JPWO2010084983A1 - 半導体装置およびそれを備えた電子機器 - Google Patents
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Abstract
半導体装置(101)は、光の強さを示す光検出データを受けて、光検出データの値に対応する電流値を示す電流データを出力し、光検出データと電流データとの対応関係を固定的に記憶しているテーブル部(11)と、変更可能なパラメータに基づいて電流データの示す電流値を調整し、調整された電流値を示す調整電流データを出力する電流調整部(12)と、調整電流データに基づいて負荷(53)に電流を供給する電流供給部(4)とを備える。
Description
本発明は、半導体装置およびそれを備えた電子機器に関し、特に、入射光の強度に基づいて負荷に電流を供給する半導体装置およびそれを備えた電子機器に関する。
携帯電話機および液晶テレビ等の電子機器では、たとえば、LED(Light-Emitting Diode)素子をLCD(Liquid Crystal Display)のバックライトとして用いている。
LEDを駆動する技術として、たとえば、特開2008−227325号公報(特許文献1)には、以下のような構成が開示されている。すなわち、発光ダイオード駆動装置は、発光ダイオードのアノードに与える駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、上記発光ダイオードに流れる駆動電流のパルス幅変調制御を行なう駆動電流制御部と、上記駆動電圧をモニタし、上記駆動電流のオフ期間中には、所定の参照電圧を基準として、当該オフ期間に生じた上記駆動電圧の変動分が重畳されたモニタ電圧を生成するモニタ電圧生成部とを備え、上記駆動電圧生成部は、上記駆動電流のオン期間には、上記発光ダイオードのカソードから引き出される帰還電圧が上記参照電圧と一致するように、上記駆動電圧のフィードバック制御を行い、上記駆動電流のオフ期間には、上記モニタ電圧が上記参照電圧と一致するように、上記駆動電圧のフィードバック制御を行なう。
ところで、このような電子機器では、たとえば、照度センサ等の光検出素子を備え、光検出素子に流れる電流を抵抗素子によって電圧に変換し、変換した電圧をAD(Analog to Digital)コンバータによってデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号に基づいてLED素子に電流を供給する構成が、従来、採用されている。
このような構成においては、デジタル信号の示す光強度をLED素子に供給すべき電流値に変換するテーブルのデータ容量が、「デジタル信号のビット数×LED素子に供給する電流値を示すデータのビット数」分必要になるため、回路規模が大きくなってしまうという問題点があった。
しかしながら、特許文献1記載には、このような問題点を解決するための構成は開示されていない。
それゆえに、本発明の目的は、光強度に基づいて負荷に電流を供給し、かつ光強度を電流値に変換する回路の小型化を図ることが可能な半導体装置およびそれを備えた電子機器を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のある局面に係わる半導体装置は、光の強さを示す光検出データを受けて、光検出データの値に対応する電流値を示す電流データを出力し、光検出データと電流データとの対応関係を固定的に記憶しているテーブル部と、変更可能なパラメータに基づいて電流データの示す電流値を調整し、調整された電流値を示す調整電流データを出力する電流調整部と、調整電流データに基づいて負荷に電流を供給する電流供給部とを備える。
好ましくは、電流調整部は、変更可能な第1ないし第3のパラメータに基づいて電流データの示す電流値を調整し、調整された電流値を示す調整電流データを出力し、第1のパラメータは、電流データの示す電流値に乗ずるための値を示し、第2のパラメータは、負荷に供給すべき電流の最小値を示し、第3のパラメータは、負荷に供給すべき電流の最大値を示し、電流調整部は、電流データの示す電流値と第1のパラメータの示す値との積に第2のパラメータの示す最小値を加算した値を示す調整電流データを出力し、調整電流データの示す電流値が第3のパラメータの示す最大値より大きい場合には、最大値を示す調整電流データを出力する。
より好ましくは、テーブル部は、光検出データと電流データとの対応関係を複数種類固定的に記憶し、パラメータは、光検出データと電流データとの対応関係の種類を示し、テーブル部は、パラメータに基づいて、光検出データの値に対応する電流値を示す電流データを出力する。
好ましくは、パラメータは、電流データの示す電流値に乗ずるための値を示し、電流調整部は、電流データの示す電流値とパラメータの示す値との積を示す調整電流データを出力する。
好ましくは、パラメータは、負荷に供給すべき電流の最小値を示し、電流調整部は、電流データの示す電流値とパラメータの示す最小値との和を示す調整電流データを出力する。
好ましくは、パラメータは、負荷に供給すべき電流の最大値を示し、電流調整部は、電流データの示す電流値がパラメータの示す最大値より大きい場合には、最大値を示す調整電流データを出力する。
好ましくは、テーブル部は、光検出データと電流データとの対応関係を複数種類固定的に記憶し、パラメータは、光検出データと電流データとの対応関係の種類を示し、テーブル部は、パラメータに基づいて、光検出データの値に対応する電流値を示す電流データを出力する。
好ましくは、さらに、光検出データとパラメータを記憶するレジスタと、レジスタに記憶された光検出データを外部に出力するとともに、外部から与えられたパラメータをレジスタに与える信号入出力回路とを備える。
好ましくは、さらに、外部に設けられた光センサに電源電圧を供給する電圧発生回路と、光センサの出力電流に基づいて光検出データを生成するデータ生成部とを備える。
好ましくは、さらに、光検出データに基づいて光センサのゲインを制御するゲイン制御部を備え、データ生成部は、光センサのゲインと光センサの出力電流とに基づいて光検出データを生成する。
好ましくは、電圧発生回路、データ生成部、およびゲイン制御部は、予め定められた周期で間欠的に動作する。
好ましくは、さらに、光の強さを示すアナログ電圧を予め定められた第1の周期でデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、A/Dコンバータで生成された複数のデジタル信号に平均化処理を施して光検出データを生成する平均化処理部とを備える。
好ましくは、A/Dコンバータは、第1の周期よりも長い第2の周期で間欠的に動作し、各動作期間において複数のデジタル信号を生成し、平均化処理部は、A/Dコンバータによって複数のデジタル信号が生成される毎に、複数のデジタル信号に平均化処理を施して光検出データを生成する。
好ましくは、電流供給部は、調整電流データによって示される調整された電流値が第1の電流値から第2の電流値に変化した場合は、負荷に供給する電流を第1の電流値から第2の電流値に徐々に変化させる。
好ましくは、負荷に供給する電流の値を変化させる速度は所望の値に設定可能になっている。
好ましくは、電流供給部は、PWM信号が第1の論理レベルである場合は調整電流データに基づいて負荷に電流を供給し、PWM信号が第2の論理レベルである場合は負荷への電流の供給を停止する。
上記課題を解決するために、本発明のある局面に係わる電子機器は、入射光の強さに応じた電流を出力する光センサと、発光素子と、光センサの出力電流に基づいて、光センサの入射光の強さを示す光検出データを出力するデータ生成部と、光検出データを受けて、光検出データの値に対応する電流値を示す電流データを出力し、光検出データと電流データとの対応関係を固定的に記憶しているテーブル部と、変更可能なパラメータに基づいて電流データの示す電流値を調整し、調整された電流値を示す調整電流データを出力する電流調整部と、調整電流データに基づいて発光素子に電流を供給する電流供給部とを備える。
本発明によれば、光強度に基づいて負荷に電流を供給し、かつ光強度を電流値に変換する回路の小型化を図ることができる。
[実施の形態1]
以下、本発明の実施の形態1について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
以下、本発明の実施の形態1について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[構成および基本動作]
図1は、本発明の実施の形態1に係る電子機器の構成を示す図である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電子機器の構成を示す図である。
図1を参照して、電子機器201は、光検出素子51と、抵抗素子52と、負荷53と、半導体装置101とを備える。半導体装置101は、A/D(Analog to Digital)コンバータ1と、負荷電流演算部2と、レジスタ3と、可変定電流源4と、端子T1,T2とを含む。負荷電流演算部2は、テーブル部11と、電流調整部12とを含む。A/Dコンバータ1と抵抗素子52とでデータ生成部5が構成される。
光検出素子51は、たとえばフォトダイオードであり、光が入射されると、入射光の強度(光量)に応じた電流を出力する。
データ生成部5は、光検出素子51の出力電流に基づいて、光検出素子51の入射光の強さを示す光検出データDBRを出力する。すなわち、抵抗素子52は、光検出素子51の出力電流を電圧に変換する。抵抗素子52によって変換された電圧は、半導体装置101の端子T1に供給される。A/Dコンバータ1は、アナログ信号である端子T1に供給された電圧をデジタル信号である光検出データDBRに変換し、光検出データDBRを負荷電流演算部2へ出力する。
負荷電流演算部2は、データ生成部5から受けた光検出データDBRに基づいて負荷電流値Iを算出する。
すなわち、テーブル部11は、A/Dコンバータ1から光検出データDBRを受けて、光検出データDBRの値に対応する電流値を示す電流データIDを出力する。テーブル部11は、光検出データDBRと電流データIDとの対応関係を複数種類固定的に記憶している。
電流調整部12は、半導体装置101の外部から変更可能な複数のパラメータに基づいて、電流データIDの示す電流値を調整し、調整された電流値を示す調整電流データITDを出力する。
可変定電流源4は、調整電流データITDに基づいて負荷53に電流を供給する。負荷53は、たとえばLED等の発光素子であり、可変定電流源4から端子T2を介して供給された負荷電流に基づいて光を発する。
[動作]
次に、本発明の実施の形態1に係る半導体装置が負荷電流値を演算する際の動作について説明する。
次に、本発明の実施の形態1に係る半導体装置が負荷電流値を演算する際の動作について説明する。
負荷電流演算部2は、以下の式に従って負荷電流値Iを算出する。
I=Is×k+IU0
また、負荷電流演算部2は、I>IU1の場合には、I=IU1とする。
I=Is×k+IU0
また、負荷電流演算部2は、I>IU1の場合には、I=IU1とする。
但し、Isはテーブル部11によって算出される負荷電流初期値であり、kは負荷電流調整用係数であり、IU0は負荷53に供給すべき電流の最小値であり、IU1は負荷53に供給すべき電流の最大値である。
図2は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置におけるテーブル部が行なう変換演算を示す図である。
図2を参照して、テーブル部11は、A/Dコンバータ1から受けた光検出データDBRを、図2の表に示すように、負荷電流初期値Isに変換する。すなわち、テーブル部11は、光検出データDBRの値に対応する負荷電流初期値Isを示す電流データIDを電流調整部12へ出力する。
ここで、テーブル部11は、光検出データDBRと電流データIDとの対応関係を固定的に記憶している。また、図2に示すカーブ設定パラメータCRVは、テーブル部11による光検出データDBRから電流データIDへの変換パターンの種類、すなわち光検出データDBRと電流データIDとの対応関係の種類を示しており、半導体装置101の外部から変更可能である。
テーブル部11は、カーブ設定パラメータCRVに基づいて、光検出データDBRの値に対応する電流値を示す電流データIDを出力する。すなわち、テーブル部11は、カーブ設定パラメータCRVに基づいて、光検出データDBRの値に対応する複数種類の電流値のうちのいずれかを選択し、選択した電流値を示す電流データIDを出力する。
たとえば、テーブル部11は、カーブ設定パラメータCRV=0の場合であって光検出データDBRの値が9h(hは16進数表記を示す)であるときには、8mAを示す電流データIDを電流調整部12へ出力する。
また、テーブル部11は、カーブ設定パラメータCRV=1の場合であって光検出データDBRの値がAhであるときには、10mAを示す電流データIDを電流調整部12へ出力する。
図3は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置における電流調整部が用いる乗数パラメータを示す図である。
図3を参照して、乗数パラメータSTEPは、たとえば3ビットのデータであり、電流データIDの示す負荷電流初期値Isに乗ずるための負荷電流調整用係数を示す。図3において、乗数パラメータSTEPは2進数表記されている。
電流調整部12は、電流データIDの示す電流値と乗数パラメータSTEPの示す値との積を示す調整電流データITDを出力する。
たとえば、電流調整部12は、乗数パラメータSTEP=100である場合には、電流データIDの示す負荷電流初期値Isを1.6倍する。
また、電流調整部12は、乗数パラメータSTEP=000である場合には、電流データIDの示す負荷電流初期値Isを1.0倍する。
さらに、電流調整部12は、乗数パラメータSTEPに基づいて所定数倍した負荷電流初期値Isに負荷電流最小値IU0を加算することにより、負荷電流値Iを算出する。そして、電流調整部12は、負荷電流値Iを示す調整電流データITを可変定電流源4へ出力する。
図4は、カーブ設定パラメータCRV=0の場合において、本発明の実施の形態1に係る半導体装置における負荷電流演算部が算出する負荷電流値Iを示すグラフ図である。
図5は、カーブ設定パラメータCRV=1の場合において、本発明の実施の形態1に係る半導体装置における負荷電流演算部が算出する負荷電流値Iを示すグラフ図である。
図4および図5は、負荷電流最小値IU0=4(mA)であり、負荷電流最大値IU1=20(mA)である場合を示している。
電流調整部12は、負荷電流初期値Isと乗数パラメータSTEPの示す値との積に、負荷電流最小値IU0を加算する。
たとえば、光検出データDBR=9h、カーブ設定パラメータCRV=0、乗数パラメータSTEP=100、負荷電流最小値IU0=4(mA)である場合には、負荷電流値I=8(mA)×1.6+4(mA)=16.8(mA)となる。
また、光検出データDBR=Ch、カーブ設定パラメータCRV=1、乗数パラメータSTEP=100、負荷電流最小値I0=4(mA)である場合には、負荷電流値I=12(mA)×1.6+4(mA)=23.2(mA)となる。ここで、負荷電流最大値IU1=20(mA)であることから、電流調整部12は、負荷電流値Iを20(mA)にクランプする。
ここで、負荷電流演算部2が上記のような演算を行なわず、光検出データDBRの値ごとに負荷電流値Iを設定可能なレジスタを含む場合を考える。この場合、調整電流データITのビット数を7とすると、光検出データDBRの取り得る値の種類(16)×調整電流データITのビット数(7)=112ビット分のレジスタが必要になる。
これに対して、本発明の実施の形態1に係る半導体装置では、光検出データDBRを電流データIDに変換するための16×7ビット=112ビット分の固定値を記憶するテーブルが必要となる。また、負荷電流最小値を示すデータおよび負荷電流最大値を示すデータのビット数が調整電流データITのビット数と同じであると仮定すると、負荷電流最小値IU0を設定するための7ビット分のレジスタと、負荷電流最大値IU1を設定するための7ビット分のレジスタと、カーブ設定パラメータCRVを設定するための1ビット分のレジスタと、乗数パラメータSTEPを設定するための3ビット分のレジスタとの合計18ビット分のレジスタが必要となる。
ここで、値を変更可能なレジスタと、固定値が記憶されているテーブルとでは、レジスタのほうが遥かに回路規模が大きい。すなわち、本発明の実施の形態1に係る半導体装置では、112ビット分のレジスタではなく、112ビット分のテーブルと、18ビット分という非常に小規模のレジスタとを設けるだけでよいことから、回路規模を大幅に削減することができる。
[実施の形態2]
図6は、本発明の実施の形態2に係る携帯電話機202の要部を示す回路ブロック図である。図6を参照して、携帯電話機202は、抵抗素子52、光センサ54、コンデンサ55、LED56、操作部57、マイクロコンピュータ58、および半導体装置102を備える。LED56は、携帯電話機202の液晶表示装置のバックライトに含まれる。実際には、バックライトは複数のLED56を含むが、図面の簡単化のため1つのLED56のみが示されている。
図6は、本発明の実施の形態2に係る携帯電話機202の要部を示す回路ブロック図である。図6を参照して、携帯電話機202は、抵抗素子52、光センサ54、コンデンサ55、LED56、操作部57、マイクロコンピュータ58、および半導体装置102を備える。LED56は、携帯電話機202の液晶表示装置のバックライトに含まれる。実際には、バックライトは複数のLED56を含むが、図面の簡単化のため1つのLED56のみが示されている。
操作部57は、携帯電話機202のユーザによって操作される複数のボタンなどを含む。マイクロコンピュータ58は、操作部57からの信号に従って、半導体装置102の各種の条件設定を行なう。光センサ54は、携帯電話機202が使用されている場所の照度を検出する。半導体装置102は、光センサ54の検出結果に基づいて、LED56の発光強度を制御する。これにより、液晶画面に表示された画像を見易くするとともに、消費電力の低減化を図ることが可能となる。
詳しく説明すると、半導体装置102は、負荷電流演算部2、レジスタ3、信号入出力回路(I/O)6、VB発生回路7、A/Dコンバータ(ADC)8、平均化処理/明るさ判定部9、ゲイン制御部10、電流供給部20、および端子T1〜T8を備える。抵抗素子52、A/Dコンバータ8、および平均化処理/明るさ判定部9は、データ生成部5を構成する。
レジスタ3は、実施の形態1で示したように、負荷電流演算部2に乗数パラメータSTEP、カーブ設定パラメータCRV、負荷電流最小値IU0、および負荷電流最大値IU1を与える。レジスタ3は、複数の副レジスタを含む。各副レジスタには、固有のアドレスが予め割当てられている。たとえば、乗数パラメータSTEPおよびカーブ設定パラメータCRVは第1の副レジスタに格納され、負荷電流最小値IU0は第2の副レジスタに格納され、負荷電流最大値IU1は第3の副レジスタに格納される。
各副レジスタの内容は、書込および読出可能になっている。すなわち、端子T3には、シリアルクロック信号SCLがマイクロコンピュータ58から供給される。端子T4は、シリアルデータ信号SDAの入出力に使用される。信号入出力回路6は、レジスタ3と端子T3,T4の間に設けられ、マイクロコンピュータ58から端子T3を介して与えられたシリアルクロック信号SCLをレジスタ3に伝達する。また、信号入出力回路6は、マイクロコンピュータ58から端子T4を介して与えられたシリアルデータ信号SDAをレジスタ3に伝達するとともに、レジスタ3から与えられたシリアルデータ信号SDAを端子T4を介してマイクロコンピュータ58に伝達する。
書込動作時は、マイクロコンピュータ58は、シリアルクロック信号SCLを端子T3および信号入出力回路6を介してレジスタ3に与えるとともに、シリアルクロック信号SCLに同期して、書込指示信号、アドレス信号、および書込情報を含むシリアルデータ信号SDAを端子T4および信号入出力回路6を介してレジスタ3に与える。レジスタ3は、アドレス信号によって指定された副レジスタに書込情報(たとえば、乗数パラメータSTEP)を書き込む。
読出動作時は、マイクロコンピュータ58は、シリアルクロック信号SCLを端子T3および信号入出力回路6を介してレジスタ3に与えるとともに、シリアルクロック信号SCLに同期して、読出指示信号およびアドレス信号を含むシリアルデータ信号SDAを端子T4および信号入出力回路6を介してレジスタ3に与える。レジスタ3は、シリアルクロック信号SCLに同期して動作し、アドレス信号によって指定された副レジスタから情報(たとえば、明るさデータ)を読み出し、その情報をシリアルデータ信号SDAとして信号入出力回路6および端子T4を介してマイクロコンピュータ58に与える。このように、レジスタ3の記憶内容は、書込および読出可能になっている。また、レジスタ3は、記憶内容に基づいて、負荷電流演算部2の他、半導体装置102全体を制御する。
光センサ54は、1つのICとして構成されている。図7に示すように、光センサ54の電源端子(VCC)、出力端子(IOUT)、第1ゲイン端子(GC1)、および第2ゲイン端子(GC2)は、それぞれ半導体装置102の端子T7,T1,T5,T6に接続される。光センサ54の接地端子(GND)は接地される。コンデンサ55の一方電極は端子T7に接続され、その他方電極は接地される。コンデンサ55は、バイアス電圧VBを安定化させるために使用される。
光センサ54は、バイアス電圧VBによって駆動され、光センサ54が配置された位置の照度に応じた値の電流Isを出力端子(IOUT)に出力する。抵抗素子52は、端子T1と接地電圧GNDのラインとの間に接続され、光センサ54の出力電流Isを電圧Vsに変換する。
図8(a)は、光センサ54が配置された位置の照度と光センサ54の出力電流Isとの関係を示す図であり、図8(b)は、照度と端子T1の電圧Vsとの関係を示す図である。図8(a)に示すように、電流Isのレベルは照度に比例して増大する。端子T1の電圧Vsは、電流Isと抵抗素子52の抵抗値Rsの積(Is×Rs)となる。図8(b)に示すように、抵抗素子52の抵抗値Rsを適値に設定すると、電圧Vsは照度に比例して増大する。抵抗素子52の抵抗値Rsが大き過ぎると、照度が大きくなると電圧Vsが飽和し、測定範囲が狭くなる。また、抵抗素子52の抵抗値Rsが小さ過ぎると、照度が小さくなると電圧Vsが0Vになり、測定範囲が狭くなる。
また、光センサ54のゲイン(電流Isと照度の比)は、半導体装置102から端子T5,T6を介して光センサ54に与えられる信号GC1,GC2によって高低の2段階に切換えられる。信号GC1,GC2がそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルにされた場合は光センサ54のゲインが高レベルになり、信号GC1,GC2がそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルにされた場合は光センサ54のゲインが低レベルになる。
また、固定ゲインモードでは、信号GC1,GC2のレベルは照度に関係無く固定される。自動ゲインモードでは、照度に応じて信号GC1,GC2のレベルが切換えられえる。レジスタ3の所定アドレスの副レジスタGAINに「1」を書き込むと固定ゲインモードが設定され、その副レジスタGAINに「0」を書き込むと自動ゲインモードが設定される。固定ゲインモードにおける光センサ54のゲインは、マニュアルで切換え可能になっている。
図9(a)は、固定ゲインモードにおける照度と端子T1の電圧Vsの関係を示す図であり、図9(b)は、自動ゲインモードにおける照度と端子T1の電圧Vsとの関係を示す図である。図9(a)に示すように、固定ゲインモードでは、ゲインは高低の2段階に固定される。照度が同じ場合でも、高ゲインモードにおける電圧Vsは低ゲインモードにおける電圧Vsよりも高くなる。ゲインの高低により、測定可能な照度範囲が異なる。高ゲインモードでは、照度が低い場合でも高い電圧Vsを得ることができるが、照度が高くなると電圧Vsが上限値に飽和してしまう。逆に、低ゲインモードでは、照度が低い場合は電圧Vsが下限値になってしまうが、照度が高い場合でも電圧Vsは飽和しない。
また、図9(b)に示すように、自動ゲインモードでは、しきい値よりも照度が低い場合はゲインが高くなり、しきい値よりも照度が高い場合はゲインが低くなる。したがって、自動ゲインモードでは、測定可能な照度の範囲が広くなる。
なお、図10に示すように、光センサ54の代わりに、光検出素子(フォトダイオード)51、抵抗素子60およびNチャネルMOSトランジスタ61,62を使用してもよい。抵抗素子52の抵抗値Rsと抵抗素子60の抵抗値Rssとの比は、たとえば9.5に設定される。光検出素子51のカソードおよびアノードは、それぞれ端子T7,T1に接続される。抵抗素子52およびトランジスタ61は、光検出素子51のアノードと接地電圧GNDのラインとの間に直列接続される。抵抗素子60およびトランジスタ62は、光検出素子51のアノードと接地電圧GNDのラインとの間に直列接続される。トランジスタ61,62のゲートは、それぞれ信号GC1,GC2を受ける。
信号GC1,GC2がそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルにされた場合は、トランジスタ61が導通するとともにトランジスタ62が非導通になる。端子T1の電圧Vsは、光検出素子51の出力電流Isと抵抗素子52の抵抗値Rsの積(Is×Rs)となり、比較的高い値になる。
また、信号GC1,GC2がそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルにされた場合は、トランジスタ62が導通するとともにトランジスタ61が非導通になる。端子T1の電圧Vsは、光検出素子51の出力電流Isと抵抗素子60の抵抗値Rssの積(Is×Rss)となり、比較的低い値になる。したがって、図10の構成でも、ゲインを高低の2段階に切換えることができる。
また、ゲインを切換える必要がない場合は、図11に示すように、抵抗素子60およびトランジスタ61,62を除去してもよい。抵抗素子52は、光検出素子51のアノードと接地電圧GNDのラインとの間に直列接続される。この場合は、ゲインは高レベルに固定される。また、抵抗素子52を抵抗素子60で置換すれば、ゲインを低レベルに固定することができる。
図6に戻って、VB発生回路7は、バイアス電圧VBを生成して端子T7に与える。VB発生回路7は、常時オンモードと間欠動作モードを有する。常時オンモードでは、VB発生回路7は常時活性化されてバイアス電圧VBを常時発生する。間欠動作モードでは、VB発生回路7は設定された周期で間欠的に活性化されてバイアス電圧VBを間欠的に発生する。レジスタ3の所定アドレスの副レジスタSBIASONに「1」を書き込むと常時オンモードが設定され、その副レジスタSBIASONに「0」を書き込むと間欠動作モードが設定される。VB発生回路7を間欠的に動作させることにより、消費電力の低減化を図ることができる。また、照度を測定しない場合は、VB発生回路7は非活性化され、端子T7は接地される。
A/Dコンバータ8は、所定の周期で端子T1の電圧Vsをサンプリングし、サンプリングした電圧Vsを8ビットのデジタル信号に変換する。換言すると、A/Dコンバータ8は、電圧Vsが256段階(2の8乗段階)のうちのいずれの段階の電圧であるかを判定し、その判定結果を示すデジタル信号を出力する。A/Dコンバータ8は、消費電力の低減化を図るために、VB発生回路7、ゲイン制御部10などと同期して間欠的に動作する。A/Dコンバータ8は、1回の動作期間中に電圧Vsを16回サンプリングし、16個のデジタル信号を出力する。また、照度を測定しない場合は、A/Dコンバータ8は非活性化され、端子T1は接地される。
平均化処理/明るさ判定部9は、A/Dコンバータ8の出力信号からノイズおよびフリッカーを除去するため、A/Dコンバータ8から連続的に出力される16個のデジタル信号を平均化する。また、平均化処理/明るさ判定部9は、平均化されたデジタル信号をゲイン制御に応じて4ビットのデジタル信号AMB3〜AMB0(光検出データDBR)に変換する。換言すると、平均化されたデジタル信号は、ゲイン制御に応じて、16段階の明るさレベルのうちのいずれかの明るさレベルに変換される。
図12は、端子T1の電圧Vsと明るさレベルとの関係を示す表である。図12において、電圧Vsは、A/Dコンバータ8によってVoS×0/256からVoS×255/256までの256段階の電圧のうちのいずれの電圧であるか判定される。固定ゲインモードでは、たとえば電圧VsがVoS×0/256である場合、明るさレベルは最低レベルの0hであると判定される。この場合、デジタル信号AMB3〜AMB0は0000である。また、たとえば電圧VsがVoS×200/256である場合、明るさレベルは最高レベルのFhであると判定される。この場合、デジタル信号AMB3〜AMB0は1111である。
また、自動ゲインモードにおいて、周囲が暗いためにゲインが高レベルに設定されている場合、たとえば電圧VsがVoS×0/256であるとき、明るさレベルは最低レベルの0hであると判定される。この場合、デジタル信号AMB3〜AMB0は0000である。また、たとえば電圧VsがVoS×200/256である場合、明るさレベルはBhであると判定される。この場合、デジタル信号AMB3〜AMB0は1011である。すなわち、電圧Vsが大きくても、実際は暗いと判定される。
また、自動ゲインモードにおいて、周囲が明るいためにゲインが低レベルに設定されている場合、たとえば電圧VsがVoS×0/256であるとき、明るさレベルは5hであると判定される。この場合、デジタル信号AMB3〜AMB0は0101である。すなわち、電圧Vsが小さくても、実際は明るいと判定される。また、たとえば電圧VsがVoS×200/256である場合、明るさレベルはFhであると判定される。この場合、デジタル信号AMB3〜AMB0は1111である。
また、自動ゲインモードにおいて、ゲインが高レベルに設定されている場合の明るさレベルAh〜Bhは、ゲインが低レベルに設定されている場合の明るさレベル5h〜8hに対応する。したがって、この携帯電話機202が暗い場所から明るい場所に移動された場合、ゲインが高レベルの状態で明るさレベルがAhからBhに変化し、次にゲインが低レベルに変化して明るさレベルが5hから8hに変化する。逆に、この携帯電話機202が明るい場所から暗い場所に移動された場合、ゲインが低レベルの状態で明るさレベルが8hから5hに変化し、次にゲインが高レベルに変化して明るさレベルがBhからAhに変化する。
明るさレベルを示すデジタル信号AMB3〜AMB0は、レジスタ3の所定アドレスの副レジスタに格納される。したがって、デジタル信号AMB3〜AMB0は、外部から読出可能になっている。また、デジタル信号AMB3〜AMB0は、ゲイン制御部10に与えられる。
ゲイン制御部10は、固定ゲインモードが設定された場合は、デジタル信号AMB3〜AMB0に関係無く、ゲインを高レベルまたは低レベルの一定レベルに保持する。また、ゲイン制御部10は、自動ゲインモードが設定された場合は、デジタル信号AMB3〜AMB0に従って、ゲインを高レベルから低レベル、あるいは低レベルから高レベルに切換える。また、ゲイン制御部10は、消費電力の低減化を図るために、VB発生回路7、A/Dコンバータ8などと同期して間欠的に動作する。また、照度を測定しない場合は、ゲイン制御部10は非活性化され、端子T5,T6は接地される。
図13(a)〜(h)は、照度の測定に関連する部分の動作を示すタイムチャートである。図13(a)に示すように、ある時刻t0において副レジスタALCENに1(「H」レベル)が書き込まれると照度の測定が開始され、VB発生回路7、A/Dコンバータ8、平均化処理/明るさ判定部9、およびゲイン制御部10が活性化される。A/Dコンバータ8は、図13(b)に示すように、所定の周期Tadcで間欠的に動作し、各周期Tadcにおいて所定の動作期間Top(たとえば、80.4ms)だけ動作する。
またVB発生回路7は、図13(c)に示すように、間欠モードが設定された場合はA/Dコンバータ8と同期して動作し、A/Dコンバータ8の動作期間Topだけバイアス電圧VBを生成する。VB発生回路7は、常時オンモードが設定された場合はバイアス電圧VBを常時生成する。ゲイン制御部10は、図13(e)に示すように、A/Dコンバータ8と同期して動作し、A/Dコンバータ8の動作期間Topだけ信号GC1,GC2を生成する。
またA/Dコンバータ8は、図13(d)(g)(h)に示すように、各動作期間Topにおいて所定の待機期間Twa(たとえば、64ms)の経過後にA/D変換期間TAD(たとえば、16.4ms)内に16回のA/D変換動作を行なう。各A/D変換期間TAにおいては、所定の周期TAD1(たとえば、1.024ms)のA/D開始信号ADSが生成され、A/D開始信号ADSの各パルスに応答してA/D変換が行なわれる。平均化処理/明るさ判定部9は、A/D変換期間TADにおいてA/Dコンバータ8から出力された16個のデジタル信号に平均化処理を施して1個のデジタル信号を生成し、そのデジタル信号と設定されたゲインと図12の表とに基づいて、明るさレベルを求め、その明るさレベルを示す4ビットのデジタル信号AMB3〜AMB0を出力する。
図6に戻って、平均化処理/明るさ判定部9で生成されたデジタル信号AMB3〜AMB0(光検出データDBR)は、負荷電流演算部2に与えられる。負荷電流演算部2は、実施の形態1で示したように、平均化処理/明るさ判定部9から与えられた光検出データDBRと、レジスタ3から与えられた乗数パラメータSTEP、カーブ設定パラメータCRV、負荷電流最小値IU0、および負荷電流最大値IU1とに基づいて調整電流データITDを生成する。調整電流データITDは、電流供給部20に与えられる。
電流供給部20は、セレクタ21、スロープ処理部22、ゲート回路23、および可変定電流源4とを含む。LED56のアノードは外部電源電圧VCC1のラインに接続され、LED56のカソードは端子T2に接続される。可変定電流源4は、端子T2と接地電圧GNDのラインとの間に接続される。可変定電流源4に電流が流れると、その電流値Iに応じたレベルの明るさでLED56が発光する。可変定電流源4の電流値(すなわち負荷電流値)Iは、スロープ処理部22の出力信号とゲート回路23の出力信号とによって制御される。
セレクタ21は、負荷電流演算部2で生成された調整電流データITDと、レジスタ3からの直流電流データIMLED6〜IMLED0とを受ける。レジスタ3の所定アドレスの副レジスタに直流電流データIMLED6〜IMLED0を書き込むことにより、128段階の直流電流値のうちのいずれかの段階の直流電流値を選択することが可能となっている。セレクタ21は、自動調光モード時は調整電流データITDをスロープ処理部22に与え、レジスタ設定モード時は直流電流データIMLED6〜IMLED0をスロープ処理部22に与える。
スロープ処理部22は、携帯電話機202のユーザに違和感を感じさせることなくLED56の明るさ(すなわち携帯電話機のバックライトの輝度)を遷移させるために、負荷電流値Iを徐々に変化させるスロープ機能を有する。レジスタ3の所定アドレスの副レジスタに立ち上がりデータTLH3〜TLH0を書き込むことにより、負荷電流値Iの立ち上がり時の変化時間TUを16段階の時間のうちの所望の時間に設定することが可能となっている。また、レジスタ3の所定アドレスの副レジスタに立ち下がりデータTHL3〜THL0を書き込むことにより、負荷電流値Iの立ち下がり時の変化時間TDを16段階の時間のうちの所望の時間に設定することが可能となっている。
図14は、負荷電流値Iの変化を示すタイムチャートである。図14において、負荷電流値Iは、所定のステップ電流値Istずつステップ状に変化する。ステップ電流値Istは、負荷電流値Iの最大値と最小値の差の1/256の値である。負荷電流値Iの立ち上がり時の変化時間TUは、負荷電流値Iが2ステップだけ上昇するのに必要な時間である。負荷電流値Iの立ち下がり時の変化時間TDは、負荷電流値Iが2ステップだけ下降するのに必要な時間である。
図15(a)は自動調光モードにおける負荷電流値Iの時間変化を示すタイムチャートであり、図15(b)は図15(a)のA部の拡大図である。図15(a)(b)を参照して、時刻t0において、調整電流データITDによって負荷電流値IをI0からI1に増大させることが指示されると、スロープ処理部22は立ち上がりデータTLH3〜TLH0に応じた速度で負荷電流値IをI0からI1に増大させる。次いで時刻t1において、調整電流データITDによって負荷電流値IをI1からI2に減少させることが指示されると、スロープ処理部22は立ち下がりデータTHL3〜THL0に応じた速度で負荷電流値IをI1からI2に減少させる。
また、スロープ処理部22は、レジスタ3の所定アドレスの副レジスタMDCIRに「0」が書き込まれている場合は、レジスタ設定モードおよび自動調光モードの一方から他方への切換え時に負荷電流値Iをリセットすることなく、負荷電流値Iを徐々に変化させる。また、スロープ処理部22は、副レジスタMDCIRに「1」が書き込まれている場合は、レジスタ設定モードおよび自動調光モードの一方から他方への切換え時に負荷電流値Iを0mAに一旦リセットし、その後に負荷電流値Iを0mAから徐々に上昇させる。
図16(a)は、MDCIR=0の場合における負荷電流値Iの時間変化を示すタイムチャートであり、図16(b)は、MDCIR=1の場合における負荷電流値Iの時間変化を示すタイムチャートである。図16(a)(b)では、レジスタ設定モードにおける負荷電流値I1が自動調光モードにおける負荷電流値I2よりも大きい場合が例示されている。
図16(a)を参照してMDCIR=0の場合、時刻t0においてレジスタ設定モードから自動調光モードに切換えられた場合、スロープ処理部22は、立ち下がりデータTHL3〜THL0に応じた速度で負荷電流値IをI1からI2に徐々に減少させる。次に時刻t1において自動調光モードからレジスタ設定モードに切換えられた場合、スロープ処理部22は、立ち上がりデータTLH3〜TLH0に応じた速度で負荷電流値IをI2からI1に増大させる。この場合は、レジスタ設定モードおよび自動調光モードの一方から他方に切換えた場合でも、負荷電流値I(すなわちバックライトの明るさ)をスムーズに変化させることができる。
図16(b)を参照してMDCIR=1の場合、時刻t0においてレジスタ設定モードから自動調光モードに切換えられた場合、スロープ処理部22は、負荷電流値Iを0mAに一旦リセットした後、立ち上がりデータTLH3〜TLH0に応じた速度で負荷電流値Iを0mAからI2に徐々に増大させる。次に時刻t1において自動調光モードからレジスタ設定モードに切換えられた場合、スロープ処理部22は、負荷電流値Iを0mAに一旦リセットした後、立ち上がりデータTLH3〜TLH0に応じた速度で負荷電流値Iを0mAからI1に増大させる。この場合は、レジスタ設定モードおよび自動調光モードの一方から他方に切換えた場合、負荷電流値I(すなわちバックライトの明るさ)を一旦ゼロにすることにより、モードが切換えられたことをユーザに明示することができる。
図6に戻って、ゲート回路23には、マイクロコンピュータ58から端子T8を介してPWM(pulse width modulation)信号が与えられる。レジスタ3の所定アドレスの副レジスタWPWMENに「0」が書き込まれた場合、ゲート回路23の出力信号はPWM信号に関係無く「H」レベルになる。この場合、可変定電流源4は、スロープ処理部22の出力信号に応じたレベルの電流を流す。
また、レジスタ3の所定アドレスの副レジスタWPWMENに「1」が書き込まれた場合、PWM信号はゲート回路23を通過して可変定電流源4に与えられる。PWM信号が「H」レベルである期間は、可変定電流源4はスロープ処理部22の出力信号に応じたレベルの電流を流す。PWM信号が「L」レベルである期間は、可変定電流源4は電流を流さない。したがって、WPWMEN=1とすることにより、スロープ処理部22の出力信号をベースとしたPWM制御を行なうことが可能となる。
図17は、副レジスタALCEN,MLEDEN,MLEDMDに書き込まれたデータと半導体装置102の動作との関係を示す表である。図17において、副レジスタALCENに0が書き込まれた場合は、照度測定部(VB発生回路7、A/Dコンバータ8、平均化処理/明るさ判定部9、ゲイン制御部10)が非活性化(オフ)され、副レジスタALCENに1が書き込まれた場合は、照度測定部(回路7〜10)が活性化(オン)される。
また、副レジスタMLEDENに「0」が書き込まれた場合は電流供給部20が非活性化され、副レジスタMLEDENに「1」が書き込まれた場合は電流供給部20が活性化される。また、副レジスタMLEDMDに「0」が書き込まれた場合は、セレクタ21によって直流電流データIMLED6〜IMLED0が選択され、副レジスタMLEDMDに「1」が書き込まれた場合は、セレクタ21によって調整電流データITDが選択される。
図17の最上段に示すように、副レジスタALCEN,MLEDENにそれぞれ00が書き込まれた場合は、副レジスタMLEDMDのデータに関係無く、照度測定部(回路7〜10)および電流供給部20が非活性化され、電流データは生成されない。この場合は、消費電力の低減化が図られる。
図17の第2段目に示すように、副レジスタALCEN,MLEDEN,MLEDMDにそれぞれ010が書き込まれた場合は、照度測定部(回路7〜10)は非活性化され、電流供給部20が活性化され、直流電流データIMLED6〜IMLED0が選択される。この場合は、照度に関係無く、バックライトは一定の明るさに保持される。
図17の第3段目に示すように、副レジスタALCEN,MLEDEN,MLEDMDにそれぞれ011が書き込まれた場合は、照度測定部(回路7〜10)は非活性化され、電流供給部20が活性化され、調整電流データITDが選択される。この場合、負荷電流値Iは最小値IU0となる。この場合は、消費電力の低減化が図られる。
図17の第4段目に示すように、副レジスタALCEN,MLEDENにそれぞれ10が書き込まれた場合は、副レジスタMLEDMDのデータに関係無く、照度測定部(回路7〜10)は活性化され、電流供給部20が非活性化され、電流データは生成されない。この場合は、バックライトを駆動せずに、明るさデータが利用される。
図17の第5段目に示すように、副レジスタALCEN,MLEDEN,MLEDMDにそれぞれ110が書き込まれた場合は、照度測定部(回路7〜10)および電流供給部20がともに活性化され、直流電流データIMLED6〜IMLED0が選択される。この場合は、照度に関係無く、バックライトは一定の明るさに保持される。
図17の最下段に示すように、副レジスタALCEN,MLEDEN,MLEDMDにそれぞれ111が書き込まれた場合は、照度測定部(回路7〜10)および電流供給部20がともに活性化され、調整電流データITDが選択される。この場合は、自動調光(ALC)モードが実行される。
図18は、自動調光モードにおけるバックライト(LED56)の点灯方法を示すフローチャートである。図18において、ステップS1において半導体装置102に電源電圧を印加し、ステップS2において半導体装置102のリセットを解除し、ステップS3において照度測定部(回路7〜10)および電流供給部20の各々の各種の条件設定を行なう。次にステップS4において副レジスタALCENに「1」を書込み、図13の待機期間Twaだけ待機した後、ステップS5において副レジスタMLEDENに「1」を書き込む。これにより、LED56が照度に応じた明るさで発光する。LED56を消灯する場合は、副レジスタMLEDENに「0」を書き込む。
図19は、レジスタ設定モードにおけるバックライト(LED56)の点灯および消灯方法を示すフローチャートである。図19において、ステップS1において半導体装置102に電源電圧を印加し、ステップS2において半導体装置102のリセットを解除し、ステップS3において電流供給部20のスロープ時間などの各種の条件設定を行ない、ステップS4において副レジスタMLEDENに「1」を書き込む。これにより、設定されたスロープ時間で負荷電流値Iが立ち上がり、LED56が点灯する。ステップS5において、直流電流値を最小値にすると、設定されたスロープ時間で負荷電流値Iが立ち下がり、LED56の明るさが低下する。ステップS6において副レジスタMLEDENに「0」を書き込むと、LED56が瞬時に消灯する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明でなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,8 A/Dコンバータ、2 負荷電流演算部、3 レジスタ、4 可変定電流源、5 データ生成部、6 信号入出力回路、7 VB発生回路、9 平均化処理/明るさ判定部、10 ゲイン制御部、11 テーブル部、12 電流調整部、20 電流供給部、21 セレクタ、22 スロープ処理部、23 ゲート回路、51 光検出素子、52,60 抵抗素子、53 負荷、54 光センサ、55 コンデンサ、57 操作部、58 マイクロコンピュータ、61,62 NチャネルMOSトランジスタ、101,102 半導体装置、201 電子機器、202 携帯電話機、T1〜T8 端子。
Claims (17)
- 光の強さを示す光検出データを受けて、前記光検出データの値に対応する電流値を示す電流データを出力し、前記光検出データと前記電流データとの対応関係を固定的に記憶しているテーブル部と、
変更可能なパラメータに基づいて前記電流データの示す電流値を調整し、前記調整された電流値を示す調整電流データを出力する電流調整部と、
前記調整電流データに基づいて負荷に電流を供給する電流供給部とを備える半導体装置。 - 前記電流調整部は、変更可能な第1ないし第3のパラメータに基づいて前記電流データの示す電流値を調整し、前記調整された電流値を示す調整電流データを出力し、
前記第1のパラメータは、前記電流データの示す電流値に乗ずるための値を示し、
前記第2のパラメータは、前記負荷に供給すべき電流の最小値を示し、
前記第3のパラメータは、前記負荷に供給すべき電流の最大値を示し、
前記電流調整部は、前記電流データの示す電流値と前記第1のパラメータの示す値との積に前記第2のパラメータの示す最小値を加算した値を示す調整電流データを出力し、前記調整電流データの示す電流値が前記第3のパラメータの示す最大値より大きい場合には、前記最大値を示す調整電流データを出力する請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 - 前記テーブル部は、前記光検出データと前記電流データとの対応関係を複数種類固定的に記憶し、
前記パラメータは、前記光検出データと前記電流データとの対応関係の種類を示し、
前記テーブル部は、前記パラメータに基づいて、前記光検出データの値に対応する電流値を示す電流データを出力する請求の範囲第2項に記載の半導体装置。 - 前記パラメータは、前記電流データの示す電流値に乗ずるための値を示し、
前記電流調整部は、前記電流データの示す電流値と前記パラメータの示す値との積を示す調整電流データを出力する請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 - 前記パラメータは、前記負荷に供給すべき電流の最小値を示し、
前記電流調整部は、前記電流データの示す電流値と前記パラメータの示す最小値との和を示す調整電流データを出力する請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 - 前記パラメータは、前記負荷に供給すべき電流の最大値を示し、
前記電流調整部は、前記電流データの示す電流値が前記パラメータの示す最大値より大きい場合には、前記最大値を示す調整電流データを出力する請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 - 前記テーブル部は、前記光検出データと前記電流データとの対応関係を複数種類固定的に記憶し、
前記パラメータは、前記光検出データと前記電流データとの対応関係の種類を示し、
前記テーブル部は、前記パラメータに基づいて、前記光検出データの値に対応する電流値を示す電流データを出力する請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 - さらに、前記光検出データと前記パラメータを記憶するレジスタと、
前記レジスタに記憶された前記光検出データを外部に出力するとともに、外部から与えられた前記パラメータを前記レジスタに与える信号入出力回路とを備える請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 - さらに、外部に設けられた光センサに電源電圧を供給する電圧発生回路と、
前記光センサの出力電流に基づいて前記光検出データを生成するデータ生成部とを備える請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 - さらに、前記光検出データに基づいて前記光センサのゲインを制御するゲイン制御部を備え、
前記データ生成部は、前記光センサのゲインと前記光センサの出力電流とに基づいて前記光検出データを生成する請求の範囲第9項に記載の半導体装置。 - 前記電圧発生回路、前記データ生成部、および前記ゲイン制御部は、予め定められた周期で間欠的に動作する請求の範囲第10項に記載の半導体装置。
- さらに、光の強さを示すアナログ電圧を予め定められた第1の周期でデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、
前記A/Dコンバータで生成された複数のデジタル信号に平均化処理を施して前記光検出データを生成する平均化処理部とを備える請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 - 前記A/Dコンバータは、前記第1の周期よりも長い第2の周期で間欠的に動作し、各動作期間において前記複数のデジタル信号を生成し、
前記平均化処理部は、前記A/Dコンバータによって前記複数のデジタル信号が生成される毎に、前記複数のデジタル信号に平均化処理を施して前記光検出データを生成する請求の範囲第12項に記載の半導体装置。 - 前記電流供給部は、前記調整電流データによって示される前記調整された電流値が第1の電流値から第2の電流値に変化した場合は、前記負荷に供給する電流を前記第1の電流値から前記第2の電流値に徐々に変化させる請求の範囲第1項に記載の半導体装置。
- 前記負荷に供給する電流の値を変化させる速度は所望の値に設定可能になっている請求の範囲第14項に記載の半導体装置。
- 前記電流供給部は、PWM信号が第1の論理レベルである場合は前記調整電流データに基づいて前記負荷に電流を供給し、前記PWM信号が第2の論理レベルである場合は前記負荷への電流の供給を停止する請求の範囲第1項に記載の半導体装置。
- 入射光の強さに応じた電流を出力する光センサと、
発光素子と、
前記光センサの出力電流に基づいて、前記光センサの入射光の強さを示す光検出データを出力するデータ生成部と、
前記光検出データを受けて、前記光検出データの値に対応する電流値を示す電流データを出力し、前記光検出データと前記電流データとの対応関係を固定的に記憶しているテーブル部と、
変更可能なパラメータに基づいて前記電流データの示す電流値を調整し、前記調整された電流値を示す調整電流データを出力する電流調整部と、
前記調整電流データに基づいて前記発光素子に電流を供給する電流供給部とを備える電子機器。
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