CN106104232A - 受光器和便携型电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明以低成本提供能够检测出规定的波长区域的光的强度的受光器。该受光器具备：具有彼此相同的光谱灵敏度特性的第一受光元件(PD1)和第二受光元件(PD2)；和UV截止滤光片(11)，透过UV截止滤光片(11)的光入射至第一受光元件(PD1)，具备计算第一受光元件(PD1)的光电流与第二受光元件(PD2)的光电流的差值的减法器。

Description

受光器和便携型电子设备
技术领域
本发明涉及受光器和便携型电子设备。
背景技术
近年来，由于摄像机、非接触式传感器、方位传感器、加速度传感器、角速度传感器和照度传感器等的小型化，在智能手机等便携型电子设备中搭载有上述各种传感器。特别是在具有液晶面板的电子设备中，能够利用照度传感器测定周围的明亮度，根据周围的明亮度适当调整背光源的亮度。为了实现接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性的照度测定，已知有在照度传感器中设置多个光谱灵敏度特性不同的光电二极管，计算各个光电二极管的光电流的技术。
图24是以往的光传感器的截面图，图25是表示图24的光传感器的光谱灵敏度特性的图。如图24所示，光传感器具备光谱灵敏度不同的2个受光元件(PD1、PD2)。受光元件PD1和受光元件PD2为P型扩散层(P+)/N型阱层(N-Well)/P型基板(P-Sub)的3层构造，具备由PN结构成的2个光电二极管(PD_vis、PD_ir)。受光元件PD1中，P+层和P-Sub被接地，受光元件PD2中，P-Sub被接地，P+层和N-Well层彼此连接。
由此，如图25所示，能够由受光元件PD1得到PD_clear(PD_vis+PD_ir)的光谱灵敏度特性，由受光元件PD2得到PD_ir的光谱灵敏度特性。通过进行PD1(PD_clear)-PD2(PD_ir)的运算，能够得到与PD_vis相当的光谱灵敏度特性，成为峰值灵敏度与视觉灵敏度接近的特性，能够测定照度。
此外，作为智能手机的子终端，手表型的终端和眼镜型的便携型电子设备也已实用化，具有能够总是监视并管理携带者的心率和运动量等生物体信息的环境。另外，通过在野外使用的这些便携型电子设备中搭载紫外线传感器，测定太阳光中包含的紫外线强度，能够防止日晒、或记录白天受到的紫外线的累计量。由此，能够使用便携型电子设备来管理使用者的健康信息。优选这样具备除了检测照度以外，还检测紫外线等规定波长区域的光的强度的功能。
例如，在专利文献1中记载有具备UV传感器和照度传感器的紫外线测定装置。专利文献1的紫外线测定装置基于照度传感器的输出，判断是否为能够进行紫外线的测定的环境，在判断为是能够进行紫外线的测定的环境的情况下，利用UV传感器测定紫外线照射量。由此，能够测定准确的紫外线照射量。
专利文献1的装置是准确地测定紫外线的装置，在照度传感器的上部设置有仅使紫外线透过的盖部件，因此，不能准确地测定照度。因此，为了测定照度，还需要另外设置照度传感器用的传感器窗。
在具备照度传感器和紫外线传感器的便携型电子设备中，为了尽可能减少光传感器窗以提高设计性，尝试了使紫外线传感器的传感器窗和照度传感器的传感器窗共用。
在专利文献2中公开了在1个SOI基板上集成有可见光传感器和紫外线传感器的光传感器。根据专利文献2的光传感器，能够在使安装面积减小的同时测定紫外线强度和照度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国公开特许公报“特开2010-112714号公报(2010年5月20日公开)”
专利文献2：日本国特许公报“特许第5189391号公报(2013年2月1日登记)”
发明内容
发明要解决的技术问题
在专利文献2的光传感器中使用的可见光传感器和紫外线传感器具有彼此不同的截面构造(层叠构造)。如专利文献2那样，将具有彼此不同的截面构造的可见光传感器和紫外线传感器集成在1个SOI基板上并不容易，其结果，制造成本增大。
因此，本发明是鉴于上述的技术问题而做出的，其目的在于以低成本提供能够检测出规定的波长区域的光的强度的受光器和具备上述受光器的便携型电子设备。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述的技术问题，本发明的一个方面的受光器包括：通过光入射而流动光电流的受光元件；和基于上述光电流来检测上述光的强度的检测部，作为上述受光元件，具备彼此相邻地配置且具有彼此相同的光谱灵敏度特性的第一受光元件和第二受光元件，上述受光器具备规定的波长区域的光的透过率比该波长区域外的光的透过率低的光学滤光片，透过上述光学滤光片的光入射至上述第一受光元件，上述检测部具备计算上述第一受光元件的光电流与上述第二受光元件的光电流的差值的运算部。
发明效果
根据本发明的一个方面，能够以低成本提供能够检测出规定的波长区域的光的强度的受光器。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的受光器的受光部的截面图。
图2是实施方式1的受光器的受光部的平面图。
图3是表示实施方式1的受光器的结构的框图。
图4是表示A/D转换器的结构的框图。
图5是表示A/D转换器的动作的一个例子的时序图。
图6是表示光电二极管PD_uv的光谱灵敏度特性的图。
图7是表示UV截止滤光片的光谱透过率特性的图。
图8是表示实施方式1的光电二极管PD_uv对透过UV截止滤光片的光的光谱灵敏度特性的图。
图9是表示实施方式1的受光器的受光部整体的光谱灵敏度特性的图。
图10是本发明的实施方式2的受光器的第一受光元件的截面图。
图11是表示第一受光元件的各光电二极管的光谱灵敏度特性的图。
图12是表示取出光电二极管PD_uv的光电流时的开关的开闭状态的第一受光元件的截面图。
图13是表示取出全部的光电二极管的光电流时的开关的开闭状态的第一受光元件的截面图。
图14是表示取出光电二极管PD_ir的光电流时的开关的开闭状态的第一受光元件的截面图。
图15是表示测定紫外线强度时的实施方式2的受光器的结构的框图。
图16是表示测定照度时的实施方式2的受光器的结构的框图。
图17是表示测定照度时的实施方式2的受光器的结构的框图，(a)表示开关的第一开闭状态，(b)表示开关的第二开闭状态。
图18是本发明的实施方式3的受光器的第一受光元件的截面图。
图19是表示第一受光元件的各光电二极管的光谱灵敏度特性的图。
图20是表示UV/IR截止滤光片的光谱透过率特性的图。
图21是表示设置有UV/IR截止滤光片时的受光元件的光谱灵敏度特性的图。
图22是本发明的实施方式4的受光器的受光部的平面图。
图23是表示测定照度时的实施方式4的受光器的结构的框图，(a)表示开关的第一开闭状态，(b)表示开关的第二开闭状态。
图24是以往的光传感器的截面图。
图25是表示以往的光传感器的光谱灵敏度特性的图。
图26是实施方式5的受光器的受光部的平面图。
图27是本发明的实施方式5的受光器的受光部的截面图。
图28是表示实施方式5的受光器的结构的框图。
图29是表示实施方式5的光电二极管PD_uv对透过UV截止滤光片的光和没有透过UV截止滤光片的光的光谱灵敏度特性的图。
图30是表示实施方式5的受光器的受光部整体的光谱灵敏度特性的图。
具体实施方式
〔实施方式1〕
以下，基于图1～9对本发明的实施方式进行详细说明。
图3是表示本实施方式的受光器的结构的框图。受光器1包括：通过光入射而流动光电流的受光部10；和基于光电流来检测光的强度的传感器电路部20(检测部)。受光器1能够搭载于智能手机等便携型电子设备。
＜受光部＞
图2是本实施方式的受光器的受光部的平面图。受光部10包括在俯视时彼此相邻地配置的第一受光元件PD1和第二受光元件PD2。第一受光元件PD1根据入射的光的强度而流动光电流Iin1，第二受光元件PD2根据入射的光的强度而流动光电流Iin2。
图1是本实施方式的受光器的受光部的截面图。如图1所示，受光部10包括：第一受光元件PD1；第二受光元件PD2；和设置在第一受光元件PD1的上部的UV截止滤光片11(紫外线截止滤光片)。由此，透过UV截止滤光片11的光入射至第一受光元件PD1。
第一受光元件PD1和第二受光元件PD2具有相同的截面构造，分别包括：P型基板P_sub；形成在P型基板P_sub上的N型阱层N_well；形成在N型阱层N_well上的P型阱层P_well；和形成在P型阱层P_well上的N型扩散层N。此外，P型阱层、N型阱层和P型基板被接地(GND)。N型扩散层与电位比地的电位高的输出端子OUT连接。
第一受光元件PD1具有3个PN结，包括：由P型基板和N型阱层的PN结构成的光电二极管PD1_ir；由N型阱层和P型阱层的PN结构成的光电二极管PD1_vis；和由P型阱层和N型扩散层的PN结构成的光电二极管PD1_uv。
第二受光元件PD2具有3个PN结，包括：由P型基板和N型阱层的PN结构成的光电二极管PD2_ir；由N型阱层和P型阱层的PN结构成的光电二极管PD2_vis；和由P型阱层和N型扩散层的PN结构成的光电二极管PD2_uv。
UV截止滤光片11是紫外线的波长区域(波长400nm以下)的光的透过率比该紫外线的波长区域以外的光的透过率低的光学滤光片。UV截止滤光片11优选为将紫外线的波长区域的光遮断的滤光片。
在第一受光元件PD1和第二受光元件PD2的上表面，以使N型扩散层露出的方式设置有遮蔽部12。由此，来自外部的光入射至N型扩散层。
＜传感器电路部＞
如图3所示，传感器电路部20包括：A/D转换器ADC1；A/D转换器ADC2；和减法器21(运算部)。
A/D转换器ADC1与第一受光元件PD1连接，将光电流Iin1转换为数字信号而输出数字输出值ADCOUNT1。数字输出值ADCOUNT1与入射至第一受光元件PD1的光的强度对应。
A/D转换器ADC2与第二受光元件PD2连接，将光电流Iin2转换为数字信号而输出数字输出值ADCOUNT2。数字输出值ADCOUNT2与入射至第二受光元件PD2的光的强度对应。
减法器21计算数字输出值ADCOUNT2与数字输出值ADCOUNT1的差值(ADCOUNT2-ADCOUNT1)并输出。上述差值成为从入射至第二受光元件PD2的光的强度减去入射至第一受光元件PD1的光的强度而得到的结果。
(A/D转换器)
A/D转换器ADC1和ADC2具有相同的结构。参照图4对A/D转换器ADC(ADC1和ADC2)的结构进行说明。
图4是表示A/D转换器的结构的框图。
如图4所示，A/D转换器ADC包括输入端子IN、输出端子OUT、充电电路22、比较电路23、控制电路24和放电电路25。
充电电路22是由光电流Iin充电的电路，包括放大器电路AMP1和蓄积与光电流Iin相应的电荷的电容器C1。放大器电路AMP1中，反转输入端子与输入端子IN连接，非反转输入端子与地(0V)连接，输出端子与比较电路23连接。电容器C1设置在放大器电路AMP1的反转输入端子与输出端子之间。由此，放大器电路AMP1和电容器C1构成积分电路。
比较电路23是将充电电路的输出电压和基准电压(V1)进行比较的电路，包括比较器CMP1、开关SW31和基准电源V1。比较器CMP1中，非反转输入端子与充电电路22连接，反转输入端子经由开关SW31与充电电路22连接并且与基准电源V1连接，输出端子与控制电路24连接。开关SW31根据来自外部的切换信号进行开闭(导通/断开)，将充电电路22与比较器CMP1的反转输入端子以及基准电压(V1)的电连接导通/切断。基准电源V1对比较器CMP1的反转输入端子施加基准电压Vref。
控制电路24基于比较电路23的输出(比较结果)，在测定时间对放电电路25进行放电的次数进行计数，输出与该次数相应的数字值，包括触发器(FF)241和计数器242。FF241中，输入部与比较电路23连接，输出部与计数器242连接、并且与放电电路25连接。计数器242的输出部与输出端子OUT连接。
放电电路25在充电电路22的输出电压超过基准电压Vref时使充电电路22放电(使蓄积在电容器C1中的电荷放电)，包括电流源IREF和开关SW32。开关SW32的一个端子与电流源IREF连接，另一个端子与充电电路22以及输入端子IN连接。开关SW32根据切换信号(FF241的输出信号CHARGE)进行开闭(导通/断开)，将两者的电连接导通/切断。
(A/D转换器的动作)
图5是表示A/D转换器的动作的一个例子的时序图。图5中，CLK表示时钟信号，SW31表示开关SW31的开闭状态，SW32表示开关SW32的开闭状态，Vref表示基准电源V1的电压，VSIG表示充电电路22的输出，COMP表示比较电路23的输出，CHARGE表示在开关SW32的开闭中使用的控制电路24的输出。
转换动作开始前，开关SW31闭合。由此，充电电路22(积分电路)的输出VSIG被基准电源V1的电压Vref充电。
A/D转换器，通过开关SW31打开，能够以光电流Iin对电容器C1进行充电，进行AD转换动作。开关SW31的开放期间成为数据转换期间(充电期间，t_conv)，与测定时间对应。
在数据转换期间，首先，使开关SW32导通，由放电电路25，从电容器C1使一定的电荷(IREF×t_clk)放电(预充电动作)。接着，将开关SW32从导通切换为断开，充电电路22由来自受光元件PD的光电流Iin充电，其输出VSIG上升。当输出VSIG超过电压Vref时，比较电路23的输出COMP从低电压切换为高电压。由此，FF241的输出、即控制电路24的输出CHARGE从低电压切换为高电压，开关SW32导通，由放电电路25使一定的电荷(IREF×t_clk)放电。
接着，通过放电，充电电路22的输出VSIG下降，当输出VSIG低于电压Vref时，比较电路23的输出COMP从高电压切换为低电压。由此，FF241的输出、即控制电路24的输出CHARGE从高电压切换为低电压，开关SW32断开，放电停止。
然后，利用来自受光元件PD的光电流Iin，再次对充电电路22充电，与上述同样地进行动作。
另一方面，在数据转换期间(t_conv)的期间，计数器242对FF241的输出成为高电压的时间、即放电时间的次数进行计数，该计数值被作为与输入的电荷量相应的值进行数字输出。计数器242的输出成为A/D转换器ADC的输出ADCOUNT。
A/D转换器ADC进行动作，使得由光电流Iin充电的电荷量和由(IREF×t_clk)放电的电荷量相等，因此，根据“充电电荷量(Iin×t_conv)＝放电电荷量(IREF×t_clk×count)”，下述的式子成立。
count＝(Iin×t_conv)/(IREF×t_clk)
count：对放电时间进行计数而得到的值
Iin：输入电流值
IREF：基准电流值
t_conv：充电时间
t_clk：时钟周期
由此可知，对放电时间进行计数而得到的值(count)的最小分辩率由(IREF×t_clk)决定。
＜紫外线强度测定＞
接着，对在受光器1检测紫外线强度的原理进行说明。
图6是表示光电二极管PD_uv的光谱灵敏度特性的图。如图6所示，光电二极管PD_uv的光谱灵敏度特性的峰值波长为约450nm。另外，通过调整受光元件的PN结的结深度，能够调整该峰值波长。
此外，具备光电二极管PD_uv的第一受光元件PD1和第二受光元件PD2在紫外线的波长区域具有灵敏度。
图7是表示UV截止滤光片的光谱透过率特性的图。UV截止滤光片11的400nm以下的波长的光的透过率低，400nm以上的波长的光的透过率为大致100％。
图8是表示实施方式1的光电二极管PD_uv对透过UV截止滤光片的光的光谱灵敏度特性的图。
在受光器1的受光部10中，在第一受光元件PD1的上部设置有UV截止滤光片11，透过UV截止滤光片11的光入射至第一受光元件PD1。
因此，第一受光元件PD1的光谱灵敏度特性成为图8所示的光谱灵敏度特性。另一方面，在第二受光元件PD2的上部没有设置UV截止滤光片11，因此，第二受光元件PD2的光谱灵敏度特性成为图6所示的光谱灵敏度特性。
在受光器1的传感器电路部20中，减法器21计算数字输出值ADCOUNT2与数字输出值ADCOUNT1的差值。
由减法器21的计算得到的上述差值，成为从入射至第二受光元件PD2的光的强度减去入射至第一受光元件PD1的光的强度而得到的结果。因此，受光部10整体的光谱灵敏度特性能够看作是图9所示的光谱灵敏度特性。
由此，受光部10仅在波长为400nm以下的紫外线区域具有灵敏度，因此，受光器1能够准确地测定紫外线强度。
根据本实施方式的受光器1，使用了具有相同的层叠构造的第一受光元件PD1和第二受光元件PD2，因此，制造工序容易，能够降低成本。
另外，在受光器1中，为了测定紫外线强度，仅使用了由最表面的PN结构成的光电二极管PD_uv，但是，也能够通过使用由其它PN结构成的光电二极管PD_vis和光电二极管PD_ir来测定照度。
＜参考例＞
在以往的受光器中，为了测定紫外线强度，使用利用GaN类或ZnO类等的化合物半导体和SOI基板的光电二极管。因此，难以与信号处理用IC集成在同一芯片上，导致高成本化。
此外，例如，在使用具备使紫外线区域的光透过的滤光片的光接收器测定紫外线强度的情况下，难以在400nm以上的波长使灵敏度完全为零。此外，在干涉膜滤光片的情况下，与UV截止滤光片相比，层数增加，成本变高。另外，因为使用仅透过紫外线的滤光片，所以可见光区域的灵敏度下降。因此，在检测波长为400nm～700nm的范围的可见光的情况下，需要在紫外线检测用的光电二极管之外另外准备在可见光区域具有灵敏度的光电二极管。
＜其它＞
另外，在上述的说明中，例示了受光部10具备UV截止滤光片11的结构，但是并不限定于此。即，不限于UV截止滤光片11，也可以使用规定的波长区域的光的透过率比该波长区域外的光的透过率低的光学滤光片(光学带阻滤光片)。由此，能够使用受光器1，准确地测定上述规定的波长区域的光的强度。
〔实施方式2〕
基于图10～图17对本发明的另一个实施方式进行说明如下。另外，为了方便说明，对于与在上述实施方式中说明的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，省略其说明。
＜受光部＞
图10是本实施方式的受光部的第一受光元件的截面图。受光部110具备第一受光元件PD1和第二受光元件。第二受光元件的结构与第一受光元件PD1的结构相同，因此省略其说明。此外，与实施方式1的受光部同样，在第一受光元件PD的上部设置有UV截止滤光片，但是省略图示和详细说明。
如图10所示，受光部110的第一受光元件PD1具备5个开关SW1～5。开关SW1～SW1是用于通过改变第一受光元件PD1的各层的连接关系(各光电二极管的阳极和阴极的连接关系)，来改变第一受光元件PD1的光谱灵敏度特性的开关。通过控制开关SW1～5，能够取出任意的光电二极管的光电流。
开关SW1的一个端子与输出端子OUT连接，另一个端子与N型扩散层连接。
开关SW2的一个端子与输出端子OUT以及开关SW1的一个端子连接，另一个端子与N型阱层连接。
开关SW3的一个端子与GND连接，另一个端子与开关SW1的另一个端子以及N型扩散层连接。
开关SW4的一个端子与GND以及开关SW3的一个端子连接，另一个端子与P型阱层连接。
开关SW5的一个端子与开关SW4的另一个端子以及P型阱层连接，另一个端子与开关SW2的另一个端子以及N型阱层连接。
开关SW1～5的开闭由未图示的外部的控制部等控制。
图11是表示第一受光元件的各光电二极管的光谱灵敏度特性的图。图11中的PD_Clear是各光电二极管的光谱灵敏度特性的和。
图12是表示取出光电二极管PD_uv的光电流时的开关的开闭状态的第一受光元件的截面图。如图12所示，通过使开关SW1、SW4、SW5导通，使开关SW2、SW3断开，第一受光元件PD1成为对紫外线区域的光具有灵敏度的状态。此时，能够从第一受光元件PD1取出光电二极管PD_uv的光电流。此时的第一受光元件PD1的光谱灵敏度特性成为图11中的PD_uv所示的曲线那样。
图13是表示取出全部光电二极管的光电流时的开关的开闭状态的第一受光元件的截面图。如图13所示，通过使开关SW1、SW2、SW4导通，使开关SW3、SW5断开，第一受光元件PD1成为对紫外线区域、可见光区域和红外线区域的光具有灵敏度的状态(第一状态)。此时，能够从第一受光元件PD1取出全部光电二极管(PD_uv、PD_vis、PD_ir)的光电流。此时的第一受光元件PD1的光谱灵敏度特性成为图11中的PD_clear所示的曲线那样。
图14是表示取出光电二极管PD_ir的光电流时的开关的开闭状态的第一受光元件的截面图。如图14所示，通过使开关SW1、SW2、SW5导通，使开关SW3、SW4断开，第一受光元件PD1成为对红外线区域的光具有灵敏度的状态(第二状态)。此时，能够从第一受光元件PD1取出光电二极管PD_ir的光电流。此时的第一受光元件PD1的光谱灵敏度特性成为图11中的PD_ir所示的曲线那样。
另外，在传感器电路部中，通过将对从全部光电二极管PD_clare(PD_uv、PD_vis、PD_ir)取出的光电流进行转换而得到的数字输出值减去对从光电二极管PD_uv取出的光电流进行转换而得到的数字输出值和对从光电二极管PD_ir取出的光电流进行转换而得到的数字输出值，能够计算出与从光电二极管PD_vis取出的光电流对应的数字输出值。
因此，通过控制第一受光元件PD1的开关SW1～5的开闭，能够基于3个光电二极管各自的光谱灵敏度特性来测定光的强度。
＜紫外线强度测定＞
图15是表示测定紫外线强度时的本实施方式的受光器的结构的框图。
在测定紫外线强度的情况下，在第一受光元件PD1和第二受光元件PD2中，如参照图12说明的那样，使开关SW1、SW4、SW5导通，使开关SW2、SW3断开。
将从第一受光元件PD1取出的光电流输入A/D转换器ADC1，将从第二受光元件PD2取出的光电流输入A/D转换器ADC2。A/D转换器ADC1和ACD2进行电流-脉冲转换。
频率计数器122在预先设定的期间进行脉冲列的计数，将计数值存储在数据寄存器121的第一数据寄存器D0中。
频率计数器123在预先设定的期间进行脉冲列的计数，将计数值存储在数据寄存器121的第三数据寄存器D1中。
在此，上述计数值与换算为各受光元件(PD1、PD2)的光谱灵敏度的光强度成比例。在第一受光元件PD1的上部设置有UV截止滤光片11，因此，第一受光元件PD1的光谱灵敏度特性成为图8所示的光谱灵敏度特性。另一方面，第二受光元件PD2的光谱灵敏度特性成为图6所示的光谱灵敏度特性。
与入射至第一受光元件PD1的光强度成比例的、数字转换后的数据(计数值)被存储在第一数据寄存器D0中。此外，与入射至第二受光元件PD2的光强度成比例的、数字转换后的数据(计数值)被存储在第三数据寄存器D1中。
因此，通过从存储在第一数据寄存器D0中的计数值(D0[15:0])减去存储在第三数据寄存器D1中的计数值(D1[15:0])，能够计算紫外线强度。
＜照度测定＞
图16是表示测定照度时的本实施方式的受光器的结构的框图。
图17是表示测定照度时的本实施方式的受光器的结构的框图，(a)表示开关的第一开闭状态，(b)表示开关的第二开闭状态。
如图17所示，本实施方式的受光器101的传感器电路部120具备4个开关SW(SW11、SW12、SW21、SW22)。由此，能够切换第一受光元件PD1以及第二受光元件PD2与A/D转换器ADC1以及A/D转换器ADC2的连接。
此外，传感器电路部120具备使A/D转换器ADC1的数字输出值ADCOUNT1为α倍(α是常数)的乘法部124。α是为了使由减法器21计算出的照度的光谱灵敏度特性接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性而适当设定的系数。
在测定照度的情况下，在第一受光元件PD1和第二受光元件PD2中，交替地切换：如参照图13说明的那样，使开关SW1、SW2、SW4导通，使开关SW3、SW5断开的状态；和如参照图14说明的那样，使开关SW1、SW2、SW5导通，使开关SW3、SW4断开的状态。
具体地说，如图5所示，将测定照度的测定时间分为第一测定时间(第一期间)和第二测定时间(第二期间)。
例如，在第一测定时间中，使第一受光元件PD1为图13所示的开关的开闭状态，由此，从第一受光元件PD1的全部光电二极管PD_clear取出光电流，并输入A/D转换器ADC2。另外，使第二受光元件PD2为图14所示的开关的开闭状态，由此，从第二受光元件PD2的光电二极管PD_ir取出光电流，并输入A/D转换器ADC1。
此外，在第二测定时间中，使第一受光元件PD1为图14所示的开关的开闭状态，由此，从第一受光元件PD1的光电二极管PD_ir取出光电流，并输入A/D转换器ADC1。另外，使第二受光元件PD2为图13所示的开关的开闭状态，由此，从第二受光元件PD2的全部光电二极管PD_clear取出光电流，并输入A/D转换器ADC2。
将在第一测定时间中由减法器21计算出的照度和在第二测定时间中由减法器21计算出的照度进行平均化。由此，即使在光偏向地(偏向一方地)照射第一受光元件PD1和第二受光元件PD2的情况下，也能够不产生光入射量的偏向(偏向一方)、灵敏度的偏差和误差地检测照度。此外，第一受光元件PD1被UV截止滤光片11覆盖，但是能够将照度测定时的UV截止滤光片11的影响平均化而使其分散。其结果，能够降低UV截止滤光片11的影响。
〔实施方式3〕
基于图18～图21对本发明的另一个实施方式进行说明如下。另外，为了方便说明，对于与在上述实施方式中说明的部件具有相同的功能的部件，标注相同的符号，省略其说明。
＜受光部＞
图18是本实施方式的受光部的第一受光元件的截面图。受光部210具备第一受光元件PD1和第二受光元件。第二受光元件的结构与第一受光元件PD1的结构相同，因此省略说明。此外，与实施方式1的受光部同样，在第一受光元件PD的上部设置有UV截止滤光片，但省略图示和详细说明。
如图18所示，受光部210的第一受光元件PD1与实施方式2的受光部110的第一受光元件PD1同样，具备5个开关SW1～5。
＜照度测定＞
在受光部210的第一受光元件PD1中，在照度测定时，如图18所示，使开关SW1、开关SW5断开，使开关SW2、开关SW3、开关SW4导通，使光电二极管PD_uv短路，由此，第一受光元件PD1成为对可见光区域和红外线区域的光具有灵敏度的状态(第三状态)。由此，仅利用光电二极管PD_ir和光电二极管PD_vis。
即，在本实施方式的第一受光元件PD1和第二受光元件PD2中，光电二极管PD_clear成为光电二极管PD_ir和光电二极管PD_vis。
图19是表示第一受光元件的各光电二极管的光谱灵敏度特性的图。
在本实施方式的第一受光元件PD1和第二受光元件PD2中，使光电二极管PD_uv短路。由此，在第一受光元件PD1和第二受光元件PD2的光谱灵敏度特性中，能够抑制波长400nm以下的灵敏度，进行更接近视觉灵敏度的照度测定。
＜其它＞
另外，也可以在第一受光元件PD1和第二受光元件PD2的上部设置将紫外线区域的光和红外线区域的光截止的UV/IR截止滤光片(第二光学滤光片)。
图20是表示UV/IR截止滤光片的光谱透过率特性的图。
图21是表示设置有UV/IR截止滤光片时的受光元件的光谱灵敏度特性的图。
通过在第一受光元件PD1和第二受光元件PD2的上部设置将波长400nm以下的光和波长700nm以上的光截止的UV/IR截止滤光片，第一受光元件PD1和第二受光元件PD2的光谱灵敏度特性成为图21所示的光谱灵敏度特性。
由此，能够从第一受光元件PD1和第二受光元件PD2仅取出通过接受可见光区域的波长(400nm～700nm)的光而产生的光电流。其结果，能够得到接近视觉灵敏度(视觉灵敏度波长范围：400nm～700nm)的高精度的照度测定。
〔实施方式4〕
基于图22～图23对本发明的另一个实施方式进行说明如下。另外，为了方便说明，对于与在上述实施方式中说明的部件具有相同的功能的部件，标注相同的符号，省略其说明。
＜受光部＞
图22是本实施方式的受光器的受光部的平面图。如图22所示，受光部310具备第一～第四受光元件PD1～PD4。第一～第四受光元件PD1～PD4以将1个四边形4分割为田字的方式配置。
换言之，第一～第四受光元件PD1～PD4配置成2行2列。在纵方向上，第一受光元件PD1和第三受光元件PD3相邻，第二受光元件PD2和第四受光元件PD4相邻。此外，在横方向上，第一受光元件PD1和第二受光元件PD2相邻，第三受光元件PD3和第四受光元件PD4相邻。
在第一受光元件PD1和第四受光元件PD4的上部设置有未图示的UV截止滤光片。
＜照度测定＞
图23是表示测定照度时的本实施方式的受光器的结构的框图，(a)表示开关的第一开闭状态，(b)表示开关的第二开闭状态。
如图23所示，本实施方式的受光器301的传感器电路部320具备4个开关SW(SW11、SW12、SW21、SW22)。由此，能够切换第一～第四受光元件PD1～4与A/D转换器ADC1以及A/D转换器ADC2的连接。
在测定照度的情况下，在第一测定时间中，使第一受光元件PD1和第四受光元件PD4为图18所示的开关的开闭状态，由此，从第一受光元件PD1和第四受光元件PD4的全部光电二极管PD_clear取出光电流，并输入至A/D转换器ADC2。另外，使第二受光元件PD2和第三受光元件PD3为图14所示的开关的开闭状态，由此，从第二受光元件PD2和第三受光元件PD3的光电二极管PD_ir取出光电流，并输入至A/D转换器ADC1。
此外，在第二测定时间中，使第一受光元件PD1和第四受光元件PD4为图14所示的开关的开闭状态，由此，从第一受光元件PD1和第四受光元件PD4的光电二极管PD_ir取出光电流，并输入至A/D转换器ADC1。另外，使第二受光元件PD2和第三受光元件PD3为图18所示的开关的开闭状态，由此，从第二受光元件PD2和第三受光元件PD3的全部光电二极管PD_clear取出光电流，并输入至A/D转换器ADC2。
然后，将在第一测定时间中由减法器21计算出的照度和在第二测定时间中由减法器21计算出的照度进行平均化，由此，即使在光偏向地照射第一～第四受光元件PD1～4的情况下，也能够不产生光入射量的偏向、灵敏度的偏差和误差地检测照度。
此外，第一受光元件PD1和第四受光元件PD4被UV截止滤光片覆盖，但是能够将照度测定时的UV截止滤光片的影响平均化而使其分散。其结果，能够降低UV截止滤光片的影响。
在本实施方式的受光部310中，第一～第四受光元件PD1～PD4配置成2行2列，因此，与实施方式2的受光器相比，能够降低入射光的偏向和灵敏度的偏差，其结果，能够进行更高精度的照度测定。
〔实施方式5〕
基于图26～图30对本发明的另一个实施方式进行说明如下。另外，为了方便说明，对于与在上述实施方式中说明的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，省略其说明。
＜受光部＞
图26是本实施方式的受光器的受光部的平面图。如图26所示，受光部410具备在俯视时彼此相邻地配置的第一受光元件PD1和第二受光元件PD2。在第一受光元件PD1的上部的一部分设置有UV截止滤光片411。
图27是本实施方式的受光器的受光部的截面图。如图27所示，受光部410包括：第一受光元件PD1；第二受光元件PD2；和在第一受光元件PD1的上部的一部分设置的UV截止滤光片411。由此，透过UV截止滤光片411的光入射至第一受光元件PD1的具有UV截止滤光片411的区域，入射光直接入射至第一受光元件PD1的没有UV截止滤光片411的区域。
UV截止滤光片411的紫外线的波长区域内的光的透过率、紫外线的波长区域外的光的透过率、材料等，与实施方式1的UV截止滤光片11相同，但是在第一受光元件PD的上部的配置不同。
具体地说，UV截止滤光片411以覆盖N型扩散层N的一部分的方式设置在第一受光元件PD1的上部。透过UV截止滤光片411的光入射至在N型扩散层N的上部具有UV截止滤光片的区域，入射光直接入射至在N型扩散层N的上部不具有UV截止滤光片的区域。
图28是表示本实施方式的受光器的结构的框图。如图28所示，受光器401包括：通过光入射而流动光电流的受光部410；和基于光电流来检测光的强度的传感器电路部420。此外，传感器电路部420包括A/D转换器ADC1、A/D转换器ADC2和减法器21(运算部)。
＜紫外线强度测定＞
接着，对在受光器401中检测紫外线强度的原理进行说明。
图29是表示本实施方式的光电二极管PD_uv对透过UV截止滤光片的光和没有透过UV截止滤光片的光的光谱灵敏度特性的图。
在受光器401的受光部410中，以覆盖N型扩散层N的一部分的方式在第一受光元件PD1的上部设置有UV截止滤光片411。因此，透过UV截止滤光片411的光入射至在N型扩散层N的上部具有UV截止滤光片的区域，入射光直接入射至在N型扩散层N的上部没有UV截止滤光片的区域。
因此，第一受光元件PD1的光谱灵敏度特性成为图29所示的光谱灵敏度特性。另一方面，在第二受光元件PD2的上部没有设置UV截止滤光片411，因此，第二受光元件PD2的光谱灵敏度特性成为图6所示的光谱灵敏度特性。
在受光器401的传感器电路部420中，减法器21计算数字输出值ADCOUNT2与数字输出值ADCOUNT1的差值。
由减法器21的计算得到的上述差值，成为从入射至第二受光元件PD2的光的强度减去入射至第一受光元件PD1的光的强度而得到的结果。因此，受光部410整体的光谱灵敏度特性能够看作是图30所示的光谱灵敏度特性。
如上所述，在本实施方式的第一受光元件PD1中，透过UV截止滤光片411的光入射到在N型扩散层N的上部具有UV截止滤光片的区域，入射光直接入射到在N型扩散层N的上部没有UV截止滤光片的区域。
因此，将本实施方式的图29和上述实施方式1的图8进行比较时，光电二极管PD_uv的光谱灵敏度特性在波长为400nm以下的紫外线区域中不同。具体地说，实施方式1的第一受光元件PD1的光电二极管PD_uv在波长为380nm以下的区域中的受光灵敏度极小，而本实施方式的第一受光元件PD1的光电二极管PD_uv在波长为380nm以下的区域中具有一定量的受光灵敏度。
由此，如图9和图30所示，与上述实施方式1的受光器1相比，受光器401的由减法器21的计算得到的差值(计算值)变小，但是受光器401也与受光器1同样能够准确地测定紫外线强度。
此外，根据本实施方式的受光器401，UV截止滤光片411可以不覆盖第一受光元件PD1的全部上表面。因此，能够增大受光器401的设计自由度。
〔总结〕
本发明的第一方面的受光器(1)包括：通过光入射而流动光电流的受光元件；和基于上述光电流来检测上述光的强度的检测部(传感器电路部20)，上述受光器的特征在于：作为上述受光元件，具备彼此相邻地配置且具有彼此相同的光谱灵敏度特性的第一受光元件(PD1)和第二受光元件(PD2)，上述受光器具备规定的波长区域的光的透过率比该波长区域外的光的透过率低的光学滤光片，透过上述光学滤光片的光入射至上述第一受光元件，上述检测部具备计算上述第一受光元件的光电流与上述第二受光元件的光电流的差值的运算部(减法器)。
根据上述结构，第一受光元件和第二受光元件是具有彼此相同的光谱灵敏度特性的受光元件，因此，能够使用相同的层叠构造的受光元件。由此，制造工序变得容易，能够降低制造成本。
此外，根据上述结构，主要是除了上述规定的波长区域的光以外的光入射至第一受光元件，第一受光元件流动与该光的强度相应的光电流。另一方面，包含上述规定的波长区域的光的光入射至第二受光元件，第二受光元件流动与该光的强度相应的光电流。通过利用运算部计算第一受光元件的光电流与第二受光元件的光电流的差值，能够测定上述规定的波长区域的光的强度。
本发明的第二方面的受光器可以是以下结构：在上述第一方面中，上述第一受光元件和上述第二受光元件至少对紫外线的波长区域的光具有灵敏度，上述光学滤光片(UV截止滤光片11)的紫外线的波长区域的光的透过率低于该紫外线的波长区域外的光的透过率。
根据上述结构，主要是除了紫外线的波长区域的光以外的光入射至第一受光元件，第一受光元件流动与主要是除了紫外线的波长区域以外的光的强度相应的光电流。另一方面，包含紫外线的波长区域的光的光入射至第二受光元件，第二受光元件流动与包含紫外线的波长区域的光的光的强度相应的光电流。通过利用运算部计算第一受光元件的光电流与第二受光元件的光电流的差值，能够测定紫外线的波长区域的光的强度。
本发明的第三方面的受光器可以是以下结构：在上述第二方面中，上述第一受光元件和上述第二受光元件能够切换：对紫外线区域、可见光区域和红外线区域的光具有灵敏度的第一状态；和对红外线区域的光具有灵敏度的第二状态，在第一期间(第一测定时间)中，使上述第一受光元件为上述第一状态，使上述第二受光元件为上述第二状态，在与上述第一期间不同的第二期间(第二测定时间)中，使上述第一受光元件为上述第二状态，使上述第二受光元件为上述第一状态，上述检测部计算上述第一期间中的上述第一受光元件的光电流与上述第二受光元件的光电流的差值和上述第二期间中的上述第一受光元件的光电流与上述第二受光元件的光电流的差值的平均值。
通过计算第一期间中的第一受光元件的光电流与第二受光元件的光电流的差值，能够测定照度。
此外，根据上述结构，由第一期间中的第一受光元件和第二期间中的第二受光元件接受紫外线区域、可见光区域和红外线区域的光。此外，由第一期间中的第二受光元件和第二期间中的第一受光元件接受红外线区域的光。
即，与下述方案同等：在第一期间和第二期间中，将对紫外线区域、可见光区域和红外线区域的光具有灵敏度的受光元件和对红外线区域的光具有灵敏度的受光元件的配置调换而进行检测。
因此，即使在光偏向地照射第一受光元件和第二受光元件的情况下，也能够不产生偏向和灵敏度的偏差地检测照度。此外，第一受光元件被将紫外线波长区域的光截止的光学滤光片覆盖，但是能够降低光学滤光片对照度检测的影响。
本发明的第四方面的受光器可以是以下结构：在上述第二方面中，上述第一受光元件和上述第二受光元件能够切换：对可见光区域和红外线区域的光具有灵敏度的第三状态；和对红外线区域的光具有灵敏度的第二状态，在第一期间中，使上述第一受光元件为上述第三状态，使上述第二受光元件为上述第二状态，在与上述第一期间不同的第二期间中，使上述第一受光元件为上述第二状态，使上述第二受光元件为上述第三状态，上述检测部计算上述第一期间中的上述第一受光元件的光电流与上述第二受光元件的光电流的差值和上述第二期间中的上述第一受光元件的光电流与上述第二受光元件的光电流的差值的平均值。
根据上述结构，由第一期间中的第一受光元件和第二期间中的第二受光元件接受可见光区域和红外线区域的光。此外，由第一期间中的第二受光元件和第二期间中的第一受光元件接受红外线区域的光。
即，与下述方案同等：在第一期间和第二期间中，将对可见光区域和红外线区域的光具有灵敏度的受光元件和对红外线区域的光具有灵敏度的受光元件的配置调换而进行检测。
因此，即使在光偏向地照射第一受光元件和第二受光元件的情况下，也能够不产生偏向和灵敏度的偏差地检测照度。
此外，第一受光元件被紫外线截止滤光片覆盖，但是根据上述结构，能够降低照度测定中的紫外线截止滤光片的影响。
本发明的第五方面的受光器可以是以下结构：在上述第三方面或第四方面中，受光器还具备第二光学滤光片(UV/IR截止滤光片)，透过上述第二光学滤光片的光入射至上述第一受光元件和第二受光元件，上述第二光学滤光片的红外线的波长区域的光的透过率低于该红外线的波长区域外的光的透过率。
本发明的第六方面的便携型电子设备的特征在于，具备上述第一方面～第五方面中的任一方面的受光器。
本发明并不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。另外，通过将在各实施方式中分别公开的技术手段组合，能够形成新的技术特征。
产业上的可利用性
本发明能够适合作为在智能手机等便携型电子设备中搭载的受光器使用。
符号说明
1、101、301、401 受光器
10、110、210、310、410 受光部
11、411 UV截止滤光片(光学滤光片)
20、120、320、420 传感器电路部(检测部)
21 减法器(运算部)
Iin、Iin1、Iin2 光电流
PD1 第一受光元件
PD2 第二受光元件

Claims (5)

1.一种受光器，其具备：通过光入射而流动光电流的受光元件；和基于所述光电流来检测所述光的强度的检测部，所述受光器的特征在于：
作为所述受光元件，具备彼此相邻地配置且具有彼此相同的光谱灵敏度特性的第一受光元件和第二受光元件，
所述受光器具备规定的波长区域的光的透过率低于该波长区域外的光的透过率的光学滤光片，
透过所述光学滤光片的光入射至所述第一受光元件，
所述检测部具备计算所述第一受光元件的光电流与所述第二受光元件的光电流的差值的运算部。
2.如权利要求1所述的受光器，其特征在于：
所述第一受光元件和所述第二受光元件至少对紫外线的波长区域的光具有灵敏度，
所述光学滤光片的紫外线的波长区域的光的透过率低于该紫外线的波长区域外的光的透过率。
3.如权利要求2所述的受光器，其特征在于：
所述第一受光元件和所述第二受光元件能够切换：对紫外线区域、可见光区域和红外线区域的光具有灵敏度的第一状态；和对红外线区域的光具有灵敏度的第二状态，
在第一期间中，使所述第一受光元件为所述第一状态，使所述第二受光元件为所述第二状态，
在与所述第一期间不同的第二期间中，使所述第一受光元件为所述第二状态，使所述第二受光元件为所述第一状态，
所述检测部计算所述第一期间中的所述第一受光元件的光电流与所述第二受光元件的光电流的差值和所述第二期间中的所述第一受光元件的光电流与所述第二受光元件的光电流的差值的平均值。
4.如权利要求2所述的受光器，其特征在于：
所述第一受光元件和所述第二受光元件能够切换：对可见光区域和红外线区域的光具有灵敏度的第三状态；和对红外线区域的光具有灵敏度的第二状态，
在第一期间中，使所述第一受光元件为所述第三状态，使所述第二受光元件为所述第二状态，
在与所述第一期间不同的第二期间中，使所述第一受光元件为所述第二状态，使所述第二受光元件为所述第三状态，
所述检测部计算所述第一期间中的所述第一受光元件的光电流与所述第二受光元件的光电流的差值和所述第二期间中的所述第一受光元件的光电流与所述第二受光元件的光电流的差值的平均值。
5.一种便携型电子设备，其特征在于：
具备权利要求1～4中任一项所述的受光器。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107014489A (zh) * 2017-04-27 2017-08-04 浙江工业大学 一种光多参量传感cmos单片集成电路
CN107407594A (zh) * 2015-03-10 2017-11-28 夏普株式会社 光接收器及便携式电子设备
CN109738060A (zh) * 2018-12-18 2019-05-10 惠科股份有限公司 一种检测环境因素的传感装置及其使用方法
CN111912522A (zh) * 2019-05-09 2020-11-10 罗姆股份有限公司 照度传感器、电子机器及二维图像传感器
CN113295273A (zh) * 2020-02-21 2021-08-24 罗姆股份有限公司 照度传感器以及电子设备
US11855108B2 (en) 2018-09-04 2023-12-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging element and electronic device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10620042B2 (en) * 2015-05-12 2020-04-14 Profoot, Inc. Real time ultraviolet light reflectance imaging
CN105679779B (zh) * 2016-03-22 2019-06-21 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种红斑响应探测器
EP3229278B1 (en) * 2016-04-07 2023-08-09 ams AG Sensor device and method for manufacturing a sensor device
JP6757183B2 (ja) * 2016-06-03 2020-09-16 シャープ株式会社 受光器および携帯型電子機器
EP3729659B1 (en) * 2017-12-21 2023-05-31 ams International AG Method to operate an optical sensor arrangement with improved conversion accuracy and optical sensor arrangement

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0387483A1 (de) * 1989-03-16 1990-09-19 Landis & Gyr Business Support AG Ultraviolettlicht-Photodiode
CN1638136A (zh) * 2003-11-18 2005-07-13 松下电器产业株式会社 光电探测器
JP2006071581A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Terumo Corp 携帯電話
JP2007067331A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Matsushita Electric Works Ltd 紫外線センサ
CN102549401A (zh) * 2009-09-29 2012-07-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 检测流体流的uv剂量
CN102967364A (zh) * 2011-08-31 2013-03-13 夏普株式会社 传感器电路以及电子设备
US20130256513A1 (en) * 2012-03-19 2013-10-03 Rohm Co., Ltd. Optical sensor and output circuit thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01292220A (ja) * 1988-05-19 1989-11-24 Hamamatsu Photonics Kk 半導体光検出装置
JP5189391B2 (ja) 2008-03-27 2013-04-24 ラピスセミコンダクタ株式会社 光センサ
JP2010112714A (ja) 2008-11-04 2010-05-20 Murata Mfg Co Ltd 紫外線測定装置および紫外線測定方法
CN104488093B (zh) * 2012-09-11 2016-07-06 夏普株式会社 传感器、显示装置、便携电话和数码摄相机
JP6072527B2 (ja) 2012-12-05 2017-02-01 ローム株式会社 オートライト装置
TWI620445B (zh) * 2013-03-25 2018-04-01 Sony Corp 攝像元件及電子機器
JP6392654B2 (ja) * 2014-02-04 2018-09-19 エイブリック株式会社 光センサ装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0387483A1 (de) * 1989-03-16 1990-09-19 Landis & Gyr Business Support AG Ultraviolettlicht-Photodiode
CN1638136A (zh) * 2003-11-18 2005-07-13 松下电器产业株式会社 光电探测器
JP2006071581A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Terumo Corp 携帯電話
JP2007067331A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Matsushita Electric Works Ltd 紫外線センサ
CN102549401A (zh) * 2009-09-29 2012-07-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 检测流体流的uv剂量
CN102967364A (zh) * 2011-08-31 2013-03-13 夏普株式会社 传感器电路以及电子设备
US20130256513A1 (en) * 2012-03-19 2013-10-03 Rohm Co., Ltd. Optical sensor and output circuit thereof

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107407594A (zh) * 2015-03-10 2017-11-28 夏普株式会社 光接收器及便携式电子设备
CN107407594B (zh) * 2015-03-10 2019-04-16 夏普株式会社 光接收器及便携式电子设备
US10281323B2 (en) 2015-03-10 2019-05-07 Sharp Kabushiki Kaisha Light receiver and portable electronic apparatus
CN107014489A (zh) * 2017-04-27 2017-08-04 浙江工业大学 一种光多参量传感cmos单片集成电路
CN107014489B (zh) * 2017-04-27 2018-05-08 浙江工业大学 一种光多参量传感cmos单片集成电路
US11855108B2 (en) 2018-09-04 2023-12-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging element and electronic device
CN109738060A (zh) * 2018-12-18 2019-05-10 惠科股份有限公司 一种检测环境因素的传感装置及其使用方法
CN111912522A (zh) * 2019-05-09 2020-11-10 罗姆股份有限公司 照度传感器、电子机器及二维图像传感器
CN113295273A (zh) * 2020-02-21 2021-08-24 罗姆股份有限公司 照度传感器以及电子设备
CN113295273B (zh) * 2020-02-21 2023-12-19 罗姆股份有限公司 照度传感器以及电子设备

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