JP5261351B2 - 光センサおよび表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態について図1に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図1は、本実施形態に係るカラーセンサ(光センサ)10の構成を示すブロック図である。カラーセンサ10は、3つのカラーフィルタF_R、R_G、F_B、3つの受光素子PD_R、PD_G、PD_B、スイッチ回路(第1のスイッチ回路)11、A/Dコンバータ12、レジスタ13、シリアルインターフェース回路14および制御回路15を備えている。
上記の構成において、スイッチ回路11が光電流IPD_Rを選択し、A/Dコンバータ12が光電流IPD_Rの電流値に対応するデジタル値をレジスタ13に出力する。同様に、スイッチ回路11が光電流IPD_G、IPD_Bを順次選択し、A/Dコンバータ12が光電流IPD_G、IPD_Bの各電流値に対応するデジタル値をレジスタ13に出力する。レジスタ13に格納された光電流IPD_R、IPD_G、IPD_Bから変換されたデジタル値は、シリアルインターフェース回路14を介してCPUなどに読み出される。
(1)A/Dコンバータの線形性、
(2)受光素子の感度のばらつき、
(3)照明光に含まれるR、G、Bの各成分をスイッチ回路で切り替えて測定することによる時間的なズレによる誤差、
が挙げられる。
本発明の第2の実施形態について図2に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前述の第1の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るカラーセンサ20の構成を示すブロック図である。カラーセンサ20は、3つのカラーフィルタF_R、R_G、F_B、3つの受光素子PD_R、PD_G、PD_B、スイッチ回路11、A/Dコンバータ22、レジスタ13、シリアルインターフェース回路14および制御回路15を備えている。すなわち、カラーセンサ20は、図1に示すカラーセンサ10において、A/Dコンバータ12をA/Dコンバータ22に置き換えた構成である。A/Dコンバータ22は、スイッチ回路11によって選択された光電流をデジタル信号に変換してレジスタ13に出力する回路であり、IFコンバータ221と、リファレンス電流発生回路222と、カウンタ223と、発振器224とを備えている。
IFコンバータ221は、電流を周波数に変換する回路であり、IFコンバータ221には、スイッチ回路11からの光電流と、リファレンス電流発生回路222が発生するリファレンス電流IREFとが入力される。これにより、IFコンバータ221は、スイッチ回路11からの光電流とリファレンス電流IREFとの比に比例した周波数のパルス信号をカウンタ223に出力する。カウンタ223は、ある一定の時間、IFコンバータ221からの出力パルス数をカウントし、そのカウント値をA/Dコンバータ22の出力デジタル値としてレジスタ13に出力する。これにより、カウント値は、A/Dコンバータ22に入力される光電流に比例した値となる。なお、発振器224は、カウンタ223がカウントする時間の基準となるクロック信号を発生する。
本発明の第3の実施形態について図3に基づいて説明すれば、以下の通りである。カラーセンサに入射する照明光の色味を検出する際には、各受光素子の光電流の比の検出精度が重要となる。そこで本実施形態では、A/Dコンバータのリファレンス電流発生回路が発生するリファレンス電流の大きさを、スイッチ回路によって選択された光電流毎に切り替えることにより、3つの受光素子間の感度のばらつきを補正している。なお、説明の便宜上、前述の各実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図3は、本実施形態に係るカラーセンサ30の構成を示すブロック図である。カラーセンサ30は、3つのカラーフィルタF_R、R_G、F_B、3つの受光素子PD_R、PD_G、PD_B、スイッチ回路11、A/Dコンバータ32、レジスタ13、シリアルインターフェース回路14および制御回路15を備えている。すなわち、カラーセンサ30は、図2に示すカラーセンサ20において、A/Dコンバータ22をA/Dコンバータ32に置き換えた構成である。A/Dコンバータ32は、スイッチ回路11によって選択された光電流をデジタル信号に変換してレジスタ13に出力する回路であり、IFコンバータ221と、リファレンス電流発生回路322と、カウンタ223と、発振器224とを備えている。すなわち、A/Dコンバータ32は、図2に示すリファレンス電流発生回路222をリファレンス電流発生回路322に置き換えた構成である。
図3に示すように、リファレンス電流発生回路322は、スイッチ回路(第2のスイッチ回路)322Aと、3つのリファレンス電流源322R、322G、322Bと、トリミング回路322Cとを備えている。リファレンス電流源322R、322G、322Bは、受光素子PD_R、PD_G、PD_Bと同数設けられており、それぞれリファレンス電流IREF_R、IREF_G、IREF_Bを発生させる。スイッチ回路322Aは、3つの入力端子と1つの出力端子とを備えており、3つの入力端子はリファレンス電流源322R、322G、322Bにそれぞれ接続され、出力端子はIFコンバータ221に接続されている。これにより、スイッチ回路322Aは、リファレンス電流IREF_R、IREF_G、IREF_Bのいずれかを選択して、IFコンバータ221に選択したリファレンス電流を出力する。
ある一定照度の標準光源からの光が標準的なカラーセンサに入射したときの、R、G、Bの各成分の受光素子からの各光電流をそれぞれIPD_R1、IPD_G1、IPD_B1とする。また、上記標準的なカラーセンサにおける各リファレンス電流をそれぞれIREF_R1、IREF_G1、IREF_B1とする。ここで、各光電流が、
IPD_R1=1nA
IPD_G1=2nA
IPD_B1=1nA
であり、各リファレンス電流が、
IREF_R1=1μA
IREF_G1=1μA
IREF_B1=1μA
に設定されている。
IPD_R=0.8nA
IPD_G=1.8nA
IPD_B=1.2nA
であり、G成分のリファレンス電流が、
IREF_G=0.9μA
に設定されているとする。このとき、R、B成分のリファレンス電流IREF_R、IREF_Bは、それぞれ以下のようにトリミングすればよい。
=IREF_G×(IPD_R/IPD_G)×(IPD_G1/IPD_R1)
=0.9uA×(0.8nA/1.8nA)×(2nA/1nA)
=0.8μA
IREF_B
=IREF_G×(IPD_B/IPD_G)×(IPD_G1/IPD_B1)
=0.9uA×(1.2nA/1.8nA)×(2nA/1nA)
=1.2μA
これにより、カラーセンサ30への入射光の色温度を正確に測定することができ、精度の高いカラーセンサを実現することが可能となる。また、リファレンス電流IREF_Gのトリミングが不要となるので、回路規模の縮小や製品の検査時間の短縮が可能となり、コストを低減することができる。
本発明の第4の実施形態について図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、3つの受光素子からの各光電流を任意に加算できるスイッチ回路について説明する。
図4は、本実施形態に係るスイッチ回路(第1のスイッチ回路)21の構成を示す回路図である。スイッチ回路21は、3つのスイッチSW_R、SW_G、SW_Bを備えている。スイッチSW_Rの一端は、受光素子PD_Rのカソードに接続されており、スイッチSW_Gの一端は、受光素子PD_Gのカソードに接続されており、スイッチSW_Bの一端は、受光素子PD_Bのカソードに接続されている。スイッチSW_Rの他端、スイッチSW_Gの他端およびスイッチSW_Bの他端は、互いに接続されているとともに、図示しないA/Dコンバータに接続されている。
上記の構成において、例えば、スイッチSW_RおよびスイッチSW_GをONにして、スイッチSW_BをOFFにした場合、光電流IPD_Rと光電流IPD_Gとを加算した電流が、スイッチ回路21からA/Dコンバータに入力される。また、スイッチSW_R、スイッチSW_GおよびスイッチSW_Bを全てONにした場合、光電流IPD_Rと光電流IPD_Gと光電流IPD_Bとを加算した電流が、スイッチ回路21からA/Dコンバータに入力される。
IPD_R/(IPD_R+IPD_G+IPD_B)
の値が必要な場合、光電流の加算ができない場合は、IPD_R、IPD_G、IPD_Bの各光電流値をそれぞれデジタル変換して、加算および除算を行う必要がある。すなわち、3回のデジタル変換と2回のデジタル演算が必要になる。
本発明の第5の実施形態について図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、A/Dコンバータからのデジタル信号を処理して、各受光素子が発生する光電流に比例したデジタル値を出力するデジタル信号処理の一例について説明する。
図5は、図1に示すカラーセンサ10において、光電流をスイッチ回路で切替えて、各受光素子に入射する光の強度に対応するデジタル値を読み出すシーケンスの一例を示す図である。第1の実施形態において説明したように、各光電流IPD_R、IPD_G、IPD_Bのうちスイッチ回路11によって選択された光電流は、A/Dコンバータ12によってデジタル値に変換される。A/Dコンバータ12からのデジタル値はレジスタ13に格納され、その後、レジスタ13からシリアルインターフェース回路14を経由してCPU等に読み出される。
本発明の第6の実施形態について図6および図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、A/Dコンバータからのデジタル信号を処理して、各受光素子が発生する光電流に比例したデジタル値を出力するデジタル信号処理の他の一例について説明する。なお、説明の便宜上、前述の第1の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図6は、本実施形態に係るカラーセンサ40の構成を示すブロック図である。カラーセンサ40は、3つのカラーフィルタF_R、R_G、F_B、3つの受光素子PD_R、PD_G、PD_B、スイッチ回路11、A/Dコンバータ12、シリアルインターフェース回路14、制御回路15、スイッチ回路41および3つのレジスタ43R、43G、43Bを備えている。
図7は、図6に示すカラーセンサ40において、光電流をスイッチ回路で切替えて、各受光素子に入射する光の強度に対応するデジタル値を読み出すシーケンスの一例を示す図である。このシーケンスでは、まず、スイッチ回路11が光電流IPD_Rを所定時間選択し、スイッチ回路41がA/Dコンバータ12とレジスタ43Rとを接続する。これにより、光電流IPD_Rに対応するデジタル値がレジスタ43Rに格納される(R測定)。次に、スイッチ回路11が光電流IPD_Gを所定時間選択し、スイッチ回路41がA/Dコンバータ12とレジスタ43Gとを接続する。これにより、光電流IPD_Gに対応するデジタル値がレジスタ43Gに格納される(G測定)。次に、スイッチ回路11が光電流IPD_Bを所定時間選択し、スイッチ回路41がA/Dコンバータ12とレジスタ43Bとを接続する。これにより、光電流IPD_Bに対応するデジタル値がレジスタ43Bに格納される(B測定)。このように、各受光素子PD_R、PD_G、PD_Bが発生する光電流IPD_R、IPD_G、IPD_Bが、連続してデジタル値に変換され、各レジスタ43R、43G、43Bにそれぞれ格納される。
また、この場合も、上記のシーケンスを何回も繰り返して、各レジスタ43R、43G、43Bがオーバーフローしない範囲でA/Dコンバータ12からの各デジタル値を順次加算することにより、カラーセンサ40への入射光の照度が低い場合であっても、高い精度で入射光の色温度を測定することが可能となる。
本発明の第7の実施形態について図8および図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、光電流をデジタル信号に変換するA/Dコンバータを、電流−パルス幅変換器およびパルス幅カウンタで構成した例について説明する。なお、説明の便宜上、前述の第1の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図8は、本実施形態に係るカラーセンサ50の構成を示すブロック図である。カラーセンサ50は、3つのカラーフィルタF_R、R_G、F_B、3つの受光素子PD_R、PD_G、PD_B、スイッチ回路11、A/Dコンバータ52、レジスタ13、シリアルインターフェース回路14および制御回路15を備えている。すなわち、カラーセンサ50は、図1に示すカラーセンサ10において、A/Dコンバータ12をA/Dコンバータ52に置き換えた構成である。A/Dコンバータ52は、スイッチ回路11によって選択された光電流をデジタル信号に変換してレジスタ13に出力する回路であり、積分器521と、2つのコンパレータCOMP1、COMP2と、2つのSR型フリップフロップFF1、FF2と、NORゲートNOR1と、2つのリファレンス電圧源522、523と、カウンタ524と、発振器525とを備えている。積分器521と、2つのコンパレータCOMP1、COMP2と、2つのSR型フリップフロップFF1、FF2と、NORゲートNOR1と、2つのリファレンス電圧源522、523とは、電流−パルス幅変換器として機能し、カウンタ524と、発振器525とは、パルス幅カウンタとして機能する。なお、コンパレータCOMP1、COMP2と、2つのSR型フリップフロップFF1、FF2と、NORゲートNOR1とで、特許請求の範囲に記載のウィンドウコンパレータを構成している。
各受光素子PD_R、PD_G、PD_Bからの光電流IPD_R、IPD_G、IPD_Bは、制御回路15からの測定モード制御信号に基づいてスイッチ回路11によって選択され、積分器521のアンプAMP1の反転入力端子に選択された光電流が入力される。積分器521は、スイッチSW1がONとなる(短絡される)ことによりリセットされ、アンプAMP1の出力電圧はゼロになる。この状態でスイッチSW1がOFFになる(開放される)と、容量CINTに選択された光電流が充電され、積分器521は積分動作を開始する。
∫(IPD_R/CINT)・dt
となる。したがって、積分器521の出力電圧は、時間の経過とともに上昇し、その上昇の速さは、光電流IPD_Rの大きさに比例する。積分器521の出力電圧は、コンパレータCOMP1、COMP2、フリップフロップFF1、FF2およびNORゲートNOR1で構成されるウィンドウコンパレータに入力される。
図9は、積分器521のスイッチSW1に入力されるリセット信号Reset1、アンプAMP1の出力電圧、リファレンス電圧VREFH、リファレンス電圧VREFL、コンパレータCOMP1の出力信号、コンパレータCOMP2の出力信号、およびNORゲートNOR1の出力信号のそれぞれの波形を示す図である。同図に示すように、積分器521の出力電圧がリファレンス電圧VREFLとリファレンス電圧VREFHとの間にある場合、コンパレータCOMP1の出力信号がHighレベルとなり、コンパレータCOMP2の出力信号がLowレベルとなるため、NORゲートNOR1の出力信号はHighレベルになる。A/Dコンバータ52では、NORゲートNOR1の出力信号のHighレベルの時間をカウンタ524によってカウントすることにより、各受光素子が発生する光電流をデジタル値に変換する。
さらに、本実施形態では、リファレンス電圧VREFLを一定とする一方、R測定期間、G測定期間、B測定期間の各期間におけるリファレンス電圧VREFHの値を互いに異ならせることにより、各受光素子PD_R、PD_G、PD_Bの感度のばらつきを補正している。そのため、図8に示すA/Dコンバータ52では、リファレンス電圧VREFHを発生するリファレンス電圧源523は、スイッチ回路523(第2のスイッチ回路)Aと、3つの電圧源523R、523G、523Bと、トリミング回路523Cとを備えている。電圧源523R、523G、523Bは、受光素子PD_R、PD_G、PD_Bと同数設けられ、互いに異なる電圧VREFH_R、VREFH_G、VREFH_Bをそれぞれ発生する。
本発明の第8の実施形態について図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、光電流をデジタル信号に変換するA/Dコンバータを、ΔΣ変調器で構成した例について説明する。なお、説明の便宜上、前述の各実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図10は、本実施形態に係るカラーセンサ60の構成を示すブロック図である。カラーセンサ60は、3つのカラーフィルタF_R、R_G、F_B、3つの受光素子PD_R、PD_G、PD_B、スイッチ回路11、A/Dコンバータ62、レジスタ13、シリアルインターフェース回路14および制御回路15を備えている。すなわち、カラーセンサ60は、図1に示すカラーセンサ10において、A/Dコンバータ12をA/Dコンバータ62に置き換えた構成である。A/Dコンバータ62は、スイッチ回路11によって選択された光電流をデジタル信号に変換してレジスタ13に出力する回路であり、積分器521と、リファレンス電流発生回路322と、スイッチSW2と、コンパレータCOMP3と、電圧源622と、D型フリップフロップFF3と、カウンタ524と、発振器525とを備えている。積分器521およびリファレンス電流発生回路322は、それぞれ図8および図3に示すものと同一である。
各受光素子PD_R、PD_G、PD_Bからの光電流IPD_R、IPD_G、IPD_Bは、制御回路15からの測定モード制御信号に基づいてスイッチ回路11によって選択され、積分器521のアンプAMP1の反転入力端子に選択された光電流が入力される。このとき、スイッチSW2はOFFとなっている。ここで、スイッチ回路11が光電流IPD_Rを選択している場合、積分器521の容量CINTに光電流IPD_Rが充電され、積分器521の出力電圧が上昇する。積分器521の出力電圧は、コンパレータCOMP3の非反転入力端子に入力され、コンパレータCOMP3は、積分器521の出力電圧をリファレンス電圧VREFと比較する。
また、各リファレンス電流IREF_R、IREF_G、IREF_Bの電流値は、各受光素子PD_R、PD_G、PD_Bの感度に比例するように、トリミング回路322Cによって調整される。これにより、3つの受光素子間の感度のばらつきを補正することが可能となっている。例えば、スイッチ回路11が光電流IPD_Rを選択しているときに、フリップフロップFF3の出力がHighレベルになると、スイッチSW2がONになるとともに、スイッチ回路11は、どの光電流もA/Dコンバータ62に入力されない状態となる。これにより、積分器521にリファレンス電流IREF_Rが入力されるため、積分器521の出力電圧が低下する。その後、積分器521の出力電圧がリファレンス電圧VREFよりも低くなると、コンパレータCOMP3の出力信号がLowレベルになり、フリップフロップFF3の出力信号もクロック信号に同期してLowレベルになる。このとき、スイッチSW2がOFFになるとともに、スイッチ回路11は、再度光電流IPD_Rを選択してA/Dコンバータ62に入力する。これにより、リファレンス電流IREF_Rの積分器521への入力が中断されるため、積分器521の出力電圧は上昇に転じる。
本発明の第9の実施形態について図11および図12に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、光電流をデジタル信号に変換するA/Dコンバータを、2重積分型で構成した例について説明する。なお、説明の便宜上、前述の各実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図11は、本実施形態に係るカラーセンサ70の構成を示すブロック図である。カラーセンサ70は、3つのカラーフィルタF_R、R_G、F_B、3つの受光素子PD_R、PD_G、PD_B、スイッチ回路11、A/Dコンバータ72、レジスタ13、シリアルインターフェース回路14および制御回路15を備えている。すなわち、カラーセンサ70は、図1に示すカラーセンサ10において、A/Dコンバータ12をA/Dコンバータ72に置き換えた構成である。A/Dコンバータ72は、スイッチ回路11によって選択された光電流をデジタル信号に変換してレジスタ13に出力する回路であり、積分器521と、リファレンス電流発生回路322と、スイッチSW2と、コンパレータCOMP3と、カウンタ524と、発振器525とを備えている。積分器521、リファレンス電流発生回路322、コンパレータCOMP3、カウンタ524および発振器525は、図10に示すものと同一である。コンパレータCOMP3の出力端子はカウンタ524に接続されている。なお、スイッチSW2のON/OFFは、制御回路75からの測定モード制御信号によって行われる。
図12は、コンパレータCOMP3の反転入力端子に入力されるリファレンス電圧VREF、アンプAMP1の出力電圧、およびコンパレータCOMP3の出力信号のそれぞれの波形を示す図である。積分器521がリセット信号Reset1によってリセットされ、アンプAMP1の出力電圧がゼロになった後、積分器521に光電流IPD_Rが入力されると、積分器521の容量CINTへの充電が開始される。なお、このときスイッチSW2はOFFとなっている。
本発明の第10の実施形態について図13〜図20に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、光電流を選択するスイッチ回路が受光素子の極性を逆転できるように構成し、さらに、各受光素子の透過分光感度特性を、人間の色彩認識感覚に近い三刺激値に対応させることにより、光源の厳密な色温度を検出可能な構成について説明する。なお、説明の便宜上、前述の各実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図13は、本実施形態に係るカラーセンサ80の構成を示すブロック図である。カラーセンサ80は、3つのカラーフィルタF_X、R_Y、F_Z、3つの受光素子PD_X、PD_Y、PD_Z、スイッチ回路(第1のスイッチ回路)81、A/Dコンバータ82、レジスタ13、シリアルインターフェース回路14および制御回路15を備えている。
スイッチ回路81は、光電流IPD_X、IPD_Y、IPD_Zを加算および減算してA/Dコンバータ82に出力する機能を有しており、12個のスイッチSW_X1〜SW_X4、SW_Y1〜SW_Y4、SW_Z1〜SW_Z4を備えている。受光素子PD_Xのカソードは、スイッチSW_X1の一端およびスイッチSW_X4の一端に接続されている。受光素子PD_Xのアノードは、スイッチSW_X2の一端およびスイッチSW_X3の一端に接続されている。スイッチSW_X2の他端およびスイッチSW_X4の他端は、接地されている。受光素子PD_Yのカソードは、スイッチSW_Y1の一端およびスイッチSW_Y4の一端に接続されている。受光素子PD_Yのアノードは、スイッチSW_Y2の一端およびスイッチSW_Y3の一端に接続されている。スイッチSW_Y2の他端およびスイッチSW_Y4の他端は、接地されている。受光素子PD_Zのカソードは、スイッチSW_Z1の一端およびスイッチSW_Z4の一端に接続されている。受光素子PD_Zのアノードは、スイッチSW_Z2の一端およびスイッチSW_Z3の一端に接続されている。スイッチSW_Z2の他端およびスイッチSW_Z4の他端は、接地されている。スイッチSW_X1の他端、スイッチSW_X3の他端、スイッチSW_Y1の他端、スイッチSW_Y3の他端、スイッチSW_Z1の他端およびスイッチSW_Z3の他端は、互いに接続されているとともに、A/Dコンバータ82に接続されている。
上記の構成により、例えば、スイッチSW_X1およびスイッチSW_X2をONにして、その他のスイッチをOFFにすると、光電流IPD_XがA/Dコンバータ82からスイッチ回路81に流れる。また、スイッチSW_X3およびスイッチSW_X4をONにして、その他のスイッチをOFFにすると、光電流IPD_Xがスイッチ回路81からA/Dコンバータ82に流れる。また、スイッチSW_X1、スイッチSW_X2、スイッチSW_Y1およびスイッチSW_Y2をONにして、その他のスイッチをOFFにすると、光電流IPD_Xと光電流IPD_Yとを加算した電流が、A/Dコンバータ82からスイッチ回路81に流れる。また、スイッチSW_X1、スイッチSW_X2、スイッチSW_Y3およびスイッチSW_Y4をONにして、その他のスイッチをOFFにすると、光電流IPD_Xから光電流IPD_Yを減算した電流が、A/Dコンバータ82からスイッチ回路81に流れる。
A/Dコンバータ82は、積分器521と、コンパレータCOMP3と、電圧源622と、カウンタ524と、発振器525とを備えている。これらの各構成要素は、図11に示すA/Dコンバータ72におけるものと同一である。図13に示す積分器521では、A/Dコンバータ82からスイッチ回路81に電流が流れているときに、容量CINTへの充電が行われ、スイッチ回路81からA/Dコンバータ82に電流が流れているときに、容量CINTからの放電が行われる。
図15は、A/Dコンバータ82に対する充電時におけるスイッチ回路81の状態の一例を示す回路図である。同図では、スイッチSW_X1、SW_X2、SW_Y1、SW_Y2、SW_Z1、SW_Z2がONであり、他のスイッチはOFFとなっている。これにより、光電流IPD_Xと光電流IPD_Yと光電流IPD_Zとの和の逆極性の電流が、A/Dコンバータ82に入力される。
IPD_X/(IPD_X+IPD_Y+IPD_Z) ・・・式(1)
に比例した値となる。
IPD_Y/(IPD_X+IPD_Y+IPD_Z) ・・・式(2)
に比例した値となる。
x=IPD_X/(IPD_X+IPD_Y+IPD_Z)
y=IPD_Y/(IPD_X+IPD_Y+IPD_Z)
となる。したがって、これらのデジタル出力を、図19に示すプランク軌跡に当てはめることにより、カラーセンサ80への入射光の色温度を簡単に求めることができる。
図20は、本実施形態の変形例に係るカラーセンサ90の構成を示すブロック図である。カラーセンサ90は、3つのカラーフィルタF_X、R_Y、F_Z、3つの受光素子PD_X、PD_Y、PD_Z、スイッチ回路81、A/Dコンバータ92、レジスタ13、シリアルインターフェース回路14および制御回路15を備えている。すなわち、カラーセンサ90は、図13に示すカラーセンサ80において、A/Dコンバータ82をA/Dコンバータ92に置き換えた構成である。
本発明の第11の実施形態について図21に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、上述したカラーフィルタを備える液晶テレビについて説明する。
各実施形態では、各受光素子の受光面にカラーフィルタを設けていたが、カラーフィルタを設ける代わりに、各受光素子にそれぞれ異なる色の分光感度特性のピークを持たせてもよい。また、各実施形態では、各受光素子の分光感度特性が、三原色または三刺激値に対応する構成について説明したが、各受光素子の分光感度特性はこれらに限定されない。なお、各受光素子の分光感度特性を三原色に対応させる場合、分光感度特性を三刺激値に対応させる場合と比べ、カラーフィルタのデジタル出力値から算出される色温度は近似的になるが、実用上問題がない場合が多い。また、コストの観点では、R、G、Bの各カラーフィルタは安価であるため、カラーセンサのコストを抑えることができる。
11 スイッチ回路(第1のスイッチ回路)
12 A/Dコンバータ
13 レジスタ
14 シリアルインターフェース回路
15 制御回路
20 カラーセンサ(光センサ)
21 スイッチ回路(第1のスイッチ回路)
22 A/Dコンバータ
30 カラーセンサ(光センサ)
32 A/Dコンバータ
40 カラーセンサ(光センサ)
41 スイッチ回路
43R レジスタ
43G レジスタ
43B レジスタ
50 カラーセンサ(光センサ)
52 A/Dコンバータ
60 カラーセンサ(光センサ)
62 A/Dコンバータ
70 カラーセンサ(光センサ)
72 A/Dコンバータ
75 制御回路
80 カラーセンサ(光センサ)
81 スイッチ回路(第1のスイッチ回路)
82 A/Dコンバータ
90 カラーセンサ(光センサ)
92 A/Dコンバータ
100 液晶テレビ(表示装置)
110 コントローラ
111 信号源
112 映像信号処理部
113 色度補正部
120 表示パネル
130 バックライトユニット
131 バックライト
132 マイコン部
133 輝度補正部
140 カラーセンサ(光センサ)
200 カラーセンサ
201R IVアンプ
201G IVアンプ
201B IVアンプ
202R A/Dコンバータ
202G A/Dコンバータ
202B A/Dコンバータ
203 レジスタ
204 シリアルインターフェース回路
221 IFコンバータ
222 リファレンス電流発生回路
223 カウンタ
224 発振器
322 リファレンス電流発生回路
322A スイッチ回路
322C トリミング回路
322R リファレンス電流源(電流源)
322G リファレンス電流源(電流源)
322B リファレンス電流源(電流源)
521 積分器
522 リファレンス電圧源
523 リファレンス電圧源
523A スイッチ回路
523C トリミング回路
523R 電圧源
523G 電圧源
523B 電圧源
524 カウンタ
525 発振器
622 電圧源
AMP1 アンプ
CINT 容量
COMP1 コンパレータ(第1のコンパレータ)
COMP2 コンパレータ(第2のコンパレータ)
COMP3 コンパレータ
F_R カラーフィルタ
F_G カラーフィルタ
F_B カラーフィルタ
FF1 フリップフロップ
FF2 フリップフロップ
FF3 フリップフロップ
IPD_R 光電流
IPD_G 光電流
IPD_B 光電流
IREF リファレンス電流
NOR1 NORゲート
PD_R 受光素子
PD_G 受光素子
PD_B 受光素子
Reset1 リセット信号
Reset2 リセット信号
SW1 スイッチ
SW2 スイッチ
VREF リファレンス電圧
VREFH リファレンス電圧(第1のリファレンス電圧)
VREFL リファレンス電圧(第2のリファレンス電圧)
Claims (8)
- 互いに異なる分光感度特性を有し、受光量に比例した大きさの光電流を発生する複数の受光素子と、
各受光素子からの光電流を選択する第1のスイッチ回路と、
前記第1のスイッチ回路によって選択された光電流をデジタル信号に変換する1つのA/Dコンバータと、
前記A/Dコンバータからのデジタル信号を処理して、各受光素子からの光電流に比例したデジタル値を出力するデジタル信号処理回路と、
を備え、
前記A/Dコンバータは、
リファレンス電流を発生するリファレンス電流発生回路と、
前記選択された光電流の大きさと前記リファレンス電流の大きさとの比に比例した周波数のパルス信号を出力するIFコンバータと、
前記パルス信号のパルス数をカウントするカウンタと、を備え、
前記A/Dコンバータは、前記カウンタの前記選択された光電流ごとのカウント値を前記デジタル信号として出力し、
前記リファレンス電流発生回路は、
前記受光素子と同数の電流源と、
各電流源が発生する電流のいずれかを前記リファレンス電流として選択する第2のスイッチ回路と、
各電流源が発生する電流の大きさを調整するトリミング回路と、を備え、
前記第2のスイッチ回路が選択する電流を発生する電流源は、前記第1のスイッチ回路が選択する光電流に対応しており、
各電流源が発生する電流の大きさは、当該電流が選択されたときに前記第1のスイッチ回路によって選択される光電流を発生する受光素子の感度に比例することを特徴とする光センサ。 - 前記トリミング回路は、前記電流源のうち1つの電流源以外の電流源が発生する電流の大きさを調整することを特徴とする請求項1に記載の光センサ。
- 前記第1のスイッチ回路は、前記光電流から複数の光電流を選択して、選択した光電流の和を出力可能に構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光センサ。
- 上記第1のスイッチ回路は、各受光素子からの光電流をそれぞれ所定時間選択することを特徴とする請求項1または2に記載の光センサ。
- 上記第1のスイッチ回路は、各受光素子からの光電流を1つずつ選択するシーケンスを所定回数繰り返し、
前記デジタル信号処理回路は、前記所定回数繰り返されたシーケンスにおける、各受光素子からの光電流に対応するデジタル値のそれぞれの合計を出力することを特徴とする請求項1または2に記載の光センサ。 - 前記受光素子の各分光感度特性は、三原色に対応していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光センサ。
- 画像が表示される表示画面を有する表示装置であって、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の光センサを、前記表示装置の周囲光の色度を検知するセンサとして備え、
前記光センサから出力されるデジタル値に基づいて、前記画像の色度が調整されることを特徴とする表示装置。 - 画像が表示される表示画面を有する表示装置であって、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の光センサを、前記表示装置の周囲光の照度を検知するセンサとして備え、
前記光センサから出力されるデジタル値に基づいて、前記画像の明るさが調整されることを特徴とする表示装置。
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