JP2012185043A - センサおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で光の色成分を正確に検出可能なセンサを提供する。
【解決手段】本発明に係るカラーセンサ１は、受光した光の大きさに応じた信号を出力するフォトダイオード２と、フォトダイオード２の出力信号を演算処理する演算回路３ａとを備えるセンサであって、フォトダイオード２は、可視光に感度を有する色検出領域Ｄ（Ｃ）と、赤外光に感度を有する赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）とを備える。演算回路３ａの減算回路ＳＵＢは、色検出領域Ｄ（Ｃ）の出力信号から、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の出力信号Ｓ（ＩＲ）に所定の係数α、β、γを乗じた信号を減算する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光の色成分を検出するカラーセンサ、および、このカラーセンサを備えた表示装置に関するものである。

人の目は部屋の照明の色温度が異なっても、色の変化をあまり感じないようになっており、一般的にこの特性は色順応と呼ばれている。例えば、青っぽい（色温度が高い）蛍光灯照明の部屋から、黄色っぽい（色温度が低い）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、しばらく経つと黄色っぽく見えていた壁が白く見えるようになる。また、逆に黄色っぽい白熱灯照明の部屋から、青っぽい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、しばらくすると青っぽい壁が、白く見えてくる。

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、部屋の照明の色が異なると、テレビの画像の色が同じでも、その画像は異なった色に見えることになる。よって、画像の色味を一定に見えるようにするためには、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。近年、液晶テレビの高画質化に伴い、部屋の照明の種類によって画像の色味を変えることにより、部屋の照明の色温度が変化しても、自然な画像に見えるようにする機能に対する要望が高まってきている。部屋の色温度を検出して、目の色順応に対応するように画像の色味をコントロールすることができれば、照明光の色が変化しても、映像が自然に見えるようにすることができる。

一般的な液晶テレビでは、マニュアル操作により照明の種類を初期設定で入力し、その照明下で画像が最適な色味になるようにコントロールするように構成されている。大型液晶テレビのように、白熱灯や蛍光灯を照明とする部屋に固定設置して使用される液晶テレビでは、部屋の照明の色温度の変化が少ないため、前記のように、液晶テレビの設置時に一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、携帯電話やモバイルＰＣ等のように持ち運びが可能な機器に搭載される液晶画面の場合、周囲の照明が視聴場所によって刻々と変化する。また、近年のＬＥＤ照明のように照明の色温度を自由に変更できるような照明の部屋に設置されている液晶テレビについても、同様に照明の色温度が大幅に変化する。そのため、照明の種類をマニュアルで設定する従来の方法では、照明の色温度の変更のたびに照明の種類を再設定する必要があり、煩雑である。

さらに、近年、携帯電話や液晶テレビなどの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ー消耗や液晶テレビの消費電力を抑える要望が高まっている。また、液晶画像の視認性を向上させるために、人の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。

また、モバイルＰＣ用途においても、光センサを含めた多くのセンサを使用して、使用環境に適合した画像が表示できるようになってきている。電子Ｂｏｏｋなどにおいても、環境に適した最適な画像表示を行い、ディプレイの視認性を高める要望が、ますます高まると予想される。さらに、液晶バックライト自動調光用およびディスプレイの色味調整用のカラーセンサでは、デジタル化による高機能化や高精度化だけでなく、より使いやすく、低コストであるとともに、小型化の要望も強くなっている。

携帯電話やデジタルカメラ等の携帯端末において、以上のように周囲の色温度を検知するカラーセンサや、周囲の明るさを検知する照度センサを搭載する他に、近接物体（例えば顔）があるか否かを検知する近接センサを搭載する場合がある。例えば、携帯電話において、近接センサによって顔が近づいているか否かを検知し、顔が近づいている場合（通話時）に、バックライトをＯＦＦし、顔が近づいていない場合（操作時）には、バックライトをＯＮすることにより、消費電力を抑えることができる。また、携帯電話の表示装置がタッチパネルを備えている場合、通話時にタッチパネルの駆動をＯＦＦすることにより、顔が近付いたことによる誤動作を防止することが可能になる。

以下、図１７、図１８に基づいて、近接センサについて説明する。

図１７は、一般的な近接センサ３００の構成を示す模式図である。近接センサ３００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）３１０、フォトダイオード（ＰＤ）３２０、および制御回路３３０を備えている。制御回路３３０は、発光ダイオード３１０にパルス電流を供給して、発光ダイオード３１０を駆動させる。これにより、発光ダイオードは特定の光を照射する。近接センサ３００の近傍に近接物体３４０が存在する場合、発光ダイオード３１０からのパルス光は、実線矢印のように、近接物体３４０によって反射され、フォトダイオード３２０によって受光される。一方、近接物体３４０が存在しない場合、発光ダイオード３１０からのパルス光は、破線矢印のように、近接物体３４０によって反射されないので、フォトダイオード３２０には、発光ダイオード３１０からのパルス光はほとんど到達しない。

フォトダイオード３２０は、受光した光を電流に変換して、制御回路３３０に出力する。制御回路３３０は、フォトダイオード３２０からの電流の大きさに基づいて、近接センサ３００の近傍に近接物体３４０が存在するか否かを判定する。

図１８は、近接センサ３００により近接物体３４０の近接／非近接を検知した場合を示す波形図であり、（ａ）は、近接物体３４０の近接を検知した場合を示し、（ｂ）は、近接物体３４０の非近接を検知した場合を示す。発光ダイオード３１０を駆動している期間のデジタル信号ＤＯＵＴをＤａｔａ１として、発光ダイオード３１０を駆動していない期間のデジタル信号ＤＯＵＴをＤａｔａ２とすると、それらのデータの差分（Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２）が近接データとなる。

図１８の（ａ）に示すように、近接物体３４０があるときに発光ダイオード３１０が駆動されると、近接物体３４０からの反射光が強いため、フォトダイオード３２０に流れる電流は大きくなる。これにより、近接データ（Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２）は制御回路３３０の閾値Ｄａｔａ＿ｔｈを越えるため、近接と判断される。

一方、図１８の（ｂ）に示すように、近接物体３４０がない場合、発光ダイオード３１０が駆動されていても、フォトダイオード３２０への入射光が弱いため、フォトダイオード３２０に流れる電流は小さい。そのため、近接データ（Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２）は制御回路３３０の閾値Ｄａｔａ＿ｔｈを越えないので、非近接と判断される。

さらに、近接センサ３００は、より正確に近接物体の有無を検知するために、蛍光灯の光や、屋外での薄暗い環境光下の光にはほとんど含まれていない赤外領域の光を発光ダイオード３１０から照射させるように構成されている。発光ダイオード３１０から赤外光を照射可能であることにより、近接センサ３００は、近接物体までの距離が測定可能な測距センサとして使用することもできる。

図１９は、近接センサ３００により近接物体３４０の遠近を検知した場合を示す波形図であり、（ａ）は、近接物体３４０が近距離にある場合を示し、（ｂ）は、近接物体３４０が遠距離にある場合を示す。発光ダイオード３１０が駆動されている期間のデータＤａｔａ１と、発光ダイオード３１０が駆動されていない期間のデータＤａｔａ２との差分である近接データ（Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２）は、検知距離の２乗に反比例する。この近接データ（Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２）に基づいて、近接センサ３００と近接物体３４０との距離を算出することが可能である。

なお、可視光を用いることにより近接物体までの距離を測定可能であるが、正確な距離を検知するために、一般には、測距センサでは赤外光が用いられる。

しかしながら、フォトダイオードにおける可視光を検出するための領域（色検出領域）からの出力信号には、可視光領域の成分だけでなく、赤外波長域の成分（赤外成分）も含まれている。そのため、カラーセンサとして用いる場合に、正確な色情報を得るためには、色検出領域からの出力信号の赤外成分をカットする必要がある。これに対し、赤外カットフィルタを色検出領域のさらに上部に設けることで、赤外成分をカットすることができる。しかしながら、赤外カットフィルタは高価であるため、製造コストの増加を招くこととなる。

そこで、下記の特許文献１および２では、安価なカラーセンサを実現するため、赤外カットフィルタを用いることなく、正確な色情報を検出可能とする技術が提案されている。

図２０は、特許文献１および２において提案されているカラーセンサ４００の要部構成を示す回路図である。カラーセンサ４００は、フォトダイオード上に、可視光を検出するための色検出領域Ｄ（Ｃ）と、赤外光を検出するための赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）とを備えている。色検出領域Ｄ（Ｃ）は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）をそれぞれ検出するための、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）および青色検出領域Ｄ（Ｂ）から構成されている。さらにカラーセンサ４００は、マルチプレクサＭＵＸと減算回路ＳＵＢとを備えている。

ここで、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）から出力される赤外成分の信号情報をＳ（ＩＲ）とする。また、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）において検出される真に赤色のみの信号情報をＳ（Ｒ）とし、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）で検出される赤外成分の信号情報をＳ（ＩＲｒ）とする。同様に、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）において検出される真に緑色のみの信号情報をＳ（Ｇ）とし、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）で検出される赤外成分の信号情報をＳ（ＩＲｇ）とする。同様に、青色検出領域Ｄ（Ｂ）において検出される真に青色のみの信号情報をＳ（Ｂ）とし、青色検出領域Ｄ（Ｂ）で検出される赤外成分の信号情報をＳ（ＩＲｂ）とする。

これにより、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）から出力される信号は、Ｓ（Ｒ）＋Ｓ（ＩＲｒ）となる。以下同様に、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）から出力される信号は、Ｓ（Ｇ）＋Ｓ（ＩＲｇ）となり、青色検出領域Ｄ（Ｂ）から出力される信号は、Ｓ（Ｂ）＋Ｓ（ＩＲｂ）となる。各色の検出領域からの出力信号は、マルチプレクサＭＵＸに入力され、いずれか１つの信号が選択されて減算回路ＳＵＢに入力される。

減算回路ＳＵＢは、マルチプレクサＭＵＸの出力信号から赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）からの信号Ｓ（ＩＲ）を減算する。これにより、減算回路ＳＵＢからの出力信号を、赤外成分を含まない真の、赤色Ｓ（Ｒ）、緑色Ｓ（Ｇ）、青色Ｓ（Ｂ）の色情報とみなすことができるとしている。

特表２００２−５２１９７５号公報（２０００年２月１０日公開） 特許第４０９８２３７号公報（２００３年３月２０日公開）

しかしながら、図２１に示すように、一般的なカラーフィルタでは、赤色フィルタと緑色フィルタと青色フィルタとの間で、赤外成分に対する分光感度特性が互いに異なっている。すなわち、図２０に示すカラーセンサ４００において、Ｓ（ＩＲｒ）、Ｓ（ＩＲｇ）およびＳ（ＩＲｂ）の各信号は、互いに異なっている。カラーセンサ４００では、減算回路ＳＵＢにおける減算量が一定であるので、各色情報の検出精度にばらつきが生じてしまう。

これに対し、特許文献２では、検出領域のサイズを色ごとに異ならせることが記載されている。この構成では、Ｓ（ＩＲｒ）、Ｓ（ＩＲｇ）およびＳ（ＩＲｂ）の各信号を、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）からの信号Ｓ（ＩＲ）と等しくすることで、減算回路ＳＵＢにおける減算量が一定であっても、検出精度の低下を回避することができる。

しかしながら、Ｓ（ＩＲｒ）、Ｓ（ＩＲｇ）およびＳ（ＩＲｂ）の各信号を信号Ｓ（ＩＲ）と等しくすることは、赤外成分に対する分光感度特性が最も低い検出領域からの赤外成分の信号を、信号Ｓ（ＩＲ）に揃えることを意味する。そのため、各色の検出領域が互いに等しい場合に比べ、色検出領域Ｄ（Ｃ）のサイズが増加する。

また、各色の検出領域の面積を増加させた場合、フォトダイオードの暗電流の影響も増大するため、各色の検出領域におけるフォトダイオードのＳ／Ｎ比が変化してしまうおそれがある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、簡単な構成で光の色成分を正確に検出可能なセンサを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るセンサは、受光した光の大きさに応じた信号を出力する受光部と、上記受光部の出力信号を演算処理する演算回路とを備えるセンサであって、上記受光部は、可視光のうち特定色の光に感度を有する特定色検出領域と、赤外光に感度を有する赤外検出領域とを備え、上記演算回路は、上記特定色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に上記特定色に対応する所定の係数を乗じた信号を減算することを特徴としている。

上記の構成によれば、受光部は、特定色の光に感度を有する特定色検出領域と、赤外光に感度を有する赤外検出領域とを備え、特定色検出領域から特定色の光に応じた信号が出力され、赤外検出領域から赤外光に応じた信号が出力される。ここで、特定色検出領域の出力信号には、特定色の成分だけでなく赤外成分も含まれている。これに対し、演算回路は、特定色検出領域の出力信号から、赤外検出領域の出力信号に特定色に対応する所定の係数を乗じた信号を減算する。よって、特定色検出領域の出力信号に含まれる赤外成分を、赤外検出領域の出力信号によって除した値を、上記所定の係数とすることにより、赤外成分を含まない真の特定色の色情報を得ることができる。また、特定色検出領域が複数設けられている場合でも、従来構成のように、各領域の面積を変更する必要がない。そのため、特定色検出領域の面積を増加させる必要がない。したがって、簡単な構成で光の色成分を正確に検出可能なセンサを提供することができる。

本発明に係るセンサでは、上記演算回路は、上記赤外検出領域の出力信号に上記所定の係数を乗じる乗算回路と、上記特定色検出領域の出力信号から上記乗算回路の出力信号を減算する減算回路とを備えていてもよい。

上記の構成によれば、赤外成分を含まない真の特定色の色情報が減算回路から出力される。

本発明に係るセンサでは、上記受光部の出力信号は電流信号であり、上記演算回路は、上記赤外検出領域の出力電流信号をアナログ‐デジタル変換する第１のアナログ‐デジタル変換回路と、上記赤外検出領域の出力電流信号に上記所定の係数を乗じた電流信号を出力する電流出力回路と、上記特定色検出領域の出力電流信号から、上記電流出力回路の出力電流信号を減算した電流をアナログ‐デジタル変換する第２のアナログ‐デジタル変換回路とを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、乗算回路および減算回路を必要としないため、回路規模をさらに小さくすることが可能になる。

本発明に係るセンサでは、上記特定色検出領域は、赤色光に感度を有する赤色検出領域と、緑色光に感度を有する緑色検出領域と、青色光に感度を有する青色検出領域と、を含み、上記演算回路は、上記赤色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に第１の係数を乗じた信号を減算し、上記緑色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に第２の係数を乗じた信号を減算し、上記青色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に第３の係数を乗じた信号を減算することが好ましい。

上記の構成によれば、赤色、緑色および青色に対応する上記所定の係数として、第１〜第３の係数がそれぞれ用いられる。赤色検出領域、緑色検出領域および青色検出領域の各出力信号に含まれる赤外成分を、赤外検出領域の出力信号によって除した値を、それぞれ第１〜第３の係数とすることにより、赤外成分を含まない真の赤色、緑色および青色の色情報を得ることができる。これにより、受光部が受光した光の色温度を正確に検知することができる。

本発明に係るセンサでは、上記演算回路は、上記赤外検出領域の出力信号に第１の係数を乗じる第１の乗算回路と、上記赤外検出領域の出力信号に第２の係数を乗じる第２の乗算回路と、上記赤外検出領域の出力信号に第３の係数を乗じる第３の乗算回路と、上記赤色検出領域、上記緑色検出領域および上記青色検出領域の各出力信号のいずれかの信号を選択して出力する第１の選択回路と、第１〜第３の乗算回路の各出力信号のいずれかの信号を選択して出力する第２の選択回路と、第１の選択回路の出力信号から上記第２の選択回路の出力信号を減算する減算回路と、を備え、第２の選択回路が第１の乗算回路を選択している場合に、第１の選択回路は上記赤色検出領域の出力信号を選択し、第２の選択回路が第２の乗算回路を選択している場合に、第１の選択回路は上記緑色検出領域の出力信号を選択し、第２の選択回路が第３の乗算回路を選択している場合に、第１の選択回路は上記青色検出領域の出力信号を選択することが好ましい。

上記の構成によれば、第２の選択回路が第１の乗算回路を選択し、第１の選択回路が赤色検出領域の出力信号を選択しているときに、減算回路から赤外成分を含まない真の赤色の色情報が出力される。また、第２の選択回路が第２の乗算回路を選択し、第１の選択回路が緑色検出領域の出力信号を選択しているときに、減算回路から赤外成分を含まない真の緑色の色情報が出力される。さらに、第２の選択回路が第３の乗算回路を選択し、第１の選択回路が青色検出領域の出力信号を選択しているときに、減算回路から赤外成分を含まない真の青色の色情報が出力される。

本発明に係るセンサでは、上記演算回路は、上記赤外検出領域の出力信号に第１の係数を乗じる第１の乗算回路と、上記赤外検出領域の出力信号に第２の係数を乗じる第２の乗算回路と、上記赤外検出領域の出力信号に第３の係数を乗じる第３の乗算回路と、上記赤色検出領域の出力信号から第１の乗算回路の出力信号を減算する第１の減算回路と、上記緑色検出領域の出力信号から第２の乗算回路の出力信号を減算する第２の減算回路と、上記青色検出領域の出力信号から第３の乗算回路の出力信号を減算する第３の減算回路と、を備えることが好ましい。

上記の構成によれば、赤外成分を含まない真の赤色、緑色および青色の各色情報が第１〜第３の減算回路からそれぞれ出力される。

本発明に係るセンサでは、上記受光部の出力信号は電流信号であり、上記演算回路は、上記赤外検出領域の出力電流信号をアナログ‐デジタル変換する第１のアナログ‐デジタル変換回路と、上記赤色検出領域、上記緑色検出領域および上記青色検出領域の各出力電流信号のいずれかの信号を選択して出力する選択回路と、上記赤外検出領域の出力電流信号に上記所定の係数を乗じた電流信号を出力する電流出力回路と、上記特定色検出領域の出力電流信号から、上記電流出力回路の出力電流信号を減算した電流をアナログ‐デジタル変換する第２のアナログ‐デジタル変換回路とを備え、上記選択回路が上記赤色検出領域の出力電流信号を選択している場合に、上記電流出力回路は、上記赤外検出領域の出力電流信号に第１の係数を乗じた電流信号を出力し、上記選択回路が上記緑色検出領域の出力信号を選択している場合に、上記電流出力回路は、上記赤外検出領域の出力電流信号に第２の係数を乗じた電流信号を出力し、上記選択回路が上記青色検出領域の出力電流信号を選択している場合に、上記電流出力回路は、上記赤外検出領域の出力信号に第３の係数を乗じた電流信号を出力することが好ましい。

上記の構成によれば、選択回路が赤色検出領域の出力電流信号を選択し、電流出力回路が、赤外検出領域の出力電流信号に第１の係数を乗じた電流信号を出力しているときに、第２のアナログ‐デジタル変換回路から赤外成分を含まない真の赤色の色情報が出力される。また、選択回路が緑色検出領域の出力電流信号を選択し、電流出力回路が、赤外検出領域の出力電流信号に第２の係数を乗じた電流信号を出力しているときに、第２のアナログ‐デジタル変換回路から赤外成分を含まない真の緑色の色情報が出力される。さらに、選択回路が青色検出領域の出力電流信号を選択し、電流出力回路が、赤外検出領域の出力電流信号に第３の係数を乗じた電流信号を出力しているときに、第２のアナログ‐デジタル変換回路から赤外成分を含まない真の青色の色情報が出力される。

本発明に係るセンサでは、上記選択回路の選択動作は、時系列で切り替えられることが好ましい。

上記の構成によれば、乗算回路および減算回路、またはアナログ‐デジタル変換回路の数を増やすことなく、小規模なカラーセンサを提供できる。

本発明に係るセンサでは、上記赤色検出領域、緑色検出領域、青色検出領域および赤外検出領域の各領域は、互いに面積が等しく、
第１の係数は１．０〜３．０であり、第２の係数は１．０〜３．０であり、第３の係数は１．０〜３．０であることが好ましい。

上記の構成によれば、第１〜第３の係数は、一般的なフォトダイオードの分光感度特性と一般的なカラーフィルタの分光感度特性とを考慮した値であるので、正確な色情報を得ることができる。

本発明に係るセンサでは、第１の係数は２．２であり、第２の係数は２．０であり、第３の係数は２．０であることが好ましい。

上記の構成によれば、最も正確な色情報を出力できる。

本発明に係るセンサでは、上記緑色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に第２の係数を乗じた信号を減算した信号を、照度情報として出力することが好ましい。

上記の構成によれば、緑色検出領域の分光感度特性は赤外成分が含まれないため、視感度特性（５５０ｎｍ）に近似した分光特性を有している。そのため、センサの分光感度特性を視感度に高精度に近づけることで、視認性を向上させることが可能になる。

本発明に係るセンサでは、第１のアナログ‐デジタル変換回路は、上記赤外検出領域の出力電流信号に応じた電荷を蓄える積分コンデンサを備え、当該積分コンデンサが蓄える電荷量に対応する電圧を出力する積分回路と、上記積分回路の出力電圧と基準電圧との互いの高低を比較して、その比較結果を２値のパルス信号として出力する比較回路と、上記パルス信号をクロック信号に同期して取り込んでビットストリーム信号を出力するフリップフロップ、および、当該ビットストリーム信号のアクティブパルスを計数するカウンタを備え、当該カウンタによる計数結果を第１のアナログ‐デジタル変換回路の出力値として出力する出力回路と、上記ビットストリーム信号のアクティブパルス期間に電流を出力して上記積分コンデンサを放電させる放電回路とを備える積分型アナログ‐デジタル変換回路であり、上記電流出力回路は、上記ビットストリーム信号のアクティブパルス期間に電流信号を出力することが好ましい。

上記の構成によれば、アクティブパルス期間の合計した長さが、赤外検出領域の出力電流信号の大きさに応じたものとなる。出力回路の出力パルス電流が積分回路で積分される（すなわち平均化される）ことで、赤外検出領域の出力電流信号を所定係数倍した電流を得ることができる。第２のアナログ‐デジタルは、特定色検出領域の出力電流信号から上記の所定係数倍した電流を減算した電流に対し、アナログ‐デジタル変換することにより、正確な色情報を出力できる。

本発明に係るセンサでは、第２のアナログ‐デジタル変換回路のアナログ‐デジタル変換期間における上記電流出力回路の出力電流の平均値は、上記赤外検出領域の出力電流の上記係数倍であり、上記係数は変更可能であることが好ましい。

上記の構成によれば、係数を調整して色情報の出力精度を向上することが可能になる。

本発明に係るセンサでは、第２アナログ‐デジタル変換回路は、第１アナログ‐デジタル変換回路と同じ回路構成を有することが好ましい。

上記の構成によれば、第２アナログ‐デジタル変換回路も、簡単な構成で高精度な分解能を実現することが可能になる。

本発明に係るセンサでは、上記特定色検出領域は、可視光領域に感度のピークを有する第１の受光素子と、第１の受光素子の上部に設けられる上記特定色のカラーフィルタとを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、特定色の光に感度を有する検出領域が形成される。

本発明に係るセンサでは、上記特定色検出領域は、可視光領域に感度のピークを有する第１の受光素子と、赤外光領域に感度のピークを有する第２の受光素子と、第１および第２の受光素子の上部に設けられる上記特定色のカラーフィルタとを備え、第１の受光素子のカソードと第２の受光素子のカソードとが接続されていてもよい。

上記の構成によれば、第１の受光素子の受光電流と第２の受光素子の受光電流とを合算した電流が特定色検出領域から出力される。

本発明に係るセンサでは、上記赤外検出領域は、赤外光領域に感度のピークを有する第２の受光素子を備えていてもよい。

本発明に係るセンサでは、上記赤外検出領域は、可視光領域に感度のピークを有する第１の受光素子と、赤外光領域に感度のピークを有する第２の受光素子とを備え、第１の受光素子は、アノードとカソードとが短絡されていてもよい。

上記の構成によれば、第２の受光素子の受光電流のみが赤外検出領域から出力される。

本発明に係るセンサでは、上記赤外検出領域は、上記受光素子の上部に、赤色光から赤外光に感度を有するカラーフィルタを備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、赤外検出領域での赤外検出成分をより赤外波長側に移行することになり、特に赤色の分光特性を向上することができる。また、特に緑色のピーク感度を向上させることができるので、さらに精度の高い色情報を得ることができる。

本発明に係るセンサでは、上記受光素子には、バイアス電圧が印加されないことが好ましい。

上記の構成によれば、第１または第２の受光素子の暗電流を抑制することが可能になり、正確に低感度の測定を行なうことができる。

本発明に係る表示装置は、画面を表示する表示パネルと、上記表示パネルを照射するバックライトと、上記バックライトを制御するバックライト制御部と、上記いずれかのセンサとを備え、上記バックライト制御部は、上記演算回路の出力信号に基づいて、上記バックライトの色彩を制御することを特徴としている。

上記の構成によれば、表示装置は、周囲光の色成分を正確に検出できるセンサを備えているので、目の色順応に対応するように表示パネルの画面の色味を正確に制御することができる。

本発明に係る表示装置では、緑色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に第２の係数を乗じた信号を減算した信号を、照度情報として出力するセンサを備え、上記バックライト制御部は、上記照度情報に基づいて上記バックライトの輝度を制御することが好ましい。

上記の構成によれば、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）の分光感度特性は赤外成分が含まれないため、視感度特性（５５０ｎｍ）に近似した分光特性を有しているため、センサは、緑色成分の色情報に基づいて、正確な照度情報を検知することができる。表示装置は、当該センサを備えているので、周囲光の照度に応じて、画面の明るさを正確に制御することができる。

本発明に係る表示装置では、上記センサは、光を照射可能な発光体をさらに備え、上記バックライト制御部は、上記演算回路の出力信号に基づいて、上記バックライトのＯＮ／ＯＦＦを制御することが好ましい。

上記の構成によれば、センサは、光を照射可能な発光体をさらに備えることにより、近接センサとして機能する。近接物体（顔など）の有無に基づいて、バックライト制御部がバックライトをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、バックライトの消費電力を抑えることができる。

本発明に係る表示装置では、上記発光体が照射可能な光は赤外光であり、上記バックライト制御部は、上記赤外検出領域の出力信号に基づいて、上記バックライトのＯＮ／ＯＦＦを制御することが好ましい。

上記の構成によれば、赤外検出領域の出力信号から近接物体の有無や近接物体までの距離がより正確に検知できるので、バックライト制御部は、バックライトをＯＮ／ＯＦＦ制御をより適切に行うことができる。

以上のように、本発明に係るセンサは、受光した光の大きさに応じた信号を出力する受光部と、上記受光部の出力信号を演算処理する演算回路とを備えるセンサであって、上記受光部は、可視光のうち特定色の光に感度を有する特定色検出領域と、赤外光に感度を有する赤外検出領域とを備え、上記演算回路は、上記特定色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に上記特定色に対応する所定の係数を乗じた信号を減算する構成である。したがって、簡単な構成で光の色成分を正確に検出可能なセンサを提供できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係るカラーセンサの構成を示す模式図である。 図１に示すカラーセンサの要部構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係るカラーセンサの構成を示す模式図である。 色検出領域の一例を示す縦構造図である。 赤外検出領域Ｄの一例を示す縦構造図である。 浅い接合のフォトダイオードおよび深い接合のフォトダイオードの分光感度特性の一例を示すグラフである。 各色の検出領域の出力信号から赤外成分を取り除いた場合の上記カラーセンサの各色ごとの分光特性を示すグラフである。 赤外検出領域に赤色のカラーフィルタを塗布した場合の、上記カラーセンサの各色ごとの分光特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るカラーセンサの構成を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態におけるアナログ‐デジタル変換回路の構成を示す回路図である。 図１０に示すアナログ‐デジタル変換回路の動作を示す波形図である。 本発明の第２の実施形態における電流出力回路の構成を示す回路図である。 図１２に示す電流出力回路に入力されるビットストリーム信号と出力電流との関係を示す波形図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係るカラーセンサの構成を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係る携帯電話の構成を示す模式図である。 一般的な近接センサの構成を示す模式図である。 図１７に示す近接センサにより近接物体の近接／非近接を検知した場合を示す波形図であり、（ａ）は、近接物体の近接を検知した場合を示し、（ｂ）は、近接物体の非近接を検知した場合を示す。 図１７に示す近接センサにより近接物体の遠近を検知した場合を示す波形図であり、（ａ）は、近接物体が近距離にある場合を示し、（ｂ）は、近接物体が遠距離にある場合を示す。 従来のカラーセンサの要部構成を示す回路図である。 一般的なカラーフィルタの分光感度特性を示すグラフである。

〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について、図１〜図８に基づいて詳細に説明すると以下の通りである。

（カラーセンサ１の構成）
図１は、本実施形態に係るカラーセンサ１の構成を示す模式図である。カラーセンサ１は、フォトダイオード（ＰＤ）２および制御回路３を備えている。フォトダイオード２は、特許請求の範囲に記載の受光部に相当し、受光した光を電流に変換して当該光の大きさに応じた信号を制御回路３に出力する。制御回路３は、フォトダイオード２からの電流の大きさに基づいて、カラーセンサ１の周囲光の色情報（色温度）を検知する。

図２は、図１に示すカラーセンサ１の要部構成を示す回路図である。カラーセンサ１のフォトダイオード２は、可視光を検出するための色検出領域Ｄ（Ｃ）と、赤外光を検出するための赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）とを備えている。色検出領域Ｄ（Ｃ）は、赤色（Ｒ）を検出するための赤色検出領域Ｄ（Ｒ）、緑色（Ｇ）を検出するための緑色検出領域Ｄ（Ｇ）および青色（Ｂ）を検出するための青色検出領域Ｄ（Ｂ）から構成されている。

赤色検出領域Ｄ（Ｒ）、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）および青色検出領域Ｄ（Ｂ）の各領域は、特許請求の範囲に記載の特定色検出領域に対応する。また、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）、青色検出領域Ｄ（Ｂ）および赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の各領域は、面積が互いに等しく、例えば矩形領域に田の字に配置されている。

カラーセンサ１の制御回路３は、演算回路３ａを含んでいる。演算回路３ａは、２つのマルチプレクサ（選択回路）ＭＵＸ１・ＭＵＸ２と、減算回路ＳＵＢと、３つの乗算回路ＭＵＬ１〜ＭＵＬ３とを備えている。

赤色検出領域Ｄ（Ｒ）、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）および青色検出領域Ｄ（Ｂ）は、マルチプレクサＭＵＸ１の３つの入力端子にそれぞれ接続されている。マルチプレクサＭＵＸ１の出力端子は、減算回路ＳＵＢの正入力端子に接続されている。

また、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）は、３つの乗算回路ＭＵＬ１〜ＭＵＬ３の各入力端子に接続されており、３つの乗算回路ＭＵＬ１〜ＭＵＬ３の各出力端子は、マルチプレクサＭＵＸ２の３つの入力端子にそれぞれ接続されている。マルチプレクサＭＵＸ２の出力端子は、減算回路ＳＵＢの負入力端子に接続されている。

本実施形態に係るカラーセンサ１と、図２０に示す従来のカラーセンサ４００とを比較すると、カラーセンサ１の色検出領域Ｄ（Ｃ）、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）、マルチプレクサＭＵＸ１および減算回路ＳＵＢの各構成は、カラーセンサ４００の色検出領域Ｄ（Ｃ）、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）、マルチプレクサＭＵＸおよび減算回路ＳＵＢの各構成とそれぞれ同一である。すなわち、カラーセンサ１は、従来のカラーセンサ４００において、マルチプレクサＭＵＸ２と、３つの乗算回路ＭＵＬ１〜ＭＵＬ３とをさらに備えた構成である。

（信号の演算処理）
前述のように、３つの色検出領域からの出力信号には、可視光領域の成分だけでなく、赤外成分も含まれており、さらに、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）および青色検出領域Ｄ（Ｂ）でそれぞれ検出される赤外成分の信号Ｓ（ＩＲｒ）、Ｓ（ＩＲｇ）およびＳ（ＩＲｂ）は互いに異なっている。そこで、各信号Ｓ（ＩＲｒ）、Ｓ（ＩＲｇ）およびＳ（ＩＲｂ）の大きさを、
Ｓ（ＩＲｒ）＝α×Ｓ（ＩＲ）
Ｓ（ＩＲｇ）＝β×Ｓ（ＩＲ）
Ｓ（ＩＲｂ）＝γ×Ｓ（ＩＲ）
とする。なお、Ｓ（ＩＲ）は、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）から出力される赤外成分の信号である。

これにより、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）から出力される信号は、Ｓ（Ｒ）＋Ｓ（ＩＲｒ）＝Ｓ（Ｒ）＋α×Ｓ（ＩＲ）となる。同様に、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）から出力される信号は、Ｓ（Ｇ）＋Ｓ（ＩＲｇ）＝Ｓ（Ｇ）＋β×Ｓ（ＩＲ）となり、青色検出領域Ｄ（Ｂ）から出力される信号は、Ｓ（Ｂ）＋Ｓ（ＩＲｂ）＝Ｓ（Ｂ）＋γ×Ｓ（ＩＲ）となる。なお、Ｓ（Ｒ）は赤色検出領域Ｄ（Ｒ）において検出される真に赤色のみの信号であり、Ｓ（Ｇ）は緑色検出領域Ｄ（Ｇ）において検出される真に緑色のみの信号であり、Ｓ（Ｂ）は青色検出領域Ｄ（Ｂ）において検出される真に青色のみの信号である。

それぞれの色検出領域からの出力信号はマルチプレクサＭＵＸ１に入力され、いずれか１つの信号が選択されて減算回路ＳＵＢの正入力端子に入力される。

乗算回路ＭＵＬ１、ＭＵＬ２およびＭＵＬ３はそれぞれ、係数がα倍、β倍およびγ倍にあらかじめ設定されている。これにより、乗算回路ＭＵＬ１からα×Ｓ（ＩＲ）の信号が出力され、乗算回路ＭＵＬ２からβ×Ｓ（ＩＲ）の信号が出力され、乗算回路ＭＵＬ３からγ×Ｓ（ＩＲ）の信号が出力される。これらの出力信号は、マルチプレクサＭＵＸ２に入力され、いずれか１つの信号が選択されて減算回路ＳＵＢの負入力端子に入力される。なお、α、βおよびγはそれぞれ、特許請求の範囲に記載の第１の係数、第２の係数および第３の係数に相当する。

２つのマルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２には、図示しないセレクト信号が入力され、マルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２による信号選択は、時系列で切り替えられる。具体的には、マルチプレクサＭＵＸ１が赤色検出領域Ｄ（Ｒ）からの出力信号を選択しているときには、マルチプレクサＭＵＸ２は、乗算回路ＭＵＬ１からの出力信号を選択し、マルチプレクサＭＵＸ１が赤色検出領域Ｄ（Ｇ）からの出力信号を選択しているときには、マルチプレクサＭＵＸ２は、乗算回路ＭＵＬ２からの出力信号を選択し、マルチプレクサＭＵＸ１が赤色検出領域Ｄ（Ｂ）からの出力信号を選択しているときには、マルチプレクサＭＵＸ２は、乗算回路ＭＵＬ３からの出力信号を選択する。

減算回路ＳＵＢは、マルチプレクサＭＵＸ１の出力信号からマルチプレクサＭＵＸ２の出力信号を減算するように動作する。これにより、減算回路ＳＵＢから、赤外成分を含まない真の、赤色、緑色、青色の色情報を示す信号Ｓ（Ｒ）、Ｓ（Ｇ）、Ｓ（Ｂ）がそれぞれ出力される。

このように、本実施形態に係るカラーセンサ１では、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）、青色検出領域Ｄ（Ｂ）および赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の各領域の面積を、従来のカラーセンサ４００から変更することなく、正確な色情報を得ることができる。そのため、色検出領域Ｄ（Ｒ）の面積を増加させる必要がなく、カラーセンサの大型化およびコスト増加を回避することができる。

なお、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）からの出力信号Ｓ（ＩＲ）をそのまま赤外光の強度検出に用いることもできる。

また、各色の検出領域を増加させた場合、フォトダイオードの暗電流の影響も増大するため、各色の検出領域におけるフォトダイオードのＳＮが変化してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、各色の検出領域におけるフォトダイオードの特性を互いに等しくすることができる。そのため、色情報の検出精度を向上させることができる。よって、カラーセンサ１は、安価で小規模な構成で、周囲光の色温度を正確に検出することができる。

なお、マルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２を制御するセレクト信号は、カラーセンサ１の外部の制御回路から入力してもよいし、あるいは、カラーセンサ１内部で生成してもよい。また、マルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２による信号選択の切り替え順序や、切り替えの同期／非同期などについては、特に限定されない。

（カラーセンサ１の変形例）
なお、減算回路を３つ設けることにより、マルチプレクサＭＵＸ１・ＭＵＸ２を省略することが可能である。その具体例を図３に示す。

図３は、本実施形態の変形例に係るカラーセンサ１’の要部構成を示す回路図である。カラーセンサ１’は、図２に示すカラーセンサ１において、演算回路３ａを演算回路３ａ’に置き換えた構成である。演算回路３ａ’は、演算回路３ａにおいて、マルチプレクサＭＵＸ１・ＭＵＸ２を省略し、減算回路ＳＵＢの代わりに、３つの減算回路ＳＵＢ１〜ＳＵＢ３を備えた構成である。

減算回路ＳＵＢ１は、正入力端子が赤色検出領域Ｄ（Ｒ）の出力部に接続され、負入力端子が乗算回路ＭＵＬ１の出力端子に接続されている。減算回路ＳＵＢ２は、正入力端子が緑色検出領域Ｄ（Ｇ）の出力部に接続され、負入力端子が乗算回路ＭＵＬ２の出力端子に接続されている。減算回路ＳＵＢ３は、正入力端子が青色検出領域Ｄ（Ｂ）の出力部に接続され、負入力端子が乗算回路ＭＵＬ３の出力端子に接続されている。

これにより、減算回路ＳＵＢ１〜ＳＵＢ３のそれぞれから、赤外成分を含まない真の、赤色、緑色、青色の色情報を示す信号Ｓ（Ｒ）、Ｓ（Ｇ）、Ｓ（Ｂ）が出力される。このような構成も、本発明に含まれる。

（色検出領域および赤外検出領域の構造）
続いて、図２および図４に示す色検出領域Ｄ（Ｃ）および赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の構造の一例を、図４〜図６を参照して説明する。以下では、一般的なＰ基板の半導体基板上に、色検出領域Ｄ（Ｃ）または赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）を形成する例について説明する。

図４は、色検出領域Ｄ（Ｃ）の一例を示す縦構造図である。図４に示すように、Ｐ基板（Ｐｓｕｂ）には、Ｎウェル（Ｎｗｅｌｌ）と、Ｎウェルの中に形成されるＰ拡散層（Ｐｄｉｆ）とが形成されている。Ｐ基板と、Ｎウェルとの接合領域において、深い接合のフォトダイオードＰＤｉｒが形成されている。また、Ｎウェルと、Ｐ拡散層との接合領域において、浅い接合のフォトダイオードＰＤｖｉｓが形成されている。また、Ｐ基板面には、赤色、緑色または青色のカラーフィルタＣＦが塗布されている。なお、Ｐ基板面とカラーフィルタＣＦとの間には、図示しない層間膜などが設けられる。

フォトダイオードＰＤｉｒのアノードとフォトダイオードＰＤｖｉｓのアノードとはＧＮＤに接続されている。また、フォトダイオードＰＤｉｒのカソードとフォトダイオードＰＤｖｉｓのカソードとは、互いに接続されている。これにより、フォトダイオードＰＤｉｒのカソードとフォトダイオードＰＤｖｉｓのカソードとの接続点では、フォトダイオードＰＤｉｒでの受光電流ＩｉｒとフォトダイオードＰＤｖｉｓでの受光電流Ｉｖｉｓとを合わせた電流Ｉａｌｌが流れる。すなわち、色検出領域Ｄ（Ｃ）からは、接合が異なる２つのフォトダイオードＰＤｖｉｓ、ＰＤｉｒの各受光電流が合算されて出力される。

一方、図５は、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の一例を示す縦構造図である。赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）は、図４に示す色検出領域Ｄ（Ｃ）において、フォトダイオードＰＤｖｉｓのアノードを接地する代わりに、フォトダイオードＰＤｉｒのカソードに接続し、カラーフィルタＣＦを省略した構造である。このように、フォトダイオードＰＤｖｉｓのアノードとカソードとを短絡することにより、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）からは、フォトダイオードＰＤｉｒでの受光電流Ｉｉｒのみが出力される。

ここで、Ｐ基板の上部からのみ光が入射するものとすると、接合が浅い部分に形成されるフォトダイオードＰＤｖｉｓと、接合が深い部分に形成されるフォトダイオードＰＤｉｒとでは、一般的にその分光感度特性が異なる。

その具体例を図６に示す。実線はフォトダイオードＰＤｖｉｓの分光感度特性を示し、点線はフォトダイオードＰＤｉｒの分光感度特性を示している。また、破線は、それらの分光感度特性の合計を示している。このように、浅い接合のフォトダイオードＰＤｖｉｓは可視光領域をピークに赤外成分まで感度を持ち、深い接合のフォトダイオードＰＤｉｒは赤外光領域にピーク感度を持つ。

したがって、図４に示す色検出領域Ｄ（Ｃ）は、赤色、緑色または青色のカラーフィルタＣＦを塗布することにより、赤色、緑色または青色の各成分にピーク感度を持つとともに、赤外成分に対してもカラーフィルタＣＦの種類ごとに異なる感度を持つ。

また、図５に示す赤外検出領域Ｄは、図６の破線に示すように、赤外成分にピーク感度を持つ。

なお、赤外検出領域Ｄに赤色光から赤外光に感度を有するカラーフィルタを塗布してもよい。これにより、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）での分光感度特性を、より赤外波長側に移行させることができ、特に赤色検出領域Ｄ（Ｒ）の分光特性を向上することができる。また、特に緑色検出領域Ｄ（Ｇ）のピーク感度を向上させることができるので、さらに精度の高い色情報を得ることができる。また緑色成分の感度の増加分、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）の面積を縮小することも可能となるので、カラーセンサ１をさらに小型化できる。

（演算回路における演算例）
図２に示すカラーセンサ１では、乗算回路ＭＵＬ１〜ＭＵＬ３において、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の出力信号Ｓ（ＩＲ）に所定の係数を乗じ、それらの乗算結果を、減算回路ＳＵＢにおいて、各色の検出領域Ｄ（Ｒ）、Ｄ（Ｇ）、Ｄ（Ｂ）の出力信号から減算している。これにより、各色の検出領域Ｄ（Ｒ）、Ｄ（Ｇ）、Ｄ（Ｂ）の出力信号から赤外成分を取り除いた信号Ｓ（Ｒ）、Ｓ（Ｇ）、Ｓ（Ｂ）が出力される。一例では、信号Ｓ（Ｒ）を出力するための係数αを２．０とし、信号Ｓ（Ｇ）およびＳ（Ｂ）を出力するための係数β、γをともに１．８としている。その結果を図７に示す。

図７は、上記のように各色の検出領域の出力信号から赤外成分を取り除いた場合のカラーセンサ１の各色ごとの分光特性を示すグラフである。カラーセンサ１によって、赤色、緑色および青色の各色にピーク感度を有する色検出情報が容易に検出できることがわかる。

なお、上記の係数α、βおよびγの値は、一例であり、係数α、βおよびγは、１．０〜３．０の範囲で適宜設定することにより、正確な色情報を得ることができる。

また、他の一例では、カラーセンサ１において、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）に赤色のカラーフィルタを塗布し、信号Ｓ（Ｒ）を出力するための係数αを２．２とし、信号Ｓ（Ｇ）およびＳ（Ｂ）を出力するための係数β、γをともに２．０としている。その結果を図８に示す。

図８に示す分光特性では、図７に示す分光特性に比べて、特に緑色のピーク感度が５０％以上増加している。図５のグラフにおいて、赤外成分にピーク感度を持つフォトダイオードＰＤｉｒは、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対する感度を若干有している。そのため、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）の出力信号からβ×Ｓ（ＩＲ）を減算して赤外成分を除去すると、Ｓ（ＩＲ）の緑色成分も減算していることとなる。一方、図２１に示すように、赤色フィルタは、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長の光をほとんど透過しない。そのため、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）に赤色のカラーフィルタを塗布することにより、可視光の検出特性への影響を抑え、赤外成分を効率的に減算することが可能となる。

緑色成分の検出結果は、後述するように照度情報として好適である。また緑色成分の感度の増加分、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）の面積を縮小することも可能となる。

さらに、図８における赤色分光特性を、図７における赤色分光特性と比べてみると、図７における赤色分光特性は、赤外領域に感度の山を有していたが、図８における赤色分光特性は、赤外領域における感度の山を有していない。そのため、赤色の検出精度が向上できたことがわかる。

なお、図２に示すカラーセンサ１では、マルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２、乗算回路ＭＵＬ１〜ＭＵＬ３および減算回路ＳＵＢの各回路に入出力される信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよい。例えば、色検出領域Ｄ（Ｃ）とマルチプレクサＭＵＸ１との間、および赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）と乗算回路ＭＵＬ１〜ＭＵＬ３との間にアナログ−デジタル変換回路を設けてもよいし、減算回路ＳＵＢの後段にアナログ−デジタル変換回路を設けてもよい。また、乗算回路ＭＵＬ１〜ＭＵＬ３および減算回路ＳＵＢは、一般的なデジタル回路であってもよいし、カレントミラーを用いたアナログ回路であってもよい。

〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について、図９〜図１３に基づいて詳細に説明すると以下の通りである。本実施形態では、前記実施形態１に比べ、演算回路の規模をさらに削減した構成について説明する。なお、説明の便宜上、前記の実施形態１におい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。

（カラーセンサ１１の構成）
以下、図９に基づいて、本実施形態におけるカラーセンサの構成について説明する。

図９は、本実施形態に係るカラーセンサ１１の要部構成を示す回路図である。カラーセンサ１１は、フォトダイオード２および演算回路１３ａを備えている。フォトダイオード２の色検出領域Ｄ（Ｃ）および赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）は、図２に示すカラーセンサ１におけるものと同一である。すなわち、本実施形態に係るカラーセンサ１１は、カラーセンサ１において、演算回路３ａを演算回路１３ａに置き換えた構成である。

演算回路１３ａは、マルチプレクサＭＵＸ１および２つのアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１・ＡＤＣ２および電流出力回路ＣＯを備えている。赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の出力部は、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）の入力端子に接続されている。また、マルチプレクサＭＵＸ１の出力端子は、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）の入力端子と電流出力回路ＣＯとの接続点に接続されている。

色検出領域Ｄ（Ｃ）と赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）とは、光の波長に対する分光感度特性が異なり、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）には、赤外領域の光の受光量に応じた電流Ｉｉｎ１が流れ、色検出領域（Ｃ）には、可視波長域〜赤外波長域の光の受光量に応じた電流Ｉｉｎ２が流れるものとする。また以下の説明では、マルチプレクサＭＵＸ１では、アナログ信号が入出力され、マルチプレクサＭＵＸ１は、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）の出力信号を選択しているものとする。すなわち、Ｉｉｎ２＝Ｓ（Ｒ）＋α×Ｓ（ＩＲ）であり、Ｉｉｎ１＝Ｓ（ＩＲ）である。

アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１は、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）に流れる電流Ｉｉｎ１をアナログ‐デジタル変換して、結果としてデジタル値ＡＤＣＯＵＴ１を出力する。また、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１は、ビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅｌを電流出力回路ＣＯに出力する。

電流出力回路ＣＯは、ビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅｌに基づいて、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）に流れる電流Ｉｉｎ１に応じた電流Ｉｉｎ１×αを出力する。なお、αは、所定の係数であり、αを調整することにより、赤外成分が含まれない、各色の真の色情報をアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２から出力することができる。

アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２は、電流Ｉｉｎ２から、電流出力回路ＣＯから出力される電流Ｉｉｎ１×αを減算した電流（Ｉｉｎ２−Ｉｉｎ１×α）をアナログ‐デジタル変換して、結果としてデジタル値ＡＤＣＯＵＴ２を出力する。Ｉｉｎ１×α＝α×Ｓ（ＩＲ）であるため、ＡＤＣＯＵＴ２＝Ｓ（Ｒ）となる。そのため、赤外成分が含まれず正確な赤色成分の情報を出力することができる。

上記構成によれば、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２において、電流（Ｉｉｎ２−Ｉｉｎ１×α）に対しアナログ‐デジタル変換し、変換結果としてデジタル値ＡＤＣＯＵＴ２を出力する。そのため、赤外成分が含まれない各色の正確な色温度を検知することができる。また、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２の後段の演算処理手段は、ＣＰＵやＭＰＵの制御により、デジタル値ＡＤＣＯＵＴ２に対しソフトウェアで容易に処理することができる。

（アナログ‐デジタル変換回路の構成）
以下、図１０および図１１に基づいて、本実施形態におけるアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１・ＡＤＣ２について説明する。本実施形態において、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１とアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２とは、同じ構成を有するため、区別しない場合にはアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣと総称して説明する。また、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１・ＡＤＣ２にそれぞれ入力される電流Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２をＩｉｎと総称する。

図１０は、本実施形態におけるアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣの構成を示す回路図であり、図１１は、本実施形態におけるアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣの動作を示す波形図である。

図１０に示すように、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣは、電荷を蓄える充電回路（積分回路）１４と、電荷を放電する放電回路１５と、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇと基準電圧Ｖｒｅｆとの互いの高低を比較する比較回路１６と、比較回路１６による比較結果である出力信号ｃｏｍｐに基づいてデジタル値ＡＤＣＯＵＴを出力する制御回路（出力回路）１７とを含んで構成されている。

充電回路１４には、積分器を構成するアンプＡＭＰ１およびコンデンサ（積分コンデンサ）Ｃ１とが設けられており、コンデンサＣ１に入力電流Ｉｉｎに応じた電荷が蓄えられる。

放電回路１５には、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷を放電するための基準電流ＩＲＥＦを発生する基準電流源Ｉｒｅｆと、放電のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのスイッチＳＷ２とが設けられている。

比較回路１６には、比較器ＣＭＰ１と、スイッチＳＷ１とが設けられている。比較器ＣＭＰ１は、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇと基準電圧源Ｖ１が発生する基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して信号ｃｏｍｐを出力する。スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦにより、入力される電流Ｉｉｎがデジタル値ＡＤＣＯＵＴに変換されるデータ変換期間が決定される。スイッチＳＷ１がＯＮされると、基準電圧源Ｖ１が発生する基準電圧Ｖｒｅｆは充電回路１４に接続され、コンデンサＣ１が充電される。スイッチＳＷ１がＯＦＦされると、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇと基準電圧Ｖｒｅｆとが比較器ＣＭＰ１により比較され、その比較結果としての出力信号ｃｏｍｐは「Ｈｉｈｇ」と「Ｌｏｗ」との２値のパルス信号として制御回路１７に入力される。スイッチＳＷ１がＯＦＦされている期間に、入力される電流Ｉｉｎがデジタル値ＡＤＣＯＵＴに変換される。

制御回路１７には、フリップフロップＦＦと、カウンタＣＯＵＮＴとが設けられている。フリップフロップＦＦにより、比較回路１６の出力信号ｃｏｍｐがラッチされ、その結果としてのビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅは、放電回路１５とカウンタＣＯＵＮＴとにそれぞれ入力される。ここで、カウンタＣＯＵＮＴは、ビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅのＬＯＷレベル回数（放電回数）を計数する。すなわち、カウンタＣＯＵＮＴは、アクティブパルスを計数することで、その計数結果を、入力された電流Ｉｉｎに応じたアナログ‐デジタル変換値であるデジタル値ＡＤＣＯＵＴとして出力する。

放電回路１５のスイッチＳＷ２は、ビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅに基づいてＯＮ／ＯＦＦされる。放電回路１５のスイッチＳＷ２がＯＮされると、放電回路１５により、充電回路１４のコンデンサＣ１に電荷が蓄えられる。スイッチＳＷ２がＯＦＦされると、入力される電流Ｉｉｎに応じて充電回路１４のコンデンサＣ１の電荷が放電される。

以下、図１１に基づいて、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣの動作について具体的に説明する。

スイッチＳＷ１にＨｉｇｈレベルの信号が入力されると、該スイッチＳＷ１はＯＦＦされ、入力される電流Ｉｉｎのデジタル値ＡＤＣＯＵＴへの変換が開始される。

また、スイッチＳＷ２にＨｉｇｈレベルの信号が入力されると、該スイッチＳＷ２はＯＦＦされ、電流Ｉｉｎに応じて充電回路のコンデンサＣ１に蓄えられた電荷が放電される（プリチャージ動作）。これにより、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇは低下していく。最初に充電回路の出力電圧Ｖｓｉｇと基準電圧Ｖｒｅｆとが同じように設定されているため、この期間において、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇは基準電圧Ｖｒｅｆを下回る。

その後、スイッチＳＷ２にＬｏｗレベルの信号が入力されると、該スイッチＳＷ２はＯＮされ、放電回路１５により充電回路１４のコンデンサＣ１に電荷が充電される。これにより、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇは増加していく。ある時点で、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇは基準電圧Ｖｒｅｆを上回る。充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇと基準電圧Ｖｒｅｆとは、比較器ＣＭＰ１によって比較され、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇが基準電圧Ｖｒｅｆを上回ると、Ｈｉｇｈレベルの出力信号ｃｏｍｐが比較器ＣＭＰ１から出力される。

制御回路１７のフリップフロップＦＦにＨｉｇｈレベルの出力信号ｃｏｍｐが入力されると、該フリップフロップＦＦは出力信号ｃｏｍｐをラッチし、次のクロック信号ｃｌｋの立ち上がりで、Ｈｉｇｈレベルのビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅを出力する。

スイッチＳＷ２にＨｉｇｈレベルのビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅが入力されると、該スイッチＳＷ２はＯＦＦされ、充電回路１４のコンデンサＣ１に蓄えられた電荷が放電される。これにより、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇは低下していく。ある時点で、充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇは基準電圧Ｖｒｅｆを下回る。充電回路１４の出力電圧Ｖｓｉｇが基準電圧Ｖｒｅｆを下回ると、比較器ＣＭＰ１の出力がアクティブレベルにあることを示すアクティブパルスとしてのＬｏｗレベルの出力信号ｃｏｍｐが出力される。なお、当該アクティブパルスをＬｏｗレベルとＨｉｇｈレベルとのいずれに設定してもよく、回路の動作論理によって適宜選択可能である。

制御回路１７のフリップフロップＦＦにＬｏｗレベルの出力信号ｃｏｍｐが入力されると、該フリップフロップＦＦが出力信号ｃｏｍｐをラッチすることで制御回路１７は出力信号ｃｏｍｐを取り込み、フリップフロップＦＦは次のクロック信号ｃｌｋの立ち上がりで、Ｌｏｗレベルのビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅを出力する。

スイッチＳＷ２にＬｏｗレベルのビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅが入力されると、該スイッチＳＷ２はＯＮされる。ここで、ビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅは、Ｌｏｗレベル信号（アクティブパルス）の時系列的並びであり、Ｌｏｗレベル期間（アクティブパルス期間）にスイッチＳＷ２がＯＮされる。

アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣは、上記のような動作を繰り返し、スイッチＳＷ１がＯＦＦされている期間、すなわちデータ変換期間ｔ＿ｃｏｎｖに、カウンタＣＯＵＮＴが、放電回路１５の放電回数ｃｏｕｎｔをカウントすることで、入力された電流Ｉｉｎに応じたデジタル値ＡＤＣＯＵＴを出力することが可能になる。

ここで、データ変換期間ｔ＿ｃｏｎｖに入力電流Ｉｉｎにより充電される電荷量は、クロック信号ｃｌｋの周期をｔ＿ｃｌｋとすると、
Ｉｉｎ×ｔ＿ｃｏｎｖ
となり、放電回路１５に流れる基準電流ＩＲＥＦにより一度に放電される電荷量は、
ＩＲＥＦ×ｔ＿ｃｌｋ
となる。充電電荷量Ｉｉｎ×ｔ＿ｃｏｎｖと、データ変換期間ｔ＿ｃｏｎｖに放電される電荷量の合計とが等しくなるので、
Ｉｉｎ×ｔ＿ｃｏｎｖ＝ＩＲＥＦ×ｔ＿ｃｌｋ×ｃｏｕｎｔ …（１）
となる。上式（１）により、
ｃｏｕｎｔ＝（Ｉｉｎ×ｔ＿ｃｏｎｖ）／（ＩＲＥＦ×ｔ＿ｃｌｋ） …（２）
が導かれる。

アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣの最小分解能は、（ＩＲＥＦ×ｔｃｌｋ）で決定されることになる。ここで、最小分解能をｎとすると、充電期間ｔ＿ｃｏｎｖは、
ｔ＿ｃｏｎｖ=ｔ＿ｃｌｋ×２^ｎ …（３）
に設定されるので、
ｃｏｕｎｔ＝（Ｉｉｎ／ＩＲＥＦ）×２^ｎ …（４）
が導かれる。

例えば、分解能ｎ＝１６ビッドの場合、カウンタ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。これにより、積分型アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣは、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。

以下、上記のような構成を有するアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣをアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１に適用した場合を説明する。

アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１において、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）に流れる電流Ｉｉｎ１を放電回路１５の基準電流ＩＲＥＦでアナログ‐デジタル変換すると、放電回路１５の放電回数ｃｏｕｎｔ１は、
ｃｏｕｎｔ１＝Ｉｉｎ１／ＩＲＥＦ×２^ｎ …（５）
で示される。

この時、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１における制御回路１７のフリップフロップＦＦは、ｃｏｕｎｔ１の回数分、正確にＨｉｇｈレベルとなるビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅｌを出力する。なお、図９に示すように、当該ビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅｌは、電流出力回路ＣＯにも出力される。

（電流出力回路の構成）
続いて、図１２および図１３に基づいて、本実施形態における電流出力回路ＣＯの構成および動作について説明する。図１２は、本実施形態における電流出力回路ＣＯの構成を示す回路図であり、図１３は、電流出力回路ＣＯに入力されるビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅｌと出力電流Ｉ０との関係を示す波形図である。

図１２に示すように、電流出力回路ＣＯは、３つの電流源ＣＳＲ・ＣＳＧ・ＣＳＢおよび４つのスイッチＳＷＲ・ＳＷＧ・ＳＷＢ・ＳＷ３を備えている。電流源ＣＳＲは、Ｉ１×αを出力する電流源であり、電流源ＣＳＧは、Ｉ１×βを出力する電流源であり、電流源ＣＳＢは、Ｉ１×γを出力する電流源である。電流源ＣＳＲとスイッチＳＷＲとの直列回路、電流源ＣＳＧとスイッチＳＷＧとの直列回路、および、電流源ＣＳＢとスイッチＳＷＢとの直列回路は、電源ＶｄｄとスイッチＳＷ３の一端との間で、互いに並列に接続されている。スイッチＳＷ３の他端は、図９に示すマルチプレクサＭＵＸ１の出力端子とアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２の入力端子との間の接続点に接続されている。

図１２において、最低２ビットの制御信号ｃｏｎｔｒｏｌによって、３つのスイッチＳＷＲ・ＳＷＧ・ＳＷＢのいずれかがＯＮするように制御される。具体的には、図９に示すマルチプレクサＭＵＸ１が、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）の出力信号を選択している場合、スイッチＳＷＲがＯＮとなり、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）の出力信号を選択している場合、スイッチＳＷＧがＯＮとなり、青色検出領域Ｄ（Ｂ）の出力信号を選択している場合、スイッチＳＷＢがＯＮとなる。

また、スイッチＳＷ３は、図９に示すアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１から出力されるビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅｌによってＯＮ／ＯＦＦ制御される。具体的には、ビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅｌのＬｏｗ期間（アクティブパルス期間）に、電流出力回路ＣＯのスイッチＳＷ３がＯＮされる。図１２に示すように、スイッチＳＷＲがＯＮの状態では、電流源ＣＳＲが発生するＩ１×αの電流が電流出力回路ＣＯから出力される。一方、ビットストリーム信号ｃｈａｒｇｅｌのＨｉｇｈ期間では、電流出力回路ＣＯのスイッチＳＷ３がＯＦＦされる。これにより、電流出力回路ＣＯの出力電流Ｉ０は、パルス状の電流となる。

電流出力回路ＣＯの出力電流Ｉ０は、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２の充電回路１４で、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２のアナログ‐デジタル変換期間において積分される（すなわち平均化される）。これにより、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の出力電流Ｉｉｎ１の所定係数倍を得ることができる。当該アナログ‐デジタル変換期間は、充電期間ｔ＿ｃｏｎｖに等しい。

電流出力回路ＣＯの出力電流Ｉ０の平均値は、
Ｉ０＝Ｉ１×α×（ｃｏｕｎｔ１／２^ｎ） …（６）
＝Ｉ１×α×（Ｉｉｎ１／Ｉ１）
＝Ｉｉｎ１×α
で示される。ここで、αは、任意の係数（α＞１）である。

アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２の放電回路１５の電流源が発生する基準電流をＩＲＥＦ２とする。アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２において、赤色検出領域Ｄ（Ｒ）に流れる電流Ｉｉｎ２から電流出力回路ＣＯの出力電流Ｉ０を減算した電流（Ｉｉｎ２−Ｉｉｎ１×α）を基準電流ＩＲＥＦ２でアナログ‐デジタル変換すると、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１の放電回路１５の放電回数ｃｏｕｎｔ２は、
ｃｏｕｎｔ２＝（Ｉｉｎ２−Ｉｉｎ１×α）／Ｉ２×２^ｎ …（７）
で示される。

（まとめ）
上記のように、カラーセンサ１１では、電流（Ｉｉｎ２-Ｉｉｎ１×α）をアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２で直接アナログ‐デジタル変換することができる。また、赤色、緑色、青色の各色の検出領域の出力信号に含まれる赤外成分の量が異なっていても、それぞれの赤外成分のみを減算し、安価な構成で精度の高い色情報を出力することができる。

また、図１０に示すアナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣでは、アンプＡＭＰ１の入力電圧を０Ｖに設定することができるため、フォトダイオードの両端電圧を０Ｖとすることが可能である。よって、フォトダイオードの暗電流を低減することが可能であり、低い光量まで正確に測定することが可能である。

ここで、フォトダイオードの両端電圧を０Ｖに設定した場合、すなわちフォトダイオードにバイアス電圧が印加されない場合は、逆バイアス電圧を印加した場合に比べ、出力する光電流は減少する。これに対し、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣの基準電流ＩＲＥＦを調整することで、高照度の測定も同様に行なうことが可能である。例えば、アナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１の場合、上記の式（５）を参照すると、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）のフォトダイオードの両端電圧を０Ｖに設定したことで、電流Ｉｉｎ１が２０％程度感度が低下したとしても、基準電流ＩＲＥＦを−２０％に調整すればよい。

また、実施形態１に係るカラーセンサ１と比較して、カラーセンサ１１は、別途に乗算回路および減算回路を設ける必要がないため、回路規模が小さくなる。

また、図９に示すカラーセンサ１１において、色情報出力を時系列で制御し出力するようにすることは、回路規模の削減につながり、有益である。例えば、最初の１００ｍｓｅｃでマルチプレクサＭＵＸ１が赤色検出領域Ｄ（Ｒ）の出力電流を選択し、電流出力回路ＣＯの出力電流Ｉ０も赤色検出領域Ｄ（Ｒ）の出力電流に含まれる赤外成分と等しくなるように調整する。そして、真の赤色成分Ｓ（Ｒ）のみをデジタル値ＡＤＣＯＵＴ２として出力し、その情報を内部レジスタまたは外部レジスタに記録する。次に、マルチプレクサＭＵＸ１が緑色検出領域Ｄ（Ｇ）の出力電流および青色検出領域Ｄ（Ｂ）の出力電流を順次選択し、同様に真の緑色成分Ｓ（Ｇ）および真の青色成分Ｓ（Ｂ）のみをデジタル値ＡＤＣＯＵＴ２として順次出力し、その情報を内部レジスタまたは外部レジスタに記録する。これにより、カラーセンサ１１は、すべての正確な色情報を得ることができる。

また、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）の分光感度特性は赤外成分が含まれないため、視感度特性（５５０ｎｍ）に近似した分光特性を有している。そのため、カラーセンサ１１は、特に、緑色成分の色情報に基づいて、正確な照度情報を検知することができる。

なお、さらに視感度特性に合致した照度情報を得るために、照度情報を出力するための他の特定色検出領域を設け、特定色検出領域の出力信号から、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の出力信号に独立した係数を乗じた信号を減算することも可能である。ただその場合、カラーセンサ１１は、色情報を得るための動作とは別に、照度情報を得るための動作を時系列で実施する必要がある。

〔実施形態３〕
本発明の第３の実施形態について、図１４に基づいて詳細に説明すると以下の通りである。本実施形態では、本発明に係るカラーセンサを表示装置に適用した例について説明する。

（表示装置２０の構成）
図１４は、本実施形態に係る表示装置２０の概略構成を示すブロック図である。表示装置２０は、カラーセンサ２１、バックライト制御部２２、バックライト２３および表示パネル２４を含んで構成されている。

バックライト２３は、画面を表示する表示パネル２４を背面から照射するための光源であり、例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを有している。カラーセンサ２１は、表示装置２０の周囲光を受光して周囲光の色成分を測定し、測定結果としてデジタル信号ＤＯＵＴをバックライト制御部２２に出力する。バックライト制御部２２は、デジタル信号ＤＯＵＴに基づいて、バックライト２３の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの各輝度を制御することにより、上記周囲光の色成分に応じてバックライト２３の色彩を制御する。

ここで、表示装置２０は、カラーセンサ２１として、上述の実施形態１に係るカラーセンサ１または実施形態２に係るカラーセンサ１１を備えている。よって、表示装置２０は、蛍光灯、太陽光または白熱灯のように異なった周囲光の下でも、目の色順応に対応するように表示パネル２４の色味を正確に制御することができる。

〔実施形態４〕
本発明の第４の実施形態について、図１５および図１６に基づいて詳細に説明すると以下の通りである。本実施形態では、本発明に係るカラーセンサを、近接センサ、照度センサまたは測距センサとしても機能させる例について説明する。

（カラーセンサ３１の構成）
図１５は、本実施形態に係るカラーセンサ３１の構成を示す模式図である。カラーセンサ３１は、フォトダイオード３２、制御回路３３および発光ダイオード３４を備えている。フォトダイオード３２の構成は、図１に示すカラーセンサ１のフォトダイオード２と同一である。また、制御回路３３は、図２に示す演算回路３ａまたは図９に示す演算回路１３ａを含んでいる。すなわち、カラーセンサ３１は、図２または図９に示す回路構成を備えている。

発光ダイオード３４は、パルス電流が供給されることにより、赤外光を照射する光源である。カラーセンサ３１は、図１７に示す近接センサ３００と同様に、近接物体の有無を検知することができる。すなわち、カラーセンサ３１の近傍に近接物体が存在する場合、発光ダイオード３４からのパルス光は近接物体によって反射され、フォトダイオード３２によって受光される。一方、近接物体が存在しない場合、発光ダイオード３４からのパルス光は近接物体によって反射されないので、フォトダイオード３２には、発光ダイオード３４からのパルス光はほとんど到達しない。

例えば、制御回路３３が図９に示す演算回路１３ａを含んでいる場合について説明する。赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）から出力される電流Ｉｉｎ１は、主に発光ダイオード３４から照射される赤外光と太陽光や蛍光灯などの周囲光に含まれる赤外成分の光量に応じて変化する。発光ダイオード３４から赤外光を照射する期間に電流Ｉｉｎ１は、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１でアナログ‐デジタル変換され、デジタル値ＡＤＣＯＵＴ１として出力されるデータＤａｔａ１と、同様に発光ダイオード３４から赤外光を照射しない期間（周囲光のみ検出期間）に出力されるデータＤａｔａ２を内部または外部レジスタに蓄え、Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２を演算した結果に基づいて、近接物体の有無を判断する。また、図１０のカウンタＣＯＵＮＴを発光ダイオード３４がＯＮしている期間アップカウントし、発光ダイオードがＯＦＦしている期間ダウンカウントするように修正すれば、直接Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２を演算した結果をＡＤＣＯＵＴ１として出力することができる。

また、カラーセンサ３１は、周囲光の色情報を検知するカラーセンサとして機能する。フォトダイオード３２が周囲光を受光しているとき、色検出領域Ｄ（Ｃ）からは、各色に応じた光電流がマルチプレクサＭＵＸ１に入力され、マルチプレクサＭＵＸ１から電流Ｉｉｎ２が出力される。

また、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）から、周囲光に含まれる赤外成分に応じた電流Ｉｉｎ１が出力される。電流出力回路ＣＯは電流Ｉｉｎ１×αを出力し、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２は、電流（Ｉｉｎ２-Ｉｉｎ１×α）をアナログ‐デジタル変換して、デジタル値ＡＤＣＯＵＴ２を出力する。赤色、緑色および青色の各色に対応するデジタル値ＡＤＣＯＵＴ２に基づいて、制御回路３３は、周囲光の色温度を検知する。また、緑色検出領域Ｄ（Ｇ）の出力信号が選択されているときのデジタル値ＡＤＣＯＵＴ２の大きさに基づいて、制御回路３３は、周囲光の照度を高精度に検知することができる。

なお、発光ダイオード３４は、可視光を照射する光源であってもよい。当該構成であっても、近接物体有無の検知は可能である。

（携帯電話３０の構成）
続いて、本実施形態に係るカラーセンサ３１を備えた携帯電話について説明する。

図１６は、本実施形態に係る携帯電話３０の概略構成を示すブロック図である。携帯電話３０は、カラーセンサ３１、バックライト制御部３５、バックライト３６および表示パネル３７を備えている。表示パネル３７は、携帯電話３０を操作するための画面を表示する。バックライト３６は、表示パネル３７を背面から照射するための光源であり、例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを有している。バックライト制御部３５は、バックライト３６の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの各輝度を制御する。

携帯電話３０のユーザが通話していない通常の状態においては、カラーセンサ３１は、周囲光の色温度を示すデジタル信号ＤＯＵＴ１および周囲光の照度を示すデジタル信号ＤＯＵＴ２を出力する。バックライト制御部３５は、デジタル信号ＤＯＵＴ１に基づいて、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの各輝度の比率を制御するとともに、デジタル信号ＤＯＵＴ２に基づいて、バックライト３６の全体の輝度を制御する。例えば、周囲光の照度が大きい場合、バックライト制御部３５はバックライト３６の輝度を上げるように制御し、周囲光の照度が小さい場合、バックライト制御部３５はバックライト３６の輝度を下げるように制御する。これにより、バックライト３６の消費電力を抑えることができることができるとともに、目の色順応に対応するように表示パネル３７の色味を正確に制御することができる。

また、携帯電話３０に着信があり、ユーザが通話開始のボタンを押下すると、カラーセンサ３１は、近接センサとして機能する。これによりカラーセンサ３１は、近接物体の有無を示すデジタル信号ＤＯＵＴ３を出力する。デジタル信号ＤＯＵＴ３は、赤外検出領域Ｄ（ＩＲ）の出力信号をアナログ‐デジタル変換した信号であり、デジタル信号ＤＯＵＴ３の値は、ユーザの顔が表示パネル３７に近づくにつれて大きくなる。デジタル信号ＤＯＵＴ３の値が所定値を超えると、バックライト制御部３５は、バックライト３６を消灯させる。このように、通話時は、バックライト制御部３５が、デジタル信号ＤＯＵＴ３に基づいてバックライト３６のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、バックライト３６の消費電力を抑えることができる。

このように、近接センサおよび照度センサとしての機能を有するカラーセンサ３１は、携帯電話の他に、例えば、デジタルカメラにも好適である。

（測距センサとしての適用例）
なお、図１５に示すカラーセンサ３１では、発光ダイオード３４が駆動されている期間におけるフォトダイオード３２が発生する電流と、発光ダイオード３４が駆動されていない期間におけるフォトダイオード３２が発生する電流との差分が、カラーセンサ３１と検知物体との距離の２乗に反比例する。このため、上記差分から検知物体との距離を算出することで、カラーセンサ３１を測距センサとして適用することも可能である。

これにより、カラーセンサ３１を人感センサの代用とすることができる。例えば、カラーセンサをテレビやパソコンのモニターに取り付けることで、モニターから一定の距離以内に人などの検知物体が存在しない場合に、モニター表示をＯＦＦすることで、消費電力の削減が可能である。

〔実施形態の総括〕
上記の各実施形態では、周囲光の色温度を検知するため、カラーセンサは、可視光のうち特定色の光に感度を有する特定色検出領域として、赤色、緑色および青色の各検出領域を備えていたが、本発明はこれに限定されない。赤色、緑色および青色の各検出領域の代わりに、例えば、シアン、マゼンダおよびイエローの各色を検出する領域を設けてもよい。

また、特定色検出領域の数は、特に限定されない。例えば、特定色検出領域を１つだけ設け、特定色検出領域の出力信号から、赤外検出領域の出力信号に当該特定色に対応する所定の係数を乗じた信号を減算することにより、当該特定色の真の色情報を示す信号を得ることができる。これにより、周囲光の特定の色成分を正確に検出可能であるとともに、安価で小型のカラーセンサを提供できる。

本発明は上記の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。

本発明に係るカラーセンサは、色度を精度よく検出することができるため、表示装置に好適に利用することができる。

１ カラーセンサ（センサ）
１’ カラーセンサ（センサ）
２ フォトダイオード（受光部）
３ 制御回路
３ａ 演算回路
３ａ’ 演算回路
１１ カラーセンサ（センサ）
１３ａ 演算回路
１４ 充電回路（積分回路）
１５ 放電回路
１６ 比較回路
１７ 制御回路（出力回路）
２０ 表示装置
２１ カラーセンサ（センサ）
２２ バックライト制御部
２３ バックライト
２４ 表示パネル
３０ 携帯電話
３１ カラーセンサ（センサ）
３２ フォトダイオード
３３ 制御回路
３４ 発光ダイオード（発光体）
３５ バックライト制御部
３６ バックライト
３７ 表示パネル
ＡＤＣ１ アナログ−デジタル変換回路（第１のアナログ−デジタル変換回路）
ＡＤＣ２ アナログ−デジタル変換回路（第２のアナログ−デジタル変換回路）
ＡＭＰ１ アンプ
Ｃ１ コンデンサ（積分コンデンサ）
ＣＦ カラーフィルタ
ＣＭＰ１ 比較器
ＣＯＵＮＴ カウンタ
ＣＯ 電流出力回路
ＣＳＢ 電流源
ＣＳＧ 電流源
ＣＳＲ 電流源
Ｄ（Ｃ） 色検出領域
Ｄ（Ｒ） 赤色検出領域（特定色検出領域）
Ｄ（Ｇ） 緑色検出領域（特定色検出領域）
Ｄ（Ｂ） 青色検出領域（特定色検出領域）
Ｄ（ＩＲ） 赤外検出領域
ＤＯＵＴ デジタル信号
ＤＯＵＴ１ デジタル信号
ＤＯＵＴ２ デジタル信号
ＤＯＵＴ３ デジタル信号
Ｄａｔａ 閾値
Ｄａｔａ１ データ
Ｄａｔａ２ データ
ＦＦ フリップフロップ
Ｉ０ 出力電流
ＩＲＥＦ 基準電流
ＩＲＥＦ２ 基準電流
Ｉａｌｌ 電流
Ｉｉｎ 電流
Ｉｉｎ１ 電流
Ｉｉｎ２ 電流
Ｉｉｒ 受光電流
Ｉｒｅｆ 基準電流源
Ｉｖｉｓ 受光電流
ＭＵＬ１ 乗算回路（第１の乗算回路）
ＭＵＬ２ 乗算回路（第２の乗算回路）
ＭＵＬ３ 乗算回路（第３の乗算回路）
ＭＵＸ マルチプレクサ（選択回路）
ＭＵＸ１ マルチプレクサ（第１の選択回路）
ＭＵＸ２ マルチプレクサ（第２の選択回路）
ＰＤｉｒ フォトダイオード（第２の受光素子）
ＰＤｖｉｓ フォトダイオード（第１の受光素子）
ＳＵＢ 減算回路
ＳＵＢ１ 減算回路（第１の減算回路）
ＳＵＢ２ 減算回路（第２の減算回路）
ＳＵＢ３ 減算回路（第３の減算回路）
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ
ＳＷ３ スイッチ
ＳＷＲ スイッチ
ＳＷＧ スイッチ
ＳＷＢ スイッチ
Ｖ１ 基準電圧源
Ｖｄｄ 電源
Ｖｒｅｆ 基準電圧
Ｖｓｉｇ 出力電圧
ｃｈａｒｇｅ ビットストリーム信号
ｃｈａｒｇｅｌ ビットストリーム信号
ｃｌｋ クロック信号
ｃｏｍｐ 信号
ｃｏｎｔｒｏｌ 制御信号
ｔ＿ｃｏｎｖ データ変換期間（充電期間）
α 係数（第１の係数）
β 係数（第２の係数）
γ 係数（第３の係数）

Claims (24)

1. 受光した光の大きさに応じた信号を出力する受光部と、
   上記受光部の出力信号を演算処理する演算回路とを備えるセンサであって、
   上記受光部は、可視光のうち特定色の光に感度を有する特定色検出領域と、赤外光に感度を有する赤外検出領域とを備え、
   上記演算回路は、上記特定色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に上記特定色に対応する所定の係数を乗じた信号を減算することを特徴とするセンサ。
2. 上記演算回路は、
   上記赤外検出領域の出力信号に上記所定の係数を乗じる乗算回路と、
   上記特定色検出領域の出力信号から上記乗算回路の出力信号を減算する減算回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
3. 上記受光部の出力信号は電流信号であり、
   上記演算回路は、上記赤外検出領域の出力電流信号をアナログ‐デジタル変換する第１のアナログ‐デジタル変換回路と、
   上記赤外検出領域の出力電流信号に上記所定の係数を乗じた電流信号を出力する電流出力回路と、
   上記特定色検出領域の出力電流信号から、上記電流出力回路の出力電流信号を減算した電流をアナログ‐デジタル変換する第２のアナログ‐デジタル変換回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
4. 上記特定色検出領域は、赤色光に感度を有する赤色検出領域と、緑色光に感度を有する緑色検出領域と、青色光に感度を有する青色検出領域と、を含み、
   上記演算回路は、
   上記赤色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に第１の係数を乗じた信号を減算し、
   上記緑色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に第２の係数を乗じた信号を減算し、
   上記青色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に第３の係数を乗じた信号を減算することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
5. 上記演算回路は、
   上記赤外検出領域の出力信号に第１の係数を乗じる第１の乗算回路と、
   上記赤外検出領域の出力信号に第２の係数を乗じる第２の乗算回路と、
   上記赤外検出領域の出力信号に第３の係数を乗じる第３の乗算回路と、
   上記赤色検出領域、上記緑色検出領域および上記青色検出領域の各出力信号のいずれかの信号を選択して出力する第１の選択回路と、
   第１〜第３の乗算回路の各出力信号のいずれかの信号を選択して出力する第２の選択回路と、
   第１の選択回路の出力信号から上記第２の選択回路の出力信号を減算する減算回路と、を備え、
   第２の選択回路が第１の乗算回路を選択している場合に、第１の選択回路は上記赤色検出領域の出力信号を選択し、
   第２の選択回路が第２の乗算回路を選択している場合に、第１の選択回路は上記緑色検出領域の出力信号を選択し、
   第２の選択回路が第３の乗算回路を選択している場合に、第１の選択回路は上記青色検出領域の出力信号を選択することを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
6. 上記演算回路は、
   上記赤外検出領域の出力信号に第１の係数を乗じる第１の乗算回路と、
   上記赤外検出領域の出力信号に第２の係数を乗じる第２の乗算回路と、
   上記赤外検出領域の出力信号に第３の係数を乗じる第３の乗算回路と、
   上記赤色検出領域の出力信号から第１の乗算回路の出力信号を減算する第１の減算回路と、
   上記緑色検出領域の出力信号から第２の乗算回路の出力信号を減算する第２の減算回路と、
   上記青色検出領域の出力信号から第３の乗算回路の出力信号を減算する第３の減算回路と、を備えることを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
7. 上記受光部の出力信号は電流信号であり、
   上記演算回路は、
   上記赤外検出領域の出力電流信号をアナログ‐デジタル変換する第１のアナログ‐デジタル変換回路と、
   上記赤色検出領域、上記緑色検出領域および上記青色検出領域の各出力電流信号のいずれかの信号を選択して出力する選択回路と、
   上記赤外検出領域の出力電流信号に上記所定の係数を乗じた電流信号を出力する電流出力回路と、
   上記特定色検出領域の出力電流信号から、上記電流出力回路の出力電流信号を減算した電流をアナログ‐デジタル変換する第２のアナログ‐デジタル変換回路とを備え、
   上記選択回路が上記赤色検出領域の出力電流信号を選択している場合に、上記電流出力回路は、上記赤外検出領域の出力電流信号に第１の係数を乗じた電流信号を出力し、
   上記選択回路が上記緑色検出領域の出力信号を選択している場合に、上記電流出力回路は、上記赤外検出領域の出力電流信号に第２の係数を乗じた電流信号を出力し、
   上記選択回路が上記青色検出領域の出力電流信号を選択している場合に、上記電流出力回路は、上記赤外検出領域の出力信号に第３の係数を乗じた電流信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
8. 上記選択回路の選択動作は、時系列で切り替えられることを特徴とする請求項５または７に記載のセンサ。
9. 上記赤色検出領域、緑色検出領域、青色検出領域および赤外検出領域の各領域は、互いに面積が等しく、
   第１の係数は１．０〜３．０であり、第２の係数は１．０〜３．０であり、第３の係数は１．０〜３．０であることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のセンサ。
10. 第１の係数は２．２であり、第２の係数は２．０であり、第３の係数は２．０であることを特徴とする請求項９に記載のセンサ。
11. 上記緑色検出領域の出力信号から、上記赤外検出領域の出力信号に第２の係数を乗じた信号を減算した信号を、照度情報として出力することを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記載のセンサ。
12. 第１のアナログ‐デジタル変換回路は、
    上記赤外検出領域の出力電流信号に応じた電荷を蓄える積分コンデンサを備え、当該積分コンデンサが蓄える電荷量に対応する電圧を出力する積分回路と、
    上記積分回路の出力電圧と基準電圧との互いの高低を比較して、その比較結果を２値のパルス信号として出力する比較回路と、
    上記パルス信号をクロック信号に同期して取り込んでビットストリーム信号を出力するフリップフロップ、および、当該ビットストリーム信号のアクティブパルスを計数するカウンタを備え、当該カウンタによる計数結果を第１のアナログ‐デジタル変換回路の出力値として出力する出力回路と、
    上記ビットストリーム信号のアクティブパルス期間に電流を出力して上記積分コンデンサを放電させる放電回路とを備える積分型アナログ‐デジタル変換回路であり、
    上記電流出力回路は、上記ビットストリーム信号のアクティブパルス期間に電流信号を出力することを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
13. 第２のアナログ‐デジタル変換回路のアナログ‐デジタル変換期間における上記電流出力回路の出力電流の平均値は、上記赤外検出領域の出力電流の上記係数倍であり、上記係数は変更可能であることを特徴とする請求項１２に記載のセンサ。
14. 第２アナログ‐デジタル変換回路は、第１アナログ‐デジタル変換回路と同じ回路構成を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載のセンサ。
15. 上記特定色検出領域は、
    可視光領域に感度のピークを有する第１の受光素子と、
    第１の受光素子の上部に設けられる上記特定色のカラーフィルタとを備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のセンサ。
16. 上記特定色検出領域は、
    可視光領域に感度のピークを有する第１の受光素子と、
    赤外光領域に感度のピークを有する第２の受光素子と、
    第１および第２の受光素子の上部に設けられる上記特定色のカラーフィルタとを備え、
    第１の受光素子のカソードと第２の受光素子のカソードとが接続されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のセンサ。
17. 上記赤外検出領域は、赤外光領域に感度のピークを有する第２の受光素子を備えていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載のセンサ。
18. 上記赤外検出領域は、
    可視光領域に感度のピークを有する第１の受光素子と、
    赤外光領域に感度のピークを有する第２の受光素子とを備え、
    第１の受光素子は、アノードとカソードとが短絡されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のセンサ。
19. 上記赤外検出領域は、上記受光素子の上部に、赤色光から赤外光に感度を有するカラーフィルタを備えていることを特徴とする請求項１７または１８に記載のセンサ。
20. 上記受光素子には、バイアス電圧が印加されないことを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１項に記載のセンサ。
21. 画面を表示する表示パネルと、
    上記表示パネルを照射するバックライトと、
    上記バックライトを制御するバックライト制御部と、
    請求項１〜２０のいずれか１項に記載のセンサとを備え、
    上記バックライト制御部は、上記演算回路の出力信号に基づいて、上記バックライトの色彩を制御することを特徴とする表示装置。
22. 請求項１１に記載のセンサを備え、
    上記バックライト制御部は、上記照度情報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請求項２１に記載の表示装置。
23. 上記センサは、光を照射可能な発光体をさらに備え、
    上記バックライト制御部は、上記演算回路の出力信号に基づいて、上記バックライトのＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする請求項２１または２２に記載の表示装置。
24. 上記発光体が照射可能な光は赤外光であり、
    上記バックライト制御部は、上記赤外検出領域の出力信号に基づいて、上記バックライトのＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする請求項２３に記載の表示装置。

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