CN113108905A - 光学传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学传感器，兼顾光学传感器特别是其检测电路的高速动作和SN比提高。例如，检测电路(12)具有：第一积分器(12X)，其被输入输入信号(AIN1)；第二积分器(12Y)，其输出输出信号(AOUT2)；积分电容(129)，其连接于第一积分器(12X)的输出端与第二积分器(12Y)的输入端之间；放电部(126)，其与第二积分器(12Y)的输入端连接；以及控制部(127)，其监视输出信号(AOUT2)并控制放电部(126)。此外，例如，第一积分器(12X)也可以比第二积分器(12Y)低速。此外，例如，还可以具有：延迟部(12Z)，其使第二积分器(12Y)的积分开始时刻相对于第一积分器(12X)的积分开始时刻延迟。

Description

光学传感器

技术领域

本说明书中公开的发明涉及一种光学传感器(例如，用于智能手机的照度传感器或接近传感器)。

背景技术

检测光的光学传感器搭载在各种应用中。

另外，作为与上述关联的现有技术的一例，能够举出专利文献1。

现有技术文献

专利文献1：国际公开第2018/066143号

然而，在现有的光学传感器(特别是用于光学传感器的检测电路)中，难以兼顾高速动作和SN比提高。

发明内容

因此，本说明书中公开的发明之一的目的在于，提供一种能够兼顾高速动作和SN比提高的光学传感器以及用于该光学传感器的检测电路。

此外，在现有的光学传感器中，难以在具有透光性的显示面板(例如，OLED[organic light emitting diode，有机发光半导体]面板)的背面侧测量环境光。

因此，本说明书中公开的发明之一的目的在于提供一种能够在具有透光性的显示面板的背面侧测量环境光的光学传感器。

另外，例如，本说明书中公开的检测电路具有：第一积分器，其被输入输入信号；第二积分器，其输出输出信号；积分电容，其连接于所述第一积分器的输出端与所述第二积分器的输入端之间；放电部，其与所述第二积分器的输入端连接；以及控制部，其监视所述第二输出信号并控制所述放电部。

此外，例如，本说明书中公开的光学传感器具有：受光元件，其生成与发光元件的输出光和环境光双方对应的受光信号；检测电路，其在比所述发光元件的发光周期短的每个测量期间逐次生成所述受光信号的积分值；以及处理电路，其在所述发光周期以上的每个第一期间，从多个所述积分值中逐次判定最小值，将所述最小值或与最小值对应的值作为所述环境光的测量值。

另外，通过以下的实施方式的详细说明或与其相关的附图，可以进一步明确本发明的其他特征、要素、步骤、优点、以及特性。

发明效果

根据本说明书中公开的发明之一，能够提供一种可以兼顾高速动作和SN比提高的光学传感器、以及用于该光学传感器的检测电路。

此外，根据本说明书中公开的发明之一，能够提供一种可以在具有透光性的显示面板的背面侧测量环境光的光学传感器。

附图说明

图1是表示光学传感器的第一比较例的图。

图2是表示第一比较例中的光检测动作的一例的图。

图3是表示光学传感器的第二比较例的图。

图4是示出第二比较例中的光检测动作的一例的图。

图5是表示受光面积/积分电容比与SN比的关系的图。

图6是表示模拟输出信号的实际波形和理想波形的图。

图7是表示频率与噪声量的关系的图。

图8是表示光学传感器的第一实施方式的图。

图9是表示第一实施方式中的光检测动作的一例的图。

图10是表示电子设备的正面主要部分的图。

图11是表示电子设备的α1-α2截面的图。

图12是表示光学传感器的第二实施方式的图。

图13是表示OLED的截止期间与环境光的测量期间的关系的图。

图14A是表示OLED的发光亮度与截止期间的关系的图(发光亮度25％)。

图14B是表示OLED的发光亮度与截止期间的关系的图(发光亮度50％)。

图14C是表示OLED的发光亮度与截止期间的关系的图(发光亮度75％)。

图14D是表示OLED的发光亮度与截止期间的关系的图(发光亮度96％)。

图15是表示第二实施方式中的光检测动作的一例的图。

附图标记说明

10、20光学传感器；11、21受光元件(光电二极管)；12、22检测电路；121运算放大器(第二放大器)；122电容器(第二积分电容)；123开关(第二开关)；124开关；125开关；126放电部；127控制部；128运算放大器(第一放大器)；129电容器(积分电容)；12A电容器(第一积分电容)；12B开关(第一开关)；12C延迟部；12X第一积分器；12Y第二积分器；13寄生电容器；23处理电路；231最小值判定部；232平均值计算部；24寄存器；25接口电路；X电子设备(智能手机)；X1显示面板；X2边框区域；X11框体；X12玻璃板；X13 OLED层；X14保护层；X14a开口部；X15基板。

具体实施方式

＜光学传感器(第一比较例)＞

首先，在对光学传感器的新的实施方式进行说明之前，对与其进行对比的比较例简单地进行说明。图1是表示光学传感器的第一比较例的图。本比较例的光学传感器10是检测光并转换为电信号的半导体集成电路装置(照度传感器IC等)，具有受光元件11和检测电路12。

受光元件11是生成与入射光对应的受光信号IPD(＝电流信号)的光电转换元件。入射光越强，受光信号IPD越大，入射光越弱受光信号IPD越小。作为受光元件11，能够优选使用光电二极管、光电晶体管。受光元件11一般附带有寄生电容器13(电容值Cp)。

检测电路12是检测受光信号IPD并生成模拟输出信号AOUT的电路部，包括：运算放大器121、电容器122和开关123～125。

运算放大器121的反相输入端(-)与模拟输入信号AIN的施加端连接。运算放大器121的非反相输入端(+)与偏置电压VB(例如VB＝0.5V)的施加端连接。运算放大器121的输出端与模拟输出信号AOUT的施加端连接。另外，在未图示的后级电路中，对模拟输出信号AOUT实施放大处理、A/D[analog-to-digital，模拟-数字]转换处理等。

电容器122(电容值C1)连接在运算放大器121的反相输入端(-)与输出端之间。

开关123与电容器122并联连接，根据切换信号SW1而接通/断开。例如，开关123在SW1＝H时接通，在SW1＝L时断开。

开关124连接于受光元件11(例如光电二极管的阴极)与运算放大器121的反相输入端(-)之间，根据切换信号SW2而接通/断开。例如，开关124在SW2＝H时接通，在SW2＝L时断开。

开关125连接于受光元件11(例如光电二极管的阴极)与偏置电压VB的施加端之间，根据反转切换信号SW2B(＝切换信号SW2的逻辑反转信号)而接通/断开。例如，开关125在SW2B＝H时接通，在SW2B＝L时断开。

图2是表示第一比较例中的光检测动作的一例的图，从上起依次描绘有光学传感器10的动作状态(STATE)、切换信号SW1及SW2、反转切换信号SW2B、以及模拟输出信号AOUT。

时刻t11之前相当于光学传感器10的待机期间。此时，SW1＝SW2＝H，SW2B＝L。即，开关123和124接通，开关125断开。其结果是，检测电路12成为不进行受光信号IPD(进而模拟输入信号AIN)的积分动作的状态，因此AOUT＝VB。

时刻t11～t12相当于光学传感器10的积分期间。此时，SW1＝SW2B＝L，SW2＝H。即，开关123和125断开，开关124接通。其结果是，检测电路12成为进行受光信号IPD(进而模拟输入信号AIN)的积分动作的状态，因此模拟输出信号AOUT从偏置电压VB上升。

时刻t12以后相当于光学传感器10的测量期间。此时，SW1＝SW2＝L，SW2B＝H。即，开关123和124断开，开关125接通。其结果是，模拟输出信号AOUT保持为紧接着时刻t12之前的信号值。该模拟输出信号AOUT具有与受光信号IPD的大小(进而入射光的强度)成比例的电压值，用作入射光的测量值。

但是，作为光学传感器10最重要的特性之一具有检测灵敏度。作为提高该检测灵敏度的方法，由于模拟输出信号AOUT相对于相同的入射光的强度变大即可，因此考虑延长积分期间(＝时刻t11～t12)。

但是，模拟输出信号AOUT具有依赖于光学传感器10的电源电压和电路方式的上限值(输出动态范围)，当模拟输出信号AOUT达到上限值时，无法进行正确的积分动作。

例如，在光学传感器10的电源电压是3V的情况下，无论将检测电路12设为怎样的电路结构，都无法得到3V以上的模拟输出信号AOUT。此外，还需要取得电压余量以便使形成运算放大器121的输出级的晶体管不饱和，因此实际上低于3V的电压(例如2.8V)成为模拟输出信号AOUT的上限值。

以下，对为了使模拟输出信号AOUT不达到上限值而对电路结构下功夫的第二比较例进行说明。

＜光学传感器(第二比较例)＞

图3是表示光学传感器的第二比较例的图。本比较例的光学传感器10以第一比较例(图1)为基础，并且还具有放电部126和控制部127。

放电部126与运算放大器121的反相输入端(-)连接，根据从控制部127输入的切换信号SW3，对电容器122中蓄积的电荷进行放电。具体而言，放电部126例如在SW3＝H时进行电容器122的放电动作，在SW3＝L时停止电容器122的放电动作。

控制部127分别将模拟输出信号AOUT与上限值VH和下限值VL(其中VL＜VB＜VH)进行比较，生成用于控制放电部126的切换信号SW3。此外，控制部127还具备如下功能：根据电容器122的放电次数(＝将切换信号SW3上升到高电平的次数)来生成受光信号IPD的积分值数据DATA的功能。

此外，电容器122的电容值C1不是固定值，而是与反转切换信号S2B对应的可变值。更具体而言，在S2B＝L时，C1＝C1a，在S2B＝H时，C1＝C1b(＝m×C1a，其中m＞1)(例如，m＝32，C1a＝0.5pF，C1b＝16pF)。

在本比较例的光学传感器10中，入射光越强，电容器122的放电动作越频繁地发生。因此，如果每当进行电容器122的放电时都将数字的积分值数据DATA递增，则能够将模拟输出信号AOUT收敛于输出动态范围，并且能够正确地测量入射光。

图4是表示第二比较例中的光检测动作的一例的图，从上起依次描绘有光学传感器10的动作状态(STATE)、切换信号SW1及SW2、反转切换信号SW2B、切换信号SW、模拟输出信号AOUT、积分值数据DATA。

时刻t21以前相当于光学传感器10的待机期间。此时，SW1＝SW2＝H，SW2B＝L。即，开关123和124接通，开关125断开。其结果是，检测电路12成为不进行受光信号IPD(进而模拟输入信号AIN)的积分动作的状态，因此AOUT＝VB。

另外，在上述的待机期间，由于维持为SW3＝L，因此不进行电容器122的放电动作。此外，积分值数据DATA设为初始值(＝0)。

时刻t21～t22相当于光学传感器10的积分期间。此时，SW1＝SW2B＝L，SW2＝H。即，开关123和125断开，开关124接通。其结果是，检测电路12成为进行受光信号IPD(进而模拟输入信号AIN)的积分动作的状态，因此模拟输出信号AOUT从偏置电压VB上升。

此外，在上述积分期间，每当模拟输出信号AOUT达到上限值VH时，切换信号SW3上升到高电平，进行电容器122的一并放电动作。其结果是，每当进行上述的一并放电动作时，模拟输出信号AOUT从上限值VH降低至偏置电压VB。即，通过1次一并放电动作，模拟输出信号AOUT降低放电量V1(＝VH-VB)(例如，VH＝1.1V，VB＝0.5V，V1＝0.6V)。

另外，每当进行上述一并放电动作时，积分值数据DATA每次增加1。根据本图进行描述，在上述的积分期间进行3次一并放电动作，因此，在时刻t22，DATA＝3。

时刻t22～t23相当于光学传感器10的阶段放电期间。此时，SW1＝SW2＝L，SW2B＝H。即，开关123和124断开，开关125接通。

此外，在上述的阶段放电期间，在电容器122的电容值C1从积分期间中的电容值C1a(例如0.5pF)切换为更大的电容值C1b(例如16pF)之后，重复进行电容器122的阶段放电动作。其结果是，就模拟输出信号AOUT而言，每当进行上述的阶段放电动作时，每次降低比之前的放电量V1小的放电量V2(＝V1/m)(例如，m＝32，V1＝0.6V，V2＝18.8mV)。这样的阶段放电动作持续到模拟输出信号AOUT低于下限值VL的时刻t23为止。

另外，每当进行上述的阶段放电动作时，积分值数据DATA每次增加1/m。根据本图进行描述，在上述的阶段放电期间进行n次的阶段放电动作，因此在时刻t23，DATA＝3+(n/m)。这样，根据上述的阶段放电动作，能够测量积分值数据DATA的小数点以下，因此能够提高积分值数据DATA的分辨率。

作为结果，在本比较例的光学传感器10中，获得将“与受光信号IPD(进而入射光)的强度成比例的电压”除以放电量V2(例如18.8mV)而得到的除法值作为积分值数据DATA。

如果采用该方法，则越是将积分期间设定得长，越能够提高光学传感器10的检测灵敏度。但是，实际上，因应用上的限制等，无法无限制地延长积分期间。例如，在智能手机用的接近传感器等中，需要在10～100μs左右完成积分动作。

图5是表示受光面积/积分电容比与SN比的关系的图。另外，本图中的实线表示实际的举动，虚线表示理想的举动。

在即使将所述的积分期间延长至在应用上容许的上限值，检测灵敏度仍不足的情况下，为了进一步提高检测灵敏度，需要增加受光元件11的面积，或减少电容器122的电容值C1，由此增大受光面积/积分电容比。

但是，若增加受光元件11的面积时，则伴随受光元件11的寄生电容器13的电容值Cp也增加，因此，由C1/Cp决定的反馈率变小。其结果是，运算放大器121的闭环增益变高，模拟输出信号AOUT的噪声电平变大，因此，无法如期望那样提高SN比(比较参照本图中的实线和虚线)。此外，在减少电容器122的电容值C1的情况下也与上述相同。

图6是表示模拟输出信号AOUT的实际波形和理想波形的图，从上起依次描绘光学传感器10的动作状态STATE、切换信号SW1以及模拟输出信号AOUT。另外，关于模拟输出信号AOUT，实线表示实际的举动，虚线表示理想的举动。

在模拟输出信号AOUT中产生的噪声中包含2个噪声成分n1及n2。第一个噪声成分n1是在时刻t31开始积分动作的瞬间、即在将切换信号SW1从高电平切换为低电平的瞬间(进而将开关123从接通切换为断开的瞬间)产生的电压变动。第二个噪声成分n2是在积分动作中产生的电压变动。

图7是表示运算放大器121中的频率与噪声量的关系的图。如本图所示，在运算放大器121中产生的噪声包含低频带的闪烁噪声n11和中高频带的热噪声n12。

特别是，在采用了使用运算放大器121对模拟输入信号AIN进行积分的形式的情况下，高频带的热噪声n12为主要影响。因此，即使增大构成运算放大器121的元件尺寸来抑制闪烁噪声n11，也几乎没有改善效果。

因此，作为最简单的噪声对策，考虑使运算放大器121的闭环带宽变窄(即，使运算放大器121低速化)。根据这样的噪声对策，能够将高频带的热噪声n12切断，因此能够得到较大的噪声抑制效果。

但是，若使运算放大器121低速化，则存在当上述的放电动作时模拟输出信号AOUT的建立时间变长(＝放电速度降低)这样的矛盾。

另外，如果增加运算放大器121的消耗电流，则能够在不导致运算放大器121的低速化的情况下抑制热噪声n12。但是，为此需要大幅增加运算放大器121的消耗电流，因此，很难说是有效的噪声对策。

以下，鉴于上述的考察，提出了能够解决噪声抑制和放电速度降低的权衡，兼顾高速动作和SN比提高的新的实施方式。

＜光学传感器(第一实施方式)＞

图8是表示光学传感器的第一实施方式的图。本实施方式的光学传感器10以之前的第二比较例(图3)为基础，并且具有：运算放大器128、电容器129、电容器12A、开关12B、以及延迟部12C。

因此，关于已出现的结构要素，只要没有特别的需要，则省略重复的说明，对新的结构要素进行重点说明。

运算放大器128的反相输入端(-)与模拟输入信号AIN1的施加端(＝开关124的一端)连接。运算放大器128的非反相输入端(+)与偏置电压VB(例如VB＝0.5V)的施加端连接。运算放大器128的输出端与模拟输出信号AOUT1的施加端连接。

电容器129(电容值C2)连接于运算放大器128的输出端与运算放大器121的反相输入端(-)之间。

电容器12A(电容值C3，其中，C3＜C2)连接于运算放大器128的反相输入端(-)与输出端之间。

开关12B与电容器12A并联连接，根据切换信号SW1而接通/断开。例如，开关12B在SW1＝H时接通，在SW1＝L时断开。

延迟部12C对切换信号SW1的下降时刻赋予延迟而生成延迟切换信号SW1d，并输出至开关123。即，开关123不根据切换信号SW1而根据切换信号SW1d来接通/断开。例如，开关123在SW1d＝H时接通，在SW1d＝L时断开。

在本实施方式的光学传感器10中，运算放大器128、电容器12A以及开关12B能够理解为对模拟输入信号AIN1进行积分而生成模拟输出信号AOUT1的第一积分器12X。

另一方面，已出现的运算放大器121、电容器122以及开关123能够理解为对模拟输入信号AIN2(＝替换之前的模拟输入信号AIN)进行积分而生成模拟输出信号AOUT2(＝替换之前的模拟输出信号AOUT)的第二积分器12Y。

这样，本实施方式的光学传感器10是在前级的运算放大器128(＝相当于第一放大器)与后级的运算放大器121(＝相当于第二放大器)之间插入了电容器129(＝相当于积分电容)的级联结构。

另外，放电部126仅与后级的运算放大器121(特别是反相输入端(-))连接。

此外，前级的运算放大器128与后级的运算放大器121相比，闭环增益带宽被限制得窄。即，与运算放大器121相比运算放大器128是低速。

此外，开关123在从开关12B的断开时刻起经过了规定的延迟时间Td时断开。即，第二积分器12Y的积分开始时刻相对于第一积分器12X的积分开始时刻些许延迟。

图9是表示第一实施方式中的光检测动作的一例的图，从上起依次描绘光学传感器10的动作状态(STATE)、切换信号SW1、延迟切换信号SW1d、以及模拟输出信号AOUT1以及AOUT2。

另外，关于模拟输出信号AOUT1和AOUT2，实线表示实际的举动，虚线表示理想的举动。

时刻t41以前相当于光学传感器10的待机期间。此时，SW1＝SW1d＝H。即，开关12B及123均接通。其结果是，第一积分器12X以及第二积分器12Y均为不进行积分动作的状态，因此，AOUT1＝AOUT2＝VB。

时刻t41以后相当于光学传感器10的积分期间。但是，在时刻t41，只有切换信号SW1为低电平，延迟切换信号SW1d维持为高电平。即，只有开关12B断开，开关123保持接通。其结果是，只有第一积分器12X为进行积分动作的状态，因此，只有模拟输出信号AOUT1从偏置电压VB上升。

之后，在时刻t42，当延迟切换信号SW1d下降到低电平时，开关123断开。因此，第二积分器12Y也成为进行积分动作的状态，因此，模拟输出信号AOUT2从偏置电压VB降低。

如上所述，在本实施方式的光学传感器10中，开关12B和123各自的断开时刻被错开。如果是这样的结构，则在断开开关12B的瞬间，在前级的运算放大器128中产生的噪声成分在尚未开始积分动作的后级的运算放大器121中被吸收，因此对最终的模拟输出信号AOUT2没有任何影响。

另一方面，在积分动作过程中在前级的运算放大器128中产生的噪声成分通过电容器129传递到后级的运算放大器121。但是，通过使运算放大器128比运算放大器121低速化，能够降低在积分动作过程中在运算放大器128中产生的噪声成分，因此能够抑制上述噪声成分的影响。另外，在第一积分器12X中，由于没有进行电容器12A的放电动作，因此即使使运算放大器128低速化也没有问题。

如上所述，在前级的运算放大器128中产生的噪声成分对于光学传感器10整体的噪声特性几乎没有影响，光学传感器10整体的噪声特性取决于在后级的运算放大器121中产生的噪声成分。

这里，在电容器122的电容值C1是与之前的比较例(图1或图3)相同的值的情况下，光学传感器10整体的增益G为比较例的(C2/C3)倍。因此，例如，如果增加电容器129的电容值C2，则能够在不增加噪声的情况下提高增益G，因此，能够提高SN比。

即，如果是本实施方式的光学传感器10，则能够与之前的比较例(AOUT)同等地固定模拟输出信号AOUT2的噪声电平，并且能够提高检测灵敏度(＝增大模拟输出信号AOUT2的斜率)。

另外，如上所述，在第一积分器12X中，没有进行电容器12A的放电动作，因此，需要考虑使模拟输出信号AOUT1收敛于输出动态范围。对此，例如，只要设计成通过增加电容器12A的电容值C3来抑制模拟输出信号AOUT1的斜率，在第一积分器12X的积分期间中模拟输出信号AOUT1不达到输出动态范围的上限值即可。

当然，在只增加电容器12A的电容值C3时，增益G(＝C2/C3)从期望值下降。因此，只要分别增加电容器129的电容值C2和电容器12A的电容值C3以使增益G维持为期望值即可。

如上所述，如果是本实施方式的光学传感器10，则能够解决噪声抑制和放电速度降低的权衡，能够兼顾高速动作和SN比提高。

＜对电子设备的搭载＞

图10是表示搭载有光学传感器的电子设备的正面主要部分的图。在本图的电子设备(例如智能手机)X中，框体正面的大部分被显示面板X1占据。因此，例如在显示面板X1是液晶面板的情况下，搭载于电子设备X的光学传感器(例如照度传感器或接近传感器)不得不配置于包围显示面板X1的边框区域X2(例如位置P0)。理由是由于显示面板X1(＝液晶面板)不透光，因此无法在显示面板X1的背面侧配置光学传感器，只有边框区域X2有配置空间。

但是，近年来，电子设备X中的全面屏化的要求强烈，边框区域X2的窄小化得以推进，因此难以在边框区域X2配置光学传感器。

但是，作为显示面板X1，除了液晶面板以外，OLED面板也被实用化。另外，OLED是透光性的发光元件。因此，在使用OLED面板作为显示面板X1的情况下，能够在显示面板X1的背面侧(例如位置P1)配置光学传感器。事实上，在全面屏化和OLED面板化这样的潮流中，想要在显示面板X1的背面侧配置光学传感器这样的要求非常高。

图11是表示图10中的电子设备X的α1-α2截面的图。如本图所示，组装于框体X11的正面侧的显示面板X1(＝OLED面板)是使玻璃板X12、OLED层X13以及保护层X14重叠而成。

在OLED层X13中，作为用于输出任意的文字或影像的像素，被2维地排列有多个OLED。另外，如上所述，OLED是透光性的发光元件。因此，玻璃板X12和OLED层X13均具备透光性。另一方面，用于保护OLED层X13的背面的保护层X14大多由遮光性的材料形成。

因此，在将光学传感器20配置于显示面板X1(＝OLED面板)的背面侧的情况下，在保护层X14中，在与搭载于基板X15的光学传感器20(特别是形成于其表面的受光元件21)对置的部分，设置开口部14a即可，所述开口部14a用于使从显示面板X1的表面侧入射的环境光L1透过显示面板X1的背面侧。

只要是这样的结构，则能够使用设置于显示面板X1的背面侧的光学传感器20来测量透过了显示面板X1的环境光L1，因此，能够应对电子设备X的旧显示器化。

但是，在将光学传感器20配置于显示面板X1的背面侧时，不仅原本的测量对象即环境光L1，OLED面板X1的输出光L2也入射到光学传感器20，因此，产生测量误差。

以下，鉴于上述的考察，提出了能够在具有透光性的显示面板的背面侧正确地测量环境光的新的实施方式。

＜光学传感器(第二实施方式)＞

图12是表示光学传感器的第二实施方式的图。第二实施方式的光学传感器20具有：受光元件21、检测电路22、处理电路23、寄存器24、以及接口电路25。

受光元件21是生成与入射光对应的受光信号IPD(＝电流信号)的光电转换元件。入射光越强，受光信号IPD越大，入射光越弱，受光信号IPD越小。作为受光元件11能够优选使用光电二极管、光电晶体管。另外，从之前的图11可知，在受光元件21的入射光中，除了透过显示面板X1的环境光L1以外，还包含显示面板X1(特别是作为发光元件的OLED)的输出光L2。

检测电路22在每个测量期间Tm(例如Tm≤1ms)逐次生成受光信号IPD的积分值S1，所述测量期间Tm比OLED的发光周期T(＝1/f，例如f＝240Hz，则T≈4ms)短。另外，为了实现上述那样的高速积分动作，作为检测电路22，例如希望采用之前的第一实施方式(图8)。

处理电路23是对从检测电路22输入的积分值S1实施规定的信号处理，而生成环境光L1的测量值S3的功能块，包括最小值判定部231和平均值计算部232。

最小值判定部231在每个第一期间Tx(Tx≥T，例如Tx＝5ms)，从多个积分值S1中逐次判定最小值S2。

平均值计算部232在每个第二期间Ty(Ty＞Tx，例如Ty＝100ms)，从多个最小值S2中逐次计算平均值，将该平均值作为环境光L1的测量值S3进行输出。

另外，对于处理电路23(特别是最小值判定部231以及平均值计算部232)的动作及其技术意义，之后进行详细说明。

寄存器24存储从处理电路23输入的测量值S3。

接口电路25定期或根据外部要求读出存储在寄存器24中的测量值S3，将测量值S3作为环境光测量数据ALSDATA而进行外部输出。另外，作为接口电路25的通信方式，优选串行通信方式(例如I²C[inter-integrated circuit，集成电路总线]通信方式)。

图13是表示OLED的截止期间Toff与环境光L1的测量期间Tm的关系的图。显示面板X1(特别是形成显示面板X1的OLED)用肉眼观察始终点亮，但实际上以规定的发光周期T重复导通期间Ton和截止期间Toff的方式进行PWM驱动。通过进行这样的PWM驱动，能够通过切换其占空比Don(＝占据发光周期T的导通期间Ton的比例、Don＝Ton/T)来调整显示面板X1的发光亮度。

另外，OLED的截止期间Toff中，OLED的输出光L2为零(或大致零)，因此，成为只有环境光L1入射到受光元件21的状态。因此，使光学传感器20高速化，以便得到OLED的截止期间Toff中的检测值S1。一般情况下，照度传感器的典型的测量期间Tm是100ms左右，但是例如将该测量期间Tm设为1ms以下。

图14A～图14D分别是示出了表示OLED的发光亮度与截止期间Toff的关系的图(发光亮度25％、50％、75％以及96％)的图。

例如，在发光亮度25％(图14A)中，Toff＝Toff1(例如2.8ms)。此外，例如，在发光亮度50％(图14B)中，Toff＝Toff2(＜Toff1，例如2.2ms)，在发光亮度75％(图14C)中，Toff＝Toff3(＜Toff2，例如1.5ms)。并且，在发光亮度96％(图14D)中，截止期间Toff最终消失。

从各图可知，OLED的截止期间Toff除了发光亮度接近100％的情况以外，具有1ms以上的长度。因此，如果将光学传感器20(特别是检测电路22)的测量期间Tm设定为1ms以下，则得到OLED的截止期间Toff中的检测值S1，因此，能够不受不必要的输出光L2的影响而只测量环境光L1。

另外，在发光亮度接近100％时，OLED的截止期间Toff消失，因此，环境光L1的测量结果产生误差。但是，发光亮度接近100％一般被认为是环境光L1非常强的时候。因此，不需要的输出光L2的影响相对变小，例如能够更充分地应对软件的校正。

反之，在发光亮度接近0％时，一般认为环境光L1极弱(周围漆黑)，因此，不需要的输出光L2的影响相对变大。但是，这样的情况下，由于OLED的截止期间Toff比光学传感器20的测量期间Tm足够长，因此在输出光L2是零(或大致零)的OLED的截止期间Toff中，能够仅准确地测量环境光L1。

图15是表示第二实施方式中的光检测动作的一例的图，从上起依次描绘有受光信号IPD、积分值S1(其测量期间Tm)、最小值S2、平均值S3、环境光测量数据ALSDATA、以及对接口电路25的外部要求。

如上所述，检测电路22在每个测量期间Tm(例如Tm≤1ms)逐次生成受光信号IPD的积分值S1，所述测量期间Tm比OLED的发光周期T短。但是，即使进行受光信号IPD的高速测量，也无法通过单一的数据读取来判别哪个积分值S1是OLED发光时的数据，哪个积分值S1是OLED非发光时的数据。因此，为了取得OLED非发光时的环境光测量数据ALSDATA，需要在一定区间(至少OLED的发光周期T以上)持续取得积分值S1。

但是，假设在想要利用外部的主机(未图示的微型计算机等)对积分值S1本身进行处理时，需要以极高频率(每个测量期间Tm)进行数据读取动作。因此，有可能占用主机的通信总线，阻碍与其他IC的通信，或导致消耗电流的增大。

另外，作为上述课题的解决方案，例如考虑将一定区间内的积分值S1预先存储在FIFO[first in，first out]存储器中，之后汇总读出的方法。但是，FIFO存储器一般情况下逻辑规模较大，因此导致光学传感器的成本增加或尺寸增加。

另一方面，如果是本实施方式的光学传感器20，则在通过最小值搜索算法的导入，而不需要FIFO存储器，能够通过仅进行一次数据读取动作就取得OLED非发光时的环境光测量数据ALSDATA。

对上述最小值搜索算法进行具体说明。首先，在最小值判定部231中，在每个第一期间Tx(例如Tx＝5ms)从多个积分值S1中逐次判定最小值S2(min1、min2、…、minN)。另外，作为最小值S2的判定方法，例如，对新取得的积分值S1和此前保持的最小值S2进行比较，如果S1＜S2则更新最小值S2，如果S1＞S2则废弃积分值S1即可。

接着，在平均值计算部232中，在每个第二期间Ty(例如Ty＝100ms)从多个最小值S2中逐次计算平均值ave(min1：minN)，将该计算结果作为环境光L1的测量值S3存储在寄存器24中(例如0h→XXXXh)。

例如，根据外部要求读出存储在寄存器24中的测量值S3，而作为环境光测量数据ALSDATA从接口电路25进行外部输出。

另外，在上述的说明中，列举了在每个第一期间Tx从多个积分值S1中逐次判定最小值S2的示例，但例如也可以除了最小值S2(＝min1～minN)之外，还逐次判定最大值S4(＝max1～maxN)，作为输出光L2的测量值而取得最大值S4与最小值S2的差分值(＝S4-S2)。

此外，在上述的说明中，列举了从多个最小值S2中求出平均值ave(min1：minN)，并将其作为环境光测量数据ALSDATA的示例，但例如也可以省略平均化处理，将最小值S2本身处理为环境光测量数据ALSDATA。该情况下，为了抑制通信频度，可以将第一期间Tx设定得长。

＜总结＞

以下，对本说明书中公开的各种实施方式进行概括描述。

本说明书中公开的检测电路构成为具有：第一积分器，其被输入输入信号；第二积分器，其输出输出信号；积分电容，其连接于所述第一积分器的输出端与所述第二积分器的输入端之间；放电部，其与所述第二积分器的输入端连接；以及控制部，其对所述输出信号进行监视而控制所述放电部(第一结构)。

另外，在由上述第一结构构成的检测电路中，也可以构成为，所述第一积分器比所述第二积分器低速(第二结构)。

此外，由上述第一或第二结构构成的检测电路也可以构成为，还具有：延迟部，其使所述第二积分器的积分开始时刻相对于所述第一积分器的积分开始时刻延迟(第三结构)。

此外，在由上述第一～第三任一结构构成的检测电路中，也可以构成为，在所述第二积分器的积分期间，当所述输出信号超过上限值时，所述控制部以第一放电量对所述第二积分器所蓄积的电荷进行一并放电(第四结构)。

此外，在由上述第四结构构成的检测电路中，也可以结构为，在所述第二积分器的积分期间期满后，直至所述输出信号下降至下限值为止，所述控制部以比所述第一放电量小的第二放电量对所述第二积分器所蓄积的电荷进行阶段放电(第五结构)。

此外，在由上述第一～第五任一结构构成的检测电路中，也可以构成为，所述控制部根据所述放电部的放电次数来生成所述输入信号的积分值数据(第六结构)。

此外，在由上述第一～第六任一结构构成的检测电路中，也可以构成为，所述第一积分器包括：反相输入端与所述输入信号的施加端连接且输出端与所述积分电容的第一端连接的第一放大器；连接于所述第一放大器的反相输入端与输出端之间的第一积分电容；以及与所述第一积分电容并联连接的第一开关(第七结构)。

此外，在由上述第七结构构成的检测电路中，也可以构成为，所述第二积分器包括：反相输入端与所述积分电容的第二端连接且输出端与所述输出信号的施加端连接的第二放大器；连接于所述第二放大器的反相输入端与输出端之间的第二积分电容；以及与所述第二积分电容并联连接的第二开关(第八结构)。

此外，在由上述第八结构构成的检测电路中，也可以构成为，所述第一放大器以及所述第二放大器各自的非反相输入端都与偏置电压的施加端连接(第九结构)。

此外，本说明书中公开的光学传感器构成为具有：受光元件，其生成受光信号；以及检测电路，其由上述第一～第九任一结构构成，检测所述受光信号(第十结构)。

此外，例如，本说明书中公开的光学传感器构成为具有：受光元件，其生成与发光元件的输出光和环境光双方对应的受光信号；检测电路，其比所述发光元件的发光周期短的每个测量期间逐次生成所述受光信号的积分值；以及处理电路，其在所述发光周期以上的每个第一期间，从多个所述积分值中逐次判定最小值，将所述最小值或与最小值对应的值作为所述环境光的测量值(第十一结构)。

另外，在由上述第十一结构构成的光学传感器中，也可以构成为，所述处理电路在比所述第一期间长的每个第二期间，从多个所述最小值中逐次计算平均值，将所述平均值作为所述环境光的测量值(第十二结构)。

此外，由上述第十一或第十二结构构成的光学传感器也可以构成为还具有：寄存器，其存储所述测量值(第十三结构)。

此外，由上述第十一～第十三任一结构构成的光学传感器也可以构成为，还具有：接口电路，其对所述测量值进行外部输出(第十四结构)。

此外，在由上述第十一～第十四任一结构构成的光学传感器中，也可以构成为，所述处理电路在每个所述第一期间从多个所述积分值中逐次判定最大值，将所述最大值与所述最小值的差分值作为所述输出光的测量值(第十五结构)。

此外，在由上述第十一～第十五任一结构构成的光学传感器中，也可以构成为，所述测量期间是1ms以下(第十六结构)。

此外，本说明书中公开的电子设备构成为具有：显示面板，其能够使从表面侧入射的环境光透过背面侧；以及光学传感器，其由上述第十一～第十六任一结构构成，在所述显示面板的背面侧测量所述环境光(第十七结构)。

另外，在由上述第十七结构构成的电子设备中，也可以构成为，所述显示面板包含透光性的发光元件(第十八结构)。

此外，在由上述第十八结构构成的电子设备中，也可以构成为，所述发光元件以与所述显示面板的发光亮度对应的占空比来进行PWM[pulse width modulation，脉冲宽度调制]驱动(第十九结构)。

此外，在由上述第十九结构构成的电子设备中，也可以构成为，所述发光元件是OLED(第二十结构)。

＜其他变形例＞

另外，本说明书中公开的各种技术特征除了上述实施方式之外，在不脱离其技术创作的主旨的范围内能够施加各种变更。即，应该理解上述实施方式在所有方面都是例示而不是限制，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，包含与权利要求书等同的意思以及属于范围内的全部变更。

工业上的利用可能性

本说明书中公开的发明例如能够用于搭载于智能手机等电子设备而测量环境光的光学传感器。

Claims (10)

1.一种检测电路，其特征在于，具有：

第一积分器，其被输入输入信号；

第二积分器，其输出输出信号；

积分电容，其连接于所述第一积分器的输出端与所述第二积分器的输入端之间；

放电部，其与所述第二积分器的输入端连接；以及

控制部，其监视所述输出信号并控制所述放电部。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，

所述第一积分器比所述第二积分器低速。

3.根据权利要求1或2所述的检测电路，其特征在于，

所述检测电路还具有：延迟部，其使所述第二积分器的积分开始时刻相对于所述第一积分器的积分开始时刻延迟。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的检测电路，其特征在于，

在所述第二积分器的积分期间，当所述输出信号超过上限值时，所述控制部以第一放电量对所述第二积分器所蓄积的电荷进行一并放电。

5.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于，

在所述第二积分器的积分期间期满后，直至所述输出信号下降至下限值为止，所述控制部以比所述第一放电量小的第二放电量对所述第二积分器所蓄积的电荷进行阶段放电。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的检测电路，其特征在于，

所述控制部根据所述放电部的放电次数来生成所述输入信号的积分值数据。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的检测电路，其特征在于，

所述第一积分器包含：

反相输入端与所述输入信号的施加端连接且输出端与所述积分电容的第一端连接的第一放大器；

连接于所述第一放大器的反相输入端与输出端之间的第一积分电容；以及

与所述第一积分电容并联连接的第一开关。

8.根据权利要求7所述的检测电路，其特征在于，

所述第二积分器包含：

反相输入端与所述积分电容的第二端连接且输出端与所述输出信号的施加端连接的第二放大器；

连接于所述第二放大器的反相输入端与输出端之间的第二积分电容；以及

与所述第二积分电容并联连接的第二开关。

9.根据权利要求8所述的检测电路，其特征在于，

所述第一放大器以及所述第二放大器各自的非反相输入端均与偏置电压的施加端连接。

10.一种光学传感器，其特征在于，具有：

受光元件，其生成受光信号；以及

权利要求1～9中任一项所述的检测电路，其检测所述受光信号。

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