センサ装置、携帯電話およびデジタルカメラ
【課題】広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知できるとともに、近接物体の有無を検知可能なセンサ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る照度／近接センサ１は、発光ダイオードＬＥＤ１と、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２と、ＬＥＤ駆動回路４および光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２を処理する光電流処理回路３を備える制御回路２と、を備える。光電流処理回路３は、光電流Ｉｉｎ２からパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路３２と、光電流Ｉｉｎ１から低域通過フィルタ回路３２からの出力電流Ｉｉｎ２＿ｆｉｌを減算する減算回路３３と、減算回路３３からの出力電流Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌをデジタル信号ＤＯＵＴに変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路３１と、照度／近接センサ１の検知モードを切り替える検知モード切替回路３４と、を備える。
【解決手段】本発明に係る照度／近接センサ１は、発光ダイオードＬＥＤ１と、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２と、ＬＥＤ駆動回路４および光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２を処理する光電流処理回路３を備える制御回路２と、を備える。光電流処理回路３は、光電流Ｉｉｎ２からパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路３２と、光電流Ｉｉｎ１から低域通過フィルタ回路３２からの出力電流Ｉｉｎ２＿ｆｉｌを減算する減算回路３３と、減算回路３３からの出力電流Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌをデジタル信号ＤＯＵＴに変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路３１と、照度／近接センサ１の検知モードを切り替える検知モード切替回路３４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置に関し、特に、周囲光の照度および近接物体の有無の両方を検知可能なセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを有する携帯電話やデジタルカメラ等では、液晶パネルのバックライトの発光量を外乱の照度に応じて制御できるように、外乱の照度を検知する照度センサを搭載させる要望がある。照度センサは、太陽光や蛍光灯などの光をフォトダイオードによって電流に変換し、積分型のアナログ−デジタル変換回路でデジタル出力する方式が一般的である。その理由は、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り、照度センサのように、低速であるが高い分解能（１６ｂｉｔ程度）を要求されるデバイスに適しているためである。
【０００３】
アナログ−デジタル変換回路に関する従来技術として、特許文献１に記載されている方式が提案されている。
【０００４】
図１０は、特許文献１に記載のアナログ−デジタル変換回路１００の構成を示す回路図である。アナログ−デジタル変換回路１００は、被測定電圧Ｖｉｎをインピーダンス変換するボルテージフォロワ１０１と、ボルテージフォロワ１０１の出力電圧により充電される容量１０２と、容量１０２に充電された電荷を負電源１０３へ放電する定電流回路１０４と、容量１０２の端子電圧を入力電圧とするコンパレータ１０５と、クロックパルスを出力するクロック回路１０６と、このクロックパルスをカウントするカウンタ１０７と、充電スイッチ１０８と放電スイッチ１０９の開閉を制御する制御回路１１０と、から構成されている。これにより、アナログ−デジタル変換回路１００は、簡単な構成で入力電圧値のアナログ−デジタル変換が可能である。
【０００５】
また、アナログ−デジタル変換回路を用いた照度センサに関する従来技術として、特許文献２に記載されている方式が提案されている。
【０００６】
図１１は、特許文献２に記載の照度センサ２００の構成を示す回路図である。照度センサ２００は、測定対象となる光を電流に変換するフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの出力を入力電流とするアナログ−デジタル変換回路（充放電部２１０及び制御計算部２２０）と、を有しており、照度に応じたデジタル出力を行う構成である。充放電部２１０は、充電回路２１１と、第１放電回路２１２と、第２放電回路２１３と、比較回路２１４と、を有している。
【０００７】
充電回路２１１は、所定の充電期間中、入力電流（フォトダイオードＰＤの検出電流）に応じた電荷を蓄える手段であり、オペアンプＡＭＰと、一端がオペアンプＡＭＰ２０１の反転入力端（−）に接続され、他端がオペアンプＡＭＰ２０１の出力端に接続された充電用キャパシタＣ２０１と、オペアンプＡＭＰ２０１の非反転入力端（＋）に所定の第１基準電圧Ｖ２０１を印加する第１定電圧源Ｅ２０１と、制御信号Ｓ２０１に基づいて、入力電流の入力端（すなわちフォトダイオードＰＤのアノード）と充電用キャパシタＣ２０１の一端との間を開閉する第１スイッチＳＷ２０１と、制御信号Ｓ２０２に基づいて、充電用キャパシタＣ１の両端間を短絡する第２スイッチＳＷ２０２と、を有している。
【０００８】
第１放電回路２１２は、上記の充電期間中、充電回路２１１の充電量が所定の閾値に達する毎に、充電回路２１１に蓄えられた電荷を放電する手段であり、第１放電用キャパシタＣ２０２（充電用キャパシタＣ１の１／ｍ（ｍ＞１））と、制御信号Ｓ２０３に基づいて、第１放電用キャパシタＣ２０２の一端と接地端との間、並びに、第１放電用キャパシタＣ２０２の他端とオペアンプＡＭＰ２０１の反転入力端（−）との間を各々開閉する第３スイッチＳＷ２０３ａ〜ＳＷ２０３ｂと、制御信号Ｓ２０４に基づいて、第１放電用キャパシタＣ２０２の両端と第１基準電圧Ｖ２０１の印加端との間を各々開閉する第４スイッチＳＷ２０４ａ〜ＳＷ２０４ｂと、を有している。
【０００９】
第２放電回路２１３は、上記の充電期間の満了後、第１放電回路２１２よりも小さい放電能力をもって、充電回路２１１に残存する電荷が所定値になるまで、これを所定量ずつ段階的に放電する手段であり、第２放電用キャパシタＣ２０３（充電用キャパシタＣ２０１の１／ｎ（ｎ＞ｍ））と、第２基準電圧Ｖ２０２（第１基準電圧Ｖ２０１の１／ｋ（ｋ＞１））を生成する第２定電圧源Ｅ２０２と、制御信号Ｓ２０５に基づいて、第２放電用キャパシタＣ２０３の一端と第２定電圧源Ｅ２０２の正極端との間、並びに、第２放電用キャパシタＣ２０３の他端とオペアンプＡＭＰ２０１の反転入力端（−）との間を各々開閉する第５スイッチＳＷ２０５ａ〜ＳＷ２０５ｂと、制御信号Ｓ２０６に基づいて、第２放電用キャパシタＣ２０３の両端と第１基準電圧Ｖｒｅｆの印加端との間を各々開閉する第６スイッチＳＷ２０６ａ〜ＳＷ２０６ｂと、を有している。
【００１０】
比較回路２１４は、オペアンプＡＭＰ２０１の出力電圧Ｖａと第３基準電圧Ｖ２０３（Ｖｒｅｆ）及び第４基準電圧Ｖ２０４（Ｖｒｅｆ／２）とを各々比較する手段であり、第３基準電圧Ｖ２０３を生成する第３定電圧源Ｅ２０３と、第４基準電圧Ｖ２０４を生成する第４定電圧源Ｅ２０４と、非反転入力端（＋）がオペアンプＡＭＰ２０１の出力端に接続され、反転入力端（−）が第３定電圧源Ｅ２０３の正極端に接続された第１コンパレータＣＭＰ２０１と、反転入力端（−）がオペアンプＡＭＰ２０１の出力端に接続され、非反転入力端（＋）が第４定電圧源Ｅ２０４の正極端に接続された第２コンパレータＣＭＰ２０２と、を有している。
【００１１】
制御計算部２２０は、所定のクロック信号ＣＬＫと比較回路ＣＭＰ２０１〜ＣＭＰ２０２の各出力信号ＣＯ２０１〜ＣＯ２０２に基づいて制御信号Ｓ２０１〜Ｓ２０６を生成し、充電回路２１１と放電回路２１２〜２１３の充放電制御を行うと共に、放電回路２１２〜２１３の総放電回数から充電回路２１１の総充電量を算出し、その結果に応じたデジタル出力（ＤＯＵＴ）を行う手段である。
【００１２】
充放電部２１０及び制御計算部２２０からなるアナログ−デジタル変換回路では、定められた充電時間の間、容量Ｃ２０１を充電するとともに、容量Ｃ２０１が所定の充電量になる毎に第１放電回路２１２により放電を行う。続いて、アナログ−デジタル変換回路は、充電時間終了後の電荷を第２放電回路２１３によって放電することにより、第１放電回路２１２の放電回数と第２放電回路２１３の放電時間に基づいて、容量Ｃ２０１の充電量に応じたデジタル値を出力する。これにより、特許文献２の構成は、入力ダイナミックレンジの拡大、最小分解能の向上、および測定時間の短縮が可能である。
【００１３】
また、液晶パネルを有する携帯電話やデジタルカメラ等では、液晶パネルの消費電力を低減させるために、顔が機器に近づいた時に液晶パネルへの電力供給をＯＦＦさせるように、近接センサを搭載する要望が増えている。
【００１４】
図１２は、一般的な近接センサ３００の概略構成を示す図である。近接センサ３００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）３１０、フォトダイオード３２０、および制御回路３３０を備えている。制御回路３３０は、発光ダイオード３１０にパルス電流を供給して、発光ダイオード３１０を駆動させる。近接センサ３００の近傍に物体４００が存在する場合、発光ダイオード３１０からのパルス光は、実線矢印のように、物体４００によって反射され、フォトダイオード３２０によって受光される。一方、物体４００が存在しない場合、発光ダイオード３１０からのパルス光は、破線矢印のように、物体４００によって反射されないので、フォトダイオード３２０には、発光ダイオード３１０からのパルス光はほとんど到達しない。
【００１５】
フォトダイオード３２０は、受光したパルス光をパルス電流に変換して、制御回路３３０に出力する。制御回路３３０は、フォトダイオード３２０からのパルス電流の大きさに基づいて、近接センサ３００の近傍に物体４００が存在するか否かを判定する。
【００１６】
図１３は、近接センサ３００の具体的な構成を示す回路図である。近接センサ３００の制御回路３３０は、ＬＥＤ駆動回路３４０と、光電流処理回路３５０とを備えている。
【００１７】
ＬＥＤ駆動回路３４０は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ３４１と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ３４２とを備えている。トランジスタＰＭ３４１は、ドレインが電源Ｖｄｄに接続され、ソースがトランジスタＰＭ３４２のドレインに接続され、ゲートに図示しないバイアス電圧発生回路からバイアス電圧Ｖｂｉａｓが印加される構成である。トランジスタＰＭ３４２のソースは、発光ダイオード３１０に接続され、トランジスタＰＭ３４２のゲートには図示しないパルス発生回路からパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅが印加される。これにより、発光ダイオード３１０には、パルス電流Ｉｄｒｖが流される。
【００１８】
近接センサ３００の光電流処理回路３５０は、電流電圧変換回路３５１、高域通過フィルタ回路（Ｈｉｇｈ−ｐａｔｈ−ｆｉｌｔｅｒ）３５２、電圧オペアンプ３５３および比較回路３５４を備えている。電流電圧変換回路３５１は、フォトダイオード３２０からのパルス電流をパルス電圧に変換する。高域通過フィルタ回路３５２は、高周波信号であるパルス電圧のみを通過させ、太陽光（直流）や蛍光灯（１００ｋＨｚ以下）などの光から変換された低周波信号を、外乱ノイズとして除去する。電圧オペアンプ３５３は、高域通過フィルタ回路３５２を通過したパルス電圧を増幅して、パルス電圧Ｖｓｉｇを比較回路３５４の非反転入力端（＋）に出力する。比較回路３５４は、パルス電圧Ｖｓｉｇを、反転入力端（−）に入力される閾値電圧Ｖｔｈと比較して、デジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００１９】
図１４は、トランジスタＰＭ３４２のゲートに印加されるパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅ、比較回路３５４の非反転入力端（＋）に入力されるパルス電圧Ｖｓｉｇ、および比較回路３５４が出力するデジタル信号ＤＯＵＴの波形を示す図であり、（ａ）は、近接センサ３００の近傍に物体４００が存在する場合の波形を示しており、（ｂ）は、近接センサ３００の近傍に物体４００が存在しない場合の波形を示している。
【００２０】
近接センサ３００の近傍に物体４００が存在する場合は、物体４００からの反射光が強いため、フォトダイオード３２０が発生するパルス電流は大きくなる。したがって、パルス電圧Ｖｓｉｇが閾値電圧Ｖｔｈを超えるため、光電流処理回路３５０は、物体４００が近接センサ３００の近傍に存在することを示すデジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００２１】
一方、近接センサ３００の近傍に物体４００が存在しない場合は、物体４００からの反射光が弱いため、フォトダイオード３２０が発生するパルス電流は小さくなる。したがって、パルス電圧Ｖｓｉｇは閾値電圧Ｖｔｈを超えないため、光電流処理回路３５０は、物体４００が近接センサ３００の近傍に存在しないことを示すデジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００２２】
以上のように、液晶パネルを有する携帯電話やデジタルカメラ等に、照度センサや近接センサを搭載することにより、消費電力を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００１−１６０７５６号公報（２００１年６月１２日公開）
【特許文献２】特開２００８−４２８８６号公報（２００８年２月２１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ここで、携帯電話やデジタルカメラ等に、照度センサおよび近接センサの両方を搭載すると、機器のサイズが大きくなってしまう。そのため、１つのセンサデバイスで、照度および近接の両方を検知できる方法が求められている。
【００２５】
図１０に示すアナログ−デジタル変換回路１００や、図１１に示す照度センサ２００に用いられているアナログ−デジタル変換回路を、照度および近接の両方を検知するセンサに利用する場合、アナログ−デジタル変換回路には、太陽光や蛍光灯などの外光から変換された電流と、近接物体から反射されたパルス光から変換されたパルス電流との両方が入力される。しかしながら、近接物体から反射されたパルス光は、外光よりもはるかに弱いため、アナログ−デジタル変換回路からは、パルス電流の有無を検知することができない。そのため、これらの従来のアナログ−デジタル変換回路は、パルス光の検知が必要な近接センサに利用することができないという問題がある。
【００２６】
また、図１３に示す近接センサ３００は、外光に対応する電圧信号が、外乱ノイズとして高域通過フィルタ回路３５２で除去されるため、照度を検知することができない。そのため、近接センサ３００は、照度センサに利用することができないという問題がある。
【００２７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知できるとともに、近接物体の有無を検知可能なセンサ装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るセンサ装置は、外部に向けて光を出射する光源と、外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、上記フォトダイオードを２つ備え、上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、上記光電流処理部は、上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数以下のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、上記検知モード切替部は、上記出力電流の上記減算回路への入力の可否および上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動の可否を制御可能であり、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しているときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させ、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しないときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させることを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によれば、検知モード切替部が、減算回路への出力電流の入力を遮断せず、光源駆動部の光源のパルス駆動を継続させている場合、センサ装置は、近接物体の有無を検知する近接センサとして機能する。センサ装置の近傍に物体が存在している場合、光源から出射された光が物体に反射して２つのフォトダイオードに入射する。これにより、２つのフォトダイオードは、物体からの反射光と周囲光とを光電流に変換するので、光電流には、反射光から変換されたパルス電流の成分と周囲光から変換された低周波電流の成分とが含まれている。ここで、低域通過フィルタ回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第２の光電流からパルス電流を除去するので、低周波電流を通過させる。よって、減算回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第１の光電流から低周波電流を減算して、パルス電流のみをアナログ−デジタル変換回路に出力する。これにより、アナログ−デジタル変換回路は、パルス電流のみをデジタル信号に変換するので、デジタル信号に基づいて、センサ装置は、近接物体の有無を検知することができる。
【００３０】
一方、検知モード切替部が、減算回路への低域通過フィルタ回路からの出力電流の入力を遮断し、光源駆動部の光源のパルス駆動を停止させている場合、センサ装置は、周囲光の照度を検知する照度センサとして機能する。このとき、光源駆動部が光源のパルス駆動を停止しているので、光源は外部に光を出射しない。このため、２つのフォトダイオードには、周囲光のみが入射する。さらに、検知モード切替部によって、低域通過フィルタ回路からの出力電流は減算回路に入力されないので、減算回路は、周囲光から変換された低周波電流のみを含む第１の光電流を、そのままアナログ−デジタル変換回路に出力する。これにより、アナログ−デジタル変換回路は、低周波電流のみをデジタル信号に変換するので、デジタル信号に基づいて、センサ装置は、周囲光の照度を検知することができる。また、アナログ−デジタル変換回路が積分型であることにより、センサ装置は、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知することができる。
【００３１】
以上のように、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知できるとともに、近接物体の有無を検知可能なセンサ装置を実現できるという効果を奏する。
【００３２】
本発明に係るセンサ装置では、上記２つのフォトダイオードは、同一の集積回路基板上に形成されることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、２つのフォトダイオードが近接して配置されるので、２つのフォトダイオードの各受光面への入射光がほぼ等しくなり、第１の光電流の値と第２の光電流の値とをさらに精度良く同一とすることができる。これにより、センサ装置が近接センサとして機能する場合に、減算回路は、第１電流から低周波電流の成分をさらに正確に除去することができる。したがって、センサ装置は、近接物体をより正確に検知することが可能となる。
【００３４】
本発明に係るセンサ装置では、上記第１の光電流の値と上記第２の光電流の値との比が、ｎ：１（ｎ＞１）であり、上記減算回路は、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流をｎ倍に増幅した電流を、上記第１の光電流から減算することが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、センサ装置が近接センサとして機能している場合に、減算回路は、パルス電流をｎ倍にして出力する。したがって、センサ装置は、近接物体をより正確に検知することが可能となる。
【００３６】
本発明に係るセンサ装置では、上記フォトダイオードの一方の受光面の面積は、上記フォトダイオードの他方の受光面の面積のｎ倍であることが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、簡単な構成で、第１の光電流の値と第２の光電流の値との比をｎ：１とすることができる。
【００３８】
本発明に係るセンサ装置では、上記検知モード切替部は、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させる場合、上記光源の発光と、上記減算回路からの出力電流の上記アナログ−デジタル変換回路への入力とを同期させることが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、センサ装置が近接センサとして機能している場合に、光源が発光していない期間は、アナログ−デジタル変換回路に電流が入力されない。これにより、アナログ−デジタル変換回路に入力されるノイズ成分を減らすことができるため、センサ装置は、近接物体をより正確に検知することが可能となる。
【００４０】
本発明に係るセンサ装置では、上記検知モード切替部が上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させている場合、上記アナログ−デジタル変換回路のアナログ−デジタル変換時間が、上記センサ装置の周囲の照明装置を駆動する電源の周期の倍数に等しいことが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、各アナログ−デジタル変換時間における照度の測定値の変動を低減することができる。したがって、センサ装置は、より正確に周囲光の照度を検知することが可能となる。
【００４２】
本発明に係るセンサ装置は、外部に向けて光を出射する光源と、外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、上記フォトダイオードを２つ備え、上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、上記光電流処理部は、上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数よりも高い周波数のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、上記第２の光電流から、上記所定の周波数以下のパルス電流を除去する高域通過フィルタ回路と、上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路または上記高域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、上記検知モード切替部は、上記減算回路と上記低域通過フィルタ回路とを接続するか、上記減算回路と上記高域通過フィルタ回路とを接続するかを切り替えることを特徴としている。
【００４３】
上記の構成によれば、検知モード切替部が、減算回路と低域通過フィルタ回路とを接続している場合、センサ装置は、近接物体の有無を検知する近接センサとして機能する。センサ装置の近傍に物体が存在している場合、光源から出射された光が物体に反射して２つのフォトダイオードに入射する。これにより、２つのフォトダイオードは、物体からの反射光と周囲光とを光電流に変換するので、光電流には、反射光から変換されたパルス電流の成分と周囲光から変換された低周波電流の成分とが含まれている。ここで、低域通過フィルタ回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第２の光電流からパルス電流を除去するので、低周波電流を通過させる。よって、減算回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第１の光電流から低周波電流を減算して、パルス電流のみをアナログ−デジタル変換回路に出力する。これにより、アナログ−デジタル変換回路は、パルス電流のみをデジタル信号に変換するので、デジタル信号に基づいて、センサ装置は、近接物体の有無を検知することができる。
【００４４】
一方、検知モード切替部が、減算回路と高域通過フィルタ回路とを接続している場合、センサ装置は、周囲光の照度を検知する照度センサとして機能する。仮に、光源が外部に光を出射しており、センサ装置の近傍に物体が存在している場合、２つのフォトダイオードが発生する光電流には、反射光から変換されたパルス電流の成分と周囲光から変換された低周波電流の成分とが含まれる。ここで、高域通過フィルタ回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第２の光電流から低周波電流を除去するので、パルス電流を通過させる。よって、減算回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第１の光電流からパルス電流を減算して、低周波電流のみをアナログ−デジタル変換回路に出力する。これにより、アナログ−デジタル変換回路は、低周波電流のみをデジタル信号に変換するので、デジタル信号に基づいて、センサ装置は、周囲光の照度を検知することができる。また、アナログ−デジタル変換回路が積分型であることにより、センサ装置は、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知することができる。
【００４５】
以上のように、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知できるとともに、近接物体の有無を検知可能なセンサ装置を実現できるという効果を奏する。
【００４６】
本発明に係る携帯電話およびデジタルカメラは、画面を表示する液晶パネルと、上記液晶パネルを背面から照射するバックライトと、上記バックライトの輝度を制御するバックライト制御部と、上記いずれかのセンサ装置とを備え、上記バックライト制御部は、上記センサ装置のアナログ−デジタル変換回路の出力信号に基づき、上記バックライトの輝度を制御することを特徴としている。
【００４７】
上記の構成によれば、バックライト制御部は、センサ装置のアナログ−デジタル変換回路の出力信号に基づき、例えば、周囲光の照度が大きい場合、バックライトの輝度を上げ、周囲光の照度が小さい場合、バックライトの輝度を下げるように制御するとともに、液晶パネルにユーザの顔が近接すると、バックライトを消灯させる制御が可能となる。これにより、バックライトの消費電力を抑えることが可能となる。また、センサ装置が、周囲光の照度の検知と、物体の近接・非近接の検知との２つの検知機能を有しているため、機器を容易に小型化することできる。
【発明の効果】
【００４８】
以上のように、本発明に係るセンサ装置は、外部に向けて光を出射する光源と、外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、上記フォトダイオードを２つ備え、上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、上記光電流処理部は、上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数以下のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、上記検知モード切替部は、上記出力電流の上記減算回路への入力の可否および上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動の可否を制御可能であり、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しているときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させ、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しないときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させる構成である。
【００４９】
また、本発明に係るセンサ装置は、外部に向けて光を出射する光源と、外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、上記フォトダイオードを２つ備え、上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、上記光電流処理部は、上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数よりも高い周波数のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、上記第２の光電流から、上記所定の周波数以下のパルス電流を除去する高域通過フィルタ回路と、上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路または上記高域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、上記検知モード切替部は、上記減算回路と上記低域通過フィルタ回路とを接続するか、上記減算回路と上記高域通過フィルタ回路とを接続するかを切り替える構成である。
【００５０】
したがって、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知できるとともに、近接物体の有無を検知可能なセンサ装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照度／近接センサの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す照度／近接センサのアナログ−デジタル変換回路の構成を示す回路図である。
【図３】上記アナログ−デジタル変換回路におけるクロック信号、制御信号、コンパレータの正相入力端子の電位およびコンパレータの出力信号の波形を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の変形例に係るアナログ−デジタル変換回路の概略構成を示すブロック図である。
【図５】２つのフォトダイオードを１つの集積回路基板上に配置した状態を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る光電流処理回路の構成を示す回路図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例に係る照度／近接センサの概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の変形例に係る光電流処理回路の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る携帯電話の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のアナログ−デジタル変換回路の構成を示す回路図である。
【図１１】従来の照度センサの構成を示す回路図である。
【図１２】一般的な近接センサの概略構成を示す図である。
【図１３】図１２に示す近接センサの具体的な構成を示す回路図である。
【図１４】図１２に示す近接センサの発光ダイオードを駆動するためのパルス電圧等のの波形を示す図であり、（ａ）は、近接センサの近傍に物体が存在する場合の波形を示しており、（ｂ）は、近接センサの近傍に物体が存在しない場合の波形を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について図１〜図８に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態では、周囲光の照度の検知と物体の近接・非近接の検知との両方の機能を有する照度／近接センサについて説明する。
【００５３】
図１は、本実施形態に係る照度／近接センサ１の概略構成を示すブロック図である。照度／近接センサ１は、発光ダイオードＬＥＤ１と、２つのフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２と、制御回路２とを備えている。発光ダイオードＬＥＤ１は、照度／近接センサ１の外部に向けて光を出射する光源である。フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、照度／近接センサ１の外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２をそれぞれ発生する。フォトダイオードＰＤ１からの光電流Ｉｉｎ１とフォトダイオードＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ２とは、略同一である必要があるため、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、受光面の面積が同一であり、互いに近接して配置されている。これにより、光電流Ｉｉｎ１および光電流Ｉｉｎ２の値は、ほぼ同一となっている。
【００５４】
制御回路２は、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２を処理する光電流処理回路（光電流処理部）３と、発光ダイオードＬＥＤ１を高周波パルスによってパルス駆動するＬＥＤ駆動回路（光源駆動部）４とを備えている。
【００５５】
ＬＥＤ駆動回路４は、パルス発生回路４１と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ１と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ２とを備えている。トランジスタＰＭ１は、ドレインが電源Ｖｄｄに接続され、ソースがトランジスタＰＭ２のドレインに接続され、ゲートに図示しないバイアス電圧発生回路からバイアス電圧Ｖｂｉａｓが印加される構成である。トランジスタＰＭ２のソースは、発光ダイオードＬＥＤ１に接続され、トランジスタＰＭ２のゲートにはパルス発生回路４１から高周波のパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅが印加される。これにより、発光ダイオードＬＥＤ１には、パルス電流Ｉｄｒｖが流され、発光ダイオードＬＥＤ１は、パルス駆動される。
【００５６】
なお、本明細書において、「高周波のパルス」とは、太陽光や蛍光灯の光などの周囲光の周波数（およそ１００ｋＨｚ）の最大値よりも高い周波数を有するパルスを意味し、パルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの周波数は、例えば、３００ｋＨｚに設定される。
【００５７】
光電流処理回路３は、積分型のアナログ−デジタル変換回路３１と、低域通過フィルタ回路（Ｌｏｗ−ｐａｔｈ−ｆｉｌｔｅｒ）３２と、減算回路３３と、検知モード切替回路（検知モード切替部）３４と、スイッチＳＷ１とを備えている。アナログ−デジタル変換回路３１は、入力される電流信号をデジタル信号に変換する回路であり、図１１に示す特許文献２に記載の照度センサ２００に備えられるアナログ−デジタル変換回路と同様、積分型であるので、広いダイナミックレンジ、高精度な分解能、および短時間での測定機能を有している。アナログ−デジタル変換回路３１の詳細な構成は、後述する。
【００５８】
低域通過フィルタ回路３２は、太陽光や蛍光灯の光などの周囲光から変換された低周波数の光電流のみ通過させ、高周波数の光電流を除去する回路である。低域通過フィルタ回路３２には、フォトダイオードＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ２が入力される。
【００５９】
低域通過フィルタ回路３２が通過させる電流の周波数は、周囲光から変換された低周波電流を通過させ、発光ダイオードＬＥＤ１を駆動するためのパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの周波数と同一周波数の電流を除去する範囲で設定される。具体的には、周囲光から変換された低周波電流の周波数の最大値は、約１００ｋＨｚであるので、低域通過フィルタ回路３２が通過させる電流の周波数の上限は、１００ｋＨｚから３００ｋＨｚの範囲内（例えば、２００ｋＨｚ）に設定される。
【００６０】
減算回路３３は、＋端子に入力される電流から、−端子に入力される電流を減算して、アナログ−デジタル変換回路３１に出力する回路である。減算回路３３の＋端子には、フォトダイオードＰＤ１からの光電流Ｉｉｎ１が入力される。また、減算回路３３の−端子は、スイッチＳＷ１を介して、低域通過フィルタ回路３２と接続されている。スイッチＳＷ１は、低域通過フィルタ回路３２の出力電流の減算回路３３の−端子への入力を遮断する回路である。
【００６１】
検知モード切替回路３４は、照度／近接センサ１の検知モード、すなわち、周囲光の照度の検知モードと物体の近接・非近接の検知モードとを切り替える回路である。検知モード切替回路３４は、スイッチＳＷ１およびパルス発生回路４１に接続されており、スイッチＳＷ１による低域通過フィルタ回路３２の出力電流の減算回路３３の−端子への入力の可否、およびパルス発生回路４１によるパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力の可否を制御することができる。
【００６２】
周囲光の照度の検知モードの場合、検知モード切替回路３４は、スイッチＳＷ１をＯＦＦにして低域通過フィルタ回路３２の出力電流の減算回路３３の−端子への入力を遮断するとともに、パルス発生回路４１に対してパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を停止させる。一方、物体の近接・非近接の検知モードの場合、検知モード切替回路３４は、スイッチＳＷ１をＯＮにして低域通過フィルタ回路３２の出力電流を減算回路３３の−端子に入力させるとともに、パルス発生回路４１に対してパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を継続させる。それぞれの検知モードにおける光電流処理回路３の処理内容について、具体的に説明する。
【００６３】
まず、物体の近接・非近接の検知モードの場合は、検知モード切替回路３４によって、スイッチＳＷ１がＯＮとなり、パルス発生回路４１は、パルス電圧Ｖｐｕｌｓｅを出力する。これにより、発光ダイオードＬＥＤ１はパルス駆動されて、光を外部に向けて出射する。照度／近接センサ１の近くに物体が存在する場合、発光ダイオードＬＥＤ１からの出射光が物体によって反射され、近接物体からの反射光がフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の受光面に入射する。このとき、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の受光面には、照度／近接センサ１の周囲光（太陽光や蛍光灯の光）も入射するので、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、近接物体からの反射光と周囲光とを光電流に変換する。
【００６４】
ここで、光電流の成分のうち、周囲光から変換された光電流成分（以下「低周波電流」）をＩｄｃ、近接物体からの反射光から変換された光電流成分（以下「パルス電流」）をＩｐｕｌｓｅとすると、
Ｉｉｎ１＝Ｉｉｎ２＝Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ …式（１）
となる。パルス電流Ｉｐｕｌｓｅの周波数は、パルス発生回路４１が発生するパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの周波数と同一であるため、照度／近接センサ１の周囲光の周波数の最大値よりも高い。したがって、低域通過フィルタ回路３２は、入力された光電流Ｉｉｎ２のうち、低周波電流Ｉｄｃのみ通過させ、パルス電流Ｉｐｕｌｓｅを除去する。このとき、スイッチＳＷ１はＯＮであるので、減算回路３３の−端子に入力される電流をＩｉｎ２＿ｆｉｌとすると、
Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ＝Ｉｄｃ …式（２）
となる。
【００６５】
減算回路３３の＋端子には、光電流Ｉｉｎ１が入力されるので、減算回路３３の出力電流は、式（１）および式（２）から、
Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ＝（Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ）−Ｉｄｃ＝Ｉｐｕｌｓｅ
となる。すなわち、アナログ−デジタル変換回路３１には、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流のみが入力される。これにより、アナログ−デジタル変換回路３１は、パルス電流のみをデジタル信号ＤＯＵＴに変換して出力することができる。したがって、照度／近接センサ１は、デジタル信号ＤＯＵＴの値に基づいて、物体の近接／非近接を検知することができる。
【００６６】
続いて、周囲光の照度の検知モードの場合は、検知モード切替回路３４によって、スイッチＳＷ１がＯＦＦとなり、パルス発生回路４１は、パルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を停止する。これにより、発光ダイオードＬＥＤ１は発光しないため、近接物体の有無に関わらず、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、照度／近接センサ１の周囲光のみを受光する。したがって、
Ｉｉｎ１＝Ｉｉｎ２＝Ｉｄｃ
となる。
【００６７】
ここで、低域通過フィルタ回路３２は、低周波電流Ｉｄｃを出力するが、スイッチＳＷ１がＯＦＦであるため、減算回路３３の−端子への入力電流値は０となる。したがって、減算回路３３は、＋端子へ入力されるＩｉｎ１＝Ｉｄｃを減算することなくアナログ−デジタル変換回路３１に出力する。すなわち、アナログ−デジタル変換回路３１には、照度／近接センサ１の周囲光から変換された光電流のみが入力される。これにより、アナログ−デジタル変換回路３１は、周囲光から変換された光電流のみをデジタル信号ＤＯＵＴに変換して出力することができる。したがって、照度／近接センサ１は、デジタル信号ＤＯＵＴの値に基づいて、周囲光の照度を検知することができる。
【００６８】
なお、図１において、スイッチＳＷ１を低域通過フィルタ回路３２とフォトダイオードＦＤ２との間に設けてもよい。
【００６９】
また、周囲光の照度の検知モードにおいて、検知モード切替回路３４は、パルス発生回路４１がパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を停止させることにより、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動を停止させていたが、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動を停止させる構成はこれに限定されない。例えば、トランジスタＰＭ２と発光ダイオードＬＥＤ１との間にスイッチを設け、検知モード切替回路３４が当該スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動／停止を制御する構成としてもよい。
【００７０】
以上のように、本実施形態に係る照度／近接センサ１は、検知モード切替回路３４によって検知モードを切り替えることにより、照度センサとしての機能および近接センサとしての機能の両方を備えている。また、アナログ−デジタル変換回路３１が積分型のアナログ−デジタル変換回路であることにより、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となっている。
【００７１】
続いて、アナログ−デジタル変換回路３１の具体的な構成について説明する。
【００７２】
図２は、アナログ−デジタル変換回路３１の構成を示す回路図である。アナログ−デジタル変換回路３１は、放電回路３１ａと、充電回路３１ｂと、比較回路３１ｃと、制御回路３１ｄとを備えている。
【００７３】
充電回路３１ｂは、オペアンプＡＭＰ１および充電用キャパシタＣ１を備えている。オペアンプＡＭＰ１の逆相入力端子は、スイッチＳＷ２を介してアナログ−デジタル変換回路３１の入力端子に接続されている。スイッチＳＷ２の制御電極には、制御信号Ｓ２が入力され、これにより、スイッチＳＷ２は制御信号Ｓ２によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。オペアンプＡＭＰ１の正相入力端子は、接地されている。充電用キャパシタＣ１は、オペアンプＡＭＰ１の負帰還回路に設けられている。
【００７４】
放電回路３１ａは、放電用キャパシタＣ２および４つのスイッチＳＷ４ａ・ＳＷ４ｂ・Ｓｗ５ａ・ＳＷ５ｂを備えている。スイッチＳＷ４ａ・ＳＷ４ｂは、制御信号Ｓ４によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、スイッチＳＷ４ａ・ＳＷ４ｂは、制御信号Ｓ４によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、スイッチＳＷ５ａ・ＳＷ５ｂは、制御信号Ｓ５によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。放電用キャパシタＣ２の一端は、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４ｂを介してアナログ−デジタル変換回路３１の入力端子に接続されている。放電用キャパシタＣ２の一端とスイッチＳＷ４ｂとの接続点は、スイッチＳＷ５ｂを介して接地されている。放電用キャパシタＣ２の他端は、スイッチＳＷ５ａを介して基準電源Ｖｒｅｆに接続されている。放電用キャパシタＣ２の他端とスイッチＳＷ５ａとの間の接続点は、スイッチＳＷ４ａを介して接地されている。
【００７５】
比較回路３１ｃは、コンパレータＣＭＰ１と基準電源Ｅ３とを備えている。電源Ｅ３の電位は、基準電源Ｖｒｅｆの電位と同一である。コンパレータＣＭＰ１の正相入力端子は、オペアンプＡＭＰ１の出力端子に接続されている。コンパレータＣＭＰ１の逆相入力端子は、スイッチＳＷ３を介してオペアンプＡＭＰ１の出力端子に接続されている。スイッチＳＷ３は、制御信号Ｓ３によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。コンパレータＣＭＰ１の逆相入力端子とスイッチＳＷ３との間の接続点は、電源Ｅ３を介して接地されている。
【００７６】
以上の構成により、充電回路３１ｂの充電用キャパシタＣ１が、入力電流Ｉｉｎ（＝Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ）に応じた電荷を蓄え、放電回路３１ａが充電用キャパシタＣ１に蓄えられた電荷を放電し、比較回路３１ｃが、充電回路３１ｂの出力電圧と電源Ｅ３の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。制御回路３１ｄは、制御信号Ｓ２〜Ｓ５を出力して、スイッチＳＷ２・ＳＷ３・ＳＷ４ａ・ＳＷ４ｂ・ＳＷ５ａ・ＳＷ５ｂを制御するとともに、コンパレータＣＭＰ１からの出力信号ＣＯ１に基づき、デジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００７７】
図３は、アナログ−デジタル変換回路３１におけるクロック信号ＣＬＫ、制御信号Ｓ２〜Ｓ５、コンパレータＣＭＰ１の正相入力端子の電位ＶｓｉｇおよびコンパレータＣＭＰ１の出力信号ＣＯ１の波形を示す図である。同図では、アナログ−デジタル変換回路３１の分解能が４ビットである場合の、１６クロック期間における波形が示されている。データ変換が開始されると、データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおいて、制御信号Ｓ２がＨＩレベルになる一方、制御信号Ｓ３はＬＯレベルとなる。まず、放電回路３１ａにより、一定の電荷（Ｃ２＊Ｖｒｅｆ）を放電させる（プリチャージ動作）。この後、充電回路３１ｂは入力電流Ｉｉｎにより充電され、充電用キャパシタＣ１の電位が基準電位Ｖｒｅｆを超えると、コンパレータＣＭＰ１の出力信号ＣＯ１がＨＩレベルになる。このとき、放電回路３１ａにより、一定の電荷（Ｃ２＊Ｖｒｅｆ）が放電される。制御回路３１ｄは、出力信号ＣＯ１に基づいて、データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおける放電回数を数えることで、入力された電荷量に応じた値をデジタル信号ＤＯＵＴとして出力する。
【００７８】
具体的には、充電回路３１ｂが入力電流Ｉｉｎにより充電された電荷量と、放電回路３１ａにより放電された電荷量（Ｃ２＊Ｖｒｅｆ）とが等しくなるので、クロック信号ＣＬＫの周期をｔ＿ｃｌｋ、アナログ−デジタル変換回路３１の分解能をｍビット、放電回数のカウント値をｃｏｕｎｔとすると、
Ｉｉｎ＊ｔ＿ｃｌｋ＊２ｍ＝Ｃ２＊Ｖｒｅｆ＊ｃｏｕｎｔ
が成り立つので、
ｃｏｕｎｔ＝（Ｉｉｎ＊ｔ＿ｃｌｋ）／（Ｃ２＊Ｖｒｅｆ）＊２ｍ
となる。したがって、放電用キャパシタＣ２の容量値を調整することにより、放電回路３１ａによる放電電荷量を調整することができる。例えば、アナログ−デジタル変換回路３１の分解能が１６ビットである場合、制御回路３１ｄは、放電回路３１ａの放電回数に基づき、入力電流Ｉｉｎに応じたデジタル値を、０〜６５５３５の範囲で出力する。
【００７９】
続いて、アナログ−デジタル変換回路の変形例について説明する。
【００８０】
図４は、本実施形態の変形例に係るアナログ−デジタル変換回路１３１の構成を示す回路図である。アナログ−デジタル変換回路１３１は、図２に示すアナログ−デジタル変換回路３１において、放電回路３１ａおよび制御回路３１ｄを、放電回路１３１ａおよび制御回路１３１ｄにそれぞれ置き換えた構成であり、アナログ−デジタル変換回路３１と比較して、放電回路１３１ａが定電流回路で構成されている点で異なっている。なお、充電回路３１ｂおよび比較回路３１ｃの構成については、図２に示すアナログ−デジタル変換回路３１におけるものと同一であるので、説明を省略する。
【００８１】
放電回路１３１ａは、定電流回路Ｉｒｅｆ１およびスイッチＳＷ４を備えている。スイッチＳＷ４は、制御信号Ｓ４によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。制御回路３１ｄは、制御信号Ｓ２〜Ｓ４を出力して、スイッチＳＷ２・ＳＷ３・ＳＷ４を制御するとともに、コンパレータＣＭＰ１からの出力信号ＣＯ１に基づき、デジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００８２】
なお、上記では、アナログ−デジタル変換回路の例として、図２に示すアナログ−デジタル変換回路３１および図４に示すアナログ−デジタル変換回路１３１について説明したが、これらに限定されず、積分型のアナログ−デジタル変換回路であれば適用可能である。例えば、減算回路３３からの出力電流をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路として、図１１に示す照度センサ２００のアナログ−デジタル変換回路を用いてもよい。
【００８３】
続いて、アナログ−デジタル変換回路１３１の動作について説明する。なお、クロック信号ＣＬＫ、制御信号Ｓ２〜Ｓ４、コンパレータＣＭＰ１の正相入力端子の電位ＶｓｉｇおよびコンパレータＣＭＰ１の出力信号ＣＯ１の波形は、図３に示すものと同一である。
【００８４】
データ変換が開始されると、データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおいて、制御信号Ｓ２がＨＩレベルになる一方、制御信号Ｓ３はＬＯレベルとなる。まず、放電回路１３１ａにより、一定の電荷（Ｉｒｅｆ＊ｔ＿ｃｌｋ）を放電させる（プリチャージ動作）。この後、充電回路３１ｂは入力電流Ｉｉｎにより充電され、充電用キャパシタＣ１の電位が基準電位Ｖｒｅｆを超えると、コンパレータＣＭＰ１の出力信号ＣＯ１がＨＩレベルになる。このとき、放電回路１３１ａにより、一定の電荷（Ｉｒｅｆ＊ｔ＿ｃｌｋ）が放電される。制御回路１３１ｄは、データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおける放電回数を数えることで、入力された電荷量に応じた値をデジタル信号ＤＯＵＴとして出力する。
【００８５】
具体的には、充電回路３１ｂが入力電流Ｉｉｎにより充電された電荷量と、放電回路１３１ａにより放電された電荷量（Ｉｒｅｆ＊ｔ＿ｃｌｋ）とが等しくなるので、基準電流値をＩｒｅｆ、アナログ−デジタル変換回路１３１の分解能をｍビット、放電回数のカウント値をｃｏｕｎｔとすると、
Ｉｉｎ＊ｔ＿ｃｌｋ＊２ｍ＝Ｉｒｅｆ＊ｔ＿ｃｌｋ＊ｃｏｕｎｔ
が成り立つので、
ｃｏｕｎｔ＝Ｉｉｎ／Ｉｒｅｆ＊２ｍ
となる。したがって、基準電流値Ｉｒｅｆを調整することにより、放電回路３１ａによる放電電荷量を調整することができる。例えば、アナログ−デジタル変換回路１３１の分解能が１６ビットである場合、制御回路１３１ｄは、放電回路１３１ａの放電回数に基づき、入力電流Ｉｉｎに応じたデジタル値を、０〜６５５３５の範囲で出力する。
【００８６】
続いて、フォトダイオードの配置について説明する。フォトダイオードＰＤ１からの光電流Ｉｉｎ１とフォトダイオードＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ２とは、略同一である必要があるため、本実施形態では、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、受光面の面積が同一であり、互いに近接して配置されている。
【００８７】
さらに、図５に示すように、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２を、１つの集積回路基板ＰＷＢ１上に配置することが望ましい。これにより、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の各受光面への入射光がほぼ等しくなるので、光電流Ｉｉｎ１の値と光電流Ｉｉｎ２の値とをさらに精度良く同一とすることができる。これにより、物体の近接・非近接の検知モードにおいて、減算回路３３は、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃをさらに正確に除去することができる。
【００８８】
上記では、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２とが略同一である例について説明したが、光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２の各値が互いに異なるように設定してもよい。
【００８９】
図６は、本実施形態の変形例に係る光電流処理回路３ａの構成を示す回路図である。光電流処理回路３ａは、アナログ−デジタル変換回路３１と、低域通過フィルタ回路３２と、減算回路３３ａとを備えている。アナログ−デジタル変換回路３１および低域通過フィルタ回路３２の構成は、図１に示す光電流処理回路３におけるものと略同一である。光電流処理回路３ａでは、減算回路３３ａの−端子に入力される光電流Ｉｉｎ１と低域通過フィルタ回路３２に入力される光電流Ｉｉｎ２との比が、ｎ：１（ｎ＞１）となっている。
【００９０】
また、図６では、低域通過フィルタ回路３２の構成がさらに詳細に示されており、低域通過フィルタ回路３２は、オペアンプＡＭＰ２、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ３、フィルタ用抵抗Ｒ＿ｆｉｌおよびフィルタ用キャパシタＣ＿ｆｉｌを備えている。オペアンプＡＭＰ２の非反転入力端子は、低域通過フィルタ回路３２の入力端子およびトランジスタＰＭ３のドレインに接続されている。オペアンプＡＭＰ２の反転入力端子は、接地されている。トランジスタＰＭ３は、ソースが電源Ｖｄｄに接続されており、ゲートがオペアンプＡＭＰ２の出力端子およびフィルタ用抵抗Ｒ＿ｆｉｌの一端に接続される構成である。フィルタ用抵抗Ｒ＿ｆｉｌの他端は、フィルタ用キャパシタＣ＿ｆｉｌの一端および低域通過フィルタ回路３２の出力端子に接続されている。フィルタ用キャパシタＣ＿ｆｉｌの他端は、設置されている。
【００９１】
また、減算回路３３ａは、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ４を備えている。トランジスタＰＭ４は、ソースが電源Ｖｄｄに接続され、ゲートが低域通過フィルタ回路３２の出力端子に接続され、ドレインがスイッチＳＷ１に接続される構成である。これにより、トランジスタＰＭ４は、ゲートへの入力信号をｎ倍に増幅してドレインから出力する。
【００９２】
以上の構成により、低域通過フィルタ回路３２は、低周波数の光電流のみ通過させて減算回路３３ａに出力する。減算回路３３ａは、低域通過フィルタ回路３２からの出力電流Ｉｉｎ２＿ｆｉｌをｎ倍に増幅して、光電流Ｉｉｎ１から電流ｎ＊（Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ）を減算した電流（ｎ＊Ｉｉｎ１−ｎ＊Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ）をアナログ−デジタル変換回路３１に出力する。
【００９３】
具体的には、周囲光から変換された低周波電流をＩｄｃ、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流をＩｐｕｌｓｅとすると、
Ｉｉｎ１＝ｎ＊（Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ）
Ｉｉｎ２＝Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ
であるので、低域通過フィルタ回路３２の出力電流は、
Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ＝ｎ＊Ｉｄｃ
となる。ここで、物体の近接・非近接の検知モードでは、スイッチＳＷ１はＯＮとなるので、減算回路３３ａの出力電流は、
Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ＝ｎ＊（Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ）−ｎ＊Ｉｄｃ
＝ｎ＊Ｉｐｕｌｓｅ
となる。これにより、物体の近接・非近接の検知モードにおいて、アナログ−デジタル変換回路３１に入力されるパルス電流Ｉｐｕｌｓｅをｎ倍とすることができるので、物体の近接・非近接を精度良く検知することができる。
【００９４】
光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２の比をｎ：１とするための構成として、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の受光面を互いに等しく形成し、フォトダイオードＰＤ１と減算回路３３ａとの間に、光電流Ｉｉｎ１をｎ倍に増幅するオペアンプを設ける構成や、フォトダイオードＰＤ１の受光面の面積をフォトダイオードＰＤ２の受光面の面積のｎ倍に形成する構成が挙げられる。フォトダイオードＰＤ１の受光面の面積をフォトダイオードＰＤ２の受光面の面積のｎ倍に形成する構成のほうが、フォトダイオードＰＤ１と減算回路３３ａとの間にオペアンプを設ける構成よりも、より簡単に光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２の比をｎ：１とすることができる。
【００９５】
続いて、物体の近接・非近接の検知モードにおいて、照度／近接センサのＬＥＤの発光と、減算回路からの出力電流のアナログ−デジタル変換回路への入力とを同期させる構成について説明する。
【００９６】
図７は、本実施形態の変形例に係る照度／近接センサ１１の構成を示すブロック図である。照度／近接センサ１１は、発光ダイオードＬＥＤ１と、２つのフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２と、制御回路１２とを備えている。制御回路１２は、光電流処理回路１３とＬＥＤ駆動回路４とを備えている。
【００９７】
光電流処理回路１３は、図１に示す光電流処理回路３において、スイッチＳＷ６とインバータＩＮＶ１とをさらに備え、検知モード切替回路３４を検知モード切替回路１３４に置き換えた構成である。なお、発光ダイオードＬＥＤ１、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２、およびＬＥＤ駆動回路４の構成は、図１に示す照度／近接センサ１におけるものと同一であるので、説明を省略する。
【００９８】
スイッチＳＷ６は、３つのノードｎ１〜ｎ３を備えており、検知モード切替回路１３４からの制御信号に基づき、ノードｎ１とノードｎ２との接続、およびノードｎ１とノードｎ３との接続を切り替える構成である。ノードｎ１は、アナログ−デジタル変換回路３１のスイッチＳＷ２の制御電極に接続されている（図２参照）。ノードｎ２は、インバータＩＮＶ１を介してパルス発生回路４１に接続されている。ノードｎ３には、アナログ−デジタル変換回路３１の制御回路３１ｄからの制御信号Ｓ２が入力される。
【００９９】
検知モード切替回路１３４は、図１に示す検知モード切替回路３４と同様、スイッチＳＷ１による低域通過フィルタ回路３２の出力電流の遮断のＯＮ／ＯＦＦ、およびパルス発生回路４１によるパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力のＯＮ／ＯＦＦを制御する。さらに、検知モード切替回路１３４は、スイッチＳＷ６に対し制御信号を出力することにより、ノードｎ１とノードｎ２との接続、およびノードｎ１とノードｎ３との接続を切り替える機能を有している。
【０１００】
具体的には、物体の近接・非近接の検知モードの場合、検知モード切替回路１３４は、スイッチＳＷ１をＯＮに制御して、パルス発生回路４１に対してパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅを出力させるとともに、ノードｎ１とノードｎ２とが接続されるようにスイッチＳＷ６を制御する。ノードｎ１とノードｎ２とが接続されることにより、ＬＥＤ駆動回路４のトランジスタＰＭ２のＯＮ／ＯＦＦと、アナログ−デジタル変換回路３１のスイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦとが同期する。これにより、検知モード切替回路１３４は、物体の近接・非近接の検知モードの場合、発光ダイオードＬＥＤ１の発光と、減算回路３３からの出力電流（Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ）のアナログ−デジタル変換回路３１への入力とを同期させる。すなわち、発光ダイオードＬＥＤ１が発光している期間のみ、アナログ−デジタル変換回路３１に減算回路３３からの出力電流が入力され、発光ダイオードＬＥＤ１が発光していない期間は、アナログ−デジタル変換回路３１に電流は入力されない。
【０１０１】
物体の近接・非近接の検知モードの場合、理論上は、アナログ−デジタル変換回路３１には、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流のみが入力される。しかしながら、実際には、アナログ−デジタル変換回路３１への入力電流には、ノイズ成分が含まれているため、検知精度の誤差が生じる。
【０１０２】
そこで、上記のように、発光ダイオードＬＥＤ１が発光していない期間は、アナログ−デジタル変換回路３１に電流を入力しないようにすることで、アナログ−デジタル変換回路３１に入力されるノイズ成分を減らすことができる。これにより、照度／近接センサ１１は、物体の近接・非近接をより高い精度で検知することができる。
【０１０３】
なお、周囲光の照度の検知モードの場合、検知モード切替回路１３４は、スイッチＳＷ１をＯＦＦに制御して、パルス発生回路４１に対してパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を停止させるとともに、ノードｎ１とノードｎ３とが接続されるようにスイッチＳＷ６を制御する。これにより、照度／近接センサ１１の制御回路１２は、図１に示す照度／近接センサ１の制御回路２と同様の動作を行なう。
【０１０４】
ここで、蛍光灯など、照度／近接センサ１１の周囲の照明装置の光度は、照明装置を駆動する商用電源の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）と同一の周波数で揺らいでいる。そのため、周囲光の照度の検知モードの場合、アナログ−デジタル変換回路３１のアナログ−デジタル変換時間（図５に示すデータ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖ）が商用電源の周期（２０ｍｓｅｃまたは１６．６６ｍｓｅｃ）よりも短く設定されると、各アナログ−デジタル変換時間における照度の測定値が安定しないという問題がある。
【０１０５】
そこで、照度／近接センサ１１では、周囲光の照度の検知モードの場合に、アナログ−デジタル変換回路３１のアナログ−デジタル変換時間、すなわち、制御信号Ｓ２のＨＩレベル期間および制御信号Ｓ３のＬＯレベル期間（＝データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖ）が、商用電源の周期の倍数に等しくなるように設定されている。これにより、各データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおける、照度の測定値の変動を低減することができる。したがって、照度／近接センサ１１は、より正確に周囲光の照度を検知することが可能となる。
【０１０６】
続いて、照度／近接センサの検知モードを切り替える他の例について説明する。
【０１０７】
図８は、本実施形態の変形例に係る光電流処理回路２３の構成を示すブロック図である。光電流処理回路２３は、アナログ−デジタル変換回路３１と、低域通過フィルタ回路３２と、高域通過フィルタ回路２３２と、減算回路３３と、検知モード切替回路２３４と、２つのスイッチＳＷ７・ＳＷ８とを備えている。アナログ−デジタル変換回路３１、低域通過フィルタ回路３２および減算回路３３の構成は、図１に示す照度／近接センサ１におけるものと同一であるので、説明を省略する。また、光電流処理回路２３に入力される光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２の値は、ほぼ同一である。
【０１０８】
高域通過フィルタ回路２３２は、高周波数の光電流のみ通過させ、太陽光や蛍光灯の光などから変換された低周波数の光電流を除去する回路である。低域通過フィルタ回路３２および高域通過フィルタ回路２３２は、スイッチＳＷ７とスイッチＳＷ８との間に並列接続されている。
【０１０９】
高域通過フィルタ回路２３２が通過させる電流の周波数は、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流を通過させ、周囲光から変換された低周波電流を除去する範囲で設定される。具体的には、周囲光から変換された低周波電流の周波数の最大値は、約１００ｋＨｚであるので、パルス電流の周波数が３００ｋＨｚである場合、高域通過フィルタ回路２３２が通過させる電流の周波数の下限は、１００ｋＨｚから３００ｋＨｚの範囲内（例えば、２００ｋＨｚ）に設定される。
【０１１０】
検知モード切替回路２３４は、スイッチＳＷ７・ＳＷ８を制御することにより、周囲光の照度の検知モードと物体の近接・非近接の検知モードとを切り替える。
【０１１１】
物体の近接・非近接の検知モードの場合、検知モード切替回路２３４は、スイッチＳＷ７・ＳＷ８をそれぞれ低域通過フィルタ回路３２側に切り替える。これにより、光電流Ｉｉｎ２は、低域通過フィルタ回路３２を経由して減算回路３３の−端子に入力される。このとき、低域通過フィルタ回路３２は、光電流Ｉｉｎ２の成分のうち、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃのみを通過させ、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流Ｉｐｕｌｓｅを除去するので、減算回路３３の−端子には、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃが入力される。したがって、減算回路３３は、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃを光電流Ｉｉｎ１から減算するので、アナログ−デジタル変換回路３１には、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流Ｉｐｕｌｓｅが入力される。
【０１１２】
一方、周囲光の照度の検知モードの場合は、検知モード切替回路２３４は、スイッチＳＷ７・ＳＷ８をそれぞれ高域通過フィルタ回路２３２側に切り替える。これにより、光電流Ｉｉｎ２は、高域通過フィルタ回路２３２を経由して減算回路３３の−端子に入力される。このとき、高域通過フィルタ回路２３２は、光電流Ｉｉｎ２の成分のうち、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流Ｉｐｕｌｓｅのみを通過させ、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃを除去するので、減算回路３３の−端子には、パルス電流Ｉｐｕｌｓｅが入力される。したがって、減算回路３３は、パルス電流Ｉｐｕｌｓｅを光電流Ｉｉｎ１から減算するので、アナログ−デジタル変換回路３１には、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃが入力される。
【０１１３】
以上のように、図８に示す光電流処理回路２３では、検知モード切替回路２３４が、スイッチＳＷ７・ＳＷ８を制御して、減算回路３３と低域通過フィルタ回路３２とを接続するか、減算回路３３と高域通過フィルタ回路２３２とを接続するかを切り替えることにより、検知モードの切り替えを行っている。なお、図１に示す構成では、周囲光の照度の検知モードの場合、検知モード切替回路３４は、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動を停止させていた。一方、図８に示す構成では、周囲光の照度の検知モードにおいて、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動を停止させなくてもよい。
【０１１４】
なお、本実施形態では、検知モード切替回路は、図示しないマイコンからの制御指示によって検知モードを切り替える。例えば、照度／近接センサが携帯電話に内蔵される場合、携帯電話のマイコンから、検知モードを切り替える制御指示が検知モード切替回路に入力される。検知モードを切り替える具体例については、実施形態２において後述する。
【０１１５】
なお、本実施形態では、照度／近接センサから外部に向けて光を出射する光源として発光ダイオードを用いていたが、パルス駆動可能な光源であれば、蛍光灯など他の光源であってもよい。
【０１１６】
また、本実施形態では、２つの光電流を、２つのフォトダイオードによって発生させていたが、１つのフォトダイオードが発生した光電流を分岐させることにより、２つの光電流を発生させてもよい。
【０１１７】
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について図９に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態では、第１の実施形態において説明した照度／近接センサを備える携帯電話について説明する。
【０１１８】
図９は、本実施形態に係る携帯電話５の構成を示すブロック図である。携帯電話５は、液晶パネル５１と、バックライト５２と、バックライト制御部５３と、照度／近接センサ５４とを備えている。液晶パネル５１は、携帯電話５を操作するための画面を表示する。バックライト５２は、液晶パネル５１を背面から照射するための光源であり、ＬＥＤまたは冷陰極管（不図示）を有している。バックライト制御部５３は、照度／近接センサ５４からのデジタル信号ＤＯＵＴに基づき、バックライト５２の光源の駆動を制御する。
【０１１９】
携帯電話５は、照度／近接センサ５４として、第１の実施形態に記載の照度／近接センサを備えている。照度／近接センサ５４は、周囲光の照度の検知と、物体の近接・非近接の検知との２つの検知機能を有している。したがって、携帯電話５に当該２つの検知機能を持たせるために、２つのセンサ装置を内蔵させる場合に比べ、携帯電話５を容易に小型化することできる。
【０１２０】
バックライト制御部５３は、例えば、以下のように動作する。携帯電話５のユーザが通話していない通常の状態においては、照度／近接センサ５４は、照度センサとして機能する。このとき、照度／近接センサ５４からは、携帯電話５の周囲光の照度を示すデジタル信号ＤＯＵＴが出力され、バックライト制御部５３は、デジタル信号ＤＯＵＴに基づいて、バックライト５２の輝度を制御する。具体的には、周囲光の照度が大きい場合、バックライト制御部５３はバックライト５２の輝度を上げるように制御し、周囲光の照度が小さい場合、バックライト制御部５３はバックライト５２の輝度を下げるように制御する。これにより、バックライト５２の消費電力を抑えることができる。
【０１２１】
また、携帯電話５に着信があり、ユーザが通話開始のボタンを押下すると、照度／近接センサ５４は、近接センサとして機能する。これにより、ユーザの顔が液晶パネル５１に近づくにつれて、照度／近接センサ５４から出力されるデジタル信号ＤＯＵＴが大きくなる。デジタル信号ＤＯＵＴの値が所定値を超えると、バックライト制御部５３は、バックライト５２を消灯させる。これにより、バックライト５２の消費電力を抑えることができる。
【０１２２】
〔実施形態の総括〕
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】
【０１２３】
本発明の照度／近接センサは、携帯電話やデジタルカメラなど、機器の周囲光の照度と機器に近接する物体の有無とに合わせて駆動状態を変化させる必要のある電子機器に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 照度／近接センサ（センサ装置）
２ 制御回路（制御部）
３ 光電流処理回路（光電流処理部）
３ａ 光電流処理回路（光電流処理部）
４ ＬＥＤ駆動回路（光源駆動部）
５ 携帯電話（電子機器）
１１ 照度／近接センサ（センサ装置）
１２ 制御回路（制御部）
１３ 光電流処理回路（光電流処理部）
２３ 光電流処理回路（光電流処理部）
３１ アナログ−デジタル変換回路
３２ 低域通過フィルタ回路
３３ 減算回路
３３ａ 減算回路
３４ 検知モード切替回路（検知モード切替部）
５１ 液晶パネル
５２ バックライト
５３ バックライト制御部
５４ 照度／近接センサ（センサ装置）
１３１ アナログ−デジタル変換回路
１３４ 検知モード切替回路（検知モード切替部）
２３２ 高域通過フィルタ回路
２３４ 検知モード切替回路（検知モード切替部）
ＤＯＵＴ デジタル信号（出力信号）
Ｉｉｎ１ 光電流（第１の光電流）
Ｉｉｎ２ 光電流（第２の光電流）
Ｉｐｕｌｓｅ パルス電流
ＬＥＤ１ 発光ダイオード（光源）
ＰＤ１ フォトダイオード（フォトダイオードの一方）
ＰＤ２ フォトダイオード（フォトダイオードの他方）
ＰＷＢ１ 集積回路基板
Ｖｐｕｌｓｅ パルス電圧（パルス）
ｔ＿ｃｏｎｖ データ変換時間（アナログ−デジタル変換時間）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置に関し、特に、周囲光の照度および近接物体の有無の両方を検知可能なセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを有する携帯電話やデジタルカメラ等では、液晶パネルのバックライトの発光量を外乱の照度に応じて制御できるように、外乱の照度を検知する照度センサを搭載させる要望がある。照度センサは、太陽光や蛍光灯などの光をフォトダイオードによって電流に変換し、積分型のアナログ−デジタル変換回路でデジタル出力する方式が一般的である。その理由は、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り、照度センサのように、低速であるが高い分解能（１６ｂｉｔ程度）を要求されるデバイスに適しているためである。
【０００３】
アナログ−デジタル変換回路に関する従来技術として、特許文献１に記載されている方式が提案されている。
【０００４】
図１０は、特許文献１に記載のアナログ−デジタル変換回路１００の構成を示す回路図である。アナログ−デジタル変換回路１００は、被測定電圧Ｖｉｎをインピーダンス変換するボルテージフォロワ１０１と、ボルテージフォロワ１０１の出力電圧により充電される容量１０２と、容量１０２に充電された電荷を負電源１０３へ放電する定電流回路１０４と、容量１０２の端子電圧を入力電圧とするコンパレータ１０５と、クロックパルスを出力するクロック回路１０６と、このクロックパルスをカウントするカウンタ１０７と、充電スイッチ１０８と放電スイッチ１０９の開閉を制御する制御回路１１０と、から構成されている。これにより、アナログ−デジタル変換回路１００は、簡単な構成で入力電圧値のアナログ−デジタル変換が可能である。
【０００５】
また、アナログ−デジタル変換回路を用いた照度センサに関する従来技術として、特許文献２に記載されている方式が提案されている。
【０００６】
図１１は、特許文献２に記載の照度センサ２００の構成を示す回路図である。照度センサ２００は、測定対象となる光を電流に変換するフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの出力を入力電流とするアナログ−デジタル変換回路（充放電部２１０及び制御計算部２２０）と、を有しており、照度に応じたデジタル出力を行う構成である。充放電部２１０は、充電回路２１１と、第１放電回路２１２と、第２放電回路２１３と、比較回路２１４と、を有している。
【０００７】
充電回路２１１は、所定の充電期間中、入力電流（フォトダイオードＰＤの検出電流）に応じた電荷を蓄える手段であり、オペアンプＡＭＰと、一端がオペアンプＡＭＰ２０１の反転入力端（−）に接続され、他端がオペアンプＡＭＰ２０１の出力端に接続された充電用キャパシタＣ２０１と、オペアンプＡＭＰ２０１の非反転入力端（＋）に所定の第１基準電圧Ｖ２０１を印加する第１定電圧源Ｅ２０１と、制御信号Ｓ２０１に基づいて、入力電流の入力端（すなわちフォトダイオードＰＤのアノード）と充電用キャパシタＣ２０１の一端との間を開閉する第１スイッチＳＷ２０１と、制御信号Ｓ２０２に基づいて、充電用キャパシタＣ１の両端間を短絡する第２スイッチＳＷ２０２と、を有している。
【０００８】
第１放電回路２１２は、上記の充電期間中、充電回路２１１の充電量が所定の閾値に達する毎に、充電回路２１１に蓄えられた電荷を放電する手段であり、第１放電用キャパシタＣ２０２（充電用キャパシタＣ１の１／ｍ（ｍ＞１））と、制御信号Ｓ２０３に基づいて、第１放電用キャパシタＣ２０２の一端と接地端との間、並びに、第１放電用キャパシタＣ２０２の他端とオペアンプＡＭＰ２０１の反転入力端（−）との間を各々開閉する第３スイッチＳＷ２０３ａ〜ＳＷ２０３ｂと、制御信号Ｓ２０４に基づいて、第１放電用キャパシタＣ２０２の両端と第１基準電圧Ｖ２０１の印加端との間を各々開閉する第４スイッチＳＷ２０４ａ〜ＳＷ２０４ｂと、を有している。
【０００９】
第２放電回路２１３は、上記の充電期間の満了後、第１放電回路２１２よりも小さい放電能力をもって、充電回路２１１に残存する電荷が所定値になるまで、これを所定量ずつ段階的に放電する手段であり、第２放電用キャパシタＣ２０３（充電用キャパシタＣ２０１の１／ｎ（ｎ＞ｍ））と、第２基準電圧Ｖ２０２（第１基準電圧Ｖ２０１の１／ｋ（ｋ＞１））を生成する第２定電圧源Ｅ２０２と、制御信号Ｓ２０５に基づいて、第２放電用キャパシタＣ２０３の一端と第２定電圧源Ｅ２０２の正極端との間、並びに、第２放電用キャパシタＣ２０３の他端とオペアンプＡＭＰ２０１の反転入力端（−）との間を各々開閉する第５スイッチＳＷ２０５ａ〜ＳＷ２０５ｂと、制御信号Ｓ２０６に基づいて、第２放電用キャパシタＣ２０３の両端と第１基準電圧Ｖｒｅｆの印加端との間を各々開閉する第６スイッチＳＷ２０６ａ〜ＳＷ２０６ｂと、を有している。
【００１０】
比較回路２１４は、オペアンプＡＭＰ２０１の出力電圧Ｖａと第３基準電圧Ｖ２０３（Ｖｒｅｆ）及び第４基準電圧Ｖ２０４（Ｖｒｅｆ／２）とを各々比較する手段であり、第３基準電圧Ｖ２０３を生成する第３定電圧源Ｅ２０３と、第４基準電圧Ｖ２０４を生成する第４定電圧源Ｅ２０４と、非反転入力端（＋）がオペアンプＡＭＰ２０１の出力端に接続され、反転入力端（−）が第３定電圧源Ｅ２０３の正極端に接続された第１コンパレータＣＭＰ２０１と、反転入力端（−）がオペアンプＡＭＰ２０１の出力端に接続され、非反転入力端（＋）が第４定電圧源Ｅ２０４の正極端に接続された第２コンパレータＣＭＰ２０２と、を有している。
【００１１】
制御計算部２２０は、所定のクロック信号ＣＬＫと比較回路ＣＭＰ２０１〜ＣＭＰ２０２の各出力信号ＣＯ２０１〜ＣＯ２０２に基づいて制御信号Ｓ２０１〜Ｓ２０６を生成し、充電回路２１１と放電回路２１２〜２１３の充放電制御を行うと共に、放電回路２１２〜２１３の総放電回数から充電回路２１１の総充電量を算出し、その結果に応じたデジタル出力（ＤＯＵＴ）を行う手段である。
【００１２】
充放電部２１０及び制御計算部２２０からなるアナログ−デジタル変換回路では、定められた充電時間の間、容量Ｃ２０１を充電するとともに、容量Ｃ２０１が所定の充電量になる毎に第１放電回路２１２により放電を行う。続いて、アナログ−デジタル変換回路は、充電時間終了後の電荷を第２放電回路２１３によって放電することにより、第１放電回路２１２の放電回数と第２放電回路２１３の放電時間に基づいて、容量Ｃ２０１の充電量に応じたデジタル値を出力する。これにより、特許文献２の構成は、入力ダイナミックレンジの拡大、最小分解能の向上、および測定時間の短縮が可能である。
【００１３】
また、液晶パネルを有する携帯電話やデジタルカメラ等では、液晶パネルの消費電力を低減させるために、顔が機器に近づいた時に液晶パネルへの電力供給をＯＦＦさせるように、近接センサを搭載する要望が増えている。
【００１４】
図１２は、一般的な近接センサ３００の概略構成を示す図である。近接センサ３００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）３１０、フォトダイオード３２０、および制御回路３３０を備えている。制御回路３３０は、発光ダイオード３１０にパルス電流を供給して、発光ダイオード３１０を駆動させる。近接センサ３００の近傍に物体４００が存在する場合、発光ダイオード３１０からのパルス光は、実線矢印のように、物体４００によって反射され、フォトダイオード３２０によって受光される。一方、物体４００が存在しない場合、発光ダイオード３１０からのパルス光は、破線矢印のように、物体４００によって反射されないので、フォトダイオード３２０には、発光ダイオード３１０からのパルス光はほとんど到達しない。
【００１５】
フォトダイオード３２０は、受光したパルス光をパルス電流に変換して、制御回路３３０に出力する。制御回路３３０は、フォトダイオード３２０からのパルス電流の大きさに基づいて、近接センサ３００の近傍に物体４００が存在するか否かを判定する。
【００１６】
図１３は、近接センサ３００の具体的な構成を示す回路図である。近接センサ３００の制御回路３３０は、ＬＥＤ駆動回路３４０と、光電流処理回路３５０とを備えている。
【００１７】
ＬＥＤ駆動回路３４０は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ３４１と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ３４２とを備えている。トランジスタＰＭ３４１は、ドレインが電源Ｖｄｄに接続され、ソースがトランジスタＰＭ３４２のドレインに接続され、ゲートに図示しないバイアス電圧発生回路からバイアス電圧Ｖｂｉａｓが印加される構成である。トランジスタＰＭ３４２のソースは、発光ダイオード３１０に接続され、トランジスタＰＭ３４２のゲートには図示しないパルス発生回路からパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅが印加される。これにより、発光ダイオード３１０には、パルス電流Ｉｄｒｖが流される。
【００１８】
近接センサ３００の光電流処理回路３５０は、電流電圧変換回路３５１、高域通過フィルタ回路（Ｈｉｇｈ−ｐａｔｈ−ｆｉｌｔｅｒ）３５２、電圧オペアンプ３５３および比較回路３５４を備えている。電流電圧変換回路３５１は、フォトダイオード３２０からのパルス電流をパルス電圧に変換する。高域通過フィルタ回路３５２は、高周波信号であるパルス電圧のみを通過させ、太陽光（直流）や蛍光灯（１００ｋＨｚ以下）などの光から変換された低周波信号を、外乱ノイズとして除去する。電圧オペアンプ３５３は、高域通過フィルタ回路３５２を通過したパルス電圧を増幅して、パルス電圧Ｖｓｉｇを比較回路３５４の非反転入力端（＋）に出力する。比較回路３５４は、パルス電圧Ｖｓｉｇを、反転入力端（−）に入力される閾値電圧Ｖｔｈと比較して、デジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００１９】
図１４は、トランジスタＰＭ３４２のゲートに印加されるパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅ、比較回路３５４の非反転入力端（＋）に入力されるパルス電圧Ｖｓｉｇ、および比較回路３５４が出力するデジタル信号ＤＯＵＴの波形を示す図であり、（ａ）は、近接センサ３００の近傍に物体４００が存在する場合の波形を示しており、（ｂ）は、近接センサ３００の近傍に物体４００が存在しない場合の波形を示している。
【００２０】
近接センサ３００の近傍に物体４００が存在する場合は、物体４００からの反射光が強いため、フォトダイオード３２０が発生するパルス電流は大きくなる。したがって、パルス電圧Ｖｓｉｇが閾値電圧Ｖｔｈを超えるため、光電流処理回路３５０は、物体４００が近接センサ３００の近傍に存在することを示すデジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００２１】
一方、近接センサ３００の近傍に物体４００が存在しない場合は、物体４００からの反射光が弱いため、フォトダイオード３２０が発生するパルス電流は小さくなる。したがって、パルス電圧Ｖｓｉｇは閾値電圧Ｖｔｈを超えないため、光電流処理回路３５０は、物体４００が近接センサ３００の近傍に存在しないことを示すデジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００２２】
以上のように、液晶パネルを有する携帯電話やデジタルカメラ等に、照度センサや近接センサを搭載することにより、消費電力を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００１−１６０７５６号公報（２００１年６月１２日公開）
【特許文献２】特開２００８−４２８８６号公報（２００８年２月２１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ここで、携帯電話やデジタルカメラ等に、照度センサおよび近接センサの両方を搭載すると、機器のサイズが大きくなってしまう。そのため、１つのセンサデバイスで、照度および近接の両方を検知できる方法が求められている。
【００２５】
図１０に示すアナログ−デジタル変換回路１００や、図１１に示す照度センサ２００に用いられているアナログ−デジタル変換回路を、照度および近接の両方を検知するセンサに利用する場合、アナログ−デジタル変換回路には、太陽光や蛍光灯などの外光から変換された電流と、近接物体から反射されたパルス光から変換されたパルス電流との両方が入力される。しかしながら、近接物体から反射されたパルス光は、外光よりもはるかに弱いため、アナログ−デジタル変換回路からは、パルス電流の有無を検知することができない。そのため、これらの従来のアナログ−デジタル変換回路は、パルス光の検知が必要な近接センサに利用することができないという問題がある。
【００２６】
また、図１３に示す近接センサ３００は、外光に対応する電圧信号が、外乱ノイズとして高域通過フィルタ回路３５２で除去されるため、照度を検知することができない。そのため、近接センサ３００は、照度センサに利用することができないという問題がある。
【００２７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知できるとともに、近接物体の有無を検知可能なセンサ装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るセンサ装置は、外部に向けて光を出射する光源と、外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、上記フォトダイオードを２つ備え、上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、上記光電流処理部は、上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数以下のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、上記検知モード切替部は、上記出力電流の上記減算回路への入力の可否および上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動の可否を制御可能であり、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しているときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させ、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しないときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させることを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によれば、検知モード切替部が、減算回路への出力電流の入力を遮断せず、光源駆動部の光源のパルス駆動を継続させている場合、センサ装置は、近接物体の有無を検知する近接センサとして機能する。センサ装置の近傍に物体が存在している場合、光源から出射された光が物体に反射して２つのフォトダイオードに入射する。これにより、２つのフォトダイオードは、物体からの反射光と周囲光とを光電流に変換するので、光電流には、反射光から変換されたパルス電流の成分と周囲光から変換された低周波電流の成分とが含まれている。ここで、低域通過フィルタ回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第２の光電流からパルス電流を除去するので、低周波電流を通過させる。よって、減算回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第１の光電流から低周波電流を減算して、パルス電流のみをアナログ−デジタル変換回路に出力する。これにより、アナログ−デジタル変換回路は、パルス電流のみをデジタル信号に変換するので、デジタル信号に基づいて、センサ装置は、近接物体の有無を検知することができる。
【００３０】
一方、検知モード切替部が、減算回路への低域通過フィルタ回路からの出力電流の入力を遮断し、光源駆動部の光源のパルス駆動を停止させている場合、センサ装置は、周囲光の照度を検知する照度センサとして機能する。このとき、光源駆動部が光源のパルス駆動を停止しているので、光源は外部に光を出射しない。このため、２つのフォトダイオードには、周囲光のみが入射する。さらに、検知モード切替部によって、低域通過フィルタ回路からの出力電流は減算回路に入力されないので、減算回路は、周囲光から変換された低周波電流のみを含む第１の光電流を、そのままアナログ−デジタル変換回路に出力する。これにより、アナログ−デジタル変換回路は、低周波電流のみをデジタル信号に変換するので、デジタル信号に基づいて、センサ装置は、周囲光の照度を検知することができる。また、アナログ−デジタル変換回路が積分型であることにより、センサ装置は、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知することができる。
【００３１】
以上のように、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知できるとともに、近接物体の有無を検知可能なセンサ装置を実現できるという効果を奏する。
【００３２】
本発明に係るセンサ装置では、上記２つのフォトダイオードは、同一の集積回路基板上に形成されることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、２つのフォトダイオードが近接して配置されるので、２つのフォトダイオードの各受光面への入射光がほぼ等しくなり、第１の光電流の値と第２の光電流の値とをさらに精度良く同一とすることができる。これにより、センサ装置が近接センサとして機能する場合に、減算回路は、第１電流から低周波電流の成分をさらに正確に除去することができる。したがって、センサ装置は、近接物体をより正確に検知することが可能となる。
【００３４】
本発明に係るセンサ装置では、上記第１の光電流の値と上記第２の光電流の値との比が、ｎ：１（ｎ＞１）であり、上記減算回路は、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流をｎ倍に増幅した電流を、上記第１の光電流から減算することが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、センサ装置が近接センサとして機能している場合に、減算回路は、パルス電流をｎ倍にして出力する。したがって、センサ装置は、近接物体をより正確に検知することが可能となる。
【００３６】
本発明に係るセンサ装置では、上記フォトダイオードの一方の受光面の面積は、上記フォトダイオードの他方の受光面の面積のｎ倍であることが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、簡単な構成で、第１の光電流の値と第２の光電流の値との比をｎ：１とすることができる。
【００３８】
本発明に係るセンサ装置では、上記検知モード切替部は、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させる場合、上記光源の発光と、上記減算回路からの出力電流の上記アナログ−デジタル変換回路への入力とを同期させることが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、センサ装置が近接センサとして機能している場合に、光源が発光していない期間は、アナログ−デジタル変換回路に電流が入力されない。これにより、アナログ−デジタル変換回路に入力されるノイズ成分を減らすことができるため、センサ装置は、近接物体をより正確に検知することが可能となる。
【００４０】
本発明に係るセンサ装置では、上記検知モード切替部が上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させている場合、上記アナログ−デジタル変換回路のアナログ−デジタル変換時間が、上記センサ装置の周囲の照明装置を駆動する電源の周期の倍数に等しいことが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、各アナログ−デジタル変換時間における照度の測定値の変動を低減することができる。したがって、センサ装置は、より正確に周囲光の照度を検知することが可能となる。
【００４２】
本発明に係るセンサ装置は、外部に向けて光を出射する光源と、外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、上記フォトダイオードを２つ備え、上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、上記光電流処理部は、上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数よりも高い周波数のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、上記第２の光電流から、上記所定の周波数以下のパルス電流を除去する高域通過フィルタ回路と、上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路または上記高域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、上記検知モード切替部は、上記減算回路と上記低域通過フィルタ回路とを接続するか、上記減算回路と上記高域通過フィルタ回路とを接続するかを切り替えることを特徴としている。
【００４３】
上記の構成によれば、検知モード切替部が、減算回路と低域通過フィルタ回路とを接続している場合、センサ装置は、近接物体の有無を検知する近接センサとして機能する。センサ装置の近傍に物体が存在している場合、光源から出射された光が物体に反射して２つのフォトダイオードに入射する。これにより、２つのフォトダイオードは、物体からの反射光と周囲光とを光電流に変換するので、光電流には、反射光から変換されたパルス電流の成分と周囲光から変換された低周波電流の成分とが含まれている。ここで、低域通過フィルタ回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第２の光電流からパルス電流を除去するので、低周波電流を通過させる。よって、減算回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第１の光電流から低周波電流を減算して、パルス電流のみをアナログ−デジタル変換回路に出力する。これにより、アナログ−デジタル変換回路は、パルス電流のみをデジタル信号に変換するので、デジタル信号に基づいて、センサ装置は、近接物体の有無を検知することができる。
【００４４】
一方、検知モード切替部が、減算回路と高域通過フィルタ回路とを接続している場合、センサ装置は、周囲光の照度を検知する照度センサとして機能する。仮に、光源が外部に光を出射しており、センサ装置の近傍に物体が存在している場合、２つのフォトダイオードが発生する光電流には、反射光から変換されたパルス電流の成分と周囲光から変換された低周波電流の成分とが含まれる。ここで、高域通過フィルタ回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第２の光電流から低周波電流を除去するので、パルス電流を通過させる。よって、減算回路は、パルス電流と低周波電流とを含む第１の光電流からパルス電流を減算して、低周波電流のみをアナログ−デジタル変換回路に出力する。これにより、アナログ−デジタル変換回路は、低周波電流のみをデジタル信号に変換するので、デジタル信号に基づいて、センサ装置は、周囲光の照度を検知することができる。また、アナログ−デジタル変換回路が積分型であることにより、センサ装置は、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知することができる。
【００４５】
以上のように、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知できるとともに、近接物体の有無を検知可能なセンサ装置を実現できるという効果を奏する。
【００４６】
本発明に係る携帯電話およびデジタルカメラは、画面を表示する液晶パネルと、上記液晶パネルを背面から照射するバックライトと、上記バックライトの輝度を制御するバックライト制御部と、上記いずれかのセンサ装置とを備え、上記バックライト制御部は、上記センサ装置のアナログ−デジタル変換回路の出力信号に基づき、上記バックライトの輝度を制御することを特徴としている。
【００４７】
上記の構成によれば、バックライト制御部は、センサ装置のアナログ−デジタル変換回路の出力信号に基づき、例えば、周囲光の照度が大きい場合、バックライトの輝度を上げ、周囲光の照度が小さい場合、バックライトの輝度を下げるように制御するとともに、液晶パネルにユーザの顔が近接すると、バックライトを消灯させる制御が可能となる。これにより、バックライトの消費電力を抑えることが可能となる。また、センサ装置が、周囲光の照度の検知と、物体の近接・非近接の検知との２つの検知機能を有しているため、機器を容易に小型化することできる。
【発明の効果】
【００４８】
以上のように、本発明に係るセンサ装置は、外部に向けて光を出射する光源と、外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、上記フォトダイオードを２つ備え、上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、上記光電流処理部は、上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数以下のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、上記検知モード切替部は、上記出力電流の上記減算回路への入力の可否および上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動の可否を制御可能であり、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しているときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させ、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しないときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させる構成である。
【００４９】
また、本発明に係るセンサ装置は、外部に向けて光を出射する光源と、外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、上記フォトダイオードを２つ備え、上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、上記光電流処理部は、上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数よりも高い周波数のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、上記第２の光電流から、上記所定の周波数以下のパルス電流を除去する高域通過フィルタ回路と、上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路または上記高域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、上記検知モード切替部は、上記減算回路と上記低域通過フィルタ回路とを接続するか、上記減算回路と上記高域通過フィルタ回路とを接続するかを切り替える構成である。
【００５０】
したがって、広いダイナミックレンジおよび高い分解能で周囲光の照度を検知できるとともに、近接物体の有無を検知可能なセンサ装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照度／近接センサの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す照度／近接センサのアナログ−デジタル変換回路の構成を示す回路図である。
【図３】上記アナログ−デジタル変換回路におけるクロック信号、制御信号、コンパレータの正相入力端子の電位およびコンパレータの出力信号の波形を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の変形例に係るアナログ−デジタル変換回路の概略構成を示すブロック図である。
【図５】２つのフォトダイオードを１つの集積回路基板上に配置した状態を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る光電流処理回路の構成を示す回路図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例に係る照度／近接センサの概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の変形例に係る光電流処理回路の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る携帯電話の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のアナログ−デジタル変換回路の構成を示す回路図である。
【図１１】従来の照度センサの構成を示す回路図である。
【図１２】一般的な近接センサの概略構成を示す図である。
【図１３】図１２に示す近接センサの具体的な構成を示す回路図である。
【図１４】図１２に示す近接センサの発光ダイオードを駆動するためのパルス電圧等のの波形を示す図であり、（ａ）は、近接センサの近傍に物体が存在する場合の波形を示しており、（ｂ）は、近接センサの近傍に物体が存在しない場合の波形を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について図１〜図８に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態では、周囲光の照度の検知と物体の近接・非近接の検知との両方の機能を有する照度／近接センサについて説明する。
【００５３】
図１は、本実施形態に係る照度／近接センサ１の概略構成を示すブロック図である。照度／近接センサ１は、発光ダイオードＬＥＤ１と、２つのフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２と、制御回路２とを備えている。発光ダイオードＬＥＤ１は、照度／近接センサ１の外部に向けて光を出射する光源である。フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、照度／近接センサ１の外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２をそれぞれ発生する。フォトダイオードＰＤ１からの光電流Ｉｉｎ１とフォトダイオードＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ２とは、略同一である必要があるため、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、受光面の面積が同一であり、互いに近接して配置されている。これにより、光電流Ｉｉｎ１および光電流Ｉｉｎ２の値は、ほぼ同一となっている。
【００５４】
制御回路２は、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２を処理する光電流処理回路（光電流処理部）３と、発光ダイオードＬＥＤ１を高周波パルスによってパルス駆動するＬＥＤ駆動回路（光源駆動部）４とを備えている。
【００５５】
ＬＥＤ駆動回路４は、パルス発生回路４１と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ１と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ２とを備えている。トランジスタＰＭ１は、ドレインが電源Ｖｄｄに接続され、ソースがトランジスタＰＭ２のドレインに接続され、ゲートに図示しないバイアス電圧発生回路からバイアス電圧Ｖｂｉａｓが印加される構成である。トランジスタＰＭ２のソースは、発光ダイオードＬＥＤ１に接続され、トランジスタＰＭ２のゲートにはパルス発生回路４１から高周波のパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅが印加される。これにより、発光ダイオードＬＥＤ１には、パルス電流Ｉｄｒｖが流され、発光ダイオードＬＥＤ１は、パルス駆動される。
【００５６】
なお、本明細書において、「高周波のパルス」とは、太陽光や蛍光灯の光などの周囲光の周波数（およそ１００ｋＨｚ）の最大値よりも高い周波数を有するパルスを意味し、パルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの周波数は、例えば、３００ｋＨｚに設定される。
【００５７】
光電流処理回路３は、積分型のアナログ−デジタル変換回路３１と、低域通過フィルタ回路（Ｌｏｗ−ｐａｔｈ−ｆｉｌｔｅｒ）３２と、減算回路３３と、検知モード切替回路（検知モード切替部）３４と、スイッチＳＷ１とを備えている。アナログ−デジタル変換回路３１は、入力される電流信号をデジタル信号に変換する回路であり、図１１に示す特許文献２に記載の照度センサ２００に備えられるアナログ−デジタル変換回路と同様、積分型であるので、広いダイナミックレンジ、高精度な分解能、および短時間での測定機能を有している。アナログ−デジタル変換回路３１の詳細な構成は、後述する。
【００５８】
低域通過フィルタ回路３２は、太陽光や蛍光灯の光などの周囲光から変換された低周波数の光電流のみ通過させ、高周波数の光電流を除去する回路である。低域通過フィルタ回路３２には、フォトダイオードＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ２が入力される。
【００５９】
低域通過フィルタ回路３２が通過させる電流の周波数は、周囲光から変換された低周波電流を通過させ、発光ダイオードＬＥＤ１を駆動するためのパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの周波数と同一周波数の電流を除去する範囲で設定される。具体的には、周囲光から変換された低周波電流の周波数の最大値は、約１００ｋＨｚであるので、低域通過フィルタ回路３２が通過させる電流の周波数の上限は、１００ｋＨｚから３００ｋＨｚの範囲内（例えば、２００ｋＨｚ）に設定される。
【００６０】
減算回路３３は、＋端子に入力される電流から、−端子に入力される電流を減算して、アナログ−デジタル変換回路３１に出力する回路である。減算回路３３の＋端子には、フォトダイオードＰＤ１からの光電流Ｉｉｎ１が入力される。また、減算回路３３の−端子は、スイッチＳＷ１を介して、低域通過フィルタ回路３２と接続されている。スイッチＳＷ１は、低域通過フィルタ回路３２の出力電流の減算回路３３の−端子への入力を遮断する回路である。
【００６１】
検知モード切替回路３４は、照度／近接センサ１の検知モード、すなわち、周囲光の照度の検知モードと物体の近接・非近接の検知モードとを切り替える回路である。検知モード切替回路３４は、スイッチＳＷ１およびパルス発生回路４１に接続されており、スイッチＳＷ１による低域通過フィルタ回路３２の出力電流の減算回路３３の−端子への入力の可否、およびパルス発生回路４１によるパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力の可否を制御することができる。
【００６２】
周囲光の照度の検知モードの場合、検知モード切替回路３４は、スイッチＳＷ１をＯＦＦにして低域通過フィルタ回路３２の出力電流の減算回路３３の−端子への入力を遮断するとともに、パルス発生回路４１に対してパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を停止させる。一方、物体の近接・非近接の検知モードの場合、検知モード切替回路３４は、スイッチＳＷ１をＯＮにして低域通過フィルタ回路３２の出力電流を減算回路３３の−端子に入力させるとともに、パルス発生回路４１に対してパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を継続させる。それぞれの検知モードにおける光電流処理回路３の処理内容について、具体的に説明する。
【００６３】
まず、物体の近接・非近接の検知モードの場合は、検知モード切替回路３４によって、スイッチＳＷ１がＯＮとなり、パルス発生回路４１は、パルス電圧Ｖｐｕｌｓｅを出力する。これにより、発光ダイオードＬＥＤ１はパルス駆動されて、光を外部に向けて出射する。照度／近接センサ１の近くに物体が存在する場合、発光ダイオードＬＥＤ１からの出射光が物体によって反射され、近接物体からの反射光がフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の受光面に入射する。このとき、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の受光面には、照度／近接センサ１の周囲光（太陽光や蛍光灯の光）も入射するので、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、近接物体からの反射光と周囲光とを光電流に変換する。
【００６４】
ここで、光電流の成分のうち、周囲光から変換された光電流成分（以下「低周波電流」）をＩｄｃ、近接物体からの反射光から変換された光電流成分（以下「パルス電流」）をＩｐｕｌｓｅとすると、
Ｉｉｎ１＝Ｉｉｎ２＝Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ …式（１）
となる。パルス電流Ｉｐｕｌｓｅの周波数は、パルス発生回路４１が発生するパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの周波数と同一であるため、照度／近接センサ１の周囲光の周波数の最大値よりも高い。したがって、低域通過フィルタ回路３２は、入力された光電流Ｉｉｎ２のうち、低周波電流Ｉｄｃのみ通過させ、パルス電流Ｉｐｕｌｓｅを除去する。このとき、スイッチＳＷ１はＯＮであるので、減算回路３３の−端子に入力される電流をＩｉｎ２＿ｆｉｌとすると、
Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ＝Ｉｄｃ …式（２）
となる。
【００６５】
減算回路３３の＋端子には、光電流Ｉｉｎ１が入力されるので、減算回路３３の出力電流は、式（１）および式（２）から、
Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ＝（Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ）−Ｉｄｃ＝Ｉｐｕｌｓｅ
となる。すなわち、アナログ−デジタル変換回路３１には、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流のみが入力される。これにより、アナログ−デジタル変換回路３１は、パルス電流のみをデジタル信号ＤＯＵＴに変換して出力することができる。したがって、照度／近接センサ１は、デジタル信号ＤＯＵＴの値に基づいて、物体の近接／非近接を検知することができる。
【００６６】
続いて、周囲光の照度の検知モードの場合は、検知モード切替回路３４によって、スイッチＳＷ１がＯＦＦとなり、パルス発生回路４１は、パルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を停止する。これにより、発光ダイオードＬＥＤ１は発光しないため、近接物体の有無に関わらず、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、照度／近接センサ１の周囲光のみを受光する。したがって、
Ｉｉｎ１＝Ｉｉｎ２＝Ｉｄｃ
となる。
【００６７】
ここで、低域通過フィルタ回路３２は、低周波電流Ｉｄｃを出力するが、スイッチＳＷ１がＯＦＦであるため、減算回路３３の−端子への入力電流値は０となる。したがって、減算回路３３は、＋端子へ入力されるＩｉｎ１＝Ｉｄｃを減算することなくアナログ−デジタル変換回路３１に出力する。すなわち、アナログ−デジタル変換回路３１には、照度／近接センサ１の周囲光から変換された光電流のみが入力される。これにより、アナログ−デジタル変換回路３１は、周囲光から変換された光電流のみをデジタル信号ＤＯＵＴに変換して出力することができる。したがって、照度／近接センサ１は、デジタル信号ＤＯＵＴの値に基づいて、周囲光の照度を検知することができる。
【００６８】
なお、図１において、スイッチＳＷ１を低域通過フィルタ回路３２とフォトダイオードＦＤ２との間に設けてもよい。
【００６９】
また、周囲光の照度の検知モードにおいて、検知モード切替回路３４は、パルス発生回路４１がパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を停止させることにより、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動を停止させていたが、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動を停止させる構成はこれに限定されない。例えば、トランジスタＰＭ２と発光ダイオードＬＥＤ１との間にスイッチを設け、検知モード切替回路３４が当該スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動／停止を制御する構成としてもよい。
【００７０】
以上のように、本実施形態に係る照度／近接センサ１は、検知モード切替回路３４によって検知モードを切り替えることにより、照度センサとしての機能および近接センサとしての機能の両方を備えている。また、アナログ−デジタル変換回路３１が積分型のアナログ−デジタル変換回路であることにより、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となっている。
【００７１】
続いて、アナログ−デジタル変換回路３１の具体的な構成について説明する。
【００７２】
図２は、アナログ−デジタル変換回路３１の構成を示す回路図である。アナログ−デジタル変換回路３１は、放電回路３１ａと、充電回路３１ｂと、比較回路３１ｃと、制御回路３１ｄとを備えている。
【００７３】
充電回路３１ｂは、オペアンプＡＭＰ１および充電用キャパシタＣ１を備えている。オペアンプＡＭＰ１の逆相入力端子は、スイッチＳＷ２を介してアナログ−デジタル変換回路３１の入力端子に接続されている。スイッチＳＷ２の制御電極には、制御信号Ｓ２が入力され、これにより、スイッチＳＷ２は制御信号Ｓ２によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。オペアンプＡＭＰ１の正相入力端子は、接地されている。充電用キャパシタＣ１は、オペアンプＡＭＰ１の負帰還回路に設けられている。
【００７４】
放電回路３１ａは、放電用キャパシタＣ２および４つのスイッチＳＷ４ａ・ＳＷ４ｂ・Ｓｗ５ａ・ＳＷ５ｂを備えている。スイッチＳＷ４ａ・ＳＷ４ｂは、制御信号Ｓ４によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、スイッチＳＷ４ａ・ＳＷ４ｂは、制御信号Ｓ４によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、スイッチＳＷ５ａ・ＳＷ５ｂは、制御信号Ｓ５によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。放電用キャパシタＣ２の一端は、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４ｂを介してアナログ−デジタル変換回路３１の入力端子に接続されている。放電用キャパシタＣ２の一端とスイッチＳＷ４ｂとの接続点は、スイッチＳＷ５ｂを介して接地されている。放電用キャパシタＣ２の他端は、スイッチＳＷ５ａを介して基準電源Ｖｒｅｆに接続されている。放電用キャパシタＣ２の他端とスイッチＳＷ５ａとの間の接続点は、スイッチＳＷ４ａを介して接地されている。
【００７５】
比較回路３１ｃは、コンパレータＣＭＰ１と基準電源Ｅ３とを備えている。電源Ｅ３の電位は、基準電源Ｖｒｅｆの電位と同一である。コンパレータＣＭＰ１の正相入力端子は、オペアンプＡＭＰ１の出力端子に接続されている。コンパレータＣＭＰ１の逆相入力端子は、スイッチＳＷ３を介してオペアンプＡＭＰ１の出力端子に接続されている。スイッチＳＷ３は、制御信号Ｓ３によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。コンパレータＣＭＰ１の逆相入力端子とスイッチＳＷ３との間の接続点は、電源Ｅ３を介して接地されている。
【００７６】
以上の構成により、充電回路３１ｂの充電用キャパシタＣ１が、入力電流Ｉｉｎ（＝Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ）に応じた電荷を蓄え、放電回路３１ａが充電用キャパシタＣ１に蓄えられた電荷を放電し、比較回路３１ｃが、充電回路３１ｂの出力電圧と電源Ｅ３の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。制御回路３１ｄは、制御信号Ｓ２〜Ｓ５を出力して、スイッチＳＷ２・ＳＷ３・ＳＷ４ａ・ＳＷ４ｂ・ＳＷ５ａ・ＳＷ５ｂを制御するとともに、コンパレータＣＭＰ１からの出力信号ＣＯ１に基づき、デジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００７７】
図３は、アナログ−デジタル変換回路３１におけるクロック信号ＣＬＫ、制御信号Ｓ２〜Ｓ５、コンパレータＣＭＰ１の正相入力端子の電位ＶｓｉｇおよびコンパレータＣＭＰ１の出力信号ＣＯ１の波形を示す図である。同図では、アナログ−デジタル変換回路３１の分解能が４ビットである場合の、１６クロック期間における波形が示されている。データ変換が開始されると、データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおいて、制御信号Ｓ２がＨＩレベルになる一方、制御信号Ｓ３はＬＯレベルとなる。まず、放電回路３１ａにより、一定の電荷（Ｃ２＊Ｖｒｅｆ）を放電させる（プリチャージ動作）。この後、充電回路３１ｂは入力電流Ｉｉｎにより充電され、充電用キャパシタＣ１の電位が基準電位Ｖｒｅｆを超えると、コンパレータＣＭＰ１の出力信号ＣＯ１がＨＩレベルになる。このとき、放電回路３１ａにより、一定の電荷（Ｃ２＊Ｖｒｅｆ）が放電される。制御回路３１ｄは、出力信号ＣＯ１に基づいて、データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおける放電回数を数えることで、入力された電荷量に応じた値をデジタル信号ＤＯＵＴとして出力する。
【００７８】
具体的には、充電回路３１ｂが入力電流Ｉｉｎにより充電された電荷量と、放電回路３１ａにより放電された電荷量（Ｃ２＊Ｖｒｅｆ）とが等しくなるので、クロック信号ＣＬＫの周期をｔ＿ｃｌｋ、アナログ−デジタル変換回路３１の分解能をｍビット、放電回数のカウント値をｃｏｕｎｔとすると、
Ｉｉｎ＊ｔ＿ｃｌｋ＊２ｍ＝Ｃ２＊Ｖｒｅｆ＊ｃｏｕｎｔ
が成り立つので、
ｃｏｕｎｔ＝（Ｉｉｎ＊ｔ＿ｃｌｋ）／（Ｃ２＊Ｖｒｅｆ）＊２ｍ
となる。したがって、放電用キャパシタＣ２の容量値を調整することにより、放電回路３１ａによる放電電荷量を調整することができる。例えば、アナログ−デジタル変換回路３１の分解能が１６ビットである場合、制御回路３１ｄは、放電回路３１ａの放電回数に基づき、入力電流Ｉｉｎに応じたデジタル値を、０〜６５５３５の範囲で出力する。
【００７９】
続いて、アナログ−デジタル変換回路の変形例について説明する。
【００８０】
図４は、本実施形態の変形例に係るアナログ−デジタル変換回路１３１の構成を示す回路図である。アナログ−デジタル変換回路１３１は、図２に示すアナログ−デジタル変換回路３１において、放電回路３１ａおよび制御回路３１ｄを、放電回路１３１ａおよび制御回路１３１ｄにそれぞれ置き換えた構成であり、アナログ−デジタル変換回路３１と比較して、放電回路１３１ａが定電流回路で構成されている点で異なっている。なお、充電回路３１ｂおよび比較回路３１ｃの構成については、図２に示すアナログ−デジタル変換回路３１におけるものと同一であるので、説明を省略する。
【００８１】
放電回路１３１ａは、定電流回路Ｉｒｅｆ１およびスイッチＳＷ４を備えている。スイッチＳＷ４は、制御信号Ｓ４によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。制御回路３１ｄは、制御信号Ｓ２〜Ｓ４を出力して、スイッチＳＷ２・ＳＷ３・ＳＷ４を制御するとともに、コンパレータＣＭＰ１からの出力信号ＣＯ１に基づき、デジタル信号ＤＯＵＴを出力する。
【００８２】
なお、上記では、アナログ−デジタル変換回路の例として、図２に示すアナログ−デジタル変換回路３１および図４に示すアナログ−デジタル変換回路１３１について説明したが、これらに限定されず、積分型のアナログ−デジタル変換回路であれば適用可能である。例えば、減算回路３３からの出力電流をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路として、図１１に示す照度センサ２００のアナログ−デジタル変換回路を用いてもよい。
【００８３】
続いて、アナログ−デジタル変換回路１３１の動作について説明する。なお、クロック信号ＣＬＫ、制御信号Ｓ２〜Ｓ４、コンパレータＣＭＰ１の正相入力端子の電位ＶｓｉｇおよびコンパレータＣＭＰ１の出力信号ＣＯ１の波形は、図３に示すものと同一である。
【００８４】
データ変換が開始されると、データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおいて、制御信号Ｓ２がＨＩレベルになる一方、制御信号Ｓ３はＬＯレベルとなる。まず、放電回路１３１ａにより、一定の電荷（Ｉｒｅｆ＊ｔ＿ｃｌｋ）を放電させる（プリチャージ動作）。この後、充電回路３１ｂは入力電流Ｉｉｎにより充電され、充電用キャパシタＣ１の電位が基準電位Ｖｒｅｆを超えると、コンパレータＣＭＰ１の出力信号ＣＯ１がＨＩレベルになる。このとき、放電回路１３１ａにより、一定の電荷（Ｉｒｅｆ＊ｔ＿ｃｌｋ）が放電される。制御回路１３１ｄは、データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおける放電回数を数えることで、入力された電荷量に応じた値をデジタル信号ＤＯＵＴとして出力する。
【００８５】
具体的には、充電回路３１ｂが入力電流Ｉｉｎにより充電された電荷量と、放電回路１３１ａにより放電された電荷量（Ｉｒｅｆ＊ｔ＿ｃｌｋ）とが等しくなるので、基準電流値をＩｒｅｆ、アナログ−デジタル変換回路１３１の分解能をｍビット、放電回数のカウント値をｃｏｕｎｔとすると、
Ｉｉｎ＊ｔ＿ｃｌｋ＊２ｍ＝Ｉｒｅｆ＊ｔ＿ｃｌｋ＊ｃｏｕｎｔ
が成り立つので、
ｃｏｕｎｔ＝Ｉｉｎ／Ｉｒｅｆ＊２ｍ
となる。したがって、基準電流値Ｉｒｅｆを調整することにより、放電回路３１ａによる放電電荷量を調整することができる。例えば、アナログ−デジタル変換回路１３１の分解能が１６ビットである場合、制御回路１３１ｄは、放電回路１３１ａの放電回数に基づき、入力電流Ｉｉｎに応じたデジタル値を、０〜６５５３５の範囲で出力する。
【００８６】
続いて、フォトダイオードの配置について説明する。フォトダイオードＰＤ１からの光電流Ｉｉｎ１とフォトダイオードＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ２とは、略同一である必要があるため、本実施形態では、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２は、受光面の面積が同一であり、互いに近接して配置されている。
【００８７】
さらに、図５に示すように、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２を、１つの集積回路基板ＰＷＢ１上に配置することが望ましい。これにより、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の各受光面への入射光がほぼ等しくなるので、光電流Ｉｉｎ１の値と光電流Ｉｉｎ２の値とをさらに精度良く同一とすることができる。これにより、物体の近接・非近接の検知モードにおいて、減算回路３３は、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃをさらに正確に除去することができる。
【００８８】
上記では、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２からの光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２とが略同一である例について説明したが、光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２の各値が互いに異なるように設定してもよい。
【００８９】
図６は、本実施形態の変形例に係る光電流処理回路３ａの構成を示す回路図である。光電流処理回路３ａは、アナログ−デジタル変換回路３１と、低域通過フィルタ回路３２と、減算回路３３ａとを備えている。アナログ−デジタル変換回路３１および低域通過フィルタ回路３２の構成は、図１に示す光電流処理回路３におけるものと略同一である。光電流処理回路３ａでは、減算回路３３ａの−端子に入力される光電流Ｉｉｎ１と低域通過フィルタ回路３２に入力される光電流Ｉｉｎ２との比が、ｎ：１（ｎ＞１）となっている。
【００９０】
また、図６では、低域通過フィルタ回路３２の構成がさらに詳細に示されており、低域通過フィルタ回路３２は、オペアンプＡＭＰ２、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ３、フィルタ用抵抗Ｒ＿ｆｉｌおよびフィルタ用キャパシタＣ＿ｆｉｌを備えている。オペアンプＡＭＰ２の非反転入力端子は、低域通過フィルタ回路３２の入力端子およびトランジスタＰＭ３のドレインに接続されている。オペアンプＡＭＰ２の反転入力端子は、接地されている。トランジスタＰＭ３は、ソースが電源Ｖｄｄに接続されており、ゲートがオペアンプＡＭＰ２の出力端子およびフィルタ用抵抗Ｒ＿ｆｉｌの一端に接続される構成である。フィルタ用抵抗Ｒ＿ｆｉｌの他端は、フィルタ用キャパシタＣ＿ｆｉｌの一端および低域通過フィルタ回路３２の出力端子に接続されている。フィルタ用キャパシタＣ＿ｆｉｌの他端は、設置されている。
【００９１】
また、減算回路３３ａは、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＰＭ４を備えている。トランジスタＰＭ４は、ソースが電源Ｖｄｄに接続され、ゲートが低域通過フィルタ回路３２の出力端子に接続され、ドレインがスイッチＳＷ１に接続される構成である。これにより、トランジスタＰＭ４は、ゲートへの入力信号をｎ倍に増幅してドレインから出力する。
【００９２】
以上の構成により、低域通過フィルタ回路３２は、低周波数の光電流のみ通過させて減算回路３３ａに出力する。減算回路３３ａは、低域通過フィルタ回路３２からの出力電流Ｉｉｎ２＿ｆｉｌをｎ倍に増幅して、光電流Ｉｉｎ１から電流ｎ＊（Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ）を減算した電流（ｎ＊Ｉｉｎ１−ｎ＊Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ）をアナログ−デジタル変換回路３１に出力する。
【００９３】
具体的には、周囲光から変換された低周波電流をＩｄｃ、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流をＩｐｕｌｓｅとすると、
Ｉｉｎ１＝ｎ＊（Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ）
Ｉｉｎ２＝Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ
であるので、低域通過フィルタ回路３２の出力電流は、
Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ＝ｎ＊Ｉｄｃ
となる。ここで、物体の近接・非近接の検知モードでは、スイッチＳＷ１はＯＮとなるので、減算回路３３ａの出力電流は、
Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ＝ｎ＊（Ｉｄｃ＋Ｉｐｕｌｓｅ）−ｎ＊Ｉｄｃ
＝ｎ＊Ｉｐｕｌｓｅ
となる。これにより、物体の近接・非近接の検知モードにおいて、アナログ−デジタル変換回路３１に入力されるパルス電流Ｉｐｕｌｓｅをｎ倍とすることができるので、物体の近接・非近接を精度良く検知することができる。
【００９４】
光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２の比をｎ：１とするための構成として、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の受光面を互いに等しく形成し、フォトダイオードＰＤ１と減算回路３３ａとの間に、光電流Ｉｉｎ１をｎ倍に増幅するオペアンプを設ける構成や、フォトダイオードＰＤ１の受光面の面積をフォトダイオードＰＤ２の受光面の面積のｎ倍に形成する構成が挙げられる。フォトダイオードＰＤ１の受光面の面積をフォトダイオードＰＤ２の受光面の面積のｎ倍に形成する構成のほうが、フォトダイオードＰＤ１と減算回路３３ａとの間にオペアンプを設ける構成よりも、より簡単に光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２の比をｎ：１とすることができる。
【００９５】
続いて、物体の近接・非近接の検知モードにおいて、照度／近接センサのＬＥＤの発光と、減算回路からの出力電流のアナログ−デジタル変換回路への入力とを同期させる構成について説明する。
【００９６】
図７は、本実施形態の変形例に係る照度／近接センサ１１の構成を示すブロック図である。照度／近接センサ１１は、発光ダイオードＬＥＤ１と、２つのフォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２と、制御回路１２とを備えている。制御回路１２は、光電流処理回路１３とＬＥＤ駆動回路４とを備えている。
【００９７】
光電流処理回路１３は、図１に示す光電流処理回路３において、スイッチＳＷ６とインバータＩＮＶ１とをさらに備え、検知モード切替回路３４を検知モード切替回路１３４に置き換えた構成である。なお、発光ダイオードＬＥＤ１、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２、およびＬＥＤ駆動回路４の構成は、図１に示す照度／近接センサ１におけるものと同一であるので、説明を省略する。
【００９８】
スイッチＳＷ６は、３つのノードｎ１〜ｎ３を備えており、検知モード切替回路１３４からの制御信号に基づき、ノードｎ１とノードｎ２との接続、およびノードｎ１とノードｎ３との接続を切り替える構成である。ノードｎ１は、アナログ−デジタル変換回路３１のスイッチＳＷ２の制御電極に接続されている（図２参照）。ノードｎ２は、インバータＩＮＶ１を介してパルス発生回路４１に接続されている。ノードｎ３には、アナログ−デジタル変換回路３１の制御回路３１ｄからの制御信号Ｓ２が入力される。
【００９９】
検知モード切替回路１３４は、図１に示す検知モード切替回路３４と同様、スイッチＳＷ１による低域通過フィルタ回路３２の出力電流の遮断のＯＮ／ＯＦＦ、およびパルス発生回路４１によるパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力のＯＮ／ＯＦＦを制御する。さらに、検知モード切替回路１３４は、スイッチＳＷ６に対し制御信号を出力することにより、ノードｎ１とノードｎ２との接続、およびノードｎ１とノードｎ３との接続を切り替える機能を有している。
【０１００】
具体的には、物体の近接・非近接の検知モードの場合、検知モード切替回路１３４は、スイッチＳＷ１をＯＮに制御して、パルス発生回路４１に対してパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅを出力させるとともに、ノードｎ１とノードｎ２とが接続されるようにスイッチＳＷ６を制御する。ノードｎ１とノードｎ２とが接続されることにより、ＬＥＤ駆動回路４のトランジスタＰＭ２のＯＮ／ＯＦＦと、アナログ−デジタル変換回路３１のスイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦとが同期する。これにより、検知モード切替回路１３４は、物体の近接・非近接の検知モードの場合、発光ダイオードＬＥＤ１の発光と、減算回路３３からの出力電流（Ｉｉｎ１−Ｉｉｎ２＿ｆｉｌ）のアナログ−デジタル変換回路３１への入力とを同期させる。すなわち、発光ダイオードＬＥＤ１が発光している期間のみ、アナログ−デジタル変換回路３１に減算回路３３からの出力電流が入力され、発光ダイオードＬＥＤ１が発光していない期間は、アナログ−デジタル変換回路３１に電流は入力されない。
【０１０１】
物体の近接・非近接の検知モードの場合、理論上は、アナログ−デジタル変換回路３１には、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流のみが入力される。しかしながら、実際には、アナログ−デジタル変換回路３１への入力電流には、ノイズ成分が含まれているため、検知精度の誤差が生じる。
【０１０２】
そこで、上記のように、発光ダイオードＬＥＤ１が発光していない期間は、アナログ−デジタル変換回路３１に電流を入力しないようにすることで、アナログ−デジタル変換回路３１に入力されるノイズ成分を減らすことができる。これにより、照度／近接センサ１１は、物体の近接・非近接をより高い精度で検知することができる。
【０１０３】
なお、周囲光の照度の検知モードの場合、検知モード切替回路１３４は、スイッチＳＷ１をＯＦＦに制御して、パルス発生回路４１に対してパルス電圧Ｖｐｕｌｓｅの出力を停止させるとともに、ノードｎ１とノードｎ３とが接続されるようにスイッチＳＷ６を制御する。これにより、照度／近接センサ１１の制御回路１２は、図１に示す照度／近接センサ１の制御回路２と同様の動作を行なう。
【０１０４】
ここで、蛍光灯など、照度／近接センサ１１の周囲の照明装置の光度は、照明装置を駆動する商用電源の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）と同一の周波数で揺らいでいる。そのため、周囲光の照度の検知モードの場合、アナログ−デジタル変換回路３１のアナログ−デジタル変換時間（図５に示すデータ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖ）が商用電源の周期（２０ｍｓｅｃまたは１６．６６ｍｓｅｃ）よりも短く設定されると、各アナログ−デジタル変換時間における照度の測定値が安定しないという問題がある。
【０１０５】
そこで、照度／近接センサ１１では、周囲光の照度の検知モードの場合に、アナログ−デジタル変換回路３１のアナログ−デジタル変換時間、すなわち、制御信号Ｓ２のＨＩレベル期間および制御信号Ｓ３のＬＯレベル期間（＝データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖ）が、商用電源の周期の倍数に等しくなるように設定されている。これにより、各データ変換時間ｔ＿ｃｏｎｖにおける、照度の測定値の変動を低減することができる。したがって、照度／近接センサ１１は、より正確に周囲光の照度を検知することが可能となる。
【０１０６】
続いて、照度／近接センサの検知モードを切り替える他の例について説明する。
【０１０７】
図８は、本実施形態の変形例に係る光電流処理回路２３の構成を示すブロック図である。光電流処理回路２３は、アナログ−デジタル変換回路３１と、低域通過フィルタ回路３２と、高域通過フィルタ回路２３２と、減算回路３３と、検知モード切替回路２３４と、２つのスイッチＳＷ７・ＳＷ８とを備えている。アナログ−デジタル変換回路３１、低域通過フィルタ回路３２および減算回路３３の構成は、図１に示す照度／近接センサ１におけるものと同一であるので、説明を省略する。また、光電流処理回路２３に入力される光電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２の値は、ほぼ同一である。
【０１０８】
高域通過フィルタ回路２３２は、高周波数の光電流のみ通過させ、太陽光や蛍光灯の光などから変換された低周波数の光電流を除去する回路である。低域通過フィルタ回路３２および高域通過フィルタ回路２３２は、スイッチＳＷ７とスイッチＳＷ８との間に並列接続されている。
【０１０９】
高域通過フィルタ回路２３２が通過させる電流の周波数は、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流を通過させ、周囲光から変換された低周波電流を除去する範囲で設定される。具体的には、周囲光から変換された低周波電流の周波数の最大値は、約１００ｋＨｚであるので、パルス電流の周波数が３００ｋＨｚである場合、高域通過フィルタ回路２３２が通過させる電流の周波数の下限は、１００ｋＨｚから３００ｋＨｚの範囲内（例えば、２００ｋＨｚ）に設定される。
【０１１０】
検知モード切替回路２３４は、スイッチＳＷ７・ＳＷ８を制御することにより、周囲光の照度の検知モードと物体の近接・非近接の検知モードとを切り替える。
【０１１１】
物体の近接・非近接の検知モードの場合、検知モード切替回路２３４は、スイッチＳＷ７・ＳＷ８をそれぞれ低域通過フィルタ回路３２側に切り替える。これにより、光電流Ｉｉｎ２は、低域通過フィルタ回路３２を経由して減算回路３３の−端子に入力される。このとき、低域通過フィルタ回路３２は、光電流Ｉｉｎ２の成分のうち、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃのみを通過させ、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流Ｉｐｕｌｓｅを除去するので、減算回路３３の−端子には、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃが入力される。したがって、減算回路３３は、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃを光電流Ｉｉｎ１から減算するので、アナログ−デジタル変換回路３１には、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流Ｉｐｕｌｓｅが入力される。
【０１１２】
一方、周囲光の照度の検知モードの場合は、検知モード切替回路２３４は、スイッチＳＷ７・ＳＷ８をそれぞれ高域通過フィルタ回路２３２側に切り替える。これにより、光電流Ｉｉｎ２は、高域通過フィルタ回路２３２を経由して減算回路３３の−端子に入力される。このとき、高域通過フィルタ回路２３２は、光電流Ｉｉｎ２の成分のうち、近接物体からの反射光から変換されたパルス電流Ｉｐｕｌｓｅのみを通過させ、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃを除去するので、減算回路３３の−端子には、パルス電流Ｉｐｕｌｓｅが入力される。したがって、減算回路３３は、パルス電流Ｉｐｕｌｓｅを光電流Ｉｉｎ１から減算するので、アナログ−デジタル変換回路３１には、周囲光から変換された低周波電流Ｉｄｃが入力される。
【０１１３】
以上のように、図８に示す光電流処理回路２３では、検知モード切替回路２３４が、スイッチＳＷ７・ＳＷ８を制御して、減算回路３３と低域通過フィルタ回路３２とを接続するか、減算回路３３と高域通過フィルタ回路２３２とを接続するかを切り替えることにより、検知モードの切り替えを行っている。なお、図１に示す構成では、周囲光の照度の検知モードの場合、検知モード切替回路３４は、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動を停止させていた。一方、図８に示す構成では、周囲光の照度の検知モードにおいて、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動を停止させなくてもよい。
【０１１４】
なお、本実施形態では、検知モード切替回路は、図示しないマイコンからの制御指示によって検知モードを切り替える。例えば、照度／近接センサが携帯電話に内蔵される場合、携帯電話のマイコンから、検知モードを切り替える制御指示が検知モード切替回路に入力される。検知モードを切り替える具体例については、実施形態２において後述する。
【０１１５】
なお、本実施形態では、照度／近接センサから外部に向けて光を出射する光源として発光ダイオードを用いていたが、パルス駆動可能な光源であれば、蛍光灯など他の光源であってもよい。
【０１１６】
また、本実施形態では、２つの光電流を、２つのフォトダイオードによって発生させていたが、１つのフォトダイオードが発生した光電流を分岐させることにより、２つの光電流を発生させてもよい。
【０１１７】
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について図９に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態では、第１の実施形態において説明した照度／近接センサを備える携帯電話について説明する。
【０１１８】
図９は、本実施形態に係る携帯電話５の構成を示すブロック図である。携帯電話５は、液晶パネル５１と、バックライト５２と、バックライト制御部５３と、照度／近接センサ５４とを備えている。液晶パネル５１は、携帯電話５を操作するための画面を表示する。バックライト５２は、液晶パネル５１を背面から照射するための光源であり、ＬＥＤまたは冷陰極管（不図示）を有している。バックライト制御部５３は、照度／近接センサ５４からのデジタル信号ＤＯＵＴに基づき、バックライト５２の光源の駆動を制御する。
【０１１９】
携帯電話５は、照度／近接センサ５４として、第１の実施形態に記載の照度／近接センサを備えている。照度／近接センサ５４は、周囲光の照度の検知と、物体の近接・非近接の検知との２つの検知機能を有している。したがって、携帯電話５に当該２つの検知機能を持たせるために、２つのセンサ装置を内蔵させる場合に比べ、携帯電話５を容易に小型化することできる。
【０１２０】
バックライト制御部５３は、例えば、以下のように動作する。携帯電話５のユーザが通話していない通常の状態においては、照度／近接センサ５４は、照度センサとして機能する。このとき、照度／近接センサ５４からは、携帯電話５の周囲光の照度を示すデジタル信号ＤＯＵＴが出力され、バックライト制御部５３は、デジタル信号ＤＯＵＴに基づいて、バックライト５２の輝度を制御する。具体的には、周囲光の照度が大きい場合、バックライト制御部５３はバックライト５２の輝度を上げるように制御し、周囲光の照度が小さい場合、バックライト制御部５３はバックライト５２の輝度を下げるように制御する。これにより、バックライト５２の消費電力を抑えることができる。
【０１２１】
また、携帯電話５に着信があり、ユーザが通話開始のボタンを押下すると、照度／近接センサ５４は、近接センサとして機能する。これにより、ユーザの顔が液晶パネル５１に近づくにつれて、照度／近接センサ５４から出力されるデジタル信号ＤＯＵＴが大きくなる。デジタル信号ＤＯＵＴの値が所定値を超えると、バックライト制御部５３は、バックライト５２を消灯させる。これにより、バックライト５２の消費電力を抑えることができる。
【０１２２】
〔実施形態の総括〕
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】
【０１２３】
本発明の照度／近接センサは、携帯電話やデジタルカメラなど、機器の周囲光の照度と機器に近接する物体の有無とに合わせて駆動状態を変化させる必要のある電子機器に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 照度／近接センサ（センサ装置）
２ 制御回路（制御部）
３ 光電流処理回路（光電流処理部）
３ａ 光電流処理回路（光電流処理部）
４ ＬＥＤ駆動回路（光源駆動部）
５ 携帯電話（電子機器）
１１ 照度／近接センサ（センサ装置）
１２ 制御回路（制御部）
１３ 光電流処理回路（光電流処理部）
２３ 光電流処理回路（光電流処理部）
３１ アナログ−デジタル変換回路
３２ 低域通過フィルタ回路
３３ 減算回路
３３ａ 減算回路
３４ 検知モード切替回路（検知モード切替部）
５１ 液晶パネル
５２ バックライト
５３ バックライト制御部
５４ 照度／近接センサ（センサ装置）
１３１ アナログ−デジタル変換回路
１３４ 検知モード切替回路（検知モード切替部）
２３２ 高域通過フィルタ回路
２３４ 検知モード切替回路（検知モード切替部）
ＤＯＵＴ デジタル信号（出力信号）
Ｉｉｎ１ 光電流（第１の光電流）
Ｉｉｎ２ 光電流（第２の光電流）
Ｉｐｕｌｓｅ パルス電流
ＬＥＤ１ 発光ダイオード（光源）
ＰＤ１ フォトダイオード（フォトダイオードの一方）
ＰＤ２ フォトダイオード（フォトダイオードの他方）
ＰＷＢ１ 集積回路基板
Ｖｐｕｌｓｅ パルス電圧（パルス）
ｔ＿ｃｏｎｖ データ変換時間（アナログ−デジタル変換時間）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に向けて光を出射する光源と、
外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、
高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、
上記フォトダイオードを２つ備え、
上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、
上記光電流処理部は、
上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数以下のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、
上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、
上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、
上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、
上記検知モード切替部は、上記出力電流の上記減算回路への入力の可否および上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動の可否を制御可能であり、
上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しているときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させ、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しないときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
上記２つのフォトダイオードは、同一の集積回路基板上に形成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
上記第１の光電流の値と上記第２の光電流の値との比が、ｎ：１（ｎ＞１）であり、
上記減算回路は、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流をｎ倍に増幅した電流を、上記第１の光電流から減算することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
上記フォトダイオードの一方の受光面の面積は、上記フォトダイオードの他方の受光面の面積のｎ倍であることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
上記検知モード切替部は、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させる場合、上記光源の発光と、上記減算回路からの出力電流の上記アナログ−デジタル変換回路への入力とを同期させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
上記検知モード切替部が上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させている場合、上記アナログ−デジタル変換回路のアナログ−デジタル変換時間が、上記センサ装置の周囲の照明装置を駆動する電源の周期の倍数に等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
外部に向けて光を出射する光源と、
外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、
高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、
上記フォトダイオードを２つ備え、
上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、
上記光電流処理部は、
上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数よりも高い周波数のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、
上記第２の光電流から、上記所定の周波数以下のパルス電流を除去する高域通過フィルタ回路と、
上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路または上記高域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、
上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、
上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、
上記検知モード切替部は、上記減算回路と上記低域通過フィルタ回路とを接続するか、上記減算回路と上記高域通過フィルタ回路とを接続するかを切り替えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項８】
画面を表示する液晶パネルと、
上記液晶パネルを背面から照射するバックライトと、
上記バックライトの輝度を制御するバックライト制御部と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ装置とを備え、
上記バックライト制御部は、上記センサ装置のアナログ−デジタル変換回路の出力信号に基づき、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする携帯電話。
【請求項９】
画面を表示する液晶パネルと、
上記液晶パネルを背面から照射するバックライトと、
上記バックライトの輝度を制御するバックライト制御部と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ装置とを備え、
上記バックライト制御部は、上記センサ装置のアナログ−デジタル変換回路の出力信号に基づき、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項１】
外部に向けて光を出射する光源と、
外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、
高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、
上記フォトダイオードを２つ備え、
上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、
上記光電流処理部は、
上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数以下のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、
上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、
上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、
上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、
上記検知モード切替部は、上記出力電流の上記減算回路への入力の可否および上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動の可否を制御可能であり、
上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しているときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させ、上記減算回路への上記出力電流の入力を遮断しないときは、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
上記２つのフォトダイオードは、同一の集積回路基板上に形成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
上記第１の光電流の値と上記第２の光電流の値との比が、ｎ：１（ｎ＞１）であり、
上記減算回路は、上記低域通過フィルタ回路からの出力電流をｎ倍に増幅した電流を、上記第１の光電流から減算することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
上記フォトダイオードの一方の受光面の面積は、上記フォトダイオードの他方の受光面の面積のｎ倍であることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
上記検知モード切替部は、上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を継続させる場合、上記光源の発光と、上記減算回路からの出力電流の上記アナログ−デジタル変換回路への入力とを同期させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
上記検知モード切替部が上記光源駆動部の上記光源のパルス駆動を停止させている場合、上記アナログ−デジタル変換回路のアナログ−デジタル変換時間が、上記センサ装置の周囲の照明装置を駆動する電源の周期の倍数に等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
外部に向けて光を出射する光源と、
外部からの光を受けて、受けた光の強さに比例する大きさの光電流を発生するフォトダイオードと、
高周波のパルスによって上記光源をパルス駆動する光源駆動部および上記フォトダイオードからの光電流を処理する光電流処理部を備える制御部と、を備えるセンサ装置であって、
上記フォトダイオードを２つ備え、
上記光電流処理部には、上記フォトダイオードの一方からの第１の光電流と、上記フォトダイオードの他方からの第２の光電流とが入力され、
上記光電流処理部は、
上記第２の光電流から、上記高周波よりも低い所定の周波数よりも高い周波数のパルス電流を除去する低域通過フィルタ回路と、
上記第２の光電流から、上記所定の周波数以下のパルス電流を除去する高域通過フィルタ回路と、
上記第１の光電流から、上記低域通過フィルタ回路または上記高域通過フィルタ回路からの出力電流を減算する減算回路と、
上記減算回路からの出力電流をデジタル信号に変換する積分型のアナログ−デジタル変換回路と、
上記センサ装置の検知モードを切り替える検知モード切替部と、を備え、
上記検知モード切替部は、上記減算回路と上記低域通過フィルタ回路とを接続するか、上記減算回路と上記高域通過フィルタ回路とを接続するかを切り替えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項８】
画面を表示する液晶パネルと、
上記液晶パネルを背面から照射するバックライトと、
上記バックライトの輝度を制御するバックライト制御部と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ装置とを備え、
上記バックライト制御部は、上記センサ装置のアナログ−デジタル変換回路の出力信号に基づき、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする携帯電話。
【請求項９】
画面を表示する液晶パネルと、
上記液晶パネルを背面から照射するバックライトと、
上記バックライトの輝度を制御するバックライト制御部と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ装置とを備え、
上記バックライト制御部は、上記センサ装置のアナログ−デジタル変換回路の出力信号に基づき、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とするデジタルカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−７６２２（Ｐ２０１１−７６２２Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５１２６０（Ｐ２００９−１５１２６０）
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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