JP5768182B2 - アナログ−デジタル変換装置、照度センサ装置および照度センサ装置を備えた電子機器 - Google Patents

アナログ−デジタル変換装置、照度センサ装置および照度センサ装置を備えた電子機器 Download PDF

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Description

この発明は、アナログ−デジタル変換装置、照度センサ装置および照度センサ装置を備えた電子機器に関する。
携帯電話やデジタルカメラ等の液晶パネルでは、外乱の照度に応じて液晶のバックライトの発光量を制御するため、照度センサ装置を搭載する要望がある。この照度センサ装置は、従来はアナログ型であったが、高い分解能が要求され、デジタル型が一般的となっている。また、照度センサ装置は、視感度に近い分光特性が要求される。したがって、フォトダイオードからの入力電流をデジタル変換して出力するアナログ−デジタル変換回路を備えた照度センサ装置には、視感度に近い分光特性を簡単な構成で実現することが求められている。
従来の照度センサ装置では、視感度に近い分光特性を実現するため、複数の異なる分光特性のフォトダイオードの電流を減算する方式が一般的に行われている。
このような複数の異なる分光特性のフォトダイオードの電流を減算する方式として、特開２００７−７３５９１号公報(特許文献１)に記載される方式が提案されている。この複数の異なる分光特性のフォトダイオードからの電流をカレントミラー回路により減算することによって、視感度に近い分光特性を実現している。
また、複数の異なる分光特性をカラーフィルタによって実現し、フォトダイオードからの電流を減算する方式として、特開２０１０−１５３４８４号公報(特許文献２)に記載される方式が提案されている。この複数の異なる分光特性のフォトダイオードからの電流をカレントミラー回路により減算し、さらにカラーフィルタを用いることで、視感度に近い分光特性を実現している。
また、照度センサ装置の検知方法として、一般的には、アナログ−デジタル変換回路を用いてセンサ出力をデジタル値に変換する方法がある。センサ出力をデジタル値に変換することにより、ＣＰＵやマイクロコンピュータにより、ソフトウェアでの処理が容易になる。積分型のアナログ−デジタル変換回路は、簡単な構成で高精度な分解能を実現できる特徴がある。この積分型のアナログ−デジタル変換回路は、照度センサ装置のように、低速であるが高い分解能(１６bit程度)が要求されるデバイスに適している。
図１３に第１従来例として、カレントミラー回路による減算方式の構成を示している(特開２００７−７３５９１号公報(特許文献１)、特開２０１０−１５３４８４号公報(特許文献２))。図１３において、ＰＤ１は赤外領域の分光特性を有するフォトダイオード、ＰＤ２は可視〜赤外領域の分光特性を有するフォトダイオード、Ｑ１,Ｑ２はカレントミラー回路を構成するトランジスタである。
図１３に示すように、この第１従来例では、赤外領域の分光特性を有するフォトダイオードＰＤ１からの入力電流をＩin1とし、可視〜赤外領域の分光特性を有するフォトダイオードＰＤ２からの入力電流をＩin2とする。上記第１従来例において、入力電流Ｉin2から入力電流Ｉin1の電流量に応じた電流を減算して、電流量(Ｉin2−Ｉin1×ａ)を算出することにより、視感度特性に近い分光特性を実現することができる。
また、図１４に第２従来例として、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２を用いてセンサ出力をデジタル値に変換した後、デジタル値を減算する構成を示している。図１４に示すように、この第２従来例では、赤外領域の分光特性を有するフォトダイオードＰＤ１を入力電流Ｉin1とし、可視〜赤外領域の分光特性を有するフォトダイオードＰＤ２を入力電流Ｉin2とする。
上記第２従来例において、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１により入力電流Ｉin2をアナログ−デジタル変換した結果をデジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ２とし、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２により入力電流Ｉin1をアナログ−デジタル変換した結果をデジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ１として、デジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ１をａ倍して、デジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ２から減算することで、次のように、上記第１従来例と同じ結果がデジタル演算で得られる。
ＡＤＣＯＵＮＴ２−ＡＤＣＯＵＮＴ１×ａ ＝ Ｉin2−Ｉin1×ａ
また、図１５に第３従来例として、赤外領域の分光特性を有するフォトダイオードＰＤ１からの入力電流Ｉin1と、可視〜赤外領域の分光特性を有するフォトダイオードＰＤ２からの入力電流Ｉin2に対して、１個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１を用いてデジタル値に変換した後にデジタル値を減算する構成を示している。この図１５に示す構成では、上記第２従来例と異なり、入力電流Ｉin1と入力電流Ｉin2を同時測定せずに、アナログ−デジタル変換期間を分けてアナログ−デジタル変換を行う。アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１の入力に、入力電流Ｉin1と入力電流Ｉin2を変換期間毎に入れ替えることで、１個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１でアナログ−デジタル演算結果を得ることができる。
特開２００７−７３５９１号公報 特開２０１０−１５３４８４号公報
ところで、上記第１従来例の構成では、カレントミラー回路による誤差が大きいため、正確な減算結果を得ることができないという問題がある。
また、上記第２従来例の構成では、２つのアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２間に特性誤差が生じた場合、最終的なデジタル演算の減算結果の誤差は、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２間の特性誤差に対して大きくなる。
例えば、ａ＝１、ＡＤＣＯＵＮＴ１＝８０、ＡＤＣＯＵＮＴ２＝１００の場合において、デジタル演算結果(ＡＤＣＯＵＮＴ２−ＡＤＣＯＵＮＴ１×ａ)は２０となるが、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２間に特性誤差が生じ、ＡＤＣＯＵＮＴ２のカウント値が１０％小さく出力される場合、ＡＤＣＯＵＮＴ２＝９０であるため、デジタル演算結果(ＡＤＣＯＵＮＴ２−ＡＤＣＯＵＮＴ１×ａ)は１０となり、デジタル演算結果は特性誤差が無い場合に比べて５０%も小さくなる。
特に、上記第２従来例において赤外成分の多い光源の場合には、(ＡＤＣＯＵＮＴ２−ＡＤＣＯＵＮＴ１×ａ)の第１項と第２項の値が近い値になり、デジタル演算結果における特性誤差の影響が顕著になり、高精度な測定結果が得られない。
また、上記第２従来例の構成では、複数のアナログ−デジタル変換回路を用いた場合においても同様に、アナログ−デジタル変換回路間の特性誤差は、最終的なデジタル演算結果に誤差を生じるという問題がある。
また、第３従来例の構成では、第２従来例の場合と異なり、アナログ−デジタル変換回路間の特性誤差は無いが、入力電流Ｉin1と入力電流Ｉin2を同じ時間に測定できないため、照度の時間変化に対する誤差を生じる。
そこで、この発明の課題は、複数のアナログ−デジタル変換回路間の誤差を低減できるアナログ−デジタル変換装置を提供することにある。
また、この発明の第２の課題は、上記アナログ−デジタル変換装置を用いることによって、高精度な照度測定ができる照度センサ装置を提供することにある。
また、この発明の第３の課題は、上記照度センサ装置を用いることによって、バックライトの輝度を高精度に制御できる電子機器を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明のアナログ−デジタル変換装置は、
複数のアナログ−デジタル変換回路と、
アナログ−デジタル変換期間中に上記複数のアナログ−デジタル変換回路の夫々で使用する基準電荷量を入れ替える基準電荷量入替部と
を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、アナログ−デジタル変換期間中に複数のアナログ−デジタル変換回路の夫々で使用する基準電荷量を基準電荷量入替部により入れ替えることによって、各アナログ−デジタル変換回路で使用する基準電荷量にばらつきが生じても、各アナログ−デジタル変換回路で使用する基準電荷量を入れ替える期間を均等に設けることにより、複数のアナログ−デジタル変換回路の夫々に使用される基準電荷量が平均化され、アナログ−デジタル変換回路間の基準電荷量による特性誤差を低減することができる。また、複数のアナログ−デジタル変換回路が同時に測定するので、時間変化に対する誤差が生じない。
また、一実施形態のアナログ−デジタル変換装置では、
上記アナログ−デジタル変換回路をｎ個(ｎは２以上の整数)有すると共に、
上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路の夫々に対して、上記基準電荷量として使用するｎ個の基準電流を出力する基準電流源を備え、
上記基準電荷量入替部は、上記アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路で使用する上記基準電流を入れ替えることによって、上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路の夫々が上記ｎ個の基準電流を時分割で使用する。
上記実施形態によれば、アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に各アナログ−デジタル変換回路で使用する基準電流を基準電荷量入替部により入れ替えることによって、ｎ個のアナログ−デジタル変換回路の夫々がｎ個の基準電流を時分割で使用するので、各アナログ−デジタル変換回路で使用する基準電流間に電流値ばらつきが生じても、各アナログ−デジタル変換回路の夫々に使用される基準電流値が平均化され、アナログ−デジタル変換回路間の基準電流による特性誤差を無くすことができる。
また、一実施形態のアナログ−デジタル変換装置では、
上記アナログ−デジタル変換回路をｎ個(ｎは２以上の整数)有すると共に、
上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路の夫々に対して、上記基準電荷量として使用するｎ個の基準容量素子を備え、
上記基準電荷量入替部は、上記アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路で使用する上記基準容量素子を入れ替えることによって、上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路の夫々が上記ｎ個の基準容量素子を時分割で使用する。
上記実施形態によれば、アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に各アナログ−デジタル変換回路で使用する基準容量素子を基準電荷量入替部により入れ替えることによって、ｎ個のアナログ−デジタル変換回路の夫々がｎ個の基準容量素子を時分割で使用するので、基準容量素子間に容量値ばらつきが生じても、各アナログ−デジタル変換回路の夫々に使用される基準容量素子の容量値が平均化され、アナログ−デジタル変換回路間の基準容量素子による特性誤差を無くすことができる。
また、一実施形態のアナログ−デジタル変換装置では、
上記アナログ−デジタル変換回路は、
上記アナログ−デジタル変換回路に入力される入力電流に応じた電荷を蓄える容量素子を有する充電回路と、
上記充電回路の上記容量素子に蓄えた上記電荷を放電する放電回路と、
基準電圧を出力する基準電圧源と、
上記充電回路の出力電圧と上記基準電圧源から出力される基準電圧とを比較する比較器と、
上記基準電圧源の出力と上記充電回路の出力とを接続して、上記充電回路の出力を上記基準電圧に充電するスイッチと、
上記放電回路を制御すると共に、上記比較器の出力に基づいて上記放電回路の放電回数をカウントして、その放電回数に応じたデジタル値を出力する制御回路と
を有する。
上記実施形態によれば、上記構成の積分型のアナログ−デジタル変換回路を用いることより、アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に各アナログ−デジタル変換回路で使用する基準電荷量を入れ替え、各アナログ−デジタル変換回路において、各基準電荷量(ｎ個)をアナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に用いて、高精度なアナログ−デジタル変換を行うことができる。
また、この発明の照度センサ装置では、
上記のアナログ−デジタル変換装置と、
赤外領域の分光特性を有する第１のフォトダイオードと、
可視〜赤外領域の分光特性を有する第２のフォトダイオードと
を備え、
上記アナログ−デジタル変換装置は、２個のアナログ−デジタル変換回路を有すると共に、
上記第１のフォトダイオードからの入力電流が上記２個のアナログ−デジタル変換回路のうちの一方に入力され、
上記第２のフォトダイオードからの入力電流が上記２個のアナログ−デジタル変換回路のうちの他方に入力されることを特徴とする。
上記構成によれば、赤外領域の分光特性を有する第１のフォトダイオードの入力電流を一方のアナログ−デジタル変換回路によりアナログ−デジタル変換して得られたデジタル値を、可視〜赤外領域の分光特性を有する第２のフォトダイオードの入力電流を他方のアナログ−デジタル変換回路によりアナログ−デジタル変換して得られたデジタル値から減算することにより、視感度特性に近い分光特性を得ることが可能になり、高精度な照度測定が可能である。
また、この発明の照度センサ装置では、
上記のアナログ−デジタル変換装置と、
赤色領域の光を透過するフィルターを有する第１のフォトダイオードと、
緑色領域の光を透過するフィルターを有する第２のフォトダイオードと、
青色領域の光を透過するフィルターを有する第３のフォトダイオードと、
可視〜赤外領域の分光特性を有する第４のフォトダイオードと
を備え、
上記アナログ−デジタル変換装置は、４個の第１〜第４のアナログ−デジタル変換回路を有すると共に、
上記第１のフォトダイオードからの入力電流が上記第１のアナログ−デジタル変換回路に入力され、
上記第２のフォトダイオードからの入力電流が上記第２のアナログ−デジタル変換回路に入力され、
上記第３のフォトダイオードからの入力電流が上記第３のアナログ−デジタル変換回路に入力され、
上記第４のフォトダイオードからの入力電流が上記第４のアナログ−デジタル変換回路に入力されることを特徴とする。
上記構成によれば、赤色領域の光を透過するフィルターの第１のフォトダイオードの入力電流を第１のアナログ−デジタル変換回路によりアナログ−デジタル変換し、緑色領域の光を透過するフィルターの第２のフォトダイオードの入力電流を第２のアナログ−デジタル変換回路によりアナログ−デジタル変換し、青色領域の光を透過するフィルターの第３のフォトダイオードの入力電流を第３のアナログ−デジタル変換回路によりアナログ−デジタル変換し、可視〜赤外領域の分光特性を有する第４のフォトダイオードの入力電流を第４のアナログ−デジタル変換回路によりアナログ−デジタル変換する。そうして得られたデジタル値に基づいて、視感度特性に近い分光特性を得ることが可能になり、高精度な照度測定が可能である。
また、この発明の電子機器では、
画面を表示する液晶パネルと、
上記液晶パネルを照射するバックライトと、
上記バックライトの輝度を制御するバックライト制御部と、
上記の照度センサ装置と
を備え、
上記バックライト制御部は、上記照度センサ装置のアナログ−デジタル変換回路から出力されたデジタル信号に基づいて、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする。
上記構成によれば、高精度な照度測定ができる照度センサ装置を用いることによって、表示部のバックライトの輝度を高精度に制御できる。
以上より明らかなように、この発明によれば、複数のアナログ−デジタル変換回路間の誤差を低減できるアナログ−デジタル変換装置を実現することができる。
また、この発明によれば、高精度な照度測定ができる照度センサ装置を実現することができる。
また、この発明によれば、バックライトの輝度を高精度に制御できる電子機器を実現することができる。
図１はこの発明の第１実施形態のアナログ−デジタル変換装置の構成図である。 図２は上記アナログ−デジタル変換装置に用いられる積分型アナログ−デジタル変換回路の一例を示す構成図である。 図３は上記積分型アナログ−デジタル変換回路の動作波形を示す図である。 図４はこの発明の第２実施形態のアナログ−デジタル変換装置を用いた照度センサ装置の構成図である。 図５は上記照度センサ装置のフォトダイオードの分光特性を示す図である。 図６は基準容量素子を用いたアナログ−デジタル変換装置の構成図である。 図７はこの発明の第３実施形態の基準容量素子を用いたアナログ−デジタル変換装置の構成図である。 図８は上記アナログ−デジタル変換装置に用いられる積分型アナログ−デジタル変換回路の一例を示す構成図である。 図９はこの発明の第４実施形態のアナログ−デジタル変換装置を用いた照度センサ装置の構成図ある。 図１０はこの発明の第５実施形態のアナログ−デジタル変換装置を用いたカラー照度センサ装置の構成図である。 図１１はこの発明の第６実施形態のアナログ−デジタル変換装置を用いたカラー照度センサ装置の構成図である。 図１２はこの発明の第７実施形態の電子機器の一例としての液晶表示装置のブロック図である。 図１３は第１従来例のカレントミラー回路による減算方式の構成を示す図である。 図１４は第２従来例のアナログ−デジタル変換回路を用いてセンサ出力をデジタル値に変換した後にデジタル値を減算する構成の要部を示す図である。 図１５は第３従来例の１個のアナログ−デジタル変換回路を用いて、センサ出力をデジタル値に変換した後にデジタル値を減算する構成の要部を示す図である。
以下、この発明のアナログ−デジタル変換装置、照度センサ装置および照度センサ装置を備えた電子機器を図示の実施の形態により詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態のアナログ−デジタル変換装置の構成図を示している。
この第１実施形態のアナログ−デジタル変換装置は、図１に示すように、２個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２と、２個の基準電流Ｉref1,Ｉref2を作る基準電流源１１と、基準電流源１１からの基準電流Ｉref1を切り替えるスイッチＳＷ２１と、基準電流源１１からの基準電流Ｉref2を切り替えるスイッチＳＷ２２と、スイッチＳＷ２１,ＳＷ２２を制御するスイッチ制御回路１２とを備えている。
上記スイッチＳＷ２１,ＳＷ２２とスイッチ制御回路１２で基準電荷量入替部を構成している。
上記アナログ−デジタル変換装置は、アナログ−デジタル変換期間中にそれぞれで使用する基準電流を、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２間で入れ替える機能を有する。すなわち、２個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２の夫々が２個の基準電流Ｉref1,Ｉref2を時分割で使用する。
上記アナログ−デジタル変換装置では、スイッチ制御回路１２によりアナログ−デジタル変換期間中にスイッチＳＷ２１とスイッチＳＷ２２を次のように切り替える。
第１期間では、スイッチＳＷ２１を(1)に切り替え、スイッチＳＷ２２を(2)に切り替えることで、第１アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１に使用する基準電流Ｉ1をＩref1とし、第２アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２に使用する基準電流Ｉ2をＩref2とする。
次に、第２期間では、スイッチＳＷ２１を(2)に切り替え、スイッチＳＷ２２を(1)に切り替えることで、第１のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１に使用する基準電流Ｉ1をＩref2とし、第２のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２に使用する基準電流Ｉ2をＩref1とする。
これによって、基準電流Ｉref1,Ｉref2間に電流値ばらつきが生じた場合においても、２個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２間の基準電流による特性誤差を低減することができる。
上記アナログ−デジタル変換装置によれば、アナログ−デジタル変換期間の１／２の時間毎に、２個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２で使用する基準電流を入れ替え、基準電流Ｉref1,Ｉref2をアナログ−デジタル変換期間の１／２の時間毎に用いた場合、つまりアナログ−デジタル変換期間内において、第１期間と第２期間を均等に設けた場合には、２個のアナログ−デジタル変換回路に使用される基準電流値が平均化され、アナログ−デジタル変換回路間の基準電流による特性誤差を無くすことができる。
また、複数のアナログ−デジタル変換回路(ｎ個)と、基準電流源から作られる複数の基準電流(ｎ個)を使用した場合においても、アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に各変換回路で使用する基準電流を入れ替え、各アナログ−デジタル変換回路において、各基準電流(ｎ個)をアナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に用いることで、基準電流値が平均化され、アナログ−デジタル変換回路間の基準電流による特性誤差を無くすことができることは明らかである。
図２は上記アナログ−デジタル変換装置に用いられる積分型アナログ−デジタル変換回路の一例を示す構成図である。
このアナログ−デジタル変換回路は、図２に示すように、入力電流Iinの電流量をデジタル変換して出力する回路であり、充電回路１３と、充電回路１３に蓄えた電荷を放電する放電回路１４と、充電回路１３の出力電圧と基準電圧Ｖref1を比較する比較回路１５と、放電回路１４を制御する制御回路１８とを備える。上記制御回路１８は、放電回路１４のスイッチＳＷ２にｃｈａｒｇｅ信号を出力する。
上記充電回路１３は、非反転入力端子にグランド(０Ｖ)が接続された差動増幅器ＡＭＰ１と、その差動増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子と出力端子との間に接続された容量素子Ｃ１とを有し、容量素子Ｃ１に入力電流Iinに応じた電荷を蓄える。
また、放電回路１４は、電源電圧Ｖddに一端が接続された基準電流源Ｉ101と、その基準電流源Ｉ101の他端と充電回路１３の差動増幅器ＡＭＰ１の非反転入力端子との間に接続されたスイッチＳＷ２とを有する。
また、比較回路１５は、充電回路１３の差動増幅器ＡＭＰ１の出力端子が非反転入力端子に接続された比較器ＣＭＰ１と、比較器ＣＭＰ１の反転入力端子に正極が接続され負極がグランドに接続された基準電圧源Ｅ３と、充電回路１３の差動増幅器ＡＭＰ１の出力端子に一端が接続され、他端が基準電圧源Ｅ３の正極に接続されたスイッチＳＷ１とを有する。このスイッチＳＷ１は、図示しない制御信号によりオンオフされる。
また、制御回路１８は、比較回路１５からのｃｏｍｐ信号が入力されたＤ−フリップフロップ１６と、Ｄ−フリップフロップ１６から出力されたｃｈａｒｇｅ信号に基づいて、充電回路１３の放電回数に応じたデジタル値を出力するカウンタ回路１７とを有する。上記Ｄ−フリップフロップ１６は、ｃｌｋ信号(図示せず)が入力されている。
最初、充電回路１３の出力電圧ＶsigはスイッチＳＷ１が閉じているため、基準電圧Ｖref1に充電されている。そして、アナログ−デジタル変換期間t_convの間、スイッチＳＷ１が開くことで、入力電流Ｉinが充電回路１３の容量素子Ｃ１に充電され、次のようにアナログ−デジタル変換される。
まず、スイッチＳＷ１が開いた状態で放電回路１４のスイッチＳＷ２を閉じて、充電回路１３の容量素子Ｃ１から一定の電荷(Ｉ1×t_clk)を放電させる(プリチャージ動作)。
次に、放電回路１４のスイッチＳＷ２を開くと、充電回路１３は入力電流Iinにより充電され、充電回路１３の出力電圧Ｖsigが基準電圧Ｖref1を超えると、比較回路１５のｃｏｍｐ信号がハイレベルになる。
そして、比較回路１５のｃｏｍｐ信号がハイレベルになると、Ｄ−フリップフロップ１６のｃｈａｒｇｅ信号が遅れてハイレベルになる。
次に、放電回路１４のスイッチＳＷ２を再び閉じて、放電回路１４により、充電回路１３の容量素子Ｃ１から一定の電荷(Ｉ1×t_clk)が放電される。
次に、充電回路１３の出力電圧Ｖsigが基準電圧Ｖref1以下になると、比較回路１５のｃｏｍｐ信号がローレベルになり、Ｄ−フリップフロップ１６のｃｈａｒｇｅ信号が遅れてローレベルになる。
こうして、放電回路１４のスイッチＳＷ２の開閉を繰り返して充放電が行われ、所定のアナログ−デジタル変換期間におけるｃｈａｒｇｅ信号がハイレベルになった回数(放電時間に相当)をカウンタ回路１７により数えることで、入力電流Iinにより容量素子Ｃ１に入力された電荷量に応じた値がカウンタ回路１７からデジタル出力される。
図３に図２に示すアナログ−デジタル変換回路の動作波形を示している。
このアナログ−デジタル変換回路は、入力電流Iinにより充電回路１３の容量素子Ｃ１に充電された電荷量と、放電回路１４により放電された電荷量(Ｉ1×t_clk×count)が、等しくなるように動作するので、
充電電荷量 ＝ Iin × t_conv
放電電荷量 ＝ Ｉ1 × t_clk × count
となる。そして、充電電荷量＝放電電荷量であることから、カウント数countは、
count ＝ (Ｉin t_conv)／(Ｉ1×t_clk)
t_clk ： クロック周期
t_conv ： アナログ−デジタル変換期間
count ： 放電時間をカウントした値
Ｉ1 ： 基準電流値
で表される。最小分解能は、(Ｉ1×t_clk)で決定されることになる。
ここで、アナログ−デジタル変換期間t_conv＝t_clk×２ｎ(ｎは分解能)の期間充電するように設定すると、
count ＝ Iin／Ｉ1×２ｎ
となる。
例えば、分解能ｎ＝１６ビットの場合、カウント数countは、入力電流Iinに応じた値を、０〜６５５３５の範囲で出力することになる。
このような積分型アナログ−デジタル変換回路をアナログ−デジタル変換装置が備えることによって、広いダイナミックレンジと高い分解能のアナログ−デジタル変換が可能である。
〔第２実施形態〕
図４はこの発明の第２実施形態のアナログ−デジタル変換装置を用いた照度センサ装置の構成図を示している。この第２実施形態のアナログ−デジタル変換装置は、第１,第２のフォトダイオードＰＤ１,ＰＤ２を除いて第１実施形態のアナログ−デジタル変換装置と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付している。
上記第１実施形態の図１に示す構成のアナログ−デジタル変換装置において、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２に、図４に示すように、赤外領域の分光特性を有する第１のフォトダイオードＰＤ１からの入力電流Ｉin1と、可視〜赤外領域の分光特性を有する第２のフォトダイオードＰＤ２からの入力電流Ｉin2を夫々入力している。
図５はフォトダイオードＰＤ１,ＰＤ２の分光特性の例を示している。
上記照度センサ装置では、入力電流Ｉin1を第１のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１によりアナログ−デジタル変換した結果をデジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ１とし、入力電流Ｉin2を第２のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２によりアナログ−デジタル変換した結果をデジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ２とする。
上記照度センサ装置において、デジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ１をα倍し、デジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ２から減算したデジタル演算結果は、
ＡＤＣＯＵＮＴ２−ＡＤＣＯＵＮＴ１×α
で表され、視感度特性に近い分光特性を実現することができる。ここで、αは、フォトダイオードＰＤ１の分光特性によって、任意の値を設定する。
上記第２実施形態の照度センサ装置によれば、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２間の特性誤差の要因の１つである基準電荷量(基準電流)による特性誤差を無くすことで、演算結果の誤差を低減することができるため、高精度な照度測定が可能である。
〔第３実施形態〕
また、アナログ−デジタル変換回路に基準電荷量を供給する方法として、上記第１実施形態の基準電流を供給する方法の他に基準容量素子を用いる方法がある。
まず、この発明の第３実施形態のアナログ−デジタル変換装置の説明する前に、図６に示す基準容量素子を用いたアナログ−デジタル変換装置の基本構成について説明する。なお、この図６に示すアナログ−デジタル変換装置は、本発明ではない。
図６に示すアナログ−デジタル変換装置は、２個の直流電圧源Ｅ１,Ｅ２と、直流電圧源Ｅ１からの基準電圧Ｖref1とグランド(０Ｖ)を切り替えるスイッチＳＷ９０と、直流電圧源Ｅ２からの基準電圧Ｖref2と０Ｖを切り替えるスイッチＳＷ９１と、スイッチＳＷ９０の出力端子に一端が接続された基準容量素子Ｃ２１と、スイッチＳＷ９１の出力端子に一端が接続された基準容量素子Ｃ２２と、基準容量素子Ｃ２１の他端に一方の端子が接続され、他端がグランド(０Ｖ)に接続されたスイッチＳＷ９２と、基準容量素子Ｃ２１の他端に一方の端子が接続されたスイッチＳＷ９３と、基準容量素子Ｃ２２の他端に一方の端子が接続され、他端がグランド(０Ｖ)に接続されたスイッチＳＷ９４と、基準容量素子Ｃ２１の他端に一方の端子が接続されたスイッチＳＷ９５と、スイッチＳＷ９３の他方の端子に接続されたアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１と、スイッチＳＷ９５の他方の端子に接続されたアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２と、スイッチＳＷ９０〜ＳＷ９５を制御するスイッチ制御回路３２とを備えている。
上記スイッチＳＷ９０〜ＳＷ９５とスイッチ制御回路３２で基準電荷量入替部を構成している。
上記アナログ−デジタル変換装置では、基準容量素子Ｃ２１,Ｃ２２は、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２内のフィードバッグをかけた差動増幅器(図示せず)の入力端子の一方につながっており、その差動増幅器の他方の入力端子(０Ｖ)と仮想短絡(virtual short)している。
上記アナログ−デジタル変換装置において、スイッチ制御回路３２によりスイッチＳＷ９０を(2)に切り替え、スイッチＳＷ９２を閉じ、スイッチＳＷ９３を開放にすると、基準容量素子Ｃ２１は電荷が蓄積されていない状態になる(状態１)。この状態からスイッチＳＷ９０を(1)に切り替えて、スイッチＳＷ９２を開放し、スイッチＳＷ９３を閉じると、基準容量素子Ｃ２１にＣ２１×Ｖref1の電荷が蓄積されるため、Ｃ２１×Ｖref1の正電荷が第１のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１に供給される(状態２)。この状態１と状態２をスイッチ制御回路３２により繰り返すことで、Ｃ２１×Ｖref1の整数倍の電荷量が第１のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１に供給される。
同様に、スイッチ制御回路３２によりスイッチＳＷ９１を(2)に切り替え、スイッチＳＷ９４を閉じ、スイッチＳＷ９５を開放にすると、基準容量素子Ｃ２２には電荷が蓄積されていない状態になる(状態３)。この状態からスイッチＳＷ９１を(1)、スイッチＳＷ９４を開放し、スイッチＳＷ９５を閉じると、基準容量素子Ｃ２２にＣ２２×Ｖref2の電荷が蓄積されるため、Ｃ２２×Ｖref2の正電荷が第２のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２に供給される(状態４)。この状態３と状態４をスイッチ制御回路３２により繰り返すことで、Ｃ２２×Ｖref2の整数倍の電荷量が第２のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２に供給される。
次に、この発明の第３実施形態の基準容量素子を用いたアナログ−デジタル変換装置の構成を図７に示す。この第３実施形態のアナログ−デジタル変換装置は、スイッチＳＷ９６〜９９およびスイッチ制御回路４２を除いて図６に示すアナログ−デジタル変換装置と同一の構成をしている。
この第３実施形態のアナログ−デジタル変換装置は、図７に示すように、２個の直流電圧源Ｅ４１,Ｅ４２と、直流電圧源Ｅ４１からの基準電圧Ｖref1とグランド(０Ｖ)を切り替えるスイッチＳＷ９０と、直流電圧源Ｅ４２からの基準電圧Ｖref2と０Ｖを切り替えるスイッチＳＷ９１と、スイッチＳＷ９０の出力端子に入力端子が接続されたスイッチＳＷ９６と、スイッチＳＷ９６の出力端子(1)に一端が接続された基準容量素子Ｃ２１と、スイッチＳＷ９１の出力端子に入力端子が接続されたスイッチＳＷ９７と、スイッチＳＷ９７の出力端子(2)に一端が接続された基準容量素子Ｃ２２と、基準容量素子Ｃ２１の他端に入力端子(1)が接続されたスイッチＳＷ９８と、基準容量素子Ｃ２２の他端に入力端子(2)が接続されたスイッチＳＷ９９と、スイッチＳＷ９８の出力端子に一端が接続され、他端がグランド(０Ｖ)に接続されたスイッチＳＷ９２と、スイッチＳＷ９８の出力端子に一端が接続されたスイッチＳＷ９３と、スイッチＳＷ９９の出力端子に一端が接続され、他端がグランド(０Ｖ)に接続されたスイッチＳＷ９４と、スイッチＳＷ９８の出力端子に一端が接続されたスイッチＳＷ９５と、スイッチＳＷ９３の他方の端子に接続されたアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１と、スイッチＳＷ９５の他方の端子に接続されたアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２と、スイッチＳＷ９０〜ＳＷ９９を制御するスイッチ制御回路４２とを備えている。
また、スイッチＳＷ９６の出力端子(1)とスイッチＳＷ９７の出力端子(1)とを接続し、スイッチＳＷ９６の出力端子(2)とスイッチＳＷ９７の出力端子(2)とを接続している。また、スイッチＳＷ９８の入力端子(1)とスイッチＳＷ９９の入力端子(1)とを接続し、スイッチＳＷ９８の入力端子(2)とスイッチＳＷ９９の入力端子(2)とを接続している。
上記スイッチＳＷ９０〜ＳＷ９９とスイッチ制御回路４２で基準電荷量入替部を構成している。
上記アナログ−デジタル変換装置において、アナログ−デジタル変換期間中のスイッチＳＷ９０〜ＳＷ９５は、スイッチ制御回路４２により制御されて、第３実施形態のアナログ−デジタル変換装置と同様の動作をする。
上記アナログ−デジタル変換装置は、アナログ−デジタル変換期間中にそれぞれのアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２で使用する基準容量素子を、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２間で入れ替える機能を有する。すなわち、２個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２の夫々が２個の基準容量素子Ｃ２１,Ｃ２２を時分割で使用する。
上記アナログ−デジタル変換装置では、スイッチ制御回路４２によりアナログ−デジタル変換期間中にスイッチＳＷ９６〜ＳＷ９９を次のように切り替える。
第１期間では、スイッチＳＷ９６を(1)、ＳＷ９７を(2)、ＳＷ９８を(1)、ＳＷ９９を(2)に切り替えることで、第１アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１に使用する基準容量素子をＣ２１とし、第２アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２に使用する基準容量素子をＣ２２とする。
次に、第２期間では、スイッチＳＷ９６を(2)、ＳＷ９７を(1)、ＳＷ９８を(2)、ＳＷ９９を(1)に切り替えることで、第１アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１に使用する基準容量素子をＣ２２をとし、第２アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２に使用する基準容量素子をＣ２１とする。
これによって、基準容量素子Ｃ２１,Ｃ２２間に容量値ばらつきが生じても、２個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２間の基準容量による特性誤差を低減することができる。
アナログ−デジタル変換期間の１／２の時間毎に、２個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２で使用する基準容量素子Ｃ２１,Ｃ２２を入れ替え、基準容量素子Ｃ２１,Ｃ２２をアナログ−デジタル変換期間の１／２の時間毎に用いた場合、つまりアナログ−デジタル変換期間内において、第１期間と第２期間を均等に設けた場合には、２個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２に使用される基準容量値が平均化され、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２間の基準容量による特性誤差を無くすことができる。
また、複数のアナログ−デジタル変換回路(ｎ個)と、複数の基準容量素子(ｎ個)を使用した場合においても、アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に各アナログ−デジタル変換回路で使用する基準容量素子を入れ替え、各アナログ−デジタル変換回路において、各基準容量素子(ｎ個)をアナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に用いることで、基準容量値が平均化され、アナログ−デジタル変換回路間の基準容量による特性誤差を無くすことができることは明らかである。
次に、図８は上記第３実施形態のアナログ−デジタル変換装置に用いられる積分型アナログ−デジタル変換回路の一例を示す構成図である。このアナログ−デジタル変換回路は、放電回路とＳＷ制御回路を除いて図２に示すアナログ−デジタル変換回路と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付している。
このアナログ−デジタル変換回路は、図８に示すように、入力電流Iinの電流量をデジタル変換して出力する回路であり、充電回路１３と、充電回路１３に蓄えた電荷を放電する放電回路３３と、充電回路１３の出力電圧と基準電圧Ｖref1を比較する比較回路１５と、放電回路３３を制御する制御回路３５とを備える。
上記放電回路３３は、基準電圧源Ｅ４に一方の入力端子が接続され、他方の入力端子にグランド(０Ｖ)が接続されたスイッチＳＷ４と、そのスイッチＳＷ４の出力端子に一端が接続された基準容量素子Ｃ２と、基準容量素子Ｃ２の他端に一端が接続され、他端が充電回路１３の差動増幅器ＡＭＰ１の非反転入力端子に接続されたスイッチＳＷ２と、基準容量素子Ｃ２の他端に一端が接続され、他端がグランド(０Ｖ)に接続されたスイッチＳＷ３とを有する。
また、制御回路３５は、比較回路１５からのｃｏｍｐ信号が入力されたＤ−フリップフロップ１６と、Ｄ−フリップフロップ１６から出力されたｃｈａｒｇｅ信号に基づいて充電回路１３の放電回数に応じたデジタル値を出力するカウンタ回路１７と、制御回路１８から出力されるｃｈａｒｇｅ信号に基づいてスイッチＳＷ２〜ＳＷ４を制御するＳＷ制御回路３４とを有する。上記Ｄ−フリップフロップ１６は、ｃｌｋ信号(図示せず)が入力されている。
この基準容量素子Ｃ２を用いた場合においては、放電回路３３により、充電回路１３の容量素子Ｃ１から一定の電荷(Ｃ２×Ｖref2×t_clk)が放電される(プリチャージ動作)。
入力電流Iinにより充電回路１３の容量素子Ｃ１に充電された電荷量と、放電回路３３により放電された電荷量(Ｃ２×Ｉ1×t_clk×count)が、等しくなるように動作するので、
充電電荷量＝Iin × t_conv
放電電荷量＝Ｃ２×Ｖref2 t_clk×count
となり、充電電荷量＝放電電荷量であることから、カウント数countは、
count＝(Iin×t_conv)／(Ｃ２×Ｖref2×t_clk)
t_clk ： クロック周期
t_conv ： アナログ−デジタル変換期間
count ： 放電時間をカウントした値
Ｃ２ ： 基準容量値
Ｖref2 : 基準電圧値
で表される。最小分解能は、(Ｃ２×Ｖref2× t_clk)で決定されることになる。
図８に示す積分型アナログ−デジタル変換回路をアナログ−デジタル変換装置に適用することにより、積分型アナログ−デジタル変換回路が備えている、広いダイナミックレンジと高い分解能のアナログ−デジタル変換が可能である。
また、積分型アナログ−デジタル変換回路であるため、アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に各アナログ−デジタル変換回路で使用する基準電荷量(基準容量)を入れ替え、各アナログ−デジタル変換回路において、ｎ個の各基準電荷量(基準容量)をアナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に用いて、高精度なアナログ−デジタル変換を行うことができる。
〔第４実施形態〕
図９はこの発明の第４実施形態のアナログ−デジタル変換装置を用いた照度センサ装置の構成図を示している。この第４実施形態の照度センサ装置に用いるアナログ−デジタル変換装置は、第１,第２のフォトダイオードＰＤ１,ＰＤ２を除いて第３実施形態のアナログ−デジタル変換装置と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付している。
この第４実施形態の照度センサ装置は、上記第３実施形態の図７に示すアナログ−デジタル変換装置において、２個の基準電荷量(基準容量)を使用する２個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１,ＡＤＣ２に、図９に示すように、赤外領域の分光特性を有する第１のフォトダイオードＰＤ１からの入力電流Ｉin1と、可視〜赤外領域の分光特性を有する第２のフォトダイオードＰＤ２からの入力電流Ｉin2を夫々入力している。
上記フォトダイオードＰＤ１,ＰＤ２の分光特性は、図５に示す分光特性と同じである。
上記照度センサ装置では、入力電流Ｉin1を第１アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１によりアナログ−デジタル変換した結果をデジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ１とし、入力電流Ｉin2を第２アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２によりアナログ−デジタル変換した結果をデジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ２とする。
上記照度センサ装置において、デジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ１をα倍し、デジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ２から減算したデジタル演算結果は、
ＡＤＣＯＵＮＴ２−ＡＤＣＯＵＮＴ１×α
で表され、視感度特性に近い分光特性を実現することができる。ここで、αは、フォトダイオードＰＤ１の分光特性によって、任意の値を設定する。
上記第４実施形態の照度センサ装置によれば、アナログ−デジタル変換回路間の特性誤差の要因の１つである基準電荷量(基準容量)による特性誤差を無くすことで、演算結果の誤差を低減することができるため、高精度な照度測定が可能である。
〔第５実施形態〕
図１０はこの発明の第５実施形態のアナログ−デジタル変換装置を用いたカラー照度センサ装置の構成図を示している。
この第５実施形態のカラー照度センサ装置は、図１０に示すように、４個のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１〜ＡＤＣ４と、４個の基準電流Ｉref1〜Ｉref4を作る基準電流源６１と、基準電流源６１からの基準電流Ｉref1を切り替えるスイッチＳＷ４１と、基準電流源６１からの基準電流Ｉref2を切り替えるスイッチＳＷ４２と、基準電流源６１からの基準電流Ｉref3を切り替えるスイッチＳＷ４３と、基準電流源６１からの基準電流Ｉref4を切り替えるスイッチＳＷ４４と、スイッチＳＷ４１〜ＳＷ４４を制御するスイッチ制御回路６２とを備えている。
また、上記カラー照度センサ装置は、赤色領域の光を透過する赤フィルターＦ１と、緑色領域の光を透過する緑フィルターＦ２と、青色領域の光を透過する青フィルターＦ３とを備えている。
上記スイッチＳＷ４１〜ＳＷ４４とスイッチ制御回路６２で基準電荷量入替部を構成している。
上記カラー照度センサ装置は、図１０に示すように、４個の基準電荷量(基準電流)を使用する４個の第１〜第４のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１〜ＡＤＣ４に、第１〜第３のフォトダイオードＰＤ１,ＰＤ２,ＰＤ３の入力電流Ｉin1,Ｉin2,Ｉin3と、可視〜赤外領域の分光特性を有する第４のフォトダイオードＰＤ４の入力電流Ｉin4を夫々入力している。
上記カラー照度センサ装置は、２個のアナログ−デジタル変換回路を用いた第２実施形態のアナログ−デジタル変換装置の場合と同様に、アナログ−デジタル変換期間の１／４の時間毎に第１期間〜第４期間として分割し、アナログ−デジタル変換期間中にスイッチ制御回路６２によりスイッチＳＷ４１,ＳＷ４２,ＳＷ４３,ＳＷ４４を次のように切り替える。
第１期間において、スイッチＳＷ４１を(1)、ＳＷ４２を(2)、ＳＷ４３を(3)、ＳＷ４４を(4)に切り替える。
次に、第２期間において、スイッチＳＷ４１を(2)、ＳＷ４２を(3)、ＳＷ４３を(4)、ＳＷ４４を(1)に切り替える。
次に、第３期間において、スイッチＳＷ４１を(3)、ＳＷ４２を(4)、ＳＷ４３を(1)、ＳＷ４４を(2)に切り替える。
次に、第４期間において、スイッチＳＷ４１を(4)、ＳＷ４２を(1)、ＳＷ４３を(2)、ＳＷ４４を(3)に切り替える。
このように、上記アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１(第１のアナログ−デジタル変換回路)は、アナログ−デジタル変換期間の１／４の時間毎に基準電流Ｉref1〜Ｉref4の順に入力される。また、上記アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２(第２のアナログ−デジタル変換回路)は、アナログ−デジタル変換期間の１／４の時間毎に基準電流Ｉref2,Ｉref3,Ｉref4,Ｉref1の順に入力される。また、上記アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ３(第３のアナログ−デジタル変換回路)は、アナログ−デジタル変換期間の１／４の時間毎に基準電流Ｉref3,Ｉref4,Ｉref1,Ｉref2の順に入力される。そして、上記アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ４(第４のアナログ−デジタル変換回路)は、アナログ−デジタル変換期間の１／４の時間毎に基準電流Ｉref4,Ｉref1,Ｉref2,Ｉref3の順に入力される。
これによって、アナログ−デジタル変換期間の１／４の時間毎に各アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１〜ＡＤＣ４で使用する基準電流Ｉref1〜Ｉref4が入れ替えられ、アナログ−デジタル変換期間における４個の基準電流値が平均化されて、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１〜ＡＤＣ４間の基準電流による特性誤差を無くすことができる。
上記カラー照度センサ装置によれば、各アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１〜ＡＤＣ４により変換した結果であるデジタル値ＡＤＣＯＵＮＴ１〜ＡＤＣＯＵＮＴ４に対して、以下のデジタル演算を行う。
ＡＤＣＯＵＴ１×α＋ＡＤＣＯＵＮＴ２×β＋ＡＤＣＯＵＮＴ３×γ−ＡＤＣＯＵＮＴ４×ε
上記のデジタル演算により、視感度特性に近い分光特性を実現することができる。ここで、α、β、γ、εはフォトダイオードＰＤ１,ＰＤ２,ＰＤ３,ＰＤ４の分光特性によって任意の値を設定する。
〔第６実施形態〕
図１１はこの発明の第６実施形態のアナログ−デジタル変換装置を用いたカラー照度センサ装置の構成図を示している。
この第６実施形態のカラー照度センサ装置は、図１１に示すように、４個の直流電圧源Ｅ７１〜Ｅ７４と、直流電圧源Ｅ７１からの基準電圧Ｖref1とグランド(０Ｖ)を切り替えるスイッチＳＷ１０１と、直流電圧源Ｅ７２からの基準電圧Ｖref2と０Ｖを切り替えるスイッチＳＷ１０２と、直流電圧源Ｅ７３からの基準電圧Ｖref3と０Ｖを切り替えるスイッチＳＷ１０３と、直流電圧源Ｅ７４からの基準電圧Ｖref3と０Ｖを切り替えるスイッチＳＷ１０４と、スイッチＳＷ１０１の出力端子に入力端子が接続されたスイッチＳＷ１０５と、スイッチＳＷ１０５の出力端子(1)に一端が接続された基準容量素子Ｃ４１と、スイッチＳＷ１０２の出力端子に入力端子が接続されたスイッチＳＷ１０６と、スイッチＳＷ１０６の出力端子(2)に一端が接続された基準容量素子Ｃ４２と、スイッチＳＷ１０３の出力端子に入力端子が接続されたスイッチＳＷ１０７と、スイッチＳＷ１０７の出力端子(3)に一端が接続された基準容量素子Ｃ４３と、スイッチＳＷ１０４の出力端子に入力端子が接続されたスイッチＳＷ１０８と、スイッチＳＷ１０８の出力端子(4)に一端が接続された基準容量素子Ｃ４４と、基準容量素子Ｃ４１の他端に入力端子(1)が接続されたスイッチＳＷ１０９と、基準容量素子Ｃ４２の他端に入力端子(2)が接続されたスイッチＳＷ１１０と、基準容量素子Ｃ４３の他端に入力端子(3)が接続されたスイッチＳＷ１１１と、基準容量素子Ｃ４４の他端に入力端子(4)が接続されたスイッチＳＷ１１２と、スイッチＳＷ１０９の出力端子に一端が接続され、他端がグランド(０Ｖ)に接続されたスイッチＳＷ１１３と、スイッチＳＷ１１０の出力端子に一端が接続されたスイッチＳＷ１１７と、スイッチＳＷ１１０の出力端子に一端が接続され、他端がグランド(０Ｖ)に接続されたスイッチＳＷ１１４と、スイッチＳＷ１１０の出力端子に一端が接続されたスイッチＳＷ１１８と、スイッチＳＷ１１１の出力端子に一端が接続され、他端がグランド(０Ｖ)に接続されたスイッチＳＷ１１５と、スイッチＳＷ１１１の出力端子に一端が接続されたスイッチＳＷ１１９と、スイッチＳＷ１１２の出力端子に一端が接続され、他端がグランド(０Ｖ)に接続されたスイッチＳＷ１１６と、スイッチＳＷ１１２の出力端子に一端が接続されたスイッチＳＷ１２０と、スイッチＳＷ１１７の他方の端子に接続された第１のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１と、スイッチＳＷ１１８の他方の端子に接続された第２のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ２と、スイッチＳＷ１１９の他方の端子に接続された第３のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ３と、スイッチＳＷ１２０の他方の端子に接続された第４のアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ４と、スイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１２０を制御するスイッチ制御回路７２とを備えている。
また、スイッチＳＷ１０５〜ＳＷ１０８の出力端子(1)を互いに接続し、スイッチＳＷ１０５〜ＳＷ１０８の出力端子(2)を互いに接続し、スイッチＳＷ１０５〜ＳＷ１０８の出力端子(3)を互いに接続し、スイッチＳＷ１０５〜ＳＷ１０８の出力端子(4)を互いに接続している。また、スイッチＳＷ１０９〜ＳＷ１１２の入力端子(1)を互いに接続し、スイッチＳＷ１０９〜ＳＷ１１２の入力端子(2)を互いに接続し、スイッチＳＷ１０９〜ＳＷ１１２の入力端子(3)を互いに接続し、スイッチＳＷ１０９〜ＳＷ１１２の入力端子(4)を互いに接続している。
上記スイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１２０とスイッチ制御回路７２で基準電荷量入替部を構成している。
上記カラー照度センサ装置において、アナログ−デジタル変換期間中のスイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４,ＳＷ１１３〜ＳＷ１２０、スイッチ制御回路７２により制御されて、第３実施形態のアナログ−デジタル変換装置と同様の動作をする。
上記カラー照度センサ装置は、図１１において、２個のアナログ−デジタル変換回路を用いた場合と同様に、アナログ−デジタル変換期間の１／４の時間毎に、第１期間〜第４期間として分割し、アナログ−デジタル変換期間中にスイッチ制御回路７２によりスイッチＳＷ１０５,ＳＷ１０６,ＳＷ１０７,ＳＷ１０８,ＳＷ１０９,ＳＷ１１０,ＳＷ１１１,ＳＷ１１２を次のように切り替える。
第１期間において、スイッチＳＷ１０５を(1)、ＳＷ１０６を(2)、ＳＷ１０７を(3)、ＳＷ１０８を(4)、ＳＷ１０９を(1)、ＳＷ１１０を(2)、ＳＷ１１１を(3)、ＳＷ１１２を(4)に切り替える。
次に、第２期間において、スイッチＳＷ１０５を(2)、ＳＷ１０６を(3)、ＳＷ１０７を(4)、ＳＷ１０８を(1)、ＳＷ１０９を(2)、ＳＷ１１０を(3)、ＳＷ１１１を(4)、ＳＷ１１２を(1)に切り替える。
次に、第３期間において、W１０５を(3)、ＳＷ１０６を(4)、ＳＷ１０７を(1)、ＳＷ１０８を(2)、ＳＷ１０９を(3)、ＳＷ１１０を(4)、ＳＷ１１１を(1)、ＳＷ１１２を(2)に切り替える。
次に、第４期間において、スイッチＳＷ１０５を(4)、ＳＷ１０６を(1)、ＳＷ１０７を(2)、ＳＷ１０８を(3)、ＳＷ１０９を(4)、ＳＷ１１０を(1)、ＳＷ１１１を(2)、ＳＷ１１２を(3)に切り替える。
これによって、アナログ−デジタル変換期間の１／４の時間毎に各アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１〜ＡＤＣ４で使用する基準容量素子Ｃ４１〜Ｃ４４が入れ替えられ、アナログ−デジタル変換期間における４個の基準容量値が平均化されて、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１〜ＡＤＣ４間の基準容量素子Ｃ４１〜Ｃ４４による特性誤差を無くすことができる。
上記第６実施形態のカラー照度センサ装置によれば、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１〜ＡＤＣ４間の特性誤差の要因の１つである、基準電荷量(基準容量)による特性誤差を無くすことで、演算結果の誤差を低減することができるため、高精度な照度測定が可能である。
〔第７実施形態〕
図１２はこの発明の第７実施形態の電子機器の一例としての液晶表示装置のブロック図を示している。
この液晶表示装置８０は、図１２に示すように、画面を表示する液晶パネル８１と、液晶パネル８１を裏面側から照射するバックライト８２と、バックライト８２の輝度を制御するバックライト制御部８３と、照度センサ装置８４とを備えている。この照度センサ装置８４に第２,第９実施形態の照度センサ装置を用いてもよいし、第１０,第１１実施形態のカラー照度センサ装置を用いてもよい。
上記照度センサ装置８４から出力された照度を表すＤＯＵＴ信号(デジタル信号)に基づいて、バックライト制御部８３はバックライト８２の輝度を制御する。
上記構成の液晶表示装置によれば、高精度な照度測定ができる照度センサ装置８４を用いることによって、バックライト８２の輝度を高精度に制御できる。
上記第７実施形態の電子機器として液晶表示装置を説明したが、電子機器はこれに限らず、形態電話やデジタルスチルカメラなどの電子機器にこの発明を適用してもよい。例えば、携帯電話の液晶パネルのバックライト制御や、デジタルスチルカメラの液晶パネルのバックライト制御に適用できる。
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１〜第７実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
１１,６１…基準電流源
１２,３２,４２,６２,７２…スイッチ制御回路
１３…充電回路
１４,３３…放電回路
１５…比較回路
１６…Ｄ−フリップフロップ
１７…カウンタ回路
１８,３５…制御回路
３４…ＳＷ制御回路
８１…液晶パネル
８２…バックライト
８３…バックライト制御部
８４…照度センサ装置
ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４…アナログ−デジタル変換回路
Ｃ１…容量素子
Ｃ２,Ｃ２１,Ｃ２２,Ｃ４１,Ｃ４２,Ｃ４３,Ｃ４４…基準容量素子
Ｅ１,Ｅ２,Ｅ４１,Ｅ４２,Ｅ７１,Ｅ７２,Ｅ７３,Ｅ７４…直流電圧源
Ｅ３,Ｅ４…基準電圧源
Ｆ１…赤フィルター
Ｆ２…緑フィルター
Ｆ３…青フィルター
ＰＤ１,ＰＤ２,ＰＤ３,ＰＤ４…フォトダイオード
ＳＷ１〜ＳＷ４,ＳＷ２１,ＳＷ２２,ＳＷ４１〜ＳＷ４４,ＳＷ９０〜ＳＷ９９,ＳＷ１０１〜ＳＷ１２０…スイッチ

Claims (7)

  1. 複数のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)と、
    アナログ−デジタル変換期間中に上記複数のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)の夫々で使用する基準電荷量を入れ替える基準電荷量入替部(ＳＷ２１,ＳＷ２２,１２,ＳＷ９０〜ＳＷ９９,４２,ＳＷ４１〜ＳＷ４４,６２,ＳＷ１０１〜ＳＷ１２０,７２)と
    を備えたことを特徴とするアナログ−デジタル変換装置。
  2. 請求項１に記載のアナログ−デジタル変換装置において、
    上記アナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)をｎ個(ｎは２以上の整数)有すると共に、
    上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)の夫々に対して、上記基準電荷量として使用するｎ個の基準電流を出力する基準電流源(１１,６１)を備え、
    上記基準電荷量入替部(ＳＷ２１,ＳＷ２２,１２,ＳＷ４１〜ＳＷ４４,６２)は、上記アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)で使用する上記基準電流を入れ替えることによって、上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)の夫々が上記ｎ個の基準電流を時分割で使用することを特徴とするアナログ−デジタル変換装置。
  3. 請求項１に記載のアナログ−デジタル変換装置において、
    上記アナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)をｎ個(ｎは２以上の整数)有すると共に、
    上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)の夫々に対して、上記基準電荷量として使用するｎ個の基準容量素子(Ｃ２１,Ｃ２２,Ｃ４１,Ｃ４２,Ｃ４３,Ｃ４４)を備え、
    上記基準電荷量入替部(ＳＷ９０〜ＳＷ９９,４２,ＳＷ１０１〜ＳＷ１２０,７２)は、上記アナログ−デジタル変換期間の１／ｎの時間毎に上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)で使用する上記基準容量素子(Ｃ２１,Ｃ２２,Ｃ４１,Ｃ４２,Ｃ４３,Ｃ４４)を入れ替えることによって、上記ｎ個のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)の夫々が上記ｎ個の基準容量素子(Ｃ２１,Ｃ２２,Ｃ４１,Ｃ４２,Ｃ４３,Ｃ４４)を時分割で使用することを特徴とするアナログ−デジタル変換装置。
  4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載のアナログ−デジタル変換装置において、
    上記アナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２)は、
    上記アナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２)に入力される入力電流に応じた電荷を蓄える容量素子(Ｃ１)を有する充電回路(１３)と、
    上記充電回路(１３)の上記容量素子(Ｃ１)に蓄えた上記電荷を放電する放電回路(１４,３３)と、
    基準電圧を出力する基準電圧源(Ｅ３,Ｅ４)と、
    上記充電回路(１３)の出力電圧と上記基準電圧源(Ｅ３,Ｅ４)から出力される基準電圧とを比較する比較器(ＣＭＰ１)と、
    上記基準電圧源(Ｅ３,Ｅ４)の出力と上記充電回路(１３)の出力とを接続して、上記充電回路(１３)の出力を上記基準電圧に充電するスイッチ(ＳＷ１)と、
    上記放電回路(１４,３３)を制御すると共に、上記比較器(ＣＭＰ１)の出力に基づいて上記放電回路(１４,３３)の放電回数をカウントして、その放電回数に応じたデジタル値を出力する制御回路(１８,３５)と
    を有することを特徴とするアナログ−デジタル変換装置。
  5. 請求項１から４までのいずれか１つに記載のアナログ−デジタル変換装置と、
    赤外領域の分光特性を有する第１のフォトダイオード(ＰＤ１)と、
    可視〜赤外領域の分光特性を有する第２のフォトダイオード(ＰＤ２)と
    を備え、
    上記アナログ−デジタル変換装置は、２個のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２)を有すると共に、
    上記第１のフォトダイオード(ＰＤ１)からの入力電流が上記２個のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２)のうちの一方に入力され、
    上記第２のフォトダイオード(ＰＤ２)からの入力電流が上記２個のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２)のうちの他方に入力されることを特徴とする照度センサ装置。
  6. 請求項１から４までのいずれか１つに記載のアナログ−デジタル変換装置と、
    赤色領域の光を透過するフィルター(Ｆ１)を有する第１のフォトダイオード(ＰＤ１)と、
    緑色領域の光を透過するフィルター(Ｆ２)を有する第２のフォトダイオード(ＰＤ２)と、
    青色領域の光を透過するフィルター(Ｆ３)を有する第３のフォトダイオード(ＰＤ３)と、
    可視〜赤外領域の分光特性を有する第４のフォトダイオード(ＰＤ４)と
    を備え、
    上記アナログ−デジタル変換装置は、４個の第１〜第４のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)を有すると共に、
    上記第１のフォトダイオード(ＰＤ１)からの入力電流が上記第１のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１)に入力され、
    上記第２のフォトダイオード(ＰＤ２)からの入力電流が上記第２のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ２)に入力され、
    上記第３のフォトダイオード(ＰＤ３)からの入力電流が上記第３のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ３)に入力され、
    上記第４のフォトダイオード(ＰＤ４)からの入力電流が上記第４のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ４)に入力されることを特徴とする照度センサ装置。
  7. 画面を表示する液晶パネル(８１)と、
    上記液晶パネル(８１)を照射するバックライト(８２)と、
    上記バックライト(８２)の輝度を制御するバックライト制御部(８３)と、
    請求項５または６に記載の照度センサ装置(８４)と
    を備え、
    上記バックライト制御部(８３)は、上記照度センサ装置(８４)のアナログ−デジタル変換回路(ＡＤＣ１,ＡＤＣ２,ＡＤＣ３,ＡＤＣ４)から出力されたデジタル信号に基づいて、上記バックライト(８２)の輝度を制御することを特徴とする電子機器。
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