JP2015028454A - 光センサ用半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な視感度補正を行う光センサ用半導体集積回路を提供する。
【解決手段】光センサ用半導体集積回路は、可視光を減衰させ赤外光を透過するカバー部材３と集光レンズ２とを介して、環境光を受光し、受光光量に基づき視感度補正を行い、環境光の照度を検出する光センサ用半導体集積回路１であって、第１の分光特性を有する第１の受光素子と、第２の受光素子と、第１の受光素子の出力と、第２の受光素子の出力を減算する視感度補正手段３０と、を有し、第１の受光素子と第２の受光素子の平面形状は、略中空多角形状であり、第１の受光素子と、第２の受光素子とは、互いに隔離され且つ同心配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光センサ用半導体集積回路に関する。

近年、携帯電話やスマートフォン等のモバイル機器には、環境光に応じた表示画面の輝度調整及び視認性向上、或いは通話時の省電力化のために、1つの小型パッケージに実装された照度センサ及び近接センサが搭載されている。これらのセンサは、通常、可視光をほぼ遮断する黒系のカバーガラス等のカバー部材で覆われる。

照度センサ用ＰＤ（Photodiode）の分光特性は、人間の目が明るさを認識できる領域（波長４００ｎｍ〜波長７００ｎｍ程度）に最大感度を有し、赤外光領域（波長８００ｎｍ〜波長１０００ｎｍ程度）では低い相対感度を有することが望まれる。カバーガラスに覆われた該ＰＤの分光特性は、赤外光領域での相対感度が高くなる。このため、赤外光領域に最大感度を有するＰＤ（視感度補正用ＰＤ）等を利用して、赤外光領域での相対感度を低くする（視感度補正）ことで、照度センサの検出精度を維持する技術が知られている。

図１０に示す様に、照度センサ用ＰＤの分光特性は、黒系のガラス等のカバー部材で覆われる場合、黒系のカバーガラス等のカバー部材で覆われない場合と比較して、赤外光領域での相対感度が高くなる。

受光面に対して入射する日射光の方向に対応させて、遮光マスク及び光感応部の配置や形状等を工夫し、光感応部の受光面積と、遮光マスクに覆われる光感応部の斜光面積とを制御することで、該日射光を効能率で検出する日射センサ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

又、バンドギャップエネルギーの異なる複数の受光素子を、同一基板上に、絶縁層を介して分離して配置し、多数の波長成分を有する光を各受光素子で受光することにより、効率的な光電変換を行う光電変換モジュールが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平０７−３１１０８４号公報 特開平０５−２０６５００号公報

同一基板上に、異なる分光特性を有する複数のＰＤを形成する場合、受光面に対して入射する光の方向が変化しても、各ＰＤ間で受光光量を均一にすることは困難である。

例えば、照度センサ用ＰＤと近接センサ用ＰＤとを隣接して配置し（図１１（Ａ）参照）、入射光の方向を変化させた場合における、各ＰＤに当たる光の面積の変化を比較する（図１１（Ｂ）参照）。直進光（円１０１）の場合に各ＰＤに当る光の面積を基準とすると、斜光（円１０２）の場合は、照度センサ用ＰＤに当る光の面積は増加し、近接センサ用ＰＤに当る光の面積は減少する。一方、斜光（円１０３）の場合は、照度センサ用ＰＤに当る光の面積は減少し、近接センサ用ＰＤに当る光の面積は増加する。

特に、照度センサ用ＰＤと視感度補正用ＰＤとの間で、受光光量のばらつきが大きくなると、該受光光量に基づき行われる視感度補正の精度が低下するという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高精度な視感度補正を行う光センサ用半導体集積回路を提供することを目的とする。

本実施の形態の光センサ用半導体集積回路は、可視光を減衰させ赤外光を透過するカバー部材（３）と集光レンズ（２）とを介して、環境光を受光し、受光光量に基づき視感度補正を行い、環境光の照度を検出する光センサ用半導体集積回路（１）であって、第１の分光特性を有する第１の受光素子（２１）と、第２の受光素子（２２）と、第１の受光素子（２１）の出力と、第２の受光素子（２２）の出力を減算する視感度補正手段（３０）と、を有し、第１の受光素子（２１）と第２の受光素子（２２）の平面形状は、略中空多角形状であり、第１の受光素子（２１）と、第２の受光素子（２２）とは、互いに隔離され且つ同心配置されることを要件とする。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明の実施の形態によれば、高精度な視感度補正を行う光センサ用半導体集積回路を提供することができる。

実施形態に係る光センサ用半導体集積回路に光が入射する様子の一例を模式的に示す図である。 実施形態に係る光センサ用半導体集積回路の構成の一例を示す図である。 実施形態に係る受光素子における電圧と暗電流との関係の一例を示すグラフである。 実施形態に係る光センサ用半導体集積回路の構成の一例を示す図である。 実施形態に係る光センサ用半導体集積回路の構成の一例を示す図である。 実施形態に係る光センサ用半導体集積回路の構成の一例を示す図である。 実施形態に係る光センサ用半導体集積回路の構成の一例を示す図である。 実施形態に係る光センサ用半導体集積回路の構成の一例を示す図である。 実施形態に係る受光素子における波長と相対感度との関係の一例を示すグラフである。 分光特性の一例を示す図である。 従来の光センサ用半導体集積回路の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

本明細書において、「相対感度」とは、照度センサ用受光素子の、ある波長での感度（最大感度）を１００％として正規化した分光特性における、それぞれの波長（波長４００ｎｍ〜波長１１５０ｎｍ）での感度を指すものとする。又、本明細書において、平面形状とは対象物を受光部２０の表面２０ｓの法線方向から視た形状を指すものとする。

[光センサ用半導体集積回路の構成]
まず、本実施形態に係る光センサ用半導体集積回路の構成の一例と、該光センサ用半導体集積回路が、環境光を受光してから照度を検出するまでの流れを、図１を用いて簡単に説明する。

光センサ用半導体集積回路１は、受光部２０と視感度補正手段３０を含む。

光１０（環境光）は、カバー部材３と、集光レンズ２とを介して、受光部２０に入射する。受光部２０は、同一基板上に形成される複数の受光素子を含む。各受光素子は、光電変換部、電極等を含み、受光光量に基づき電流が流れる。各受光素子としては、ＰＮ型フォトダイオード、ＰＩＮ型フォトダイオード、フォトトランジスタ等を用いることができる。なお、各受光素子の出力電流は、ｐＡオーダーの微弱電流である。

光１１は、受光部２０の表面２０ｓに対して垂直方向から入射する光（以下、直進光と記載する）であり、光１２は、受光部２０の表面２０ｓに対して斜め方向から入射する光（以下、斜光と記載する）である。

カバー部材３は、受光部２０を隠すカバーとして用いられるため、黒色の樹脂、黒色のガラス等により形成される。カバー部材３は、可視光を減衰させ（９０％程度遮断）、赤外光を透過する。カバー部材３の厚さ、材質、遮光率等を、適宜調整することで、受光部２０が受光する環境光の光量を変化させることが可能である。

集光レンズ２は、カバー部材３を透過する光を集光する。直進光が入射する場合と、斜光が入射する場合とで、受光部２０に集光する光の位置は異なる。どちらの場合であっても、受光部２０内に形成される複数の受光素子間において、受光光量のばらつきは、少ないことが好ましい。従って、各受光素子の平面形状、配置、面積等を適宜調整することが好ましい。集光レンズ２の種類は特に限定されないが、凸レンズやシリンドリカルレンズ等を用いることができる。

視感度補正手段３０は、照度センサ用受光素子及び視感度補正用受光素子の受光光量（出力電流）に基づき視感度補正を行う。本実施形態に係る受光部２０においては、各受光素子の平面形状、配置、面積等が適宜調整されているため（詳細は後述する）、受光部２０の表面２０ｓに対して入射する光の方向が変化しても、照度センサ用受光素子と視感度補正用受光素子との間で受光光量のばらつきが生じ難い。又、視感度補正手段３０は、照度センサ用受光素子及び視感度補正用受光素子の出力電流を、同じＡＤコンバータで、時分割でＡＤ変換し、演算処理することで、視感度補正を行う。演算処理としては、照度センサ用受光素子の出力電流に対応するデジタル信号から、補正係数を乗じた視感度補正用受光素子の出力電流に対応するデジタル信号を減算する。視感度補正手段３０にて照度センサ用受光素子の分光特性を視感度特性に近づけることで、光センサ用半導体集積回路１の検出精度を高められる。

[受光部の構成]
図２に、本実施形態に係る光センサ用半導体集積回路１が備える受光部２０の構成の一例を示す。

受光部２０は、第１の受光素子２１と、第２の受光素子２２と、第３の受光素子２３を含む。図２に示す様に、第１の受光素子２１は、照度センサ用の受光素子であり、第２の受光素子２２は、視感度補正用の受光素子であり、第３の受光素子２３は、近接センサ用の受光素子である。

照度センサは、第１の受光素子２１が受光する環境光の光量に基づき、周囲の明るさを検出する。又、近接センサは、第３の受光素子２３が受光する赤外光の光量の変化に応じて、物体の接近を検出する。近接センサは、動く物体から反射する微弱な赤外光を検出するため、第３の受光素子２３は、高感度に設計されることが好ましい。

各受光素子は、互いに隔離され、且つ中心が一致する様に形成されることが好ましい（同心配置）。又、各受光素子間で、中心と、内側及び外側の頂点とが同一直線上に存在する様に形成されることが好ましい。なお、各受光素子の配置順序は、特に限定されず、例えば、図２に示す様に、内側から、第３の受光素子２３、第１の受光素子２１、第２の受光素子２２の順に形成されても良いし、図２とは異なる順に形成されても良い。

各受光素子の平面形状は、中空正多角形状、多角形状、中空円形状、又は円形状であることが好ましい。該多角形状は、特に限定されず、四角形状、五角形状、六角形状、八角形状等であっても良い。例えば、図２に示す様に、第１の受光素子２１及び第２の受光素子２２の平面形状を、中空正方形状とし、第３の受光素子２３の受光素子の平面形状を、正方形状としても良い。

各受光素子の面積は、等しいことが好ましい。図３は、照度センサ用の受光素子及び視感度補正用の受光素子の暗電流特性を示している。図３に示す様に、面積が等しい受光素子に発生する暗電流は、ほぼ等しいため、視感度補正手段３０により行われる演算処理により、各受光素子に発生する暗電流をほぼ相殺できるからである。

図４（Ａ）に、受光部２０の表面２０ｓに入射する光と、各受光素子の受光光量との関係について示す。円１０１は、直進光を、円１０２及び円１０３は、斜光を表している。

図４（Ａ）において、第１の受光素子２１及び第２の受光素子２２の平面形状は略中空四角形状であり、第１の受光素子２１と第２の受光素子２２とは互いに隔離され且つ同心配置されている。図４（Ａ）の場合に、第１の受光素子２１に当る光の面積について考えると、円１０１＞円１０２＝円１０３となる。すなわち、円１０１の場合に第１の受光素子２１に当る光の面積を基準とすると、円１０２と円１０３の場合には光の面積は減少するが、その減少量は略同一となる。つまり、斜光によりスポットの位置が円１０２のようにずれた場合でも円１０３のようにずれた場合でも光の面積の減少量はほぼ同一となる。第２の受光素子２２についても同様である。従って、第１の受光素子２１と第２の受光素子２２との間で受光光量をほぼ均一にすることができる（斜光の場合における両素子の受光光量の比率の変動を軽減できる）。

ここで、改めて図１１（Ｂ）を参照し、照度センサ用ＰＤに当る光の面積について考えると、円１０２＞円１０１となる。又、斜光によりスポットの位置が円１０１に対して円１０２とは反対側にずれた場合には（この場合を円１０３とする）、円１０１＞円１０３となる。すなわち、円１０１の場合に照度センサ用ＰＤに当る光の面積を基準とすると、円１０２の場合には光の面積が増加し、円１０３の場合には光の面積は減少する。つまり、斜光によりスポットの位置がずれた場合に、ずれた方向に依存して基準に対して光の面積が増減し、光の面積のばらつく範囲が大きくなる（受光光量のばらつく範囲が大きくなる）。近接センサ用ＰＤについても同様である。

一方、上記のように、本実施の形態では（図４（Ａ）参照）、斜光によりスポットの位置が円１０２のようにずれた場合でも円１０３のようにずれた場合でも、光の面積が増加することはなく、光の面積は略同一の量だけ減少する。そのため、図１１に示す従来例と比較して、斜光によりスポットの位置がずれた場合でも、ずれた方向に依存する光の面積のばらつきを抑制することができる（受光光量のばらつきを抑制することができる）。

このように、第１の受光素子２１及び第２の受光素子２２の平面形状を略中空四角形状とし、第１の受光素子２１と第２の受光素子２２とを互いに隔離し且つ同心配置することにより、斜光によりスポットの位置がずれた場合でも、ずれた方向に依存する光の面積のばらつきを抑制することができる（受光光量のばらつきを抑制することができる）。

第１の受光素子２１は、第１の分光特性を有する。第１の分光特性は、可視光領域に高い相対感度を有する。第１の分光特性は、例えば、波長が約５５０ｎｍで最大感度を有し、波長が約８００ｎｍで僅かな相対感度を有する。

図４（Ｂ）に示す様に、第１の受光素子２１を覆うように、赤外光カットフィルタ（第１のフィルタ）５００を形成することが好ましい。赤外光カットフィルタは、可視光を透過し、赤外光を減衰させる。該フィルタを形成することで、第１の分光特性における赤外光領域での相対感度を低くすることができる。

第３の受光素子２３は、第２の分光特性を有する。第２の分光特性は、赤外光領域に高い相対感度を有する。

図４（Ｃ）に示す様に、第３の受光素子２３を覆うように、可視光カットフィルタ（第２のフィルタ）５０１を形成することが好ましい。可視光カットフィルタは、赤外光を透過し、可視光を減衰させる。

図５は、受光部２０の拡大図である。第１の受光素子２１は、光電変換部２１ａ、Ａｎｏｄｅ電極２１ｂ、Ｃａｔｈｏｄｅ電極２１ｃを含む。第２の受光素子２２は、光電変換部２２ａ、Ａｎｏｄｅ電極２２ｂ、Ｃａｔｈｏｄｅ電極２２ｃを含む。第３の受光素子２３は、光電変換部２３ａ、Ａｎｏｄｅ電極２３ｂ、Ｃａｔｈｏｄｅ電極２３ｃを含む。

分離部２０ｄは、各受光素子を互いに隔離し、絶縁する。分離部２０ｄの平面形状は、各受光素子を効率的に分離できる様に、各受光素子の平面形状と対応する形状であることが好ましい。分離部２０ｄの間隔ｗは、適宜調整できる。

光電変換部２１ａ、２２ａ、２３ａは、異なる分光特性を有する半導体材料を含んで形成されることが好ましい。光電変換部２１ａは、可視光領域に最大感度を有する半導体材料で形成され、光電変換部２２ａ、２３ａは、赤外光領域に最大感度を有する半導体材料で形成されることが好ましい。用途に応じて、光電変換部の厚さ、組成比、バンドギャップエネルギー、及び不純物濃度等を変化させ、分光特性を適宜調整することができる。

[変形例１]
図６（Ａ）に、受光部２０の表面２０ｓに入射する光と、各受光素子の受光光量との関係について示す。円１０１は、直進光を、円１０２及び円１０３は、斜光を表している。

図６（Ａ）において、第１の受光素子２１及び第２の受光素子２２の平面形状は略中空円形状であり、第３の受光素子２３の平面形状は略円形状であり、第１の受光素子２１と第２の受光素子２２と第３の受光素子２３とは互いに隔離され且つ同心配置されている。なお、各受光素子の面積は、略等しいとする。

図６（Ａ）の場合に、第１の受光素子２１に当る光の面積について考えると、円１０１＞円１０２＝円１０３となる。すなわち、円１０１の場合に第１の受光素子２１に当る光の面積を基準とすると、円１０２と円１０３の場合には光の面積は減少するが、その減少量は略同一となる。つまり、斜光によりスポットの位置が円１０２のようにずれた場合でも円１０３のようにずれた場合でも光の面積の減少量はほぼ同一となる。図６（Ａ）の場合の減少量は、図４（Ａ）の場合の減少量より小さい。

そのため、斜光によりスポットの位置がずれた場合でも、全ての受光素子（第１の受光素子２１、第２の受光素子２２、第３の受光素子２３）に当る光の面積を、ほぼ等しくすることができる（受光素子間で受光光量をほぼ均一にすることができる）。

[変形例２]
図６（Ｂ）に、受光部２０の表面２０ｓに入射する光と、各受光素子の受光光量との関係について示す。円１０１は、直進光を、円１０２及び円１０３は、斜光を表している。

図６（Ｂ）において、第１の受光素子２１の平面形状は略中空八角形状である。

図６（Ｂ）の場合に、第１の受光素子２１に当る光の面積について考えると、円１０１＞円１０２＝円１０３となる。すなわち、円１０１の場合に第１の受光素子２１に当る光の面積を基準とすると、円１０２と円１０３の場合には光の面積は減少するが、その減少量は略同一となる。つまり、斜光によりスポットの位置が円１０２のようにずれた場合でも円１０３のようにずれた場合でも光の面積の減少量はほぼ同一となる。図６（Ｂ）の場合の減少量は、図６（Ａ）の場合の減少量より大きいが、図４（Ａ）の場合の減少量より小さくなる。

八角形状における同心多角形の比（外接円半径／内接円半径）は、１／ｃｏｓ（π／８）＝１／｛（√（２＋√２））／２｝となる。従って、中心から頂点（中心から最も遠い点）までの距離と、中心から各辺の中心（中心から最も近い点）までの距離との間に生じる誤差は、８．２％以内である。正方形状における同心多角形の比は、√２であるため、多角形状の辺の数を増やすことで、斜光によりスポットの位置がずれた場合でも、ずれた方向に依存する光の面積のばらつきを、より抑制できる。

なお、受光素子の平面形状が略中空多角形状である場合、多角形状の外側の角部において、一部の面積を削り、内側（中空側）の角部に、削った部分の面積を足しても良い。この様な平面形状とすることで、例えば、円１０１の場合に、図４（Ａ）及び図６（Ｂ）において第１の受光素子２１に当る光の面積を、図６（Ａ）において第１の受光素子２１に当る光の面積に近づけることができる。

[視感度補正手段]
図７に、本実施形態に係る光センサ用半導体集積回路１が備える視感度補正手段３０の一例を示す。

視感度補正手段３０は、スイッチ回路３１１、スイッチ回路３１２、ＡＤコンバータ３１３、第１のデシメーションフィルタ３１４（照度センサ用）、第２のデシメーションフィルタ３１５（視感度補正用）、乗算器３１６、制御回路３１７、加算器３１８を含む。

視感度補正手段３０は、入力信号２４、２５を、ＡＤコンバータ３１３により時分割でＡＤ変換し、デシメーションフィルタ３１４、３１５により間引きし、乗算器３１６及び加算器３１８により演算処理して、出力信号１７０を出力する。

スイッチ回路３１１は、第１の受光素子２１からの入力信号２４の、ＡＤコンバータ３１３への入力、非入力の切り替えを行う。スイッチ回路３１１のオン、オフの切り替えは、制御回路３１７により制御される。例えば、スイッチ回路３１１がオンの時、入力信号２４は、ＡＤコンバータ３１３に入力される。

スイッチ回路３１２は、第２の受光素子２２からの入力信号２５の、ＡＤコンバータ３１３への入力、非入力の切り替えを行う。スイッチ回路３１２のオン、オフの切り替えは、制御回路３１７により制御される。例えば、スイッチ回路３１２がオンの時、入力信号２５は、ＡＤコンバータ３１３に入力される。

制御回路３１７は、スイッチ回路３１１のオン（オフ）のタイミングと、スイッチ回路３１２のオン（オフ）のタイミングとが一致しない様に、各スイッチ回路を制御する。

ＡＤコンバータ３１３（ＡＤ変換部）は、例えば１６ビットの△Σ型ＡＤコンバータであり、△Σ変調を利用してＡＤ変換を行う。具体的には、ＡＤコンバータ３１３は、スイッチ回路３１１、３１２のオン、オフの切り替えのタイミングと同期して、入力信号２４、２５をＡＤ変換し、出力信号１２０（デジタル信号）を生成する。言い換えれば、ＡＤコンバータ３１３は、第１の受光素子２１の出力である入力信号２４と、第２の受光素子２２の出力である入力信号２５を時分割でＡＤ変換し、出力信号１２０（デジタル信号）を生成する。又、ＡＤコンバータ３１３は、出力信号１２０を、第１のデシメーションフィルタ３１４及び第２のデシメーションフィルタ３１５に入力する。

第１のデシメーションフィルタ３１４は、出力信号１２０を間引きし、第１の受光素子２１の出力電流に対応する信号１４０（デジタル信号）を生成する。又、信号１４０を演算部である加算器３１８に入力する。第２のデシメーションフィルタ３１５は、出力信号１２０を間引きし、第２の受光素子２２の出力電流に対応する信号１５０（デジタル信号）を生成する。又、信号１５０を乗算器３１６に入力する。同じＡＤコンバータにより２つの入力信号が時分割でＡＤ変換されるため、信号１４０と信号１５０との間には、ほぼ変換誤差は生じない。なお、デシメーションフィルタにより、出力信号１２０に発生するノイズ等を除去することもできる。

第１のデシメーションフィルタ３１４及び第２のデシメーションフィルタ３１５の動作、非動作は、制御回路３１７により制御される。

乗算器３１６は、補正係数と信号１５０とを乗算し、信号１６０（デジタル信号）を生成する。なお、乗算器３１６には、反転回路（インバータ）が設けられるため、信号１６０は、補正係数を乗じた信号１５０の反転信号となる。

加算器３１８は、信号１４０と信号１６０とを加算（実質的には減算）し、出力信号１７０（デジタル信号）を生成する。

つまり、照度センサ用受光素子である第１の受光素子２１の出力電流に対応する信号１４０から、補正係数を乗じた視感度補正用受光素子である第２の受光素子２２の出力電流に対応する信号１６０を減算する。これにより、第１の受光素子２１における赤外光領域での相対感度を低くすることができる。

なお、加算器３１８にオフセット入力部を設け、視感度補正手段３０による演算処理では暗電流を完全に相殺できない場合等に、オフセット入力部からオフセットを入力することで暗電流を相殺できるようにしてもよい。

乗算器３１６及び加算器３１８での演算処理は、次式で表せる。（信号１４０）−｛（補正係数）×（信号１５０）｛＝（信号１６０）｝｝＝出力信号１７０
なお、視感度補正手段３０は、補正係数を任意に設定する補正係数設定回路や、設定された補正係数を適宜選択する補正係数選択回路等（図示せず）を備えていても良い。これらの回路を用いて、補正係数を諸条件に合わせて適宜調整することが好ましい。

ここで、光センサ用半導体集積回路１が備える視感度補正手段３０以外の回路について、図８を用いて簡単に説明する。光センサ用半導体集積回路１は、視感度補正手段３０の他にも、ＡＤコンバータ３１（近接センサ用）、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２、レジスタ３３、３４、検出回路３５、インターフェイス３６、ＬＥＤ駆動回路３７、発振器３８等を含む。

ハイパスフィルタ３２は、第３の受光素子２３の出力電流から、直流成分を取り除き、交流成分のみを取り出して、信号１８０を生成する。

ＡＤコンバータ３１は、発振器３８から出力されるパルス信号及び参照電圧Ｖｒｅｆを利用して、信号１８０をＡＤ変換し、出力信号１９０（デジタル信号）を生成する。

レジスタ３３、３４は、任意の値を書き込める設定レジスタであり、レジスタ３３には上限閾値が、レジスタ３４には下限閾値が書き込まれている。なお、上限閾値及び下限閾値は、諸条件に応じて、適切に設定されることが好ましい。

検出回路３５は、レジスタ３３の設定値に基づき、出力信号１７０又は出力信号１９０が上限閾値を上回ったか否かを検出する。即ち、検出回路３５は、出力信号１７０が上限閾値を上回った時に、ＩＮＴ端子が、"Ｈｉｇｈ"となる様な信号を、出力信号１７０が上限閾値を上回っていない時に、ＩＮＴ端子が、"Ｌｏｗ"となる様な信号を出力する。

又、検出回路３５は、レジスタ３４の設定値に基づき、出力信号１７０又は出力信号１９０が下限閾値を下回ったか否かを検出する。即ち、検出回路３５は、出力信号１７０が下限閾値を下回った時に、ＩＮＴ端子が、"Ｈｉｇｈ"となる様な信号を、出力信号１７０が下限閾値を下回っていない時に、ＩＮＴ端子が、"Ｌｏｗ"となる様な信号を出力する。

インターフェイス３６は、ＳＤＡ端子、ＳＣＬ端子を介して、外部機器と、視感度補正手段３０、ＡＤコンバータ３１等を含む光センサ用半導体集積回路１との相互通信を行う。又、インターフェイス３６は、外部機器からの情報を取り込むこともできる。

例えば、視感度補正手段３０を所定のインターフェイス（例えば、Ｉ^２Ｃバス等）を介してＣＰＵ等と接続し、ＣＰＵ等から補正係数の設定や選択を行えるようにしてもよい。この場合は、ＣＰＵ等により補正係数設定手段を実現できる。補正係数設定手段は、ソフトウェアにより実現しても良いし、ハードウェアにより実現してもよいし、両者を含むものであってもよい。又、例えば、インターフェイスを介して、環境光が明るすぎる、物体が接近している等の検出結果を、外部機器に伝達することもできるし、外部機器から取得した情報に基づき、検出回路３５、ＬＥＤ駆動回路３７等を適宜制御することもできる。

ＬＥＤ駆動回路３７は、インターフェイス３６から出力される制御信号に基づき、ＬＥＤ制御信号を生成し、ＩＲＤＲ端子を介して、赤外線ＬＥＤの駆動（発光、非発光）を制御する。近接センサは、赤外線ＬＥＤの発光出力が物体で反射した際の反射光有無を検出することで、物体の接近を検出する。このため、例えば、発振器３８等により、ＬＥＤ駆動回路３７の駆動タイミングと、ＡＤコンバータ３１におけるＡＤ変換のタイミングとは、連動して制御される必要がある。なお、視感度補正手段３０におけるＡＤ変換のタイミングと、ＬＥＤ駆動回路３７の駆動タイミングとは、別個に制御される。

図９は、補正係数を、０、４、１６、６４、２５６と変化させた場合の、カバー部材３で覆われた第１の受光素子２１の相対感度と、波長との関係を示すグラフである。横軸は波長［ｎｍ］（波長４００ｎｍ〜波長１１５０ｎｍ）、縦軸は相対感度［％］である。

補正係数が大きくなる程、赤外光領域での相対感度は、低くなることがわかる。例えば、波長が８００［ｎｍ］の場合、補正係数が０での相対感度は約２５％、補正係数が６４での相対感度は約８％、補正係数が２５６での相対感度は約０％である。

即ち、補正係数を変化させることで、赤外光領域での相対感度を制御できることがわかる。なお、ベアチップ（受光部２０がカバー部材３で覆われない）での第１の受光素子２１の相対感度は、波長が８００［ｎｍ］、補正係数が０の場合、約５％である。受光部２０がカバー部材３で覆われることにより、赤外光領域での相対感度は高まってしまう。

このように、本実施の形態に係る光センサ用半導体集積回路によれば、複数の受光素子の平面形状、配置、面積等を工夫して形成することにより、受光部の表面に対して入射する光の方向が変化しても、各受光素子間で受光光量を均一にすることができる。従って、照度センサにおける視感度補正の精度を高めつつ、近接センサの検出精度を維持する光センサ用半導体集積回路を実現できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ 光センサ用半導体集積回路
２ 集光レンズ
３ カバー部材
１０ 環境光
２１ 第１の受光素子
２２ 第２の受光素子
２３ 第３の受光素子
３０ 視感度補正手段
３１３ ＡＤコンバータ
３１６ 乗算器
３１８ 加算器
５００ 赤外光カットフィルタ（第１のフィルタ）
５０１ 可視光カットフィルタ（第２のフィルタ）

Claims (8)

1. 可視光を減衰させ赤外光を透過するカバー部材と集光レンズとを介して、環境光を受光し、受光光量に基づき視感度補正を行い、前記環境光の照度を検出する光センサ用半導体集積回路であって、
   第１の分光特性を有する第１の受光素子と、
   第２の受光素子と、
   前記第１の受光素子の出力と、前記第２の受光素子の出力を減算する視感度補正手段と、を有し、
   前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の平面形状は、略中空多角形状であり、
   前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子とは、互いに隔離され且つ同心配置されることを特徴とする光センサ用半導体集積回路。
2. 前記第１の分光特性は、可視光を透過する第１のフィルタにより得られることを特徴とする請求項１に記載の光センサ用半導体集積回路。
3. 前記視感度補正手段は、前記第２の受光素子の出力に補正係数を乗算する乗算器と、
   前記補正係数を設定する補正係数設定手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光センサ用半導体集積回路。
4. 前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の面積は、略等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光センサ用半導体集積回路。
5. 前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の平面形状は、略中空円形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光センサ用半導体集積回路。
6. 前記第２の分光特性を有する第３の受光素子を備え、
   前記第３の受光素子は、前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子より、内側に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光センサ用半導体集積回路。
7. 前記第２の受光素子と、前記第３の受光素子とは、隣接して配置されることを特徴とする請求項６に記載の光センサ用半導体集積回路。
8. 前記第３の受光素子の平面形状は、略正方形状であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光センサ用半導体集積回路。

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