CN106535754A - 传感器，传感器装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种使用接近照度传感器或者是接近传感器检测用户脉搏的传感器。具有脉搏检测功能的接近传感器(14)包括：计数调整电路(5)，所述计数调整电路(5)进行调整，以使来自模拟数字转换电路(4)的数字输出值(ADCOUT1)在光电二极管(2)和检测物体(图中的手指)之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每一值而改变；数字滤波器(6)，所述数字滤波器(6)检测来自模拟数字转换电路(4)的数字输出值(ADCOUT1)的周期。

Description

传感器，传感器装置及电子设备
技术领域
本发明涉及包含接近传感器、接近照度传感器等的传感器，以及具备所述传感器及发射包括红外光线的发光元件的传感器装置，和包括接近传感器和接近照度传感器等的电子设备。
背景技术
在便携式电话、智能手机、数码相机等便携式设备所具备的显示部中，为了根据外来光(周围光)的照度调整其发光量，希望搭载照度传感器。
此外，在这些便携式设备中，为了实现更低的电力消耗，也被希望搭载接近传感器，据以在用户的脸接近时，能使显示部关闭。
进一步，应对这些便携式设备的小型化的需求，照度传感器和接近传感器被一体化的接近/照度传感器被提出。
有强烈地需求使用这些便携式设备中搭载的传感器，作为这些便携式设备的新功能(应用程序)，进行用户脉搏等的检测，能够简单地确认健康状态。
现有技术中，如专利文献1中所使用的方法是，因为被人的指尖反射的反射光是对应血流而变化，所以通过光电二极管接收发光二极管发射的光，检测出其反射光的变化，以检测脉搏。并且，为了检测此脉搏，需要准确地检测信号周期。此外，专利文献2中揭示了，使用积分型的模拟数字转换电路，以检测脉搏的方法。
现有技术文献
专利文献1：日本公开专利公报「特开平7-294564号公报(1995年11月10日公开)」
专利文献2：日本公表专利公报「特表2007-523727号公报(2007年8月23日公表)」
专利文献3：日本公开专利公报「特开2008-034522号公报(2008年2月14日公开)」
专利文献4：日本公开专利公报「特开平10-201743号公报(1998年8月4日公开)」
发明内容
本发明所要解决的技术问题
图15表示，便携式电话、智能手机等便携式设备中搭载的传统的接近照度传感器的一个例子。
如图所示，接近照度传感器101包括，作为光接收元件的，在红外光区域中具有分光特性的对应红外光光电二极管102，和在可见光～红外光区域中具有分光特性的对应可见光～红外光光电二极管103，同时也包括用于把来自各光电二极管102/103的模拟值的输入电流转换为数字值的模拟数字转换电路104/105。
并且，在接近照度传感器101中作为接近传感器功能，与后述的接近传感器107是同样的，因此省略说明，在此仅说明作为照度传感器的功能。
在对应红外光光电二极管102中，对应每一单位时间内光接收量所产生的电流作为输入电流1(Iin1)，在对应可见光～红外光光电二极管103中，对应每一单位时间内光接收量所产生的电流作为输入电流2(Iin2)。
作为将输入电流1(Iin1)由模拟数字转换电路104进行模拟/数字转换的结果，从模拟数字转换电路104输出的数字值是ADCOUT1，作为将输入电流2(Iin2)由模拟数字转换电路105进行模拟/数字转换的结果，从模拟数字转换电路105输出的数字值是ADCOUT2。
并且，通过进行从ADCOUT2减去α倍的所述ADCOUT1的运算，可得出如下的照度结果，作为数字值。
ADCOUT2-ADCOUT1×α＝Iin2-Iin1×α
图16表示，便携式电话、智能手机等便携式设备中搭载有传统的接近传感器的一个例子。
为了检测出检测物体110的接近程度，LED元件106发射由接近传感器107接收的包含规定波长的光，同时也是给显示面板109照射光的背光灯。
接近传感器107的构成包括，作为光接收元件的光电二极管(图未示)和模拟数字转换电路(图未示)。
透镜108被设置在LED元件106及接近传感器107的光电二极管之上，以提高受光效率和发光效率。
图17表示，图16所示的LED元件的控制信号和接近传感器的输出值及判断值的一个例子。
图17(a)表示检测物体110接近接近传感器107时的情况。使LED元件106发光时，由于检测物体110正在接近，所以从检测物体110的反射光增多，接近传感器107的光电二极管接收的光接收量也增多。因此，在LED元件106发光期间中，接近传感器107所输出数值为Data1，在LED元件非发光期间中，接近传感器107所输出数值为Data2。并且，所述Data1与Data2之差作为接近数据，如所述接近数据为阈值以上时，判断为检测物体110接近于接近传感器107的状态(接近状态)。
另一方面，图17(b)表示，检测物体110远离接近传感器107的情况。即使使LED元件106发光，由于检测物体110正在远离，来自检测物体110的反射光减少，接近传感器107的光电二极管所接受的光接收量也减少。因此，在LED元件106发光期间中，接近传感器107输出数值为Data1，在LED元件106非发光期间中，接近传感器107输出数值为Data2。并且，该Data1与Data2之差为接近数据，如该接近数据低于阈值时，判断为检测物体110远离于接近传感器107的状态(非接近状态)。
在所述接近照度传感器101及接近传感器107中，因为会进行检测物体有没有在接近照度传感器101的附近或者是接近传感器107的附近的判断，因此，检测物体在接近照度传感器101的附近或者在接近传感器107的附近时，即使模拟数字转换电路的输出值为饱和，也不会对判断检测物体的接近有很大的影响。
但是，使用这些接近照度传感器或者是接近传感器，测量用户的脉搏时，需把用户手指靠近接近照度传感器或者接近传感器之后进行测量，导致模拟数字转换电路的输出值饱和。为了检测用户的脉搏，需要检测模拟数字转换电路的输出值的周期。模拟数字转换电路的输出值饱和时，不能检测模拟数字转换电路的输出值的周期，从而导致很难检测出用户的脉搏。
综上所述，因检测用户脉搏，与使用接近照度传感器或者接近传感器判断检测物体的接近是不同的，因此，使用接近照度传感器或者是接近传感器检测用户的脉搏是困难的。因而，在搭载有检测用户脉搏的功能的便携式设备等中，一般为了检测用户的脉搏需额外设置脉搏传感器，这也是妨碍便携式设备的小型化和低成本化的一个原因。
本发明的目的是提供，使用接近照度传感器或者接近传感器可以检测出用户脉搏的传感器、传感器装置及电子设备。
解决问题的手段
为了解决所述问题，本发明的传感器包括接收红外光的第一光接收元件和模拟数字转换电路，所述模拟数字转换电路将所述第一光接收元件的模拟输出值转换为数字输出值，其特征在于，所述传感器包括：调整电路，所述调整电路进行调整，以使所述数字输出值在所述第一光接收元件和检测物体之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每个值而改变；数字滤波器，所述数字滤波器处理所述数字输出值，检测出其周期。
根据所述构成，可以实现使用接近照度传感器或者是接近传感器检测出用户脉搏的传感器。
为了解决所述问题，本发明的传感器装置特征在于包括所述传感器和发射包含红外光的光线的发光元件。
根据所述构成，可以实现使用接近照度传感器或者是接近传感器检测出用户脉搏的传感器装置。
为了解决所述问题，本发明的电子设备包括接收红外光的第一光接收元件和传感器，所述传感器包括将所述第一光接收元件的模拟输出值转换为数字输出值的模拟数字转换电路，其特征在于，所述传感器包括调整电路，所述调整电路进行调整，以使所述数字输出值在所述第一光接收元件和检测物体之间的距离中的至少在规定范围内，对应所述距离的每一值而改变，所述数字输出值被数字滤波器处理，检测出其周期。
根据所述构成，可以实现使用接近照度传感器或者是接近传感器检测出用户脉搏的电子设备。
发明效果
根据本发明的一个方式，可实现使用接近照度传感器或者是接近传感器检测用户脉搏的传感器、传感器装置及电子设备。
附图说明
图1表示包括作为发光元件的红外光LED和具备脉搏检测功能的接近照度传感器的传感器装置的概略结构示意图。
图2表示具备脉搏检测功能的接近照度传感器中所具备的积分型模拟数字转换电路和计数调整电路的概略结构示意图。
图3表示图2所示模拟数字转换电路的驱动信号的一个例子示意图。
图4表示把具备脉搏检测功能的接近照度传感器，作为接近传感器模式使用的情况和作为脉搏传感器模式使用的情况的模拟数字转换电路的输出值示意图。
图5表示接近照度传感器所具备的对应红外光光电二极管和对应可见光～红外光光电二极管的分光特性的一个例子示意图。
图6表示说明接近照度传感器所具备的数字滤波器的示意图。
图7表示接近照度传感器作为脉搏传感器工作时，使用数字滤波器处理模拟数字转换电路的输出值的前后的脉搏波形示意图。
图8表示由IIR(无线脉冲响应)滤波器构成的数字滤波器的一个例子示意图。
图9表示包括作为发光元件的红外光LED，和具有脉搏检测功能的接近传感器的传感器装置的概略结构示意图。
图10表示包括作为发光元件的红外光LED、接近传感器、进行数字滤波器处理的CPU的电子设备的概略结构示意图。
图11表示可以改变分光特性的光接收元件的概略结构示意图。
图12表示传感器装置概略结构示意图，所述传感器装置包括作为发光元件的红外光LED、具有两个可以改变分光特性的光接收元件的具备脉搏检测功能的接近照度传感器。
图13表示光接收部(光接收面)被分割为多个的光接收元件的概略结构示意图。
图14表示包括具有脉搏检测功能的接近照度传感器、背光灯控制部、背光灯、液晶面板的电子设备的概略结构示意图。
图15表示在便携式电话、智能手机等便携式设备中搭载的传统的接近照度传感器的一个例子示意图。
图16表示在便携式电话、智能手机等便携式设备中搭载的传统的接近传感器的一个例子示意图。
图17表示图16所示的LED元件的控制信号和接近传感器的输出值及判断值的一个例子示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。但是，该实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对位置分配等，仅仅为该实施方式的一个例子，不能通过这些限定并解释本发明的范围。
以下基于图1至图14说明本发明的实施方式。
〔第一实施方式〕
以下基于图1至图8对本发明的第一实施方式进行说明。
图1表示包括作为发光元件的红外光LED1和具备脉搏检测功能的接近照度传感器8的传感器装置9的概略结构示意图。
(发光元件)
在本实施方式中，考虑到具备脉搏检测功能的接近照度传感器8的光接收波长范围，作为发光元件使用红外光LED1。用户手指血液中的血红蛋白，具有良好的吸收近红外光的特性，因此优选使用发射包括红外光区域的光线的发光元件。
(具备脉搏检测功能的接近照度传感器)
如图1所示，具备脉搏检测功能的接近照度传感器8，作为光接收元件，包括在红外光区域具有分光特性的对应红外光的光电二极管2和在可见光～红外光区域具有分光特性的对应可见光～红外光的光电二极管3。
进一步，具备脉搏检测功能的接近照度传感器8包括：模拟数字转换电路4，模拟数字转换电路4将作为来自光电二极管2的模拟值的输入电流转换为数字值；计数调整电路5(调整电路)，进行调整，以使来自模拟数字转换电路4的数字输出值(ADCOUT1)在对应光电二极管2和检测物体(图中的手指)之间的距离的至少规定范围内，对应所述距离的每个值而变化；数字滤波器6，数字滤波器6检测来自模拟数字转换电路4的数字输出值(ADCOUT1)的周期；模拟数字转换电路7，模拟数字转换电路7将作为来自光电二极管3的模拟值的输入电流转换为数字值。
并且，具备脉搏检测功能的接近照度传感器8中作为接近传感器的功能和作为照度传感器的功能为，与使用图15、图16及图17的上述说明相同，因此在此省略其说明，以下以脉搏检测功能为中心进行说明。
(积分型模拟数字转换电路及计数调整电路)
图2为积分型模拟数字转换电路和计数调整电路的概略结构示意图。
如图所示，积分型模拟数字转换电路4(以下，称为模拟数字转换电路4)是把输入电流的电流量数字转换且输出的模拟数字转换电路，包括充电电路10、放电电路11、比较电路12、控制电路13。
充电电路10包括用于储存对应来自光电二极管2(图未示)的输入电流(Iin)的电荷的电容器(C1)和运算放大器(AMP1)。
放电电路11是通过开关2(SW2)一次性放电预定的电荷量的电路。
比较电路12包括比较充电电路10的输出电压(vsig)和电压为V1的基准电压(vref)的比较器(CMP1)、断开和闭合基准电压(vref)和充电电路10的输出的开关1(SW1)。
控制电路13包括触发器(FF)和计数器(count)，作为输出值(ADCOUT1)输出根据放电电路11的放电次数的数字值。
此外，计数调整电路5与放电电路11是同样的构成，是通过开关3(SW3)，在测量期间中放电预定的电荷量的电路，根据偏移(offset)值决定放电次数。即，基于已设定的偏移的电荷的次数，开关3(SW3)成为Hi电压，Hi电压时闭合开关3(SW3)，以进行放电。
图3表示图2所示的模拟数字转换电路4的驱动信号的一个例子示意图。
起先，比较电路12中的开关1(SW1)为闭合状态，充电电路10的输出电压(vsig)被基准电压(vref)充电。并且，在数据充电期间(t_conv)中，通过断开开关1(SW1)，来自光电二极管2(图未示)的输入电流(Iin)被充电到充电电路10的电容器(C1)，被进行模拟/数字转换。
首先，根据放电电路11，进行把一定量电荷(I1×时钟(t_clk))进行放电的预充电操作，充电电路10的输出电压(vsig)下降。此后，充电电路10由来自光电二极管2的输入电流(Iin)充电，充电电路10的输出电压(vsig)超过基准电压(vref)时，比较电路12的输出值(comp)成为Hi电压，在比较电路12的输出值(comp)成为Hi电压之后，再过一个时钟(t_clk)后，从控制电路13输出控制放电电路11的开关2(SW2)的控制信号(charge)。并且，该控制信号(charge)为Hi电压时，放电电路11的开关2(SW2)闭合，从放电电路11释放一定量电荷(I1×时钟(t_clk))。此后，通过由控制电路13的计数器(count)计算相当于控制信号(charge)的Hi电压期间的放电时间，能够输出对应从光电二极管2输入的电荷量的值，作为数字输出值(ADCOUT1)。
工作时，使由来自光电二极管2的输入电流(Iin)被充电的电荷量与通过I1×时钟(t_clk)被放电的电荷量相等。
时钟为t_clk、数字充电时间为t_conv、计算放电时间的值为count，基准电流量为I1时，充电电荷量＝Iin×t_conv、放电电荷量＝Iin×t_clk×count。此外，由充电电荷量＝放电电荷量的关系，count＝(Iin×t_conv)/(I1×t_clk)成立。在此，最小分辨率将被(I1×t_clk)决定。若数据充电时间t_conv，设定为t_clk×2n(n为分辨率)期间进行充电，则count＝Iin/I1×2n。
例如，分辨率n＝16比特时，计数器(count)在0～65535范围内输出对应输入电流Iin的值。因此，由于具备了这种模拟-数字转换电路4，可以进行宽动态范围和高分辨率的模拟-数字转换。
如图1所示的接近照度传感器8，因具备了作为积分型模拟/数字转换电路的模拟/数字转换电路4，所以能够实现可以进行宽动态范围和高分辨率的模拟/数字转换的接近照度传感器8。
并且，接近照度传感器8的模拟/数字转换电路4具备了可以简单地检测出脉搏周期变动的计数调整电路5(调整电路)。如图2所示，计数调整电路5为通过开关3(SW3)释放在测量期间预定电荷量的电路，因为根据偏移(offset)值能够决定放电次数，所以可以调整来自模拟/数字转换电路4的输出值(ADCOUT1)的次数。
如此，在使用计数调整电路5时，如果以offset作为调整的次数，则充电电荷量＝Iin×t_conv、放电电荷量＝I1×t_clk×count+I1×t_clk×offset。
基于充电电荷量＝放电电荷量的关系，count＝(Iin×t_conv)/(I1×t_clk)-offset。此时，若数据充电时间t_conv设定为在t_clk×2n(n为分辨率)期间内充电，则count＝Iin/I1×2n-offset，可以仅对需希望调整的对应offset的次数进行移位。因此，通过使用计数调整电路5，可以进行调整，以使来自模拟/数字转换电路4的输出值(ADCOUT1)在光电二极管2和检测物体之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每个值而改变。
图4表示，将具备脉搏检测功能的接近照度传感器8作为接近传感器模式使用的情况和作为脉搏传感器模式使用的情况中，对应光电二极管2和检测物体之间的距离而变化的来自模拟/数字转换电路4的输出值(ADCOUT1)的示意图。
图4(a)为将接近照度传感器8作为接近传感器模式工作情况的示意图，在接近传感器模式中，由于以检测检测物体的距离在100mm左右为目的，例如，使手指靠近到近距离20mm以下时，作为来自模拟数字转换电路4的输出值的输出次数处于饱和。
如上所述，在接近传感器模式中，仅判断检测物体有没有在光电二极管2的附近，因此，即使模拟数字转换电路4的输出值处于饱和，也不会对判断检测物体的接近有很大影响。
但是，在测量用户脉搏时，需把用户的手指靠近光电二极管2测量，因此在放置手指程度的距离在1mm～2mm左右近距离上，需设置成不使模拟数字转换电路4的输出值饱和。在这种1mm～2mm程度的近距离上模拟数字转换电路4的输出值一般会饱和，但是在接近照度传感器8中，使用计数调整电路5进行调整，以使模拟数字转换电路4的输出值在光电二极管2和检测物体之间的距离中的至少规定范围(例如，放置手指程度的1mm～1.6mm程度的近距离)内不会饱和。
图4(b)为将接近照度传感器8作为脉搏传感器模式工作情况的示意图，在脉搏传感器模式中，放置手指程度的1mm～1.6mm程度的近距离时，因为模拟数字转换电路4的输出值不会饱和，因此可以测量脉搏。
在此说明，在模拟数字转换电路4的输出值处于饱和时，难以检测用户脉搏的理由。后述的数字滤波器处理来自模拟数字转换电路4的处于饱和的输出值时，是脉搏的次数没有变动的状态，即成为已被固定于饱和值的状态，因为数字滤波器处理后的输出为0不会变动，故难以检测用户脉搏。
另一方面，数字滤波器处理来自模拟数字转换电路4的未饱和的输出值时，脉搏的次数变为有变动的状态，数字滤波器处理后的输出值可以视为脉搏周期上的变动。
并且，以下说明通过使用计数调整电路5进行调整，以使模拟数字转换电路4的输出值在光电二极管2和检测物体之间的距离中的至少规定范围(例如，放置手指程度的1mm～1.6mm程度的近距离)内不会饱和，由此能够作为脉搏传感器模式使用的理由。
在智能手机等便携式设备中安装接近照度传感器8时，一般情况下，光电二极管2设置在显示面板的底部或者是显示面板的内部。因此在光电二极管2和显示面板的表面(用户手指接触面)之间会生成间隙。所以，即使是用户手指完全的接触到显示面板的状态，通常会产生1mm～1.6mm程度的距离。
出于这个原因，在接近照度传感器8中，使用计数调整电路5进行调整，以使模拟数字转换电路4的输出值在光电二极管2和检测物体之间的距离中的至少规定范围(例如，放置手指程度的1mm～1.6mm的近距离)内不会饱和，作为脉搏传感器工作。
根据便携式设备的种类等，光电二极管2和显示面板的表面(用户手指接触面)之间的间隙会有所不同，因此必须使用计数调整电路5进行最佳调整，以使模拟数字转换电路4的输出值在光电二极管2和检测物体之间的距离中的至少规定范围内不会饱和，保持根据脉搏的次数有变动的状态。
(光接收元件)
图5表示，接近照度传感器8所包括的在红外光区域具有分光特性的对应红外光的光电二极管2和在可见光～红外光区域具有分光特性的对应可见光～红外光的光电二极管3的分光特性的一个例子示意图。
接近照度传感器8作为照度传感器工作时，通过从可见光～红外光的分光特性的输出，减去红外光分光特性的输出的α倍，可实现适合视敏度的照度特性。
并且，接近照度传感器8作为接近传感器工作时，通过使用红外光分光特性的输出，可减少可见光，减少荧光灯等的噪音的干扰。
另外，接近照度传感器8作为脉搏传感器工作时，使用红外光分光特性的输出，可检测出由人的指尖反射的对应血流的反射光。
(数字滤波器)
图6为说明接近照度传感器8所具备的数字滤波器4的示意图。
如图所示，数字滤波器4是FIR(有限脉冲响应)滤波器，由低通滤波器和高通滤波器构成。
低通滤波器由移动平均处理构成，高通滤波器由差分处理构成。
连续模拟数字转换电路4的输出值(ADCOUT1)，保持到2n个，通过从Data[2n-1]～Data[n]的平均值减去Data[n-1]～Data[0]的平均值，可得出低通滤波器和高通滤波器的特性。
并且，n为持有的数据的个数，可调整数字滤波器4的带通。例如，模拟数字转换电路4的输出值(ADCOUT1)在每10msec被输出时，通过设为n＝24左右，可简单地检测出用户脉搏周期。
图7表示，将接近照度传感器8作为脉搏传感器工作时，使用数字滤波器4对模拟数字转换电路4的输出值(ADCOUT1)进行处理前和处理后的脉搏波形的示意图。
图7(a)及图7(b)表示用户A(人A)时的数字滤波器4处理前后的脉搏波形示意图，图7(c)及图7(d)表示用户B(人B)时的数字滤波器4处理前后的脉搏波形示意图，图7(e)及图7(f)表示用户C(人C)时的数字滤波器4处理前后的脉搏波形示意图。
如图所示，每个用户产生的脉搏波形虽然有所不同，但通过使用数字滤波器4，可得到低通滤波器的把频率的快速精细的噪声平滑化的效果和高通滤波器的去除由用户的反射光量之差(DC级别)的效果，数字滤波器4处理后的脉搏波形与用户无关，可得到具有以0为中心的振幅的脉搏波形。
因此，通过检测图7(b)、图7(d)及图7(f)所示的数字滤波器4所输出的脉搏波形的最大值或者最小值，可简单地检测出用户脉搏的周期。
此外，通过检测图7(b)、图7(d)及图7(f)中所示的数字滤波器4输出的脉搏波形的横跨0的点，即，通过检测数字滤波器4输出的脉搏波形为0的周期，可简单地检测出用户脉搏的周期。
以上，举例说明了数字滤波器4为FIR(有限脉冲响应)时的情况，数字滤波器4也可以为IIR(无限脉冲响应)滤波器。
图8表示由IIR(无限脉冲响应)滤波器构成的数字滤波器的一个例子示意图。
使用如图所示的由IIR(无限脉冲响应)滤波器构成的数字滤波器，相较于由FIR(有限脉冲响应)滤波器构成的数字滤波器，具有可以设计运算少且高性能的数字滤波器的优点，但是也有存在反馈路径、因子灵敏度高且容易不稳定、是一非线性相位响应等缺点。
〔第二实施方式〕
以下，基于图9对本发明的第二实施方式进行说明。在所述第一实施方式中，举例说明具备了具有脉搏检测功能的接近照度传感器的传感器装置，与所述第一实施方式不同的是，在本实施方式中举例说明具备了具有脉搏检测功能的接近传感器的传感器装置。其他构成与第一实施方式的说明同样。为了便于说明，对于与所述第一实施方式的图中表示的构件具有同样功能的构件，用相同的标号表示，省略了其说明。
图9表示，包括作为发光元件的红外光LED1和具有脉搏检测功能的接近传感器14的传感器装置15的概略结构示意图。
如图所示，具有脉搏检测功能的接近传感器14包括：对应红外光的光电二极管2，所述对应红外光的光电二极管2在红外线区域具有分光特性；模拟数字转换电路4，所述模拟数字转换电路4把作为来自光电二极管2的模拟值的输入电流(Iin1)转换为数字值；计数调整电路5(调整电路)，所述计数调整电路5(调整电路)进行调整，以使来自模拟数字转换电路4的数字输出值(ADCOUT1)在光电二极管2和检测物体(图中的手指)之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每一值而改变；数字滤波器6，所述数字滤波器6用于检测来自模拟数字转换电路4的数字输出值(ADCOUT1)的周期。
根据这种具有脉搏检测功能的接近传感器14，可以使用接近传感器检测用户的脉搏。
并且，在具有脉搏检测功能的接近传感器14中的脉搏检测方法，已在上述第一实施方式中说明，关于作为接近传感器的功能，已在图16及图17中说明，因此，在此省略其说明。
〔第三实施方式〕
以下基于图10对本发明的第三实施方式进行说明。在所述第一实施方式及第二实施方式中，举例说明了具有脉搏检测功能的接近照度传感器和具有脉搏检测功能的接近传感器具备数字滤波器6的情况，所述数字滤波器6对来自模拟数字转换电路4的模拟输出值(ADCOUT1)进行数字滤波处理，在本实施方式中，对来自模拟数字转换电路4的模拟输出值(ADCOUT1)进行数字滤波处理时，是在接近照度传感器或者是接近传感器之外以软件方式处理的这一点不同于第一实施方式及第二实施方式。关于其他构成如第一实施方式及第二实施方式中所述。为了便于说明，对于与所述第一实施方式及第二实施方式的图中表示的构件具有同样功能的构件，用相同的标号表示，省略了其说明。
图10表示，包括作为发光元件的红外线LED1、接近传感器16、CPU的电子设备18的概略结构示意图。
如图所示，接近传感器16包括：对应红外光的光电二极管2，所述光电二极管在红外线区域具有分光特性；模拟数字转换电路4，所述模拟数字转换电路4把作为来自光电二极管2的模拟值的输入电流(Iin1)转换为数字值；计数调整电路5(调整电路)，所述计数调整电路5(调整电路)进行调整，以使来自模拟数字转换电路4的数字输出值(ADCOUT1)在光电二极管2和检测物体(图中的手指)之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每一值而改变。
并且，用于检测来自模拟数字转换电路4的数字输出值(ADCOUT1)的周期的数字滤波处理，在电子设备18的CPU中，用软件进行处理。
并且，电子设备18只需具备可以进行数字滤波处理的CPU等的处理部即可，作为一个例子，可以举出便携式电话、智能手机、数码相机等。
这种构成的电子设备，可以使用接近照度传感器或者接近传感器检测用户脉搏，通过用软件进行数字滤波处理，作为接近照度传感器或者接近传感器，其构成可以只包括模拟数字转换电路，可实现简单的结构及低价格。
〔第四实施方式〕
以下，基于图11及图12对本发明的第四实施方式进行说明。所述第一实施方式至第三实施方式中，举例说明了具备在红外光区域具有分光特性的对应红外光的光电二极管和在可见光～红外光的区域中具有分光特性的对应可见光～红外光的光电二极管作为光接收元件的情况，在本实施方式中，具备可改变分光特性的光接收元件的这一点不同于所述第一实施方式至第三实施方式。关于其他构成与第一实施方式至第三实施方式中的说明同样。为了便于说明，对于与所述第一实施方式至第三实施方式图中表示的构件具有同样功能的构件，用相同的标号表示，省略了其说明。
图11为表示可改变分光特性的光接收元件21的概略结构示意图。
如图所示，可改变分光特性的光接收元件21为包括两个以上的PN结的光接收元件。并且，可改变分光特性的光接收元件21的构造按照层叠顺序由P基板-N阱-P扩散构成，通过开关1及开关2可以改变分光特性。
即，可改变分光特性的光接收元件21包括：在红外光的区域具有分光特性的P基板-N阱的光电二极管19、和在可见光区域具有分光特性的N阱-P扩散的光电二极管20。
并且，在可改变分光特性的光接收元件21中，开关1为ON，开关2为OFF时，使用P基板-N阱的光电二极管19，N阱-P扩散的光电二极管20被短路。因此，可改变分光特性的光接收元件21可以在红外光区域具有分光特性。
另一方面，在可改变分光特性的光接收元件21中，开关1为OFF，开关2为ON时，使用P基板-N阱的光电二极管19，同时也使用N阱-P扩散的光电二极管20。因此，可改变分光特性的光接收元件21可以在可见光～红外光区域具有分光特性。
图12为表示传感器装置23的概略结构示意图，所述传感器装置23包括作为发光元件的红外线LED1、和具有脉搏检测功能的接近照度传感器22，其中该接近照度传感器22包括两个可改变分光特性的光接收元件21。
如图所示，在具备脉搏检测功能的接近照度传感器22中，作为在红外线区域具有分光特性的对应红外线光电二极管，使用开关1设置为ON，开关2设置为OFF的可改变分光特性光接收元件21，作为在可见光～红外光区域具有分光特性的对应可见光～红外光光电二极管，使用开关1设置为OFF，开关2设置为ON的可改变分光特性光接收元件21。
根据所述构成，因为使用的仅是开关的连接状态不同而构造相同的可改变分光特性的光接收元件21，所以比起形成具有两个不同构造的光接收元件，可更有效的形成光接收元件。
〔第五实施方式〕
以下，基于图13对本发明的第五实施方式进行说明。所述第一实施方式至第四实施方式，举例说明了光接收元件的光接收部(光接收面)为一个面状时的情况，在本实施方式中，与所述第一实施方式至第四实施方式不同，光接收元件的光接收部(光接收面)为被分割为多个。关于其他构成与第一实施方式至第四实施方式中的说明同样。为了便于说明，对于与所述第一实施方式至第四实施方式图中表示的构件具有同样功能的构件，用相同的标号表示，省略了其说明。
图13表示光接收部(光接收面)被分割为多个的光接收元件24的概略结构示意图。
如图所示，光接收元件24具有被分割为多个的光接收部(光接收面)。并且，在本实施方式中，使用光接收部(光接收面)被分割为16块矩阵状的光接收元件24，但是，对分割数量及分割形状没有特别限定。
并且，作为照度传感器工作时，使用全部的光接收部(光接收面)，即，使用全部被分割为16块的光接收面PD00至PD15。这是因为，作为照度传感器工作时，为了提高低照度时的灵敏度和提高指向性，优选更多地使用光接收元件的光接收区。
另一方面，如图16所示，由LED元件106发射，被显示面板109反射的反射光的点，因为通常有偏离到LED元件106相反侧的倾向，所以在作为接近传感器工作时，假设在图13的左侧存在发光元件，被分割为16块的光接收面PD00至PD15中，作为光接收区(指定区)优先选择PD02、PD03、PD06、PD07、PD10、PD11、PD14、PD15。由此，可以减少便携式设备等中来自显示面板的反射光导致的干扰光量。
作为脉搏传感器工作时，与作为接近传感器工作时同样，会受到便携式设备等中来自显示面板的反射光的影响，因此，被分割为16块的光接收面PD00至PD15中，作为光接收区(指定区)优先选择PD02、PD03、PD06、PD07、PD10、PD11、PD14、PD15。由此，可稳定地得到用户指尖反射的对应血流的反射光。
〔第六实施方式〕
以下，基于图14对本发明的第六实施方式进行说明。在本实施方式中，基于来自具有脉搏检测功能的接近照度传感器或者是具有脉搏检测功能的接近传感器的接近判断数据或者是照度数据，例如，控制对液晶面板等显示面板照射光的背光灯的亮度的这一点不同于所述第一实施方式至第五实施方式。关于其他构成与第一实施方式至第五实施方式中的说明同样。为了便于说明，对于与所述第一实施方式至第五实施方式图中表示的构件具有同样功能的构件，用相同的标号表示，省略了其说明。
图14表示电子设备28的概略结构示意图，所述电子设备28包括具有脉搏检测功能的接近照度传感器8、背光灯控制部25、背光灯26、液晶面板27。
如图所示，基于来自具有脉搏检测功能的接近照度传感器8的接近判断数据及照度数据，通过背光灯控制部25，控制背光灯的亮度。
例如，根据电子设备28放置的状况，来自具有脉搏检测功能的接近照度传感器8的照度数据会改变，使用所述照度数据，控制背光灯的亮度，可使液晶面板27维持一定程度以上的显示品质。
此外，电子设备28为便携式电话、智能手机、数码相机等的情况时，用户把脸等靠近电子设备28时，会有液晶面板27没有必要进行显示的情形，因此，也可以基于来自具有脉搏检测功能的接近照度传感器8的接近判断数据，进行控制使背光灯的亮度下降。
并且，在本实施方式中，以电子设备为例子进行了说明，但是传感器装置中，背光灯相当于发光元件，背光灯控制部相当于发光元件控制部。
此外，所述发光元件也可以包含在对液晶显示面板、显示面板进行光照射的背光灯中。
进一步，所述发光元件也可以是有机EL发光元件。
〔总结〕
本发明的第一方式中的传感器包括接收红外线的第一光接收元件和模拟数字转换电路，所述模拟数字转换电路把所述第一光接收元件的模拟输出值转换为数字输出值，其特征在于，所述传感器包括：调整电路，所述调整电路进行调整，以使所述数字输出值在所述第一光接收元件和检测物体之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每一值而改变；数字滤波器，所述数字滤波器检测所述数字输出值的周期。
根据所述构成，可以实现使用接近照度传感器或者接近传感器检测用户脉搏的传感器。
本发明的第二方式中的传感器优选为：具备接收从可见光到红外光为止的区域的光线的第二光接收元件。
根据所述构成，可实现使用接近照度传感器检测用户脉搏的传感器。
本发明的第三方式中的传感器优选为：所述第一光接收元件及所述第二光接收元件分别包括接收红外光的光接收元件和接收可见光的光接收元件，所述第一光接收元件使用所述接收红外光的光接收元件进行光接收，所述第二光接收元件使用所述接收红外线的光接收元件及所述接收可见光的光接收元件进行光接收。
根据所述构成，所述第一光接收元件和所述第二光接收元件可形成为同样的构造，比起形成具有两个不同构造的光接收元件，可更有效地形成光接收元件。
本发明的第四方式中的传感器优选为：所述数字滤波器由低通滤波器与高通滤波器构成。
根据所述构成，可得到把频率的快速且精细的干扰平滑化的低通滤波器的效果和除去根据用户的反射光量之差(DC级别)的高通滤波器的效果，数字滤波器处理后的脉搏波形，与用户无关，得到具有以0为中心的振幅的脉搏波形。
本发明的第五方式中的传感器优选为：所述数字滤波器将脉搏周期设为带通。
本发明的第六方式中的传感器优选为：使用来自所述数字滤波器的输出值的最大值或者是最小值，检测所述数字输出值的周期。
本发明的第七方式中的传感器优选为：将来自所述数字滤波器的输出值成为0的周期作为所述数字输出值的周期。
根据所述构成，可简单地检测出用户的脉搏。
本发明的第八方式中的传感器优选为：所述第一光接收元件包括多个被分割的光接收部，所述多个光接收部中，使用规定区域的光接收部进行光接收。
根据所述构成，可减少便携式设备等中的显示面板的反射光导致的干扰光量。
本发明的第九方式中的传感器优选为：所述模拟数字转换电路为积分型模拟数字转换电路，所述积分型模拟数字转换电路对来自所述第一光接收元件的输入电流的电流量进行数字转换后输出，所述输入电流的电流量是指对应在一定时间内进行光接收的红外光的光量，所述积分型模拟数字转换电路包括：充电电路，所述充电电路具有用于储存对应所述电流量的电荷量的电容器；放电电路，所述放电电路一次性放电预定的电荷量；比较电路，所述比较电路比对所述充电电路的输出电压与基准电压；控制电路，所述控制电路把基于来自所述比较电路的输出值的所述放电电路的放电次数作为数字值输出。
根据所述构成，可实现宽动态范围和高分辨率的模拟-数字转换，可简单地检测出脉搏周期的变动。
本发明的第十方式中的传感器，优选为：所述调整电路在测量期间中放电预定的电荷量，以使所述数字输出值在所述第一光接收元件和检测物体之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每一个值而改变。
根据所述构成，所述数字输出值中的偏移的设定变为简单。
本发明的第十一方式中的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置包括所述传感器和发射包含红外光的光线的发光元件。
根据所述构成，可实现使用接近照度传感器或者是接近传感器可检测用户脉搏的传感器装置。
本发明的第十二方式中的传感器装置，优选为：基于来自所述传感器的输出值，控制所述发光元件。
根据所述构成，可实现低耗电化的传感器装置。
本发明的第十三方式中的传感器装置，所述发光元件也可以被包含在对液晶显示面板进行光照射的背光灯中。
本发明的第十四方式中的传感器装置，所述发光元件也可以是有机EL发光元件。
本发明的第十五方式中的电子设备包含传感器，所述传感器包括接收红外线的第一光接收元件和把所述第一光接收元件的模拟输出值转换为数字输出值的模拟数字转换电路，其特征在于，所述传感器包括调整电路，所述调整电路进行调整，以使所述数字输出值在所述第一光接收元件和检测物体之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每一值而改变，所述数字输出值被数字滤波器处理，检测其周期。
根据所述构成，可实现使用接近照度传感器或者是接近传感器检测用户脉搏的电子设备。
并且，本发明并不限定于所述各实施方式，在权利要求书范围内能够进行各种变更，将分别公开在不同的实施方式中的技术手段适当组合所得出的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
产业上的实用性
本发明可适当的使用在，包含接近传感器或者是接近照度传感器的传感器，和包括所述传感器及发射包含红外线的光线的发光元件的传感器装置，以及包含接近传感器或者是接近照度传感器等的电子设备中。
标号说明
1 红外光LED(发光元件)
2 对应红外光的光电二极管(第一光接收元件)
3 对应可见光～红外光的光电二极管(第二光接收元件)
4 模拟数字转换电路
5 计数调整电路(调整电路)
6 数字滤波器
7 模拟数字转换电路
8 接近照度传感器(传感器)
9 传感器装置
10 充电电路
11 放电电路
12 比较电路
13 控制电路
14 接近传感器(传感器)
15 传感器装置
16 接近传感器
17 传感器装置
18 电子设备
19 P基板-N阱光电二极管
20 N阱-P扩散光电二极管
21 可改变分光特性光接收元件
22 接近照度传感器(传感器)
23 传感器装置
24 光接收面被分割的光接收元件
25 背光灯控制部
26 背光灯
27 液晶面板(显示面板)
28 电子设备

Claims (5)

1.一种传感器，包括接收红外光的第一光接收元件，和把所述第一光接收元件的模拟输出值转换为数字输出值的模拟数字转换电路，其特征在于：
所述传感器包括：
调整电路，所述调整电路进行调整，以使所述数字输出值在所述第一光接收元件和检测物体之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每一值而改变；
数字滤波器，用于检测所述数字输出值的周期。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述数字滤波器由低通滤波器和高通滤波器构成。
3.如权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，使用来自所述数字滤波器的输出值的最大值或最小值，检测所述数字输出值的周期。
4.一种传感器装置，其特征在于，所述传感器装置包括如权利要求1至3中任一权利要求所述的传感器和发射包含红外光的光线的发光元件。
5.一种电子设备，其包括传感器，所述传感器包括接收红外光的第一光接收元件、以及把所述第一光接收元件的模拟输出值转换为数字输出值的模拟数字转换电路，其特征在于，所述传感器包括调整电路，所述调整电路进行调整，以使所述数字输出值在所述第一光接收元件和检测物体之间的距离中的至少规定范围内，对应所述距离的每一值而改变，所述数字输出值被数字滤波器处理，被检测其周期。
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