JP2010243300A

JP2010243300A - 光検出器およびそれを備える電子機器

Info

Publication number: JP2010243300A
Application number: JP2009091528A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Shimizu; 隆行清水; Masaru Kubo; 勝久保
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: JP5410140B2

Abstract

【課題】光検出器の受光面側に外装カバーなどが配置されていることによって光検出器に入射する光が減衰される、また、ある特定の色の光が減衰される場合であっても、環境光の本来の光強度を正確に検出する。
【解決手段】異なる分光感度特性を有し、受光光に比例した光電流を発生する複数の受光素子１１と、光電流をそれぞれ電流電圧変換するＩＶアンプ１２と、ＩＶアンプ１２から出力された電圧をそれぞれアナログデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ１３とを備え、受光素子１１のうち少なくとも一つの受光素子１１の分光感度特性に対して光減衰させる外装カバーなどが受光素子１１の受光面側に配置されている光検出器１０であって、Ａ／Ｄコンバータ１３から出力されたデジタル値に、各受光素子１１に対応した補正係数をそれぞれ乗算して、デジタル値における光減衰の影響を補正する補正演算回路１４を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、環境光の照度や色温度を検出するために環境光の光強度を検出する光検出器、およびその機能を備えた電子機器に関し、特に、光検出器の受光面側に外装カバーなどが配置されていることによって光検出器に入射する光が減衰される（光損失）、また、ある特定の色の光が減衰される場合であっても、環境光の本来（光検出器の受光面側に外装カバーがない状態の）の光強度を正確に検出して照度や色温度を正確に検出することができる（人間の色彩認識感覚に近い分光感度特性を有する）光検出器、およびその機能を備えた電子機器に関するものである。

液晶テレビが設置される環境は、使用する人、使用する目的、使用する時間または季節などによって様々な状況がある。そのため、近年の液晶テレビの高画質化・高機能化において、液晶テレビが設置される部屋の環境光の種類が様々、例えば、照明の色温度などが異なる場合であっても、液晶テレビの出力画像の色味を変えることによって、自然な画像に見えるようにする要望が高まってきている。

人間の目は、対象物に照射する光が異なっても、時間が経過すると対象物の色の変化をあまり感じないようになっている。例えば、青っぽい蛍光灯照明の部屋から、黄色っぽい白熱灯照明の部屋に入ると、部屋の白い壁が最初は黄色っぽく見える。しかし、しばらく経つと壁が白く見えるようになる。また、逆に白熱灯照明の部屋から、蛍光灯照明の部屋に入った場合、白い壁が青っぽく見える。しかし、しばらくすると壁が白く見えてくる。この現象を一般的に色順応という。

このように人間の視覚に色順応という特性があるために、人間の目が部屋の照明の色に順応することによって、液晶テレビの出力画像の色が同じでも、異なった色に見えることがある。よって、画像の色味を一定に見えるようにするためには、人間の目が色順応することを考慮して、部屋の照明の色温度により、画像の色味を変化させる必要がある。部屋の照明の色温度を検出して、視覚の色順応に対応するように液晶テレビの画像の色味をコントロールすることができれば、照明の色温度が変化しても、画像が自然に見えるようにすることができる。

一般的にはマニュアル操作により照明の種類を初期設定で入力して、画像がその照明下で最適な色味になるようにコントロールされる液晶テレビがある。液晶テレビのように、照明の種類があまり変わらない部屋に固定して使う場合は、前記のように、テレビの設置時に１度だけ手動で照明の種類を設定すればよい。しかしながら、携帯電話のように周囲の照明（環境光）が視聴場所の変化により刻々と変化するような場合、照明の種類をマニュアルで設定するのは手間がかかり煩雑になる。

そこで、特許文献１には、光源の種類を識別し、光源の種類によってホワイトバランスを最適に制御するホワイトバランス補正回路が開示されている。また、特許文献２には、携帯電話のディスプレイの色補正するＲＧＢカラーセンサを備える携帯電話が開示されている。

さらに、近年、上述のような出力画像の色味を調整することに加えて、携帯電話や液晶テレビなどのバックライトを調整することが求められてきている。例えば、バックライトの明るさを周囲の明るさに応じて自動的に調光することにより、携帯電話のバッテリの消耗を抑えたり、また液晶の視認性を向上させる。この用途のために、視感度特性に近い照度センサの需要が急増してきている。照度および色温度を検出するための光検出器のデジタル化による高機能化や、より使いやすく、低コストの液晶バックライト自動調光システムおよび色味調整用の光検出器が求められおり、小型化の要望も強くなっている。

ここで、従来の光検出器の構成および処理を説明する。図１０は、従来の光検出器５０を示すブロック図である。従来の光検出器５０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれの、受光素子１１、ＩＶアンプ１２、およびＡ／Ｄコンバータ１３と、レジスタ５５と、シリアルインターフェース回路１８とを備える。

各受光素子１１の前面には、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色に透過分光感度特性のピークを持つカラーフィルタが配置されている。各受光素子１１は外部から入射される光に比例した光電流Ｉｐｄ＿Ｒ、Ｉｐｄ＿Ｇ、Ｉｐｄ＿Ｂをそれぞれ発生させる。光電流Ｉｐｄ＿Ｒ、Ｉｐｄ＿Ｇ、Ｉｐｄ＿Ｂは、各受光素子１１と接続される各ＩＶアンプ１２（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に出力される。そして、各光電流は、各ＩＶアンプ１２によって電圧に変換される。

次に、各ＩＶアンプ１２の出力電圧は、各ＩＶアンプ１２と接続するＡ／Ｄコンバータ１３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）にそれぞれ出力される。そして、各ＩＶアンプ１２の出力電圧は、各Ａ／Ｄコンバータ１３によってデジタル値に変換され、レジスタ５５にデジタル数値として格納される。

各受光素子１１に入射する光強度に比例するデジタル値は、Ｉ２Ｃインターフェース等のシリアルインターフェース回路１８を介して読み出すことができる。レジスタ５５に格納されたＲ、Ｇ、Ｂのデジタル値は、受光素子１１に入射する光に含まれている赤、緑および青の成分の光の量を表している。前記デジタル値を演算することにより、照明の色温度および照度を知ることができ、テレビなどの画像の色味をコントロールすることができる。

特開平３−２４４２９３号公報（１９９１年１０月３１日公開）特開２００５−２３６４７０号公報（２００５年９月２日公開）

しかしながら、上述のような従来技術は、光検出器の前に着色された外装カバーが配置された場合、照明の正確な照度や色温度を検出することができないという問題がある。

具体的には、近年、液晶テレビおよび携帯電話において、デザインを重視する傾向にあり、外界の光の状態をモニタするための受光窓あるいは外装カバーが着色されていることがある。また、光の透過率が極端に低下するような外装カバーが使用されている場合も多い。そのため、テレビ視聴環境の照明（環境光）の照度および色温度を検出する光検出器の測定精度が低下してしまう場合がある。

通常上記のような、光損失がある特定の色の光を減衰させてしまう外装カバーが光検出器の前面（光検出器の受光面側）に配置されている場合、光検出器は、視聴環境の照明の色温度および照度を正確に検出することはできない。そこで光損失または透過分光特性を有する外装カバーが光受信器の前面に配置されている場合でも、外部環境の正確な照度や照明の色味を検出することができるような光検出器の要望が強くなってきている。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光検出器の受光面側に外装カバーなどが配置されていることによって光検出器に入射する光が減衰される、また、ある特定の色の光が減衰される場合であっても、環境光の本来の光強度を正確に検出することができる光検出器、およびその機能を備えた電子機器を実現することにある。

本発明に係る光検出器は、上記課題を解決するために、異なる分光感度特性を有し、受光光に比例した光電流を発生する複数の受光素子と、前記各受光素子から出力された光電流をそれぞれ電流電圧変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路から出力された電圧をそれぞれアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路とを備え、前記受光素子のうち少なくとも一つの受光素子の分光感度特性に対して光減衰させる化粧体が前記受光素子の受光面側に配置されている光検出器であって、前記アナログデジタル変換回路から出力されたデジタル値に、前記各受光素子に対応した、前記化粧体による光減衰の影響を補正するための補正係数をそれぞれ乗算して、前記デジタル値における前記光減衰の影響を補正する補正演算手段を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る光検出器は、補正演算手段にて、アナログデジタル変換回路から出力された、受光光の光強度を示すデジタル値に、各受光素子に対応した、化粧体による光減衰の影響を補正するための補正係数をそれぞれ乗算して、前記デジタル値における前記光減衰の影響を補正する、すなわち、受光光の本来（光検出器の受光面側に化粧体がない状態の）の光強度を正確に検出する。

以上により、上記光検出器は、光検出器の受光面側に外装カバーなどが配置されていることによって光検出器に入射する光が減衰される、また、ある特定の色の光が減衰される場合であっても、環境光の本来の光強度を正確に検出することができる光検出器を提供できるという効果を奏する。

本発明に係る光検出器は、前記受光素子のうち、１つの受光素子の分光感度特性が標準比視感度特性に一致していることが好ましい。

上記の構成によれば、前記光検出器では、前記複数の受光素子のうち、１つの受光素子の分光感度特性が標準比視感度特性に一致しているので、受光光の本来の光強度を正確に検出することによって、標準比視感度特性により規定される、受光光の本来の照度をより正確に検出することができる。

本発明に係る光検出器は、前記受光素子のうち少なくとも１つの受光素子が複数の受光素子を含む受光素子部で形成され、当該受光素子部の複数の受光素子の分光感度特性のピークの包絡線が当該受光素子部の分光感度特性に一致することが好ましい。

上記の構成によれば、前記複数の受光素子のうち少なくとも１つの受光素子が複数の受光素子を含む受光素子部で形成され、当該受光素子部の複数の受光素子の分光感度特性のピークの包絡線が当該受光素子部の分光感度特性に一致するので、前記化粧体の透過分光特性が急激に変化する波長付近の光の本来の光強度をより正確に検出することができる。

本発明に係る光検出器は、前記受光素子部のうち、１つの受光素子部の分光感度特性が標準比視感度特性に一致していることが好ましい。

上記の構成によれば、前記光検出器では、前記受光素子部のうち、１つの受光素子部の分光感度特性が標準比視感度特性に一致しているので、受光光の本来の光強度を正確に検出することによって、標準比視感度特性により規定される、受光光の本来の照度をより正確に検出することができる。

本発明に係る光検出器は、前記光検出器は、前記各補正係数を記憶する記憶手段をさらに備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、前記各補正係数は記憶手段に記憶している。

そのため、様々な化粧体に対応する複数の補正係数を前記記憶手段に予め記憶させておくことができ、化粧体が他の化粧体に変わったとしても、前記補正演算手段が用いる補正係数を当該他の化粧体に対応する補正係数に変更することのみによって、前記光検出器が本来の光強度を正確に検出することができる。

本発明に係る光検出器は、前記電流電圧変換回路は、対数変換で電流電圧変換を行う対数アンプであることが好ましい。

上記の構成によれば、前記光検出器では、前記対数アンプは、前記各受光素子から出力された光電流をそれぞれ対数増幅して電圧に変換している。例えば、前記受光素子が受光する光量が１ルクス以下の小さい値から１０万ルクス程度の大きい値の場合、前記受光素子は、１ルクスの光量に比例した非常に小さい値から１０万ルクスの光量に比例した非常に大きい値の光電流を出力する。このような場合であっても、前記対数アンプは、アンプを飽和させることなく前記受光素子から出力された光電流を増幅することができる。そのため、前記光検出器は、受光光の光量に対して非常に大きなダイナミックレンジを有することができる。

本発明に係る電子機器は、画像を表示するための表示部を備えている電子機器であって、前記光検出器を備え、前記表示部は、前記光検出器の出力に基づいて表示する画像の色味を制御することが好ましい。

上記の構成によれば、本発明にかかる電子機器は、前記光検出器が出力する、受光光の本来の光強度に基づいて、前記表示部の出力画像の色味を制御することができる。そのため、前記電子機器が設置されている環境の環境光の光強度を検出することによって、環境光の色温度が変化したとしても、前記表示部の出力画像の色味を最適に調整することができる。

本発明に係る電子機器は、画像を表示するための表示部を備えている電子機器であって、前記光検出器を備え、前記表示部は、前記光検出器の出力に基づいて、画像を表示する表示パネルに対しその後方から光を照射するバックライトの光量を制御することが好ましい。

上記の構成によれば、本発明にかかる電子機器は、前記光検出器が出力する、受光光の本来の光強度に基づいて、前記表示部の出力画像の明るさを制御することができる。そのため、前記電子機器が設置されている環境の環境光の光強度を検出することによって、環境光の照度が変化したとしても、前記表示部のバックライトの光量を最適に調整することができる。

本発明に係る電子機器は、光検出手段を備えた電子機器であって、前記光検出手段は、異なる分光感度特性を有し、受光光に比例した光電流を発生する複数の受光手段と、前記各受光手段から出力された光電流をそれぞれ電流電圧変換する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段から出力された電圧をそれぞれアナログデジタル変換するアナログデジタル変換手段とを備え、前記受光手段のうち少なくとも一つの受光手段の分光感度特性に対して光減衰させる化粧体が前記受光手段の受光面側に配置されている光検出手段であって、さらに、前記光検出手段は、前記アナログデジタル変換手段から出力されたデジタル値に、前記各受光手段に対応した、前記化粧体による光減衰の影響を補正するための補正係数をそれぞれ乗算して、前記デジタル値における前記光減衰の影響を補正する補正演算手段を備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、本発明にかかる電子機器は、光検出手段の補正演算手段にて、アナログデジタル変換手段から出力された、受光光の光強度を示すデジタル値に、各受光手段に対応した、化粧体による光減衰の影響を補正するための補正係数をそれぞれ乗算して、前記デジタル値における前記光減衰の影響を補正する、すなわち、受光光の本来（光検出手段の受光面側に化粧体がない状態の）の光強度を正確に検出する。

以上により、上記電子機器は、光検出手段の受光面側に外装カバーなどが配置されていることによって光検出手段に入射する光が減衰される、また、ある特定の色の光が減衰される場合であっても、環境光の本来の光強度を正確に検出することができる光検出手段を備える電子機器を提供できるという効果を奏する。

以上のように、本発明に係る光検出器は、異なる分光感度特性を有し、受光光に比例した光電流を発生する複数の受光素子と、前記各受光素子から出力された光電流をそれぞれ電流電圧変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路から出力された電圧をそれぞれアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路とを備え、前記受光素子のうち少なくとも一つの受光素子の分光感度特性に対して光減衰させる化粧体が前記受光素子の受光面側に配置されている光検出器であって、前記アナログデジタル変換回路から出力されたデジタル値に、前記各受光素子に対応した、前記化粧体による光減衰の影響を補正するための補正係数をそれぞれ乗算して、前記デジタル値における前記光減衰の影響を補正する補正演算手段を備えている構成である。

したがって、上記光検出器は、光検出器の受光面側に外装カバーなどが配置されていることによって光検出器に入射する光が減衰される、また、ある特定の色の光が減衰される場合であっても、環境光の本来の光強度を正確に検出することができる光検出器を提供できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施例の光検出器を示すブロック図である。図１に示す光検出器の受光素子の分光感度特性を示すグラフである。外装カバーの透過分光特性の一例を示すグラフである。図１に示す光検出器の受光素子の受光面側に、図３に示す特性を有する外装カバーを取り付けたときの当該受光素子の分光感度特性を示すグラフである。図２〜図４に関連した図であって、外装カバーがない場合（図面左側）および外装カバーがある場合（図面右側）の各受光素子の出力値の関係を示す図である。本発明の第２の実施例の光検出器が有する受光素子の分光感度特性を示すグラフである。本発明の第３の実施例の光検出器が有するＧ（緑）に対応する受光素子の分光感度特性を示すグラフである。本発明の第４の実施例の光検出器を示すブロック図である。本発明の第５の実施例の液晶表示部を示す機能ブロック図である。従来の光検出器を示すブロック図である。

本発明の実施形態について図１から図９に基づいて説明すると以下の通りである。本発明に係る光検出器（光検出手段）は、特に携帯電話機もしくは液晶テレビなどの情報を表示する液晶表示部を有する電子機器に備えられ、これらの外装カバー（化粧体）などが光検出器の受光面側に配置されていることによって光検出器に入射する光が減衰される（光損失）、また、ある特定の色の光が減衰される場合であっても、環境光（照明など）の本来（光検出器の受光面側に外装カバーがない状態の）の光強度（色情報）を正確に検出して照度や色温度を正確に検出することができる（人間の色彩認識感覚に近い分光感度特性を有する）ものである。以下、様々な実施例を挙げて、その構成や機能について詳細に説明する。

〔第１の実施例〕
本発明の第１の実施例を図１から図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。

図１は、本発明の第１の実施例の光検出器１０を示すブロック図である。

光検出器１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの、受光素子（受光手段）１１、ＩＶアンプ（電流電圧変換回路、電流電圧変換手段）１２、およびＡ／Ｄコンバータ（アナログデジタル変換回路、アナログデジタル変換手段）１３と、補正演算回路（補正演算手段）１４と、レジスタ（記憶手段）１５と、シリアルインターフェース回路１８とを含む。レジスタ１５は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの、補正係数レジスタ１６および色情報レジスタ１７を含む。

受光素子１１（ＰＤ：Photo Diode）は、外部から入射される光の強度に比例した光電流を発生するものである。本実施例では、３つの受光素子１１があり、それぞれの受光素子１１に、Ｒ、Ｇ、Ｂに分光感度特性のピークを持つカラーフィルタが貼り付けられている。受光素子１１にカラーフィルタを貼り付けるのではなく、受光素子１１自体にそれぞれ赤、緑、青の分光感度特性のピークを持たせても良い。外部の照明の光を３つの受光素子１１に入射させると、照明の光に含まれている赤、緑、青の成分の光がフィルタによって選択され、それぞれ選択された光の強度に比例した光電流が受光素子１１に流れる。それぞれの光電流を
Ｒ：Ｉｐｄ＿Ｒ
Ｇ：Ｉｐｄ＿Ｇ
Ｂ：Ｉｐｄ＿Ｂ
とする。ここで、Ｉｐｄ＿Ｒを赤の成分の光に対する光電流値、Ｉｐｄ＿Ｇを緑の成分の光に対する光電流値、Ｉｐｄ＿Ｂを青の成分の光に対する光電流値とする。

図１に示すように、各受光素子１１には、電流を電圧に変換するＩＶアンプ１２（Ｒ、Ｇ、Ｂ）がそれぞれ接続されている。受光素子１１で発生した光電流は、この各ＩＶアンプ１２によって電圧に変換される。

各ＩＶアンプ１２にはＡ／Ｄコンバータ１３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）がそれぞれ接続されている。各Ａ／Ｄコンバータ１３は、ＩＶアンプ１２の電圧出力をデジタル値に変換する。このデジタル値は照明の光に含まれている、赤、緑、青成分の光に比例した数値になる。それぞれの成分の数値データを
Ｒ：Ｎｒ
Ｇ：Ｎｇ
Ｂ：Ｎｂ
とする。ここで、Ｎｒを赤の成分の光に対する光電流値に比例した値、Ｎｇを緑の成分の光に対する光電流値に比例した値、Ｎｂを青の成分の光に対する光電流値に比例した値とする。

補正演算回路１４は、入力された各色の成分のデジタル値に対して、補正係数レジスタ１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に格納されている各受光素子１１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応する補正係数を用いて演算（乗算）を行う回路である。Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの補正係数を
Ｒ：Ｃｒ
Ｇ：Ｃｇ
Ｂ：Ｃｂ
とする。ここで、Ｃｒを赤の成分の光に対する補正係数、Ｃｇを緑の成分の光に対する補正係数、Ｃｂを青の成分の光に対する補正係数とする。補正演算回路１４の出力は
Ｒ：Ｃｒ×Ｎｒ
Ｇ：Ｃｇ×Ｎｇ
Ｂ：Ｃｂ×Ｎｂ
となり、この演算結果の値（環境光の本来の光強度を示す値）が各色情報レジスタ１７（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に格納される。

そして、各色情報レジスタ１７において、記憶されている補正演算回路１４の演算結果の値を用いて、演算部（図示しない）が環境光の色温度および照度を算出する。なお、演算部が行う色温度および照度の算出方法は一般的な方法であるので、ここでは説明を省略する。

各色情報レジスタ１７において算出された環境光の色温度および照度を示す値は、Ｉ２Ｃインターフェース等のシリアルインターフェース回路１８経由で取り出され、液晶表示部の出力画像の色味およびバックライトの明るさのコントロールに利用される（詳細は、第５の実施例）。

なお、本願発明では、光検出器１０が環境光の光強度から色温度および照度を算出しているが、これに限るものではない。例えば、光検出器１０が検出した環境光の光強度をシリアルインターフェース回路１８を介して外部機器に取り出し、当該外部機器によって光強度から色温度および照度を算出してもよい。

ここで、補正演算回路１４の必要性について詳細に説明する。図２は、光検出器１０の３つの受光素子１１の分光感度特性を示すグラフである。また、図３は、光検出器１０の受光面側に配置される外装カバー（図示せず）の透過分光特性を示すグラフである。図４は、光検出器１０の受光面側に外装カバーが配置される場合の、外装カバーを透過する光に対する光検出器１０の受光素子１１の分光感度特性を示すグラフである。各グラフにおいて、縦軸は相対感度、横軸は入射する光の波長（λ）である。

例えば、色温度が２８５６ｋである黒体輻射の光（図５の光源Ａ）が図２に示す分光感度特性を有する受光素子１１を備える光検出器１０に入射した場合、図５の左図のようにＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの受光素子１１の出力値が出力される。図５の左図の出力値に対してＧを１として正規化すると、
Ｒ（外装カバー無しの出力値）：０．９７２
Ｇ（外装カバー無しの出力値）：１．０００
Ｂ（外装カバー無しの出力値）：０．３３９
となる。

一方、外装カバーが受光面側に取り付けられた光検出器１０によって、同じ光源Ａの光を検出する場合、外装カバーが光を減衰（特に赤と緑の成分、図３および図４参照）させるため、図５の右図のように強度が弱くなっている（特にＧ、Ｒ）のがわかる。外装カバーを取り付けた場合、外装カバー無しの場合に比べて各受光素子１１の出力値は
Ｒ（外装カバー有りの出力値）＝Ｒ（外装カバー無しの出力値）／４．１７５
Ｇ（外装カバー有りの出力値）＝Ｇ（外装カバー無しの出力値）／１．６７６
Ｂ（外装カバー有りの出力値）＝Ｂ（外装カバー無しの出力値）／１．０９４
となる。

本発明では外装カバーにより小さくなる各受光素子１１の出力値を補正係数（Ｃｒ、Ｃｇ、Ｃｂ）を用いて補正することにより、本来の照明の光強度、ひいては色温度および照度を正確に検出することが可能となる。上記の図５に示す場合、各受光素子１１に対する補正係数を
Ｃｒ＝４．１７５
Ｃｇ＝１．６７６
Ｃｂ＝１．０９４
とする。

つまり、補正係数は、（外装カバー無しの出力値）／（外装カバー有りの出力値）から求められる。この補正係数の設定手順としては、光検出器１０の製造時に、まず標準光源を用いて、外装カバーがない場合の各受光素子１１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の出力値を測定する。外装カバーが無い場合の各受光素子１１の出力値を
Ｒ：Ｎｒ１
Ｇ：Ｎｇ１
Ｂ：Ｎｂ１
とする。

次に外装カバーを取り付けた時の各受光素子１１の出力値を測定する。外装カバーがある場合の各受光素子１１の出力値を
Ｒ：Ｎｒ２
Ｇ：Ｎｇ２
Ｂ：Ｎｂ２
とする。

そして、外装カバーに対応する各受光素子１１の補正係数（Ｃｒ、Ｃｇ、Ｃｂ）を
Ｃｒ＝Ｎｒ１／Ｎｒ２
Ｃｇ＝Ｎｇ１／Ｎｇ２
Ｃｂ＝Ｎｂ１／Ｎｇ２
のように求めて、補正係数レジスタ１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）にそれぞれ記憶させておく。この構成によって、光検出器１０の受光面側に外装カバーを配置する場合であっても、光検出器１０は、外装カバー無しの時の照明の光強度、ひいては色温度および照度を算出することが可能となる。

図３に示す透過分光特性を有する外装カバーは、青色波長の光を中心に透過するため、白色照明下では青っぽい色に見える。また、外装カバーは、波長λ＝５５０ｎｍ付近を中心とする透過分光特性を有する緑色の外装カバーやλ＝６００ｎｍ付近を中心とする透過分光特性を有する赤色の外装カバーなどがある。このように、光検出器１０の受光面側に様々な透過分光特性を有する外装カバーを配置する場合であっても、補正係数レジスタを変更することにより、光検出器１０に入射する照明光の本来の光強度、ひいては色温度および照度を得ることができる。

すなわち、同じ光検出器に対して他の外装カバーに取り替える場合は、補正係数レジスタ１６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に格納している補正係数のみを外装カバーの種類により変更あるいは選択するだけで環境光の本来の光強度を検出することができるため、画像の明るさや色味を調整する電子機器本体の画像調整用のメインプログラムを変更する必要はなく、機器設計のメンテナンス性を良くすることが可能である。

受光素子１１の数は３つに限定する必要はなく、数を増やすことにより更なる高精度化が可能となる。受光素子１１の数を増やした場合は、補正係数レジスタ１６および色情報レジスタ１７の数も増やす必要がある。

〔第２の実施例〕
図６は、本発明の第２の実施例を示すものであり、光検出器１０の受光素子１１の分光感度特性を示すグラフである。第２の実施例では、第１の実施例のＧ（緑）に対応する受光素子１１の分光感度特性を標準比視感度特性Ｖ（λ）に一致するように設定する。なお、第２の実施例では、光検出器１０のその他の構成および処理は第１の実施例と同様であるので、説明は省略する。

照度は標準比視感度特性により規定されているため、第２の実施例では、第１の実施例と比較して、照明の照度をより正確に検出することができるようになる。また、第１の実施例と同様に補正演算回路１４を有しているので、光検出器１０の受光面側に外装カバーがある場合でも、あらかじめ外装カバーの透過分光特性を測定して、外装カバーによる光減衰を補正するための補正係数を補正係数レジスタ１６に記憶させておくことにより、本来の照明の正確な光強度、ひいては色温度および照度を測定することが可能となる。このことによって、第２の実施例の光検出器１０を備える液晶テレビ等の電子機器の液晶表示部では、出力画像の色味およびバックライトの明るさをコントロールすることができる。

〔第３の実施例〕
図７は、本発明の第３の実施例を示す光検出器１０のＧに対応する受光素子１１の分光感度特性を示すグラフである。第３の実施例では、Ｇの受光素子（受光素子部）１１は、Ｇ１〜Ｇ７の７つの受光素子１１からなる。第３の実施例では、Ｇの各受光素子１１（Ｇ１〜Ｇ７）の分光感度特性のピーク値の包絡線が、標準比視感度特性Ｖ（λ）に一致するように設定する。本実施例では、Ｇの受光素子１１を７つの受光素子１１から構成しているが、受光素子１１の構成数は特に限定しない。なお、第３の実施例では、光検出器１０のその他の構成および処理は第１の実施例と同様であるので、説明は省略する。

第３の実施例では、受光面側に外装カバーが配置され、かつ、Ｇの受光素子１１が複数の受光素子１１で構成される光検出器１０を用いて照明の光を測定する場合を考える。このとき、外装カバーの透過分光特性が緑の波長付近で急激に変化する場合であっても、各受光素子１１（Ｇ１〜Ｇ７）に対して各々補正係数（Ｃｇ１、Ｃｇ２、Ｃｇ３、Ｃｇ４、Ｃｇ５、Ｃｇ６、Ｃｇ７）を設定することにより、光検出器１０は、本来の照明の正確な光強度、ひいては照度および色温度を検出することが可能となる。

なお、ＲおよびＢの受光素子１１に対しても同様に、各分光感度特性のピーク値の包絡線がＲまたはＢの分光感度特性に一致するような複数の受光素子１１（Ｒ１〜Ｒ７、Ｂ１〜Ｂ７）を使用しても良い。特に外装カバーの透過分光特性が急激に変化する光の波長付近に分光感度特性のピークを有する受光素子１１の構成数を増やすことによって、光検出器１０が測定する照明の光強度、ひいては色温度および照度がさらに正確な値となる。

〔第４の実施例〕
図８は、本発明の第４の実施例の光検出器２０を示すブロック図である。第４の実施例の光検出器２０は、第１の実施例の光検出器１０と異なり、ＩＶアンプ１２（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の代わりに対数アンプ２２（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を備えている。第４の実施例では、光検出器２０のその他の構成および処理は、第１の実施例と同様であるので、説明は省略する。

各対数アンプ２２（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、各受光素子１１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で発生した光電流を対数変換した電圧に変換する。対数アンプ２２が出力する電圧値は、それぞれ
Ｖｏｕｔ＿Ｒ＝Ａ×Ｌｏｇ（Ｉｐｄ＿Ｒ）
Ｖｏｕｔ＿Ｇ＝Ａ×Ｌｏｇ（Ｉｐｄ＿Ｇ）
Ｖｏｕｔ＿Ｂ＝Ａ×Ｌｏｇ（Ｉｐｄ＿Ｂ）
（ただし、Ａ＝定数）
となる。

対数アンプ２２を用いることによって、非常に大きなダイナミックレンジがとることができる。そのため、本実施例では、薄暮時のような１ルクス以下の環境光から、真夏の直射日光下の１０万ルクスまでの環境光を、光検出器２０は、アンプを飽和させることなく測定することができる。

このような対数アンプ２２を使った構成は、特に使用環境の照度が大きく変わる携帯機器に対して有用である。また、携帯機器は外見を重視する傾向があり、透過分光特性において可視光域の透過率が１／１００になるような外装カバーを使用する場合がある。この外装カバーを光検出器２０の受光面側に配置すると、光検出器２０に入射する光の強度が極端に小さくなる。このような場合であっても、本実施例の構成を用いることによって、光検出器２０は、照明の光の本来の光強度、ひいては色温度および照度を検出することができる。
〔第５の実施例〕
図９は、本発明の第５の実施例の、本発明に係る電子機器の液晶表示部３０を示すブロック図である。この液晶表示部３０は、本発明の第１〜第４の実施例の光検出器１０または光検出器２０を含む。従って、この液晶表示部３０は、照明の色温度を判別して、出力画像を最適な色味にコントロールすることができる。また、照明の照度を測定して、バックライトの光量（明るさ）を最適にコントロールすることができる。

図９に示すように、液晶表示部３０は、液晶パネル３１、液晶ドライバ／コントローラ３２、バックライトコントローラ３３、ＣＰＵ３４、光検出器４０、および外装カバー３５を含む。液晶表示部３０は、液晶ドライバ／コントローラ３２、バックライトコントローラ３３およびＣＰＵ３４などを用いて液晶パネル３１に情報を表示するものであって、その具体的な構成や処理動作については、一般的な液晶表示装置と同様である。液晶ドライバ／コントローラ３２、バックライトコントローラ３３およびＣＰＵ３４を総称して表示部と称する。また、光検出器４０は、ＲＧＢ受光素子４１、補正演算回路４２、レジスタ４３、およびインターフェース回路４４を含む。なお、光検出器４０は、第１〜第４の何れかの実施例の光検出器１０または光検出器２０と構成が同一であるが、ここでは一部（ＩＶアンプまたは対数アンプ、およびＡ／Ｄコンバータ）を省略して記載している。また、光検出器１０または光検出器２０と処理動作も同一であるが、主な点のみ以下記載しておく。

外装カバー３５は、液晶パネル３１の前面に配置されている。つまり、外装カバー３５は、ＲＧＢ受光素子４１に入射する光の光路上に配置され、ＲＧＢ受光素子４１に入射する光を減衰させる。

また、ＲＧＢ受光素子４１は、外装カバー３５の内側に実装されている。ＲＧＢ受光素子４１は、それぞれ赤、緑、青の波長に分光感度のピークを持つ３つの受光素子１１から構成されている。ＲＧＢ受光素子４１は、ＲＧＢ受光素子４１に入射した照明の光に含まれている赤、緑、青のそれぞれの成分の光の強度に比例した電流あるいは電圧を出力する。

前記第１の実施例で説明した通り、着色された外装カバー３５を通った照明の光は、本来の照明の光強度（色味および明るさ）とは異なっている。そのため、ＲＧＢ受光素子４１の出力値は、外装カバー３５がない場合と比較して異なる値になる。

ＲＧＢ受光素子４１の出力値を外装カバー３５が無い場合と比較して同じ値にするために、補正演算回路４２は当該出力値を補正する。具体的には、補正演算回路４２は、製造過程において予めレジスタ４３に記憶させたＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの補正係数を用いて、ＲＧＢ受光素子４１の出力を補正する。そして、補正演算回路４２は、この補正結果をレジスタ４３に格納する。補正演算回路４２が補正することによって、光検出器４０は、外装カバー３５がある場合でも、本来の照明の正確な光強度、ひいては照度および色温度を得ることができる。

ＣＰＵ３４は、レジスタ４３に格納された照度および色温度を示す値をインターフェース回路４４を通して読み出す。ＣＰＵ３４は、照明の照度に応じてバックライトコントローラ３３を制御して、画像を表示するために液晶パネル３１に対しその後方から光を照射するバックライトの輝度調整を行う。また、ＣＰＵ３４は、照明の色温度に応じて液晶ドライバ／コントローラ３２を制御して画像の色味をコントロールする。このようにして、液晶表示部３０は、照明が変わっても、出力画像が同じ色および明るさに見えるように液晶に表示される画像を調整することができる。

なお、上述したように本願発明では、光検出器４０が光強度から色温度および照度を算出しているが、これに限るものではない。例えば、ＣＰＵ３４が、光検出器４０が演算した本来の光強度を示す値を読み出し、その読み出した光強度を用いて色温度および照度を算出してもよい。

本実施例では、液晶表示部３０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの受光素子１１を備えているが、３つに限るものではなく、１つ以上の受光素子１１を備えていればよい。光検出器４０の光検出をさらに高精度化するために、分光感度特性の中心波長が異なり、分光感度特性の帯域が狭い受光素子１１を多数用いることも可能である。

また、本実施例では、電子機器の液晶表示部３０は光検出器４０をそのまま備えているが、これに限るものではない。例えば、電子機器は、光検出器（光検出手段）の各機能（受光手段、電流電圧変換手段、アナログデジタル変換手段、補正演算手段）を電子機器内にてディスクリートで組み込んだ電子機器であってもよい。

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。

本発明の光検出器およびそれを備える電子機器は、光検出器の受光面側に光を減衰させる外装カバーなどが配置されている場合に、環境光の色温度および照度に応じて人間が見て自然な色に見えるように出力画像を制御する電子機器に利用することができる。

１０光検出器（光検出手段）
１１受光素子（受光手段）
１２ＩＶアンプ（電流電圧変換回路、電流電圧変換手段）
１３Ａ／Ｄコンバータ（アナログデジタル変換回路、アナログデジタル変換手段）
１４補正演算回路（補正演算手段）
１５レジスタ（記憶手段）
１６補正係数レジスタ
１７色情報レジスタ
１８シリアルインターフェース回路
２０光検出器
２２対数アンプ
３０液晶表示部
３１液晶パネル（表示パネル）
３２液晶ドライバ／コントローラ（表示部）
３３バックライトコントローラ（表示部）
３４ＣＰＵ（表示部）
３５外装カバー（化粧体）
４０光検出器
４１ＲＧＢ受光素子
４２補正演算回路
４３レジスタ
４４インターフェース回路
５０光検出器
５５レジスタ

Claims

異なる分光感度特性を有し、受光光に比例した光電流を発生する複数の受光素子と、
前記各受光素子から出力された光電流をそれぞれ電流電圧変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路から出力された電圧をそれぞれアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路とを備え、
前記受光素子のうち少なくとも一つの受光素子の分光感度特性に対して光減衰させる化粧体が前記受光素子の受光面側に配置されている光検出器であって、
前記アナログデジタル変換回路から出力されたデジタル値に、前記各受光素子に対応した、前記化粧体による光減衰の影響を補正するための補正係数をそれぞれ乗算して、前記デジタル値における前記光減衰の影響を補正する補正演算手段を備えていることを特徴とする光検出器。
前記受光素子のうち、１つの受光素子の分光感度特性が標準比視感度特性に一致していることを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
前記受光素子のうち少なくとも１つの受光素子が複数の受光素子を含む受光素子部で形成され、当該受光素子部の複数の受光素子の分光感度特性のピークの包絡線が当該受光素子部の分光感度特性に一致することを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
前記受光素子部のうち、１つの受光素子部の分光感度特性が標準比視感度特性に一致していることを特徴とする請求項３に記載の光検出器。
前記光検出器は、前記各補正係数を記憶する記憶手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光検出器。
前記電流電圧変換回路は、対数変換で電流電圧変換を行う対数アンプであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光検出器。
画像を表示するための表示部を備えている電子機器であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光検出器を備え、
前記表示部は、前記光検出器の出力に基づいて、表示する画像の色味を制御することを特徴とする電子機器。
画像を表示するための表示部を備えている電子機器であって、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光検出器を備え、
前記表示部は、前記光検出器の出力に基づいて、画像を表示する表示パネルに対しその後方から光を照射するバックライトの光量を制御することを特徴とする電子機器。
光検出手段を備えた電子機器であって、
前記光検出手段は、異なる分光感度特性を有し、受光光に比例した光電流を発生する複数の受光手段と、
前記各受光手段から出力された光電流をそれぞれ電流電圧変換する電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段から出力された電圧をそれぞれアナログデジタル変換するアナログデジタル変換手段とを備え、
前記受光手段のうち少なくとも一つの受光手段の分光感度特性に対して光減衰させる化粧体が前記受光手段の受光面側に配置されている光検出手段であって、
さらに、前記光検出手段は、前記アナログデジタル変換手段から出力されたデジタル値に、前記各受光手段に対応した、前記化粧体による光減衰の影響を補正するための補正係数をそれぞれ乗算して、前記デジタル値における前記光減衰の影響を補正する補正演算手段を備えていることを特徴とする電子機器。