JP2010127635A - 光検出半導体装置およびモバイル機器 - Google Patents

Abstract

【課題】照度検出機能、近接検出機能を有する小型の光検出半導体装置、およびモバイル機器を提供する。
【解決手段】光検出半導体装置１は、センサチップ１１、センサチップ１１を透明樹脂で樹脂封止した樹脂封止パッケージ１４、センサチップ１１の表面に配置されたカラーフィルタ１１ｆを備え、センサチップ１１には、センサ回路部１１ｃ、受光素子群１２ｍが形成されている。受光素子群１２ｍは、色に感度ピークを有する色用受光素子１２ｃと赤外光に感度ピークを有する赤外用受光素子１２ｉｒとで構成されている。色用受光素子１２ｃは、赤に感度ピークを有する赤用受光素子１２ｒ、緑に感度ピークを有する緑用受光素子１２ｇ、青に感度ピークを有する青用受光素子１２ｂを含む構成としてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、受光素子として色用受光素子および赤外用受光素子を備える光検出半導体装置、および光検出半導体装置を搭載したモバイル機器に関する。

近年、携帯電話などに代表される画面付きモバイル機器が広く利用されている。携帯性を向上させる必要があることから、モバイル機器の画面には薄くて軽い特徴を有する液晶パネルが標準的に使用されている。また、モバイル機器では、電池寿命を延長して利便性を高めることが求められている。例えば照度が低い夜などでは液晶バックライトの明るさを抑え、液晶パネルの消費電力を減少させることによりバッテリを長時間持たせることが可能となる。

このような背景から、画面の輝度を自動調整するための照度センサを搭載することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

つまり、周囲照度に応じた輝度で表示するために、モバイル機器に搭載することが可能な小型で安価な照度センサが求められている。また、周囲照度の範囲（ダイナミックレンジ）が広いことから照度検出範囲が広く、広いダイナミックレンジで高分解能を有する高精度な照度センサが求められている。

また、例えば携帯電話では、タッチパネル機能付き画面が採用され、入力ヒューマンインターフェースが向上されている。しかし、タッチパネル機能付きの携帯電話では、通話中にタッチパネル機能が人の肌を検出することがあり、タッチパネル機能が誤作動する問題が生じる恐れがある。したがって、被検出物としての人の肌（主に頬）を検出する検出センサが求められている。被検出物を検出する機能に対しては、光学式センサを適用することが可能であり、光学式の物体検出センサが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

従来の光検出半導体装置（照度センサ）を図８に基づいて説明する。

図８は、従来例に係る光検出半導体装置の概略構成を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）はセンサチップの平面図である。

従来の光検出半導体装置は、実装基板１１０、実装基板１１０に実装されたセンサチップ１１１、センサチップ１１１を被覆して保護するガラスカバー１１９、発光素子１１６、発光素子１１６に対応して配置されたレンズ１１８を備え、また、ガラスカバー１１９およびレンズ１１８を保持し、外光を遮断する遮光壁１１５を備える。

センサチップ１１１の表面にはカラーフィルタ１１１ｆが配置してある。また、ガラスカバー１１９には、赤外光をカットするガラスフィルタ１１９ｆが貼り付けてある。ガラスカバー１１９、ガラスフィルタ１１９ｆを用いることから小型化が困難であり、また小型化した場合には強度が低下するなどの問題があった。

センサチップ１１１の表面には、図示しない受光素子に対応させてカラーフィルタ１１１ｆが配置されている。カラーフィルタ１１１ｆは、赤色に対応する領域Ｒ、緑色に対応する領域Ｇ、青色Ｂに対応する領域に区分されている。また、センサチップ１１１には、センサ回路部１１１ｃが形成されている。

受光素子が検出した受光電流をセンサ回路部１１１ｃで演算処理することによって、光検出半導体装置としての機能（照度検出）を実現している。従来のセンサ回路部１１１ｃでは、照度測定のときのダイナミックレンジは、一定であり、センサ回路部１１１ｃが内蔵する増幅器の増幅率を変化させることはない。

したがって、照度の測定分解能を上げる場合、センサ回路部１１１ｃが内蔵するアナログ／デジタル変換部の分解能を上げるしか方法はなかった。しかし、アナログ／デジタル変換部の分解能を上げると回路規模が大きくなり、センサ回路部１１１ｃが大型化することから、パッケージサイズの大型化と価格増大を招くという問題がある。
特開平９−１４６０７３号公報 特開平３−３９６４０号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、受光素子として、色に感度ピークを有する色用受光素子と、赤外光に感度ピークを有する赤外用受光素子とを備え、受光素子の受光信号出力を演算処理する演算部を備えることにより、広い照度範囲（ダイナミックレンジ）に適用することが可能な照度検出機能と、近づいた被検出物を検出できる近接検出機能とを併せ持ち、小型でモバイル機器への適用が可能な小型の光検出半導体装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、本発明に係る光検出半導体装置を搭載することにより、照度検出機能および近接検出機能を備えた利便性の高いモバイル機器を提供することを他の目的とする。

本発明に係る光検出半導体装置は、光を電流に変換する複数種類の受光素子で構成される受光素子群と、赤外光を発光する発光素子とを備え、被検出物の検出および周囲照度の検出を実行する構成とされた光検出半導体装置であって、前記受光素子が検出した受光電流を電荷蓄積して受光電圧に変換する電圧変換部と、前記受光素子と前記電圧変換部との間に接続され前記受光素子が検出した受光電流を電荷蓄積するか否かを選定するシャッター部と、前記電圧変換部に接続され前記電圧変換部が変換した受光電圧を増幅して受光増幅電圧を出力する増幅部と、該増幅部が出力した受光増幅電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換部と、該アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル値を前記受光素子による受光信号出力として演算処理する演算部とを備え、前記受光素子群は、前記受光素子として、色に感度ピークを有する色用受光素子と、赤外光に感度ピークを有する赤外用受光素子とを含み、前記色用受光素子および前記赤外用受光素子が検出した受光電流に基づく受光信号出力を演算して周囲照度を検出し、前記発光素子を発光させたとき被検出物から反射した赤外光による前記赤外用受光素子での受光電流と周囲照度による前記赤外用受光素子での受光電流との受光電流差に基づいて被検出物を検出する構成としてあることを特徴とする。

この構成により、小型化を図ることが可能となり、高精度の照度検出に必要なダイナミックレンジを確保することが可能となるので、照度検出精度および分解能を落とさずに周囲照度の検出および被検出物の検出が可能で小型の光検出半導体装置とすることができる。

また、本発明に係る光検出半導体装置では、前記色用受光素子は、赤に感度ピークを有する赤用受光素子と、緑に感度ピークを有する緑用受光素子と、青に感度ピークを有する青用受光素子とを含み、前記演算部は、周囲照度ＹをＹ＝αＲ＋βＧ＋γＢ＋εＩｒ（ただし、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒは、それぞれ赤用受光素子、緑用受光素子、青用受光素子、赤外用受光素子に対応する受光信号出力。また、α、β、γ、εはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒに対する補正係数。）として算出する構成としてあることを特徴とする。

この構成により、視感度に適合させた分光感度に対応させて周囲照度を算出することから高精度に周囲照度を検出することが可能となる。

また、本発明に係る光検出半導体装置では、前記色用受光素子は、緑に感度ピークを有する緑用受光素子を含み、前記演算部は、周囲照度ＹをＹ＝βＧ＋εＩｒ（ただし、Ｇ、Ｉｒは、それぞれ緑用受光素子、赤外用受光素子に対応する受光信号出力。また、β、εはそれぞれＧ、Ｉｒに対する補正係数。）として算出する構成としてあることを特徴とする。

この構成により、受光素子群を簡略化することから、受光素子群およびセンサ回路部の面積を縮小して小型化することが可能となり、小型で安価な光検出半導体装置とすることができる。

また、本発明に係る光検出半導体装置では、前記シャッター部の開放時間は、検出した周囲照度に応じて変更される構成としてあることを特徴とする。

この構成により、電荷蓄積時間を制御して、照度検出精度および分解能を維持した状態で照度検出のダイナミックレンジを確保することが可能となり、周囲照度の状態によらず周囲照度を高精度に検出することができる。

また、本発明に係る光検出半導体装置では、前記シャッター部は、ＭＯＳ素子で構成されていることを特徴とする。

この構成により、容易かつ高精度にシャッター部の開放時間を制御することが可能となる。

また、本発明に係る光検出半導体装置では、前記受光素子群は、樹脂封止パッケージに樹脂封止されていることを特徴とする。

この構成により、ガラスフィルタを除去して樹脂封止パッケージとすることが可能となることから、小型化が可能な光検出半導体装置とすることができる。

また、本発明に係る光検出半導体装置では、被検出物の検出は、前記発光素子を発光させたとき被検出物から反射した赤外光による前記赤外用受光素子での受光電流と周囲照度による前記赤外用受光素子での受光電流との受光電流差を前記電圧変換部で受光電圧に変換し予め設定された近接閾値電圧と比較することによって実行されることを特徴とする。

この構成により、周囲照度の影響を排除して、被検出物からの反射光による受光信号のみに基づいて被検出物を検出することが可能となることから、被検出物までの距離を容易かつ高精度に検知することが可能となる。

また、本発明に係るモバイル機器は、表示画面および光検出半導体装置を備えるモバイル機器であって、前記光検出半導体装置は、本発明に係る光検出半導体装置であることを特徴とする。

この構成により、周囲照度に応じて表示画面の輝度を調整することが可能となり、表示画面の表示に要する電力を抑制して電池寿命を延長することができる利便性の高いモバイル機器とすることができる。

本発明に係る光検出半導体装置によれば、光を電流に変換する複数種類の受光素子で構成される受光素子群と、赤外光を発光する発光素子とを備え、被検出物の検出および周囲照度の検出を実行する構成とされた光検出半導体装置であって、前記受光素子が検出した受光電流を電荷蓄積して受光電圧に変換する電圧変換部と、前記受光素子と前記電圧変換部との間に接続され前記受光素子が検出した受光電流を電荷蓄積するか否かを選定するシャッター部と、前記電圧変換部に接続され前記電圧変換部が変換した受光電圧を増幅して受光増幅電圧を出力する増幅部と、該増幅部が出力した受光増幅電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換部と、該アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル値を前記受光素子による受光信号出力として演算処理する演算部とを備え、前記受光素子群は、前記受光素子として、色に感度ピークを有する色用受光素子と、赤外光に感度ピークを有する赤外用受光素子とを含み、前記色用受光素子および前記赤外用受光素子が検出した受光電流に基づく受光信号出力を演算して周囲照度を検出し、前記発光素子を発光させたとき被検出物から反射した赤外光による前記赤外用受光素子での受光電流と周囲照度による前記赤外用受光素子での受光電流との受光電流差に基づいて被検出物を検出する構成としてあることから、小型化を図ることが可能となり、高精度の照度検出に必要なダイナミックレンジを確保することが可能となるので、照度検出精度および分解能を落とさずに周囲照度の検出および被検出物の検出が可能で小型の光検出半導体装置とすることができるという効果を奏する。

また、本発明に係るモバイル機器によれば、表示画面および光検出半導体装置を備えるモバイル機器であって、前記光検出半導体装置は、本発明に係る光検出半導体装置であることから、周囲照度に応じて表示画面の輝度を調整することが可能となり、表示画面の表示に要する電力を抑制して電池寿命を延長することができる利便性の高いモバイル機器とすることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１ないし図５に基づいて、本実施の形態に係る光検出半導体装置について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置の概略構造を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）はセンサチップの平面図である。

本実施の形態に係る光検出半導体装置１は、セラミックなどの実装基板１０、実装基板１０に実装されたセンサチップ１１、センサチップ１１を透明樹脂で樹脂封止した樹脂封止パッケージ１４、樹脂封止パッケージ１４の周囲を被覆して不要な外来光の入射を防止する遮光樹脂部１５、センサチップ１１の表面に配置されたカラーフィルタ１１ｆを備える。

センサチップ１１は、いわゆるＣＭＯＳイメージセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ イメージセンサ）で構成されていることから、受光素子１２（受光素子群１２ｍ）およびセンサ回路部１１ｃを備えている。

また、光検出半導体装置１は、実装基板１０に実装され赤外光を発光する発光素子１６、発光素子１６を被覆する発光用樹脂封止部１７を備える。発光素子１６は、いわゆるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成されている。

センサチップ１１には、センサ回路部１１ｃ、受光素子群１２ｍが形成されている。受光素子群１２ｍは、色に感度ピークを有する色用受光素子１２ｃと赤外光に感度ピークを有する赤外用受光素子１２ｉｒとで構成されている。

赤外光を発光する発光素子１６と赤外用受光素子１２ｉｒとを備えることから、赤外光を発光して被検出物へ照射し、被検出物からの反射光を検出することが可能となる。つまり、被検出物の存否（被検出物までの距離）を検出することが可能となる。また、色用受光素子１２ｃによって、周囲照度を検出することが可能となる。

なお、色用受光素子１２ｃは、赤に感度ピークを有する赤用受光素子１２ｒ、緑に感度ピークを有する緑用受光素子１２ｇ、青に感度ピークを有する青用受光素子１２ｂを含む構成としてある。

色用受光素子１２ｃ（赤用受光素子１２ｒ、緑用受光素子１２ｇ、青用受光素子１２ｂ）に対してカラーフィルタ１１ｆが配置されている。カラーフィルタ１１ｆは、赤色に対応する領域Ｒ、緑色に対応する領域Ｇ、青色Ｂに対応する領域、さらに赤外光に対応する領域Ｉｒに区分されている。

色用受光素子１２ｃ、赤外用受光素子１２ｉｒは、カラーフィルタ１１ｆを介して光を受光することから、それぞれの感度ピークを有することが可能となる。

なお、色用受光素子１２ｃ（赤用受光素子１２ｒ、緑用受光素子１２ｇ、青用受光素子１２ｂ）、赤外用受光素子１２ｉｒを特に区別して記載する必要が無い場合は、単に受光素子１２として説明することがある。

上述したとおり、受光素子群１２ｍは、樹脂封止パッケージ１４に樹脂封止されている。したがって、ガラスフィルタを除去した小型化が可能な光検出半導体装置１とすることができる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置のセンサチップが内蔵するセンサ回路部の等価回路の概要を示すブロック図であり、（Ａ）は発光素子および受光素子から出力までの回路全体の構成を示し、（Ｂ）は受光素子の受光電流を取り出す隣接回路の構成を示す。なお、詳細な動作状態は図３のタイミングチャートで説明する。

本実施の形態に係るセンサ回路部１１ｃ（光検出半導体装置１）は、受光素子１２が検出した受光電流を電荷蓄積して受光電圧に変換する電圧変換部２１ｖと、受光素子１２と電圧変換部２１ｖとの間に接続され受光素子１２が検出した受光電流を電荷蓄積するか否かを選定するシャッター部２１ｓと、電圧変換部２１ｖに接続され電圧変換部２１ｖが変換した受光電圧を増幅して受光増幅電圧を出力する増幅部２１ａと、増幅部２１ａが出力した受光増幅電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換部２２（Ａ／Ｄ変換部）と、アナログ／デジタル変換部２２で変換されたデジタル値を受光素子１２による受光信号出力として演算処理する演算部とを備える。

シャッター部２１ｓが開放状態（オン状態）となっている期間、受光素子１２からの電荷は、電圧変換部２１ｖに蓄積される。

なお、演算部は、具体的には、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２６で構成されている。したがって、予め組み込まれたプログラムにしたがって、受光素子１２で検出された受光電流に基づく受光信号に対する演算処理を施すことが可能となる。また、センサ回路部１１ｃは、ＤＳＰ２６と連携して動作するレジスタ２３、Ｉ²Ｃインターフェース部２７を備えている。ＤＳＰ２６、レジスタ２３、Ｉ²Ｃインターフェース部２７自体の動作は一般に知られた技術であるので詳細な説明は省略する。

レジスタ２３からの出力は、出力端子Ｐｏｕｔから、「Ｈ」信号、「Ｌ」信号として出力され、被検出物の存否情報を出力することができる。また、Ｉ²Ｃインターフェース部２７は、シリアルクロック端子２７ｃ、シリアルデータ端子２７ｄを備え外部との連携を円滑に処理する構成としてある。検出した周囲照度をシリアルデータ端子２７ｄから出力することができる。

また、デジタル信号処理に必要なクロックパルスを形成する発振器２５、発振器２５で形成されたクロックパルスに基づいてタイミング信号を発生するタイミング発生器２４、タイミング発生器２４からのパルスに基づいて発光素子１６の発光を制御するＬＥＤドライバ２８を備える。

また、センサ回路部１１ｃは、さらに、増幅部２１ａを切り換えて増幅部２１ａの出力（受光増幅電圧）をアナログ／デジタル変換部２２で読み出し可能とする出力選択部２１ｃ、電圧変換部２１ｖに蓄積された電荷をリセットする電荷リセット部２１ｒとを備える。電荷リセット部２１ｒをオン状態とすることによって、電圧変換部２１ｖの初期化が実行される。電圧変換部２１ｖは、キャパシタで構成されており、蓄積される電荷量を精度良く受光電圧に変換することが可能である。

なお、センサチップ１１は、ＣＭＯＳイメージセンサで構成してあることから、シャッター部２１ｓ、電圧変換部２１ｖ、増幅部２１ａ、出力選択部２１ｃ、電荷リセット部２１ｒは、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）素子で構成されている。ＭＯＳ素子で構成することから、容易かつ高精度にシャッター部２１ｓの開放時間Ｔｓｏｎ（図３参照）を制御することが可能となる。

シャッター部２１ｓ、電荷リセット部２１ｒ、出力選択部２１ｃの制御は、ＤＳＰ２６に組み込まれたプログラムに対応させて適宜の制御パルスを印加することによって実行することが可能である。

図３は、本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置の等価回路の動作状態を説明するタイミングチャートである。

光検出半導体装置１は、検出モード（センシング機能）として、被検出物を検出する近接検出モード（近接検出機能）、周囲照度を検出する照度検出モード（照度検出機能）を備える。近接検出モードと照度検出モードの切り換えは、予め設定された周期で相互に切り換えられる時分割構成としてある。

近接検出モードでは、発光素子１６を発光させ、被検出物からの反射光を受光素子１２（赤外用受光素子１２ｉｒ）で検出し、予め設定した近接閾値Ｖｔｈｎを越えるか否かで被検出物の有無を検出することができる構成としてある。

また、照度検出モードでは、周囲光による受光電流を受光電圧に変換する電圧変換部２１ｖ（キャパシタ）に電荷を蓄積し、蓄積した電荷量（受光電圧）を検出することによって、周囲照度を検出することができる構成としてある。

図３では、（Ａ）検出物状態、（Ｂ）タイミング発生器、（Ｃ）ＬＥＤドライバ、（Ｄ）受光信号（受光電流）、（Ｅ）シャッター部、（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）、（Ｇ）Ａ／Ｄ変換部、（Ｈ）電荷リセット部、（Ｊ）検出モードに区分し、それぞれの状態を波形で示してある。以下、動作状態を説明する。

（Ｂ）タイミング発生器では、タイミングチャートを進行させる基本クロックパルスが適宜の周期で発生され、各部の動作は、基本クロックパルスの周期によって制御され、基本クロックパルスの周期に同期することとなる。

（Ｊ）検出モードでは、「近接検出モード」と「照度検出モード」が予め設定された適宜の周期で切り換えられる。近接対応周期Ｔｎ１は近接検出モードに対応し、照度対応周期Ｔｂ１は照度検出モードに対応し、近接対応周期Ｔｎ２は近接検出モードに対応し、照度対応周期Ｔｂ２は照度検出モードに対応している。なお、タイミング発生器２４のクロックパルスの影響で１パルス分の境界領域を生じ、近接検出モードと照度検出モードとの切り換えを安定化させている。

（Ａ）検出物状態では、被検出物の「あり」、「なし」の状態を示している。近接対応周期Ｔｎ１、照度対応周期Ｔｂ１では被検出物は存在しない状態を示している。また、近接対応周期Ｔｎ２、照度対応周期Ｔｂ２では被検出物が存在する状態を示している。

近接検出モードで被検出物を検出する場合、（Ｃ）ＬＥＤドライバで示すとおり、ＬＥＤドライバ２８から発光素子１６へ駆動パルスが印加され、発光素子１６からは赤外光が発光される。なお、近接検出モードでは、（Ｅ）シャッター部で示すとおり、発光素子１６の駆動と同期させてシャッター部２１ｓが開閉される。つまり、発光素子１６が発光する期間でのみシャッター部２１ｓを開放状態とし、電圧変換部２１ｖでの電荷の蓄積を行い、不要な外乱光が入射することを抑制している。

近接対応周期Ｔｎ１では、被検出物は存在しないことから、（Ｄ）受光信号（受光電流）で示すとおり受光素子１２による受光電流は、発生しないので検出情報は生成されない。しかし、近接対応周期Ｔｎ２では、被検出物が存在することから、（Ｄ）受光信号（受光電流）で示すとおり、受光信号（受光電流）が発生する。

近接検出モードでの被検出物の検出は、（Ｄ）受光信号（受光電流）で示す受光信号（受光電流）によって検出することが可能である。例えば、近接対応周期Ｔｎ２で、赤外用受光素子１２ｉｒは、被検出物からの反射光（赤外光）を受光信号ＳＧｒとして検出することができる。他方、赤外用受光素子１２ｉｒは、反射光に併せて周囲照度（周囲の明るさ）による入射光も検出している。

したがって、受光信号の基準位置は、周囲照度信号ＳＧｃとなっている。受光信号ＳＧｒと周囲照度信号ＳＧｃとの差（つまり、受光電流差）を検出対象（近接受光信号ＳＧｎ）とすることによって、周囲照度による影響を排除し、被検出物からの反射光による受光信号のみに基づいて被検出物を検出することが可能となることから、被検出物までの距離を容易かつ高精度に検知することが可能となる。

上述したとおり、近接受光信号ＳＧｎ（受光電流：近接受光電流）に対応して電圧変換部２１ｖには電荷が蓄積され、（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）として検出することができる。また、（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）で示すとおり、近接受光信号ＳＧｎによる電荷の蓄積は、複数回のパルスを積分した形態とすることになり、予め設定した近接閾値電圧Ｖｔｈｎに対して比較して判別することによって、被検出物の有無を検出することができる。

つまり、本実施の形態では、発光素子１６を発光させたとき被検出物から反射した赤外光による赤外用受光素子１２ｉｒでの受光電流と周囲照度による赤外用受光素子１２ｉｒでの受光電流との受光電流差に基づいて被検出物を検出する構成としてある。

さらに言えば、被検出物の検出は、発光素子１６を発光させたとき被検出物から反射した赤外光による赤外用受光素子１２ｉｒでの受光電流と周囲照度による赤外用受光素子１２ｉｒでの受光電流との受光電流差を電圧変換部２１ｖで受光電圧に変換し予め設定された近接閾値電圧Ｖｔｈｎと比較することによって実行される。

したがって、周囲照度の影響を排除して、被検出物からの反射光による受光信号のみに基づいて被検出物を検出することが可能となることから、被検出物までの距離を容易かつ高精度に検知することが可能となる。

（Ｇ）Ａ／Ｄ変換部で示すとおり、近接検出モードの終了に同期させた信号Ｓａｄによって出力選択部２１ｃをオン状態とするので、（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）で示した電荷蓄積量（電圧変換部２１ｖの充電電圧）は、増幅部２１ａを介してアナログ／デジタル変換部２２へ入力されＡＤ変換される。

信号Ｓａｄによる処理が終了した直後に、信号Ｓｒｔによって電荷リセット部２１ｒをオン状態とするので、電圧変換部２１ｖは初期化される。本実施の形態では、例えば（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）を電源電圧Ｖｃｃに設定して初期化している。

なお、上述したとおり、増幅部２１ａは、電圧変換部２１ｖが変換した受光電圧を増幅して受光増幅電圧としている。つまり、アナログ／デジタル変換部２２へは、電荷蓄積量（受光電流）に対応する受光増幅電圧が入力される。

なお、説明の都合上、近接閾値電圧Ｖｔｈｎを（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）の波形と併せて記載したが、近接閾値電圧Ｖｔｈｎは、予めデジタル値に変換され、レジスタ２３に格納されている。

アナログ／デジタル変換部２２でＡＤ変換されたデジタル値は、レジスタ２３に格納されることから、レジスタ２３で受光電圧（デジタル値）と近接閾値電圧Ｖｔｈｎ（デジタル値）とを比較し、比較結果を出力端子Ｐｏｕｔから、「Ｈ」信号、「Ｌ」信号として出力し、被検出物の存否情報を出力することができる。

なお、本実施の形態では、受光素子１２からＧＮＤ（接地電位）へ受光電流が流れる構成としてあることから、（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）で示す波形は、電位が下がる方向で電荷が蓄積される形態となっている。しかし、回路構成を変更することによって、電位が上がる方向で電荷が蓄積される構成とすることも可能である。

照度検出モードで周囲照度を検出する場合、発光素子１６は非発光状態とされる（（Ｃ）ＬＥＤドライバ）。他方、シャッター部２１ｓは、開放状態（オン状態）とされ開放時間Ｔｓｏｎの間、受光素子１２（色用受光素子１２ｃ、赤外用受光素子１２ｉｒ）が検出した受光電流が（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）で示すとおり、電荷として蓄積される。なお、上述したとおり、回路構成の関係から、電荷蓄積量は、電位が下がる方向で蓄積されている。

シャッター部２１ｓの開放時間Ｔｓｏｎ（電荷蓄積時間）は、周囲照度に応じて適宜調整することが可能である（図５でさらに説明する。）。

照度検出モードを終了するとき、照度検出モードの終了に同期させた信号Ｓａｄによって出力選択部２１ｃをオン状態にする。したがって、（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）で示した電荷蓄積量（電圧変換部２１ｖの充電電圧：受光電圧）は、増幅部２１ａを介してアナログ／デジタル変換部２２へ入力されＡＤ変換される。

近接検出モードの場合と同様、照度検出モードの場合も、信号Ｓａｄによる処理が終了した直後に、信号Ｓｒｔによって電荷リセット部２１ｒをオン状態とするので、電圧変換部２１ｖを初期化することが可能となる。本実施の形態では、上述したとおり、（Ｆ）電荷蓄積量（受光電圧）を電源電圧Ｖｃｃに設定して初期化している。

なお、上述したとおり、増幅部２１ａは、電圧変換部２１ｖが変換した受光電圧を増幅して受光増幅電圧としている。つまり、アナログ／デジタル変換部２２へは、電荷蓄積量（受光電流）に対応する受光増幅電圧が入力される。このときの電荷蓄積量（つまり受光増幅電圧）は、周囲照度に対応した値となっている。アナログ／デジタル変換部２２は、増幅部２１ａが出力した受光増幅電圧をデジタル値に変換し、受光素子１２による受光信号出力（デジタル値）としてレジスタ２３に格納する。

アナログ／デジタル変換部２２でデジタル値に変換され、レジスタ２３に格納された受光信号出力は、演算部としてのＤＳＰ２６に供給され、予め組み込まれているプログラムにしたがって、適宜の演算処理を施される。つまり、ＤＳＰ２６は、受光素子１２（色用受光素子１２ｃ、赤外用受光素子１２ｉｒ）が検出した受光電流に基づく受光信号出力を演算して周囲照度を検出する構成としてある。ＤＳＰ２６による演算については、図４でさらに説明する。

上述したとおり、本実施の形態に係る光検出半導体装置１は、光を電流に変換する複数種類の受光素子１２で構成される受光素子群１２ｍと、赤外光を発光する発光素子１６とを備え、被検出物の検出および周囲照度の検出を実行する構成とされ、受光素子１２が検出した受光電流を電荷蓄積して受光電圧に変換する電圧変換部２１ｖと、受光素子１２と電圧変換部２１ｖとの間に接続され受光素子１２が検出した受光電流を電荷蓄積するか否かを選定するシャッター部２１ｓと、電圧変換部２１ｖに接続され電圧変換部２１ｖが変換した受光電圧を増幅して受光増幅電圧を出力する増幅部２１ａと、増幅部２１ａが出力した受光増幅電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換部２２と、アナログ／デジタル変換部２２で変換されたデジタル値を受光素子１２による受光信号出力として演算処理する演算部（ＤＳＰ２６）とを備え、受光素子群１２ｍは、受光素子１２として、色に感度ピークを有する色用受光素子１２ｃと、赤外光に感度ピークを有する赤外用受光素子１２ｉｒとを含み、色用受光素子１２ｃおよび赤外用受光素子１２ｉｒが検出した受光電流に基づく受光信号出力を演算して周囲照度を検出し、発光素子１６を発光させたとき被検出物から反射した赤外光による赤外用受光素子１２ｉｒでの受光電流と周囲照度による赤外用受光素子１２ｉｒでの受光電流との受光電流差に基づいて被検出物を検出する構成としてある。

したがって、赤外線カットのガラスフィルタを不要にして樹脂封止パッケージ（樹脂封止パッケージ１４）とすることが可能となるので小型化を図ることができ、また、シャッター部２１ｓにより電荷蓄積時間を制御することが可能となるので照度検出でのダイナミックレンジを確保することができ、照度検出精度および分解能を落とさずに周囲照度の検出および被検出物の検出が可能な光検出半導体装置１とすることができる。

図４は、本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置の各受光素子の分光感度、視感度曲線、および演算分光曲線を示すを示す分光感度グラフである。

横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に感度（相対感度）を示している。

図４に示すとおり、各受光素子１２の分光感度（波長に対する受光信号出力の相対値）は、それぞれ異なっている。つまり、赤に感度ピークを有する赤用受光素子１２ｒの分光感度は、赤素子分光曲線ＳＣ−Ｒで示され、緑に感度ピークを有する緑用受光素子１２ｇの分光感度は、緑素子分光曲線ＳＣ−Ｇで示され、青に感度ピークを有する青用受光素子１２ｂの分光感度は、青素子分光曲線ＳＣ−Ｂで示され、赤外光に感度ピークを有する赤外用受光素子１２ｉｒの分光感度は、赤外素子分光曲線ＳＣ−Ｉｒで示される状態となっている。

また、受光素子１２の分光感度に対して、視感度は、視感度曲線ＳＣ−Ｓとなっている。照度（周囲照度）の測定では、受光素子１２は、視感度（視感度曲線ＳＣ−Ｓ）に合った分光感度であることが必要である。

なお、受光素子１２の分光感度は、カラーフィルタ１２（赤色に対応する領域Ｒ、緑色に対応する領域Ｇ、青色に対応する領域Ｂ、赤外光に対応する領域Ｉｒ。図１（Ｂ））を適用した状態で測定されている。

例えば、緑素子分光曲線ＳＣ−Ｇは、視感度曲線ＳＣ−Ｓに比較的近い特性となっている。したがって、緑素子分光曲線ＳＣ−Ｇに適用される緑色のカラーフィルタを適用することも考えられるが、緑色のカラーフィルタは、視感度曲線ＳＣ−Ｓに対してズレを有しているのでそのまま適用することは精度の点で十分ではない。

つまり、受光素子１２（赤用受光素子１２ｒ、緑用受光素子１２ｇ、青用受光素子１２ｂ、赤外用受光素子１２ｉｒ）の出力（演算部としてのＤＳＰ２６の処理対象となる受光信号出力）を用いて、受光素子群１２ｍ全体としての出力（受光信号出力）を視感度曲線ＳＣ−Ｓに合わせ込む演算処理が必要となる。

本実施の形態では、周囲照度Ｙ＝＋０．１Ｒ＋１．０Ｇ−０．３Ｂ−０．６Ｉｒ（ただし、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒは、それぞれ赤用受光素子１２ｒ、緑用受光素子１２ｇ、青用受光素子１２ｂ、赤外用受光素子１２ｉｒに対応する受光信号出力）という演算を行うことにより、視感度に合わせ込んだ出力（受光信号出力）を得ることができた。つまり、周囲照度Ｙは、演算分光曲線ＳＣ−Ｙで示す分光特性となり、視感度曲線ＳＣ−Ｓに高精度に近似させることができた。

なお、図４に示す各受光素子１２の分光曲線は、一例でしかなく、周囲照度Ｙ＝＋０．１Ｒ＋１．０Ｇ−０．３Ｂ−０．６Ｉｒという演算式は、一般化することが可能であり、周囲照度Ｙ＝αＲ＋βＧ＋γＢ＋εＩｒ（α、β、γ、εはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒに対する補正係数）として表わすことができる。このときの補正係数（α、β、γ、ε）は、コンピュータを用いてシミュレーションを施すことによって求めることが可能である。また、演算式は、ＤＳＰ２６に予めプログラムとして組み込んでおき、レジスタ２３、Ｉ²Ｃインターフェース部２７を適宜連携させて実行することが可能である。

つまり、本実施の形態に係る演算部（ＤＳＰ２６）は、周囲照度ＹをＹ＝αＲ＋βＧ＋γＢ＋εＩｒ（ただし、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒは、それぞれ赤用受光素子１２ｒ、緑用受光素子１２ｇ、青用受光素子１２ｂ、赤外用受光素子１２ｉｒに対応する受光信号出力。また、α、β、γ、εはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒに対する補正係数。）として算出（検出）する構成としてある。

この構成により、視感度に適合させた分光感度に対応させて周囲照度を算出することから高精度に周囲照度を検出することが可能となる。

なお、感度の違いは、受光素子１２の違いでもある。したがって、例えば感度が高い受光素子１２は、受光面積を小さくして出力を低減することによって、他の受光素子１２に対して感度を揃えることが可能となる。つまり、上述した演算式によらず、受光素子１２の受光面積を調整することによって、視感度曲線ＳＣ−Ｓに近い特性を持たせることができることから、演算部（ＤＳＰ２６）での演算を簡略化することが可能となる。

図５は、本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置の照度検出モードでダイナミックレンジを調整する過程を示すフローチャートである。

本実施の形態に係る光検出半導体装置１では、照度検出モードで、シャッター部２１ｓは、開放時間Ｔｓｏｎの期間で開放状態（オン状態）とされ、受光素子１２（色用受光素子１２ｃ、赤外用受光素子１２ｉｒ）が検出した受光電流を電荷として蓄積し受光電圧に変換する。つまり、開放時間Ｔｓｏｎは、電荷蓄積時間でもある。

したがって、シャッター部２１ｓの開閉を制御して開放時間Ｔｓｏｎを変更することによって、電荷蓄積時間を変更することが可能となる。つまり、開放時間Ｔｓｏｎを制御して照度測定の時の照度に対するダイナミックレンジを変更することができ、照度検出精度および分解能を高く維持した状態で最適なダイナミックレンジを確保することができる。

受光素子１２（センサ回路部１１ｃ）の感度が、例えば、３Ｖ／（ｌｘ・ｓ）である場合、１００，０００ｌｘの照度のときは、電荷蓄積時間＝１０μｓで電荷蓄積量を３Ｖにすることができる。また、照度が１０ｌｘであれば、電荷蓄積時間＝１００ｍｓが必要となる。

従来は、十分なダイナミックレンジを確保するため、アナログ／デジタル変換部２２として、例えば、１６ｂｉｔ（６５，５３６段階の分解能）といった高分解能のＡＤ変換器を採用していた。しかし、本実施の形態では、シャッター部２１ｓの開放時間Ｔｓｏｎを制御することによって、ダイナミックレンジを変更することが可能となり、従来のように高分解能のＡＤ変換器を利用する必要がなくなる。

以下のステップＳ１からステップＳ１０で、ダイナミックレンジを変更して高精度の分解能を維持する処理フローを示す。

ステップＳ１：
ダイナミックレンジの高い方から、照度Ｙ（周囲照度）の測定を実行する。例えば、ダイナミックレンジ＝１００，０００ｌｘ、電荷蓄積時間＝１０μｓで感度に対応する３Ｖを蓄積することができる。したがって、電荷蓄積時間１０μｓとしたときの受光電圧（受光増幅電圧）を検出することによって、照度Ｙを測定することが可能となる。

ステップＳ２：
ステップＳ１で測定した照度Ｙを弁別する。高い方でのダイナミックレンジであるから、例えば、Ｙ＜２０，０００ｌｘ、Ｙ≧２０，０００ｌｘの２つの区分に弁別する。

Ｙ＜２０，０００ｌｘのときは、照度Ｙは小さいことから小さいダイナミックレンジを対象とするステップＳ３へ進み、ダイナミックレンジを小さい方へ切り換える。また、Ｙ≧２０，０００ｌｘのときは、照度Ｙは大きいことからステップＳ１へ戻り、ステップＳ１で照度を測定する。

ステップＳ３：
照度Ｙ（周囲照度）の測定を実行する。例えば、ダイナミックレンジ＝２５，６００ｌｘ、電荷蓄積時間＝３９μｓで感度に対応する３Ｖを蓄積することができる。

ステップＳ４：
ステップＳ３で測定した照度Ｙを弁別する。例えば、Ｙ＞２０，０００ｌｘ、Ｙ＜５，０００ｌｘ、５，０００ｌｘ≦Ｙ≦２０，０００ｌｘの３つの区分に弁別する。

Ｙ＞２０，０００ｌｘのときは、照度Ｙは大きいことからステップＳ１へ戻り、ダイナミックレンジを大きくする。Ｙ＜５，０００ｌｘのときは、照度Ｙは小さいことからステップＳ５へ進み、ダイナミックレンジを切り換える。また、５，０００ｌｘ≦Ｙ≦２０，０００ｌｘのときは、ステップＳ３へ戻りダイナミックレンジを維持する。

ステップＳ５：
照度Ｙ（周囲照度）の測定を実行する。例えば、ダイナミックレンジ＝６，４００ｌｘ、電荷蓄積時間＝１６０μｓで感度に対応する３Ｖを蓄積することができる。

ステップＳ６：
ステップＳ５で測定した照度Ｙを弁別する。例えば、Ｙ＞５，０００ｌｘ、Ｙ＜１，２００ｌｘ、１，２００ｌｘ≦Ｙ≦５，０００ｌｘの３つの区分に弁別する。

Ｙ＞５，０００ｌｘのときは、ステップＳ３へ戻る。Ｙ＜１，２００ｌｘのときは、ステップＳ７へ進む。また、１，２００ｌｘ≦Ｙ≦５，０００ｌｘのときは、ステップＳ５へ戻る。

ステップＳ７：
照度Ｙ（周囲照度）の測定を実行する。例えば、ダイナミックレンジ＝１，６００ｌｘ、電荷蓄積時間＝６２５μｓで感度に対応する３Ｖを蓄積することができる。

ステップＳ８：
ステップＳ７で測定した照度Ｙを弁別する。例えば、Ｙ＞１，２００ｌｘ、Ｙ＜３２０ｌｘ、３２０ｌｘ≦Ｙ≦１，２００ｌｘの３つの区分に弁別する。

Ｙ＞１，２００ｌｘのときは、ステップＳ５へ戻る。Ｙ＜３２０ｌｘのときは、ステップＳ９へ進む。また、３２０ｌｘ≦Ｙ≦１，２００ｌｘのときは、ステップＳ７へ戻る。

ステップＳ９：
照度Ｙ（周囲照度）の測定を実行する。例えば、ダイナミックレンジ＝４００ｌｘ、電荷蓄積時間＝２．５ｍｓで感度に対応する３Ｖを蓄積することができる。

ステップＳ１０：
ステップＳ７で測定した照度Ｙを弁別する。低い方でのダイナミックレンジであるから、例えば、Ｙ≧３２０ｌｘ、Ｙ＜３２０ｌｘの２つの区分に弁別する。

Ｙ≧３２０ｌｘのときは、ステップＳ７へ戻る。また、Ｙ＜３２０ｌｘのときは、ステップＳ９へ戻る。

上述したとおり、ステップＳ１ないしステップＳ１０の処理フローによって、電荷蓄積時間（シャッター部２１ｓの開放時間Ｔｓｏｎ）を切り換えることによって、高分解能を維持した状態でダイナミックレンジを容易かつ高精度に切り換えることができる。

従来の照度センサでは、ダイナミックレンジを可変にするには、アンプのゲインを変える必要があり、回路構成が複雑になってしまうとう問題があった。

しかし、本実施の形態によれば、シャッター部２１ｓの開放時間Ｔｓｏｎを切り換えるだけでダイナミックレンジを切り換えることができ、アナログ／デジタル変換部２２の分解能を上げる必要が無く、簡単な回路構成を維持できることから、照度の測定を高精度で実行できる小型で安価な光検出半導体装置１を提供することが可能となる。

上述したとおり、本実施の形態では、シャッター部２１ｓの開放時間Ｔｓｏｎは、検出した周囲照度に応じて変更される構成としてある。したがって、電荷蓄積時間を制御して、照度検出精度および分解能を維持した状態で照度検出のダイナミックレンジを確保することが可能となり、周囲照度の状態によらず周囲照度を高精度に検出することができる。

＜実施の形態２＞
図６および図７に基づいて、本実施の形態に係る光検出半導体装置について説明する。

本実施の形態に係る光検出半導体装置は、実施の形態１に係る光検出半導体装置１と基本的に同様な構成であるから、符号を援用し、主に異なる事項について説明する。

図６は、本発明の実施の形態２に係る光検出半導体装置のセンサチップの平面図である。

実施の形態１に係る光検出半導体装置１では、受光素子１２（受光素子群１２ｍ）として、色用受光素子１２ｃと赤外用受光素子１２ｉｒを備え、また、色用受光素子１２ｃとして赤用受光素子１２ｒ、緑用受光素子１２ｇ、青用受光素子１２ｂを備える構成としてある。

これに対して、本実施の形態では、受光素子１２（受光素子群１２ｍ）として、実施の形態１と同様、色用受光素子１２ｃと赤外用受光素子１２ｉｒを備える。しかし、色用受光素子１２ｃとしては、緑用受光素子１２ｇのみの構成としてある。つまり、受光素子１２（受光素子群１２ｍ）の構成を簡略化したものであり、実施の形態１に係る光検出半導体装置１に比較して、さらに小型化、低価格化を図ることが可能となる。

図７は、本発明の実施の形態２に係る光検出半導体装置の各受光素子の分光感度、視感度曲線、および演算分光曲線を示す分光感度グラフである。

横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に感度（相対感度）を示している。基本的な構成は、図４と同様である。

なお、上述したとおり、受光素子１２として、緑用受光素子１２ｇ、赤外用受光素子１２ｉｒの２つのみの構成としてある。つまり、色用受光素子１２ｃは、緑に感度ピークを有する緑用受光素子１２ｇを含む。

したがって、緑に感度ピークを有する緑用受光素子１２ｇの分光感度は、緑素子分光曲線ＳＣ−Ｇで示され、赤外光に感度ピークを有する赤外用受光素子１２ｉｒの分光感度は、赤外素子分光曲線ＳＣ−Ｉｒで示される状態となっている。また、受光素子１２の分光感度に対して、視感度は、視感度曲線ＳＣ−Ｓとなっている。

また、実施の形態１と同様にセンサ回路部１１ｃを備え、演算部（ＤＳＰ２６）によって演算処理を施される。実施の形態１では、周囲照度Ｙ＝αＲ＋βＧ＋γＢ＋εＩｒとして演算式を規定したが、本実施の形態では、受光素子１２を緑用受光素子１２ｇと赤外用受光素子１２ｉｒに限定したことから、演算式を簡略化することが可能となる。

つまり、演算部（ＤＳＰ２６）は、周囲照度ＹをＹ＝βＧ＋εＩｒ（ただし、Ｇ、Ｉｒは、それぞれ緑用受光素子１２ｇ、赤外用受光素子１２ｉｒに対応する受光信号出力。また、β、εはそれぞれＧ、Ｉｒに対する補正係数。）として算出する構成としてある。

本実施の形態に係る周囲照度Ｙ＝αＲ＋βＧ＋γＢ＋εＩｒとして求めた結果は、演算分光曲線ＳＣ−Ｙで示す分光特性となり、視感度曲線ＳＣ−Ｓに近似させることができた。

したがって、受光素子群１２ｍを簡略化することから、受光素子群１２ｍおよびセンサ回路部１１ｃの面積を縮小して小型化することが可能となり、小型で安価な光検出半導体装置１とすることができる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態に係るモバイル機器（不図示）は、例えば携帯電話などであり、表示画面、電池を備えている。モバイル機器は、室内、室外など多様な照度環境の中で利用されることから、表示画面の輝度を周囲の照度環境に適応させて表示することによって、低消費電力化を図ることが求められている。

本実施の形態に係るモバイル機器は、実施の形態１、実施の形態２に係る光検出半導体装置１を適用（搭載）することから、周囲照度を容易かつ高精度に検出し、また、被検出物の検出を併せて実行することが可能である。

したがって、周囲照度に応じて表示画面の輝度を調整することが可能となり、表示画面の表示に要する電力を抑制して電池寿命を延長することができる利便性の高いモバイル機器とすることができる。

また、モバイル機器が、タッチパネルを備える場合は、近接検出モードを適用して被検出物を検出することが可能となることから、人体（例えば頬のような肌）を検出することができる。したがって、例えば、携帯電話による通話中にタッチパネルが人体に接触して誤動作することを防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置の概略構造を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）はセンサチップの平面図である。 本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置のセンサチップが内蔵するセンサ回路部の等価回路の概要を示すブロック図であり、（Ａ）は発光素子および受光素子から出力までの回路全体の構成を示し、（Ｂ）は受光素子の受光電流を取り出す隣接回路の構成を示す。 本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置の等価回路の動作状態を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置の各受光素子の分光感度、視感度曲線、および演算分光曲線を示す分光感度グラフである。 本発明の実施の形態１に係る光検出半導体装置の照度検出モードでダイナミックレンジを調整する過程を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る光検出半導体装置のセンサチップの平面図である。 本発明の実施の形態２に係る光検出半導体装置の各受光素子の分光感度、視感度曲線、および演算分光曲線を示す分光感度グラフである。 従来例に係る光検出半導体装置の概略構成を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）はセンサチップの平面図である。

符号の説明

１ 光検出半導体装置
１０ 実装基板
１１ センサチップ
１１ｃ センサ回路部
１１ｆ カラーフィルタ
１２ 受光素子
１２ｂ 青用受光素子
１２ｃ 色用受光素子
１２ｇ 緑用受光素子
１２ｉｒ 赤外用受光素子
１２ｍ 受光素子群
１２ｒ 赤用受光素子
１４ 樹脂封止パッケージ
１５ 遮光樹脂部
１６ 発光素子
１７ 発光用樹脂封止部
２１ａ 増幅部
２１ｃ 出力選択部
２１ｒ 電荷リセット部
２１ｓ シャッター部
２１ｖ 電圧変換部
２２ アナログ／デジタル変換部
２３ レジスタ
２４ タイミング発生器
２５ 発振器
２６ ＤＳＰ（演算部）
２７ Ｉ²Ｃインターフェース部
２７ｃ シリアルクロック端子
２７ｄ シリアルデータ端子
２８ ＬＥＤドライバ
Ｓａｄ 信号
ＳＣ−Ｂ 青素子分光曲線
ＳＣ−Ｇ 緑素子分光曲線
ＳＣ−Ｉｒ 赤外素子分光曲線
ＳＣ−Ｒ 赤素子分光曲線
ＳＣ−Ｓ 視感度曲線
ＳＣ−Ｙ 演算分光曲線
ＳＧｃ 周囲照度受光信号
ＳＧｎ 近接受光信号
ＳＧｒ 受光信号（反射した赤外光）
Ｓｒｔ 信号
Ｔｂ１、Ｔｂ２ 照度対応周期
Ｔｎ１、Ｔｎ２ 近接対応周期
Ｔｓｏｎ 開放時間（電荷蓄積時間）
Ｖｔｈｎ 近接閾値電圧

Claims (8)

1. 光を電流に変換する複数種類の受光素子で構成される受光素子群と、赤外光を発光する発光素子とを備え、被検出物の検出および周囲照度の検出を実行する構成とされた光検出半導体装置であって、
   前記受光素子が検出した受光電流を電荷蓄積して受光電圧に変換する電圧変換部と、
   前記受光素子と前記電圧変換部との間に接続され前記受光素子が検出した受光電流を電荷蓄積するか否かを選定するシャッター部と、
   前記電圧変換部に接続され前記電圧変換部が変換した受光電圧を増幅して受光増幅電圧を出力する増幅部と、
   該増幅部が出力した受光増幅電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換部と、
   該アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル値を前記受光素子による受光信号出力として演算処理する演算部とを備え、
   前記受光素子群は、前記受光素子として、色に感度ピークを有する色用受光素子と、赤外光に感度ピークを有する赤外用受光素子とを含み、
   前記色用受光素子および前記赤外用受光素子が検出した受光電流に基づく受光信号出力を演算して周囲照度を検出し、
   前記発光素子を発光させたとき被検出物から反射した赤外光による前記赤外用受光素子での受光電流と周囲照度による前記赤外用受光素子での受光電流との受光電流差に基づいて被検出物を検出する構成としてあること
   を特徴とする光検出半導体装置。
2. 請求項１に記載の光検出半導体装置であって、
   前記色用受光素子は、赤に感度ピークを有する赤用受光素子と、緑に感度ピークを有する緑用受光素子と、青に感度ピークを有する青用受光素子とを含み、
   前記演算部は、周囲照度ＹをＹ＝αＲ＋βＧ＋γＢ＋εＩｒ（ただし、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒは、それぞれ赤用受光素子、緑用受光素子、青用受光素子、赤外用受光素子に対応する受光信号出力。また、α、β、γ、εはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒに対する補正係数。）として算出する構成としてあること
   を特徴とする光検出半導体装置。
3. 請求項１に記載の光検出半導体装置であって、
   前記色用受光素子は、緑に感度ピークを有する緑用受光素子を含み、
   前記演算部は、周囲照度ＹをＹ＝βＧ＋εＩｒ（ただし、Ｇ、Ｉｒは、それぞれ緑用受光素子、赤外用受光素子に対応する受光信号出力。また、β、εはそれぞれＧ、Ｉｒに対する補正係数。）として算出する構成としてあること
   を特徴とする光検出半導体装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の光検出半導体装置であって、
   前記シャッター部の開放時間は、検出した周囲照度に応じて変更される構成としてあること
   を特徴とする光検出半導体装置。
5. 請求項４に記載の光検出半導体装置であって、
   前記シャッター部は、ＭＯＳ素子で構成されていること
   を特徴とする光検出半導体装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の光検出半導体装置であって、
   前記受光素子群は、樹脂封止パッケージに樹脂封止されていること
   を特徴とする光検出半導体装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の光検出半導体装置であって、
   被検出物の検出は、前記発光素子を発光させたとき被検出物から反射した赤外光による前記赤外用受光素子での受光電流と周囲照度による前記赤外用受光素子での受光電流との受光電流差を前記電圧変換部で受光電圧に変換し予め設定された近接閾値電圧と比較することによって実行されること
   を特徴とする光検出半導体装置。
8. 表示画面および光検出半導体装置を備えるモバイル機器であって、
   前記光検出半導体装置は、請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の光検出半導体装置であること
   を特徴とするモバイル機器。

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