(57)【要約】【課題】各誤差要因に依存しない光量の測定を行い、高精度なデジタル変換を行う。【解決手段】光量に応じて光電流を出力するＰＤ１０１と、参照電流を出力する定電流源１０２と、第１制御信号に基づいて光電流を選択するとともに、第２制御信号に基づいて参照電流を選択するセレクタ１０３と、光電流または参照電流の大きさに応じた周波数のクロック信号を作成するＩ−Ｆ変換回路１０４と、クロック信号のパルスをカウントするカウンタ１０５と、第１制御信号および第２制御信号をセレクタ１０３に出力するコントロール部１０８と、参照電流を基に作成されたクロック信号に対して、所定のパルス数がカウントされた時間を計測し、そのＭ倍（Ｍ：正の定数）を基準時間として保持する時間計測装置１０７と、光電流を基に作成されたクロック信号に対して、上記基準時間にカウントされたパルス数に基づいてデジタル値を作成するレジスタ１０６と、を備えている。【選択図】図１
2009250842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量に応じた周波数のクロック信号のパルスをカウントすることにより、上記光量に応じたデジタル値を作成する光量デジタル変換回路において、
光量に応じて第１電流を出力する受光素子と、
一定値の第２電流を出力する定電流源と、
上記第１電流および第２電流が入力され、第１制御信号に基づいて上記第１電流を選択するとともに、第２制御信号に基づいて上記第２電流を選択する選択回路と、
上記選択回路から出力された第１電流または第２電流の大きさに応じた周波数のクロック信号を作成する変換回路と、
上記変換回路から出力されたクロック信号のパルスをカウントするカウント回路と、
上記第１制御信号および第２制御信号を上記選択回路に出力する制御部と、
上記制御部が第２制御信号を出力することにより上記第２電流に基づいて作成されたクロック信号に対して、所定のパルス数がカウントされた時間を計測し、計測した時間のＭ倍（Ｍ：正の定数）を基準時間として保持する時間計測回路と、
上記制御部が第１制御信号を出力することにより上記第１電流に基づいて作成されたクロック信号に対して、上記基準時間にカウントされたパルス数に基づいてデジタル値を作成するデジタル値作成手段と、を備えていることを特徴とする光量デジタル変換回路。
【請求項２】
上記変換回路の変換係数が、
Ｆ２＝ａ×Ｉ２
（Ｆ２：第２電流に基づいて作成されたクロック信号の周波数、Ｉ２：第２電流の電流値、ａ：変換係数）
を満たすように設定されている場合、上記基準時間は、
Ｔ＝Ｍ×Ｎ２／（Ｉ２×ａ）
（Ｔ：基準時間、Ｎ２：所定のパルス数）
により決定されることを特徴とする請求項１に記載の光量デジタル変換回路。
【請求項３】
上記受光素子が商用交流電源により駆動されている光源からの光を受光する場合、上記第２電流の電流値と、上記所定のパルス数とは、上記基準時間が上記商用交流電源の周期の整数倍となるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の光量デジタル変換回路。
【請求項４】
上記受光素子が上記第１電流を光の照度に比例するように出力する波長の光を抽出して、上記受光素子に受光させる抽出手段をさらに備え、
上記所定のパルス数は、
Ｉ２／（Ｍ×Ｎ２）＝照度Ａ（lux）での第１電流の電流値  （Ａは定数）
（Ｉ２：第２電流の電流値、Ｎ２：所定のパルス数）
を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光量デジタル変換回路。
【請求項５】
上記定数Ａは１であることを特徴とする請求項４に記載の光量デジタル変換回路。
【請求項６】
上記時間計測回路は、発振周波数に基づいて発振信号を出力する発振器と、上記発振信号に基づいて時間を計測するカウンタと、上記カウンタが上記所定のパルス数をカウントするのに要した時間のＭ倍を基準時間として保持するレジスタと、により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光量デジタル変換回路。
【請求項７】
上記正の定数Ｍは、Ｍ＝２Ｎ（Ｎ：整数）であることを特徴とする請求項１または６に記載の光量デジタル変換回路。
【請求項８】
上記発振周波数の周期は、１（ｍｓ）以下に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の光量デジタル変換回路。
【請求項９】
上記制御部は、時間計測機能を有しており、
光量に応じたデジタル値を作成するデジタル値作成状態と、上記デジタル値の作成を停止する待機状態とが、上記制御部によって、一定時間ごとに交互に切り替えられていることを特徴とする請求項１に記載の光量デジタル変換回路。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光量デジタル変換回路を含むことを特徴とするＩＣ。
【請求項１１】
上記第２電流の電流値をトリミングにより調整するトリミング回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載のＩＣ。
【請求項１２】
少なくとも上記デジタル値作成手段にて作成されたデジタル値を示すデータを、シリアル形式により転送するシリアルインターフェース回路をさらに備え、
上記ＩＣ上には、上記シリアルインターフェース回路用の信号の入出口となる単数または複数の外部接続端子が設けられており、
上記シリアルインターフェース回路用の外部接続端子は、当該外部接続端子の上記ＩＣ内の接続先を、上記シリアルインターフェース回路と上記トリミング回路とで切り替える切替手段を介して、上記シリアルインターフェース回路と上記トリミング回路とにそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のＩＣ。
【請求項１３】
少なくとも上記デジタル値作成手段にて作成されたデジタル値を示すデータを、シリアル形式により転送するシリアルインターフェース回路をさらに備え、
上記光量デジタル変換回路に供給される電源電圧には、上記シリアルインターフェース回路に供給される電源電圧が用いられていることを特徴とする請求項１０に記載のＩＣ。
【請求項１４】
出力光強度調整機能を有する表示画面と、周囲の光の光量を測定する光量測定手段とを備え、上記光量に応じて上記表示画面の出力光強度を調整する電子機器において、
上記光量測定手段は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光量デジタル変換回路、または、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のＩＣであることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光−周波数変換方式を用いる光量デジタル変換回路、並びに、それを備えるＩＣおよび電子機器に関するものであり、詳細には、光量を測定してデジタル値に変換・出力する測定技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、可視光センサとして、シリコンフォトダイオードとＣｄＳ（硫化カドミウム）セルとの２つのセンサが代表的である。シリコンフォトダイオードは、小型かつ高速応答で、安定性が高い。それゆえ、シリコンフォトダイオードは、受光手段として、光通信、光ディスク用受光素子、および光センサーなどで幅広く用いられている。但し、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、赤外線領域に感度を持っている。
【０００３】
それに比べて、ＣｄＳセルは、人間の視感度に近い分光感度特性を持っており、古くからカメラの露出計や可視光センサとして用いられてきている。しかし、近年では、環境負荷物質の問題によって、硫化カドミウムを主成分とするＣｄＳセルの使用が制限されつつあり、欧州では２００６年７月以降、カドミウム、鉛、６価クロム、および水銀を使用した製品の持ち込みが禁止されている。よって、環境負荷が小さいシリコンフォトダイオードで実現可能な、人間の視感度に近い分光感度特性を持つセンサの要望が高まっている。
【０００４】
そこで、人間の視感度に近い分光感度特性を持つ照度センサの需要が急増している。このような照度センサは、例えば、波長選択フィルタを使用する方法や、フォトダイオードの材料を変えて（例えばアモルファスシリコンを使用して）吸収波長を人間の視感度に合わせる方法や、ＰＮ接合の深さが違うフォトダイオードを２種類用意して、それぞれのフォトダイオードの光電流の差をとることで吸収波長を人間の視感度に合わせる方法、などが施されることによって実現されている。
【０００５】
照度センサは、例えば、携帯電話や液晶テレビなどに搭載されている。携帯電話や液晶テレビでは、照度センサにより検出した周囲の明るさに応じて、バックライトの明るさを自動的に調光することにより、携帯電話のバッテリー消耗を抑えたり、液晶画面の視認性を向上させている。
【０００６】
照度センサには、受光素子（フォトダイオード）にて受光した光の強度を、デジタル値で出力するものと、アナログ値で出力するものとがある。シリアルインターフェースを備えたデジタル出力の照度センサの方が、ノイズにも強く、少ない配線で機器の小型化に貢献できるため、普及が進んでいる。デジタル出力の照度センサでは、受光素子からの光電流の大きさに比例した周波数のクロック信号のパルスをカウントすることにより、光強度をデジタル値として得ることが可能な技術が採用されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００７】
ここで、図８に、デジタル出力の照度センサを実現する、従来の光量デジタル変換回路５００の構成を示す。
【０００８】
図８に示すように、従来の光量デジタル変換回路５００は、周囲の光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）５０１と、ＰＤ５０１から出力された光電流を、該光電流の大きさに応じた周波数のクロック信号に変換するＩ−Ｆ変換回路５０２と、Ｉ−Ｆ変換回路５０２から出力されたクロック信号における一定時間のパルス数をカウントするカウンタ５０３と、予め設定された一定時間をカウンタ５０３に通知する時間計測装置５０４と、を備えている。光量デジタル変換回路５００では、カウンタ５０３にて一定時間カウントしたパルス数に応じて、デジタル値が作成され得る。つまりは、このデジタル値に基づいて、ＰＤ５０１から出力された光電流を測定している。
【特許文献１】特開平６−３０８５８５号公報（１９９４年１１月４日公開）
【特許文献２】特開平５−２１５６０７号公報（１９９３年８月２４日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の光量デジタル変換回路５００では、Ｉ−Ｆ変換回路５０２の製造ばらつきによる変換比のばらつき、時間計測装置５０４における発振周波数の製造ばらつきによる計測する一定時間のばらつき、並びに、温度や電源電圧の環境条件、などの各誤差要因に、カウンタ５０３にて一定時間カウントするパルス数が依存してしまうという問題点を有している。このため、ＰＤ５０１から出力された光電流の測定値、すなわち光量の測定値の精度が悪くなるので、高精度なデジタル変換を行うことができない。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、各誤差要因に依存しない光量の測定を行い、高精度なデジタル変換を行うことができる光量デジタル変換回路、ＩＣ、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光量デジタル変換回路は、上記課題を解決するために、光量に応じた周波数のクロック信号のパルスをカウントすることにより、上記光量に応じたデジタル値を作成する光量デジタル変換回路において、光量に応じて第１電流を出力する受光素子と、一定値の第２電流を出力する定電流源と、上記第１電流および第２電流が入力され、第１制御信号に基づいて上記第１電流を選択するとともに、第２制御信号に基づいて上記第２電流を選択する選択回路と、上記選択回路から出力された第１電流または第２電流の大きさに応じた周波数のクロック信号を作成する変換回路と、上記変換回路から出力されたクロック信号のパルスをカウントするカウント回路と、上記第１制御信号および第２制御信号を上記選択回路に出力する制御部と、上記制御部が第２制御信号を出力することにより上記第２電流に基づいて作成されたクロック信号に対して、所定のパルス数がカウントされた時間を計測し、計測した時間のＭ倍（Ｍ：正の定数）を基準時間として保持する時間計測回路と、上記制御部が第１制御信号を出力することにより上記第１電流に基づいて作成されたクロック信号に対して、上記基準時間にカウントされたパルス数に基づいてデジタル値を作成するデジタル値作成手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、第２制御信号が出力されることにより一定値の第２電流に基づいて作成されたクロック信号に対して、所定のパルス数がカウントされた時間が計測され、そのＭ倍が基準時間として保持される。そして、第１制御信号が出力されることにより光量に応じた第１電流に基づいて作成されたクロック信号に対して、保持されている基準時間にカウントされたパルス数に基づいてデジタル値が作成される。
【００１３】
これにより、下記の式に示すように、第１電流と第２電流とにおける基準時間のパルス数の比が成立する。
【００１４】
Ｎ１＝Ｍ×Ｎ２×Ｉ１÷Ｉ２
Ｉ１：第１電流の電流値
Ｉ２：第２電流の電流値
Ｎ１：第１電流に基づいて作成されたクロック信号の基準時間におけるパルス数
Ｎ２：所定のパルス数、すなわち第２電流に基づいて作成されたクロック信号の、基準時間のＭ分の１の時間におけるパルス数
それゆえ、第２電流の電流値（Ｉ２）は一定値であり、第２電流に基づいて作成されたクロック信号に対して基準時間のＭ分の１の時間にカウントするパルス数（Ｎ２）は所定値であるので、第１電流に基づいて作成されたクロック信号の基準時間におけるパルス数（Ｎ１）は、第１電流の電流値（Ｉ１）に比例して算出されることになる。すなわち、デジタル値の基となる、第１電流に基づいて作成されたクロック信号の基準時間におけるパルス数は、第１電流以外に依存しない。
【００１５】
よって、各誤差要因（例えば、変換回路の製造ばらつきによる変換比のばらつき、時間計測回路の製造ばらつきによる計測時間のばらつき、温度や電源電圧の環境条件など。）に依存しない光量の測定が可能となり、高精度なデジタル変換を行うことが可能となる。
【００１６】
また、上記正の定数Ｍを大きな値に設定すればするほど、合計の計測時間を短くすることが可能となる。これにより、光量デジタル変換回路における消費電力を低減するという効果を併せて奏することができる。
【００１７】
また、本発明の光量デジタル変換回路は、上記変換回路の変換係数が、
Ｆ２＝ａ×Ｉ２
（Ｆ２：第２電流に基づいて作成されたクロック信号の周波数、Ｉ２：第２電流の電流値、ａ：変換係数）
を満たすように設定されている場合、上記基準時間は、
Ｔ＝Ｍ×Ｎ２／（Ｉ２×ａ）
（Ｔ：基準時間、Ｎ２：所定のパルス数）
により決定されることが好ましい。これにより、変換回路の変換係数（ａ）、第２電流の電流値（Ｉ２）、Ｍ、または所定のパルス数（Ｎ２）を変更することによって、基準時間（Ｔ）を容易に調整することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の光量デジタル変換回路は、上記受光素子が商用交流電源により駆動されている光源からの光を受光する場合、上記第２電流の電流値と、上記所定のパルス数とは、上記基準時間が上記商用交流電源の周期の整数倍となるように設定されていることが好ましい。
【００１９】
受光素子が受光する光の光源が、蛍光灯や白熱灯のように商用交流電源により駆動されている場合、光源により生成される光の光量も、商用交流電源の周波数（ハム周波数）に合わせた変動を受ける。このため、基準時間が商用交流電源の周期よりも短い場合、第１電流に基づいて作成されたクロック信号の基準時間におけるパルス数も、交流電源の周波数に合わせた変動を受ける。これに対し、上記の構成によれば、第１電流に基づいて作成されたクロック信号の基準時間におけるパルス数における、商用交流電源の周波数の影響を完全に除去することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の光量デジタル変換回路は、上記受光素子が上記第１電流を光の照度に比例するように出力する波長の光を抽出して、上記受光素子に受光させる抽出手段をさらに備え、上記所定のパルス数は、
Ｉ２／（Ｍ×Ｎ２）＝照度Ａ（lux）での第１電流の電流値  （Ａは定数）
（Ｉ２：第２電流の電流値、Ｎ２：所定のパルス数）
を満たすように設定されていることが好ましい。
【００２１】
ここで、第１電流と第２電流とにおける基準時間のパルス数の比が成立（Ｎ１＝Ｍ×Ｎ２×Ｉ１÷Ｉ２）しているので、上記の構成によれば、第１電流に基づいて作成されたクロック信号の基準時間におけるパルス数（Ｎ１）は、「Ｎ１＝Ａ×照度」と定義される。よって、照度−デジタル変換を実現することが可能となる。また、照度に比例したデジタル値を出力する際の比例係数を、任意に設定することが可能となる。
【００２２】
また、上記定数Ａは１であることが望ましい。これにより、第１電流に基づいて作成されたクロック信号の基準時間におけるパルス数（Ｎ１）は、照度そのものを表すことになり、パルス数から照度に換算する計算をする必要がない。よって、照度情報を処理する際の計算が単純になるという有利な効果がある。
【００２３】
また、本発明の光量デジタル変換回路は、上記時間計測回路は、発振周波数に基づいて発振信号を出力する発振器と、上記発振信号に基づいて時間を計測するカウンタと、上記カウンタが上記所定のパルス数をカウントするのに要した時間のＭ倍を基準時間として保持するレジスタと、により構成されていてもよい。
【００２４】
ここで一般的に、デジタル回路では、Ｍ倍するという処理は乗算器が必要となり、回路が巨大となってしまうが、２Ｎ倍するときはビットをシフトするだけなので簡単に行うことが可能である。それゆえ、上記正の定数Ｍは、Ｍ＝２Ｎ（Ｎ：整数）であることが望ましい。
【００２５】
なお、上記発振信号の発振周波数は低い方が消費電力には有利であるが、低すぎるとカウンタでの計測時間精度が悪化し、出力するデジタル値の誤差が増大する。この計測時間精度は、発振周波数の周期と計測時間との比（「発振周期／計測時間」）で決まる。例えば、実際に計測する計測時間は最大でも０．１〜０．４秒程度であるので、上記発振周波数の周期は、１（ｍｓ）以下に設定されていることが好ましい。これにより、誤差１％以下の精度を実現することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の光量デジタル変換回路は、上記制御部は、時間計測機能を有しており、光量に応じたデジタル値を作成するデジタル値作成状態と、上記デジタル値の作成を停止する待機状態とが、上記制御部によって、一定時間ごとに交互に切り替えられていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、制御部は、光量に応じたデジタル値を作成するデジタル値作成状態と、上記デジタル値の作成を停止する待機状態とを、一定時間ごとに交互に切り替えるように、光量デジタル変換回路における各構成部分を制御している。これにより、周囲の光の量を示すデジタル値取得の必要頻度を考慮しながら、消費電力を低減することが可能となる。
【００２８】
本発明のＩＣは、上記光量デジタル変換回路を含むことを特徴としている。これにより、上記光量デジタル変換回路、あるいは、上記光量デジタル変換回路およびその周辺回路をＩＣの形態で簡単に実現することが可能となる。
【００２９】
また、本発明のＩＣは、上記第２電流の電流値をトリミングにより調整するトリミング回路をさらに備えていることが好ましい。これにより、第２電流の電流値における誤差ばらつきを除去して、第２電流の電流値を精度良く設定することが可能となる。
【００３０】
また、本発明のＩＣは、少なくとも上記デジタル値作成手段にて作成されたデジタル値を示すデータを、シリアル形式により転送するシリアルインターフェース回路をさらに備え、上記ＩＣ上には、上記シリアルインターフェース回路用の信号の入出口となる単数または複数の外部接続端子が設けられており、上記シリアルインターフェース回路用の外部接続端子は、当該外部接続端子の上記ＩＣ内の接続先を、上記シリアルインターフェース回路と上記トリミング回路とで切り替える切替手段を介して、上記シリアルインターフェース回路と上記トリミング回路とにそれぞれ接続されていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、切替手段により、シリアルインターフェース回路用の外部接続端子が接続される先を、シリアルインターフェース回路とトリミング回路とで切り替えている。よって、トリミング回路用の外部接続端子と、シリアルインターフェース回路用の外部接続端子とを共用することが可能となる。さらには、ＩＣ上の外部接続端子の数を削減することが可能となり、これによりＩＣの小型化が可能となる。
【００３２】
また、本発明のＩＣは、少なくとも上記デジタル値作成手段にて作成されたデジタル値を示すデータを、シリアル形式により転送するシリアルインターフェース回路をさらに備え、上記光量デジタル変換回路に供給される電源電圧には、上記シリアルインターフェース回路に供給される電源電圧が用いられていることが好ましい。これにより、電源電圧の違いによるデジタル値の読み取り不具合を防止することが可能となる。
【００３３】
本発明の電子機器は、出力光強度調整機能を有する表示画面と、周囲の光の光量を測定する光量測定手段とを備え、上記光量に応じて上記表示画面の出力光強度を調整する電子機器において、上記光量測定手段は、上記光量デジタル変換回路または上記ＩＣであることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、上記光量デジタル変換回路または上記ＩＣを備えることにより、各誤差要因に依存せずに測定された光量を示すデジタル値に基づき、表示画面の出力光強度の調整を、周囲の光に応じて自動的に行うことが可能となっている。それゆえ、表示画面の視認性を向上し、バッテリーの消耗を抑える電子機器を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように、本発明の光量デジタル変換回路は、光量に応じて第１電流を出力する受光素子と、一定値の第２電流を出力する定電流源と、上記第１電流および第２電流が入力され、第１制御信号に基づいて上記第１電流を選択するとともに、第２制御信号に基づいて上記第２電流を選択する選択回路と、上記選択回路から出力された第１電流または第２電流の大きさに応じた周波数のクロック信号を作成する変換回路と、上記変換回路から出力されたクロック信号のパルスをカウントするカウント回路と、上記第１制御信号および第２制御信号を上記選択回路に出力する制御部と、上記制御部が第２制御信号を出力することにより上記第２電流に基づいて作成されたクロック信号に対して、所定のパルス数がカウントされた時間を計測し、計測した時間のＭ倍（Ｍ：正の定数）を基準時間として保持する時間計測回路と、上記制御部が第１制御信号を出力することにより上記第１電流に基づいて作成されたクロック信号に対して、上記基準時間にカウントされたパルス数に基づいてデジタル値を作成するデジタル値作成手段と、を備えている構成である。
【００３６】
これにより、第１電流と第２電流とにおける基準時間のパルス数の比が成立する。それゆえ、第２電流の電流値は一定値であり、第２電流に基づいて作成されたクロック信号に対して基準時間のＭ分の１の時間にカウントするパルス数は所定値であるので、デジタル値の基となる、第１電流に基づいて作成されたクロック信号の基準時間におけるパルス数は、第１電流以外に依存しない。
【００３７】
したがって、各誤差要因（例えば、変換回路の製造ばらつきによる変換比のばらつき、時間計測回路の製造ばらつきによる計測時間のばらつき、温度や電源電圧の環境条件など。）に依存しない光量の測定ができ、高精度なデジタル変換を行うことができるという効果を奏する。
【００３８】
また、上記正の定数Ｍを大きな値に設定すればするほど、合計の計測時間を短くすることができる。これにより、消費電力を低減するという効果を併せて奏する光量デジタル変換回路を提供することができる。
【００３９】
また、本発明のＩＣは、上記光量デジタル変換回路を含む構成である。これにより、上記光量デジタル変換回路、あるいは、上記光量デジタル変換回路およびその周辺回路をＩＣの形態で簡単に実現することができるという効果を奏する。
【００４０】
また、本発明の電子機器は、出力光強度調整機能を有する表示画面と、周囲の光の光量を測定する光量測定手段として上記光量デジタル変換回路または上記ＩＣとを備え、上記光量に応じて上記表示画面の出力光強度を調整する構成である。
【００４１】
それゆえ、各誤差要因に依存せずに測定された光量を示すデジタル値に基づき、表示画面の出力光強度の調整を、周囲の光に応じて自動的に行うことができるという効果を奏する。また、表示画面の視認性を向上し、バッテリーの消耗を抑える電子機器を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４３】
（光量デジタル変換回路の構成）
図１は、本実施の形態の光量デジタル変換回路１００の一構成例を示すブロック図である。
【００４４】
図１に示すように、光量デジタル変換回路１００は、フォトダイオード（ＰＤ）１０１（受光素子）、定電流源１０２、セレクタ１０３（選択回路）、Ｉ−Ｆ（電流−周波数）変換回路１０４（変換回路）、カウンタ１０５（カウント回路）、レジスタ１０６（デジタル値作成手段）、メモリ機能付き時間計測装置１０７（時間計測回路）、およびコントロール部１０８（制御部）を備えている。
【００４５】
ＰＤ１０１は、周囲の光を受光（入力）することにより、光の大きさ（光量）に応じた光電流（第１電流）を作成する。ＰＤ１０１は、例えばシリコンからなるが、これに限るものではない。ＰＤ１０１は、光電流をセレクタ１０３に出力する。
【００４６】
定電流源１０２は、一定値の定電流を発生するように構成されている電流源である。定電流は、参照電流（第２電流）としてセレクタ１０３に供給される。
【００４７】
セレクタ１０３は、コントロール部１０８からの制御信号に応じて、ＰＤ１０１からの光電流、および、定電流源１０２からの参照電流のいずれか一方を選択し、Ｉ−Ｆ変換回路１０４に出力する。詳細には、コントロール部１０８からの第１制御信号を受けると、セレクタ１０３は光電流を選択し、コントロール部１０８からの第２制御信号を受けると、セレクタ１０３は参照電流を選択する。すなわち、セレクタ１０３にて、Ｉ−Ｆ変換回路１０４に送出される電流が切り替えられている。
【００４８】
Ｉ−Ｆ変換回路１０４は、光の大きさを周波数に変換する回路である。詳細には、Ｉ−Ｆ変換回路１０４は、セレクタ１０３からの出力電流の大きさに比例した周波数のクロック信号（パルス信号）を作成する（入射光強度に比例した発振周波数の矩形波を出力する。）。すなわち、セレクタ１０３から光電流が出力される場合は、光電流の大きさに応じた周波数のクロック信号が作成され、セレクタ１０３から参照電流が出力される場合は、参照電流の大きさに応じた周波数のクロック信号が作成される。そして、Ｉ−Ｆ変換回路１０４は、作成したクロック信号をカウンタ１０５に出力する。
【００４９】
カウンタ１０５は、Ｉ−Ｆ変換回路１０４からのクロック信号におけるパルスをカウントする。カウンタ１０５は、カウント値を時間計測装置１０７に通知するために、カウント値を示すカウント信号を、カウントする毎に時間計測装置１０７に出力する。また同時に、カウント信号はレジスタ１０６にも出力されている。カウンタ１０５は、コントロール部１０８からのリセット信号を受けると、カウント値をリセットする。
【００５０】
レジスタ１０６は、時間計測装置１０７からの指示信号を受けると、その時点で入力したカウント信号に示されているカウント値（パルス数）を格納する。そして、レジスタ１０６は、格納したカウント値に基づくデジタル値を作成し、図示しない後段の構成（例えばＣＰＵなど）に出力する。
【００５１】
メモリ機能付き時間計測装置１０７（以下、時間計測装置１０７と略記する。）は、内部にメモリを有しており、内部で発振する発振周波数に基づいて時間を計測する。時間計測装置１０７は、次の２つの機能を有している。
【００５２】
１つ目は、セレクタ１０３にて参照電流が選択された場合の計測処理である。時間計測装置１０７は、コントロール部１０８からの第２開始信号を受けると、その時点からの時間の計測を開始する。時間計測装置１０７は、予め設定される条件に基づいて、基準時間をメモリに格納する。詳細には、時間計測装置１０７には、参照電流に基づいて作成されたクロック信号に対してカウンタ１０５にてカウントするパルス数の設定値が与えられる。時間計測装置１０７は、カウンタ１０５からのカウント信号に示されているカウント値が、上記設定値と一致した時点で、そのときの計測時間のＭ倍（Ｍ：正の定数）を基準時間として内部のメモリに格納するとともに、コントロール部１０８に通知信号を出力する。
【００５３】
２つ目は、セレクタ１０３にて光電流が選択された場合の計測処理である。時間計測装置１０７は、コントロール部１０８からの第１開始信号を受けると、その時点からの時間の計測を開始する。そして、内部のメモリに格納した基準時間になった時点で、指示信号をレジスタ１０６に出力する。
【００５４】
コントロール部１０８は、各構成の処理動作を制御する。コントロール部１０８は、電源が投入される、または、光量に応じたデジタル値の取得が指示されると、セレクタ１０３に第２制御信号を出力するとともに、時間計測装置１０７に第２開始信号を出力する。また、コントロール部１０８は、時間計測装置１０７からの通知信号を受けると、カウンタ１０５にリセット信号を出力するとともに、セレクタ１０３に第１制御信号を出力する。リセット信号および第１制御信号を出力すると続けて自動的に、コントロール部１０８は、第１開始信号を時間計測装置１０７に出力する。
【００５５】
（光量デジタル変換回路の動作）
次に、図１を参照しながら、光量デジタル変換回路１００が、周囲の光の量を示すデジタル値を出力する際の動作について説明する。なお、周囲の光とは、光量デジタル変換回路１００が配置された周囲の外部空間の光のことである。このとき、ＰＤ１０１は外部空間に露出するように配置されている。
【００５６】
まず、予め、定電流源１０２が出力する参照電流Ｉrefの電流値を所定値に設定しておく。この所定値は適宜変更可能である。また、予め、時間計測装置１０７の内部のメモリに、参照電流Ｉrefに基づいて作成されたクロック信号に対してカウンタ１０５にてカウントするパルス数の設定値Ｎrefを格納しておく。この設定値Ｎrefは、変更可能であり、適宜入力してもよいし、製造段階で格納しておいてもよい。
【００５７】
電源が投入されたときなどでは、光量デジタル変換回路１００は、スタンバイモードとなり動作していない停止状態となっている。このスタンバイモードにおいて、図示しないＣＰＵなどから出力されるスタンバイモード解除信号を受信することにより、光量デジタル変換回路１００は動作を開始する。
【００５８】
スタンバイモード解除信号をコントロール部１０８が受信すると、コントロール部１０８は、第２制御信号をセレクタ１０３に出力するとともに、第２開始信号を時間計測装置１０７に出力する。セレクタ１０３は、第２制御信号を受けると、定電流源１０２からの参照電流Ｉrefを選択して、Ｉ−Ｆ変換回路１０４に出力する。そして、Ｉ−Ｆ変換回路１０４は、参照電流Ｉrefの大きさに比例した周波数Ｆrefのクロック信号CLK_refを作成して、カウンタ１０５に出力する。すなわち、この時点で、電流が周波数に変換されて送出されている。
【００５９】
続いて、カウンタ１０５は、Ｉ−Ｆ変換回路１０４から出力されたクロック信号CLK_refを入力し、クロック信号CLK_refのパルスをカウントする。カウンタ１０５は、カウントする毎に、カウント信号を、時間計測装置１０７およびレジスタ１０６に出力する。カウンタ１０５からカウント信号が出力されている間、時間計測装置１０７は、カウント信号に示されているカウント値が、内部のメモリに格納されている設定値Ｎrefに一致するかを判定している。
【００６０】
一方、時間計測装置１０７は、第２開始信号を受けると、時間の計測を開始している。そして、時間計測装置１０７は、カウント値が設定値Ｎrefに一致したと判定した時点で、そのときの計測時間のＭ倍を基準時間Ｔとして内部のメモリに格納するとともに、通知信号をコントロール部１０８に出力する。
【００６１】
コントロール部１０８は、通知信号を受けると、リセット信号をカウンタ１０５に出力するとともに、第１制御信号をセレクタ１０３に出力する。そして続けて自動的に、コントロール部１０８は、第１開始信号を時間計測装置１０７に出力する。これにより、カウンタ１０５は、リセット信号を受けた時点でカウント値をリセットする。そして、セレクタ１０３は、第１制御信号を受けた時点で選択する電流を切り替える。また、時間計測装置１０７は、第１開始信号を受けた時点でゼロから時間の計測を開始する。
【００６２】
セレクタ１０３は、第１制御信号を受けると、周囲の光の大きさに応じて作成されたＰＤ１０１からの光電流Ｉpdを選択して、Ｉ−Ｆ変換回路１０４に出力する。そして、Ｉ−Ｆ変換回路１０４は、光電流Ｉpdの大きさに比例した周波数Ｆpdのクロック信号CLK_pdを作成して、カウンタ１０５に出力する。
【００６３】
カウンタ１０５は、Ｉ−Ｆ変換回路１０４から出力されたクロック信号CLK_pdを入力し、クロック信号CLK_pdのパルスをカウントする。カウンタ１０５は、カウントする毎に、カウント信号を、時間計測装置１０７およびレジスタ１０６に出力する。カウンタ１０５からカウント信号が出力されている間、時間計測装置１０７は、計測時間がメモリに格納した基準時間Ｔに一致するかを判定している。
【００６４】
時間計測装置１０７は、計測時間が、格納した基準時間Ｔに達すると、レジスタ１０６に指示信号を出力する。レジスタ１０６は、指示信号を受けると、その時点で入力したカウント信号に示されているカウント値Ｎpdを格納する。そして、レジスタ１０６は、格納したカウント値Ｎpdに基づいてデジタル値を作成する。これにより、光量デジタル変換回路１００では、周囲の光の量を示すデジタル値が出力される。
【００６５】
つまり簡潔に言うと、まず、参照電流Ｉrefが変換されたクロック信号CLK_refに対して、所定のパルス数（設定値Ｎref）をカウントした時間が計測され、そのＭ倍（Ｍ：正の定数）の基準時間Ｔが保持される。そして、光電流Ｉpdが変換されたクロック信号CLK_pdに対して、保持した基準時間Ｔにおけるパルス数（カウント値Ｎpd）がカウントされる。これにより、このパルス数（カウント値Ｎpd）に基づいてデジタル値が作成され得る。
【００６６】
それゆえ、カウント値Ｎpdは、次の式（１）で表される。
【００６７】
Ｎpd＝Ｍ×Ｎref×Ｉpd÷Ｉref  ・・・式（１）
このように、光電流Ｉpdと参照電流Ｉrefとの、基準時間Ｔのパルス数の比を成立させて、ＰＤ１０１における光電流すなわち周囲の光量を測定している。
【００６８】
よって、参照電流Ｉrefは一定値であり、設定値Ｎrefは所定値であるので、カウント値Ｎpdは、光電流Ｉpdに比例して算出されることになる。すなわち、デジタル値の基となるカウント値Ｎpdは、光電流Ｉpdのみに依存することになる。
【００６９】
したがって、カウント値Ｎpdは、例えば、温度や電源電圧などの環境条件、Ｉ−Ｆ変換回路１０４の製造ばらつきによる変換比のばらつき、並びに、計測時間装置１０７の製造ばらつきによる計測時間のばらつき、といった各誤差要因に依存しない。それゆえ、各誤差要因に依存しない光量の測定が可能となり、高精度なデジタル変換を行うことが可能となる。
【００７０】
なお、上述した光量デジタル変換回路１００の一連の動作は、停止指示がくるまで自動的にループする（第２制御信号→第１制御信号→第２制御信号→・・・）。このとき、低消費電力モードとして、間欠動作させるモードを追加して繰り返し動作してもよい（第２制御信号→第１制御信号→一定時間待つ→第２制御信号→・・・）。
【００７１】
図２は、低消費電力モードを実行する光量デジタル変換回路１００ａの一構成例を示すブロック図である。
【００７２】
図２に示すように、光量デジタル変換回路１００ａは、図１に示した光量デジタル変換回路１００の構成のうちコントロール部１０８を除いた構成に加えて、一定時間計測機能付きコントロール部１０８ａ（以下、コントロール部１０８ａと略記する。）を備えている。
【００７３】
光量デジタル変換回路１００ａは、光量デジタル変換動作を一定時間ごとに行い、光量デジタル変換動作と光量デジタル変換動作との間は、光量デジタル変換動作を停止する待機状態（スタンバイモード）となる。上記光量デジタル変換動作（デジタル値作成状態）と待機状態との交互の切替は、コントロール部１０８ａにより制御されている。
【００７４】
コントロール部１０８ａは、コントロール部１０８と同一の機能を有するとともに、光量デジタル変換動作を行った後の一定時間は、低消費電力状態になるように各構成部分を制御している。一定時間の設定値は、適宜変更可能なように与えられる。例えば、待機状態とする際には、コントロール部１０８ａは、定電流源１０２の電流生成動作を停止するように制御する。これにより、周囲の光の量を示すデジタル値取得の必要頻度を考慮しながら、消費電力を低減することが可能となる。
【００７５】
また、上述した説明では、時間計測装置１０７は、参照電流Ｉrefに基づいて作成されたクロック信号CLK_refに対して、所定のパルス数（設定値Ｎref）がカウントされるのに要した時間のＭ倍（Ｍ：正の定数）を、基準時間Ｔとして内部のメモリに格納している。
【００７６】
ここで、Ｍ＝１の場合、参照電流Ｉrefを選択して基準時間Ｔを作成するのに要する時間と、光電流Ｉpdを選択して計測する基準時間Ｔとが等しいため、合計の計測時間が基準時間Ｔの２倍となる。例えば、参照電流Ｉrefを選択して所定のパルス数（設定値Ｎref）がカウントされた時間が０．１秒であった場合、光電流Ｉpdを選択したときのパルス数（カウント値Ｎpd）が０．１秒の間で計測される。これにより、合計の計測時間は０．２秒となる。
【００７７】
一方、Ｍ＝８の場合、Ｍ＝１の場合と比較して、合計の計測時間が５６．２５％となる。つまりは、参照電流Ｉrefを選択して所定のパルス数（設定値Ｎref）の１／８がカウントされた時間が０．０１２５秒となり、この時間を８倍した時間（０．１秒）の間、光電流Ｉpdを選択したときのパルス数（カウント値Ｎpd）が計測されることになる。これにより、合計の計測時間は０．１１２５秒（０．２秒の５６．２５％）となる。
【００７８】
したがって、正の定数Ｍを大きな値に設定すればするほど、合計の計測時間を短くすることが可能となる。またこれにより、光量デジタル変換回路１００における消費電力を低減することが可能となる。上記低消費電力モードのような場合においては、計測時間が短くなることで計測時の消費電力も少なくすることができるので、消費電力低減の効果を最も奏することができる。
【００７９】
但し、一般的に、デジタル回路では、Ｍ倍するという処理は乗算器が必要となり、回路が巨大となってしまう。しかしながら、２Ｎ倍するときはビットをシフトするだけなので簡単に行うことが可能である。例えば、「００１１１」という２進数を４倍するときは、左に２ビットシフトすればいいので「１１１００」となる。それゆえ、上記正の定数Ｍは、Ｍ＝２Ｎ（Ｎ：整数）であることが望ましい。
【００８０】
また、光量デジタル変換回路１００では、Ｉ−Ｆ変換回路１０４において、参照電流Ｉrefの大きさに比例した周波数Ｆrefのクロック信号CLK_refが作成されるときの変換係数ａが、次の式（２）を満たすように設定されているとする。
【００８１】
Ｆref＝ａ×Ｉref  ・・・式（２）
この場合、基準時間Ｔは、次の式（３）で表される。
【００８２】
Ｔ＝Ｍ×Ｎref／（Ｉref×ａ）
これにより、Ｉ−Ｆ変換回路１０４の変換係数ａ、参照電流Ｉref、Ｍ、または設定値Ｎrefを変更することによって、基準時間Ｔを容易に調整することが可能となる。また、Ｍおよび設定値Ｎrefはデジタル回路で設定される値であるので、シリアルインターフェースにより外部から簡単に書換えることが可能である。
【００８３】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
本実施の形態の光量デジタル変換回路は、Ｉ−Ｆ変換回路１０４の変換方式が異なる点を除いて、前記実施の形態１における図１に示した光量デジタル変換回路１００または図２に示した光量デジタル変換回路１００ａと同じ構成を有し、同様に動作する。
【００８５】
つまりは、本実施例におけるＩ−Ｆ変換回路１０４は、公開特許２００４−３２５４０９号公報（平成１６年１１月１８日公開）に記載された積分方式により、電流を周波数に変換する。これにより、カウント値Ｎpdは、基準時間Ｔにおける光電流Ｉpdの積分値を表すことになる。すなわち、カウント値Ｎpdは、基準時間Ｔにおける光量の平均値として出力されることになる。
【００８６】
ここで、ＰＤ１０１が受光する周囲の光の光源が、蛍光灯や白熱灯のように一般の交流電源（商用交流電源）により駆動されているとする。この場合、光源により生成される光の光量も、交流電源の周波数（ハム周波数）に合わせた変動を受ける。このため、基準時間Ｔが交流電源の周期よりも短い場合、カウント値Ｎpdも交流電源の周波数に合わせた変動を受ける。
【００８７】
これに対し本実施例では、時間計測装置１０７の内部のメモリに格納する設定値Ｎrefと、定電流源１０２が出力する参照電流Ｉrefとを調整することにより、基準時間Ｔを交流電源の周期の整数倍となるように設定することが好ましい。これにより、カウント値Ｎpdにおける交流電源の周波数の影響を完全に除去することが可能となる。
【００８８】
また、基準時間Ｔを交流電源の周期よりも長くした場合は、交流電源の周期をＴhumとすると、「Ｔhum／Ｔ」で示される交流電源の周波数の影響による誤差を小さくすることが可能となる。
【００８９】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１，２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１，２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９０】
図３は、本実施の形態の光量デジタル変換回路１００ｂの一構成例を示すブロック図である。
【００９１】
図３に示すように、光量デジタル変換回路１００ｂは、図１に示した前記実施の形態１の光量デジタル変換回路１００の構成のうち時間計測装置１０７を除いた構成に加えて、発振器１１１、カウンタ１１２、およびレジスタ１１３を備えている。つまりは、時間計測手段が、発振器１１１、カウンタ１１２、およびレジスタ１１３により構成されている。
【００９２】
発振器１１１は、所定の発振周波数で発振信号をカウンタ１１２に供給する。発振周波数は低い方が消費電力には有利であるが、低すぎるとカウンタ１１２での計測時間精度が悪化し、出力するデジタル値の誤差が増大する。この計測時間精度は、発振周波数の周期Ｔoscと計測時間との比で決まり、「Ｔosc／計測時間」で表される。実際には、例えば、計測時間は最大でも０．１〜０．４秒程度であるので、発振周波数の周期Ｔoscを１ｍｓ以下と設定することにより、誤差１％以下の精度を実現することが可能となる。
【００９３】
カウンタ１１２は、発振器１１１からの発振信号に基づいて、コントロール部１０８からの第１開始信号および第２開始信号を受けるとゼロから時間を計測する。また、カウンタ１１２は、計測時間を示す時間信号を、時間を計測する毎にレジスタ１１３に出力する。
【００９４】
レジスタ１１３は、コントロール部１０８から出力される、第１開始信号および第２開始信号に応じた機能を有している。レジスタ１１３には、参照電流に基づいて作成されたクロック信号に対してカウンタ１０５にてカウントするパルス数の設定値Ｎrefが格納される。
【００９５】
第２開始信号を受けた場合は、カウンタ１０５からのカウント信号に示されているカウント値が、格納されている設定値に一致するかを判定する。レジスタ１１３は、カウント値が設定値に一致した時点で、その時点で入力した時間信号に示されている計測時間のＭ倍（Ｍ：正の定数）を基準時間として格納するとともに、コントロール部１０８に通知信号を出力する。第１開始信号を受けた場合は、カウンタ１１２からの時間信号に示されている計測時間が、格納した基準時間になった時点で、指示信号をレジスタ１０６に出力する。
【００９６】
次に、図３を参照しながら、光量デジタル変換回路１００ｂが、周囲の光の量を示すデジタル値を出力する際の動作について説明する。なお、時間計測装置１０７が担う処理が、発振器１１１、カウンタ１１２、およびレジスタ１１３により構成される時間計測手段で行われている点以外は、光量デジタル変換回路１００の動作と同じであるので、異なる点を中心に説明する。
【００９７】
まず、予め、レジスタ１１３に、参照電流Ｉrefに基づいて作成されたクロック信号に対してカウンタ１０５にてカウントするパルス数の設定値Ｎrefを格納しておく。そして、スタンバイモード解除信号をコントロール部１０８が受信すると、コントロール部１０８は、第２制御信号をセレクタ１０３に出力するとともに、第２開始信号をカウンタ１１２に出力する。これによって、セレクタ１０３により定電流源１０２からの参照電流Ｉrefが選択され、Ｉ−Ｆ変換回路１０４により参照電流Ｉrefの大きさに比例した周波数Ｆrefのクロック信号CLK_refが作成されて、カウンタ１０５に出力される。
【００９８】
続いて、カウンタ１０５は、Ｉ−Ｆ変換回路１０４から出力されたクロック信号CLK_refを入力し、クロック信号CLK_refのパルスをカウントする。カウンタ１０５は、カウントする毎に、カウント信号を、レジスタ１１３およびレジスタ１０６に出力する。カウンタ１０５からカウント信号が出力されている間、レジスタ１１３は、カウント信号に示されているカウント値が、内部のメモリに格納されている設定値Ｎrefに一致するかを判定している。
【００９９】
一方、カウンタ１１２は、第２開始信号を受けると、発信器１１１からの発信信号に基づいて時間の計測を開始している。カウンタ１１２は、時間を計測する毎に、時間信号をレジスタ１１３に出力する。そして、レジスタ１１３は、カウント値が設定値Ｎrefに一致したと判定した時点で、その時点で入力した時間信号に示されている計測時間のＭ倍を基準時間Ｔとして格納するとともに、通知信号をコントロール部１０８に出力する。
【０１００】
コントロール部１０８は、通知信号を受けると、リセット信号をカウンタ１０５に出力するとともに、第１制御信号をセレクタ１０３に出力した後、第１開始信号をカウンタ１１２およびレジスタ１１３に出力する。これにより、カウンタ１０５はカウント値をリセットし、セレクタ１０３は選択する電流を切り替える。また、カウンタ１１２は、第１開始信号を受けた時点でゼロから時間の計測を開始する。
【０１０１】
続いて、セレクタ１０３によりＰＤ１０１からの光電流Ｉpdが選択され、Ｉ−Ｆ変換回路１０４により光電流Ｉpdの大きさに比例した周波数Ｆpdのクロック信号CLK_pdが作成されて、カウンタ１０５に出力される。
【０１０２】
カウンタ１０５は、Ｉ−Ｆ変換回路１０４から出力されたクロック信号CLK_pdを入力し、クロック信号CLK_pdのパルスをカウントする。カウンタ１０５は、カウントする毎に、カウント信号を、レジスタ１１３およびレジスタ１０６に出力する。カウンタ１０５からカウント信号が出力されている間、カウンタ１１２からの時間信号に基づいて、レジスタ１１３は、計測時間が格納した基準時間Ｔに一致するかを判定している。
【０１０３】
レジスタ１１３は、計測時間が、格納した基準時間Ｔに達すると、レジスタ１０６に指示信号を出力する。そして、レジスタ１０６によりカウント値Ｎpdが格納され、該カウント値Ｎpdに基づいてデジタル値が作成される。これにより、光量デジタル変換回路１００ｂでは、周囲の光の量を示すデジタル値が出力される。このデジタル値は、誤差１％以下の精度で実現した計測時間により作成されているので、高精度なデジタル変換を行うことができる。
【０１０４】
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０５】
図４は、本実施の形態の光量デジタル変換回路１００ｃの一構成例を示すブロック図である。
【０１０６】
本実施の形態の光量デジタル変換回路１００ｃは、照度センサなどに用いられるときに、照度に比例したデジタル値を出力することが可能な照度−デジタル変換を実現するものである。図４に示すように、光量デジタル変換回路１００ｃは、図１に示した前記実施の形態１の光量デジタル変換回路１００の構成に加えて、波長選択フィルタ１０９（抽出手段）を備えている。
【０１０７】
波長選択フィルタ１０９は、所望の波長の光を選択（抽出）するフィルタである。波長選択フィルタ１０９は、ＰＤ１０１の上に置かれている（ＰＤ１０１が受光する光が通るように配置されている）。上記所望の波長は、光の照度に比例した光電流を、ＰＤ１０１が出力するように設定される。
【０１０８】
照度を測定する場合、「Ｉref／（Ｍ×Ｎref）＝照度Ａ（lux）での光電流Ｉpd」（Ａは定数）となるように、時間計測装置１０７の内部のメモリに格納する設定値Ｎrefを設定（調整）する。例えば、Ａ（lux）の照度のときにＰＤ１０１からの光電流が１０（ｐＡ）となるように、波長選択フィルタ１０９が抽出する波長を設定し、「Ｉref／（Ｍ×Ｎref）＝１０」となるように設定値Ｎrefを設定する。
【０１０９】
ここで、上述した式（１）により、「Ｉpd＝Ｎpd×Ｉref÷（Ｎref×Ｍ）」が成り立つので、カウント値Ｎpdは「Ｎpd＝Ａ×照度」と定義される。それゆえ、照度−デジタル変換を実現することが可能となる。よって、光量デジタル変換回路１００ｃにより実現される照度センサは、分光感度特性が人間の視感度に近い。また、照度に比例したデジタル値を出力する際の比例係数を、任意に設定することが可能となる。
【０１１０】
なお、Ａ＝１、すなわち「Ｉref／（Ｍ×Ｎref）＝照度１（lux）での光電流Ｉpd」に設定すると、カウント値Ｎpdは照度そのものを表すことになり、カウント値Ｎpdから照度に換算する計算をする必要がない。よって、照度情報を処理する際の計算が単純になるという有利な効果がある。
【０１１１】
また、光量デジタル変換回路１００ｃは、図１に示した光量デジタル変換回路１００の構成に加えて、波長選択フィルタ１０９を備えている場合について説明したが、これに限らず、図２，３にそれぞれ示した光量デジタル変換回路１００ａ，１００ｂの構成に加えて、波長選択フィルタ１０９を備えている構成であってもよい。
【０１１２】
〔実施の形態５〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜４と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜４の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
前記実施の形態１〜４にそれぞれ示した光量デジタル変換回路１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、特殊なデバイスを必要としていないので、ＩＣとして簡単に構成することが可能である。但し、波長選択フィルタ１０９はＩＣ上に置かれる形態となる。
【０１１４】
本実施例では、図４に示した前記実施の形態４の光量デジタル変換回路１００ｃが含まれたＩＣについて説明する。
【０１１５】
図５は、本実施の形態のＩＣ１５０の一構成例を示すブロック図である。
【０１１６】
前記実施の形態４では、「Ｎpd＝Ａ×照度」でＡ＝１とすると有利な効果がある点について説明したが、定電流源１０２が出力する参照電流Ｉrefの値は、製造時のばらつきにより設定値にならない場合が生じることもある。設定値から誤差が生じる場合、出力する照度にも誤差がでてしまう。
【０１１７】
これに対し、本実施の形態のＩＣ１５０は、図５に示すように、図４に示した前記実施の形態４の光量デジタル変換回路１００ｃの構成に加えて、定電流源１０２に接続されたトリミング回路１５１を備えている。通常ウエハテスト時に、トリミングによって、定電流源１０２の参照電流の製造ばらつき（誤差）を設定値に調整する。これにより、参照電流における誤差ばらつきを除去して、参照電流の値を精度良く設定することが可能となる。よって、Ａ＝１と設定した場合、照度の値を正確に算出することが可能となる。
【０１１８】
〔実施の形態６〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜５と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜５の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１９】
一般的に、前記実施の形態５のＩＣ１５０を含めＩＣとして構成される際には、内部の構成回路への信号の入出力口となるＰＡＤ（外部接続端子）が、ＩＣ上に外部と接続可能に設けられている。つまりは、このＰＡＤを介して、外部から電源電圧が供給されたり、ＣＰＵなどからの制御信号が入力されたり、作成したデジタル値が出力されたり、あらゆるデータが転送されたりなどする。本実施例では、シリアル方式によりデータの転送を行うＩＣについて説明する。
【０１２０】
図６は、本実施の形態のＩＣ１５０ａの一構成例を示すブロック図である。
【０１２１】
図６に示すように、本実施の形態のＩＣ１５０ａは、図１に示した前記実施の形態１の光量デジタル変換回路１００の構成に加えて、トリミング回路１５１、シリアルインターフェース回路１５２、並びにセレクタ１５３・１５４（切替手段）を備えている。また、ＩＣ１５０ａ上には、シリアルインターフェース回路１５２用のデータ（信号）の入出口となる外部接続端子１５５・１５６が設けられている。なお、本実施の形態のＩＣ１５０ａにおける効果を説明するために、図６では２つの外部接続端子１５５・１５６のみを図示しているが、これに限るものではなく、シリアルインターフェース回路１５２用の外部接続端子の数は単数であっても３以上であってもよい。また勿論、ＩＣ１５０ａ上には、シリアルインターフェース回路１５２用以外の外部接続端子が設けられていてもよい。
【０１２２】
シリアルインターフェース回路１５２は、シリアル形式によりデータを転送するインターフェースであり、内部でデジタル出力の形式をパラレル−シリアル変換している。シリアルインターフェース回路１５２は、外部とのデータ転送を行う外部入出力部が、セレクタ１５３・１５４にそれぞれ接続されている。また、シリアルインターフェース回路１５２は、ＩＣ内部の構成回路とのデータ転送を行う内部入出力部が、各構成回路に接続されている。なお、少なくとも、上記内部入出力部はレジスタ１０６の出力に接続されており、シリアルインターフェース回路は、レジスタ１０６からのデジタル出力を、パラレルデータからシリアルデータに変換して、外部のＣＰＵなどに転送する。
【０１２３】
セレクタ１５３・１５４は、シリアルインターフェース回路１５２から出力される切替信号により、導電経路を切り替える。詳細には、セレクタ１５３は、外部接続端子１５５の接続先を、トリミング回路１５１とシリアルインターフェース回路１５２とで切り替えている。セレクタ１５４は、外部接続端子１５６の接続先を、トリミング回路１５１とシリアルインターフェース回路１５２とで切り替えている。
【０１２４】
これにより、外部接続端子１５５・１５６は、トリミング回路１５１およびシリアルインターフェース回路１５２の両方のためにそれぞれ使用することが可能となる。すなわち、トリミング回路１５１のために用いる外部接続端子と、シリアルインターフェース回路１５２のために用いる外部接続端子とを共用することが可能となる。さらには、ＩＣ１５０ａ上の外部接続端子の数を削減することが可能となり、これによりＩＣ１５０ａの小型化が可能となる。
【０１２５】
なお、シリアルインターフェース回路１５２と外部接続端子１５５・１５６との間の接続をオフにすると、ＩＣ１５０ａは、外部とのデータ転送ができなくなってしまう。この場合、ＩＣ１５０ａを再起動させることにより初期設定に戻すことが可能となっている。よって、シリアルインターフェース回路１５２と外部接続端子１５５・１５６との間の接続は、復元することが可能である。
【０１２６】
また、トリミングは、ＩＣのウエハテスト時に実施されることが多い。このとき、外部接続端子を共用すると、トリミング時のストレス（電圧、電流）が、シリアルインターフェース回路１５２まで破壊してしまう虞がある。
【０１２７】
この場合、テスト装置からデジタル制御信号をＩＣ１５０ａに与えることにより、シリアルインターフェース回路１５２がこれを受け切替信号を出力することによって、ＩＣ１５０ａ内部の状態を操作することができる（内部スイッチのオン／オフ）。つまりは、この操作により、トリミング時には、シリアルインターフェース回路１５２と外部接続端子１５５・１５６との間の接続をオフにするように、セレクタ１５３・１５４を制御する。これにより、シリアルインターフェース回路を保護することが可能となっている。
【０１２８】
なお、シリアル方式によりデータ転送を行う場合に限らず、ＩＣ１５０ａは、パラレル方式によりデータ転送を行う構成であってもよい。但し、パラレル方式ではビット数の数だけ通信線が必要となるが、シリアル方式では、ビット数によらず通信線は１〜３本でよいという有利な効果がある。
【０１２９】
〔実施の形態７〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜６と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜６の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３０】
一般的に、シリアルインターフェース回路を搭載したＩＣでは、シリアルインターフェース回路に構成されているＨｉ／Ｌｏｗを判別する回路が、インバータ回路やシュミットトリガ回路などのデジタル回路である場合、Ｈｉ／Ｌｏｗの閾値が、シリアルインターフェース回路の電源電圧に対する依存性を持っている。
【０１３１】
例えば、電源電圧が違うＩＣ同士がデジタルデータを通信する場合、電源電圧の違いが問題となる。１０Ｖの電源電圧が供給されているＩＣでは、出力されるデジタルデータのＨｉｇｈ電圧は１０Ｖ、Ｌｏｗ電圧は０Ｖとなる。一方、３Ｖの電源電圧が供給されているＩＣでは、出力されるデジタルデータのＨｉｇｈ電圧は３Ｖ、Ｌｏｗ電圧は０Ｖとなる。このため、３Ｖの電源電圧が供給されているＩＣがＨｉｇｈ電圧のつもりで３Ｖを出力しても、１０Ｖの電源電圧が供給されているＩＣは、Ｈｉｇｈ電圧と認識せず、Ｌｏｗ電圧とみなす。これにより、適切に通信することができない。
【０１３２】
それゆえ、シリアルインターフェース回路を搭載したＩＣでは、通信相手のＩＣの電源電圧に対応できるように、シリアルインターフェース回路の電源電圧が設定されているか、または、対応可能な電源電圧が制限されている。よって、シリアルインターフェース回路の電源電圧が、ＩＣの電源電圧と異なる場合、シリアルインターフェース回路用の、通信相手のＩＣの電源電圧を入力する外部接続端子が必要となっている。
【０１３３】
ここで、図６に示したＩＣ１５０ａにおいて、シリアルインターフェース回路１５２の電源電圧と、光量デジタル変換回路１００の電源電圧とが異なる場合、上述した同様の不具合が、例えば、シリアルインターフェース回路１５２とレジスタ１０６との間で生じる可能性がある。
【０１３４】
それゆえ、光量デジタル変換回路１００の電源電圧をシリアルインターフェース回路１５２の電源電圧に合わせる、換言すれば、光量デジタル変換回路１００の電源電圧にはシリアルインターフェース回路１５２の電源電圧を用いることにより、上記のような電源電圧の違いによるデジタル値の読み取り不具合を防止することが可能となる。すなわち、通信間の電源電圧が異なるため読み取り不具合の問題が生じるので、ＩＣ１５０ａの電源電圧範囲を広くしておけば問題は起こらない。
【０１３５】
また、シリアルインターフェース回路１５２の電源電圧用の外部接続端子を削減することが可能となり、ＩＣ１５０ａの小型化が可能となる。さらに、シリアルインターフェース回路１５２の電源電圧用の外部接続端子への配線が減るため、ＩＣ１５０ａを搭載する機器の小型化、および低コスト化にも貢献することが可能となる。
【０１３６】
なお、上記Ｈｉ／Ｌｏｗを判別する回路が、コンパレータ回路などのアナログ回路であれば、Ｈｉ／Ｌｏｗの閾値は、シリアルインターフェース回路の電源電圧に対する依存性を持たない。しかしながら、バイアス電流を必要とするため、シャットダウンモードでの消費電力が増加することとなり、低消費電力が要求されるモバイル機器では許容できないことが多い。
【０１３７】
〔実施の形態８〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜７と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜７の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３８】
図７は、本実施の形態の電子機器２００の一構成例を示すブロック図である。
【０１３９】
本実施の形態の電子機器２００は、出力光の強度を調整する機能（出力光強度調整機能）を有する表示画面と、周囲の光の光量を測定する光量測定手段とを備え、表示画面の出力光の強度を、光量に応じて自動的に調整するものである。電子機器２００としては、例えば、携帯電話や液晶テレビなどが挙げられ、その表示画面としては、バックライト付きのディスプレイや、有機ＥＬなどの自発光型ディスプレイなどがある。
【０１４０】
図７に示すように、電子機器２００は、ＣＰＵ２０１、ドライバ２０２、出力強度調整機能付きディスプレイ２０３（表示画面）（以下、ディスプレイ２０３と略記する。）、および光量デジタル変換装置２０４（光量測定手段）を備えている。なお、ＣＰＵ２０１、ドライバ２０２、出力強度調整機能付きディスプレイ２０３、および光量デジタル変換装置２０４は、電子機器２００における出力光強度調整システムを構成する部材であり、電子機器２００における図示しない残りの部分は、用途に応じた従来の一般的な構成で実現可能である。
【０１４１】
電子機器２００では、ＣＰＵ２０１が制御信号をドライバ２０２に出力すると、ドライバ２０２は、制御信号に応じて駆動信号を作成し、ディスプレイ２０３に出力する。この駆動信号に基づいてディスプレイ２０３が駆動し、発光によりディスプレイ出力する。ここで、電子機器２００では、光量デジタル変換装置２０４により周囲の光の大きさが検出（測定）されている。
【０１４２】
光量デジタル変換装置２０４は、光量測定手段として、前記実施の形態１〜４のいずれかに記載の光量デジタル変換回路を少なくとも含んで構成されている。例えば、光量デジタル変換装置２０４は、前記実施の形態５〜７のいずれかに記載のＩＣとして備えられていてもよい。光量デジタル変換装置２０４が前記実施の形態５〜７のいずれかに記載のＩＣであるとすると、光量デジタル変換装置２０４におけるシリアルインターフェース回路１５２が、シリアルバスによりＣＰＵ２０１に接続され、デジタルデータの転送を行っている。
【０１４３】
ＣＰＵ２０１が光量デジタル変換装置２０４に周囲の光の大きさを問い合わせる、すなわちスタンバイモード解除の信号を送信すると、光量デジタル変換装置２０４は、周囲の光の量を示すデジタル値を作成する。そして、光量デジタル変換装置２０４は、作成したデジタル値を、シリアル方式によりシリアルバスを介してＣＰＵ２０１に出力する。
【０１４４】
ＣＰＵ２０１は、このデジタル値に基づいて、ディスプレイ２０３の発光強度を指定する制御信号をドライバ２０２に出力する。ドライバ２０２は、制御信号に応じて駆動信号を作成し、ディスプレイ２０３に出力する。これにより、ディスプレイ２０３の発光強度が、周囲の光の大きさに応じて変更される。
【０１４５】
これにより、電子機器２００では、光量デジタル変換装置２０４を備えることにより、各誤差要因に依存せずに測定された光量を示すデジタル値に基づき、周囲の光に応じて自動的に出力光強度の調整を行うことが可能となっている。それゆえ、電子機器２００では、表示画面の視認性を向上したり、バッテリーの消耗を抑えたりすることが可能となっている。また、光量デジタル変換装置２０４は低消費電力モードで動作することも可能であるので、電子機器２００ではさらに低消費電力化を図ることが可能となっている。
【０１４６】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ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本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明は、光量に応じたデジタル値を作成し得る光量デジタル変換回路に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、光量デジタル変換回路を搭載する電子機器の分野にも広く用いることができる。例えば、本発明は、モバイル機器の液晶モニタのバックライト調光、大型液晶テレビの輝度調整、および照明器具の調光などに好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明における光量デジタル変換回路の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】本発明における光量デジタル変換回路の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明における光量デジタル変換回路のさらに他の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明における光量デジタル変換回路のさらに他の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】本発明におけるＩＣの実施の一形態を示すブロック図である。
【図６】本発明におけるＩＣの他の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】本発明における電子機器の実施の一形態を示すブロック図である。
【図８】従来の光量デジタル変換回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ  光量デジタル変換回路
１０１  フォトダイオード（受光素子）
１０２  定電流源
１０３  セレクタ（選択回路）
１０４  Ｉ−Ｆ変換回路（変換回路）
１０５  カウンタ（カウント回路）
１０６  レジスタ（デジタル値作成手段）
１０７  メモリ機能付き時間計測装置（時間計測回路）
１０８  コントロール部（制御部）
１０９  波長選択フィルタ（抽出手段）
１１１  発振器
１１２  カウンタ
１１３  レジスタ
１５０  ＩＣ
１５１  トリミング回路
１５２  シリアルインターフェース回路
１５３，１５４  セレクタ（切替手段）
１５５，１５６  外部接続端子
２００  電子機器
２０１  ＣＰＵ
２０２  ドライバ
２０３  出力強度調整機能付きディスプレイ（表示画面）
２０４  光量デジタル変換装置（光量測定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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