JP6093061B2 - Optical sensor and output circuit thereof - Google Patents

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Description

本発明は、光センサ及びその出力回路に関する。   The present invention relates to an optical sensor and an output circuit thereof.

従来より、太陽光から特定領域の光を取り出す技術が知られている。例えば、特許文献1には、紫外線を受光して光電流を出力する紫外線センサが開示されている。また、特許文献2には、受けた光のうち可視光のみの照度を検出することができる半導体受光素子が開示されている。   Conventionally, a technique for extracting light in a specific area from sunlight is known. For example, Patent Document 1 discloses an ultraviolet sensor that receives ultraviolet light and outputs a photocurrent. Patent Document 2 discloses a semiconductor light receiving element that can detect the illuminance of only visible light among received light.

特開2007−067331号公報JP 2007-067331 A 特開2005−317994号公報JP 2005-317994 A

しかしながら、従来技術によると、フィルタの透過率の分光感度のリンギングに起因する感度ズレの影響で、精度よく所望の光を取り出すことができなかった。   However, according to the prior art, desired light cannot be extracted with high accuracy due to the influence of the sensitivity shift caused by the ringing of the spectral sensitivity of the transmittance of the filter.

例えば、UVカットフィルタと2つのフォトダイオードを用いて、図21(a)に示すような太陽光から、図21(b)に示すようなUV領域R1の光を取り出す場合について説明する。このような場合、UV領域R1の光を取り出すには、図22(a)に示すような“フィルタなしのフォトダイオードA1の出力”から、図22(b)に示すような“フィルタありのフォトダイオードA2の出力”を引く必要がある。しかしながら、フォトダイオードに例えばUVカットフィルタを付けた場合は、図23(a)に示すように、UV光以外の光を透過するが、フィルタの透過率の分光感度のリンギングが発生する。リンギングが発生するのは、図23(b)に示すように、フィルタ表面とフィルタ下部で反射波が干渉するためである。図22(b)に示すように、フォトダイオードA2の出力がリンギングを持つと、図22(c)に示すように、(フォトダイオードA1の出力−フォトダイオードA2の出力)もUV領域R1以外の領域で光が残ってしまい、感度ズレの原因となる。このように、従来は、フィルタの製造バラツキが直接(フォトダイオードA1の出力−フォトダイオードA2の出力)に影響するため、感度ズレが大きくなる問題があった。   For example, a case will be described in which light in the UV region R1 as shown in FIG. 21B is extracted from sunlight as shown in FIG. 21A using a UV cut filter and two photodiodes. In such a case, in order to extract the light in the UV region R1, from the “output of the photodiode A1 without filter” as shown in FIG. 22A, the “photo with filter” as shown in FIG. It is necessary to pull the output of the diode A2. However, when a UV cut filter is attached to the photodiode, for example, as shown in FIG. 23A, light other than UV light is transmitted, but ringing of the spectral sensitivity of the transmittance of the filter occurs. The ringing occurs because the reflected wave interferes between the filter surface and the lower part of the filter as shown in FIG. If the output of the photodiode A2 has ringing as shown in FIG. 22B, as shown in FIG. 22C, (output of the photodiode A1−output of the photodiode A2) is also other than the UV region R1. Light remains in the region, causing a sensitivity shift. As described above, conventionally, the manufacturing variation of the filter directly affects (the output of the photodiode A1−the output of the photodiode A2).

本発明の目的は、リンギングに起因する感度ズレを低減して高精度化を図ることが可能な光センサ及びその出力回路を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an optical sensor and an output circuit thereof that can reduce the sensitivity deviation due to ringing and achieve high accuracy.

本発明の一態様によれば、第1のフォトダイオードと、前記第1のフォトダイオードと特性の異なる第2のフォトダイオードと、特定の波長領域の光をカットする第1のカットフィルタ及び第2のカットフィルタと、前記第1のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第1のカットフィルタを有する第3のフォトダイオードと、前記第2のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第2のカットフィルタを有する第4のフォトダイオードと、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算する出力回路とを備え、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算した場合に前記特定の波長領域以外の領域の電流値が0になるように前記第1から第4のフォトダイオードの面積があらかじめ調整されている光センサが提供される。
また、本発明の他の態様によれば、第1のフォトダイオードと、前記第1のフォトダイオードと特性の異なる第2のフォトダイオードと、特定の波長領域の光をカットする第1のカットフィルタ及び第2のカットフィルタと、前記第1のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第1のカットフィルタを有する第3のフォトダイオードと、前記第2のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第2のカットフィルタを有する第4のフォトダイオードと、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算する出力回路とを備え、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算した場合に前記特定の波長領域以外の領域の電流値が0になるように前記出力回路における演算方法があらかじめ調整されている光センサが提供される。
また、本発明の他の態様によれば、第1のフォトダイオードと、前記第1のフォトダイオードと特性の異なる第2のフォトダイオードと、特定の波長領域の光をカットする第1のカットフィルタ及び第2のカットフィルタと、前記第1のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第1のカットフィルタを有する第3のフォトダイオードと、前記第2のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第2のカットフィルタを有する第4のフォトダイオードとに接続され、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算する演算回路と、前記演算回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路と、前記変換回路からのデジタル信号に所定の演算処理を施して出力するロジック回路とを備え、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算した場合に前記特定の波長領域以外の領域の電流値が0になるように前記第1から第4のフォトダイオードの面積があらかじめ調整されている出力回路が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、第1のフォトダイオードと、前記第1のフォトダイオードと特性の異なる第2のフォトダイオードと、特定の波長領域の光をカットする第1のカットフィルタ及び第2のカットフィルタと、前記第1のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第1のカットフィルタを有する第3のフォトダイオードと、前記第2のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第2のカットフィルタを有する第4のフォトダイオードとに接続され、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算する演算回路と、前記演算回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路と、前記変換回路からのデジタル信号に所定の演算処理を施して出力するロジック回路とを備え、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算した場合に前記特定の波長領域以外の領域の電流値が0になるように演算方法があらかじめ調整されている出力回路が提供される。
According to one aspect of the present invention, a first photodiode, a second photodiode having different characteristics from the first photodiode, a first cut filter that cuts light in a specific wavelength region, and a second photodiode A cut filter, and the same configuration as the first photodiode, the third photodiode having the first cut filter on the light receiving surface, and the same configuration as the second photodiode, A fourth photodiode having the second cut filter on the light receiving surface; (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (output of the second photodiode−the output of the second photodiode; and an output circuit for calculating an output) of the fourth photodiode, (output of the first photodiode - output of the third photodiode) - ( (The output of the second photodiode−the output of the fourth photodiode)), the current values of the first to fourth photodiodes are set so that the current value in the region other than the specific wavelength region becomes zero. An optical sensor having a pre-adjusted area is provided.
According to another aspect of the present invention, a first photodiode, a second photodiode having different characteristics from the first photodiode, and a first cut filter for cutting light in a specific wavelength region And the second cut filter, the third photodiode having the same configuration as the first photodiode, and having the first cut filter on the light receiving surface, and the same configuration as the second photodiode. A fourth photodiode having the second cut filter on the light receiving surface, and (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (of the second photodiode) An output circuit for calculating an output—an output of the fourth photodiode), and an output of the first photodiode—an output of the third photodiode. )-(Output of the second photodiode-output of the fourth photodiode), the calculation method in the output circuit is such that the current value in the region other than the specific wavelength region becomes zero. A preconditioned optical sensor is provided.
According to another aspect of the present invention, a first photodiode, a second photodiode having different characteristics from the first photodiode, and a first cut filter for cutting light in a specific wavelength region And the second cut filter, the third photodiode having the same configuration as the first photodiode, and having the first cut filter on the light receiving surface, and the same configuration as the second photodiode. Connected to a fourth photodiode having the second cut filter on the light receiving surface, (output of the first photodiode-output of the third photodiode)-(second And a conversion circuit for converting an analog signal from the calculation circuit into a digital signal. A logic circuit that performs a predetermined arithmetic process on the digital signal from the conversion circuit and outputs the digital signal, (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (the second photo diode) The area of the first to fourth photodiodes is adjusted in advance so that the current value in the region other than the specific wavelength region becomes 0 when the output of the diode-the output of the fourth photodiode is calculated. An output circuit is provided.
According to another aspect of the present invention, a first photodiode, a second photodiode having different characteristics from the first photodiode, and a first cut filter for cutting light in a specific wavelength region And the second cut filter, the third photodiode having the same configuration as the first photodiode, and having the first cut filter on the light receiving surface, and the same configuration as the second photodiode. Connected to a fourth photodiode having the second cut filter on the light receiving surface, (output of the first photodiode-output of the third photodiode)-(second And a conversion circuit for converting an analog signal from the calculation circuit into a digital signal. A logic circuit that performs a predetermined arithmetic process on the digital signal from the conversion circuit and outputs the digital signal, (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (the second photo diode) An output circuit is provided in which the calculation method is adjusted in advance so that the current value in the region other than the specific wavelength region becomes 0 when the output of the diode—the output of the fourth photodiode is calculated.

本発明によれば、リンギングに起因する感度ズレを低減して高精度化を図ることが可能な光センサ及びその出力回路を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical sensor and an output circuit thereof capable of reducing the sensitivity deviation due to ringing and achieving high accuracy.

第1の実施の形態に係る光センサの処理内容を概念的に示すグラフであって、(a)(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)を示すグラフ、(b)第2のフォトダイオードB1の出力を示すグラフ、(c)第4のフォトダイオードB2の出力を示すグラフ、(d)(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を示すグラフ、(e)(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を示すグラフ。FIG. 3 is a graph conceptually showing the processing content of the photosensor according to the first embodiment, and is a graph showing (a) (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2); b) a graph showing the output of the second photodiode B1, (c) a graph showing the output of the fourth photodiode B2, and (d) (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2). (E) (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) − (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2). . 第1の実施の形態に係る光センサのレイアウト例を示す模式的平面図。FIG. 3 is a schematic plan view showing a layout example of the photosensor according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係る出力回路の構成例を示す模式的ブロック構成図。FIG. 2 is a schematic block configuration diagram showing a configuration example of an output circuit according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係る演算回路の内部構成例を示す模式的回路構成図。FIG. 2 is a schematic circuit configuration diagram showing an example of an internal configuration of an arithmetic circuit according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係るUV光出力の具体例を説明するための図であって、(a)第1及び第2のUVカットフィルタの特性を示すグラフ、(b)太陽光スペクトラムを示すグラフ。It is a figure for demonstrating the specific example of the UV light output which concerns on 1st Embodiment, Comprising: (a) The graph which shows the characteristic of the 1st and 2nd UV cut filter, (b) Shows sunlight spectrum Graph. 第1の実施の形態に係るUV光出力の具体例を説明するための図であって、(a)第1のフォトダイオードA1の出力と第3のフォトダイオードA2の出力を示すグラフ、(b)(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)を示すグラフ、(c)第2のフォトダイオードB1の出力と第4のフォトダイオードB2の出力を示すグラフ、(d)(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を示すグラフ、(e)(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を示すグラフ。It is a figure for demonstrating the specific example of the UV light output which concerns on 1st Embodiment, (a) The graph which shows the output of 1st photodiode A1, and the output of 3rd photodiode A2, (b) ) (A graph showing the output of the first photodiode A1−the output of the third photodiode A2), (c) a graph showing the output of the second photodiode B1 and the output of the fourth photodiode B2. ) (Second photodiode B1 output-fourth photodiode B2 output), graph (e) (first photodiode A1 output-third photodiode A2 output)-(second The output of the photodiode B1 of FIG.-the output of the fourth photodiode B2. 第1の実施の形態に係るフォトダイオードの面積を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining the area of the photodiode according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係るフォトダイオードの模式的断面構造図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional structure diagram of a photodiode according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係るフォトダイオードの模式的回路構成図。FIG. 2 is a schematic circuit configuration diagram of a photodiode according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係るフォトダイオードの特性を示すグラフ。3 is a graph showing characteristics of the photodiode according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係るフィルタ層の模式的断面構造図。The typical cross-section figure of the filter layer concerning a 1st embodiment. 第1の実施の形態に係る他のフィルタ層の模式的断面構造図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional structure diagram of another filter layer according to the first embodiment. 第2の実施の形態に係る光センサのレイアウト例を示す模式的平面図。The typical top view which shows the example of a layout of the optical sensor which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る第1及び第2のUV透過フィルタの特性を示すグラフ。The graph which shows the characteristic of the 1st and 2nd UV transmissive filter which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る出力回路の構成例を示す模式的ブロック構成図。The typical block block diagram which shows the structural example of the output circuit which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る演算回路の内部構成例を示す模式的回路構成図。The typical circuit block diagram which shows the internal structural example of the arithmetic circuit which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係るUV光出力の具体例を説明するための図であって、(a)第5のフォトダイオードA3の出力を示すグラフ、(b)第6のフォトダイオードB3の出力を示すグラフ、(c)(第5のフォトダイオードA3の出力−第6のフォトダイオードB3の出力)を示すグラフ。It is a figure for demonstrating the specific example of the UV light output which concerns on 2nd Embodiment, Comprising: (a) The graph which shows the output of 5th photodiode A3, (b) The output of 6th photodiode B3 The graph which shows (c) (the output of 5th photodiode A3-the output of 6th photodiode B3). 第3の実施の形態に係る出力回路の構成例を示す模式的ブロック構成図。The typical block block diagram which shows the structural example of the output circuit which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係るフォトダイオードの模式的回路構成図であって、電流IA1+IB1を取り出す場合を示す図。FIG. 10 is a schematic circuit configuration diagram of a photodiode according to a third embodiment, and illustrates a case where a current I A1 + I B1 is extracted. 第3の実施の形態に係るフォトダイオードの模式的回路構成図であって、(a)電流IB2を取り出す場合を示す図、(b)電流IA2を取り出す場合を示す図、(c)電流IA1+IB1を取り出す場合を示す図、(d)電流IB1を取り出す場合を示す図。FIG. 4 is a schematic circuit configuration diagram of a photodiode according to a third embodiment, where (a) a diagram illustrating a case where a current I B2 is extracted, (b) a diagram illustrating a case where a current I A2 is extracted, and (c) a current. The figure which shows the case where I A1 + I B1 is taken out, (d) The figure which shows the case where current I B1 is taken out. 従来の課題を説明するための図であって、(a)太陽光スペクトラムを示すグラフ、(b)UV領域の光を取り出す場合を示すグラフ。It is a figure for demonstrating the conventional subject, Comprising: (a) The graph which shows a sunlight spectrum, (b) The graph which shows the case where the light of UV region is taken out. 従来の課題を説明するための図であって、(a)フィルタなしのフォトダイオードの出力を示すグラフ、(b)フィルタありのフォトダイオードの出力を示すグラフ。It is a figure for demonstrating the conventional subject, Comprising: (a) The graph which shows the output of the photodiode without a filter, (b) The graph which shows the output of the photodiode with a filter. 従来の課題を説明するための図であって、(a)UVカットフィルタの特性を示すグラフ、(b)リンギングを説明するための図。It is a figure for demonstrating the conventional subject, Comprising: (a) The graph which shows the characteristic of a UV cut filter, (b) The figure for demonstrating ringing.

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness of each component and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention include the material, shape, and structure of each component. The arrangement is not specified below. Various modifications can be made to the embodiment of the present invention within the scope of the claims.

[第1の実施の形態]
以下、図1〜図12を用いて、第1の実施の形態に係る光センサを説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the optical sensor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施の形態に係る光センサは、第1のフォトダイオードA1と、第1のフォトダイオードA1と特性の異なる第2のフォトダイオードB1と、UV領域R1の光をカットする第1及び第2のUVカットフィルタf1a,f1bと、第1のフォトダイオードA1に第1のUVカットフィルタf1aを用いた場合に生じる感度ズレを第2のフォトダイオードB1に第2のUVカットフィルタf1bを用いた場合に生じる感度ズレに基づいて補正してUV領域R1の光のみを出力する出力回路1とを備える。   The optical sensor according to the present embodiment includes a first photodiode A1, a second photodiode B1 having different characteristics from the first photodiode A1, and first and second light that cut light in the UV region R1. Sensitivity shift that occurs when the first UV cut filter f1a is used for the first photodiode A1 and the UV cut filters f1a and f1b when the second UV cut filter f1b is used for the second photodiode B1. And an output circuit 1 that outputs only light in the UV region R1 by correcting based on the generated sensitivity shift.

具体的には、第1のフォトダイオードA1と、第1のフォトダイオードA1と特性の異なる第2のフォトダイオードB1と、UV領域R1の光をカットする第1のUVカットフィルタf1a及び第2のUVカットフィルタf1bと、第1のフォトダイオードA1と同一の構成を備え、受光面上に第1のUVカットフィルタf1aを有する第3のフォトダイオードA2と、第2のフォトダイオードB1と同一の構成を備え、受光面上に第2のUVカットフィルタf1bを有する第4のフォトダイオードB2と、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を演算する出力回路1とを備える。   Specifically, the first photodiode A1, the second photodiode B1 having different characteristics from the first photodiode A1, the first UV cut filter f1a for cutting light in the UV region R1, and the second photodiode The third photodiode A2 having the same configuration as the UV cut filter f1b and the first photodiode A1, and having the first UV cut filter f1a on the light receiving surface, and the same configuration as the second photodiode B1 And a fourth photodiode B2 having a second UV cut filter f1b on the light receiving surface, and (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) − (second photodiode) And an output circuit 1 for calculating (output of B1−output of the fourth photodiode B2).

また、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を演算した場合にUV領域R1以外の領域の電流値が0になるように第1から第4のフォトダイオードA1,A2,B1,B2の面積があらかじめ調整されていてもよい。   Further, when (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) − (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2) is calculated, the region other than the UV region R1 The areas of the first to fourth photodiodes A1, A2, B1, and B2 may be adjusted in advance so that the current value in the region becomes zero.

また、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を演算した場合にUV領域R1以外の領域の電流値が0になるように出力回路1における演算方法があらかじめ調整されていてもよい。   Further, when (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) − (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2) is calculated, the region other than the UV region R1 The calculation method in the output circuit 1 may be adjusted in advance so that the current value in the above region becomes zero.

また、第1のフォトダイオードA1は、UV領域R1の感度が高いフォトダイオードであり、第2のフォトダイオードB1は、UV領域R1の感度が低いフォトダイオードであってもよい。   Further, the first photodiode A1 may be a photodiode having high sensitivity in the UV region R1, and the second photodiode B1 may be a photodiode having low sensitivity in the UV region R1.

(光センサの処理内容)
図1は、第1の実施の形態に係る光センサの処理内容を概念的に示すグラフである。図1(a)は、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)を示している。第1のフォトダイオードA1は、UV領域R1の感度が高いフォトダイオードである。第3のフォトダイオードA2は、第1のフォトダイオードA1と同一の構成を備え、受光面上に第1のUVカットフィルタf1aを有するものである。図中に点線で示すように、取り出したいUV領域R1以外の領域でフィルタに起因する感度ズレが生じている。図1(b)は、第2のフォトダイオードB1の出力を示している。第2のフォトダイオードB1は、UV領域R1の感度が低いフォトダイオードである。図1(c)は、第4のフォトダイオードB2の出力を示している。第4のフォトダイオードB2は、第2のフォトダイオードB1と同一の構成を備え、受光面上に第2のUVカットフィルタf1bを有するものである。図1(d)は、(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を示している。図1(e)は、図1(a)の演算結果から図1(d)の演算結果を引いたものである。すなわち、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を示している。この図1(e)に示すように、4つのフォトダイオードA1,A2,B1,B2の出力の足し合わせにより、フィルタの透過率の分光感度のリンギングに起因する感度ズレを低減し、高精度化を図ることが可能となる。
(Processing content of optical sensor)
FIG. 1 is a graph conceptually showing processing contents of the optical sensor according to the first embodiment. FIG. 1A shows (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2). The first photodiode A1 is a photodiode having a high sensitivity in the UV region R1. The third photodiode A2 has the same configuration as the first photodiode A1, and has the first UV cut filter f1a on the light receiving surface. As indicated by a dotted line in the figure, a sensitivity shift caused by the filter occurs in a region other than the UV region R1 to be extracted. FIG. 1B shows the output of the second photodiode B1. The second photodiode B1 is a photodiode having a low sensitivity in the UV region R1. FIG. 1C shows the output of the fourth photodiode B2. The fourth photodiode B2 has the same configuration as the second photodiode B1, and has the second UV cut filter f1b on the light receiving surface. FIG. 1 (d) shows (output of second photodiode B1−output of fourth photodiode B2). FIG. 1 (e) is obtained by subtracting the calculation result of FIG. 1 (d) from the calculation result of FIG. 1 (a). That is, (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) − (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2) is shown. As shown in FIG. 1 (e), by adding the outputs of the four photodiodes A1, A2, B1, and B2, the sensitivity deviation due to the ringing of the spectral sensitivity of the filter transmittance is reduced and the accuracy is improved. Can be achieved.

(光センサのレイアウト例)
図2は、第1の実施の形態に係る光センサのレイアウト例を示す模式的平面図である。この光センサは、2つのUVカットフィルタf1a,f1bと4つのフォトダイオードA1,A2,B1,B2を用いてUV光のみを取り出す。
(Example of optical sensor layout)
FIG. 2 is a schematic plan view showing a layout example of the photosensor according to the first embodiment. This optical sensor extracts only UV light using two UV cut filters f1a and f1b and four photodiodes A1, A2, B1 and B2.

第1及び第2のUVカットフィルタf1a,f1bは、UV領域R1の光をカットする。第1のUVカットフィルタf1aと第2のUVカットフィルタf1bとは、断面構造は同じであるが、面積は異なる場合がある。   The first and second UV cut filters f1a and f1b cut light in the UV region R1. The first UV cut filter f1a and the second UV cut filter f1b have the same cross-sectional structure but may have different areas.

既に説明した通り、第1のフォトダイオードA1は、UV領域R1の感度が高いフォトダイオードである。第3のフォトダイオードA2は、第1のフォトダイオードA1と同一の構成を備え、受光面上に第1のUVカットフィルタf1aを有するものである。第2のフォトダイオードB1は、UV領域R1の感度が低いフォトダイオードである。第4のフォトダイオードB2は、第2のフォトダイオードB1と同一の構成を備え、受光面上に第2のUVカットフィルタf1bを有するものである。   As already described, the first photodiode A1 is a photodiode having a high sensitivity in the UV region R1. The third photodiode A2 has the same configuration as the first photodiode A1, and has the first UV cut filter f1a on the light receiving surface. The second photodiode B1 is a photodiode having a low sensitivity in the UV region R1. The fourth photodiode B2 has the same configuration as the second photodiode B1, and has the second UV cut filter f1b on the light receiving surface.

ここで、第1のフォトダイオードA1と第3のフォトダイオードA2が同一の構成を有するとは、第1のフォトダイオードA1と第3のフォトダイオードA2の接合深さ方向の断面構造が同一の構成を有することをいう。第1のフォトダイオードA1と第3のフォトダイオードA2は、面積は異なる場合がある。   Here, the first photodiode A1 and the third photodiode A2 have the same configuration when the first photodiode A1 and the third photodiode A2 have the same cross-sectional structure in the junction depth direction. It means having. The first photodiode A1 and the third photodiode A2 may have different areas.

ここで、第2のフォトダイオードB1と第4のフォトダイオードB2が同一の構成を有するとは、第2のフォトダイオードB1と第4のフォトダイオードB2の接合深さ方向の断面構造が同一の構成を有することをいう。第2のフォトダイオードB1と第4のフォトダイオードB2は、面積は異なる場合がある。   Here, the second photodiode B1 and the fourth photodiode B2 have the same configuration. The second photodiode B1 and the fourth photodiode B2 have the same cross-sectional structure in the junction depth direction. It means having. The area of the second photodiode B1 and the fourth photodiode B2 may be different.

(出力回路の構成例)
図3は、第1の実施の形態に係る出力回路1の構成例を示す模式的ブロック構成図である。この出力回路1は、4つのフォトダイオードA1,A2,B1,B2の出力に所定の処理を施して、I2C(Inter-Integrated Circuit)等の通信方式により出力する回路である。具体的には、図3に示すように、演算回路10と、ADC20と、ロジック回路30とを備えている。演算回路10は、第1のUVカットフィルタf1aを第1のフォトダイオードA1に用いた場合に生じる感度ズレを第2のUVカットフィルタf1bを第2のフォトダイオードB1に用いた場合に生じる感度ズレに基づいて補正するための演算を行う。具体的には、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を演算する。演算回路10の内部構成例を図4に示す。もちろん、演算回路10の内部構成はこれに限定されるものではない。ADC20は、演算回路10からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。ロジック回路30は、ADC20からのデジタル信号に所定の演算処理を施して出力する。
(Example of output circuit configuration)
FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of the output circuit 1 according to the first embodiment. The output circuit 1 is a circuit that performs a predetermined process on the outputs of the four photodiodes A1, A2, B1, and B2 and outputs them by a communication method such as I2C (Inter-Integrated Circuit). Specifically, as shown in FIG. 3, an arithmetic circuit 10, an ADC 20, and a logic circuit 30 are provided. The arithmetic circuit 10 detects the sensitivity shift that occurs when the first UV cut filter f1a is used for the first photodiode A1, and the sensitivity shift that occurs when the second UV cut filter f1b is used for the second photodiode B1. An operation for correction is performed based on Specifically, (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) − (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2) is calculated. An example of the internal configuration of the arithmetic circuit 10 is shown in FIG. Of course, the internal configuration of the arithmetic circuit 10 is not limited to this. The ADC 20 converts the analog signal from the arithmetic circuit 10 into a digital signal. The logic circuit 30 performs a predetermined arithmetic process on the digital signal from the ADC 20 and outputs the result.

(UV光出力の具体例)
図5(a)は、第1及び第2のUVカットフィルタf1a,f1bの特性を示すグラフである。第1及び第2のUVカットフィルタf1a,f1bは、UV領域R1の光をカットする多層膜フィルタである。図中に点線で示すように、多層膜フィルタにリンギングがあり、可視光領域にカットできない誤差を含んでしまう。図5(b)は、太陽光スペクトラムを示している。UV光100〜380〔nm〕よりも可視光380〜780〔nm〕の相対出力の方が遥かに大きく、可視光の影響が大きい。図中に点線で示すように、UV光に対して可視光のピークが高いことが分かる。
(Specific example of UV light output)
FIG. 5A is a graph showing the characteristics of the first and second UV cut filters f1a and f1b. The first and second UV cut filters f1a and f1b are multilayer filters that cut light in the UV region R1. As indicated by a dotted line in the figure, the multilayer filter has ringing, which includes an error that cannot be cut in the visible light region. FIG. 5B shows a sunlight spectrum. The relative output of visible light 380-780 [nm] is much larger than that of UV light 100-380 [nm], and the influence of visible light is greater. As can be seen from the dotted line in the figure, the peak of visible light is higher than that of UV light.

図6(a)は、第1のフォトダイオードA1の出力と第3のフォトダイオードA2の出力を示している。第1のフォトダイオードA1としては“多層膜フィルタなしNSD/PW”を例示し、第3のフォトダイオードA2としては“多層膜フィルタありNSD/PW”を例示している。図6(b)は、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)を示している。図6(c)は、第2のフォトダイオードB1の出力と第4のフォトダイオードB2の出力を示している。第2のフォトダイオードB1としては“多層膜フィルタなしLI/BL”を例示し、第4のフォトダイオードB2としては“多層膜フィルタありLI/BL”を例示している。図6(d)は、(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を示している。図6(e)は、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を示している。図6(b)(e)において点線で囲われた領域を比較すると、カットしたい可視光領域R2におけるリンギングが低減されていることが分かる。このように、本実施の形態によれば、UV光のみに感度を持つフォトダイオードの出力を得ることができる。   FIG. 6A shows the output of the first photodiode A1 and the output of the third photodiode A2. As the first photodiode A1, “NSD / PW without multilayer filter” is illustrated, and as the third photodiode A2, “NSD / PW with multilayer filter” is illustrated. FIG. 6B shows (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2). FIG. 6C shows the output of the second photodiode B1 and the output of the fourth photodiode B2. The second photodiode B1 is exemplified by “LI / BL without multilayer filter”, and the fourth photodiode B2 is exemplified by “LI / BL with multilayer filter”. FIG. 6D shows (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2). FIG. 6E shows (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) − (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2). . Comparing the regions surrounded by the dotted lines in FIGS. 6B and 6E, it can be seen that the ringing in the visible light region R2 to be cut is reduced. Thus, according to the present embodiment, it is possible to obtain an output of a photodiode having sensitivity only to UV light.

(調整処理)
本実施の形態では、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を演算した場合にUV領域R1以外の領域の電流値が0になるように、あらかじめ調整するようにしている。これにより、太陽光が積分されるために可視光がカットされる。
(Adjustment process)
In the present embodiment, when (output of first photodiode A1−output of third photodiode A2) − (output of second photodiode B1−output of fourth photodiode B2) is calculated, Adjustment is made in advance so that the current value in the region other than the UV region R1 becomes zero. Thereby, since sunlight is integrated, visible light is cut.

例えば、フォトダイオードA1,A2,B1,B2の面積をあらかじめ調整する。具体的には、図6(e)に示すように、カットしたい可視光領域R2の積分値が0になるように、各フォトダイオードA1,A2,B1,B2の接合面積をトリミング等の方法により調整する。この調整結果の一例を図7に示す。ここでは、“フィルタなしNSD/PW”の面積比を1.000としている。この場合、“フィルタありNSD/PW”の面積比は0.957、“フィルタなしLI/BL”の面積比は0.600、“フィルタありLI/BL”の面積比は0.569とするのが適当である。   For example, the areas of the photodiodes A1, A2, B1, and B2 are adjusted in advance. Specifically, as shown in FIG. 6E, the junction areas of the photodiodes A1, A2, B1, and B2 are trimmed by a method such as trimming so that the integrated value of the visible light region R2 to be cut becomes zero. adjust. An example of the adjustment result is shown in FIG. Here, the area ratio of “NSD / PW without filter” is 1.000. In this case, the area ratio of “NSD / PW with filter” is 0.957, the area ratio of “LI / BL without filter” is 0.600, and the area ratio of “LI / BL with filter” is 0.569. Is appropriate.

あるいは、出力回路1における演算方法をあらかじめ調整しておいてもよい。例えば、カレントミラーのミラー比を調整することで、フォトダイオードA1,A2,B1,B2から出力される各電流値を調整することができる。ここでいう各電流値とは、具体的には、図4に示す電流値IA1,IA2,IB1,IB2である。このように、電流値IA1,IA2,IB1,IB2を調整すれば、フォトダイオードA1,A2,B1,B2の面積が同じでも、UV領域R1以外の領域の電流値が0になるように調整することができる。 Alternatively, the calculation method in the output circuit 1 may be adjusted in advance. For example, each current value output from the photodiodes A1, A2, B1, and B2 can be adjusted by adjusting the mirror ratio of the current mirror. Specifically, the current values here are current values I A1 , I A2 , I B1 , and I B2 shown in FIG. 4. In this way, by adjusting the current values I A1 , I A2 , I B1 , and I B2 , the current values in the regions other than the UV region R1 become 0 even if the photodiodes A1, A2, B1, and B2 have the same area. Can be adjusted as follows.

(フォトダイオード、フィルタ)
図8は、第1の実施の形態に係るフォトダイオードの模式的断面構造図であり、図9は、その等価回路図である。この図に示すように、BL/sub、BL/LI(PW)、NSD/PWの3つのPN接合を持ち、それぞれ特性が異なる。すなわち、図10に示すように、表面にあるほど短い波長の光を吸収しやすい。図8や図9では、BL/subをフォトダイオードD1、NSD/PWをフォトダイオードD2、BL/LIをフォトダイオードD3と記載している。本実施の形態では、UV領域R1の感度が高い第1のフォトダイオードA1と、UV領域R1の感度が低い第2のフォトダイオードB1を使用している。第1のフォトダイオードA1はフォトダイオードD2に相当し、第2のフォトダイオードB1はフォトダイオードD3に相当する。
(Photodiode, filter)
FIG. 8 is a schematic sectional view of the photodiode according to the first embodiment, and FIG. 9 is an equivalent circuit diagram thereof. As shown in this figure, there are three PN junctions of BL / sub, BL / LI (PW), and NSD / PW, each having different characteristics. That is, as shown in FIG. 10, the shorter the surface, the easier it is to absorb light having a shorter wavelength. In FIGS. 8 and 9, BL / sub is described as a photodiode D1, NSD / PW as a photodiode D2, and BL / LI as a photodiode D3. In the present embodiment, the first photodiode A1 having a high sensitivity in the UV region R1 and the second photodiode B1 having a low sensitivity in the UV region R1 are used. The first photodiode A1 corresponds to the photodiode D2, and the second photodiode B1 corresponds to the photodiode D3.

図8に示すように、フォトダイオード構造43の上にパッシベーション層42が形成され、更にその上にフィルタ層41が形成されている。例えば、フィルタ層41は、図11に示すように、SiOとTiOが順に繰り返し積層された多層膜である。膜厚や層数によりフィルタの特性を変えることができる。あるいは、図12に示すように、アクリル系樹脂(PMMA)によりフィルタ層41を形成するようにしてもよい。フィルタ層41の構成は様々あり、特に限定されるものではない。 As shown in FIG. 8, a passivation layer 42 is formed on the photodiode structure 43, and a filter layer 41 is further formed thereon. For example, the filter layer 41 is a multilayer film in which SiO 2 and TiO 2 are repeatedly laminated in order as shown in FIG. The filter characteristics can be changed depending on the film thickness and the number of layers. Or as shown in FIG. 12, you may make it form the filter layer 41 by acrylic resin (PMMA). The filter layer 41 has various configurations and is not particularly limited.

以上のように、本実施の形態では、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を演算するようにしている。言い換えると、第1のフォトダイオードA1に第1のUVカットフィルタf1aを用いた場合に生じる感度ズレを第2のフォトダイオードB1に第2のUVカットフィルタf1bを用いた場合に生じる感度ズレに基づいて補正している。これにより、リンギングに起因する感度ズレを低減して高精度化を図ることができるため、波長選択性が向上して特定の波長の光のみに感度を持つフォトダイオードの出力を得ることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) − (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2). Is calculated. In other words, the sensitivity shift that occurs when the first UV cut filter f1a is used for the first photodiode A1 is based on the sensitivity shift that occurs when the second UV cut filter f1b is used for the second photodiode B1. Have been corrected. As a result, sensitivity deviation due to ringing can be reduced and higher accuracy can be achieved, so that wavelength selectivity can be improved and output of a photodiode having sensitivity only to light of a specific wavelength can be obtained. Become.

[第2の実施の形態]
以下、図13〜図17を用いて、第2の実施の形態に係る光センサを第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the optical sensor according to the second embodiment will be described mainly with respect to differences from the first embodiment with reference to FIGS. 13 to 17.

本実施の形態に係る光センサは、第1のフォトダイオードA1と、第1のフォトダイオードA1と特性の異なる第2のフォトダイオードB1と、UV領域R1の光を透過する第1及び第2のUV透過フィルタf2a,f2bと、第1のフォトダイオードA1に第1のUV透過フィルタf2aを用いた場合に生じる感度ズレを第2のフォトダイオードB1に第2のUV透過フィルタf2bを用いた場合に生じる感度ズレに基づいて補正してUV領域R1の光のみを出力する出力回路1とを備える。   The optical sensor according to the present embodiment includes a first photodiode A1, a second photodiode B1 having different characteristics from the first photodiode A1, and first and second light that transmit light in the UV region R1. The sensitivity shift that occurs when the first UV transmission filter f2a is used for the UV transmission filters f2a and f2b and the first photodiode A1 is obtained when the second UV transmission filter f2b is used for the second photodiode B1. And an output circuit 1 that outputs only light in the UV region R1 by correcting based on the generated sensitivity shift.

具体的には、第1のフォトダイオードA1と、第1のフォトダイオードA1と特性の異なる第2のフォトダイオードB1と、UV領域R1の光を透過する第1のUV透過フィルタf2a及び第2のUV透過フィルタf2bと、第1のフォトダイオードA1と同一の構成を備え、受光面上に第1のUV透過フィルタf2aを有する第5のフォトダイオードA3と、第2のフォトダイオードB1と同一の構成を備え、受光面上に第2のUV透過フィルタf2bを有する第6のフォトダイオードB3と、(第5のフォトダイオードA3の出力−第6のフォトダイオードB3の出力)を演算する出力回路1とを備える。   Specifically, the first photodiode A1, the second photodiode B1 having different characteristics from the first photodiode A1, the first UV transmission filter f2a that transmits the light in the UV region R1, and the second photodiode The fifth photodiode A3 having the same configuration as the UV transmission filter f2b and the first photodiode A1, and having the first UV transmission filter f2a on the light receiving surface, and the same configuration as the second photodiode B1 A sixth photodiode B3 having a second UV transmission filter f2b on the light receiving surface, and an output circuit 1 for calculating (output of the fifth photodiode A3−output of the sixth photodiode B3) Is provided.

また、(第5のフォトダイオードA3の出力−第6のフォトダイオードB3の出力)を演算した場合にUV領域R1以外の領域の電流値が0になるように第5及び第6のフォトダイオードA3,B3の面積があらかじめ調整されていてもよい。   Further, when (output of the fifth photodiode A3−output of the sixth photodiode B3) is calculated, the fifth and sixth photodiodes A3 are set so that the current value in the region other than the UV region R1 becomes zero. , B3 may be adjusted in advance.

また、(第5のフォトダイオードA3の出力−第6のフォトダイオードB3の出力)を演算した場合にUV領域R1以外の領域の電流値が0になるように出力回路1における演算方法があらかじめ調整されていてもよい。   Further, the calculation method in the output circuit 1 is adjusted in advance so that the current value in the region other than the UV region R1 becomes 0 when (output of the fifth photodiode A3−output of the sixth photodiode B3) is calculated. May be.

(光センサのレイアウト例)
図13は、第2の実施の形態に係る光センサのレイアウト例を示す模式的平面図である。この光センサは、2つのUV透過フィルタf2a,f2bと2つのフォトダイオードA3,B3を用いてUV光のみを取り出す。第1及び第2のUV透過フィルタf2a,f2bは、図14に示すように、UV領域R1の光を透過する。第1及び第2のUV透過フィルタf2a,f2bの構成は特に限定されるものではない。第1のUV透過フィルタf2aと第2のUV透過フィルタf2bとは、断面構造は同じであるが、面積は異なる場合がある。第5のフォトダイオードA3は、第1のフォトダイオードA1と同一の構成を備え、受光面上に第1のUV透過フィルタf2aを有するものである。第6のフォトダイオードB3は、第2のフォトダイオードB1と同一の構成を備え、受光面上に第2のUV透過フィルタf2bを有するものである。
(Example of optical sensor layout)
FIG. 13 is a schematic plan view showing a layout example of the photosensor according to the second embodiment. This optical sensor extracts only UV light using two UV transmission filters f2a and f2b and two photodiodes A3 and B3. As shown in FIG. 14, the first and second UV transmission filters f2a and f2b transmit light in the UV region R1. The configurations of the first and second UV transmission filters f2a and f2b are not particularly limited. The first UV transmission filter f2a and the second UV transmission filter f2b have the same cross-sectional structure but may have different areas. The fifth photodiode A3 has the same configuration as the first photodiode A1 and has a first UV transmission filter f2a on the light receiving surface. The sixth photodiode B3 has the same configuration as the second photodiode B1, and has a second UV transmission filter f2b on the light receiving surface.

ここで、第1のフォトダイオードA1と第5のフォトダイオードA3が同一の構成を有するとは、第1のフォトダイオードA1と第5のフォトダイオードA3の接合深さ方向の断面構造が同一の構成を有することをいう。第1のフォトダイオードA1と第5のフォトダイオードA3は、面積は異なる場合がある。   Here, the first photodiode A1 and the fifth photodiode A3 have the same configuration when the first photodiode A1 and the fifth photodiode A3 have the same sectional structure in the junction depth direction. It means having. The first photodiode A1 and the fifth photodiode A3 may have different areas.

ここで、第2のフォトダイオードB1と第6のフォトダイオードB3が同一の構成を有するとは、第2のフォトダイオードB1と第6のフォトダイオードB3の接合深さ方向の断面構造が同一の構成を有することをいう。第2のフォトダイオードB1と第6のフォトダイオードB3は、面積は異なる場合がある。   Here, the second photodiode B1 and the sixth photodiode B3 have the same configuration. The second photodiode B1 and the sixth photodiode B3 have the same sectional structure in the junction depth direction. It means having. The area of the second photodiode B1 and the sixth photodiode B3 may be different.

(出力回路の構成例)
図15は、第2の実施の形態に係る出力回路1の構成例を示す模式的ブロック構成図である。処理対象が4つのフォトダイオードA1,A2,B1,B2の出力から2つのフォトダイオードA3,B3の出力になった点を除き、第1の実施の形態と基本的に同じである。すなわち、出力回路1は、2つのフォトダイオードA3,B3の出力に所定の処理を施して、I2C等の通信方式により出力する回路である。具体的には、図15に示すように、演算回路11と、ADC20と、ロジック回路30とを備えている。演算回路11は、(第5のフォトダイオードA3の出力−第6のフォトダイオードB3の出力)を演算し、その演算結果をADC20に渡す。演算回路11の内部構成例を図16に示す。その他の構成については、第1の実施の形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
(Example of output circuit configuration)
FIG. 15 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of the output circuit 1 according to the second embodiment. This is basically the same as in the first embodiment except that the processing target is changed from the outputs of the four photodiodes A1, A2, B1, and B2 to the outputs of the two photodiodes A3 and B3. That is, the output circuit 1 is a circuit that performs a predetermined process on the outputs of the two photodiodes A3 and B3 and outputs the result by a communication method such as I2C. Specifically, as shown in FIG. 15, an arithmetic circuit 11, an ADC 20, and a logic circuit 30 are provided. The arithmetic circuit 11 calculates (output of the fifth photodiode A3−output of the sixth photodiode B3) and passes the calculation result to the ADC 20. An example of the internal configuration of the arithmetic circuit 11 is shown in FIG. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.

(UV光出力の具体例)
図17(a)は、第5のフォトダイオードA3の出力を示している。図17(b)は、第6のフォトダイオードB3の出力を示している。図17(c)は、(第5のフォトダイオードA3の出力−第6のフォトダイオードB3の出力)を示している。図17(a)(c)において点線で囲われた領域を比較すると、カットしたい可視光領域R2におけるリンギングが低減されていることが分かる。このように、本実施の形態によれば、UV光のみに感度を持つフォトダイオードの出力を得ることができる。
(Specific example of UV light output)
FIG. 17A shows the output of the fifth photodiode A3. FIG. 17B shows the output of the sixth photodiode B3. FIG. 17C shows (output of fifth photodiode A3−output of sixth photodiode B3). 17A and 17C, it can be seen that the ringing in the visible light region R2 to be cut is reduced when the regions surrounded by dotted lines are compared. Thus, according to the present embodiment, it is possible to obtain an output of a photodiode having sensitivity only to UV light.

以上のように、本実施の形態では、(第5のフォトダイオードA3の出力−第6のフォトダイオードB3の出力)を演算するようにしている。言い換えると、第1のフォトダイオードA1に第1のUV透過フィルタf2aを用いた場合に生じる感度ズレを第2のフォトダイオードB1に第2のUV透過フィルタf2bを用いた場合に生じる感度ズレに基づいて補正している。このような構成によっても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, in the present embodiment, (output of the fifth photodiode A3−output of the sixth photodiode B3) is calculated. In other words, the sensitivity shift that occurs when the first UV transmission filter f2a is used for the first photodiode A1 is based on the sensitivity shift that occurs when the second UV transmission filter f2b is used for the second photodiode B1. Have been corrected. Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

[第3の実施の形態]
以下、図18〜図20を用いて、第3の実施の形態に係る光センサを第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the optical sensor according to the third embodiment will be described mainly with respect to differences from the first embodiment with reference to FIGS.

本実施の形態に係る出力回路1は、アナログ信号をデジタル信号に変換するADC21と、アナログ信号をデジタル信号に変換するADC22と、ADC21及びADC22からのデジタル信号に所定の演算処理を施すことによって、第1のフォトダイオードA1に第1のUVカットフィルタf1aを用いた場合に生じる感度ズレを第2のフォトダイオードB1に第2のUVカットフィルタf1bを用いた場合に生じる感度ズレに基づいて補正するための演算を行うロジック回路31とを備える。   The output circuit 1 according to the present embodiment performs predetermined arithmetic processing on the ADC 21 that converts an analog signal into a digital signal, the ADC 22 that converts an analog signal into a digital signal, and the digital signals from the ADC 21 and the ADC 22. The sensitivity shift that occurs when the first UV cut filter f1a is used for the first photodiode A1 is corrected based on the sensitivity shift that occurs when the second UV cut filter f1b is used for the second photodiode B1. And a logic circuit 31 that performs an operation for the purpose.

具体的には、第1のフォトダイオードA1と、第1のフォトダイオードA1と特性の異なる第2のフォトダイオードB1と、第1のUVカットフィルタf1a及び第2のUVカットフィルタf1bと、第1のフォトダイオードA1と同一の構成を備え、受光面上に第1のUVカットフィルタf1aを有する第3のフォトダイオードA2と、第2のフォトダイオードB1と同一の構成を備え、受光面上に第2のUVカットフィルタf1bを有する第4のフォトダイオードB2とに接続され、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)+(第4のフォトダイオードB2の出力+第2のフォトダイオードB1の出力)をアナログ信号からデジタル信号に変換するADC21と、第2のフォトダイオードB1に接続され、(第2のフォトダイオードB1の出力+第2のフォトダイオードB1の出力)をアナログ信号からデジタル信号に変換するADC22と、ADC21及びADC22からのデジタル信号に所定の演算処理を施すことによって、(第1のフォトダイオードA1の出力−第3のフォトダイオードA2の出力)−(第2のフォトダイオードB1の出力−第4のフォトダイオードB2の出力)を演算するロジック回路31とを備える。   Specifically, the first photodiode A1, the second photodiode B1 having different characteristics from the first photodiode A1, the first UV cut filter f1a and the second UV cut filter f1b, The third photodiode A2 having the same configuration as the photodiode A1 of FIG. 1 and having the first UV cut filter f1a on the light receiving surface and the same configuration as the second photodiode B1 are provided on the light receiving surface. Connected to the fourth photodiode B2 having two UV cut filters f1b, (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) + (output of the fourth photodiode B2 + second output). The output of the second photodiode B1) from the analog signal to the digital signal, and the second photodiode B1 The ADC 22 that converts (the output of the second photodiode B1 + the output of the second photodiode B1) from an analog signal to a digital signal, and by applying predetermined arithmetic processing to the digital signals from the ADC 21 and ADC 22, And a logic circuit 31 that calculates (output of the first photodiode A1−output of the third photodiode A2) − (output of the second photodiode B1−output of the fourth photodiode B2).

(出力回路の構成例)
図18は、第3の実施の形態に係る出力回路1の構成例を示す模式的ブロック構成図である。第1の実施の形態(図3)と異なる点は、演算回路10を使用しない点である。フォトダイオードの組み合わせを二組に分け、それぞれの出力をADC21,22で処理し、そのデジタル信号にロジック回路31で所定の演算処理を施して第1の実施の形態と同様の出力が得られるようになっている。具体的には、図18に示すように、ADC21には電流値(イ)=(IA1−IA2)+(IB2+IB1)が入力され、ADC22には電流値(ロ)=IB1+IB1が入力される。ロジック回路31は、これら電流値(イ)(ロ)が入力されると、(イ)−(ロ)=(IA1−IA2)−(IB1−IB2)を演算する。Aは、NSD/PWの出力を示し、Bは、LI/BLの出力を示している。A(NSD/PW)のみの電流を下側に取り出すことができないので、ここでは、図19に示すように、電流IA1+IB1=NSD/PW+LI/BLを取り出すようにしている。
(Example of output circuit configuration)
FIG. 18 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of the output circuit 1 according to the third embodiment. The difference from the first embodiment (FIG. 3) is that the arithmetic circuit 10 is not used. The combination of the photodiodes is divided into two sets, the respective outputs are processed by the ADCs 21 and 22, and the digital signal is subjected to predetermined arithmetic processing by the logic circuit 31, so that the same output as in the first embodiment can be obtained. It has become. Specifically, as shown in FIG. 18, the current value (A) = (I A1 −I A2 ) + (I B2 + I B1 ) is input to the ADC 21, and the current value (B) = I B1 is input to the ADC 22. + I B1 is input. When these current values (A) and (B) are input, the logic circuit 31 calculates (A) − (B) = (I A1 −I A2 ) − (I B1 −I B2 ). A shows the output of NSD / PW, and B shows the output of LI / BL. Since the current of only A (NSD / PW) cannot be extracted downward, the current I A1 + I B1 = NSD / PW + LI / BL is extracted here as shown in FIG.

以下、図20を用いて、各電流の取り出し方法について説明する。図20(a)は、電流IB2を取り出す場合を示し、フィルタありLI/BLを取り出している。図20(b)は、電流IA2を取り出す場合を示し、フィルタありNSD/PWを取り出している。図20(c)は、電流IA1+IB1を取り出す場合を示し、フィルタなしNSD/PW+フィルタなしLI/BLを取り出している。図20(d)は、電流IB1を取り出す場合を示し、フィルタなしLI/BLを取り出している。このようにフォトダイオードD1〜D3の接続方法を変えることによって各電流を取り出すことが可能である。 Hereinafter, a method for extracting each current will be described with reference to FIG. FIG. 20A shows a case where the current IB2 is taken out, and LI / BL with a filter is taken out. FIG. 20B shows a case where the current I A2 is extracted, and NSD / PW with a filter is extracted. FIG. 20C shows a case where the current I A1 + I B1 is extracted, and NSD / PW without filter + LI / BL without filter is extracted. FIG. 20D shows a case where the current I B1 is taken out, and the unfiltered LI / BL is taken out. Thus, it is possible to take out each electric current by changing the connection method of the photodiodes D1-D3.

以上のように、本実施の形態では、演算回路(アナログ回路)10を使用しないようにしているため、アナログ回路による誤差(リーク電流、カレントミラーの寄生容量による遅延、カレントミラー精度)をなくすことができる。また、同形状のADC21,22を用いれば、製造上のバラツキをキャンセルすることができるため、精度が増す。さらに、各ADC21,22の積分時間を変えれば、最終出力のトリミングを行うことが可能である。しかも、積分時間の変更のみで済むため、調整処理が容易である。ここでは、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明したが、第2の実施の形態でも同様、演算回路10を使用しないようにしてもよい。   As described above, since the arithmetic circuit (analog circuit) 10 is not used in the present embodiment, errors due to the analog circuit (leakage current, delay due to parasitic capacitance of the current mirror, current mirror accuracy) are eliminated. Can do. Further, if the ADCs 21 and 22 having the same shape are used, variations in manufacturing can be canceled, so that accuracy is increased. Further, if the integration time of each of the ADCs 21 and 22 is changed, the final output can be trimmed. In addition, adjustment processing is easy because only the integration time needs to be changed. Here, the description is focused on the points different from the first embodiment, but the arithmetic circuit 10 may not be used in the second embodiment as well.

以上説明したように、本発明によれば、リンギングに起因する感度ズレを低減して高精度化を図ることが可能な光センサ及びその出力回路1を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optical sensor and its output circuit 1 that can reduce the sensitivity deviation due to ringing and achieve high accuracy.

[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第1〜第3の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
[Other embodiments]
As described above, the present invention has been described according to the first to third embodiments. However, it should be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure are exemplary and limit the present invention. should not do. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。例えば、第1〜第3の実施の形態では、UV光のみを取り出す光センサを例示して説明したが、UV光以外の波長領域の光を取り出す光センサが本発明に含まれることはもちろんである。   As described above, the present invention includes various embodiments not described herein. For example, in the first to third embodiments, the optical sensor that extracts only the UV light has been described as an example. However, the present invention includes an optical sensor that extracts light in a wavelength region other than the UV light. is there.

本発明に係る光センサ及びその出力回路は、UV計、照度計、スマートフォン、タブレットなどの様々な電子機器に適用することが可能である。   The optical sensor and its output circuit according to the present invention can be applied to various electronic devices such as a UV meter, an illuminance meter, a smartphone, and a tablet.

A1…第1のフォトダイオード
B1…第2のフォトダイオード
A2…第3のフォトダイオード
B2…第4のフォトダイオード
A3…第5のフォトダイオード
B3…第6のフォトダイオード
f1a…第1のカットフィルタ(第1のUVカットフィルタ)
f1b…第2のカットフィルタ(第2のUVカットフィルタ)
f2a…第1の透過フィルタ(第1のUV透過フィルタ)
f2b…第2の透過フィルタ(第2のUV透過フィルタ)
R1…UV領域
1…出力回路
10,11…演算回路
20…変換回路(ADC)
21…第1の変換回路(ADC)
22…第2の変換回路(ADC)
30,31…ロジック回路
41…フィルタ(フィルタ層)
A1 ... 1st photodiode B1 ... 2nd photodiode A2 ... 3rd photodiode B2 ... 4th photodiode A3 ... 5th photodiode B3 ... 6th photodiode f1a ... 1st cut filter ( First UV cut filter)
f1b: second cut filter (second UV cut filter)
f2a: first transmission filter (first UV transmission filter)
f2b ... second transmission filter (second UV transmission filter)
R1 ... UV region 1 ... output circuits 10, 11 ... arithmetic circuit 20 ... conversion circuit (ADC)
21: First conversion circuit (ADC)
22 ... Second conversion circuit (ADC)
30, 31 ... logic circuit 41 ... filter (filter layer)

Claims (4)

第1のフォトダイオードと、
前記第1のフォトダイオードと特性の異なる第2のフォトダイオードと、
特定の波長領域の光をカットする第1のカットフィルタ及び第2のカットフィルタと、
前記第1のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第1のカットフィルタを有する第3のフォトダイオードと、
前記第2のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第2のカットフィルタを有する第4のフォトダイオードと、
(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算する出力回路と、
を備え
(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算した場合に前記特定の波長領域以外の領域の電流値が0になるように前記第1から第4のフォトダイオードの面積があらかじめ調整されていることを特徴とする光センサ。
A first photodiode;
A second photodiode having different characteristics from the first photodiode;
A first cut filter and a second cut filter for cutting light in a specific wavelength region;
A third photodiode having the same configuration as the first photodiode and having the first cut filter on a light receiving surface;
A fourth photodiode having the same configuration as the second photodiode and having the second cut filter on a light receiving surface;
An output circuit for calculating (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (output of the second photodiode−output of the fourth photodiode);
Equipped with a,
When the (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (output of the second photodiode−output of the fourth photodiode) is calculated, it is other than the specific wavelength region. The optical sensor is characterized in that the areas of the first to fourth photodiodes are adjusted in advance so that the current value of the region becomes zero .
第1のフォトダイオードと、  A first photodiode;
前記第1のフォトダイオードと特性の異なる第2のフォトダイオードと、  A second photodiode having different characteristics from the first photodiode;
特定の波長領域の光をカットする第1のカットフィルタ及び第2のカットフィルタと、  A first cut filter and a second cut filter for cutting light in a specific wavelength region;
前記第1のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第1のカットフィルタを有する第3のフォトダイオードと、  A third photodiode having the same configuration as the first photodiode and having the first cut filter on a light receiving surface;
前記第2のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第2のカットフィルタを有する第4のフォトダイオードと、  A fourth photodiode having the same configuration as the second photodiode and having the second cut filter on a light receiving surface;
(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算する出力回路と、  An output circuit for calculating (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (output of the second photodiode−output of the fourth photodiode);
を備え、  With
(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算した場合に前記特定の波長領域以外の領域の電流値が0になるように前記出力回路における演算方法があらかじめ調整されていることを特徴とする光センサ。  When the (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (output of the second photodiode−output of the fourth photodiode) is calculated, it is other than the specific wavelength region. The light sensor is characterized in that the calculation method in the output circuit is adjusted in advance so that the current value in the region is zero.
第1のフォトダイオードと、前記第1のフォトダイオードと特性の異なる第2のフォトダイオードと、特定の波長領域の光をカットする第1のカットフィルタ及び第2のカットフィルタと、前記第1のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第1のカットフィルタを有する第3のフォトダイオードと、前記第2のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第2のカットフィルタを有する第4のフォトダイオードとに接続され、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算する演算回路と、  A first photodiode, a second photodiode having different characteristics from the first photodiode, a first cut filter and a second cut filter for cutting light in a specific wavelength region, and the first photodiode A third photodiode having the same configuration as the photodiode, having the first cut filter on the light receiving surface, and the same configuration as the second photodiode, and having the second cut on the light receiving surface. Connected to a fourth photodiode having a filter, (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (output of the second photodiode−output of the fourth photodiode) Output circuit),
前記演算回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路と、  A conversion circuit for converting an analog signal from the arithmetic circuit into a digital signal;
前記変換回路からのデジタル信号に所定の演算処理を施して出力するロジック回路と  A logic circuit that performs a predetermined arithmetic process on the digital signal from the conversion circuit and outputs the digital signal;
を備え、  With
(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算した場合に前記特定の波長領域以外の領域の電流値が0になるように前記第1から第4のフォトダイオードの面積があらかじめ調整されていることを特徴とする出力回路。  When the (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (output of the second photodiode−output of the fourth photodiode) is calculated, it is other than the specific wavelength region. The output circuit is characterized in that the areas of the first to fourth photodiodes are adjusted in advance so that the current value in the region is zero.
第1のフォトダイオードと、前記第1のフォトダイオードと特性の異なる第2のフォトダイオードと、特定の波長領域の光をカットする第1のカットフィルタ及び第2のカットフィルタと、前記第1のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第1のカットフィルタを有する第3のフォトダイオードと、前記第2のフォトダイオードと同一の構成を備え、受光面上に前記第2のカットフィルタを有する第4のフォトダイオードとに接続され、(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算する演算回路と、  A first photodiode, a second photodiode having different characteristics from the first photodiode, a first cut filter and a second cut filter for cutting light in a specific wavelength region, and the first photodiode A third photodiode having the same configuration as the photodiode, having the first cut filter on the light receiving surface, and the same configuration as the second photodiode, and having the second cut on the light receiving surface. Connected to a fourth photodiode having a filter, (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (output of the second photodiode−output of the fourth photodiode) Output circuit),
前記演算回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路と、  A conversion circuit for converting an analog signal from the arithmetic circuit into a digital signal;
前記変換回路からのデジタル信号に所定の演算処理を施して出力するロジック回路と  A logic circuit that performs a predetermined arithmetic process on the digital signal from the conversion circuit and outputs the digital signal;
を備え、  With
(前記第1のフォトダイオードの出力−前記第3のフォトダイオードの出力)−(前記第2のフォトダイオードの出力−前記第4のフォトダイオードの出力)を演算した場合に前記特定の波長領域以外の領域の電流値が0になるように演算方法があらかじめ調整されていることを特徴とする出力回路。  When the (output of the first photodiode−output of the third photodiode) − (output of the second photodiode−output of the fourth photodiode) is calculated, it is other than the specific wavelength region. The output circuit is characterized in that the calculation method is adjusted in advance so that the current value in the region is zero.
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