专利名称：模拟/数字变换器、照度传感器、照明装置、电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及模拟/数字变换器、及利用该模拟/数字变换器的照度传感 器、照明装置、电子设备，尤其涉及输入动态范围的扩大和最小分辨力的 提高乃至测定时间的縮短。
背景技术：
作为模拟/数字变换器相关的现有技术，日本特开2001-160756号公报 如图7所示那样公开提出了以下模拟/数字变换器，该模拟/数字变换器具 备用于蓄积被测定输入电压值所对应的电荷的电容器、用于使蓄积的电 荷放电的恒定电流电路、和从放电开始至上述电容器的两端电压成为一定 值为止对时钟脉冲进行计数的计数器。
确实，如果是上述现有的模拟/数字变换器，则能以简单的结构实现被 测定输入电压值的模拟/数字变换处理。
但是，在上述现有的模拟/数字变换器中，被测定输入电压越大而电容 器的放电越需要长时间，由此存在变换时间变长的问题。
此外，虽然如果将恒定电流电路的电流值设定得较大则可将电容器放 电所需的时间缩短，但是为了维持变换的最小分辨力，必须将时钟的频率 设定得较高。
另外，在照度传感器的领域内，如图8所示，采用以下结构利用受 光特性(分光敏感度)不同的光电二极管PDa、 PDb以时间分割方式进行 光电变化处理，在各输出电流的模拟/数字变换后进行两者的差分运算，并 且仅对作为目的的波长进行测定。
但是，在上述的现有结构中，由于需要特别的运算电路，所以存在电 路规模扩大的问题。
另外，在上述的现有结构中，光电二极管PDa、 PDb的输出电流未被
进行差分运算，而直接输入积分型运算放大器，由此存在输入动态范围变 小的问题。
另外，在上述的现有结构中，由于光电二极管PDa、 PDb的光电变换
处理以时间分割方式进行，所以与利用单一的光电二极管的情况相比，除
其测定需要2倍的时间外，存在在光电二极管PDa、 PDb的测定时间内照 度变化和不能获得正确的运算结果的问题。
此外，对光电二极管PDa用的模拟/数字变换器、和光电二极管PDb 用的模拟/数字变换器以完全不同的系统进行准备，可消除上述的问题，但 是相反的，电路规模扩大了2倍，由此在搭载于便携式设备等之际是不利 的。
发明内容
本发明鉴于上述的问题点而作成，其第一目的在于，提供一种不需复 杂的外部控制而可兼顾输入动态范围扩大和最小分辨力的提高并且可縮 短测定时间的模拟/数字变换器、以及利用该模拟/数字变换器的照度传感 器、照明装置、电子设备。
另外，本发明的第二目的在于，提供一种不会导致电路规模的扩大或 测定时间的延长并且可仅对目的的波长进行正确测定的照度传感器、及利 用该照度传感器的照明装置、电子设备。
为了达成上述目的，本发明相关的模拟/数字变换器，具备充电电路， 其具有用于蓄积输入电流所对应的电荷的充电用电容器；第一及第二放电 电路，其使上述充电用电容器所蓄积的电荷放电，在预先设定的充电时间 之间，在对上述充电用电容器进行充电时，每当上述充电用电容器成为规 定的充电量，通过第一放电电路进行放电，并将上述充电时间结束后的电 荷通过第二放电电路进行放电，由此基于第一放电电路的放电次数和第二 放电电路的放电时间，输出上述充电用电容器的充电量所对应的电压的数 字值。
参照附图，对优选实施方式进行说明，可使本发明的其他方面、部件、 步骤、优点和特性变得更清楚。 '
图1是表示本发明相关的照度传感器的第一实施方式的电路图。 图2是用于表示充放电动作的一例的时序图。
图3是用于表示动作模式A E的开关状态的矩阵表格。
图4是表示本发明相关的照度传感器的第二实施方式的电路图。
图5是表示本发明相关的照度传感器的第三实施方式的电路图。
图6A、图6B是用于表示使用照度传感器100的电子设备的一例的框图。
图7是用于表示模拟/数字变换器的一现有例的框图。 图8是用于表示照度传感器的一现有例的框图。
具体实施例方式
以下，对本发明相关的模拟/数字变换器以运用于照度传感器的结构为 例进行说明。
图1是表示本发明相关的照度传感器的第一实施方式的电路图。如该
图所示，本实施方式的照度传感器100，具有将成为测定对象的光变换
为电流的光电二极管PD、和将光电二极管PD的输出变换为输入电流的模 拟/数字变换器(充放电部10及控制计算部20)，并且按照输出照度所对 应的数字输出的方式构成。
充放电部10具有充电电路(积分型运算放大器)11、第一放电电
路12、第二放电电路13、和比较电路14。
充电电路11在规定的充电期间中蓄积输入电流(光电二极管PD的检
测电流)所对应的电荷，该充电电路ll具备运算放大器AMP; —端与
运算放大器AMP的反相输入端(一)连接、另一端与运算放大器AMP
的输出端连接的充电用电容器C1 (本实施方式中电容64[pF]);对运算
放大器AMP的正相输入端(+)施加规定的第一基准电压VI (本实施方 式中基准电压Vref)的第一恒定电压源E1;基于控制信号S1而使输入电 流的输入端(及光电二极管PD的阳极)和充电用电容器Cl的一端之间 开闭的第一开关SW1;和基于控制信号S2而使充电用电容器Cl的两端 间短路的第二开关SW2。 第一放电电路12在上述充电期间中每当充电电路11的充电量达到规 定阈值就使充电电路11所蓄积的电荷放电，该第一放电电路12具备第
一放电用电容器C2 (电容为充电用电容器C1的1/m (m〉1)、本实施方 式中为32[pF]);基于控制信号S3而使第一放电用电容器C2的一端与接 地端之间、乃至第一放电用电容器C2的另一端与运算放大器AMP的反相 输入端(一)之间分别打开关闭(开闭)的第三开关SW3a SW3b;和基 于控制信号S4而使第一放电用电容器C2的两端和基准电压Vref的施加 端之间分别开闭的第四开关SW4a SW4b。
第二放电电路13在上述的充电期间期满后，具有比第一放电电路12 小的放电能力，至充电电路11中所残存的电荷变为规定值为止，将电荷 按每规定量阶段性地进行放电，该第二放电电路13具备第二放电用电 容器C3(电容为充电用电容器C1的1/n(n〉m)、本实施方式中为l[pF]); 用于生成第二基准电压V2 (第一基准电压V1的1/k (k>l)、本实施方 式中为Vref/2)的第二恒定电压源E2;基于控制信号S5而使第二放电用 电容器C3的一端与第二恒定电压源E2的正极端之间、乃至第二放电用电 容器C3的另一端与运算放大器AMP的反相输入端(_)之间分别开闭的 第五开关SW5a SW5b;和基于控制信号S6而使第二放电用电容器C3的两 端与基准电压Vref的施加端之间分别开闭的第六开关SW6a SW6b。
比较电路14分别对运算放大器AMP的输出电压Va和第三基准电压V3 (本实施方式中基准电压Vref)及第四基准电压V4 (本实施方式中为 Vref/2)进行比较，该比较电路14具备用于生成第三基准电压V3的第 三恒定电压源E3;用于生成第四基准电压V4的第四恒定电压源E4;正相 输入端(+ )与运算放大器AMP的输出端连接、反相输入端(_)与第三恒 定电压源E3的正极端连接的第一比较器CMP1;和反相输入端(一)与运 算放大器AMP的输出端连接、正相输入端(+ )与第四恒定电压源E4的正 极端连接的第二比较器CMP2。
控制计算部20基于规定的时钟信号CLK和比较电路CMP1 CMP2的各 输出信号C01 C02而输出控制信号S1 S6，不仅对充电电流11和放电电 路12进行充放电控制，并根据放电电路12 13的总放电次数算出充电电 路ll的总充电量，且输出该结果所对应的数字输出(D0UT)。
参照图2及图3，对由上述结构构成的照度传感器100的动作(尤其
是充放电部10中的充放电动作)进行更具体的说明。
图2是表示充放电部10中的充放电动作的一例的时序图，图3是用 于表示动作模式A E的开关状态的矩阵表格。此外，图2的上段表示相 对于时间经过的运算放大器AMP的输出电压Va的变迁，图2的下段表示 相对于时间经过的时钟信号CLK、比较电路CMP1 CMP2的各输出信号 C01 C02乃至动作模式的变迁。
首先，在照度传感器100的停止期间，从控制计算部20对充放电部 IO输入用于指示动作模式E (停止模式)的控制信号S1 S6。动作模式E 中如图3所示那样开关SW1设为断开、幵关SW2为接通、开关SW3a SW3b 为断开、开关SW4a SW4b为接通、开关SW5a SW5b为断开、开关SW6a SW6b为接通。也就是，照度传感器100的停止模式中，来自光电二极管 PD的电流输入路径被遮断，电容器C1 C3的电荷均被放电。此时，运算 放大器AMP的输出电压Va与第一基准电压Vl (第三基准电压V3)相等。
接着，当从未图示的微机等付与测定命令时，控制计算部20为了使 照度传感器100移动到充电期间(测定期间)而送出用于指示动作模式A (电容器C1的充电模式)的控制信号S1 S6。动作模式A中，如图3所 示那样开关SW1设为接通、幵关SW2为断开、开关SW3a SW3b为断开、 开关SW4a SW4b为接通、开关SW5a SW5b为断开、开关SW6a SW6b为 接通。即在电容器C1的充电模式中，来自光电二极管PD的电流输入路径 被导通而开始电容器C1的充电。其结果，运算放大器細P的输出电压Va 随着电容器C1的充电继续而降低。
当电容器Cl的充电继续而运算放大器AMP的输出电压Va降低至第四 基准电压V4为止时，第二比较器CMP2的输出信号C02从之前的低电平迁 移为高电平。控制计算部20基于这样的逻辑变迁而送出用于指示动作模 式B (电容器C1的大放电模式)的控制信号S1 S6。动作模式B中，如 图3所示那样开关SW1设为接通、开关SW2为断开、开关SW3a SW3b为 接通、开关SW4a SW4b为断开、开关SW5a SW5b为断开、开关SW6a SW6b 为接通。也就是，电容器C1的大放电模式中，从电容器C1至电容器C2 的电荷传送路径被导通，而使电容器C1的蓄积电荷移动至电容器C2。
此外，电容器C2与电容器Cl相比虽然仅具有1/2的电容但是其两端
间电压为电容器C1的2倍，由此能够蓄积与电容器C1同等量的电荷。因 而，在电容器C1的大放电模式中，电容器C1所蓄积的电荷全部被移动至 电容器C2，由此运算放大器AMP的输出电压Va上升至第一基准电压Vl(第 三基准电压V3)为止。其中，电容器C1的大放电模式中来自光电二极管 PD的电流输入(也就是电容器C1的充电)也一直继续，由此当测定对象 的光太强时，有时运算放大器AMP的输出电压Va未恢复至第一基准电压 VI (第三基准电压V3)。为此，并非一定要确定第一比较器CMP1的输 出信号COl是否向高电平迁移，但在照度传感器100的充电期间中，通 过控制计算部20不进行基于输出信号CO1的控制，由此不产生特别的障 碍。
在电容器C1的大放电开始后，当下一个时钟信号CLK上升时，控制 计算部20为了使电容器C1的大放电结束，再次送出用于指示动作模式A 的控制信号S1 S6。由此，运算放大器AMP的输出电压Va从上升再次转 为下降。另外，动作模式A中，与电容器C1的充电平行地进行电容器C2 的放电。这以后，每当充电电路11的充电量(进而、运算放大器AMP的 输出电压Va)达到规定阈值时，利用第一放电电路12而使充电电路11 所蓄积的电荷大放电。
在照度传感器100从停止期间移动至充电期间后，当时钟信号CLK的 计数达到规定值时，控制计算部20为了使照度传感器100移动至小放电 期间而送出用于指示动作模式C (电容器Cl的小放电模式)的控制信号 S1 S6。在动作模式C中，如图3所示那样开关SW1设为断开、开关SW2 为断开、开关SW3a SW3b为断幵、开关SW4a SW4b为接通、开关SW5a SW5b为接通、开关SW6a SW6b为断开。也就是，电容器C1的小放电模式 中，来自光电二极管PD的电流输入路径被遮断，并且从电容器C1至电容 器C3的电荷传送路径被导通，而使电容器C1的蓄积电荷移至电容器C3。
此外，电容器C3的电容为电容器C1的1/64且其两端间电压与电容 器Cl同值(Vref/2)。另一方面，电容器C2的电容为电容器Cl的1/2 且其两端间电压为电容器Cl的2倍(Vref)。也就是，利用电容器C3d 第二放电电路13的小放电能力，与利用电容器C2的第一放电电路12的
大放电能力相比被设定为其1/64。因而，电容器C1的小放电模式中，电
容器C1中残存的蓄积电荷中的、相当于规定量(Vref/128的电荷量)的 电荷移至电容器C3。
此外，除去第二恒定电压源E2，取而代之通过将电容器C3的电容设 定为电容器C1的1/128 (0.5[pF])，也可设定与上述同样的放电能力。 但是，如果鉴于电容器C1 C3的对偶(pair)性，则优选采用上述结构。
这是因为，为了以1[pF]的电容器C3为基准取得电容器C1 C3的对 偶性，作为电容器Cl制作64个l[pF]的电容器，作为电容器C2制作32 个l[pF]的电容器即可，相对于此，为了以0.5[pF]的电容器C3为基准取 得电容器C1 C3的对偶性，作为电容器C1必须制作128个0.5[pF]的电 容器，作为电容器C2必须制作64个0.5[pF]的电容器，由此会产生布线 空间或布线容量等的问题。
电容器C1的小放电开始后，当下一个时钟信号CLK上升时，控制计 算部20为了放掉从电容器Cl移至电容器C3的电荷，送出用于指示动作 模式D (电容器C3的放电模式)的控制信号S1 S6。动作模式D中，如 图3所示那样开关SW1设为断开、开关SW2为断开、开关SW3a SW3b为 断开、开关SW4a SW4b为接通、开关SW5a SW5b为断开、开关SW6a SW6b 为接通。即在电容器C3的放电模式中，从电容器C1至电容器C3的电荷 传送路径被遮断，而进行电容器C3的放电。以后，利用第二放电电路13， 至充电电路11残存的电荷变为规定值为止，按每规定量重复进行阶段性 的小放电。
此外，在电容器Cl的小放电期间，从电容器Cl至电容器C3的电荷 移动需要1时钟脉冲的期间，而要使电容器C3的电荷放掉则需要1时钟 脉冲的期间。即，小放电期间最长可为128时钟脉冲的期间。
当电容器C1的小放电继续进行，运算放大器AMP的输出电压Va到达 第三基准电压V3时，第一比较器CMP1的输出信号C01从之前的低电平迁 移为高电平。控制计算部20基于这样的逻辑变迁，为了使照度传感器IOO 移动至停止期间，而送出用于指示动作模式E的控制信号S1 S6。由此， 完成上述一连的充放电动作。
另一方面，控制计算部20采用以下结构预先对利用第一放电电路 12的大放电次数(向动作模式B的移动次数)和利用第二放电电路13的 小放电次数(向动作模式C的移动次数)分别进行计数，并根据该总放电 次数计算出充电电路11的总充电电量，且输出该结果所对应的数字输出
(D0UT)。
如上述说明那样，本实施方式的模拟/数字变换器具备在规定的充电
期间蓄积输入电流所对应的电荷的充电电路11;在上述充电期间中，每当 充电电路ll的充电量达到规定的阈值时，将充电电路ll所蓄积的电荷放 电的第一放电电路12;在上述充电期间期满后，具有比第一放电电路12 小的放电能力，至充电电路11残存的电荷变为规定值为止，将电荷按每
规定量阶段性地进行放电的第二放电电路13;不仅对充电电路11和放电
电路12 13进行充放电控制，并根据放电电路12 13的总放电次数计算 出充电电路11的总充电电量，且输出其结果所对应的数字输出(D0UT) 的控制计算部20。
这样，准备具有不同放电能力的两个放电电路12 13，对大放电和小 放电进行划分使用，并对各自的放电次数进行计数，且根据总放电次数计 算出输入电流的积分量，若为以上的结构，则能以大放电进行大致的测定 且仅在最后以小放电进行细致的测定，由此，不需复杂的外部控制，就可 兼顾输入动态范围的扩大和最小分辨力的提高，并且可縮短测定时间。
例如，考虑将充电期间设为120 [ms]、时钟信号CLK的频率为160 [kHz] (振荡周期6.25 [ns])且将使用第一放电电路12的大放电能力与使用第 二放电电路13的小放电能力之比设定为64 : 1的情况。
在该条件下，在上述充电期间所输入的时钟信号CLK的脉冲数为19、 200时钟脉冲。另一方面，照度传感器100的测定最大值(输入动态范围 的上限)为在2时钟脉冲期间可将电容器Cl所蓄积的电荷在一次大放电 中放出的时刻。当输入这以上的电流时，输出电压Va降低，另一方面输 入电流值的积分测定成为不可能。在此，若小放电一次(最小分辨力)调 整为0.5[lx]，则大放电一次相当于32[lx]。因而，照度传感器100的最大 测定值为19、 200 [时钟脉冲]/2 [时钟脉冲/次]X32 [lx/次]:307、 200 [lx]。
这样，根据本实施方式的照度传感器100，不仅为120 [ms]这样短的 测定时间，并且可获得最小分辨力为0.5 [k]的高分辨力和测定最大值307、
200卩X]的幅度宽的输入动态范围。
此外，通过时钟信号CLK的频率提高、或光电二极管PD和充放电部 IO的平衡变化，存在使上述数值更提高的余地，但300、 OOO[lx]是相当于 夏天的太阳光的照度，由此在鉴于照明或自然光的测定用途时，可认为为 充分的性能。
另外，根据本实施方式的照度传感器100，伴随模拟/数字变换器的最 小分辨力提高，可将检测电流值縮小得较小，由此可将作为光电变换元件 所使用的光电二极管PD的面积缩小，并且可有助于使用其的照明装置或 电子设备的小型化。另外，如果将检测电流值縮小得较小，也可使测定范 围滑入强输入侧。
此外，在上述实施方式中，作为根据第二放电电路13的放电时间而 计算出充电期间期满后残存的电容器C1的电荷量的机构，以使用具备电 容器C3的第二放电电路13且对该放电次数进行计数的结构为例进行了说 明，但是本发明的结构并非限定于此，只要能够知道第二放电电路13的 放电时间，采用什么样的结构也可。
图4是表示本发明相关的照度传感器的第二实施方式的电路图。
例如，如图4所示，采用以下结构也可使用具备了恒定电流电路Il 和开关SW5的第二放电电路13'，在电容器Cl的充电期间期满后使开 关SW5导通，通过恒定电流电路II使电容器Cl的电荷以一定的比率进 行放电，并将该电荷量(运算放大器AMP的输出电压Va)变为规定值为 止的时间通过时钟信号CLK的计数等进行计测。
通过采用这样的结构，在基于第一放电电路12的大放电次数进行了 大致的测定后，只要针对电容器C1残存的少量的电荷而计测第二放电电 路13的放电时间即可，由此，即使来自光电二极管PD的输入电流较大时， 也可将该测定时间縮短。另外，由于没有必要将恒定电流电路Il的电流值 设定得太大，所以为了维持变换的最小分辨力，也不需将时钟信号CLK 的频率设定得太高。
接着，参照图5对本发明相关的照度传感器的第三实施方式进行详细 的说明。
图5是表示本发明相关的照度传感器的第三实施方式的电路图。
此外，本实施方式的照度传感器100由与上述的第一、第二实施方式 几乎相同的结构构成，其特征在于，使用受光特性不同的光电二极管PD1、 PD2而仅对作为目的的波长进行测定。于是，有关与第一、第二实施方式 相同的结构部分，通过付与与图l、图4相同的符号而省略详细说明，以
下，对本实施方式的特征部分进行重点的说明。
如图5所示，本实施方式的照度传感器100在电源端和接地端之间串 联连接受光特性不同的光电二极管PD1、 PD2，并且从其连接节点具有用 于将光变换为电流后输出的光电变换电路。
此外，本实施方式的照度传感器100中，模拟/数字变换器(充放电部 10及控制计算部20)采用以下结构将从光电二极管PD1、 PD2的连接 节点引出的差分输出作为输入电流，且输出具有期望的波长的光的照度所 对应的数字输出。其中，有关模拟/数字变换器的结构，并非限定于此，只 要是具备积分型运算放大器的模拟/数字变换器，使用什么样的结构也可。
如上述那样，当光电二极管PD1、 PD2串联连接时，由其连接节点所 引出的电流量成为从阳极朝向连接节点的光电二极管PD1的输出电流(电 流量il)中减去阴极朝向连接节点的光电二极管PD2的输出电流(电流 量i2)后的电流量。
例如，在预先使光电二极管PD1具有可对可见光和红外光进行受光的 第一受光特性(分光敏感度)且使光电二极管PD2具有可对红外线进行受 光的第二受光特性(分光敏感度)的情况下，可从两者的连接节点引出仅 依赖于可见光的照度的差分输出(电流量i1—i2)。
因而，即使在形成用于对成为目的的波长的光进行受光的光电变换元 件较难时，将两个光电变换元件串联连接且将相互的输出平衡在制造过程 中进行适当的调整，由此可仅对具有期望的波长的光进行测定。
另外，根据本实施方式，与利用图8的现有结构(利用多个光电二极 管以时间分割方式进行光电变换处理，并在各输出电流的模拟/数字变换处 理后进行两者的差分运算，而仅对作为目的的波长进行测定的结构)相比， 不需设置特别的运算电路，在实现成本降低或设置面积缩小上是有利的。
另外，根据本实施方式的结构，将光电二极管PD1、 PD2的差分输出 输入到具备积分型运算放大器的模拟/数字变换器，由此可使输入动态范围
增宽。
另外，根据本实施方式的结构，由于将光电二极管PD1、 PD2的光电 变换处理同时进行，与图8的现有结构相比，能够以一半量的时间完成照 度测定，另外，即使在作为测定对象的光的照度产生变化时，也可追从于 此获得正确的运算结果。
此外，当第一、第二实施方式的模拟/数字变换器(充放电部10及控 制计算部20)与光电变换元件(光电二极管)连接时，光电变换元件所内 置的寄生电容可通过从电源端流入的电流来满足，由此从光电变换元件输 出的电流的上升变快。在使两个光电变换元件串联连接的第三实施方式中 也同样，由于两方的寄生电容的电荷可通过从电源端流入的电流来满足， 所以可制作上升较快的照度传感器。
接着，参照图6A、图6B，对利用本发明相关的照度传感器100的电 子设备进行详细的说明。
图6A、图6B分别是利用照度传感器100的电子设备的一例的示意框图。
本图所示的电子设备具备先前说明的照度传感器100、对照度传感 器100付与测定命令的微机200、根据照度传感器100的测定结果进行点 亮控制的照明装置300、和成为微机200和照度传感器100及照明装置300 的信号传输路径的总线400 (流入I2C总线)。
此外，采用以下结构也可有关由照度传感器100所取得的测定结果 (DOUT)，如图6A所示， 一旦返回微机200后，从微机200对照明装 置300进行点亮控制，或如图6B所示，从照度传感器100向照明装置300 进行直接输入。
此外，作为上述电子设备的一例，可列举出便携式电话机终端，另外， 作为搭载有其的照明装置300，可假定为液晶显示器或键盘的背光灯。
例如，在键盘的背光控制的情况下，可认为进行以下控制在周围明 亮时熄灭而在周围灰暗时点亮。另外，在半透过型液晶显示器的背光灯控 制的情况下，可认为进行以下的控制在周围灰暗时使背光灯变暗，另一 方面随着周围变亮而使背光灯变亮，当周围进一步变亮而使背光灯熄灭。 另外，在完全透过型液晶显示器的背光灯控制的情况下，可认为进行随着
周围变亮而使背光灯变亮的控制。
此外，在上述的实施方式中，以本发明相关的模拟/数字变换器使用于 照度传感器的结构为例进行了说明，但本发明的使用对象并非限定于此， 以照度传感器以外的电流输出型传感器开始，也可较宽地适用于其他的应用。
另外，本发明的结构，除上述实施方式外，在不脱离发明的思想的范 围内可附加各种各样的变更。
例如，上述实施方式中，以大放电能力与小放电能力之比设定为64
:1的结构为例进行了说明，但本发明的结构并非限定于此，通过调整双 方的放电能力的平衡，也使输入动态范围或最小分辨力易于调整。例如， 通过将大放电能力相对提高，能够使输入动态范围的上限提高，从而如果 将小放电能力相对降低，则可提高最小分辨力。
另外，上述实施方式中，以在判断是否进行大放电之际，将与运算放 大器AMP的输出电压Va所比较参照的阈值电压(第四基准电压V4)设定 为Vref/2的结构为例进行了说明，但本发明的结构并非限定于此，可对 该阈值电压进行适当调整。此外，上述实施方式中，考虑在入射高强度的 光时输出电压Va减少得低于阈值电压的情况，为了持有某程度的余量 (margin)，将上述阈值电压设定为Vref/2。
此外，若对本发明的效果进行归纳，则根据本发明相关的模拟/数字变 换器，不需复杂的外部控制，可兼顾输入动态范围的扩大和最小分辨力的 提高，并且可縮短测定时间。
另外，根据本发明相关的照度传感器，随着模拟/数字变换器的最小分 辨力被提高，可使检查电流值縮小，从而就将作为光电变换元件所使用的 光电二极管的面积縮小，并且，有助于使用它的照明装置或电子设备的小 型化。
另外，根据本发明相关的照度传感器，不会导致电路规定的扩大或测 定时间的延长，可仅对目的的波长进行正确的测定。
另外，对本发明的产业上的可利用性进行描述，例如在有关数字输出 类型的照度传感器，在实现输入动态范围的扩大和最小分辨力的提高乃至 测定时间的縮短上，本发明是有用的技术。
针对优选实施方式说明了本发明，对于本领域技术人员而言显然所公 开的发明可进行各种各样的变形，而本发明并非限定于上述的实施方式。 当然，落入发明的思想和范围内的本发明的范围由所付随的权利要求书来 限定。
权利要求
1、一种模拟/数字变换器，具备充电电路，具有用于蓄积与输入电流对应的电荷的充电用电容器；和第一及第二放电电路，使蓄积到上述充电用电容器的电荷放电，通过在预先设定的充电时间之间，对上述充电用电容器进行充电，每当上述充电用电容器成为规定的充电量时，由第一放电电路进行放电，并且由第二放电电路对上述充电时间结束后的电荷进行放电，而基于第一放电电路的放电次数和第二放电电路的放电时间，输出与上述充电用电容器的充电量对应的电压的数字值。
2、 根据权利要求1所述的模拟/数字变换器，其特征在于，第二放电电路具有第二放电用电容器，上述放电时间是基于第二放电 用电容器的放电次数之值。
3、 根据权利要求1所述的模拟/数字变换器，其特征在于， 第二放电电路是恒定电流电路，上述放电时间是通过上述恒定电流电路使上述充电用电容器的充电电压成为规定的电压为止的时间。
4、 根据权利要求2所述的模拟/数字变换器，其特征在于， 上述充电电路，在规定的充电期间中，利用上述充电用电容器蓄积与输入电流对应的电荷，第一放电电路，在上述充电期间中，每当上述充电用电容器的充电量 达到规定的阈值时，利用第一放电用电容器使蓄积到上述充电用电容器的 电荷放电，第二放电电路，在上述充电期间期满后，利用持有比第一放电用电容 器还小的放电能力的第二放电电容器，将电荷按每规定量阶段性地进行放 电直到残存在上述充电用电容器中的电荷成为规定值为止。
5、 根据权利要求4所述的模拟/数字变换器，其特征在于，还具备控制计算部，对上述充电电路和第一及第二放电电路进行充放 电控制，并且根据第一及第二放电电路的总放电次数计算出上述充电电路 的充电量，进行与其结果对应的数字输出。
6、 根据权利要求5所述的模拟/数字变换器，其特征在于， 上述充电电路具备运算放大器；上述充电用电容器， 一端与上述运算放大器的反相输入端连接、另一端与上述运算放大器的输出端连接；第一恒定电压源，对上述运算放大器的正相输入端施加规定的第一基 准电压；第一开关，使上述输入电流的输入端和上述充电用电容器的一端之间 开闭；禾口第二开关，使上述充电用电容器的两端间短路， 第一放电电路包括第一放电用电容器，具有上述充电用电容器的1/m的电容，其中m》l;第三开关，使第一放电用电容器的一端与接地端之间、以及第一放电 用电容器的另一端与上述运算放大器的反相输入端之间分别开闭；和第四开关，使第一放电用电容器的两端和第一基准电压的施加端之间 分别开闭，第二放电电路包括第二放电用电容器，具有上述充电用电容器的1/n的电容，其中n>m;第五开关，使第二放电用电容器的一端与第二基准电压的施加端之 间、以及第二放电用电容器的另一端与上述运算放大器的反相输入端之间 分别开闭；和第六开关，使第二放电用电容器的两端与第一基准电压的施加端之间 分别开闭。
7、 根据权利要求6所述的模拟/数字变换器，其特征在于， 第二放电电路还具备第二恒定电压源，生成具有第一基准电压的1/k的电压值的第二基准电压，其中k〉1。
8、 根据权利要求7所述的模拟/数字变换器，其特征在于， 还具备比较电路，对上述运算放大器的输出电压、和第三及第四基准电压分别进行比较， -上述控制计算部，基于规定的时钟信号和上述比较电路的输出信号， 进行第一 第六开关的开闭控制。
9、 一种照度传感器，具有光电变换元件或光电变换电路，将光变换为电流；和 模拟/数字变换器，将所述光电变换元件或所述光电变换电路的输出作 为输入电流，而进行与照度对应的数字输出， 上述模拟/数字变换器包括充电电路，具有用于蓄积与上述输入电流对应的电荷的充电用电容 器；禾口第一及第二放电电路，使蓄积到上述充电用电容器的电荷放电， 通过在预先设定的充电时间之间，对上述充电用电容器进行充电，每 当上述充电用电容器成为规定的充电量时，由第一放电电路进行放电，并 且由第二放电电路对上述充电时间结束后的电荷进行放电，而基于第一放 电电路的放电次数和第二放电电路的放电时间，输出与上述充电用电容器 的充电量对应的电压的数字值。
10、 根据权利要求9所述的照度传感器，其特征在于，上述光电变换电路，将受光特性不同的第一、第二光电变换元件串联 连接而构成，并且从其连接节点将光变换为电流而输出。
11、 一种照度传感器，具备光电变换电路，将受光特性不同的第一、第二光电变换元件串联连接 而构成，并且从其连接节点将光变换为电流而输出；和模拟/数字变换器，包括将上述光电变换电路的输出作为输入电流的积 分型运算放大器，并且进行与照度对应的数字输出。
12、 一种照明装置，根据照度传感器的测定结果使其点亮控制， 上述照度传感器具备光电变换元件或光电变换电路，将光变换为电流；和模拟/数字变换器，将所述光电变换元件或所述光电变换电路的输出作 为输入电流，而进行与照度对应的数字输出，上述模拟/数字变换器包括充电电路，具有用于蓄积与上述输入电流对应的电荷的充电用电容器；禾口 第一及第二放电电路，使蓄积到上述充电用电容器的电荷放电，通过在预先设定的充电时间之间，对上述充电用电容器进行充电，每 当上述充电用电容器成为规定的充电量时，由第一放电电路进行放电，并 且由第二放电电路对上述充电时间结束后的电荷进行放电，而基于第一放 电电路的放电次数和第二放电电路的放电时间，输出与上述充电用电容器 的充电量对应的电压的数字值。
13、 一种电子设备，具有根据照度传感器的测定结果使其点亮控制的 照明装置，上述照度传感器具备光电变换元件或光电变换电路，将光变换为电流；和 模拟/数字变换器，将所述光电变换元件或所述光电变换电路的输出作 为输入电流，而进行与照度对应的数字输出， 上述模拟/数字变换器包括充电电路，具有用于蓄积与上述输入电流对应的电荷的充电用电容 器；禾口第一及第二放电电路，使蓄积到上述充电用电容器的电荷放电， 通过在预先设定的充电时间之间，对上述充电用电容器进行充电，每 当上述充电用电容器成为规定的充电量时，由第一放电电路进行放电，由 第二放电电路对上述充电时间结束后的电荷进行放电，而基于第一放电电 路的放电次数和第二放电电路的放电时间，输出与上述充电用电容器的充 电量对应的电压的数字值。
全文摘要
本发明提供一种模拟/数字变换器，具备充电电路，具有用于蓄积与输入电流对应的电荷的充电用电容器；第一及第二放电电路，使蓄积到上述充电用电容器的电荷放电，通过在预先设定的充电时间之间，对上述充电用电容器进行充电，每当上述充电用电容器成为规定的充电量时，由第一放电电路进行放电，由第二放电电路对上述充电时间结束后的电荷进行放电，而基于第一放电电路的放电次数和第二放电电路的放电时间，输出与上述充电用电容器的充电量对应的电压的数字值。由此，不需复杂的外部控制，就可兼顾输入动态范围的扩大和最小分辨力的提高，并且可缩短测定时间。
文档编号H05B37/02GK101106376SQ200710129180
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月13日 优先权日2006年7月14日
发明者上平祥嗣, 中田裕一郎, 藤野纯士 申请人:罗姆股份有限公司