CN107884065A - 传感器电路以及传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器电路和传感器装置。该传感器电路具备：照度传感器，其检测周围光的照度；和非接触式传感器，其驱动发光元件，并根据以物体反射从上述发光元件辐射的光而到来的反射光的光强度来检测上述物体的接近，该传感器电路具备驱动上述发光元件的信号的输出所使用的驱动端子、用于上述照度传感器与上述非接触式传感器中至少一方的检测结果的输出的检测结果输出端子、用于预定通信标准的数据的输入输出的数据输入输出端子以及用于上述通信标准的时钟输入的时钟端子中的至少一个端子，且具备可写入用于修正上述传感器电路特性的个体差波动的修整数据的非易失性存储器，从上述至少一个端子输入的上述修整数据被写入到上述非易失性存储器中。
Description
技术领域
本发明涉及传感器电路以及传感器装置。
背景技术
目前，已知一种传感器装置(例如参照专利文献1)，具有作为照度传感器的功能和非接触式传感器的功能，能够调整由于制造波动引起的照度测量的偏差和接近测量的偏差这两者。该传感器装置具备修整信号输入端子和修整调整电路。该修整调整电路根据从传感器装置外部输入到修整信号输入端子的修整信号来调整光接收检测电路的光接收灵敏度和发光元件驱动电路的驱动电流量。
专利文献1：日本特开2011-209236号公报
发明内容
但是，现有技术的修整信号输入端子是修整专用的端子，是不用于修整结束后的端子，因此没有有效地使用半导体集成电路的芯片面积。
因此，本发明的目的在于提供一种提高了芯片面积的使用效率的传感器电路以及传感器装置。
为了达成上述目的，本发明的一个方式为提供一种传感器电路，具备：照度传感器，其检测周围光的照度；以及非接触式传感器，其驱动发光元件，并根据通过以物体反射从上述发光元件辐射的光而到来的反射光的光强度来检测上述物体的接近，
该传感器电路具备驱动上述发光元件的信号的输出所使用的驱动端子、上述照度传感器与上述非接触式传感器中至少一方的检测结果的输出所使用的检测结果输出端子、预定通信标准的数据的输入输出所使用的数据输入输出端子以及上述通信标准的时钟输入所使用的时钟端子中的至少一个端子，并且具备能够写入用于修正上述传感器电路的特性的个体差波动的修整数据的非易失性存储器，
从上述至少一个端子输入的上述修整数据被写入到上述非易失性存储器中。
根据本发明的一个方式，不需要用于输入上述修整数据的专用端子，所以能够提高传感器电路的芯片面积的使用效率。
附图说明
图1是表示传感器装置的结构的一例的图。
图2是表示写入修整数据的非易失性存储器的单元结构的一例的图。
图3是表示传感器电路的修整模式时的端子功能的一例的图。
图4是表示从通常模式转到修整模式时的一例的时间图。
图5是表示修正由非接触式传感器检测出的光强度的光强度修正电路的一例的图。
图6是表示传感器装置被搭载到使用该传感器装置的电子设备中的方式的一例的图。
附图标记的说明
11：发光元件、12：发光脉冲、13、14：反射光、15：物体、20照度传感器、30非接触式传感器、50写入控制电路、65：减法电路、70：NVM模块、100：传感器电路、200：传感器装置、201：覆盖部、301：盖玻璃、IPDR：驱动端子、INT：检测结果输出端子、SDA：输入输出端子、SCL：时钟端子。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
图1是表示传感器装置的结构的一例的图。传感器装置200是能够传感(sensing)物体的接近和周围光的照度这两者的传感器装置的一例。传感器装置200具备发光元件11、传感器电路100。传感器装置200例如是通过树脂等覆盖部将发光元件11和传感器电路100进行封装后的模块品。传感器装置200例如被搭载到智能手机等移动型信息设备上。
传感器电路100是能够传感物体的接近和周围光的照度这两者的传感器电路的一例。传感器电路100是例如在芯片上形成的半导体集成电路。作为传感器电路100的具体例，列举没有被封装的裸芯片。
传感器电路100具备照度传感器20、非接触式传感器30、数据寄存器63、判定电路40。另外，在以下的说明中，将照度传感器(Ambient Light Sensor环境光传感器)略称为“ALS”，将非接触式传感器(Proximity Sensor)略称为“PS”。
照度传感器20具有对于可视光有灵敏度的ALS用光接收元件，通过ALS用光接收元件接收从照度传感器20周围来的周围光。并且，照度传感器20检测出通过ALS用光接收元件接收到的周围光的照度，并将与检测出的照度对应的模拟照度检测数据进行AD(Analog-to-digital模拟到数字)转换。然后，输出AD转换后的数字照度检测数据。数字的照度检测数据被存储在ALS用的数据寄存器63中。
判定电路40例如在检测出存储在ALS用的数据寄存器63中的照度检测数据比预定的高电平侧阈值大时，将检测结果输出端子INT的电平变更为有效电平(例如低电平)。或者，判定电路40例如在检测出存储在ALS用的数据寄存器63中的照度检测数据比预定的低电平侧阈值小时，将检测结果输出端子INT的电平变更为有效电平(例如低电平)。判定电路40在将检测结果输出端子INT的电平变更为有效电平后预定的重置条件成立时，将检测结果输出端子INT的电平变更为非有效电平(例如高电平)。
非接触式传感器30驱动发光元件11，使得从发光元件11辐射发光脉冲12，由PS用光接收元件接收通过物体反射从发光元件辐射的发光脉冲12而到来的反射光13。然后，非接触式传感器30检测出通过PS用光接收元件接收到的反射光13的光强度，并将与检测出的光强度对应的模拟光强度检测数据进行AD转换。然后，非接触式传感器30输出AD转换后的数字光强度检测数据。数字光强度检测数据被存储在PS用的数据寄存器63中。
判定电路40例如在检测出存储在PS用的数据寄存器63中的光强度检测数据比预定的高电平侧阈值大时，将检测结果输出端子INT的电平变更为有效电平(例如低电平)。或者，判定电路40例如在检测出存储在PS用的数据寄存器63中的光强度检测数据比预定的低电平侧阈值小时，将检测结果输出端子INT的电平变更为有效电平(例如低电平)。判定电路40在将检测结果输出端子INT的电平变更为有效电平后预定的重置条件成立时，将检测结果输出端子INT的电平变更为非有效电平(例如高电平)。
这样，非接触式传感器30根据通过PS用光接收元件接收到的反射光13的光强度来检测该物体的接近。非接触式传感器30检测接近的对象物中包括人体的全部或一部分(例如手、手指、脸等)。
作为发光元件11的具体例子，列举发光二极管等。发光元件11例如输出红外线的发光脉冲12。图1表示发光元件11在传感器装置200内部以外挂方式与传感器电路100连接的方式，但是发光元件11也可以内置在非接触式传感器30中。另外，图1表示发光二极管的光标与非接触式传感器30连接并由非接触式传感器30从发光二极管吸入电流进行驱动的方式。但是，也考虑发光二极管的阳极与非接触式传感器30连接并且非接触式传感器30使电流流到发光二极管来进行驱动的方式。
作为ALS用光接收元件或PS用光接收元件的具体例，列举光电二极管。光接收元件可以由照度传感器20和非接触式传感器30来共用。
传感器电路100具备能够写入用于修正传感器电路100或传感器装置200的特性的个体差异的修整数据的NVM(Non-Volatile Memory非易失性存储器)模块70。NVM模块70例如是不能够消除曾经写入的数据的一次可编程非易失性存储器。传感器电路100在晶圆出货状态下，能够调整照度传感器20的照度检测灵敏度和调整非接触式传感器30的光强度检测灵敏度(后面详述)。
通过指针地址指定修整模式寄存器61，由此能够访问NVM模块70。修整模式寄存器61是指定用于执行对NVM模块70写入修整数据的修整模式的寄存器。写入控制电路50在访问了修整模式寄存器61的时间点(修整模式寄存器61的地址被写入到指针寄存器的时间点)，从通常模式切换到修整模式。从一个或多个预定端子输入修整数据，执行修整。写入NVM模块70中的修整数据在传感器电路100的电源开启时，由读出逻辑电路60自动读出，并存储在修整寄存器62中。
图2是表示写入有修整数据的非易失性存储器的单元结构的一例的图。图2表示NVM模块70的单元结构的一例。NVM模块70具有多个(例如9个)单元，各个单元中分配有ALS灵敏度调整、PS灵敏度调整、写入防止功能。图2的情况下，在单元编号1～4的单元中写入用于调整照度传感器20的照度检测灵敏度的个体差波动的修整数据。在单元编号5～8的单元中写入用于调整非接触式传感器30的光强度检测灵敏度的个体差波动的修整数据。在单元编号9的单元中写入用于不可转到修整模式的禁止写入位，用于防止在产品出货后由于用户的原因而错误写入NVM模块70。
图3是表示传感器电路的修整模式时的端子功能的一例的图。传感器电路100具备6个端子。电源端子VDD是连接电源正极侧的端子，接地端子GND是连接电源负极侧的端子。驱动端子IRDR用于通常动作时非接触式传感器30驱动发光元件11的信号的输出。检测结果输出端子INT用于通常动作时照度传感器20与非接触式传感器30的至少一方检测结果的输出。输入输出端子SDA用于通常动作时预定通信标准的数据的输入输出。时钟端子SCL用于通常动作时预定通信标准的输入。作为预定的通信标准的具体例子，举例有I2C等。另外，“通常动作时”与“通常模式时”是同义。
写入控制电路50在访问了修整模式寄存器61的时间点(修整模式寄存器61的地址被写入到指针寄存器的时间点)，从通常模式切换到修整模式。电源端子VDD在修整模式时被用作编程用电源端子VDDP。时钟端子SCL在修整模式时成为浮动(floating)端子。驱动端子IRDR在修整模式时被用作编程用脉冲施加端子。检测结果输出端子INT被用作编程用时钟施加端子。输入输出端子SDA被用作编程用重置施加端子。另外，“编程用”与“写入用”同义。
图1中，写入控制电路50在通常模式中，根据从时钟端子SCL输入的时钟和从输入输出端子SDA输入的预定写入转移指令信号，使NVM模块70与预定端子连接。例如，写入控制电路50通过控制开关电路80与多路复用电路85，使NVM模块70与4个端子IRDR、INT、SDA、SCL中被预先决定为修整数据的输入端子的一个或多个端子连接。
开关电路80包括开关81～84。开关81～84按照每个端子切换4个端子与NVM模块70之间的连接的接通和切断。多路复用电路85包括4个多路复用器(MUX)86～89。MUX86～89按照每个端子将NVM模块70的连接端切换为读出逻辑电路60和4个端子中的任意一方。
图4是表示从通常模式转到修整模式时的一例的时间图。
写入控制电路50在通常模式中，根据从时钟端子SCL输入的时钟和从输入输出端子SDA输入的预定写入转移指令信号，接通开关81～83，切断开关84，切换MUX86～88。这样，虽然端子IRDR、INT、SDA与NVM模块70连接，但是能够防止在修整模式中没有使用的端子SCL与NVM模块70连接。
写入控制电路50在修整模式时，在端子时钟(CLOCK)(端子INT)为低电平的状态下端子重置(RESET)(端子SDA)从高电平迁移到低电平时，选择NVM模块70内的单元编号1的单元作为能够写入的单元。写入控制电路50在端子RESET从低电平迁移到高电平后的状态中，每次在端子CLOCK的上升沿时，按照升序选择NVM模块70中的下一个单元编号的单元作为能够写入的单元。在通过写入控制电路50选择了单元的状态下，当端子PULSE(端子IRDR)为高电平时，修整数据被写入到该选择出的单元中。
图1中，读出逻辑电路60在电源开启时读出写入到NVM模块70中的修整数据时，控制多路复用电路85的MUX86～89，从而将自身与NVM模块70连接。读出逻辑电路60在与NVM模块70连接的状态下，将修整数据存储在修整寄存器62中。根据存储在修整寄存器62中的修整数据来调整照度传感器20的照度检测灵敏度与非接触式传感器30的光强度检测灵敏度。
这里，NVM模块70只有在写入时以及读出时有效。因此，写入控制电路50在写入结束后切断开关71。或者读出逻辑电路60在读出结束后切断开关71。这样，NVM模块70是非有效，对NVM模块70的电源供给被切断，所以能够降低传感器电路100的消耗电力。
另外，根据本实施方式，在晶圆状态(传感器电路100的状态)下，使用端子IRDR、INT、SDA、SCL的任意一个能够写入NVM模块70。另外，当传感器装置200的外部端子和传感器电路100的端子连接时，即使在组合后的模块状态(传感器200的状态)下，也能够从各个外部端子写入NVM模块70。传感器装置200具备外部端子IRDR1、IRDR2、INT1、SDA1、SCL1、VDD1、GND1。传感器装置200的各个外部端子如图所示，与传感器电路100的各个端子连接。传感器装置200的各个外部端子没有被覆盖传感器电路100以及发光元件11的覆盖部201(参照图6)覆盖而露出。
另外，写入控制电路50在写入禁止位被写入到最后的单元编号9(参照图2)的单元中时，将开关电路80固定为非有效，由此能够禁止经由端子IRDR、INT、SDA、SCL的数据写入。
图5是表示修正由非接触式传感器检测出的光强度的光强度修正电路一例的图。图6是表示传感器装置被搭载到使用该传感器装置的电子设备中的方式的一例的图。
图6中，传感器装置200被安装到电子设备的基板300上，由该电子设备的盖玻璃301进行覆盖。从发光元件11发射的发光脉冲12透过盖玻璃301，在盖玻璃301的外侧的物体15进行反射，作为反射光由传感器100的光接收元件接收。此时，会产生以下现象(光串扰)，从发光元件11发射的发光脉冲12在盖玻璃301的内侧进行反射，该反射光14被输入到光接收元件。如果产生光串扰，AD转换后的数字光强度检测数据中负载有正的偏置，因此接近程度的检测精度下降。
因此，传感器电路100具备将负的偏置附加给AD转换后的数字光强度检测数据的减法电路65。减法电路65从AD转换后的数字光强度检测数据减去存储在偏置取消寄存器64中的数据。这样，即使产生光串扰，减法电路65也能够对AD转换后的数字光强度检测数据附加负的偏置，因此AD转换后的数字光强度检测数据的精度提高。即，能够降低光串扰的影响。
另外，非接触式传感器模拟部31例如包括光接收元件、将从光接收元件输出的电流转换为电压的电流-电压转换电路、放大电流-电压转换电路的输出电压的放大器。AD转换器32将从该放大器输出的模拟的光检测数据转换为数字的光检测数据。
以上，通过实施方式说明了传感器电路以及传感器装置，但是本发明不限于上述实施方式。在本发明的范围内能够进行与其他实施方式的一部分或与全部的组合或置换等各种变形以及改良。
例如，光接收元件可以是光电二极管以外的其他光电元件，例如可以是光电晶体管。
另外，搭载传感器电路或传感器装置的产品可以是移动型信息设备以外的其他产品，例如可以是汽车或家电设备等。
另外，感知对象的物体不限于手或手指等人体的一部分，也可以是操作棒或触摸笔等操作输入辅助工具。
Claims (3)
1.一种传感器电路，具备：照度传感器，其检测周围光的照度；以及非接触式传感器，其驱动发光元件，并根据以物体反射从上述发光元件辐射的光而到来的反射光的强度来检测上述物体的接近，该传感器电路的特征在于，
具备驱动上述发光元件的信号的输出所使用的驱动端子、上述照度传感器与上述非接触式传感器中至少一方的检测结果的输出所使用的检测结果输出端子、预定通信标准的数据的输入输出所使用的输入输出端子以及上述通信标准的时钟输入所使用的时钟端子中的至少一个端子，并且
具备能够写入用于修正上述传感器电路的特性的个体差波动的修整数据的非易失性存储器，
从上述至少一个端子输入的上述修整数据被写入到上述非易失性存储器中。
2.根据权利要求1所述的传感器电路，其特征在于，
该传感器电路具备上述输入输出端子、根据从上述输入输出端子输入的预定指令信号使上述非易失性存储器与输入了上述修整数据的一个或多个端子连接的写入控制电路。
3.一种传感器装置，其特征在于，
具备：
权利要求1或2所述的传感器电路；
覆盖上述传感器电路的覆盖部；以及
与上述至少一个端子连接，没有被上述覆盖部覆盖而露出的一个或多个外部端子。
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