JP2006058058A - 光検出回路及び自動調光回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 外光の明るさを検出する光検出回路において、アナログ信号ラインにスイッチを挿入することなく検出レンジを切り換えることにより、スイッチングノイズやスイッチのオン抵抗の影響を排除しつつ、周囲照度の変化を広い範囲において検出する。
【解決手段】 この光検出回路は、光電変換素子１１と、光電変換素子から出力される検出電流に比例する電圧を参照電圧に加算して出力する第１の増幅手段１２〜１３と、制御信号が第１の状態であるときに、第１の増幅手段から出力される電圧と参照電圧との差を第１の増幅率で増幅して参照電圧に加算して検出電圧を生成すると共に、制御信号が第２の状態であるときに、第１の増幅手段から出力される電圧と参照電圧との差を第２の増幅率で増幅して参照電圧に加算して検出電圧を生成する第２の増幅手段２１〜２５とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外光の明るさを検出する光検出回路に関し、さらに、外光の明るさに対応して液晶表示パネル（liquid crystal display：ＬＣＤ）のバックライト輝度を変化させる自動調光回路に関する。

腕時計や携帯電話等の小型機器の表示部において、液晶表示パネルが広く利用されている。また、近年においては、液晶表示パネルのバックライトの明るさを手動で調整することが行われている。さらに、液晶表示パネルのバックライトの明るさを外光の明るさに対応して自動的に調整することも考えられるが、そのためには、外光の明るさを正確に検出することが必要となる。以下に、外光の明るさを検出するための従来の光検出回路について説明する。

図８に、従来の光検出回路の第１の例を示す。図８に示す光検出回路においては、電源電位Ｖ_ＤＤと接地電位との間に、フォトダイオード１と抵抗２とが直列に接続されている。フォトダイオード１は、ＰＮ接合に逆方向のバイアス電圧が印加された状態において、光が照射されることによって起電力を発生し、検出電流Ｉ_ＰＤを出力する光電変換素子である。ここで、抵抗２の抵抗値をＲ_ＰＤとすると、検出電圧Ｖ_ＰＤは次式（１）で表される。
Ｖ_ＰＤ＝Ｒ_ＰＤ×Ｉ_ＰＤ ・・・（１）
しかしながら、この光検出回路はバイアス依存性が大きく、電源電位Ｖ_ＤＤが変化すると検出電圧Ｖ_ＰＤも変化してしまうので、外光の明るさを正確に検出することができない。

図９に、従来の光検出回路の第２の例を示す。図９に示す光検出回路においては、ＮＰＮバイポーラトランジスタ３と抵抗２とが直列に接続されており、トランジスタ３のコレクタとベースとの間に、フォトダイオード１が接続されている。ここで、抵抗２の抵抗値をＲ_ＰＤとし、トランジスタ３の直流電流増幅率をｈ_ＦＥとすると、検出電圧Ｖ_ＰＤは次式（２）で表される。
Ｖ_ＰＤ＝Ｒ_ＰＤ×ｈ_ＦＥ×Ｉ_ＰＤ ・・・（２）
しかしながら、この光検出回路も逆バイアス依存性が大きく、さらに、トランジスタの直流電流増幅率ｈ_ＦＥは製造ばらつきや温度によって変化するので、外光の明るさを正確に検出することができない。

上記の第１及び第２の例における欠点を改良したのが、図１０に示す従来の光検出回路の第３の例である。図１０に示す光検出回路においては、オペアンプ４が用いられる。オペアンプ４の反転入力端子と接地電位との間に、フォトダイオード１が接続されており、オペアンプ４の非反転入力端子には、参照電圧Ｖ_ＲＥＦが接続されている。また、オペアンプ４の出力端子と反転入力端子との間には、帰還抵抗２が接続されており、負帰還によって、フォトダイオード１の両端電位を一定値（参照電圧Ｖ_ＲＥＦ）に保つことができる。ここで、抵抗２の抵抗値をＲ_ＰＤとすると、検出電圧Ｖ_ＰＤは次式（３）で表される。
Ｖ_ＰＤ＝Ｒ_ＰＤ×Ｉ_ＰＤ＋Ｖ_ＲＥＦ ・・・（３）
しかしながら、この光検出回路も、以下のような課題を抱えている。

液晶表示パネルにおいて、バックライトの輝度調整が必要となる周囲照度の範囲は、一般的に、１０ルクス（ｌｘ）〜１００００ルクス（ｌｘ）である。周囲照度がこの範囲で変化すると、フォトダイオードの検出電流Ｉ_ＰＤは、数ｎＡ〜数μＡの範囲で３桁変化し、オペアンプ４によって増幅された検出電圧Ｖ_ＰＤも、数ｍＶ〜数Ｖの範囲で３桁変化する。

ここで、検出電圧Ｖ_ＰＤが数ｍＶと小さいときには、判定部において周囲照度を判定する際に基準となる判定基準電圧の製造ばらつきや、検出電圧Ｖ_ＰＤと判定基準電圧とを比較する比較回路の入力オフセット電圧の製造ばらつきの影響が相対的に大きくなり、周囲照度を正確に検出することが困難である。

一方、検出電圧が数Ｖと大きいときには、フォトダイオードの出力を増幅するオペアンプに高い電源電圧を供給する必要があり、また、周囲照度を判定する判定部においても高い電源電圧が必要となる。さらに、周囲照度とは無関係な参照電圧Ｖ_ＲＥＦの項が検出電圧Ｖ_ＰＤに含まれてしまうので、比較回路において検出電圧Ｖ_ＰＤと判定基準電圧とを比較する際の誤差要因が大きくなる。

関連する技術として、下記の特許文献１には、出力電流のレンジを変更することができ、かつ、高精度で高価な電流検出抵抗を１つのみとして製造コストを低減させた定電流装置が開示されている。この定電流装置は、入力される電圧に基づいて一定電流である出力電流を出力する電流制御回路と、前記出力電流を電圧に変換し、その電圧を出力する電流検出回路と、出力される電圧を切替可能に形成すると共に、前記出力される電圧は前記電流検出回路が出力する電圧に対応して変動する倍率切替回路とを有し、前記電流制御回路に入力される電圧は、前記倍率切替回路が出力する電圧が基準電圧を補正することによって形成される。図２を参照すると、この定電流装置においては、アナログ信号ラインに複数のスイッチＳ_１〜Ｓ_３が設けられている。しかしながら、アナログ信号ラインにスイッチを挿入すると、スイッチングノイズやスイッチのオン抵抗が問題になることがある。
特開２００２−３６６２３６号公報（第１〜２頁、図２）

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、外光の明るさを検出する光検出回路において、アナログ信号ラインにスイッチを挿入することなく検出レンジを切り換えることにより、スイッチングノイズやスイッチのオン抵抗の影響を排除しつつ、周囲照度の変化を広い範囲において検出することを目的とする。さらに、本発明は、そのような光検出回路を用いて、外光の明るさに対応して液晶表示パネルのバックライト輝度を変化させる自動調光回路を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明に係る光検出回路は、光が照射されることによって検出電流を出力する光電変換素子と、光電変換素子から出力される検出電流に比例する電圧を参照電圧に加算して出力する第１の増幅手段と、制御信号が第１の状態であるときに、第１の増幅手段から出力される電圧と参照電圧との差を第１の増幅率で増幅して、増幅された電圧を参照電圧に加算して検出電圧を生成すると共に、制御信号が第２の状態であるときに、第１の増幅手段から出力される電圧と参照電圧との差を第１の増幅率と絶対値が異なる第２の増幅率で増幅して、増幅された電圧を参照電圧に加算して検出電圧を生成する第２の増幅手段とを具備する。

ここで、光電変換素子が、フォトダイオードを含み、第１の増幅手段が、フォトダイオードのカソードに接続された反転入力端子と参照電圧が印加される非反転入力端子とを有するオペアンプと、オペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還用の抵抗とを含み、フォトダイオードのカソード・アノード間に、参照電圧が逆方向バイアス電圧として印加されるようにしても良い。

また、第２の増幅手段が、第１の増幅手段の出力端子に接続された第２の抵抗と、第１の増幅手段の出力端子に第２の抵抗を介して接続された反転入力端子と参照電圧が印加される非反転入力端子とを有し、制御信号が第１の状態であるときに活性化される第２のオペアンプと、第２のオペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された第３の抵抗と、第２のオペアンプの出力端子に接続された反転入力端子と参照電圧が印加される非反転入力端子とを有し、制御信号が第２の状態であるときに活性化される第３のオペアンプと、第３のオペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された第４の抵抗とを含み、第３のオペアンプの出力端子と第４の抵抗との接続点から検出電圧を出力するようにしても良い。

さらに、本発明の第１の観点に係る自動調光回路は、上記いずれかの光検出回路と、判定基準電圧に対してアナログ演算処理を施すことにより、判定基準電圧に比例する電圧を参照電圧に加算して比較用電圧を生成するアナログ演算処理手段と、光検出回路から出力される検出電圧をアナログ演算処理手段から出力される比較用電圧と比較して比較結果を求める比較手段と、判定基準電圧を変化させながら比較手段によって求められた比較結果に基づいて、液晶表示パネルにおけるバックライトの調光を制御するために用いられる信号を生成する制御手段とを具備する。

また、本発明の第２の観点に係る自動調光回路は、上記いずれかの光検出回路と、光検出回路から出力される検出電圧を比較用電圧と比較して比較結果を求める比較手段と、第２の増幅手段の増幅率を第１の増幅率に設定するように光検出回路に制御信号を出力し、比較手段に検出電圧を複数の異なる比較用電圧と順次比較させて、比較結果が反転したことに基づいて、液晶表示パネルにおけるバックライトの調光を制御するために用いられる信号を生成すると共に、比較結果が反転しなかった場合に、第２の増幅手段の増幅率を第２の増幅率に設定するように光検出回路に制御信号を出力し、比較手段に検出電圧を複数の異なる比較用電圧と順次比較させて、比較結果が反転したことに基づいて、液晶表示パネルにおけるバックライトの調光を制御するために用いられる信号を生成する制御手段とを具備する。

本発明に係る光検出回路によれば、光電変換素子から出力される検出電流に比例する電圧を参照電圧に加算して出力する第１の増幅手段と、制御信号に従って、第１の増幅手段から出力される電圧と参照電圧との差を第１又は第２の増幅率で増幅して参照電圧に加算して検出電圧を生成する第２の増幅手段とを用いて、アナログ信号ラインにスイッチを挿入することなく検出レンジを切り換えることにより、スイッチングノイズやスイッチのオン抵抗の影響を排除しつつ、周囲照度の変化を広い範囲において検出することができる。

また、本発明の第１の観点に係る自動調光回路によれば、判定基準電圧に比例する電圧を参照電圧に加算して比較用電圧を生成するアナログ演算処理手段を用いて、光検出回路から出力される検出電圧をアナログ演算処理手段から出力される比較用電圧と比較することにより、参照電圧の影響を排除して正確に比較結果を求め、外光の明るさに対応して液晶表示パネルのバックライト輝度を変化させることができる。

さらに、本発明の第２の観点に係る自動調光回路によれば、第２の増幅手段の増幅率を第１の増幅率に設定して検出電圧を複数の異なる比較用電圧と順次比較し、比較結果が反転したことに基づいてバックライト調光制御信号を生成すると共に、比較結果が反転しなかった場合に、第２の増幅手段の増幅率を第２の増幅率に設定して検出電圧を複数の異なる比較用電圧と順次比較することにより、外光の明るさを正確に測定し、これに対応して液晶表示パネルのバックライト輝度を変化させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光検出回路の構成を示す回路図である。本発明に係る光検出回路においては、光電変換素子としてフォトダイオードやフォトトランジスタ等を用いることができるが、本実施形態においては、光電変換素子としてフォトダイオードが用いられている。図１に示すフォトダイオード１１は、ＰＮ接合に逆方向のバイアス電圧が印加された状態において、光が照射されることによって起電力を発生し、検出電流Ｉ_ＰＤを出力する。

図１に示すように、光検出回路１１０は、フォトダイオード１１と、フォトダイオード１１から出力される検出電流Ｉ_ＰＤに比例する電圧を参照電圧Ｖ_ＲＥＦに加算して出力する第１の増幅段１２〜１３と、アンプ切換制御信号の状態に従って、第１の増幅段１２〜１３から出力される電圧と参照電圧Ｖ_ＲＥＦとの差を第１の増幅率又は第２の増幅率で増幅して、増幅された電圧を参照電圧Ｖ_ＲＥＦに加算して出力する第２の増幅段２１〜２５と、アンプ切換制御信号を反転するインバータ２６とを有している。

第１の増幅段は、フォトダイオード１１のカソードに接続された反転入力端子と参照電圧Ｖ_ＲＥＦが印加される非反転入力端子とを有するオペアンプ１２と、オペアンプ１２の出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還用の抵抗１３とを含んでいる。帰還用の抵抗１３を介する負帰還動作により、オペアンプ１２の反転入力端子の電位は、非反転入力端子の電位とほぼ等しくなり、フォトダイオード１１のカソード・アノード間に、参照電圧Ｖ_ＲＥＦが逆方向バイアス電圧として印加される。

第２の増幅段は、オペアンプ１２の出力端子に接続された抵抗２１と、オペアンプ１２の出力端子に抵抗２１を介して接続された反転入力端子と参照電圧Ｖ_ＲＥＦが印加される非反転入力端子とを有し、アンプ切換制御信号が第１の状態（本実施形態においてはハイレベル）であるときに活性化されるオペアンプ２２と、オペアンプ２２の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗２３とを含んでいる。

さらに、第２の増幅段は、オペアンプ２２の出力端子に接続された反転入力端子と参照電圧Ｖ_ＲＥＦが印加される非反転入力端子とを有し、アンプ切換制御信号が第２の状態（本実施形態においてはローレベル）であるときに活性化されるオペアンプ２４と、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗２５とを含んでいる。光検出回路１１０の検出電圧Ｖ_ＰＤは、オペアンプ２４の出力端子と抵抗２５との接続点から出力される。

オペアンプ２２及び２４は、制御端子ＥＮに印加される信号がハイレベルであるときに活性化される。また、オペアンプ２２及び２４は、制御端子ＥＮに印加される信号がローレベルであるときに非活性化されて、出力端子をハイ・インピーダンス状態にする。これにより、光検出回路１１０は、アンプ切換制御信号がハイレベルであるときに、図２に示す回路を構成し、アンプ切換制御信号がローレベルであるときに、図３に示す回路を構成する。

図１に示す回路において、抵抗１３の抵抗値をＲ_ＰＤとすると、オペアンプ１２の出力電位Ｖ１は次式（４）で表される。
Ｖ１＝Ｒ_ＰＤ×Ｉ_ＰＤ＋Ｖ_ＲＥＦ ・・・（４）
アンプ切換制御信号がハイレベルであるときには、オペアンプ２４が非活性化されているので、図２に示すように、オペアンプ２２の出力電位Ｖ２が、抵抗２５を介して出力される。ここで、抵抗２１及び２３の抵抗値をそれぞれＲ１及びＲ２とすると、光検出回路１１０の検出電圧Ｖ_ＰＤは次式（５）で表される。
Ｖ_ＰＤ＝−Ｒ２／Ｒ１×Ｒ_ＰＤ×Ｉ_ＰＤ＋Ｖ_ＲＥＦ ・・・（５）

一方、アンプ切換制御信号がローレベルであるときには、オペアンプ２２が非活性化されているので、図３に示すように、オペアンプ１２の出力電位Ｖ１が、抵抗２１及び２３を介して、オペアンプ２４に入力される。ここで、抵抗２５の抵抗値をＲ３とすると、光検出回路１１０の検出電圧Ｖ_ＰＤは次式（６）で表される。
Ｖ_ＰＤ＝−Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｒ_ＰＤ×Ｉ_ＰＤ＋Ｖ_ＲＥＦ ・・・（６）
ここで、例えば、Ｒ２／Ｒ１＝２０×Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２）となるように抵抗値Ｒ１〜Ｒ３を設定することにより、２０倍の比を有する２つの増幅率を実現することができる。

このように、本実施形態に係る光検出回路１１０においては、適切な抵抗値を設定することにより、アナログ信号経路にスイッチを介在させること無く、アンプ切換制御信号の状態に従って複数種類の増幅率を実現することができる。また、非活性化されているオペアンプに電流を流さないようにすることにより、消費電流を削減することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る自動調光回路について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る自動調光回路及びその周辺部を示すブロック図である。自動調光回路１００は、先に説明した本発明の一実施形態に係る光検出回路１１０と、外光の明るさ（周囲照度）を判定するために用いられる判定基準電圧Ｖ_Ｂを設定すると共に、光検出回路１１０及びバックライト駆動用基準電圧作成部２００を制御する制御部１２０と、制御部１２０から出力される判定基準電圧Ｖ_Ｂに基づいてアナログ演算を行うことにより比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰを生成するアナログ演算部１３０と、光検出回路１１０から出力される検出電圧Ｖ_ＰＤとアナログ演算部１３０から出力される比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰとに基づいて外光の明るさを判定する判定部１４０とを有している。

判定部１４０は、検出電圧Ｖ_ＰＤを比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰと比較して比較結果を求める比較回路１４１と、比較回路１４１から出力される比較結果に基づいて外光の明るさに関する情報を生成し、これを制御部１２０にフィードバックするディジタル処理部１４２とを有している。

図５に、図４に示すアナログ演算部の構成を示す。アナログ演算部１３０は、制御部１２０（図４）から出力される判定基準電圧Ｖ_Ｂのボルテージフォロアとして動作するオペアンプ３１と、オペアンプ３１の出力電位を反転増幅して比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰを生成するオペアンプ３２と、抵抗３３〜３６とを含んでいる。オペアンプ３２の非反転入力端子には、参照電圧Ｖ_ＲＥＦを抵抗３３及び３４によって分圧して得られる電圧が印加される。オペアンプ３２の反転入力端子は、抵抗３５を介してオペアンプ３１の出力端子に接続されており、オペアンプ３２の出力端子と反転入力端子との間には、抵抗３６が接続されている。

抵抗３３、３４、３５、３６の抵抗値をそれぞれＲ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７とおくと、比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰは次式（７）で表される。
Ｖ_ＣＯＭＰ＝−Ｒ７／Ｒ６×Ｖ_Ｂ
＋｛Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５）｝｛（Ｒ６＋Ｒ７）／Ｒ６｝×Ｖ_ＲＥＦ ・・・（７）
ここで、Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５）＝Ｒ６／（Ｒ６＋Ｒ７）を満たすように抵抗値Ｒ４及びＲ５を定めると、次式（８）が成立する。
Ｖ_ＣＯＭＰ＝−Ｒ７／Ｒ６×Ｖ_Ｂ＋Ｖ_ＲＥＦ ・・・（８）
このように、式（８）においては、参照電圧Ｖ_ＲＥＦの項の係数が「１」となっている。

従って、式（５）又は式（６）で表される検出電圧Ｖ_ＰＤを、式（８）で表される比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰと比較するようにすれば、両式に含まれている参照電圧Ｖ_ＲＥＦの項が互いにキャンセルされて、比較が容易かつ正確になる。即ち、図４に示す判定部１４０は、式（５）における検出電流Ｉ_ＰＤの項（−Ｒ２／Ｒ１×Ｒ_ＰＤ×Ｉ_ＰＤ）、又は、式（６）における検出電流Ｉ_ＰＤの項（−Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｒ_ＰＤ×Ｉ_ＰＤ）と、式（８）における判定基準電圧Ｖ_Ｂの項（−Ｒ７／Ｒ６×Ｖ_Ｂ）との比較を等価的に行うことになる。

次に、図４に示す制御部の動作について説明する。検出電圧Ｖ_ＰＤを表す式（５）及び式（６）において、Ｒ２／Ｒ１＝Ａ１、また、Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ａ２と置くと、検出電圧Ｖ_ＰＤは次式のように表される。ただし、Ａ１＞Ａ２とする。
Ｖ_ＰＤ＝−Ａ１×Ｒ_ＰＤ×Ｉ_ＰＤ＋Ｖ_ＲＥＦ （アンプ切換制御信号がハイレベルのとき）
Ｖ_ＰＤ＝−Ａ２×Ｒ_ＰＤ×Ｉ_ＰＤ＋Ｖ_ＲＥＦ （アンプ切換制御信号がローレベルのとき）

まず、制御部１２０は、光検出回路１１０のフォトダイオード１１（図１）から出力される検出電流Ｉ_ＰＤが小さい領域に対応して、その検出電流を正確に測定するために、アンプ切換制御信号をハイレベルとして、光検出回路１１０における増幅率の絶対値を大きくする。さらに、制御部１２０は、判定基準電圧Ｖ_Ｂを生成し、これを変化させることにより、検出電圧Ｖ_ＰＤと比較される複数の比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰ（１）〜Ｖ_ＣＯＭＰ（Ｎ）をアナログ演算部１３０に順次作成させる。

図６に、アンプ切換制御信号がハイレベルであるときの検出電圧Ｖ_ＰＤと比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰ（１）〜Ｖ_ＣＯＭＰ（Ｎ）との関係を示す。制御部１２０は、比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰ（１）、Ｖ_ＣＯＭＰ（２）、・・・となるに従って、比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰの値を小さくする。比較回路１４１は、検出電圧Ｖ_ＰＤを比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰ（１）、Ｖ_ＣＯＭＰ（２）、・・・と順次比較し、比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰが検出電圧Ｖ_ＰＤよりも小さくなると、出力信号をハイレベルからローレベルに反転する。

ディジタル処理部１４２は、それぞれの時点における判定基準電圧Ｖ_Ｂ又はそれに対応する明るさに関する情報（データ）を制御部１２０から受け取っており、比較回路１４１の出力信号の反転に基づいて、外光の明るさに関する情報（データ）を生成してラッチすると共に、これを制御部１２０にフィードバックする。

検出電流Ｉ_ＰＤが大きい領域に存在することにより、アンプ切換制御信号がハイレベルであるときに比較回路１４１の出力信号がハイレベルからローレベルに反転しない場合には、制御部１２０は、検出電流Ｉ_ＰＤの測定範囲を拡大するために、アンプ切換制御信号をローレベルとして、光検出回路１１０における増幅率の絶対値を小さくする。さらに、制御部１２０は、判定基準電圧Ｖ_Ｂを変化させることにより、検出電圧Ｖ_ＰＤと比較される複数の比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰ（１）〜Ｖ_ＣＯＭＰ（Ｎ）をアナログ演算部１３０に順次作成させる。

図７に、アンプ切換制御信号がローレベルであるときの検出電圧Ｖ_ＰＤと比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰ（１）〜Ｖ_ＣＯＭＰ（Ｎ）との関係を示す。制御部１２０は、比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰ（１）、Ｖ_ＣＯＭＰ（２）、・・・となるに従って、比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰの値を小さくする。比較回路１４１は、検出電圧Ｖ_ＰＤを比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰ（１）、Ｖ_ＣＯＭＰ（２）、・・・と順次比較し、比較用電圧Ｖ_ＣＯＭＰが検出電圧Ｖ_ＰＤよりも小さくなると、出力信号をハイレベルからローレベルに反転する。

ディジタル処理部１４２は、それぞれの時点における判定基準電圧Ｖ_Ｂ又はそれに対応する明るさに関する情報（データ）を制御部１２０から受け取っており、比較回路１４１の出力信号の反転に基づいて、外光の明るさに関する情報（データ）を生成してラッチすると共に、これを制御部１２０にフィードバックする。アンプ切換制御信号がローレベルであるときに比較回路１４１の出力信号がハイレベルからローレベルに反転しなければ、ディジタル処理部１４２は、外光の明るさに関する情報を最上位のランクに設定する。

制御部１２０は、ディジタル処理部１４２から供給される外光の明るさに関する情報に基づいて、バックライトの調光を制御するために用いられる調光制御信号を生成して、この調光制御信号をバックライト駆動用基準電圧作成部２００に出力する。バックライト駆動用基準電圧作成部２００は、調光制御信号に従って、バックライト駆動用基準電圧を発生させる。バックライトドライバ部３００は、バックライト駆動用基準電圧に基づいて、液晶表示パネル４００に設けられたバックライト部４１０を駆動する。これにより、外光の明るさに対応して、液晶表示パネル４００のバックライト輝度を変化させることができる。

液晶表示パネルにおいて、バックライトの輝度調整が必要となる周囲照度の範囲は、一般的に、１０ルクス（ｌｘ）〜１００００ルクス（ｌｘ）である。周囲照度がこの範囲で変化すると、フォトダイオードの検出電流Ｉ_ＰＤは、数ｎＡ〜数μＡの範囲で３桁変化し、オペアンプ４によって増幅された検出電圧Ｖ_ＰＤも、数ｍＶ〜数Ｖの範囲で３桁変化する。しかしながら、本実施形態によれば、フォトダイオードの検出電流Ｉ_ＰＤが１０００倍変化したとしても、２つの増幅率の比Ａ１／Ａ２を、例えば２０倍とすることにより、光検出回路１１０から出力される検出電圧ＶＰＤの変化を５０倍に圧縮することができるので、広範囲の周囲照度を正確に検出することができる。

本発明の一実施形態に係る光検出回路の構成を示す回路図。 アンプ切換制御信号がハイレベルであるときの光検出回路を示す回路図。 アンプ切換制御信号がローレベルであるときの光検出回路を示す回路図。 本発明の一実施形態に係る自動調光回路及びその周辺部を示すブロック図。 図４に示すアナログ演算部の構成を示す回路図。 アンプ切換制御信号がハイレベルであるときの電圧関係を示す図。 アンプ切換制御信号がローレベルであるときの電圧関係を示す図。 従来の光検出回路の第１の例を示す回路図。 従来の光検出回路の第２の例を示す回路図。 従来の光検出回路の第３の例を示す回路図。

符号の説明

１１ フォトダイオード、 １２、２２、２４、３１、３２ オペアンプ、 １３、２１、２３、２５、３３〜３６ 抵抗、 ２６ インバータ、 １００ 自動調光回路、 １１０ 光検出回路、 １２０ 制御部、 １３０ アナログ演算部、 １４０ 判定部、 １４１ 比較回路、 １４２ ディジタル処理部、 ２００ バックライト駆動用基準電圧作成部、 ３００ バックライトドライバ部、 ４００ 液晶表示パネル、 ４１０ バックライト部

Claims (5)

1. 光が照射されることによって検出電流を出力する光電変換素子と、
   前記光電変換素子から出力される検出電流に比例する電圧を参照電圧に加算して出力する第１の増幅手段と、
   制御信号が第１の状態であるときに、前記第１の増幅手段から出力される電圧と前記参照電圧との差を第１の増幅率で増幅して、増幅された電圧を前記参照電圧に加算して検出電圧を生成すると共に、制御信号が第２の状態であるときに、前記第１の増幅手段から出力される電圧と前記参照電圧との差を第１の増幅率と絶対値が異なる第２の増幅率で増幅して、増幅された電圧を前記参照電圧に加算して検出電圧を生成する第２の増幅手段と、
   を具備する光検出回路。
2. 前記光電変換素子が、フォトダイオードを含み、
   前記第１の増幅手段が、前記フォトダイオードのカソードに接続された反転入力端子と前記参照電圧が印加される非反転入力端子とを有するオペアンプと、前記オペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還用の抵抗とを含み、
   前記フォトダイオードのカソード・アノード間に、前記参照電圧が逆方向バイアス電圧として印加される、請求項１記載の光検出回路。
3. 前記第２の増幅手段が、
   前記第１の増幅手段の出力端子に接続された第２の抵抗と、
   前記第１の増幅手段の出力端子に前記第２の抵抗を介して接続された反転入力端子と前記参照電圧が印加される非反転入力端子とを有し、制御信号が第１の状態であるときに活性化される第２のオペアンプと、
   前記第２のオペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された第３の抵抗と、
   前記第２のオペアンプの出力端子に接続された反転入力端子と前記参照電圧が印加される非反転入力端子とを有し、制御信号が第２の状態であるときに活性化される第３のオペアンプと、
   前記第３のオペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された第４の抵抗と、
   を含み、前記第３のオペアンプの出力端子と前記第４の抵抗との接続点から前記検出電圧を出力する、請求項２記載の光検出回路。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の光検出回路と、
   判定基準電圧に対してアナログ演算処理を施すことにより、前記判定基準電圧に比例する電圧を前記参照電圧に加算して比較用電圧を生成するアナログ演算処理手段と、
   前記光検出回路から出力される検出電圧を前記アナログ演算処理手段から出力される比較用電圧と比較して比較結果を求める比較手段と、
   前記判定基準電圧を変化させながら前記比較手段によって求められた比較結果に基づいて、液晶表示パネルにおけるバックライトの調光を制御するために用いられる信号を生成する制御手段と、
   を具備する自動調光回路。
5. 請求項１〜３のいずれか１項記載の光検出回路と、
   前記光検出回路から出力される検出電圧を比較用電圧と比較して比較結果を求める比較手段と、
   前記第２の増幅手段の増幅率を第１の増幅率に設定するように前記光検出回路に制御信号を出力し、前記比較手段に前記検出電圧を複数の異なる比較用電圧と順次比較させて、比較結果が反転したことに基づいて、液晶表示パネルにおけるバックライトの調光を制御するために用いられる信号を生成すると共に、比較結果が反転しなかった場合に、前記第２の増幅手段の増幅率を第２の増幅率に設定するように前記光検出回路に制御信号を出力し、前記比較手段に前記検出電圧を複数の異なる比較用電圧と順次比較させて、比較結果が反転したことに基づいて、液晶表示パネルにおけるバックライトの調光を制御するために用いられる信号を生成する制御手段と、
   を具備する自動調光回路。

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