JP2010153484A - Light receiving circuit - Google Patents

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Hisayoshi Uchiyama
久嘉 内山
Takashi Noma
崇 野間
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress an influence of light of an infrared region on a light receiving element. <P>SOLUTION: A light receiving circuit has: a first color filter where a first color component of a visible light region and light of the infrared region penetrate; a second color filter which a second color component of the visible light region and light of the infrared region penetrate; a first light receiving element which is formed on a semiconductor substrate and whose light receiving face is covered by the laminated first and second color filters; a second light receiving element which is formed on the semiconductor substrate and whose light receiving face is covered by the first color filter; a current mirror circuit to which a first current flowing to the first light receiving element is inputted in accordance with a received light intensity of input light from an observation space and which outputs a second current corresponding to the first current; and a first current-voltage conversion circuit converting a differential current between a third current flowing to the second light receiving element and the second current in accordance with a received light intensity of input light, into a voltage, and outputting the resulting voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、受光回路に関する。   The present invention relates to a light receiving circuit.

フォトダイオードなどの受光素子を用いた光検出装置の一例として、図6に示すような、周囲の観測空間から入力される主として可視光領域の光(以下、周囲光Lopと称する)を受光して周囲の明るさを測定する、照度センサが一般に知られている。図6に示されている照度センサにおいて、周囲光Lopの受光強度に応じて受光素子12に流れる光電流Igは、IV(電流・電圧)変換回路15および信号変換回路2によって例えばデジタル信号である照度信号LXに変換される。   As an example of a light detection device using a light receiving element such as a photodiode, light in the visible light region (hereinafter referred to as ambient light Lop) input from the surrounding observation space as shown in FIG. 6 is received. An illuminance sensor that measures ambient brightness is generally known. In the illuminance sensor shown in FIG. 6, the photocurrent Ig flowing through the light receiving element 12 according to the received light intensity of the ambient light Lop is, for example, a digital signal by the IV (current / voltage) conversion circuit 15 and the signal conversion circuit 2. It is converted into an illuminance signal LX.

光検出装置の他の例として、物体で反射された、または物体で遮られずに透過した、主として赤外領域の光を受光して物体の有無を検出する、反射式または透過式の近接センサ(物体検出装置)が一般に知られている。例えば図7に示されている反射式の近接センサにおいて、物体9で反射された光(以下、反射光LRfと称する)の受光強度に応じて受光素子13に流れる光電流Iir3は、IV変換回路16および信号変換回路6によって例えば2値信号である受信パターン信号Rxに変換されたうえで判定部7に入力され、送信パターン信号Txと比較される。   As another example of a photodetection device, a reflective or transmissive proximity sensor that detects the presence or absence of an object by receiving mainly light in the infrared region that is reflected by the object or transmitted without being blocked by the object (Object detection device) is generally known. For example, in the reflective proximity sensor shown in FIG. 7, the photocurrent Iir3 flowing through the light receiving element 13 in accordance with the light receiving intensity of the light reflected by the object 9 (hereinafter referred to as reflected light LRf) is converted into an IV conversion circuit. 16 and the signal conversion circuit 6, for example, are converted into a reception pattern signal Rx, which is a binary signal, and then input to the determination unit 7 and compared with the transmission pattern signal Tx.

上記のような光検出装置において、受光素子が所望の波長領域の光を選択的に受光するために用いることができるカラーフィルタとしては、半導体基板上の受光素子の受光面に直接形成されるOCF(On-chip Color Filter:オンチップカラーフィルタ)が一般に知られている。一例として、図6に示した照度センサにおいては、主として400nmないし1100nm程度の波長領域の光に感度を有するシリコンフォトダイオードの受光面に、主として緑色領域(約500nm以上かつ約600nm未満の波長領域)および赤外領域(約750nm以上の波長領域)の光を透過するOCF(以下、緑色透過フィルタgと称する)が形成され、当該緑色透過フィルタgを有する受光素子12の相対分光感度特性は、図8の実線のようになる。   As a color filter that can be used by the light receiving element to selectively receive light in a desired wavelength region in the above-described photodetector, an OCF formed directly on the light receiving surface of the light receiving element on the semiconductor substrate is used. (On-chip Color Filter) is generally known. As an example, in the illuminance sensor shown in FIG. 6, a green region (a wavelength region of about 500 nm or more and less than about 600 nm) is mainly formed on the light receiving surface of a silicon photodiode that is sensitive to light in a wavelength region of about 400 nm to 1100 nm. OCF (hereinafter referred to as a green transmission filter g) that transmits light in the infrared region (wavelength region of about 750 nm or more) is formed, and the relative spectral sensitivity characteristics of the light receiving element 12 having the green transmission filter g are shown in FIG. It becomes like the solid line of 8.

また、特許文献1においては、互いに異なる色成分の光を透過するOCFを積層して構成される赤外光透過フィルタが開示されている。一例として、図7に示した近接センサにおいては、上記のシリコンフォトダイオードの受光面に、上記の緑色透過フィルタgと、主として赤色領域(約600nm以上かつ約750nm未満の波長領域)および赤外領域の光を透過するOCF(以下、赤色透過フィルタrと称する)とが積層され、当該緑色透過フィルタgおよび赤色透過フィルタrを有する受光素子13の相対分光感度特性は、図10の実線のようになる。なお、赤色透過フィルタrのみを有する受光素子の相対分光感度特性は、図9の実線のようになり、図10においては、図8の実線が短破線で示され、図9の実線が一点鎖線で示されている。   Patent Document 1 discloses an infrared light transmission filter configured by stacking OCFs that transmit light of different color components. As an example, in the proximity sensor shown in FIG. 7, the green transmission filter g, the red region (wavelength region of about 600 nm or more and less than about 750 nm), and the infrared region are formed on the light receiving surface of the silicon photodiode. The relative spectral sensitivity characteristics of the light receiving element 13 having the green transmission filter g and the red transmission filter r are laminated as shown by the solid line in FIG. Become. The relative spectral sensitivity characteristic of the light receiving element having only the red transmission filter r is as shown by a solid line in FIG. 9. In FIG. 10, the solid line in FIG. 8 is indicated by a short broken line, and the solid line in FIG. It is shown in

このようにして、受光素子の受光面にOCFを形成することによって、照度センサや近接センサなどの光検出装置において、所望の波長領域の光を選択的に受光することができる。
特開2006−210701号公報
In this manner, by forming the OCF on the light receiving surface of the light receiving element, it is possible to selectively receive light in a desired wavelength region in a light detection device such as an illuminance sensor or a proximity sensor.
JP 2006-210701 A

上記のような光検出装置は、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話機などの携帯端末に搭載される場合もある。例えば、図6に示した照度センサをノート型パーソナルコンピュータに搭載することによって、周囲の明るさ(照度)に応じて液晶ディスプレイの明るさ(輝度)を調整することができる。また、例えば、図7に示した近接センサを携帯電話機に搭載することによって、タッチパネルが通話中に顔に触れることによる誤動作を防止することができる。   The photodetection device as described above may be mounted on a portable terminal such as a notebook personal computer or a cellular phone. For example, by mounting the illuminance sensor shown in FIG. 6 on a notebook personal computer, the brightness (luminance) of the liquid crystal display can be adjusted according to the ambient brightness (illuminance). Further, for example, by mounting the proximity sensor shown in FIG. 7 on a mobile phone, it is possible to prevent malfunction caused by touching the face of the touch panel during a call.

しかしながら、上記の照度センサと近接センサとを同じ携帯端末に搭載した場合、照度センサ用の緑色透過フィルタgを有する受光素子12に、近接センサ用の主として赤外領域の反射光LRfが入力されると、図8に示したように、受光素子12は赤外領域の光にも高い感度を有するため、照度センサの測定値が変動してしまう。特に、携帯電話機などのような小型の携帯端末の場合、照度センサと近接センサとを離して配置することによって当該影響を回避することはできない。   However, when the illuminance sensor and the proximity sensor are mounted on the same portable terminal, reflected light LRf mainly for the infrared region is input to the light receiving element 12 having the green transmission filter g for the illuminance sensor. As shown in FIG. 8, since the light receiving element 12 has high sensitivity to light in the infrared region, the measurement value of the illuminance sensor fluctuates. In particular, in the case of a small portable terminal such as a mobile phone, the influence cannot be avoided by arranging the illuminance sensor and the proximity sensor apart from each other.

そのため、照度センサと近接センサとを小型の携帯端末に同時に搭載することができない。   Therefore, the illuminance sensor and the proximity sensor cannot be mounted on a small portable terminal at the same time.

前述した課題を解決する主たる本発明は、可視光領域の第1の色成分および赤外領域の光を透過する第1のカラーフィルタと、可視光領域の第2の色成分および赤外領域の光を透過する第2のカラーフィルタと、半導体基板上に形成され、積層された前記第1および第2のカラーフィルタによって受光面が覆われた第1の受光素子と、前記半導体基板上に形成され、前記第1のカラーフィルタによって受光面が覆われた第2の受光素子と、観測空間からの入力光の受光強度に応じて前記第1の受光素子に流れる第1の電流が入力され、前記第1の電流に応じた第2の電流を出力するカレントミラー回路と、前記入力光の受光強度に応じて前記第2の受光素子に流れる第3の電流と前記第2の電流との差電流を電圧に変換して出力する第1の電流・電圧変換回路と、を有することを特徴とする受光回路である。   The main present invention that solves the above-described problems includes a first color filter that transmits the first color component in the visible light region and the light in the infrared region, the second color component in the visible light region, and the infrared region. A second color filter that transmits light, a first light receiving element that is formed on the semiconductor substrate and has a light receiving surface covered by the stacked first and second color filters, and formed on the semiconductor substrate A second light-receiving element whose light-receiving surface is covered by the first color filter, and a first current flowing through the first light-receiving element in accordance with the received light intensity of the input light from the observation space, A current mirror circuit that outputs a second current according to the first current, and a difference between the third current flowing through the second light receiving element according to the received light intensity of the input light and the second current A first power that converts current to voltage and outputs it - a voltage conversion circuit, a receiving circuit, characterized in that it comprises a.

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。   Other features of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and the description of this specification.

本発明によれば、受光素子に対する赤外領域の光による影響を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence by the light of the infrared region with respect to a light receiving element can be suppressed.

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。   At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

<第1実施形態>
===光検出装置全体の概略構成および動作===
以下、図1を参照して、本発明の第1の実施形態における受光回路を備えた光検出装置全体の概略構成について説明する。
<First Embodiment>
=== Overall Configuration and Operation of Photodetection Device ===
Hereinafter, with reference to FIG. 1, a schematic configuration of the entire photodetecting device including the light receiving circuit according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1に示されている光検出装置は、受光回路1aおよび信号変換回路2を含んで構成されており、周囲光Lopを受光して周囲の明るさを測定する照度センサである。また、受光回路1aは、本実施形態では、例えば受光素子11、12、カレントミラー回路14、およびIV変換回路15で構成されている。なお、本実施形態では、周囲光Lopには、照度センサにおける所望の光成分である可視光領域の光(以下、可視光成分と称する)と、照度センサに対するノイズ成分となる赤外領域の光(以下、赤外ノイズ成分と称する)の両方が含まれているものとする。   The light detection apparatus shown in FIG. 1 is configured to include a light receiving circuit 1a and a signal conversion circuit 2, and is an illuminance sensor that receives ambient light Lop and measures ambient brightness. In the present embodiment, the light receiving circuit 1a includes, for example, light receiving elements 11 and 12, a current mirror circuit 14, and an IV conversion circuit 15. In the present embodiment, the ambient light Lop includes visible light region light (hereinafter referred to as a visible light component) that is a desired light component in the illuminance sensor and infrared region light that is a noise component for the illuminance sensor. (Hereinafter, referred to as an infrared noise component).

半導体基板上に形成された第1の受光素子11は、積層された緑色透過フィルタg(第1のカラーフィルタ)および赤色透過フィルタr(第2のカラーフィルタ)によって受光面が覆われており、観測空間から周囲光Lopが入力され、光電流Iir1(第1の電流)を出力している。また、受光素子11と同一半導体基板上に形成された第2の受光素子12は、緑色透過フィルタgによって受光面が覆われており、観測空間から周囲光Lopが入力され、光電流Ig(第3の電流)を出力している。   The first light receiving element 11 formed on the semiconductor substrate has a light receiving surface covered with the stacked green transmission filter g (first color filter) and red transmission filter r (second color filter), Ambient light Lop is input from the observation space, and photocurrent Iir1 (first current) is output. The second light receiving element 12 formed on the same semiconductor substrate as the light receiving element 11 has a light receiving surface covered with a green transmission filter g, receives ambient light Lop from the observation space, and receives a photocurrent Ig (first 3).

カレントミラー回路14には、受光素子11から光電流Iir1が入力され、受光素子12およびカレントミラー回路14の出力は、ノードAで接続されている。また、第1のIV変換回路15には、ノードAから可視光電流信号Iopが入力され、IV変換回路15の出力信号は、可視光電圧信号Vopとして信号変換回路2に入力されている。そして、信号変換回路2の出力信号は、照度信号LXとして当該光検出装置から出力されている。   The photocurrent Iir1 is input from the light receiving element 11 to the current mirror circuit 14, and the outputs of the light receiving element 12 and the current mirror circuit 14 are connected at the node A. The visible light current signal Iop is input from the node A to the first IV conversion circuit 15, and the output signal of the IV conversion circuit 15 is input to the signal conversion circuit 2 as the visible light voltage signal Vop. And the output signal of the signal conversion circuit 2 is output from the said photon detection apparatus as the illumination intensity signal LX.

次に、本実施形態における光検出装置全体の動作について説明する。
受光回路1aは、周囲光Lopのうち、赤外ノイズ成分を抑制し、可視光成分の受光強度に応じて電圧値が変化する可視光電圧信号Vopを出力する。なお、受光回路1aの動作についての詳細な説明は後述する。
Next, the operation of the entire photodetecting device in this embodiment will be described.
The light receiving circuit 1a suppresses an infrared noise component in the ambient light Lop, and outputs a visible light voltage signal Vop whose voltage value changes according to the received light intensity of the visible light component. A detailed description of the operation of the light receiving circuit 1a will be described later.

信号変換回路2は、可視光電圧信号Vopを例えばデジタル信号である照度信号LXに変換する。一例として、信号変換回路2は、可視光電圧信号Vopを適宜平滑化したうえで、AD(アナログ・デジタル)変換回路などを用いて16ビットのシリアルデータに変換し、照度信号LXとしてIC(Inter-Integrated Circuit)バスなどに出力する。 The signal conversion circuit 2 converts the visible light voltage signal Vop into, for example, an illuminance signal LX that is a digital signal. As an example, the signal conversion circuit 2 smoothes the visible light voltage signal Vop as appropriate, converts it to 16-bit serial data using an AD (analog / digital) conversion circuit, etc., and outputs the I 2 C as the illuminance signal LX. Output to (Inter-Integrated Circuit) bus.

===受光回路の構成および動作===
図1に示した光検出装置の受光回路1aにおいて、受光素子11および12としては、例えばフォトダイオードが用いられる。以下、図2を参照して、本発明の第1の実施形態として、受光素子11および12がそれぞれフォトダイオードPD1およびPD2である場合の受光回路1aの構成について説明する。
=== Configuration and Operation of Light-Receiving Circuit ===
In the light receiving circuit 1a of the photodetector shown in FIG. 1, photodiodes are used as the light receiving elements 11 and 12, for example. Hereinafter, as a first embodiment of the present invention, the configuration of the light receiving circuit 1a when the light receiving elements 11 and 12 are photodiodes PD1 and PD2 will be described with reference to FIG.

フォトダイオードPD1およびPD2のアノードは、いずれもグランド電位に接続されている。   The anodes of the photodiodes PD1 and PD2 are both connected to the ground potential.

カレントミラー回路14は、本実施形態では、例えば、PNPバイポーラトランジスタであるトランジスタ141および142で構成されている。第1のトランジスタ141および第2のトランジスタ142のコレクタは、それぞれフォトダイオードPD1およびPD2のカソードに接続されている。なお、トランジスタ142およびフォトダイオードPD2の接続点は、図1におけるノードAに相当する。また、トランジスタ141および142のエミッタは、ともに電源電位VCCに接続され、ベースは、ともにトランジスタ141のコレクタに接続されている。   In the present embodiment, the current mirror circuit 14 includes transistors 141 and 142 which are PNP bipolar transistors, for example. The collectors of the first transistor 141 and the second transistor 142 are connected to the cathodes of the photodiodes PD1 and PD2, respectively. Note that the connection point between the transistor 142 and the photodiode PD2 corresponds to the node A in FIG. The emitters of the transistors 141 and 142 are both connected to the power supply potential VCC, and the bases are both connected to the collector of the transistor 141.

IV変換回路15は、本実施形態では、例えば、電流源151、152、NPNバイポーラトランジスタであるトランジスタ153、154、および抵抗155で構成されている。電源電位VCCに接続された電流源151は、ソース電流(吐き出し電流)IS1を供給し、グランド電位に接続された電流源152は、シンク電流(吸い込み電流)IS2を供給している。また、トランジスタ153は、コレクタに電流IS1が供給され、エミッタがグランド電位に、ベースがノードAに、それぞれ接続され、エミッタ接地回路を構成している。さらに、トランジスタ154は、エミッタに電流IS2が供給され、コレクタが電源電位VCCに、ベースが電流源151およびトランジスタ153の接続点に、それぞれ接続され、エミッタフォロワ回路を構成している。そして、当該エミッタフォロワ回路の出力ノード(ノードB)と、上記エミッタ接地回路の入力ノード(ノードA)とは、抵抗155を介して接続されている。   In the present embodiment, the IV conversion circuit 15 includes, for example, current sources 151 and 152, transistors 153 and 154 that are NPN bipolar transistors, and a resistor 155. The current source 151 connected to the power supply potential VCC supplies a source current (discharge current) IS1, and the current source 152 connected to the ground potential supplies a sink current (sink current) IS2. In the transistor 153, the current IS1 is supplied to the collector, the emitter is connected to the ground potential, and the base is connected to the node A, thereby forming a grounded emitter circuit. Further, the transistor 154 is supplied with the current IS2 at the emitter, the collector is connected to the power supply potential VCC, and the base is connected to the connection point between the current source 151 and the transistor 153, thereby forming an emitter follower circuit. The output node (node B) of the emitter follower circuit and the input node (node A) of the grounded emitter circuit are connected via a resistor 155.

次に、図2を参照して、本実施形態における受光回路1aの動作について説明する。なお、図2においては、各電流の電流値は、矢印の方向に流れる場合に正の値となるものとする。   Next, the operation of the light receiving circuit 1a in the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the current value of each current is a positive value when flowing in the direction of the arrow.

観測空間から周囲光Lopが入力されると、緑色透過フィルタgおよび赤色透過フィルタrを有するフォトダイオードPD1には、例えば図10の実線に示したように、主として赤外領域の光の受光強度に応じて光電流Iir1が流れる。また、トランジスタ142は、トランジスタ141とカレントミラー回路を構成するため、トランジスタ142のコレクタ電流は、トランジスタ621のコレクタ電流である光電流Iir1に応じた電流Iir2(第2の電流)となる。   When the ambient light Lop is input from the observation space, the photodiode PD1 having the green transmission filter g and the red transmission filter r has a light reception intensity mainly in the infrared region as shown by a solid line in FIG. Accordingly, the photocurrent Iir1 flows. Further, since the transistor 142 constitutes a current mirror circuit with the transistor 141, the collector current of the transistor 142 becomes a current Iir2 (second current) corresponding to the photocurrent Iir1 that is the collector current of the transistor 621.

一方、観測空間から周囲光Lopが入力されると、緑色透過フィルタgを有するフォトダイオードPD2には、例えば図8の実線に示したように、主として可視光領域のうち緑色領域の光および赤外領域の光の受光強度に応じて光電流Igが流れる。また、フォトダイオードPD2のカソードと、トランジスタ142のコレクタとは、IV変換回路15の入力ノードであるノードAで接続されているため、IV変換回路15に入力される可視光電流信号Iopは、
Iop=Ig−Iir2
と表すことができる。したがって、観測空間から周囲光Lopが入力されず、光電流Iir1およびIgが流れない場合のノードAの電位を基準レベルV0とすると、可視光電圧信号Vopは、
Vop=V0+Iop×R
と表すことができ、光電流Igと電流Iir2との差電流に比例して電圧値が変化する信号となる。
On the other hand, when the ambient light Lop is input from the observation space, the photodiode PD2 having the green transmission filter g mainly receives light in the green region and the infrared region in the visible light region as shown by a solid line in FIG. A photocurrent Ig flows in accordance with the light receiving intensity of the region. Further, since the cathode of the photodiode PD2 and the collector of the transistor 142 are connected at the node A which is an input node of the IV conversion circuit 15, the visible light current signal Iop input to the IV conversion circuit 15 is
Iop = Ig-Iir2
It can be expressed as. Therefore, when the ambient light Lop is not input from the observation space and the potential of the node A when the photocurrents Iir1 and Ig do not flow is the reference level V0, the visible light voltage signal Vop is
Vop = V0 + Iop × R
The voltage value changes in proportion to the difference between the photocurrent Ig and the current Iir2.

このようにして、フォトダイオードPD1およびPD2には、周囲光Lopの受光強度に応じて光電流Iir1およびIgがそれぞれ流れ、カレントミラー回路14は、光電流Iir1に応じて電流Iir2を出力し、そして、IV変換回路15は、光電流Igと電流Iir2との差電流である可視光電流信号Iopを電圧に変換して、可視光電圧信号Vopを出力する。また、光電流Iir1および電流Iir2には、主として赤外ノイズ成分が表れ、光電流Igには、主として緑色領域の光による可視光成分および赤外ノイズ成分が表れる。したがって、可視光電流信号Iopには、主として緑色領域の光による可視光成分が表れ、受光回路1aは、全体として、赤外ノイズ成分を抑制し、照度センサにおける所望の可視光成分の受光強度に応じて電圧値が変化する可視光電圧信号Vopを出力する。   In this way, the photocurrents Iir1 and Ig flow through the photodiodes PD1 and PD2 according to the received light intensity of the ambient light Lop, respectively, the current mirror circuit 14 outputs the current Iir2 according to the photocurrent Iir1, and The IV conversion circuit 15 converts the visible light current signal Iop, which is the difference between the photocurrent Ig and the current Iir2, into a voltage, and outputs a visible light voltage signal Vop. In addition, an infrared noise component mainly appears in the photocurrent Iir1 and the current Iir2, and a visible light component and an infrared noise component mainly due to light in the green region appear in the photocurrent Ig. Therefore, the visible light current signal Iop mainly shows a visible light component due to light in the green region, and the light receiving circuit 1a suppresses the infrared noise component as a whole, and the received light intensity of the desired visible light component in the illuminance sensor is increased. A visible light voltage signal Vop whose voltage value changes accordingly is output.

以上の受光回路1aの動作は、例えば図3に示すように、フォトダイオードPD1、PD2、および受光回路1aの相対分光感度特性によって表すこともできる。図3において、図10の実線と同様のフォトダイオードPD1の相対分光感度特性は長破線で示され、図8の実線と同様のフォトダイオードPD2の相対分光感度特性は短破線で示され、受光回路1aの相対分光感度特性は実線で示されている。   The above operation of the light receiving circuit 1a can also be expressed by the relative spectral sensitivity characteristics of the photodiodes PD1 and PD2 and the light receiving circuit 1a as shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, the relative spectral sensitivity characteristic of the photodiode PD1 similar to the solid line in FIG. 10 is indicated by a long broken line, and the relative spectral sensitivity characteristic of the photodiode PD2 similar to the solid line in FIG. The relative spectral sensitivity characteristic of 1a is shown by a solid line.

なお、光電流Igおよび電流Iir2に表れる赤外ノイズ成分の大きさを等しくし、より確実に赤外ノイズ成分を除去するため、カレントミラー回路14のトランジスタ141および142のサイズ比は、フォトダイオードPD1およびPD2の受光面積比と等しくすることが望ましい。また、可視光成分は、主として光電流Igに表れ、光電流Iir1および電流Iir2にはほとんど表れないため、主としてフォトダイオードPD2に入力された可視光成分が可視光電圧信号Vopに表れる。したがって、フォトダイオードPD1およびPD2の合計の受光面積を増加させることなく可視光成分に対する受光回路1aの受光感度を向上させるため、または当該受光感度を低下させることなく合計の受光面積を減少させるためには、フォトダイオードPD2の受光面積をフォトダイオードPD1の受光面積より大きくすることが望ましい。   In order to equalize the magnitudes of the infrared noise components appearing in the photocurrent Ig and the current Iir2 and more reliably remove the infrared noise components, the size ratio of the transistors 141 and 142 of the current mirror circuit 14 is determined by the photodiode PD1. It is desirable to make it equal to the light receiving area ratio of PD2. Further, since the visible light component mainly appears in the photocurrent Ig and hardly appears in the photocurrent Iir1 and the current Iir2, the visible light component input to the photodiode PD2 mainly appears in the visible light voltage signal Vop. Therefore, in order to improve the light receiving sensitivity of the light receiving circuit 1a for visible light components without increasing the total light receiving area of the photodiodes PD1 and PD2, or to reduce the total light receiving area without reducing the light receiving sensitivity. It is desirable to make the light receiving area of the photodiode PD2 larger than the light receiving area of the photodiode PD1.

<第2実施形態>
以下、図5を参照して、本発明の第2の実施形態における受光回路を備えた光検出装置全体の概略構成について説明する。
<Second Embodiment>
Hereinafter, with reference to FIG. 5, a schematic configuration of the entire photodetecting device including the light receiving circuit according to the second embodiment of the present invention will be described.

図5に示されている光検出装置は、受光回路1b、信号変換回路2、6、パターン発生部3、発光制御回路4、発光素子5、および判定部7を含んで構成されており、周囲光Lopを受光して周囲の明るさを測定する照度センサと、反射光LRfを受光して物体9の有無を検出する反射式の近接センサとを同時に搭載したものである。なお、本実施形態では、周囲光Lopには、照度センサにおける所望の可視光成分のみが含まれ、送信光信号LTxが物体9で反射された反射光LRfには、近接センサにおける所望の光成分である赤外領域の光(以下、赤外信号成分と称する)のみが含まれているものとし、以下、周囲光Lopおよび反射光LRfを含む観測空間からの入力光全体を、受信光信号LRxと称することとする。この場合、受信光信号LRxのうち、周囲光Lopは、近接センサに対するノイズ成分となり、反射光LRfは、照度センサに対するノイズ成分、すなわち、前述した赤外ノイズ成分となる。   5 includes a light receiving circuit 1b, signal conversion circuits 2 and 6, a pattern generation unit 3, a light emission control circuit 4, a light emitting element 5, and a determination unit 7. An illuminance sensor that receives the light Lop and measures ambient brightness and a reflective proximity sensor that receives the reflected light LRf and detects the presence or absence of the object 9 are simultaneously mounted. In the present embodiment, the ambient light Lop includes only the desired visible light component in the illuminance sensor, and the reflected light LRf in which the transmission light signal LTx is reflected by the object 9 includes the desired light component in the proximity sensor. Only the light in the infrared region (hereinafter referred to as the infrared signal component) is included. Hereinafter, the entire input light from the observation space including the ambient light Lop and the reflected light LRf is represented by the received light signal LRx. It shall be called. In this case, of the received light signal LRx, the ambient light Lop is a noise component for the proximity sensor, and the reflected light LRf is a noise component for the illuminance sensor, that is, the above-described infrared noise component.

図5に示されている光検出装置の照度センサに相当する部分(以下、照度センサ部と称する)は、信号変換回路2と、受光回路1bのうち、受光素子11、12、カレントミラー回路14、およびIV変換回路15とを含んで構成されており、図1に示した第1実施形態の光検出装置(照度センサ)と同様の構成となっているため、当該照度センサ部の構成についての詳細な説明は省略するものとする。   The portion corresponding to the illuminance sensor of the light detection device shown in FIG. 5 (hereinafter referred to as the illuminance sensor unit) includes the light receiving elements 11 and 12 and the current mirror circuit 14 among the signal conversion circuit 2 and the light receiving circuit 1b. And the IV conversion circuit 15, and has the same configuration as the photodetection device (illuminance sensor) of the first embodiment shown in FIG. Detailed description will be omitted.

図5に示されている光検出装置の近接センサに相当する部分(以下、近接センサ部と称する)は、パターン発生部3、発光制御回路4、発光素子5、信号変換回路6、および判定部7と、受光回路1bのうち、受光素子13、および例えばIV変換回路15と同様の構成となっているIV変換回路16とを含んで構成されており、図7に示した一般的な近接センサと同様の構成となっている。   A portion corresponding to a proximity sensor (hereinafter referred to as a proximity sensor unit) of the light detection device shown in FIG. 5 includes a pattern generation unit 3, a light emission control circuit 4, a light emitting element 5, a signal conversion circuit 6, and a determination unit. 7 and the IV conversion circuit 16 having the same configuration as the IV conversion circuit 15 in the light reception circuit 1b, for example, and the general proximity sensor shown in FIG. It is the same composition as.

発光制御回路4には、パターン発生部3から送信パターン信号Txが入力されている。また、発光制御回路4から出力される送信電流信号ITxは、発光素子5に入力され、発光素子5からは、観測空間に送信光信号LTxが出力されている。   A transmission pattern signal Tx is input from the pattern generator 3 to the light emission control circuit 4. The transmission current signal ITx output from the light emission control circuit 4 is input to the light emitting element 5, and the light transmission element 5 outputs the transmission optical signal LTx to the observation space.

受光素子11および12と同一半導体基板上に形成された第3の受光素子13は、積層された緑色透過フィルタgおよび赤色透過フィルタrによって受光面が覆われており、観測空間から受信光信号LRxが入力され、光電流Iir3(第4の電流)を出力している。また、第2のIV変換回路16には、受光素子13から光電流Iir3が入力され、IV変換回路16の出力信号は、赤外光電圧信号Virとして信号変換回路6に入力されている。   The third light receiving element 13 formed on the same semiconductor substrate as the light receiving elements 11 and 12 has a light receiving surface covered with the stacked green transmission filter g and red transmission filter r, and receives the received optical signal LRx from the observation space. Is input and the photocurrent Iir3 (fourth current) is output. Further, the photocurrent Iir3 is input from the light receiving element 13 to the second IV conversion circuit 16, and the output signal of the IV conversion circuit 16 is input to the signal conversion circuit 6 as the infrared light voltage signal Vir.

判定部7には、パターン発生部3から送信パターン信号Txが、信号変換回路6から受信パターン信号Rxが、それぞれ入力され、判定部7の出力信号は、物体検出信号DTとして当該近接センサ部から出力されている。   The determination unit 7 receives the transmission pattern signal Tx from the pattern generation unit 3 and the reception pattern signal Rx from the signal conversion circuit 6. The output signal of the determination unit 7 is output from the proximity sensor unit as the object detection signal DT. It is output.

次に、本実施形態における光検出装置全体の動作について説明する。
照度センサ部は、第1実施形態の光検出装置(照度センサ)と同様に、受信光信号LRxのうち、反射光LRfに含まれる赤外ノイズ成分を抑制し、周囲光Lopに含まれる可視光成分の受光強度に応じて電圧値が変化する可視光電圧信号Vopを、例えばデジタル信号である照度信号LXに変換して出力する。
Next, the operation of the entire photodetecting device in this embodiment will be described.
The illuminance sensor unit suppresses the infrared noise component included in the reflected light LRf in the received light signal LRx, and the visible light included in the ambient light Lop, as in the light detection device (illuminance sensor) of the first embodiment. The visible light voltage signal Vop whose voltage value changes according to the received light intensity of the component is converted into an illuminance signal LX which is a digital signal, for example, and output.

パターン発生部3は、例えば2値信号である送信パターン信号Txを発生し、発光制御回路4に供給する。また、発光制御回路4は、送信パターン信号Txのレベルに応じて、送信電流信号ITxを発光素子5に供給し、発光素子5から観測空間に出力される送信光信号LTxの発光強度を変化させる。一例として、発光素子5が発光ダイオードである場合、発光制御回路4は、送信パターン信号Txがハイ・レベルの間、送信電流信号ITxを大きくすることによって送信光信号LTxの発光強度を高くし、送信パターン信号Txがロー・レベルの間、送信電流信号ITxを小さくすることによって送信光信号LTxの発光強度を低くする。   The pattern generator 3 generates a transmission pattern signal Tx, which is a binary signal, for example, and supplies it to the light emission control circuit 4. Further, the light emission control circuit 4 supplies the transmission current signal ITx to the light emitting element 5 according to the level of the transmission pattern signal Tx, and changes the light emission intensity of the transmission light signal LTx output from the light emitting element 5 to the observation space. . As an example, when the light emitting element 5 is a light emitting diode, the light emission control circuit 4 increases the light emission intensity of the transmission optical signal LTx by increasing the transmission current signal ITx while the transmission pattern signal Tx is at a high level, While the transmission pattern signal Tx is at a low level, the light emission intensity of the transmission optical signal LTx is lowered by reducing the transmission current signal ITx.

このようにして、発光制御回路4は、パターン発生部3から出力される送信パターン信号Txのレベルに応じて、発光素子5から観測空間に出力される送信光信号LTxの発光強度を変化させる。   In this way, the light emission control circuit 4 changes the light emission intensity of the transmission light signal LTx output from the light emitting element 5 to the observation space according to the level of the transmission pattern signal Tx output from the pattern generator 3.

観測空間から受信光信号LRxが入力されると、緑色透過フィルタgおよび赤色透過フィルタrを有する受光素子13には、例えば図10の実線に示したように、主として反射光LRfに含まれる赤外信号成分の受光強度に応じて光電流Iir3が流れる。また、IV変換回路16は、光電流Iir3を電圧に変換して、赤外光電圧信号Virを出力する。   When the received light signal LRx is input from the observation space, the light receiving element 13 having the green transmission filter g and the red transmission filter r receives mainly infrared light included in the reflected light LRf as shown by the solid line in FIG. The photocurrent Iir3 flows according to the received light intensity of the signal component. The IV conversion circuit 16 converts the photocurrent Iir3 into a voltage and outputs an infrared light voltage signal Vir.

信号変換回路6は、赤外光電圧信号Virを例えば2値信号である受信パターン信号Rxに変換する。一例として、信号変換回路6は、コンパレータ(比較器)などを用いて、上記赤外信号成分の受光強度が高く、赤外光電圧信号Virが所定の電圧より高い間、ハイ・レベルの受信パターン信号Rxを出力し、赤外信号成分の受光強度が低く、赤外光電圧信号Virが所定の電圧より低い間、ロー・レベルの受信パターン信号Rxを出力する。   The signal conversion circuit 6 converts the infrared light voltage signal Vir into a reception pattern signal Rx which is a binary signal, for example. As an example, the signal conversion circuit 6 uses a comparator (comparator) or the like to receive a high-level reception pattern while the received light intensity of the infrared signal component is high and the infrared light voltage signal Vir is higher than a predetermined voltage. The signal Rx is output, and while the received light intensity of the infrared signal component is low and the infrared light voltage signal Vir is lower than a predetermined voltage, the low-level reception pattern signal Rx is output.

判定部7は、送信パターン信号Txと受信パターン信号Rxとを比較し、当該比較結果に応じて物体検出信号DTを出力する。一例として、判定部7は、XOR回路(排他的論理和回路)などを用いて、送信パターン信号Txおよび受信パターン信号Rxのレベルが一致しているか否かを複数回判定し、一致した回数が所定の回数以上の場合には、観測空間に物体が検出されたことを示すハイ・レベルの物体検出信号DTを出力し、一致した回数が所定の回数未満の場合には、ロー・レベルの物体検出信号DTを出力する。   The determination unit 7 compares the transmission pattern signal Tx and the reception pattern signal Rx, and outputs an object detection signal DT according to the comparison result. As an example, the determination unit 7 determines whether or not the levels of the transmission pattern signal Tx and the reception pattern signal Rx match using an XOR circuit (exclusive OR circuit) or the like, and the number of times of matching is determined. When the number of times is equal to or greater than the predetermined number, a high-level object detection signal DT indicating that the object has been detected in the observation space is output. When the number of coincidence is less than the predetermined number, the low-level object is detected. A detection signal DT is output.

このようにして、判定部7は、パターン発生部3から出力される送信パターン信号Txと、信号変換回路6から出力される受信パターン信号Rxとの比較結果に応じて、観測空間に物体が検出されたか否かを示す物体検出信号DTを出力する。   In this way, the determination unit 7 detects an object in the observation space according to the comparison result between the transmission pattern signal Tx output from the pattern generation unit 3 and the reception pattern signal Rx output from the signal conversion circuit 6. An object detection signal DT indicating whether or not it has been output is output.

以上から明らかなように、照度センサ部は、受信光信号LRxのうち、反射光LRfに含まれる赤外ノイズ成分を抑制し、周囲光Lopに含まれる可視光成分の受光強度に応じて照度信号LXを出力する。また、近接センサ部は、受信光信号LRxのうち、主として反射光LRfに含まれる赤外信号成分の受光強度に応じて生成される受信パターン信号Rxに基づいて物体検出信号DTを出力し、近接センサ部に対するノイズ成分となる周囲光Lopに含まれる可視光成分は、受光素子13の緑色透過フィルタgおよび赤色透過フィルタrによって抑制されている。そのため、照度センサと近接センサとを、離して配置することができない小型の携帯端末にも同時に搭載することができる。   As is apparent from the above, the illuminance sensor unit suppresses the infrared noise component included in the reflected light LRf in the received light signal LRx, and the illuminance signal according to the received light intensity of the visible light component included in the ambient light Lop. LX is output. Further, the proximity sensor unit outputs the object detection signal DT based on the reception pattern signal Rx generated mainly according to the received light intensity of the infrared signal component included in the reflected light LRf in the reception light signal LRx, The visible light component included in the ambient light Lop, which is a noise component for the sensor unit, is suppressed by the green transmission filter g and the red transmission filter r of the light receiving element 13. Therefore, the illuminance sensor and the proximity sensor can be simultaneously mounted on a small portable terminal that cannot be arranged separately.

前述したように、図2に示した受光回路において、第1および第2のカラーフィルタを有するフォトダイオードPD1、および第1のカラーフィルタを有するフォトダイオードPD2には、周囲光Lopの受光強度に応じて光電流Iir1およびIgがそれぞれ流れ、カレントミラー回路14は、光電流Iir1に応じて電流Iir2を出力し、IV変換回路15は、光電流Igと電流Iir2との差電流を電圧に変換して出力することによって、周囲光Lopのうち、赤外ノイズ成分を抑制することができる。   As described above, in the light receiving circuit shown in FIG. 2, the photodiode PD1 having the first and second color filters and the photodiode PD2 having the first color filter are in accordance with the light receiving intensity of the ambient light Lop. The photocurrents Iir1 and Ig respectively flow, the current mirror circuit 14 outputs a current Iir2 according to the photocurrent Iir1, and the IV conversion circuit 15 converts the difference current between the photocurrent Ig and the current Iir2 into a voltage. By outputting, an infrared noise component can be suppressed in the ambient light Lop.

また、カレントミラー回路14を構成するトランジスタ141および142のサイズ比を、フォトダイオードPD1およびPD2の受光面積比と等しくすることによって、光電流Igおよび電流Iir2に表れる赤外ノイズ成分の大きさを等しくし、より確実に赤外ノイズ成分を除去することができる。   Further, by making the size ratio of the transistors 141 and 142 constituting the current mirror circuit 14 equal to the light receiving area ratio of the photodiodes PD1 and PD2, the magnitudes of the infrared noise components appearing in the photocurrent Ig and the current Iir2 are made equal. In addition, the infrared noise component can be more reliably removed.

また、フォトダイオードPD2の受光面積をフォトダイオードPD1の受光面積より大きくすることによって、フォトダイオードPD1およびPD2の合計の受光面積と、照度センサにおける所望の可視光成分に対する受光回路の受光感度とのトレードオフの問題を効率よく解決することができる。   Also, by making the light receiving area of the photodiode PD2 larger than the light receiving area of the photodiode PD1, the trade between the total light receiving area of the photodiodes PD1 and PD2 and the light receiving sensitivity of the light receiving circuit for a desired visible light component in the illuminance sensor. The off problem can be solved efficiently.

また、図5に示したように、第1および第2のカラーフィルタを有する受光素子13には、主として反射光LRfに含まれる赤外信号成分の受光強度に応じて光電流Iir3が流れ、IV変換回路16は、光電流Iir3を電圧に変換して出力することによって、照度センサと近接センサとを、携帯電話機などのような小型の携帯端末に同時に搭載することができる。   Further, as shown in FIG. 5, the photocurrent Iir3 flows through the light receiving element 13 having the first and second color filters mainly according to the received light intensity of the infrared signal component included in the reflected light LRf, and IV The conversion circuit 16 converts the photocurrent Iir3 into a voltage and outputs the voltage, whereby the illuminance sensor and the proximity sensor can be simultaneously mounted on a small portable terminal such as a cellular phone.

また、第1および第2のカラーフィルタを、それぞれ緑色透過フィルタgおよび赤色透過フィルタrとすることによって、例えば図3の実線に示したように、受光回路1aの相対分光感度特性、または受光回路1bのうち照度センサ部に含まれる部分の相対分光感度特性を、可視光領域の中心付近にピーク感度波長を有する、照度センサに好適な特性とすることができる。   Further, by setting the first and second color filters as the green transmission filter g and the red transmission filter r, respectively, the relative spectral sensitivity characteristics of the light receiving circuit 1a or the light receiving circuit, for example, as shown by the solid line in FIG. The relative spectral sensitivity characteristic of the portion included in the illuminance sensor portion of 1b can be a characteristic suitable for an illuminance sensor having a peak sensitivity wavelength near the center of the visible light region.

なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。   In addition, the said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and equivalents thereof are also included in the present invention.

上記実施形態では、一例として、各受光素子がフォトダイオードである場合の受光回路の構成および動作について説明したが、これに限定されるものではない。受光素子11ないし13は、観測空間からの入力光の受光強度に応じて出力信号の電流値が変化し、受光面にOCFを形成可能な他の光センサを用いてもよい。   In the above embodiment, the configuration and operation of the light receiving circuit in the case where each light receiving element is a photodiode have been described as an example, but the present invention is not limited to this. The light receiving elements 11 to 13 may be other optical sensors that can change the current value of the output signal according to the received light intensity of the input light from the observation space and can form an OCF on the light receiving surface.

上記実施形態では、図2において、カレントミラー回路14の構成例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、カレントミラー回路14のトランジスタ141および142を、MOS(Metal-Oxide Semiconductor:金属酸化膜半導体)トランジスタとしてもよい。   In the above embodiment, the configuration example of the current mirror circuit 14 is shown in FIG. 2, but the present invention is not limited to this. For example, the transistors 141 and 142 of the current mirror circuit 14 may be MOS (Metal-Oxide Semiconductor) transistors.

上記実施形態では、IV変換回路15は、出力段をエミッタフォロワ回路とすることによって、出力インピーダンスが低い構成となっているが、これに限定されるものではない。例えば図4に示すように、非反転入力が基準レベルV0に接続され、反転入力がノードAに接続されるとともに、抵抗155を介して出力に接続されたオペアンプ(演算増幅器)156を用いることによっても、IV変換回路15の出力インピーダンスを低くし、信号変換回路2の入力インピーダンスが低い場合であっても、可視光電圧信号Vopを入力することができる。この場合、可視光電圧信号Vopは、
Vop=V0+Iop×R
と表すことができる。また、IV変換回路16についても、同様の構成とすることができる。
In the above embodiment, the IV conversion circuit 15 has a configuration in which the output impedance is low by using an emitter follower circuit as an output stage, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4, by using an operational amplifier 156 in which the non-inverting input is connected to the reference level V 0, the inverting input is connected to the node A, and the output is connected through the resistor 155. Even when the output impedance of the IV conversion circuit 15 is lowered and the input impedance of the signal conversion circuit 2 is low, the visible light voltage signal Vop can be input. In this case, the visible light voltage signal Vop is
Vop = V0 + Iop × R
It can be expressed as. Also, the IV conversion circuit 16 can have the same configuration.

上記第2実施形態では、本発明の受光回路の適用例として、図5において照度センサと反射式の近接センサとを同時に搭載した光検出装置を示したが、これに限定されるものではない。受光回路1bは、例えば照度センサと透過式の近接センサとを同時に搭載した光検出装置にも適用可能である。透過式の近接センサの場合、一例として、判定部7は、送信パターン信号Txおよび受信パターン信号Rxのレベルが一致した回数が所定の回数未満の場合に、観測空間に物体が検出されたことを示すハイ・レベルの物体検出信号DTを出力する。   In the second embodiment, as an application example of the light receiving circuit of the present invention, the light detection device in which the illuminance sensor and the reflective proximity sensor are simultaneously mounted is shown in FIG. 5, but the present invention is not limited to this. The light receiving circuit 1b can be applied to, for example, a photodetecting device in which an illuminance sensor and a transmissive proximity sensor are simultaneously mounted. In the case of a transmissive proximity sensor, for example, the determination unit 7 indicates that an object has been detected in the observation space when the number of times that the levels of the transmission pattern signal Tx and the reception pattern signal Rx match is less than a predetermined number. The high level object detection signal DT shown is output.

上記第2実施形態では、送信パターン信号Txおよび受信パターン信号Rxは、いずれも2値信号となっているが、これに限定されるものではない。判定部7には、比較可能な送信パターン信号Txおよび受信パターン信号Rxが入力されていればよく、例えば、いずれも3ビットのデジタル信号としてもよい。この場合、一例として、信号変換回路6は、AD変換回路などを用いて、赤外光電圧信号Virを0から7まで(2進数で000から111まで)の値に変換し、判定部7は、送信パターン信号Txおよび受信パターン信号Rxの値が略一致しているか否かを複数回判定し、略一致した回数に応じて物体検出信号DTを出力する。   In the second embodiment, the transmission pattern signal Tx and the reception pattern signal Rx are both binary signals, but the present invention is not limited to this. The determination unit 7 only needs to receive a comparable transmission pattern signal Tx and reception pattern signal Rx. For example, both may be a 3-bit digital signal. In this case, as an example, the signal conversion circuit 6 converts the infrared light voltage signal Vir to a value from 0 to 7 (from binary 000 to 111) using an AD conversion circuit or the like, and the determination unit 7 Then, it is determined whether or not the values of the transmission pattern signal Tx and the reception pattern signal Rx are substantially coincident with each other, and the object detection signal DT is output according to the number of coincidence.

上記第2実施形態では、一例として、発光素子5が発光ダイオードである場合の発光制御回路4の動作について説明したが、これに限定されるものではない。発光制御回路4および発光素子5は、送信パターン信号Txの変調速度に対応して送信光信号LTxの発光強度を変化させる必要があるが、当該条件下で発光制御回路4および発光素子5の構成を変更することができる。   In the said 2nd Embodiment, although the operation | movement of the light emission control circuit 4 in case the light emitting element 5 is a light emitting diode was demonstrated as an example, it is not limited to this. The light emission control circuit 4 and the light emitting element 5 need to change the light emission intensity of the transmission optical signal LTx in accordance with the modulation speed of the transmission pattern signal Tx. Can be changed.

上記第2実施形態では、周囲光Lopには、照度センサ部における所望の可視光成分のみが含まれているものとし、図5に示した光検出装置においては、受光回路1bのうち受光素子13およびIV変換回路16のみが近接センサ部に含まれているが、これに限定されるものではない。実際には、第1実施形態のように、周囲光Lopには、可視光成分とともに赤外領域の光が含まれ、また、当該赤外領域の光は、受光素子13の緑色透過フィルタgおよび赤色透過フィルタrによって抑制されないため、直流ノイズ成分として近接センサ部における所望の赤外信号成分を埋もれさせてしまう場合もある。そのため、近接センサ部は、例えば高域通過フィルタなどを用いて当該直流ノイズ成分を抑制する構成としてもよい。   In the second embodiment, it is assumed that the ambient light Lop includes only a desired visible light component in the illuminance sensor unit. In the photodetector shown in FIG. 5, the light receiving element 13 in the light receiving circuit 1b. Only the IV conversion circuit 16 and the IV conversion circuit 16 are included in the proximity sensor unit, but the invention is not limited to this. Actually, as in the first embodiment, the ambient light Lop includes the light in the infrared region together with the visible light component, and the light in the infrared region is transmitted through the green transmission filter g and the light receiving element 13. Since it is not suppressed by the red transmission filter r, a desired infrared signal component in the proximity sensor unit may be buried as a DC noise component. Therefore, the proximity sensor unit may be configured to suppress the DC noise component using, for example, a high-pass filter.

本発明の第1実施形態における受光回路を備えた光検出装置全体の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the whole photon detection apparatus provided with the light-receiving circuit in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における受光回路の構成を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a configuration of a light receiving circuit in a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態における受光回路の入力光の波長と相対分光感度の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the wavelength of the input light of the light receiving circuit in 1st Embodiment of this invention, and relative spectral sensitivity. 本発明の受光回路の他の構成例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the other structural example of the light receiving circuit of this invention. 本発明の第2実施形態における受光回路を備えた光検出装置全体の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the whole photon detection apparatus provided with the light-receiving circuit in 2nd Embodiment of this invention. 一般的な照度センサの構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of a general illumination sensor. 一般的な近接センサ(物体検出装置)の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of a general proximity sensor (object detection apparatus). 緑色透過フィルタを有する受光素子の入力光の波長と相対分光感度の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the wavelength of the input light of a light receiving element which has a green transmission filter, and relative spectral sensitivity. 赤色透過フィルタを有する受光素子の入力光の波長と相対分光感度の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the wavelength of the input light of a light receiving element which has a red transmissive filter, and relative spectral sensitivity. 緑色透過フィルタおよび赤色透過フィルタを有する受光素子の入力光の波長と相対分光感度の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the wavelength of the input light of a light receiving element which has a green transmission filter and a red transmission filter, and relative spectral sensitivity.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b、1c、1d 受光回路
2、6 信号変換回路
3 パターン発生部
4 発光制御回路
5 発光素子
7 判定部
9 物体
11、12、13 受光素子
14 カレントミラー回路
15、16 IV(電流・電圧)変換回路
PD1、PD2 フォトダイオード
141、142 トランジスタ
151、152 電流源
153、154 トランジスタ
155 抵抗
156 オペアンプ(演算増幅器)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b, 1c, 1d Light reception circuit 2, 6 Signal conversion circuit 3 Pattern generation part 4 Light emission control circuit 5 Light emission element 7 Judgment part 9 Object 11, 12, 13 Light reception element 14 Current mirror circuit 15, 16 IV (current and voltage) ) Conversion circuit PD1, PD2 Photodiode 141, 142 Transistor 151, 152 Current source 153, 154 Transistor 155 Resistor 156 Operational amplifier (operational amplifier)

Claims (5)

可視光領域の第1の色成分および赤外領域の光を透過する第1のカラーフィルタと、
可視光領域の第2の色成分および赤外領域の光を透過する第2のカラーフィルタと、
半導体基板上に形成され、積層された前記第1および第2のカラーフィルタによって受光面が覆われた第1の受光素子と、
前記半導体基板上に形成され、前記第1のカラーフィルタによって受光面が覆われた第2の受光素子と、
観測空間からの入力光の受光強度に応じて前記第1の受光素子に流れる第1の電流が入力され、前記第1の電流に応じた第2の電流を出力するカレントミラー回路と、
前記入力光の受光強度に応じて前記第2の受光素子に流れる第3の電流と前記第2の電流との差電流を電圧に変換して出力する第1の電流・電圧変換回路と、
を有することを特徴とする受光回路。
A first color filter that transmits the first color component in the visible light region and the light in the infrared region;
A second color filter that transmits the second color component in the visible light region and the light in the infrared region;
A first light receiving element formed on a semiconductor substrate and having a light receiving surface covered with the first and second color filters stacked;
A second light receiving element formed on the semiconductor substrate and having a light receiving surface covered by the first color filter;
A current mirror circuit that receives a first current flowing through the first light receiving element according to the received light intensity of the input light from the observation space, and outputs a second current according to the first current;
A first current / voltage conversion circuit that converts a difference current between the third current flowing through the second light receiving element and the second current into a voltage according to the received light intensity of the input light, and outputs the voltage;
A light receiving circuit comprising:
前記カレントミラー回路は、
ダイオード接続され、前記第1の電流が流れる第1のトランジスタと、
制御電極が前記第1のトランジスタの制御電極に接続され、前記第2の電流が流れる第2のトランジスタと、
を含み、
前記第1および第2のトランジスタのサイズ比は、前記第1および第2の受光素子の受光面積比と等しいことを特徴とする請求項1に記載の受光回路。
The current mirror circuit is:
A diode-connected first transistor through which the first current flows;
A second transistor having a control electrode connected to the control electrode of the first transistor and through which the second current flows;
Including
2. The light receiving circuit according to claim 1, wherein a size ratio of the first and second transistors is equal to a light receiving area ratio of the first and second light receiving elements.
前記第2の受光素子の受光面積は、前記第1の受光素子の受光面積より大きいことを特徴とする請求項2に記載の受光回路。   The light receiving circuit according to claim 2, wherein a light receiving area of the second light receiving element is larger than a light receiving area of the first light receiving element. 前記半導体基板上に形成され、積層された前記第1および第2のカラーフィルタによって受光面が覆われた第3の受光素子と、
前記入力光の受光強度に応じて前記第3の受光素子に流れる第4の電流を電圧に変換して出力する第2の電流・電圧変換回路と、
をさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れかに記載の受光回路。
A third light receiving element formed on the semiconductor substrate, the light receiving surface of which is covered with the stacked first and second color filters;
A second current / voltage conversion circuit that converts a fourth current flowing through the third light receiving element into a voltage according to the received light intensity of the input light and outputs the voltage;
The light receiving circuit according to claim 1, further comprising:
前記第1のカラーフィルタは、緑色領域および赤外領域の光を透過し、
前記第2のカラーフィルタは、赤色領域および赤外領域の光を透過することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の受光回路。
The first color filter transmits light in a green region and an infrared region,
5. The light receiving circuit according to claim 1, wherein the second color filter transmits light in a red region and an infrared region.
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