JP4862862B2 - 電磁波センシング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁波センシング装置に係り、特に、少なくとも２つのセンシングユニットを有し、周囲光および特定波長域の電磁波をそれぞれセンシングする電磁波センシング装置に関わる。

従来の技術中の電磁波センシング装置、例えば、光センシング装置は、光起電力効果により、センシングユニット、例えばフォトダイオードが受光できる光エネルギーを電子信号、即ち光電流に変換する。

光センシング装置は、周囲光を検出するために広く応用され、周囲光のセンシング回路は、液晶ディスプレイのバックライトパネルに適用され、主に、ディスプレイの内容を見る時に周囲光の輝度が表示効果に影響し、このセンシング回路により周囲光の輝度を検出し、ディスプレイを表示するバックライトモジュールが輝度の変更を発生し、バックライトモジュールが影響されない表示効果を発生する。例えば、周囲光が比較的に明るい室外では、携帯電話上のディスプレイがより高い輝度のバックライトを発生でき、使用者は、その中の内容をはっきり見ることができる一方、周囲光が比較的に暗い室内では、バックライトがより低い輝度を発生し、省電力の目的を達成する。

関連技術である、例えば、２００５年１０月６日に公開された特許文献１は、携帯装置内に取り付けられたセンシング装置を掲示している。そのうち、複数種類のセンサを掲示しており、例えば、センシング装置１０は、図１に示すように、複数のセンサ、例えば光センサ１１、および運動センサ１２を含み、この光センサ１１は、周囲光の強度を検出するために用いられ、運動センサ１２は、接近する物体およびその移動を検出するものである。この出願では、センシング装置１０は、１つの整合回路１３で各センシングユニットの信号および機能を整合し、ユーザインターフェース（図示せず）を提供し、他のメインホストで異なるセンシング機能を設定する。しかしながら、それぞれ異なるセンサは、異なるインターフェースおよび制御環境を備える。

また、例えば、２００７年４月１９日に公開された特許文献２に掲示された整合式センサは、図２に示すように、周囲光および移動物体検出に対しての整合センシング装置２０を含み、このセンシング装置２０は、エミッタ２１および電磁波を検出するセンサ２２を同時に備える。

このセンシング装置２０は、周囲光を検出するための機能を備え、さらに、メインホスト先のマイクロコントローラ２３に結合される。マイクロコントローラ２３は、センシング装置２０のモードを切り替えるためのもので、接近物体を検出するモードおよび周囲光を検出するモードを含み、さらに、検出した信号をマイクロプロセサ２４に転送し、マイクロプロセサ２４は、さらに他の素子２５に結合され、適当なデータを他の素子２５に出力できる。特に、センシング装置２０が物体移動を検出する時には、センサ２２はエミッタ２１から発生した電磁波を検出し、エミッタ２１は一旦オフしたときは、エミッタ２１から発生した電磁波を除いた信号を検出する。

上記従来の技術で行われた検出フローは、図３に示すように、主に、１つのセンシング装置内におけるセンサの運行方式を２つ示し、移動物体を検出するとともに、他の光源も検出できる。ステップＳ３０１では、このセンシング装置うちのエミッタが発射した既知波域の電磁波を示し、続いて、ステップＳ３０３では、接近物体を検出するモードにおいて、センサがエミッタから発生した電磁波を検出し、その後、ステップＳ３０５では、周囲光を検出するモードにおいて、他の光源を検出できる。
米国特許出願公開第２００５／２１９２２８号明細書 米国特許出願公開第２００７／８５１５７号明細書

従来の技術で提供した異なるセンシング機能のあるセンサを備えるセンシング装置とは違い、本発明の目的は、仕事モードの切替によりその中のセンシングユニットのセンシング範囲を設定し、２つの異なる電磁波域を検出できる電磁波センシング装置を提供することにある。

好ましい実施例である電磁波センシング装置は、周囲光を検出しかつ第１のセンシング信号を発生するための１または複数のセンシング素子、例えば、フォトダイオードを有する第１のセンシングユニットと、特定領域の電磁波を検出しかつ第２のセンシング信号を発生するための１または複数のセンシング素子を有する第２のセンシングユニットと、を含む。その後、検出信号処理手段で第１のセンシングユニットと第２のセンシングユニットのセンシング信号を受信し、データを処理し（信号変換を含み）、電磁波センシング装置の仕事モードを設定する。

第１のセンシングユニットと第２のセンシングユニットは、異なる光源をそれぞれ検出し、異なるニーズ（周囲光の検出および各波域の電磁波の検出）に応じて設定する。この電磁波センシング装置は、さらに、検出した光信号を電気信号に、例えばリニア変換（linear-to-linear）及び対数変換（linear-to-nature）できる。この検出信号処理手段は、センシング装置が受信する必要のある検出信号波域を設定でき、パラメータにより第１のセンシングユニットと第２のセンシングユニットの停止および運行開始、およびその運行時間をも制御できる。

本発明に係る電磁波センシング装置は、周囲光或いは特定の電磁波源の電磁波エネルギーを整合できるセンシングユニットであり、後段検出信号処理の回路、例えば、光信号を電気信号に変換するためのアナログ−デジタル信号変換回路と、電磁波センシング範囲の設定と、そのうちに転送したパラメータと、を含み、さらに、別の処理ユニットとの間の信号割り込み処理を含む。様々な設定により、最終的な出力値が一定の特性を有し、この製品を使用しているメーカが、異なる供給製品によって異なるハードウェアまたはソフトウェアの演算方法を使用しなくなる。

本発明に係る電磁波センシング装置は、主に、１つのセンシング装置において複数のセンシングユニットを設け、少なくとも異なる電磁波域を検出する２つの電磁波センシング装置を含み、実際の要求に応じてその中のセンシングユニットの検出範囲を設定できる。好ましい実施例では、周囲光及び特定波長領域の電磁波をそれぞれ検出できる。

図４は、本発明に係る電磁波センシング装置の好ましい実施例を示す図であり、図４に示すように、複数のセンシングユニットを有するセンシング装置４０を示し、少なくとも図示された第１のセンシングユニット４１と第２のセンシングユニット４２とを含み、特に、この２つのセンシングユニットは、異なる電磁波域をそれぞれ検出でき、いずれも、少なくとも一つのセンシング素子（図示せず）、例えば、フォトダイオードを含み、周囲光及び特定領域の電磁波をそれぞれ検出し、対応する検出信号（第１の検出信号および第２の検出信号を含む）を発生する。

上記の第１または第２のセンシングユニットで検出した特定範囲の電磁波は、可視光及び不可視光を含み、そのうちに含まれているセンシング素子は、複数のダイオード素子、例えば、フォトダイオードであり、その実施例は、基材上にＰＮ接合、金属層、ポリマーまたはその組合を有するダイオード素子である。各センシングユニットのセンシング素子は、製造プロセスのパラメータの補正により検出波域を変更し、製造プロセスで該素子の特性および電磁波を検出できる範囲を決定する。

センシング装置は、さらに、検出信号処理回路４３である後段の検出信号処理手段を含み、各センシングユニットのセンシング素子が発生した検出信号を受信し、信号変換ユニットにより電気光学信号変換を実行し、光信号を電気信号に変換し、通常に外部電磁波が発生する光信号はアナログ信号であるため、さらにデジタルの電気信号（電圧または電流信号を含む）に変換し、電磁波センシング装置の仕事モードによって結果を出力することができる。

さらに、この検出信号処理手段が、外部電磁輻射源の特定波長の電磁波を処理でき、かつ、パラメータにより第１のセンシングユニット４１と第２のセンシングユニット４２の停止および運行開始、および各センシングユニットの運行時間を制御し、特に、各センシングユニットの検出範囲内にその中の特定の電磁波センシング範囲（可視光及び不可視光を含む）を設定し、或いは、人目が識別できる周囲光等を制限する。

上記の仕事モードは、光をいつでも検出でき、かつ、割り込み条件に符合した後に割り込み要求を発するフルスピードモード、およびセンシング装置が運行停止の状態に入るスリープモードを含み、また、本発明に係る電磁波センシング装置４０は、さらに、半スリープモードを含み、この電磁波センシング装置を周期的に起動し、該電磁波源が発生する電磁波エネルギーを持続的に検出ではなく周期的に検出でき、このように作業消費電流を低下でき、かつ稼働を停止する必要はない。

続いて、上記の電磁波センシング装置４０の第１のセンシングユニット４１および第２のセンシングユニット４２には、さらに、電磁波フィルタ（図示せず）が含まれ、電磁波域を人目で識別できる電磁波波長域内にフィルタでき、例えば、電磁波域が４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波域において、うちの最大ピークが約５５０ｎｍであり、図５に示す人目で識別できる電磁波周波数応答図を参照する。

また、電磁波センシング装置４０は、さらに結合手段を含み、他のアプリケーション装置に結合され、転送インターフェースを介してメインホスト先に電気的に接続されることを含み、好ましい実施例がＩ^２Ｃ直列型転送インターフェースであり、そのため、センシング信号がＩ^２Ｃ直列型転送インターフェース規格に符合する信号に変換され、さらに、Ｉ^２Ｃ直列型転送ラインを介してメインホスト先に電気的に接続される。実際の応用は、さらに、ＵＳＢインターフェース、ＩＥＥＥ１４９４インターフェース、ＲＳ−２３２、または他の様々な工業規格に符合するインターフェースを含む。

一実施例では、本発明に掲示されている電磁波センシング装置は、さらに、２つ以上の割り込み点設定能力を提供し、上記の検出信号処理回路により１または複数の割り込み条件の判断を実行し、割り込み点毎が異なるエネルギー範囲に分布され、電磁波エネルギーがそのうち一つの割り込み条件に符合すると、メインホスト先に検出信号を発信することができる。割り込み点毎は、それぞれ、異なる電磁波エネルギーおよび信号強度に対応しており、この電磁波センシング装置は、より様々な検出信号を発生することができ、異なる要求に符合するとともにカスタマイズできる。

本発明に係る電磁波センシング装置の他の実施例は、図６に示す実施例のように、複数の電磁波センシングユニットを結合し、複数種類の電磁波源を検出できる電磁波センシング装置を形成する。

この例の電磁波センシング装置６０は、転送インターフェース６０５、制御ユニット６０４、及び信号変換ユニット６０３を同様に統合し、さらに、２つ以上のセンシングユニット６０１、６０２を含むため、電磁波センシング装置６０は、２つの波域以上の電磁波を検出でき、各センシングユニット６０１、６０２うちのセンシング素子（図示せず）も、異なる電磁波域の検出特性を有し、製造プロセスで決定できる。この２つのセンシングユニット６０１、６０２は、信号変換ユニット６０３に電気的に接続され、この信号変換ユニット６０３、制御ユニット６０４および転送インターフェース６０５を共用し、手動方式で使用する必要がある電磁波センシングユニットを切り替え或いは異なる電磁波源により異なる電磁波センシングユニットを起動、または同時に起動し、より広いセンシング範囲を発生する。本発明の範囲は、この実施例に限らない。

例えば、第１のセンシングユニット６０１は、周囲光を検出するセンシングユニットであり、主なセンシング範囲は、可視光の周波数域内にあり、第２のセンシングユニット６０２は、不可視光を検出でき、そのセンシング範囲は、不可視光の周波数域、例えば、紫外光や赤外光などである。第１のセンシングユニット６０１または第２のセンシングユニット６０２など複数の電磁波センシングユニットが、特定範囲の電磁波源を受けると、複数のアナログ信号を発生し、信号変換ユニット６０３により複数のデジタル信号に変換され、さらに、制御ユニット６０４により出力範囲の演算を行い、そのうち一つの割り込み条件に達するか否かを判断し、或いは、そのセンシングモード（フルスピードモード、スリープモードまたは半スリープモード）を制御し、メインホスト先６２へ割り込み要求を発信し、応答を待ってメインホスト先６２へセンシング信号を転送する。

本発明は、複数の割り込み点を設定でき、外部メインホスト先から設定インターフェースを介して設定し、また、２種の割り込みモードを決定でき、一つは振動幅値が設定値を超えると割り込みを発生し、もう一つは累積値が所定回数に達した後に割り込みを発生する。

以上のように、本発明に掲示している電磁波センシング装置は、２以上のセンシングユニット、信号変換、制御ユニットおよび転送インターフェースを統合整合するセンシング装置であり、センシング信号の演算、変換およびパラメータ設定を一つの装置内に統合整合することによって、製品が一致の特性を発生できる。

しかし、前記の説明は、単に本発明の好ましい具体的な実施例の詳細説明及び図面に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を局限するものではなく、本発明の請求の範囲は、特許請求の範囲に基づくべきであり、いずれの当該分野における通常の知識を有する専門家が本発明の分野の中で、適当に変更や修正などを実施できるが、それらの実施のことが本発明の請求の範囲内に含まれるべきことは言うまでもないことである。

従来技術のうち複数のセンサを有するセンシング装置を示す図である。 従来技術の整合センシング装置を示す図である。 従来技術の検出過程を示すフローチャートである。 本発明に係る電磁波センシング装置の好ましい実施例を示す図である。 人目で識別できる電磁波周波数応答図である。 本発明に係る電磁波センシング装置の好ましい実施例を示す回路ブロック図である。

符号の説明

１０ センシング装置
１１ 光センサ
１２ 運動センサ
１３ 整合回路
２０ センシング装置
２１ エミッタ
２２ センサ
２３ マイクロコントローラ
２４ マイクロプロセサ
２５ 他の素子
４０ センシング装置
４１ 第１のセンシングユニット
４２ 第２のセンシングユニット
４３ 検出信号処理回路
６０ センシング装置
６２ メインホスト先
６０１ 第１のセンシングユニット
６０２ 第２のセンシングユニット
６０３ 信号変換ユニット
６０４ 制御ユニット
６０５ 転送インターフェース

Claims (4)

1. 電磁波センシング装置であって、
   周囲光を検出しかつ第１のセンシング信号を発生するための少なくとも一つのセンシング素子を有する第１のセンシングユニットと、
   特定領域の電磁波を検出しかつ第２のセンシング信号を発生するための少なくとも一つのセンシング素子を有する第２のセンシングユニットと、
   各センシングユニットの検出範囲内にその中の特定の電磁波センシング範囲を決定するために第１のセンシングユニットと第２のセンシングユニットより検出した信号を受信し、信号変換ユニットによって前記センシング信号を電気信号にリニア変換および対数変換し、第１のセンシングユニットと第２のセンシングユニットで発生されたセンシング信号に基づいて、フルスピードモードと、スリープモードと、電磁波センシング装置を周期的に起動する半スリープモードとから電磁波センシング装置の仕事モードを設定することによって結果を出力する検出信号処理手段とを含み、
   検出信号処理手段は、パラメータにより第１のセンシングユニットまたは第２のセンシングユニットの運行状態を制御し、第１のセンシングユニットおよび第２のセンシングユニットは、電磁波域をフィルタする電磁波フィルタが含まれており、各センシングユニットのセンシング素子は、製造プロセスのパラメータの補正により検出範囲を変更することを特徴とする電磁波センシング装置。
2. 前記第１のセンシングユニットと前記第２のセンシングユニットは、１以上のダイオード素子を含み、前記ダイオード素子は、基材上にＰＮ接合、金属層、ポリマーまたはその組み合わせを有するダイオード素子であることを特徴とする請求項１記載の電磁波センシング装置。
3. 電磁波センシング装置であって、
   人目で識別できる周囲光を検出しかつ第１のセンシング信号を発生するための少なくとも一つのフォトダイオードおよび少なくとも一つの電磁波フィルタを有する第１のセンシングユニットと、
   特定領域の可視光及び不可視光を検出しかつ第２のセンシング信号を発生するための少なくとも一つのフォトダイオードおよび少なくとも一つの電磁波フィルタを有する第２のセンシングユニットと、
   第１のセンシングユニットおよび第２のセンシングユニットの電磁波検出領域を決定するために第１のセンシングユニットと第２のセンシングユニットに電気的に接続され、第１のセンシングユニットと第２のセンシングユニットより検出した信号を受信する時に、前記検出信号を電気信号にリニア変換および対数変換し、第１のセンシングユニットと第２のセンシングユニットで発生されたセンシング信号に基づいて、フルスピードモードと、スリープモードと、電磁波センシング装置を周期的に起動する半スリープモードとから電磁波センシング装置の仕事モードを設定することによってその結果を出力する検出信号処理回路とを含み、
   検出信号処理回路は、パラメータにより第１のセンシングユニットまたは第２のセンシングユニットの停止および運行開始、およびその運行時間を制御し、各センシングユニットのフォトダイオードは、製造プロセスのパラメータの補正により検出範囲を変更することを特徴とする電磁波センシング装置。
4. 前記フォトダイオードは、基材上にＰＮ接合、金属層、ポリマーまたはその組み合わせを有するダイオード素子であることを特徴とする請求項３記載の電磁波センシング装置。

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