミックレンジと高い分解能のアナログ‐デジタル変換が可能である。
【０１１０】
次に、上述のような構成を有するＡＤ変換回路ＡＤＣを第１のＡＤ変換回路ＡＤＣ１に適用した場合を説明する。第１のＡＤ変換回路ＡＤＣ１において、第１の受光部１に流れる第１の受光電流Ｉin１を放電回路７２の基準電流Ｉrefでアナログ‐デジタル変換すると、放電回路７２の放電回数Ｃount１は、次式(８)で示される。次式(８)において、ｎは最小分解能である。
Ｃount１＝(Ｉin１／Ｉref)×２ｎ                … (８)
【０１１１】
このとき、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１における制御回路７４のフリップフロップＦＦは、上記放電回数Ｃount１の回数分だけ正確にＨ(high)レベルとなるビットストリーム信号Ｃhargeｌを出力する。
【０１１２】
次に、図９のブロック図に、上記実施形態の照度センサを備えた表示装置８１の概略構成を示す。この表示装置８１は、上記照度センサ８２、バックライト制御部８３、バックライト８４および表示パネル８５を備える。
【０１１３】
上記バックライト８４は、画面を表示する表示パネル８５を背面から照射するための光源であり、例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを有している。上記照度センサ８２は、この表示装置８１の周囲光を受光して明るさを測定し、測定結果としてデジタル信号Ｄoutをバックライト制御部８３に出力する。バックライト制御部８３は、上記デジタル信号Ｄoutに基づいて、バックライト８４の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの各輝度を制御する。これにより、上記周囲光の色成分に応じてバックライト８４の発光量を制御する。上記表示装置８１によれば、上記実施形態の照度センサ８２を搭載することで、バックライト８４の発光量を安定して制御でき、バックライト８４の発光量の制御を必要以上に繰り返さずに済むので、消費電力の削減にもつながる。
【０１１４】
尚、上記実施形態では、上記第１の受光信号と第２の受光信号との相異を上記第１の受光信号と第２の受光信号との比から求めたが、上記第１の受光信号と第２の受光信号との相異を代表する値であればよく、両者の差や標準偏差を用いてもよい。また、上記実施形態では、上記第１,第２の２つの受光部１,２を備えたが、第１,第２,第３の３つの受光部を備え、上記信号処理回路６を上記第１の受光部の第１の受光信号に対する上記第２,第３の受光部の第２,第３の受光信号の相異が予め定められた範囲を超えているか否かを判断するものとしてもよい。この場合、上記信号処理回路６は、上記相異が予め定められた範囲を超えていると判断した場合に、上記第１〜第３の受光信号を出力しない一方、上記相異が予め定められた範囲を超えていないと判断した場合に、上記第１〜第３の受光信号を出力する。また、第１から第ｎのｎ個(ｎは４以上の自然数)の受光部を備え、上記第１の受光部の第１の受光信号に対する第２〜第ｎの受光部の第２〜第ｎの受光信号の相異が予め定められた範囲を超えているか否かを判断する信号処理回路を備えてもよい。この信号処理回路は、上記相異が予め定められた範囲を超えていると判断した場合に、上記第１〜第ｎの受光信号を出力しない一方、上記相異が予め定められた範囲を超えていないと判断した場合に、上記第１〜第ｎの受光信号を出力する。
【０１１５】
また、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更が可能であり、上記実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についてもこの発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
この発明の照度センサは、検出した照度を表す信号を安定して出力できるので、表示装置、特に携帯機器に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１  第１の受光部
２  第２の受光部
３  第１のＡＤ変換回路
５  第２のＡＤ変換回路
６  信号処理回路
７  出力データ記憶回路
３１  Ｐ型の半導体基板
３２  Ｎ型ウェル
３３  Ｐ型拡散層
３５  接続点
ＰＤvis  浅い接合のフォトダイオード
ＰＤir  深い接合のフォトダイオード
ＡＤＣ  ＡＤ変換回路
７１  充電回路
７２  放電回路
７３  比較回路
７４  制御回路
８１  表示装置
８２  照度センサ
８３  バックライト制御部
８４  バックライト
８５  表示パネル
ＡＭＰ１  アンプ
Ｃ１  コンデンサ
ＣＭＰ１  比較器
ＳＷ１,ＳＷ２  スイッチ
ＦＦ  フリップフロップ
ＣＯＵＮＴ  カウンタ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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