WO2012032753A9

WO2012032753A9 - 光センサ

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Publication number: WO2012032753A9
Application number: PCT/JP2011/004949
Authority: WO
Inventors: 道山　勝教; 孝充大倉; 遠藤　昇; 牧野　泰明; 貴紀牧野; 純石原
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2012-12-27
Also published as: WO2012032753A1; DE112011103016B4; DE112011103016T5; US8901480B2; CN103038883A; US20130037700A1; CN103038883B

Abstract

　光センサは、半導体基板（10）に配置された第一および第二の受光素子（20）と、前記半導体基板（10）に透光膜（30）を介して配置された遮光膜（40）と、前記遮光膜（40）に配置され、前記受光素子（20）に対応した第一および第二の開口部（41）とを備える。第１および第二の仮想直線（A-C）は、前記第１または第二の受光素子（20a-20h）の中心から前記第１または第二の開口部（41a-41h）の中心を通るように定義される。第１の仮想直線（A-C）と第２の仮想直線（A-C）とは、仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっている。前記第１の受光素子（20a-20h）の受光面積が前記第１の開口部（41a-41h）の開口面積よりも大きく、前記第２の受光素子（20a-20h）の受光面積が前記第２の開口部（41a-41h）の開口面積よりも大きい。

Description

光センサ

関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１０年９月１０日に出願された日本特許出願２０１０－２０３２９４および２０１０年９月１０日に出願された２０１０－２０３２９５および２０１０年９月１５日に出願された日本特許出願２０１０－２０６９７４および２０１０年１１月１０日に出願された日本特許出願２０１０－２５２１７０および２０１１年１月６日に出願された日本特許出願２０１１－１１００および２０１１年１月６日に出願された日本特許出願２０１１－１１０１および２０１１年１月６日に出願された日本特許出願２０１１－１１０２および２０１１年１月６日に出願された日本特許出願２０１１－１１０３および２０１１年１月２７日に出願された日本特許出願２０１１－１５４１７を基にしている。

　本発明は、半導体基板に、光を電気信号に変換する受光素子が複数形成され、半導体基板における受光素子の形成面上に、透光膜を介して遮光膜が形成され、遮光膜に、受光素子それぞれに対応した透光用の開口部が形成された光センサに関するものである。

　従来、例えば特許文献１に示されるように、半導体基板にフォトダイオードが複数形成され、その形成面上に透光性を有する透光層が形成され、その透光層の上面に遮光性を有する遮光マスクが形成され、その遮光マスクに光伝播エリアが複数形成された光センサが提案されている。この光センサでは、遮光マスクの光伝播エリアによって、フォトダイオードの受光面に入射する光の範囲、特に、仰角が、規定されている。

　ところで、特許文献１に示される光センサでは、特許文献１の図１に示されるように、フォトダイオードの受光面と光伝播エリアの面積とがほぼ同一となっている。そのため、各フォトダイオードの受光面に入射する光の角度範囲（指向性）が狭くなり、ある角度を有する光をフォトダイオードによって検出することができない、という不具合が生じる虞がある。したがって、特許文献１に記載の光センサの構造の場合、各フォトダイオードの出力信号に基づいて、光の強度（入射量）や角度（仰角や左右角）を検出することが困難となる虞がある。

　さらに、特許文献１に示される光センサでは、透光層の上面に、一層の遮光マスクが形成されている。この構成の場合、ある光伝播エリアから入射した光が、透光層を介して、その光伝播エリアと対応しないフォトダイオードに入射する虞がある。そのため、フォトダイオードの出力信号に意図しない光伝播エリアからの光出力（外乱出力）が含まれる虞があった。

　さらに、特許文献１に示される光センサでは、対を成す２つのフォトダイオードが左右方向に隣接しており、これら２つのフォトダイオードそれぞれの受光面に入射する光の範囲が、２つのフォトダイオードの上方に位置する１つの光伝播エリアによって規定されている。したがって、左方から光センサに光が入射した場合、右方のフォトダイオードの出力信号が、左方のフォトダイオードの出力信号よりも大きくなる。これとは反対に、右方から光センサに光が入射した場合、左方のフォトダイオードの出力信号が、右方のフォトダイオードの出力信号よりも大きくなる。したがって、対を成す２つのフォトダイオードの出力信号を比べることで、光が左方から入射しているのか、右方から入射しているのかを検出することが可能となっている。

　ところで、上記構成では、左方のフォトダイオードの出力信号を、対を成す２つのフォトダイオードの出力信号の総和によって割った値（第１の値）と、右方のフォトダイオードの出力信号を、対を成す２つのフォトダイオードの出力信号の総和によって割った値（第２の値）と、を算出し、これら２つの値の比をとることで、光が、光センサに対して左方からどれくらい入射しているのか、若しくは、右方からどれくらい入射しているのか、を検出することができる。すなわち、光の左右比を検出することができる。

　しかしながら、左右比は、光の仰角によって変動する性質を有しており、左右比の値だけでは、正確な光の入射方向（仰角と左右角）を検出することができなかった。

　さらには、用途によって、特に検出したい光の角度がある場合、その用途に応じて光伝播エリアを作成し直さなくてはならないために、汎用性が低い、という問題があった。

　さらには、特許文献１では、フォトダイオードの形成面（受光面）上に、透光層を介して遮光マスクが形成され、その遮光マスクに光伝播エリアが形成されている。斜め上方からフォトダイオードの受光面に入射する光は、遮光マスクによって遮られるが、その光がフォトダイオードの形成面に入射する範囲は、受光面と光伝播エリアとの距離に依存する。特許文献１では、その距離が透光層の厚さによって決定されており、その厚さが薄いために、フォトダイオードの形成面に入射する光の範囲が狭まっている。

　このため、光の入射方向によっては、左方のフォトダイオードの受光面に光が入射するが、右方のフォトダイオードの受光面に光が入射しない場合が生じる。この場合、右方のフォトダイオードの出力信号がゼロとなるので、２つのフォトダイオードの出力信号の総和が左方のフォトダイオードの出力信号と同等となり、第１の値が１、第２の値が０となる。これとは反対に、右方のフォトダイオードの受光面に光が入射するが、左方のフォトダイオードの受光面に光が入射しない場合、左方のフォトダイオードの出力信号がゼロとなるので、２つのフォトダイオードの出力信号の総和が右方のフォトダイオードの出力信号と同等となり、第１の値が０、第２の値が１となる。このように、いずれの値も一定となる（飽和する）ため、光が左方から入射しているのか、右方から入射しているのかを検出することはできても、光の入射角度に対応した光の左右比を検出することができなくなる。

　また、従来、例えば特許文献２に示されるように、半導体チップにフォトセンサと信号処理回路が形成された半導体装置が提案されている。この半導体装置では、フォトセンサと信号処理回路の上に、第１の光透過性絶縁膜、光透過性層間絶縁膜、受光面が開窓された遮光膜、及び、光透過性チップ保護膜が順に積層されており、第１の光透過性絶縁膜の受光面上に積層された他の層が除去されて、第１の光透過性絶縁膜が露出されている。これにより、半導体装置に入射する光の強度が微弱な場合でも、光強度を精度良く検出することが可能となっている。また、多層膜に光が入射した場合、フォトセンサに到達するまでに、光は、層間で反射と透過とを行いながら進行するので、フォトセンサに入射する光には、干渉による強弱が生じることとなるが、第１の光透過性絶縁膜の受光面上に積層された他の層が除去されているので、フォトセンサに入射する光に干渉による強弱が含まれることが抑制されている。

　ところで、フォトセンサに入射する光の量（光強度）は、光の入射角度に依存するが、特許文献２に示される半導体装置では、光の入射角度を検出する機能を有していない。そのため、検出する光強度に、光の入射角度による強弱が含まれることとなり、光強度の検出精度に問題があった。

　また、従来、例えば特許文献３に示されるように、光量に応じた信号を出力する受光素子と、受光素子の上方に支持され、光の入射角度に応じて受光素子への光量を変更する光量変更部材と、を備える光センサが提案されている。各受光素子には、オペアンプとレーザトリミング抵抗による電流・電圧変換回路が接続されており、レーザトリミング抵抗の抵抗値を調整することで、各受光素子の出力信号のゲインを調整している。

　上記したように、特許文献３に示される光センサでは、各受光素子に電流・電圧変換回路が接続され、受光素子の数だけあるレーザトリミング抵抗の抵抗値をレーザトリミングによって調整する。そのため、コストが嵩む、という問題が生じる虞がある。

　さらに、従来、例えば特許文献４に示されるように、複数の受光素子がマトリックス状に配置された受光手段と、受光手段に入射する光の入射角に応じて、複数の受光素子に照射される入射光の照射範囲を規定する規定手段と、受光素子の位置に基づいて設定された増幅率で、複数の受光素子から出力される検出信号を増幅して出力する増幅手段と、を備える光センサが提案されている。特許文献４の図１～図３に示されるように、受光手段の上方にカバーが設けられており、カバーは、中央に１つの通光孔が形成された遮光板（規定手段）を有する。受光素子の受光面積よりも、通光孔の開口面積の方が大きくなっており、通光孔を介して受光手段に入射する光が、複数の受光素子に入射する構成となっている。

　上記したように、特許文献４に示される光センサでは、複数の受光素子に１つの通光孔が対応し、受光面積よりも開口面積が大きくなっている。このため、各受光素子の受光面に入射する光の角度範囲（指向性）が広くなり、各受光素子の指向特性に差異が生じ難かった。したがって、複数の受光素子それぞれの出力信号に基づいて、光の入射角度を検出しようとする場合、入射角度の検出精度に問題が生じる虞がある。

米国特許６８７５９７４号明細書特開昭６３－１１６４５８号公報特許第３８８２３７８号公報特開２００５－２４９４７８号公報

　本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、指向性を広くすることで、光の強度や角度を検出することが困難となることが抑制された光センサを提供することを第一の目的とする。さらに、受光素子の出力信号に外乱出力が含まれることが抑制された光センサを提供することを第二の目的とする。さらに、光強度の検出精度が向上された光センサを提供することを第三の目的とする。さらに、光の左右比が飽和することが抑制された光センサを提供することを第四の目的とする。さらに、各受光素子の出力信号のゲインを調整しつつ、コストが嵩むことが抑制された光センサを提供することを第五の目的とする。さらには、光の入射方向の検出精度が向上された光センサ装置を提供することを第六の目的とする。さらには、指向性を狭くすることで、光の入射角度の検出精度を向上することが可能な光センサを提供することを第七の目的とする。さらに、汎用性が向上された光センサを提供することを第八の目的とする。

　本開示の第一の態様において、光センサは、半導体基板の一面側に配置され、光を電気信号に変換する複数の受光素子と、前記半導体基板の一面上に配置され、光透過性を有する透光膜と、前記半導体基板の一面上に前記透光膜を介して配置され、光遮光性を有する遮光膜と、前記遮光膜に配置され、対応する前記受光素子に光を導入するための複数の開口部とを備える。前記受光素子は、第１の受光素子と、第２の受光素子とを有する。前記開口部は、前記第１の受光素子に対応する第１の開口部と、前記第２の受光素子に対応する第２の開口部とを有する。第１の仮想直線は、前記第１の受光素子の中心から前記第１の開口部の中心を通るように定義される。第２の仮想直線は、前記第２の受光素子の中心から前記第２の開口部の中心を通るように定義される。第１の仮想直線と第２の仮想直線とは、仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっている。前記第１の受光素子の受光面積が前記第１の開口部の開口面積よりも大きく、前記第２の受光素子の受光面積が前記第２の開口部の開口面積よりも大きい。

　上記の光センサによれば、複数の受光素子の中心と、各受光素子に対応する開口部の中心とを結ぶ仮想直線それぞれの仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっている。これにより、光の強度と角度とを含む、それぞれの値が異なる出力信号を、複数得ることができる。また、受光素子の受光面積が、対応する開口部の開口面積よりも大きくなっている。これにより、受光面積と開口面積とが等しい構成と比べて、受光素子の受光面に入射する光の角度範囲（指向性）が広くなり、ある角度を有する光を受光素子によって検出することができない、という不具合が生じることが抑制される。以上により、各受光素子の出力信号に基づいて、光の強度（入射量）や角度（仰角や左右角）を検出することが困難となることが抑制される。

　代案として、前記遮光膜と前記透光膜は、多層構造を有してもよい。各層の遮光膜に配置された開口部によって、光の仰角が規定されている。各層の遮光膜に配置された開口部の開口面積が、前記半導体基板に近づくにつれて、大きくなる。これによれば、ある開口部から入射した光が、その開口部と対応する受光素子以外の受光素子に入射することが抑制される。これにより、各受光素子の出力信号に、意図しない入射光からの外乱出力が含まれることが抑制される。また、各層の遮光膜に形成された開口部の開口面積が、半導体基板の形成面に近づくにつれて、大きくなっている。これによれば、各層の遮光膜の開口部の開口面積が等しい構成、若しくは、形成面に近づくにつれて、開口面積が小さくなる構成とは異なり、各層の遮光膜それぞれに形成された開口部によって、光の指向性が狭まることが抑制される。

　本開示の第二の態様において、光センサは、半導体基板の一面側に配置された、光を電気信号に変換する複数の受光素子と、前記半導体基板の前記受光素子の上に、透光膜を介して配置された遮光膜と、前記遮光膜に配置され、前記受光素子それぞれに対応した、透光用の開口部と、遮光部とを有する。該開口部は、光の仰角を規定する。仰角は、前記受光素子の受光面に平行な線と光の進行方向のなす角である。遮光部は、一つの受光素子に対応する開口部から入射した光が、それと隣接する受光素子に入射することを妨げる。前記遮光部は、互いに隣接する開口部の間に配置された前記透光膜に配置されている。

　上記の光センサによれば、遮光部が、互いに隣接する開口部の対向領域を跨ぐように、透光膜に形成されている。これによれば、ある開口部から入射した光が、その開口部と対応しない受光素子に入射することが抑制されるので、各受光素子の出力信号に、意図しない開口部からの光出力（外乱出力）が含まれることが抑制される。

　本開示の第三の態様において、光センサは、半導体基板の一面側に配置された、光を電気信号に変換する、複数の受光素子と、前記半導体基板の前記受光素子の上に、透光膜を介して配置された遮光膜と、前記遮光膜に配置され、前記受光素子それぞれに対応した透光用の開口部とを有する。前記受光素子は、光強度検出用の受光素子と、光入射角度検出用の受光素子とを有する。前記光強度検出用の受光素子の上方に位置する透光膜、遮光膜は、ともに除去されている。

　上記の光センサによれば、光強度検出用の受光素子の上方に位置する透光膜と遮光膜それぞれが除去されている。これによれば、半導体基板に入射する光の強度が微弱な場合でも、光強度を精度良く検出することができる。また、半導体基板の一面上に形成された各層間での光の反射に起因する光の干渉効果が、光強度検出用の受光素子の出力信号に含まれることが抑制される。更に、光入射角度検出用の受光素子を有する。これによれば、光強度検出用の受光素子の出力信号と光入射角度検出用の受光素子の出力信号とに基づいて、光強度を検出することができるので、検出する光強度に、光の入射角度による強弱が含まれることが抑制される。これにより、光強度の検出精度が向上される。

　本開示の第四の態様において、光センサは、半導体基板の一面側に配置された、光を電気信号に変換する複数の受光素子と、前記半導体基板における前記受光素子上に、透光膜を介して配置された遮光膜と、前記遮光膜に配置され、前記受光素子それぞれに対応した透光用の開口部とを有する。複数の受光素子は、仮想直線に対して線対称となるような、一対の受光素子を有する。仮想直線は、前記半導体基板の当該一面に沿って配置される。当該一対の受光素子に対応する、一対の開口部が、前記仮想直線に対して線対称となっている。一対の前記受光素子それぞれは、前記仮想直線の一方から他方に向って、中央がへこんだ凹形状を有する。凹形状は、凹形状の一方の端部から他方の端部に向うにしたがって太くなる横幅を有する。一対の前記開口部各々は、前記半導体基板の当該一面に入射する光によって、前記半導体基板の当該一面に投影されて、投影部位を提供する。投影部位の少なくとも一部が、対応する前記受光素子、及び、その受光素子の一方の端部と他方の端部とを結ぶ線によって囲まれた領域に位置する。

　以下においては、説明を簡便とするために、仮想直線に沿う方向を前後方向、この前後方向に交差し、一対の受光素子、及び、一対の開口部それぞれが並ぶ方向を左右方向と示す。また、左右方向に平行であり、一対の開口部を通る基準線から前方を前側、基準線から後方を後側と示し、一対の受光素子のうち、左方に位置する受光素子を左受光素子、右方に位置する受光素子を右受光素子と示す。上記の光センサによれば、一対の受光素子及び一対の開口部それぞれが、前後方向に対して線対称となっており、１つの受光素子に１つの開口部が対応している。そして、各受光素子は、前から後ろに向って、中央がへこんだ凹形状を成し、開口部の投影部位の少なくとも一部は、対応する受光素子、及び、その受光素子の一方の端部と他方の端部とを結ぶ線によって囲まれた領域に位置している。これによれば、後側から光センサに入射した光が、一対の受光素子それぞれに必ず入射されるわけではないが、前側から光センサに入射した光は、一対の受光素子それぞれに入射される。例えば、光が右前方から光センサに入射した場合、左受光素子及び右受光素子それぞれの左後方に光が入射し、光が左前方から光センサに入射した場合、左受光素子及び右受光素子それぞれの右後方に光が入射する。これにより、一対の受光素子のうち、一方の受光素子だけに前側の光が入射することが抑制され、各受光素子の出力信号が０となることが抑制される。また、一対の受光素子それぞれの横幅は、一方の端部から他方の端部に向うにしたがって太くなっている。これによれば、例えば、光が右前方から光センサに入射した場合、左受光素子及び右受光素子それぞれの左後方に入射する光の受光面積が異なるので、各受光素子の出力信号が異なることとなる。逆についても同様で、光が左前方から光センサに入射する場合、左受光素子及び右受光素子それぞれの右後方に入射する光の受光面積が異なるので、各受光素子の出力信号が異なることとなる。したがって、一対の受光素子それぞれの横幅が一定の構成とは異なり、左受光素子の出力信号を２つの受光素子の出力信号の総和によって割った値（第１の値）と、右受光素子の出力信号を２つの受光素子の出力信号の総和によって割った値（第２の値）とが異なることとなる。以上により、２つの値の比をとることで、光が、光センサに対して左方からどれくらい入射しているのか、若しくは、右方からどれくらい入射しているのか、を検出することができる。すなわち、光の左右比を検出することができる。以上、示したように、上記の光センサによれば、一対の受光素子それぞれの出力信号が０となることが抑制され、それぞれの出力信号が異なるので、光の左右比が飽和することが抑制される。なお、光が前方から光センサに入射する場合、左受光素子及び右受光素子それぞれの後方に入射する光の受光面積は同一となるので、上記した２つの値は等しくなる。

　代案として、複数の受光素子は、少なくとも二対の前記受光素子を有していてもよい。開口部は、少なくとも二対の前記受光素子に対応する二対の前記開口部を有している。さらに、一対の前記受光素子と、それぞれに対応する前記開口部との間の距離が、他の一対の前記受光素子と、それぞれに対応する前記開口部との間の距離と異なってもよい。受光素子に入射する光の仰角は、受光素子と開口部との距離に依存する。したがって、上記において、ある受光素子と他の受光素子それぞれの出力信号を比較することで、光センサに入射する光の仰角を検出することができる。また、少なくとも二対の受光素子が半導体基板に形成されている。したがって、一対の受光素子と、独立した１つの受光素子とが半導体基板に形成された構成とは異なり、仰角特性の異なる出力信号を少なくとも２つずつ得ることができる。これにより、仰角の検出精度が向上される。

　本開示の第五の態様において、光センサは、受光量に応じた電荷を蓄積する複数の受光素子と、前記受光素子それぞれの受光面に入射する光の入射角度が異なるように、光の入射角度を規定する規定部と、前記受光素子それぞれと電気的に接続され、前記受光素子から出力される電荷を蓄積しつつ、蓄積した電荷を電圧に変換する蓄積部と、対応する前記受光素子と前記蓄積部との間に設けられた転送スイッチと、前記蓄積部に蓄積された電荷をリセットするリセット部と、前記転送スイッチの開閉、及び、前記リセット部の駆動を制御する制御部とを有する。前記制御部が、前記転送スイッチの開閉間隔を調整することで、各受光素子から前記蓄積部に出力される電荷の量を調整する。

　このように上記の光センサによれば、転送スイッチの開閉間隔を調整することで、受光素子から蓄積部に出力される電荷の量、すなわち、受光素子の出力信号のゲインが調整される。これによれば、各受光素子にオペアンプとレーザトリミング抵抗による電流・電圧変換回路が接続され、レーザトリミング抵抗の抵抗値を調整する構成と比べて、コストが嵩むことを抑制しつつ、各受光素子の出力信号のゲインを調整することができる。

　代案として、前記リセット部は、前記蓄積部と電源との間に配置されたリセットスイッチであってもよい。前記制御部は、前記リセットスイッチに、前記リセットスイッチを開閉制御するリセット信号を入力する。前記制御部は、前記転送スイッチに、前記リセット信号と共に、前記転送スイッチを開閉制御する転送信号を入力する。各受光素子から出力される電荷の量は、転送スイッチの開閉間隔に依存するが、各受光素子から出力される電荷が、蓄積部に蓄積される量は、転送スイッチの開閉間隔だけではなく、リセットスイッチの開閉タイミングにも依存する。上記の場合、転送スイッチには、リセット信号と共に、転送信号が入力される。制御部からリセット信号が出力されると、受光素子と蓄積部とが転送スイッチを介して電気的に接続され、蓄積部と電源とがリセットスイッチを介して電気的に接続される。受光素子に蓄積された電荷は蓄積部に出力（転送）されるが、蓄積部の電圧は強制的に電源電圧と等しくなるので、受光素子から出力された電荷は、蓄積部に蓄積されない。このように、制御部からリセット信号が出力されているタイミングでは、受光素子と蓄積部それぞれに電荷が蓄積されていない状態となる。リセット信号の出力が終了すると、転送スイッチが開状態となり、受光素子に、再び電荷が蓄積され始める。その蓄積時間は、リセット信号が出力されてから、再び転送スイッチが開状態となるまでである。次のリセット信号が出力される前に、制御部から転送信号が出力されると、蓄積時間分、受光素子に蓄積された電荷が、蓄積部に転送される。このタイミングでは、蓄積部は電源と電気的に接続されていないので、受光素子から出力された電荷が、蓄積部に蓄積される。このように、蓄積部に蓄積される電荷の量は、蓄積時間に依存している。したがって、各受光素子の蓄積時間を調整することで、各受光素子の出力信号のゲインを調整することができる。

　本開示の第六の態様において、光センサは、受光量に応じた電荷を蓄積する複数の受光素子と、前記受光素子それぞれの受光面に入射する光の入射角度が異なるように、光の入射角度を規定する規定部と、前記受光素子それぞれと共通して電気的に接続された共通配線と、各々の前記受光素子と前記共通配線との間に設けられた転送スイッチと、各受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット部と、前記転送スイッチの開閉、及び、前記リセット部の駆動を制御する制御部とを有する。前記制御部は、前記転送スイッチの開閉と前記リセット部の駆動を調整することで、各受光素子から前記共通配線に出力される電荷の量を調整する。

　受光素子に電荷が蓄積される時間（蓄積時間）は、リセット部が駆動せず且つ転送スイッチが開状態である時間に相当する。したがって、上記の光センサのように、転送スイッチの開閉とリセット部の駆動とを調整することで、受光素子から共通配線に出力される電荷の量、すなわち、受光素子の出力信号のゲインを調整することができる。これによれば、各受光素子にオペアンプとレーザトリミング抵抗による電流・電圧変換回路が接続され、レーザトリミング抵抗の抵抗値を調整する構成と比べて、コストが嵩むことを抑制しつつ、各受光素子の出力信号のゲインを調整することができる。

　代案として、前記リセット部は、前記受光素子とグランドとの間に配置されたリセットスイッチであってもよい。前記制御部は、各受光素子に対応する前記リセットスイッチそれぞれに、前記リセットスイッチを開閉制御するリセット信号を異なるタイミングで出力する。前記制御部は、各受光素子に対応する前記転送スイッチそれぞれに、前記転送スイッチを開閉制御する転送信号を同時に出力する。蓄積時間は、リセットスイッチ及び転送スイッチそれぞれが開状態である時間に相当する。したがって、上記のように、制御部から、各受光素子に対応するリセットスイッチへのリセット信号の出力タイミングを異ならせ、各受光素子に対応する転送スイッチへの転送信号の出力タイミングを同時とすることで、各受光素子から共通配線に出力される電荷の量、すなわち、受光素子の出力信号のゲインを調整することができる。また、制御部から、各受光素子に対応する転送スイッチへの転送信号の出力タイミングが同時となるので、ゲインが調整された各受光素子の出力信号が、同時に共通配線に出力されることとなる。これにより、ゲインが調整された各受光素子の出力信号が共通配線にて加算され、加算された信号が共通配線から出力されるので、光センサの回路構成が簡素化され、コストが嵩むことが抑制される。

　本開示の第七の態様において、光センサ装置は、光センサと、角度算出部とを有する。光センサは、半導体基板に配置された、光を電気信号に変換する複数の受光素子と、前記半導体基板における前記受光素子上に配置された、透光性を有する透光膜と、前記透光膜上に配置された、遮光性を有する遮光膜と、前記遮光膜に配置された、前記受光素子それぞれに対応して、前記受光素子の受光面に入射する光の角度を規定する開口部とを有する。角度算出部は、前記受光素子それぞれの出力信号に基づいて、光の仰角、及び、光の左右角を算出する。複数の前記受光素子は、光の左右角が互いに同一であり、仰角が互いに異なる複数の受光素子群を有する。複数の前記受光素子群は、左右角が異なっている。前記角度算出部は、各受光素子の出力信号の強度を比べることで、最も強い出力信号を出力している受光素子を特定する。前記角度算出部は、特定された受光素子の受光面に入射する光の角度を特定する。

　このように上記の装置によれば、対応する開口部によって規定される光の左右角が互いに同一であり、仰角が互いに異なる複数の受光素子によって、受光素子群が複数構成されている。そして、複数の受光素子群それぞれの左右角が異なっている。これによれば、各受光素子に入射する光の量が異なることとなり、半導体基板に入射する光の角度と、受光面に入射する光の角度とが一致する受光素子、若しくは、最も近い受光素子の出力信号が最大と成る。したがって、各受光素子の出力信号の強度を比べることで、最も強い出力信号を出力している受光素子を特定し、その特定された受光素子の受光面に入射する光の角度を特定することで、半導体基板に入射する光の入射方向（仰角と左右角）を検出することができる。これにより、光の入射方向の検出精度が向上される。なお、光の仰角とは、受光素子の受光面に平行な方向と光の進行方向とによって形成される角度であり、光の左右角は、受光面に垂直な垂線の周囲の角度である。

　本開示の第八の態様において、光センサは、半導体基板の一面側に配置された、光を電気信号に変換する複数の受光素子と、前記半導体基板の一面上に、透光膜を介して配置された遮光膜と、前記遮光膜に配置された、前記受光素子それぞれに対応した透光用の開口部とを有する。少なくとも３つの前記受光素子の中心と、各受光素子に対応する前記開口部の中心とを結ぶ3本の仮想直線それぞれの仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっている。前記受光素子の受光面積が、対応する前記開口部の開口面積と略同一である。

　上記の光センサによれば、光の強度と角度とを含む、それぞれの値が異なる出力信号を、少なくとも３つ得ることができるので、光の入射角度を検出することが可能となっている。また、受光素子の受光面積が、対応する開口部の開口面積と略同一となっている。これにより、複数の受光素子に１つの開口部が対応し、受光面積よりも開口面積が大きい構成と比べて、各受光素子の受光面に入射する光の角度範囲（指向性）が狭くなる。この結果、各受光素子の指向特性が向上されるので、各受光素子の出力信号に基づいて光の入射角度を検出する場合、光の入射角度の検出精度が向上される。なお、上記した仰角とは、受光素子の受光面に平行な直線と光の進行方向とが成す角度であり、左右角とは、半導体基板における基準点周りの角度である。なお、「略同一」との記載は、受光素子の受光面積と、開口部の開口面積とを全く同一となるように製造しようと試みた際に、製造誤差のために、必ずしも全く同一のものを作成することはできないので、製造誤差が含まれることを明瞭とするためである。したがって、「略同一」とは、同一を包含し、その包含範囲が製造誤差範囲程度であることを示している。

　本開示の第九の態様において、光センサは、複数の受光素子と、前記受光素子それぞれの受光面に入射する光の入射角度が異なるように、光の入射角度を規定する規定部と、前記受光素子の出力信号に基づいて、光の入射角度を算出する算出部と、前記受光素子それぞれと前記算出部との間に設けられた選択スイッチと、前記選択スイッチの開閉を制御する制御部とを有する。

　このように上記の光センサによれば、任意の受光素子を選択することができるので、特に検出したい光の角度があったとしても、その用途に応じて、制御部の設定を書き換えるだけでよくなる。これによれば、用途に応じて、規定部を作成し直す構成と比べて、汎用性が向上される。

　本発明における上記あるいは他の目的、構成、利点は、下記の図面を参照しながら、以下の詳細説明から、より明白となる。図面において、
図1は、第１実施形態に係る光センサの平面図であり、図2は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図であり、図3は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図であり、図4は、算出部を説明するための回路図であり、図５（ａ）は、本実施形態の光の角度範囲を示す断面図であり、図5（ｂ）は、受光素子の受光面積が、対応する開口部の開口面積と等しい場合の角度範囲を示す断面図であり、図６は、光センサの変形例を説明するための平面図であり、図7は、光センサの変形例を説明するための平面図であり、図8は、開口部の変形例を示す断面図であり、図９は、第2実施形態に係る光センサの平面図であり、図１０は、図９のＸ－Ｘ線に沿う光センサの断面図であり、図１１は、光センサの変形例を示す平面図であり、図１２は、光センサの変形例を示す平面図であり、図１３は、第３実施形態に係る光センサの断面図であり、図１４は、光入射角検出用の受光素子と開口部それぞれの位置を説明するための平面図であり、図１５は、図１４のＸＶ－ＸＶ線に沿う光センサの断面図であり、図１６は、光センサの変形例を説明するための断面図であり、図１７は、第４実施形態に係る光センサの平面図であり、図１８は、図１7のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線に沿う光センサの断面図であり、図１９は、仰角と方位角とを説明するための概略図であり、図２０は、左右比を示すグラフ図であり、図２１は、光センサの変形例を示す平面図であり、図２２は、光センサの変形例を示す平面図であり、図２３は、光センサの変形例を示す平面図であり、図２４は、第５実施形態に係る光センサ装置の概略構成を示す回路図であり、図２５は、規定部と受光素子とを説明するための断面図であり、図２６は、光センサの信号を説明するためのタイミングチャートであり、図27は、光センサの信号を説明するためのタイミングチャートであり、図２８は、第６実施形態に係る光センサ装置の概略構成を示す回路図であり、図２９は、規定部と受光素子とを説明するための断面図であり、図３０は、制御信号を説明するためのタイミングチャートであり、図31は、第７実施形態に係る光センサ装置の概略構成を示す回路図であり、図３２は、受光素子の分布を示す上面図であり、図３３は、図３２のＸＸＸＩＩＩ－ＸＸＸＩＩＩ線に沿う光センサ装置の断面図であり、図３４は、各受光素子の出力信号、及び、第１行列と第２行列を説明するための概念図であり、図３５は、角度算出部の信号を説明するためのタイミングチャートであり、図３６は、角度算出部の信号を説明するためのタイミングチャートであり、図３７は、第８実施形態に係る光センサの概略構成を示すブロック図であり、図３８は、センサ部の概略構成を示す平面図であり、図３９は、センサ部の断面図であり、図４０は、算出部を説明するための概略的な回路図であり、図４１は、第９実施形態に係る光センサの概略構成を示す回路図であり、図４２は、受光素子と開口部の配置を説明するための平面図であり、図４３は、図４２のＸＬIII－ＸＬIII線に沿う光センサの断面図であり、図４４は、算出部の概略構成を説明するための回路図であり、図４５は、規定部の変形性を説明するための断面図である。

（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る光センサの概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、算出部を説明するための概略的な回路図である。図5（ａ）は、本実施形態の光の角度範囲を示す断面図であり、図5（ｂ）は、受光素子の受光面積が、対応する開口部の開口面積と等しい場合の角度範囲を示す断面図である。なお、図１では、後述する受光素子２０ａ～２０ｃを破線で示し、図２及び図３では、透光膜３０における、開口部４１ａ～４１ｃを介して形成面１０ａに入射する光の範囲を白抜きとして示している。また、図１～図３では、算出部５０を省略している。

　図１～図４に示すように、光センサ１００は、要部として、半導体基板１０と、受光素子２０と、透光膜３０と、遮光膜４０と、算出部５０と、を有する。半導体基板１０の一面側に受光素子２０が形成され、その受光素子２０の形成面１０ａ上に透光膜３０が形成され、その透光膜３０に遮光膜４０が形成されている。そして、遮光膜４０には、透光用の開口部４１が形成されており、この開口部４１を介して、光が受光素子２０に入射するようになっている。受光素子２０と算出部５０とは電気的に接続されており、受光素子２０の出力信号は、算出部５０によって処理される。以下においては、先ず、光センサ１００の要部１０～５０の概略構成を示した後に、光センサ１００の特徴点とその作用効果を説明する。

　半導体基板１０は、矩形状を成し、上記した受光素子２０や、図４に示す算出部５０を構成する電子素子（図示略）が形成されている。これら電子素子は、半導体基板１０に形成された配線パターン（図示略）を介して電気的に接続されている。

　受光素子２０は、光を電気信号に変換するものである。本実施形態に係る受光素子２０は、ＰＮ接合を有するフォトダイオードである。図１～図３に示すように、３つの受光素子２０ａ～２０ｃが、半導体基板１０に形成されている。

　透光膜３０は、光透過性と絶縁性とを有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えば半導体プロセスで使用される層間絶縁膜ＳｉＯ_２がある。図２及び図３に示すように、透光膜３０は、形成面１０ａ上に、多層に形成されている。本実施形態では、３層の透光膜３０が形成面１０ａ上に形成されている。

　遮光膜４０は、遮光性と導電性を有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えばアルミニウムがある。図２及び図３に示すように、遮光膜４０は、２層の透光膜３０の間に形成されており、多層の遮光膜４０が、透光膜３０を介して形成面１０ａ上に形成されている。本実施形態では、２つの遮光膜４０が透光膜３０に形成されており、各層の遮光膜４０それぞれに、受光素子２０ａ～２０ｃそれぞれに対応した、開口部４１ａ～４１ｃが形成されている。本実施形態では、各遮光膜４０に形成された開口部４１ａ～４１ｃの開口面積が等しくなっており、これら各層の開口部４１ａ～４１ｃによって、受光素子２０ａ～２０ｃそれぞれの受光面２１に平行な直線と光の進行方向とによって形成される光の仰角が規定されている。なお、図示しないが、遮光膜４０は、半導体基板１０に形成された配線パターンと電気的に接続しており、各電子素子を電気的に接続する配線としての機能も果たすようになっている。

　算出部５０は、各受光素子２０ａ～２０ｃの出力信号に基づいて、光センサ１００に入射する光の入射量、仰角、及び左右角を算出するものである。図４に示すように、算出部５０は、各受光素子２０ａ～２０ｃの出力信号を増幅する増幅部５１ａ～５１ｃと、該増幅部５１ａ～５１ｃの出力信号を演算することで、光センサ１００に入射する光の入射量、仰角、及び左右角を算出する演算部５２と、を有する。

　次に、本実施形態に係る光センサ１００の特徴点とその作用効果を説明する。図１に示すように、第１受光素子２０ａは、バツ印で記された半導体基板１０の基準点Ｐに位置している。そして、第２受光素子２０ｂは、基準点Ｐを通り形成面１０ａに平行な基準線Ｑ上に位置し、第３受光素子２０ｃは、基準点Ｐを回転中心として基準線Ｑを時計回りに９０°回転した回転線Ｒ上に位置している。また、第１受光素子２０ａに対応する第１開口部４１ａは基準点Ｐに位置し、第２受光素子２０ｂに対応する第２開口部４１ｂは基準線Ｑ上に位置し、第３受光素子２０ｃに対応する第３開口部４１ｃは回転線Ｒ上に位置している。これにより、基準点Ｐ周りの角度（左右角）を、基準線Ｑと基準点Ｐを通る任意の線との成す角度と定義すると、第１受光素子２０ａと第２受光素子２０ｂそれぞれの受光面２１に入射する光の左右角が０°となり、第３受光素子２０ｃの受光面２１に入射する光の左右角が９０°となっている。

　図１～図３に示すように、第１受光素子２０ａの中心と第１開口部４１ａの中心とが基準点Ｐに位置しており、それぞれの中心を結ぶ第１仮想直線Ａと形成面１０ａとの成す角度（仰角）が９０°となっている。これに対して、第２受光素子２０ｂが基準点Ｐ側となるように、第２受光素子２０ｂの中心と第２開口部４１ｂの中心とが基準線Ｑ上で離れており、それぞれの中心を結ぶ第２仮想直線Ｂの仰角が４５°となっている。また、第３受光素子２０ｃが基準点Ｐ側となるように、第３受光素子２０ｃの中心と第３開口部４１ｃの中心とが回転線Ｒ上で離れており、それぞれの中心を結ぶ第３仮想直線Ｃの仰角が４５°となっている。

　以上により、第１仮想直線Ａの仰角が９０°、左右角が０°、第２仮想直線Ｂの仰角が４５°、左右角が０°、第３仮想直線Ｃの仰角が４５°、左右角が９０°となっている。これにより、第１受光素子２０ａの受光面２１に入射する光の角度範囲（指向性）が仰角９０°、左右角０°を含み、第２受光素子２０ｂの指向性が仰角４５°、左右角０°を含み、第３受光素子２０ｃの指向性が仰角４５°、左右角９０°を含むこととなる。このように、上記構成の場合、仰角及び左右角の少なくとも一方が異なる３つの出力信号を得ることができるので、これら３つの出力信号を算出部５０にて演算することで、光の強度（入射量）や角度（仰角や左右角）を検出することができる。

　また、図２、図３、及び図５(a)および図５(b)に示すように、各受光素子２０ａ～２０ｃの受光面積が、対応する開口部４１ａ～４１ｃの開口面積よりも大きくなっている。これにより、図５(a)および図５(b)に示すように、破線で示す２つの線によって構成される角度θによって規定される、受光面２１に入射する光の角度範囲（指向性）が、受光面積と開口面積とが等しい構成と比べて広くなっている。すなわち、角度θ_１が角度θ_３よりも大きく、角度θ_２が角度θ_４よりも大きくなっている。したがって、ある角度を有する光を受光素子によって検出することができない、という不具合が生じることが抑制され、各受光素子２０ａ～２０ｃの出力信号に基づいて、光の強度（入射量）や角度（仰角や左右角）を検出することが困難となることが抑制される。

　本実施形態では、透光膜３０に遮光膜４０が多層に形成され、隣接する開口部４１の間に、多層の遮光膜４０が形成されている。これにより、一層の遮光膜に開口部が形成された構成と比べて、半導体基板１０に入射する光の範囲を狭めることができる。これにより、例えば、図２に実線矢印で示す仰角を有する光が、第２開口部４１ｂを介して、第２開口部４１ｂと対応しない第１受光素子２０ａに入射することが抑制される。この結果、各受光素子２０の出力信号に、意図しない入射光からの外乱出力が含まれることが抑制される。

　本実施形態では、３つの受光素子２０ａ～２０ｃが半導体基板１０に形成された例を示した。しかしながら、受光素子２０の数としては、複数であればよく、上記例に限定されない。また、受光素子２０とそれに対応する開口部４１とがそれぞれ４つ以上の場合、これら複数の受光素子２０とそれに対応する開口部４１それぞれの中心を結ぶ仮想直線それぞれの仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっていれば良い。例えば、図６に示すように、４つの受光素子２０ａ～２０ｄが半導体基板１０に形成された構成、若しくは、図７に示すように、８つの受光素子２０ａ～２０ｈが半導体基板１０に形成された構成を採用することもできる。

　図６に示す変形例では、基準点Ｐを回転中心として基準線Ｑを反時計回りに９０°（－９０°）回転した回転線Ｓ上に、第４受光素子２０ｄと第４開口部４１ｄとが形成されている。そして、第４受光素子２０ｄが基準点Ｐ側となるように、第４受光素子２０ｄの中心と第４開口部４１ｄの中心とが回転線Ｓ上で離れており、それぞれの中心を結ぶ第４仮想直線（図示略）の仰角が４５°となっている。これにより、第４仮想直線の仰角が４５°、左右角が－９０°となり、第４受光素子２０ｄの指向性が仰角４５°、左右角－９０°を含むようになっている。図６は、光センサの変形例を説明するための平面図である。

　また、図７に示す変形例では、開口部４１が基準点Ｐ側となるように、受光素子２０と開口部４１とが、基準点Ｐから放射状に延びる複数の仮想直線（図示略）上に位置しており、各受光素子２０ａ～２０ｈに対応する開口部４１ａ～４１ｈによって規定される仰角が異なるようになっている。図７に示す構成であれば、基準点Ｐ側から入射してくる光を、指向性の異なる８つの受光素子２０によって検出することができる。これにより、基準点Ｐ側から入射してくる光の入射量、仰角、左右角の検出精度を高めることができる。図７は、光センサの変形例を説明するための平面図である。

　本実施形態では、透光膜３０が３層であり、遮光膜４０が２層である例を示した。しかしながら、透光膜３０及び遮光膜４０それぞれの層数は上記例に限定されず、例えば、図８に示すように、透光膜３０が４層であり、遮光膜４０が３層である構成を採用することもできる。

　また、本実施形態では、各層の遮光膜４０の開口部４１の開口面積が等しい例を示した。しかしながら、各層の開口部４１の開口面積は、異なっていても良い。例えば、図８に示すように、各層の開口部４１の開口面積が、形成面１０ａに近づくにつれて大きくなっても良い。換言すれば、形成面１０ａに近い開口部４１の開口面積が、形成面１０ａから離れた開口部４１の開口面積よりも大きくても良い。これによれば、各層の遮光膜４０の開口部４１の開口面積が等しい構成、若しくは、形成面１０ａに近づくにつれて、開口面積が小さくなる構成とは異なり、各層の遮光膜４０それぞれに形成された開口部４１によって、光の指向性が著しく狭まる（形成面１０ａに入射する光の範囲が、受光面２１の受光面積よりも小さくなる）ことが抑制される。図８は、開口部の変形例を示す断面図である。なお、図８では、透光膜３０における、開口部４１を介して形成面１０ａに入射する光の範囲を白抜きとして示している。

　本実施形態では、遮光膜４０が、遮光性と導電性を有する材料から成る例を示した。しかしながら、遮光膜４０によって、半導体基板１０に形成された各電子素子を電気的に接続しなくとも良い場合、遮光膜４０を、光を吸収する性質を有する材料によって形成しても良い。
（第２実施形態）
　図９は、第２実施形態に係る光センサの概略構成を示す平面図である。図１０は、図９のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。なお、図９では、後述する開口部４１を構成する縁を実線で示し、遮光壁５１を破線で示す。

　図９及び図１０に示すように、光センサ１１００は、要部として、半導体基板１０１０と、受光素子１０２０と、透光膜１０３０と、遮光膜１０４０と、遮光部１０５０と、を有する。半導体基板１０１０の一面側に、受光素子１０２０が形成され、その受光素子１０２０の形成面１０１０ａ上に、透光膜１０３０が形成され、その透光膜１０３０に遮光膜１０４０と遮光部１０５０とが形成されている。そして、透光膜１０３０には、透光用の開口部１０４１が形成されており、この開口部１０４１を介して、受光素子１０２０に光が入射するようになっている。なお、図１０では、透光膜１０３０における、光が入射する範囲を白抜きとして示している。

　半導体基板１０１０は、矩形状を成し、上記した受光素子１０２０や、該受光素子１０２０の出力信号を処理する回路を構成する電子素子（図示略）が形成されている。これら電子素子は、半導体基板１０１０に形成された配線パターン１０１１を介して電気的に接続されている。なお、後述するように、遮光膜１０４０は導電性を有する材料から成り、遮光膜１０４０の一部が、上記した各電子素子を電気的に接続する機能を果たすようになっている。

　受光素子１０２０は、光を電気信号に変換するものである。本実施形態に係る受光素子１０２０は、ＰＮ接合を有するフォトダイオードである。図１０に示すように、受光素子１０２０は、所定の間隔を置いて、半導体基板１０１０に複数形成されている。

　透光膜１０３０は、光透過性と絶縁性とを有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えば酸化シリコンＳｉＯ_２がある。図１０に示すように、透光膜１０３０は、形成面１０１０ａ上に、多層に形成されている。そして、その透光膜１０３０における、最も上方に位置する透光膜１０３０を除く透光膜１０３０それぞれに、半導体基板１０１０の厚さ方向に貫通する貫通孔１０３１が形成されている。この貫通孔１０３１は、後述する導電部材１０５３によって満たされている。本実施形態では、４つの透光膜１０３０が形成面１０１０ａ上に形成されており、形成面１０１０ａ側の３つの透光膜１０３０それぞれに、貫通孔１０３１が形成されている。

　遮光膜１０４０は、遮光性と導電性を有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えばアルミニウムがある。図１０に示すように、遮光膜１０４０は、２層の透光膜１０３０の間に形成されており、多層の遮光膜１０４０が、透光膜１０３０を介して形成面１０１０ａ上に形成されている。本実施形態では、３つの遮光膜１０４０が透光膜１０３０に形成されており、各層の遮光膜１０４０それぞれに、受光素子１０２０に対応した、開口部１０４１が形成されている。

　本実施形態では、各遮光膜１０４０に形成された開口部１０４１の開口面積はそれぞれ等しくなっており、これら各層の開口部１０４１によって、受光素子１０２０の受光面１０２０ａに平行な直線と光の進行方向とによって形成される光の仰角が規定されている。そして、開口部１０４１の縁を構成する端部１０４２の一部が、光が入射してくる方向に面するように傾斜しており、各層の遮光膜１０４０は、後述する遮光壁１０５１を介して互いに連結されている。

　遮光部１０５０は、ある受光素子１０２０に対応する開口部１０４１から入射した光が、それと隣接する受光素子１０２０に入射することを妨げる機能を奏する。そして、遮光部１０５０は、遮光壁１０５１と、光吸収膜１０５２とを有し、透光膜１０３０における、ある受光素子１０２０に対応する開口部１０４１と、それと隣接する受光素子１０２０に対応する開口部１０４１との間に形成されている。なお、図９に破線で示すように、本実施形態に係る遮光壁１０５１は、概略的な平面形状が環状を成し、１つの受光素子１０２０に対応する開口部１０４１の周囲を囲ように、透光膜１０３０に形成されている。このように、遮光壁１０５１の一部が、隣接する開口部１０４１の対向領域を跨ぐように形成され、その対向領域が、遮光壁１０５１によって横断されている。

　遮光壁１０５１は、貫通孔１０３１に導電材料１０５３が満たされて成る。導電材料１０５３は、遮光膜１０４０と同一材料から成り、遮光膜１０４０と一体的に連結されている。これによって、各層の遮光膜１０４０が、遮光壁１０５１を介して機械的及び電気的に接続されている。また、本実施形態では、図１０に示すように、形成面１０１０ａに最も近い透光膜１０３０の貫通孔１０３１を満たす導電部材１０５３が、配線パターン１０１１と電気的に接続されている。これにより、遮光膜１０４０と配線パターン１０１１とが導電部材１０５３（遮光壁１０５１）を介して電気的に接続され、遮光膜１０４０の一部が、半導体基板１０１０に形成された各電子素子を電気的に接続する機能を果たすようになっている。

　光吸収膜１０５２は、光を吸収する性質を有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えばカーボンがある。図１０に示すように、光吸収膜１０５２は、各遮光膜１０４０の上面１０４０ａと、開口部１０４１の縁を構成する端部１０４２とに形成されている。

　次に、本実施形態に係る光センサ１１００の作用効果を説明する。上記したように、遮光壁１０５１が、互いに隣接する開口部１０４１の対向領域を跨ぐように、透光膜１０３０に形成されている。これによれば、ある開口部１０４１から入射した光が、その開口部１０４１と対応しない受光素子１０２０に入射することが抑制されるので、各受光素子２０の出力信号に、意図しない開口部１０４１からの光出力（外乱出力）が含まれることが抑制される。

　図９に示すように、遮光壁１０５１によって、ある受光素子１０２０と、それと隣接する受光素子１０２０との間における、形成面１０１０ａ側の３つの透光膜１０３０それぞれが遮光されている。これにより、ある受光素子１０２０と、それと隣接する受光素子１０２０との間を、遮光壁５１によって完全に遮光することができる。

　また、本実施形態では、遮光壁１０５１は、概略的な平面形状が環状を成し、１つの受光素子１０２０に対応する開口部１０４１の周囲を囲むように、透光膜１０３０に形成されている。これによれば、遮光壁１０５１によって囲まれた開口部１０４１に入射した光が、この開口部１０４１と対応しない受光素子１０２０に入射することが抑止される。また、遮光壁１０５１によって囲まれた開口部１０４１とは異なる開口部１０４１（紙面左方の開口部１０４１）に入射した光が、遮光壁１０５１によって囲まれた開口部１０４１に対応する受光素子１０２０に入射することが抑止される。更に言えば、半導体基板１０１０の縁側から入射した光が、遮光壁１０５１によって囲まれた開口部１０４１に対応する受光素子１０２０に入射することが抑制される。

　遮光膜１０４０と遮光壁１０５１（導電部材１０５３）とは導電性を有し、その遮光壁１０５３の一部が配線パターン１０１１と電気的に接続されている。これにより、半導体基板１０１０に形成された電子素子を、遮光壁１０５１と遮光膜１０４０とを介して電気的に接続することができる。

　遮光部１０５０は、光を吸収する性質を有する光吸収膜１０５２を有し、該光吸収膜１０５２は、遮光膜１０４０の上面に形成されている。これによれば、開口部１０４１を介して透光膜１０３０に入射した光が、透光膜１０３０と半導体基板１０１０との界面や、透光膜１０３０と遮光膜１０４０との界面にて反射することを繰り返して、透光膜１０３０内を伝播することが抑制される。これにより、ある開口部１０４１から入射した光が、その開口部１０４１と対応しない受光素子１０２０に入射することが抑制され、各受光素子１０２０の出力信号に、外乱出力が含まれることが抑制される。

　また、本実施形態では、遮光膜１０４０における開口部１０４１の縁を構成する端部１０４２に、光吸収膜１０５２が形成されている。各層の遮光膜１０４０の開口部１０４１によって規定される仰角よりも小さい仰角を有する光（例えば、図１０に破線矢印で示す光）が、開口部１０４１に入射した場合、その光の一部は、上記した端部１０４２に入射する。したがって、本実施形態で示したように、端部１０４２に光吸収膜１０５２を形成することで、外乱光が透光膜１０３０内を伝播することが抑制される。

　そして、本実施形態では、端部１０４２の一部が、光が入射してくる方向に面するように傾斜しており、この傾斜した端部１０４２に、光吸収膜１０５２が形成されている。これによれば、端部１０４２における、光が入射する面積が増大するので、外乱光が、透光膜１０３０内を伝播することがより効果的に抑制される。更に言えば、上記した端部１０４２が、光の入射してくる方向に面するように傾斜しているので、その端部１０４２に入射した光の内、光吸収膜１０５２によって吸収されずに反射される光の反射方向を、外部方向（例えば、破線矢印の反対方向）とすることができる。これにより、外乱光が透光膜１０３０内を伝播することが更に効果的に抑制される。

　半導体基板１０１０の形成面１０１０ａ上に透光膜１０３０が形成され、その透光膜１０３０に遮光膜１０４０が多層に形成されている。そして、各層の遮光膜１０４０に、受光素子１０２０それぞれに対応した、透光用の開口部１０４１が形成されている。これによれば、各層の遮光膜１０４０に形成された開口部１０４１によって、半導体基板１０１０に入射する光の範囲が狭まることとなる。これにより、ある開口部１０４１から入射した光が、その開口部１０４１と対応しない受光素子１０２０に入射することが抑制される。この結果、各受光素子１０２０の出力信号に、外乱出力が含まれることがより効果的に抑制される。

　本実施形態では、半導体基板１０１０の形成面１０１０ａ上に透光膜１０３０が形成され、その透光膜１０３０に遮光膜１０４０が多層に形成された例を示した。しかしながら、遮光膜１０４０は一層でも良い。この場合、貫通孔１０３１は、形成面１０１０ａから一層の遮光膜１０４０に達するように形成され、その貫通孔１０３１に導電部材１０５３が充填されて、遮光壁１０５１が形成される。

　本実施形態では、図９に破線で示すように、遮光壁１０５１は、概略的な平面形状が環状を成し、１つの受光素子１０２０に対応する開口部１０４１の周囲を囲むように、透光膜１０３０に形成された例を示した。しかしながら、遮光壁１０５１の形状及びその形成位置は上記例に限定されない。例えば、図１１に示すように、概略的な平面形状がコの字状とされた遮光壁１０５１を、透光膜１０３０における任意の２つの受光素子１０２０に対応する開口部１０４１の間を含む、透光膜１０３０における１つの受光素子１０２０に対応する開口部１０４１の周囲の一部を囲む領域に形成しても良い。若しくは、図１２に示すように、概略的な平面形状が矩形状とされた遮光壁１０５１を、透光膜１０３０における任意の２つの受光素子１０２０に対応する開口部１０４１の間に複数形成することで、隣接する開口部１０４１の対向領域を、複数の遮光壁１０５１によって横断しても良い。図１１及び図１２は、光センサの変形例を示す平面図である。

　本実施形態では、開口部１０４１の縁を構成する端部１０４２の一部が、光が入射してくる方向に面するように、傾斜している例を示した。しかしながら、端部１０４２の全てが、光が入射してくる方向に面するように、傾斜していても良い。

　本実施形態では、遮光膜１０４０の上面１０４０ａに、光吸収膜１０５２が形成された例を示した。しかしながら、光吸収膜１０５２は遮光膜１０４０の表面に形成されていれば良く、例えば、光吸収膜１０５２を、遮光膜１０４０の下面１０４０ｂに形成しても良い。

　本実施形態では、各層の開口部１０４１の開口面積が等しい例を示した。しかしながら、各層の開口部１０４１の開口面積は、異なっていても良い。例えば、各層の開口部１０４１の開口面積を、形成面１０１０ａに近づくにつれて小さくしても良い。

　本実施形態では、遮光膜１０４０が、遮光性と導電性を有する材料から成る例を示した。しかしながら、遮光膜１０４０によって、半導体基板１０１０に形成された各電子素子を電気的に接続しなくとも良い場合、遮光膜１０４０を、光を吸収する性質を有する材料によって形成しても良い。
（第３実施形態）
　図１３は、第３実施形態に係る光センサの概略構成を示す断面図である。図１４は、光入射角検出用の受光素子と開口部それぞれの位置を説明するための平面図である。図１５は、図１４のＸＶ－ＸＶ線に沿う断面図である。なお、図１４では、後述する光入射角度検出用の受光素子２０２２を破線で示し、図１５では、層２０３０～２０４０を簡略化している。また、図１５では、光入射角度検出用の受光素子２０２２の中心と、各受光素子２０２２に対応する開口部２０４１の中心とを結ぶ仮想直線を破線で示した。

　図１３～図１５に示すように、光センサ２１００は、要部として、半導体基板２０１０と、受光素子２０２０と、透光膜２０３０と、遮光膜２０４０と、を有する。半導体基板２０１０の一面側に受光素子２０２０が形成され、その受光素子２０２０の形成面上に透光膜２０３０が形成され、その透光膜２０３０に遮光膜２０４０が形成されている。そして、遮光膜２０４０には、透光用の開口部２０４１が形成されており、この開口部２０４１を介して、光が受光素子２０２０に入射するようになっている。受光素子２０２０と算出部（図示略）とが電気的に接続されており、受光素子２０２０の出力信号は、算出部にて処理される。算出部は、後述する受光素子２０２１，２０２２の出力信号に基づいて、光センサ２１００に入射する光の強度、仰角、及び左右角を算出する。以下においては、先ず、光センサ２１００の要部２０１０～２０４０の概略構成を示した後に、光センサ２１００の特徴点とその作用効果を説明する。

　半導体基板２０１０は矩形状を成し、上記した受光素子２０２０や、上記した算出部を構成する電子素子（図示略）が形成されている。これら電子素子は、半導体基板２０１０に形成された配線パターン２０１１を介して電気的に接続されている。

　受光素子２０２０は、光を電気信号に変換するものであり、光強度検出用の受光素子２０２１（以下、強度受光素子２０２１と示す）と、光入射角度検出用の受光素子２０２２（以下、角度受光素子２０２２と示す）とが半導体基板２０１０に形成されている。受光素子２０２１，２０２２それぞれは、ＰＮ接合を有するフォトダイオードであり、強度受光素子２０２１の受光面積の方が、角度受光素子２０２２の受光面積よりも大きくなっている。

　透光膜２０３０は、光透過性と絶縁性とを有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えば酸化シリコンがある。図１３に示すように、透光膜２０３０は、半導体基板２０１０の形成面上に、多層に形成されている。本実施形態では、４層の透光膜２０３０が形成面上に形成されており、形成面の直上に位置する透光膜２０３０が、保護膜に相当する。

　遮光膜２０４０は、遮光性と導電性を有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えばアルミニウムがある。図１３に示すように、遮光膜２０４０は、２層の透光膜２０３０の間に形成されており、多層の遮光膜２０４０が、透光膜２０３０を介して半導体基板２０１０の形成面上に形成されている。本実施形態では、３つの遮光膜２０４０が透光膜２０３０に形成されており、各層の遮光膜２０４０それぞれに、受光素子２０２１，２０２２それぞれに対応した、開口部２０４１が形成されている。本実施形態では、各遮光膜２０４０に形成された開口部２０４１の開口面積が等しくなっており、これら各層の開口部２０４１によって、受光素子２０２１，２０２２それぞれの受光面に平行な直線と光の進行方向とによって形成される光の仰角が規定されている。図１３に示すように、遮光膜２０４０は、配線パターン２０１１と電気的に接続されており、半導体基板２０１０に形成された電子素子を電気的に接続する配線としての機能も果たしている。

　図１４及び図１５に示すように、角度受光素子２０２２と開口部２０４１とが、バツ印で記された基準点Ｐから放射状に延びる複数の仮想直線（図示略）上に位置しており、基準点Ｐから離れるにしたがって、角度受光素子２０２２と開口部２０４１との離間距離が長くなっている。この構成により、各角度受光素子２０２２に対応する開口部２０４１によって規定される仰角が異なり、仰角及び左右角の少なくとも一方が異なる９つの出力信号が得られる。算出部は、９つの出力信号に基づいて、光の角度（仰角や左右角）を検出し、検出した光の角度と、強度受光素子２０２１の出力信号とに基づいて、光の強度を検出する。具体的に言えば、９つの角度受光素子２２の出力信号の比を算出することで、光の入射角度を算出し、算出した光の入射角度と、強度受光素子２０２１の出力信号とに基づいて、光強度を算出する。

　次に、本実施形態に係る光センサ２１００の特徴点とその作用効果を説明する。図１３に示すように、光強度検出用の強度受光素子２０２１の上方に位置する４層の透光膜２０３０の内の３層と、３層全ての遮光膜２０４０とが除去されており、強度受光素子２０２１の受光面上に、１層の透光膜２０３０だけが形成されている。これによれば、半導体基板２０１０に入射する光の強度が微弱な場合でも、光強度を精度良く検出することができる。また、半導体基板２０１０の形成面上に形成された各層間での光の反射に起因する光の干渉効果が、強度受光素子２０２１の出力信号に含まれることが抑制される。また、本実施形態では、角度受光素子２０２２の出力信号に基づいて光の入射角度を算出し、算出した光の入射角度と、強度受光素子２０２１の出力信号とに基づいて、光強度を算出する。これによれば、光強度に、光の入射角度による強弱が含まれることが抑制され、光強度の検出精度が向上される。

　上記したように、受光素子２０２１、２０２２のうち、強度受光素子２０２１のみが透光膜２０３０が除去された状態となっている。つまり、角度受光素子２０２２は、透光膜２０３０が除去されていない状態である。角度受光素子２０２２は、複数の角度受光素子２０２２の各出力を比較して光の角度（相対値）を出力するものであるから、上述の光の干渉効果を受けても、全ての角度受光素子２０２２が同様の影響を受けていれば出力にはなんら問題がない。そのため、角度受光素子２０２２は、敢えて露出させず、透光膜２０３０を残した状態としている。一方、強度受光素子２０２１は、角度検出素子２０２２のような相対値を出力するものではなく、絶対値を出力するものである。その為、光の干渉効果による影響は、光強度の検出精度の向上を阻害する。従って、本実施形態では、強度受光素子２０２１のみが露出した状態としている。このように、本実施形態の特徴点は、複数の受光素子２０２１，２０２２を有する光センサ２１００において、単に任意の受光素子が露出する状態となっていることではなく、強度受光素子２０２１のみが露出する状態となっていることにある。

　本実施形態では、強度受光素子２０２１の受光面積の方が、角度受光素子２０２２の受光面積よりも大きくなっている。これによれば、強度受光素子２０２１に入射する光の量を増大することができる。

　受光素子２０２１，２０２２それぞれの受光面が、透光膜２０３０によって被覆されている。これによれば、受光面が外部に晒されないので、受光素子２０２１，２０２２それぞれの耐久性が向上される。

　本実施形態では、透光膜２０３０に遮光膜２０４０が多層に形成され、隣接する開口部２０４１の間に、多層の遮光膜２０４０が形成されている。これにより、ある開口部２０４１から入射した光が、その開口部２０４１と対応する受光素子２０２０以外の受光素子２０２０に入射することが抑制される。この結果、各受光素子２０２０の出力信号に、外乱出力が含まれることが抑制される。

　図１３に示すように、本実施形態では、強度受光素子２０２１の受光面を底面とし、透光膜２０３０と遮光膜２０４０それぞれを側壁とする凹部２０５０が構成されており、凹部２０５０の開口面積が一定となっている。しかしながら、図１６に示すように、凹部２０５０の開口面積が、強度受光素子２０２１の上方に向うにしたがって増大するように、凹部２０５０の側壁が傾斜した構成を採用することもできる。これによれば、強度受光素子２０２１に入射する光の量が増大される。図１６は、光センサの変形例を説明するための断面図である。

　図１３に示すように、本実施形態では、１つの強度受光素子２０２１が半導体基板２０１０に形成された例を示した。しかしながら、複数の強度受光素子２０２１が半導体基板２０１０に形成されていても良い。その際、保護膜としての機能を果たす、形成面の直上に位置する透光膜２０３０の厚さを、複数の強度受光素子２０２１にて異なるようにすることで、各強度受光素子２０２１の分光感度特性を異ならせても良い。また、ＰＮ接合を有するフォトダイオードである強度受光素子２０２１の拡散層の厚さを異なるようにすることで、各強度受光素子２０２１の分光感度特性を異ならせても良い。

　本実施形態では、９つの角度受光素子２０２２が半導体基板２０１０に形成された例を示した。しかしながら、角度受光素子２０２２の数としては、３つ以上であればよく、上記例に限定されない。

　本実施形態では、透光膜２０３０が４層であり、遮光膜２０４０が３層である例を示した。しかしながら、透光膜２０３０及び遮光膜２０４０それぞれの層数は上記例に限定されず、例えば、透光膜２０３０が３層であり、遮光膜２０４０が２層である構成を採用することもできる。

　本実施形態では、遮光膜２０４０が、遮光性と導電性を有する材料から成る例を示した。しかしながら、遮光膜２０４０によって、半導体基板２０１０に形成された各電子素子を電気的に接続しなくとも良い場合、遮光膜２０４０を、光を吸収する性質のみを有する材料によって形成しても良い。
（第４実施形態）
　図１７は、第４実施形態に係る光センサの概略構成を示す平面図である。図１８は、図１7のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図１９は、仰角と方位角とを説明するための概略図である。図２０は、左右比を示すグラフ図である。なお、図１7では、後述する受光素子３０２１～３０２４及び開口部３０５１～３０５４を実線で示し、受光素子３０２１～３０２４及び開口部３０５１～３０５４それぞれの形成位置を規定する直線を、仮想直線ＶＬとして二点鎖線で示す。また、以下においては、後述する受光素子３０２０の形成面３０１０ａに沿い、車両の前後を貫く方向を前後方向、形成面３０１０ａに沿い、車両の左右を貫く方向を左右方向と示す。ちなみに、上記した仮想直線ＶＬは、前後方向に沿っている。

　光センサ３１００は、車両のフロントパネルに搭載され、主として、太陽の位置を検出するのに使用される。光センサ３１００は、図１７及び図１８に示すように、要部として、半導体基板３０１０と、受光素子３０２０と、透光膜３０３０と、遮光膜３０４０と、開口部３０５０と、を有する。半導体基板３０１０の一面側に受光素子３０２０が形成され、受光素子３０２０の形成面３０１０ａ上に透光膜３０３０が形成され、透光膜３０３０に遮光膜３０４０が形成されている。そして、遮光膜３０４０には、透光用の開口部３０５０が形成され、この開口部３０５０を介して、光が受光素子３０２０に入射するようになっている。図示しないが、光センサ３１００は、受光素子３０２０の出力信号を処理する算出部を有しており、この算出部によって、光センサ３１００に入射してくる光の仰角や方位角が概算される。以下においては、先ず、光センサ３１００の要部３０１０～３０５０の概略構成を示した後に、光センサ３１００の特徴点を説明する。

　半導体基板３０１０は、矩形状を成し、上記した受光素子３０２０や、算出部を構成する電子素子（図示略）が形成されている。これら電子素子は、半導体基板３０１０に形成された配線パターン（図示略）を介して電気的に接続されている。

　受光素子３０２０は、光を電気信号に変換するものである。本実施形態に係る受光素子３０２０は、ＰＮ接合を有するフォトダイオードであり、半導体基板３０１０の形成面３０１０ａ側に形成されている。形成面３０１０ａには、二対の受光素子３０２１～３０２４が形成されており、受光素子３０２１，３０２２が対を成し、受光素子３０２３，３０２４が対を成している。これら受光素子３０２１～３０２４は、光センサ３１００の特徴点なので、後で詳説する。

　透光膜３０３０は、光透過性と絶縁性とを有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えば半導体プロセスで使用される層間絶縁膜ＳｉＯ_２がある。図１８に示すように、透光膜３０３０は、形成面３０１０ａ上に、多層に形成されている。本実施形態では、３層の透光膜３０３１～３０３３が形成面３０１０ａ上に積層されている。

　遮光膜３０４０は、遮光性と導電性を有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えばアルミニウムがある。図１８に示すように、遮光膜３０４０は、２層の透光膜３０３０の間に形成されており、多層の遮光膜３０４０が、透光膜３０３０を介して形成面３０１０ａ上に形成されている。本実施形態では、２つの遮光膜３０４１，３０４２が透光膜３０３０に形成されており、遮光膜３０４１，３０４２それぞれに、開口部３０５０が形成されている。なお、図示しないが、遮光膜３０４０は、半導体基板３０１０に形成された配線パターンと電気的に接続しており、各電子素子を電気的に接続する配線としての機能も果たすようになっている。

　開口部３０５０は、受光素子３０２０に入射する光を規定するものである。遮光膜３０４１，３０４２それぞれに、二対の開口部３０５１～３０５４が形成されており、開口部３０５１，３０５２が対を成し、開口部３０５３，３０５４が対を成している。これら開口部３０５１～３０５４は、光センサ３１００の特徴点なので、後で詳説する。

　算出部は、受光素子３０２０の出力信号に基づいて、光センサ３１００（車両）に入射する外光の仰角や方位角を概算するものである。別の表現を用いれば、算出部は、太陽の大体の高さと、太陽が車両の左右いずれの方向にどの程度位置しているのか（左右比）を算出するものである。太陽の大体の高さは、対を成さない受光素子３０２１，３０２３、若しくは、対を成さない受光素子３０２２，３０２４の出力信号を比べることで算出される。左右比は、第１受光素子３０２１の出力信号を、２つの受光素子３０２１，３０２２の出力信号の総和で割った値（第１の値）と、第２受光素子３０２２の出力信号を、２つの受光素子３０２１，３０２２の出力信号の総和で割った値（第２の値）との比をとることで、算出される。若しくは、第３受光素子３０２３の出力信号を、２つの受光素子３０２３，３０２４の出力信号の総和で割った値（第３の値）と、第４受光素子３０２４の出力信号を、２つの受光素子３０２３，３０２４の出力信号の総和で割った値（第４の値）との比をとることで、算出される。その理由は、光センサ３１００の作用効果を説明する際に述べる。なお、図１９に示すように、仰角θは、水平面から上方の角度を示し、方位角φは、車両周りの角度を示す。

　次に、本実施形態に係る光センサ３１００の特徴点を説明する。図１７に示すように、対を成す受光素子３０２１，３０２２は、仮想直線ＶＬに対して線対称となっており、対を成す受光素子３０２３，３０２４は、仮想直線ＶＬに対して線対称となっている。そして、第１受光素子３０２１及び第３受光素子３０２３それぞれが、仮想直線ＶＬから左方に位置し、第２受光素子３０２２及び第４受光素子３０２４それぞれが、仮想直線ＶＬから右方に位置している。受光素子３０２１～３０２４それぞれは、前から後ろに向って中央部がへこんだ凹形状（略Ｃ字状）を成し、その横幅が、仮想直線ＶＬから離れた端部３０２１ａ～３０２４ａから、仮想直線ＶＬ側の端部３０２１ｂ～３０２４ｂに向って連続的に太くなっている。そして、端部３０２１ｂ～３０２４ｂの形状が直線状となっており、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅の中心を通る線（図１７で破線で示した線）が、所定の半径を有する円弧状と成っている。以上により、受光素子３０２１～３０２４それぞれの全体形状が、角笛のような形状を成している。なお、円弧を成す線と、円弧の中心とを結ぶ線によって構成される扇の中心角が１８０°となっており、上記した横幅とは、円弧を成す線（横幅の中心を通る線）に交差する方向の長さを示している。本実施形態では、対を成す受光素子３０２１，３０２２のほうが、対を成す受光素子３０２３，３０２４よりも大きくなっている。

　図１７に示すように、対を成す開口部３０５１，３０５２は、仮想直線ＶＬに対して線対称となっており、対を成す開口部３０５３，３０５４は、仮想直線ＶＬに対して線対称となっている。そして、形成面３０１０ａから離れた遮光膜３０４２の開口部３０５１～３０５４それぞれの形状が、円形となっており、図示しないが、遮光膜３０４１に形成された開口部３０５１～３０５４それぞれの形状が、各受光素子３０２１～３０２４の形状に対応している。すなわち、遮光膜３０４１に形成された開口部３０５１～３０５４それぞれの形状が、角笛のような形状を成している。

　また、図１７に示すように、形成面３０１０ａに交差する光によって形成面３０１０ａに投影された、開口部３０５１～３０５４それぞれの投影部位の一部が、対応する受光素子３０２１～３０２４、及び、その受光素子３０２１～３０２４の端部３０２１ａ～３０２４ａと端部３０２１ｂ～３０２４ｂとを結ぶ線によって囲まれた領域に位置している。更に、本実施形態では、破線によって示した円弧の中心に、開口部３０５１～３０５４の投影部位の中心が位置しており、開口部３０５１～３０５４の中心と、受光素子３０２１～３０２４の横幅の中心との距離が一定となっている。そして、図１７及び図１８に示すように、対を成す受光素子３０２１，３０２２と、それぞれに対応する開口部３０５１，３０５２との距離が、対を成す受光素子３０２３，３０２４と、それぞれに対応する開口部３０５３，３０５４との距離と異なっている。

　次に、本実施形態に係る光センサ３１００の作用効果を説明する。上記したように、受光素子３０２１～３０２４それぞれは、前から後ろに向って中央部がへこんだ凹形状を成し、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅の中心を通る、円弧を成す線と、円弧の中心とを結ぶ線によって構成される扇の中心角は、１８０°となっている。これにより、後側から光センサ３１００（車両）に入射した光が、各受光素子３０２１～３０２４それぞれに入射するわけではないが、前側から光センサ３１００に入射してきた光は、開口部３０５１～３０５４を介して、各受光素子３０２１～３０２４の後ろ側に入射する。このように、前側から光センサ３１００に入射してくる光の全てが検出範囲に含まれるので、対を成す受光素子３０２１，３０２２（３０２３，３０２４）のうち、一方の受光素子だけに前側の光が入射することが抑制され、各受光素子３０２１～３０２４の出力信号が０となることが抑制される。

　また、上記したように、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅は、端部３０２１ａ～３０２４ａから端部３０２１ｂ～３０２４ｂに向って連続的に太くなっている。これによれば、例えば、図１７に実線矢印で示すように、右前方から光が入射してきた場合、その光は、開口部３０５１～３０５４を介して、各受光素子３０２１～３０２４の左後方に入射する。そして、その光を受光する面積が、第１受光素子３０２１よりも第２受光素子３０２２の方が大きく、第３受光素子３０２３よりも第４受光素子３０２４の方が大きくなる。これに対して、図１７に破線矢印で示すように、左前方から光が入射してきた場合、その光を受光する面積の関係が逆となる。すなわち、光を受光する面積が、第２受光素子３０２２よりも第１受光素子３０２１の方が大きく、第４受光素子３０２４よりも第３受光素子３０２３の方が大きくなる。この結果、右前方から光が入射してきた場合、第２受光素子３０２２の出力信号が第１受光素子３０２１の出力信号よりも大きくなり、第３受光素子３０２３の出力信号が第４受光素子３０２４の出力信号よりも大きくなる。反対に、左前方から光が入射してきた場合、第１受光素子３０２１の出力信号が第２受光素子３０２２の出力信号よりも大きくなり、第４受光素子３０２４の出力信号が第３受光素子３０２３の出力信号よりも大きくなる。

　したがって、算出部の説明にて定義した、第１の値と第２の値との比、若しくは、第３の値と第４の値との比をとることで、光が、光センサ３１００に対して左方からどれくらい入射しているのか、若しくは、右方からどれくらい入射しているのか、を検出することができる。すなわち、光の左右比を算出することができる。例えば、第１の値と第２の値との比が、２：３であれば、太陽が前方から右方にその値の程度位置しており、８：１であれば、太陽が前方から左方にその値の程度位置していることがわかる。参考として、図２０に、光センサ３１００によって算出される左右比の方位角特性を示す。図２０に示すグラフの横軸が、方位角を示し、縦軸が左右比を示している。第１の値が実線で表され、第２の値が破線で表されている。これによれば、本発明に係る光センサ３１００の場合、方位角が±９０°の場合であっても、左右比が飽和していないことがわかる。

　以上、示したように、本発明によれば、対を成す受光素子３０２１，３０２２（３０２３，３０２４）それぞれの出力信号が０となることが抑制され、それぞれの出力信号が異なるので、光の左右比が飽和することが抑制される。なお、光が車両に対して真向かいから入射する場合、対を成す受光素子３０２１，３０２２（３０２３，３０２４）それぞれの後方に入射する光の受光面積は同一となるので、第１の値と第２の値（第３の値と第４の値）それぞれが０．５となり、互いに等しくなる。この場合、左右比は、１：１となる。

　本実施形態では、二対の受光素子３０２１～３０２４が半導体基板３０１０に形成され、これらに対応する、二対の開口部３０５１～３０５４が遮光膜３０４０に形成されている。これによれば、一対の受光素子が半導体基板に形成された構成とは異なり、少なくとも２つの左右比を算出することができるので、左右比の検出精度が向上される。

　本実施形態では、対を成す受光素子３０２１，３０２２と、それぞれに対応する開口部３０５１，３０５２との距離が、対を成す受光素子３０２３，３０２４と、それぞれに対応する開口部３０５３，３０５４との距離と異なっている。そのため、受光素子と開口部との形成位置によって規定される、受光素子の受光面に入射する光の仰角が、対を成さない受光素子３０２１，３０２３（３０２２，３０２４）それぞれで異なっている（図１８参照）。したがって、これら２つの受光素子３０２１，３０２３（３０２２，３０２４）の出力信号を比較して、高いほうの出力信号を検出することで、太陽の大体の高さを算出することができる。また、一対の受光素子と、独立した１つの受光素子とが半導体基板に形成された構成とは異なり、仰角特性の異なる出力信号を少なくとも２つずつ得ることができるので、仰角の検出精度が向上される。

　本実施形態では、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅の中心を通る線が、所定の半径を有する円弧状と成し、その円弧の中心に、開口部３０５１～３０５４の投影部位の中心が位置している。これにより、開口部３０５１～３０５４の中心と、受光素子３０２１～３０２４の横幅の中心との距離が一定となっている。これによれば、前側から入射してくる光の方向が変化したとしても、対を成す受光素子３０２１，３０２２（３０２３，３０２４）の受光面それぞれに入射する光の量が、各受光素子３０２１～３０２４の横幅のみに依存することとなる。これにより、前側から入射してくる光の方向が変化した際に、対を成す受光素子３０２１，３０２２（３０２３，３０２４）の受光面それぞれに入射する光の量が受光素子３０２１～３０２４の横幅だけに依存しなくなった結果、光の左右比の検出精度が低下することが抑制される。

　本実施形態では、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅が、端部３０２１ａ～３０２４ａから端部３０２１ｂ～３０２４ｂに向って連続的に太くなっている。これによれば、受光素子３０２１～３０２４それぞれが、端部３０２１ａ～３０２４ａから端部３０２１ｂ～３０２４ｂに向うにしたがって不連続的に太くなる形状とは異なり、受光素子３０２１～３０２４の出力信号の入射角特性を線形に近づけることができる。

　本実施形態では、遮光膜３０４０は、透光膜３０３０に多層に形成され、遮光膜３０４１，３０４２に形成された開口部３０５１～３０５４によって、光の仰角が規定されている。これによれば、任意の２つの受光素子の間に、２層の遮光膜３０４１，３０４２が位置するので、ある開口部から入射した光が、その開口部と対応する受光素子以外の受光素子に入射することが抑制される。これにより、各受光素子３０２１～３０２４の出力信号に、ノイズが含まれることが抑制される。

　本実施形態では、遮光膜３０４１に形成された開口部３０５１～３０５４それぞれの形状が、各受光素子３０２１～３０２４の形状に対応している。これによれば、遮光膜３０４１に形成された開口部３０５１～３０５４それぞれの形状が、各受光素子３０２１～３０２４の形状に対応していない構成とは異なり、遮光膜３０４１によって、受光素子３０２１～３０２４に入射する光が遮られることが抑制される。

　本実施形態では、光センサ３１００が車両に搭載された例を示した。しかしながら、光センサ３１００の適用としては、上記例に限定されない。

　本実施形態では、二対の受光素子３０２１～３０２４が半導体基板３０１０に形成された例を示した。しかしながら、対を成す受光素子３０２０の組み数としては、１組以上であればよく、上記例に限定されない。

　本実施形態では、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅が、端部３０２１ａ～３０２４ａから端部３０２１ｂ～３０２４ｂに向って連続的に太くなった例を示した。しかしながら、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅が、端部３０２１ａ～３０２４ａから端部３０２１ｂ～３０２４ｂに向って不連続的に細くなった構成を採用することもできる。しかしながら、この場合、受光素子３０２１～３０２４の出力信号の入射角特性が線形から遠ざかるので、本実施形態で示したように、連続的に太くなる形状が好ましい。

　上記したように、本実施形態では、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅が、端部３０２１ａ～３０２４ａから端部３０２１ｂ～３０２４ｂに向って連続的に太くなった例を示した。しかしながら、図２１に示すように、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅が、端部３０２１ａ～３０２４ａから端部３０２１ｂ～３０２４ｂに向って連続的に細くなった構成を採用することもできる。図２１は、光センサの変形例を示す平面図である。

　本実施形態では、図１７に示すように、受光素子３０２１～３０２４それぞれの横幅の中心を通る円弧を成す線と、円弧の中心とを結ぶ線によって構成される扇の中心角が、１８０°である例を示した。しかしながら、図２２に示すように、中心角が１８０°以上であっても良い。これによれば、光センサ３１００の後ろ側から入射してくる光の一部を、検出範囲として含むことができる。図２２は、光センサの変形例を示す平面図である。

　本実施形態では、端部３０２１ｂ～３０２４ｂの形状が直線状となっており、受光素子３０２１～３０２４それぞれの全体形状が、角笛のような形状を成している例を示した。しかしながら、受光素子３０２１～３０２４それぞれの全体形状としては、上記例に限定されず、例えば、図２３に示すように、端部３０２１ｂ～３０２４ｂの形状が曲線状となっており、受光素子３０２１～３０２４それぞれの全体形状が、勾玉のような形状を成していても良い。なお、この場合、端部３０２１ｂ～３０２４ｂそれぞれの横幅が途中から細くなるが、端部３０２１ｂ、３０２２ｂそれぞれの細くなる部位は、２つの開口部３０５１，３０５２を結ぶ線よりも前側に位置し、端部３０２３ｂ、３０２４ｂそれぞれの細くなる部位は、２つの開口部３０５３，３０５４を結ぶ線よりも前側に位置している。したがって、光センサ３１００に前方から入射する光は、この途中から細くなる部位に入射し難くなっており、細くなる部位は、前方から入射してくる光の左右比を検出するのに寄与し難くなっている。図２３は、光センサの変形例を示す平面図である。

　本実施形態では、透光膜３０３０が３層であり、遮光膜３０４０が２層である例を示した。しかしながら、透光膜３０３０及び遮光膜３０４０それぞれの層数は上記例に限定されず、例えば、透光膜３０３０が４層であり、遮光膜３０４０が３層である構成を採用することもできる。

　本実施形態では、遮光膜３０４１に形成された開口部３０５１～３０５４それぞれの形状が、角笛のような形状を成している例を示した。しかしながら、遮光膜３０４１に形成された開口部３０５１～３０５４それぞれの形状としては、各受光素子３０２１～３０２４の形状に対応していればよく、上記例に限定されない。例えば、図２３に示した受光素子３０２１～３０２４のように、勾玉のような形状を成していても良い。

　本実施形態では、遮光膜３０４０が、遮光性と導電性を有する材料から成る例を示した。しかしながら、遮光膜３０４０によって、半導体基板３０１０に形成された各電子素子を電気的に接続しなくとも良い場合、遮光膜３０４０を、光を吸収する性質を有する材料によって形成しても良い。

　なお、本実施形態では、特に外光の日射量の検出について言及していなかったが、例えば、対を成さない受光素子３０２１，３０２３（３０２２，３０２４）の出力信号を比較して、高いほうの出力信号に基づいて、日射量を概算することができる。
（第５実施形態）
　図２４は、光センサ装置の概略構成を示す回路図である。図２5は、規定部と受光素子とを説明するための断面図である。図２６は、光センサの信号を説明するためのタイミングチャートである。なお、図２５では、受光素子４０１０の中心と、受光素子４０１０に対応する開口部４０２２の中心とを結ぶ仮想直線を破線で示している。

　光センサ４１００は、図２４及び図２５に示すように、要部として、受光素子４０１０と、規定部４０２０と、蓄積部４０３０と、転送スイッチ４０４０と、リセットスイッチ４０５０と、選択スイッチ４０６０と、制御部４０７０と、を有する。受光素子４０１０に光が入射すると、その光量に応じた電荷が受光素子４０１０に蓄積され、転送スイッチ４０４０が閉状態となると、受光素子４０１０に蓄積された電荷が、転送スイッチ４０４０を介して蓄積部４０３０に入力される。蓄積部４０３０は、受光素子４０１０から転送された電荷を蓄積し、蓄積した電荷に応じた電圧に変換する。選択スイッチ４０６０が閉状態となると、蓄積部４０３０で変換された電圧が、選択スイッチ４０６０を介して外部に出力される。

　受光素子４０１０は、受光量に応じた電荷を蓄積するものであり、ＰＮ接合を有するフォトダイオードである。図２５に示すように、受光素子４０１０は、半導体基板４０１１の一面４０１１ａ側に形成されており、本実施形態では、代表例として、３つの受光素子４０１０ａ～４０１０ｃを図示している。一面４０１１ａ上に透光膜４０１２が形成されており、透光膜４０１２に規定部４０２０が形成されている。透光膜４０１２は絶縁性と透光性を有する材料から成り、このような性質を有する材料としては、例えば酸化シリコンＳｉＯ_２がある。図示しないが、半導体基板４０１１には、光センサ４１００の構成要素４０３０～４０７０が形成されており、これら構成要素は、半導体基板４０１１に形成された配線パターンを介して電気的に接続されている。

　規定部４０２０は、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃそれぞれの受光面に入射する光の入射角度が異なるように、光の入射角度を規定するものである。規定部４０２０は、透光膜４０１２に形成された遮光膜４０２１と、遮光膜４０２１に形成された投光用の開口部４０２２と、を有する。遮光膜４０２１は、遮光性と導電性を有する材料から成り、このような性質を有する材料としては、例えばアルミニウムがある。図２５に破線で示すように、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃそれぞれの受光面の中心と、対応する開口部４０２２の中心とを結ぶ線の傾きが異なっており、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃの入射角度が異なっている。本実施形態では、開口部４０２２によって、第１受光素子４０１０ａの仰角が９０°、第２受光素子４０１０ｂの仰角が４５°、第３受光素子４０１０ｃの仰角が３０°に規定されている。

　蓄積部４０３０は、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃと電気的に接続され、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃから出力される電荷を蓄積しつつ、蓄積した電荷を電圧に変換するものである。蓄積部４０３０は、具体的に言えば、フローティングディフュージョンポンプである。

　転送スイッチ４０４０は、受光素子４０１０と蓄積部４０３０との接続を開閉制御するためのものである。転送スイッチ４０４０は、転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃを有しており、第１転送スイッチ４０４０ａが、第１受光素子４０１０ａと蓄積部４０３０との間に設けられ、第２転送スイッチ４０４０ｂが、第２受光素子４０１０ｂと蓄積部４０３０との間に設けられ、第３転送スイッチ４０４０ｃが、第３受光素子４０１０ｃと蓄積部４０３０との間に設けられている。本実施形態に係る転送スイッチ４０４０は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。

　リセットスイッチ４０５０は、蓄積部４０３０と電源との接続を開閉制御するためのものであり、蓄積部４０３０と電源との間に設けられている。本実施形態に係るリセットスイッチ４０５０は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、リセット部に相当する。

　選択スイッチ４０６０は、蓄積部４０３０の出力端子と外部端子（図示略）との接続を開閉制御するためのものであり、蓄積部４０３０と外部端子との間に設けられている。本実施形態に係る選択スイッチ４０６０は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。

　制御部４０７０は、スイッチ４０４０～４０６０の開閉を制御するものであり、アドレスデコーダである。制御部４０７０からはパルス状の制御信号が各スイッチ４０４０～４０６０に出力される。制御信号は、転送スイッチ４０４０を開閉制御する転送信号と、リセットスイッチ４０５０を開閉制御するリセット信号と、選択スイッチ４０６０を開閉制御する選択信号と、である。上記した３つの制御信号それぞれのパルス周期とデューティ比は同一であるが、パルスの立上がりタイミングが異なる。

　次に、光センサ４１００の動作を図２６及び図２７に基づいて説明する。図２６は、転送スイッチ４０４０に転送信号のみが入力される場合のタイミングチャートであり、図２７は、転送スイッチ４０４０に転送信号とリセット信号とが入力される場合のタイミングチャートである。

　先ず、転送スイッチ４０４０に転送信号のみが入力される場合を説明する。この場合、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃから出力される電荷の量は、転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃの開閉間隔に依存し、蓄積部４０３０に蓄積される電荷の量も、転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃの開閉間隔に依存する。各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃに電荷が蓄積される時間は、転送信号のパルス周期に依存し、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃの出力信号のゲイン比は同一である。各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃの出力信号の強度は、半導体基板４０１１の一面４０１１ａに入射する光の仰角に依存し、例えば、一面４０１１ａに対して垂直となるように光が一面４０１１ａに入射する場合、第１受光素子４０１０ａの出力信号が最大となり、第３受光素子４０１０ｃの出力信号が最小となり、第２受光素子４０１０ｂの出力信号が中間となる。

　図２６に示すように、リセットスイッチ４０５０に、電圧レベルが高い信号（以下、Ｈｉ信号と示す）が入力されると、蓄積部４０３０は、リセットスイッチ４０５０を介して、電源と電気的に接続され、蓄積部４０３０の電圧は電源電圧と等しくなる。次にリセットスイッチ４０５０にＨｉ信号が入力されるまでに、転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃそれぞれに転送信号のＨｉ信号が入力されると、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃは、転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃを介して、蓄積部４０３０と電気的に接続され、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃに蓄積された電荷が蓄積部４０３０に出力（転送）される。すると、蓄積部４０３０の電圧は、転送された電荷の量に応じて電源電圧から低下する。選択スイッチ４０６０に選択信号のＨｉ信号が入力されると、蓄積部４０３０は、選択スイッチ４０６０を介して、外部端子（図示略）と電気的に接続され、電荷の量に応じた電圧が、外部に出力される。この状態で、再びリセットスイッチ４０５０にリセット信号のＨｉ信号が入力されると、蓄積部４０３０の電圧が強制的に電源電圧と等しくなり、蓄積部４０３０に蓄積された電荷がゼロとなる。以下、上記した動作を繰り返すことで、ゲイン比が同一である、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃそれぞれの出力信号が加算された信号（加算信号）が、外部に出力される。

　次に、転送スイッチ４０４０に転送信号だけではなくリセット信号が入力される場合を説明する。この場合、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃから出力される電荷の量は、転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃの開閉間隔に依存するが、蓄積部４０３０に蓄積される電荷の量は、転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃの開閉間隔だけではなく、リセットスイッチ４０５０の開閉タイミングにも依存する。各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃに電荷が蓄積される時間は、図２７に示すように、リセット信号の立下りエッジから転送信号の立上がりエッジまでの第１蓄積時間、及び、転送信号の立下がりエッジからリセット信号の立上がりエッジまでの第２蓄積時間である。２つの蓄積時間の内、第２蓄積時間の間に受光素子４０１０ａ～４０１０ｃに蓄積された電荷は、各転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃへのリセット信号の入力とともに、蓄積部３０に転送されるが、このタイミングにおいて、蓄積部４０３０は電源と接続されているために、蓄積部４０３０の電圧が強制的に電源電圧と等しくなり、蓄積部４０３０に電荷は蓄積されない。このように、第２蓄積時間の間に、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃに蓄積された電荷は蓄積部４０３０には蓄積されない。これに対して、第１蓄積時間の間に、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃに蓄積された電荷は蓄積部４０３０に蓄積されるが、そのことについては、下記に記す。

　図２７に示すように、スイッチ４０４０～４０５０にリセット信号のＨｉ信号が入力されると、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃは転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃを介して蓄積部４０３０と電気的に接続され、蓄積部４０３０はリセットスイッチ４０５０を介して電源と電気的に接続される。蓄積部４０３０の電圧は電源電圧と等しくなるので、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃから蓄積部４０３０に転送された電荷は蓄積部４０３０には蓄積されない。次にリセットスイッチ４０５０にＨｉ信号が入力されるまでに、転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃそれぞれに転送信号のＨｉ信号が入力されると、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃは、転送スイッチ４０４０ａ～４０４０ｃを介して、蓄積部４０３０と電気的に接続される。すると、第１蓄積時間分、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃに蓄積された電荷が蓄積部４０３０に転送され、転送された電荷の量に応じた分、蓄積部４０３０の電圧が電源電圧から低下する。選択スイッチ４０６０に選択信号のＨｉ信号が入力されると、蓄積部４０３０から、電荷の量に応じた電圧が外部に出力される。この状態で、再びスイッチ４０４０～４０５０にリセット信号のＨｉ信号が入力されると、蓄積部４０３０の電圧が強制的に電源電圧と等しくなり、蓄積部４０３０に蓄積された電荷がゼロとなるとともに、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃそれぞれに蓄積された電荷もゼロとなる。以下、上記した動作を繰り返すことで、ゲイン比が第１蓄積時間に依存する、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃそれぞれの出力信号が加算された加算信号が、外部に出力される。なお、図２７では、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃそれぞれの第１蓄積時間を異ならせており、受光素子４０１０ａ～４０１０ｃそれぞれの出力信号のゲイン比を異ならせている。

　次に、光センサ４１００の作用効果を説明する。上記したように、転送スイッチ４０４０の開閉間隔（第１蓄積時間）を調整することで、受光素子４０１０から蓄積部４０３０に出力される電荷の量、すなわち、受光素子４０１０の出力信号のゲインが調整される。これによれば、各受光素子にオペアンプとレーザトリミング抵抗による電流・電圧変換回路が接続され、レーザトリミング抵抗の抵抗値を調整する構成と比べて、コストが嵩むことを抑制しつつ、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃの出力信号のゲインを調整することができる。

　選択スイッチ４０６０が、蓄積部４０３０と外部端子との間に設けられており、選択スイッチ４０６０は、制御部４０７０によって開閉制御される。これによれば、蓄積部４０３０に蓄積された電荷が出力されるタイミングを、選択スイッチ４０６０の開閉によって調整することができる。

　受光素子４０１０は、半導体基板４０１１の一面４０１１ａ側に形成され、規定部４０２０は、一面４０１１ａ上に、透光膜４０１２を介して形成された遮光膜４０２１と、該遮光膜４０２１に形成された開口部４０２２とから成る。このように、規定部４０２０が、半導体基板４０１１に形成された薄膜から成るので、半導体基板の上方に、開口窓が形成された遮蔽板などが設けられた構成と比べて、光センサ４１００の体格の増大が抑制される。

　本実施形態では、代表例として、３つの受光素子４０１０ａ～４０１０ｃを示した。しかしながら、更に多くの受光素子４０１０が半導体基板４０１１に形成されていても良い。

　本実施形態では、図２５に示すように、透光膜４０１２が１層であり、遮光膜４０２１が１層である例を示した。しかしながら、透光膜４０１２及び遮光膜４０２１それぞれの層数は上記例に限定されず、例えば、透光膜４０１２が２層であり、遮光膜４０２１が２層である構成を採用することもできる。このように、透光膜１２に遮光膜２１が多層に形成されると、一層の遮光膜４０２１に開口部４０２２が形成された構成と比べて、半導体基板４０１１に入射する光の範囲を狭めることができる。これにより、ある開口部４０２２から入射した光が、その開口部４０２２と対応する受光素子４０１０以外の受光素子４０１０に入射することが抑制され、受光素子４０１０の出力信号に、意図しない開口部４０２２からの光出力（外乱出力）が含まれることが抑制される。

　本実施形態では、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃの受光面積と、対応する開口部４０２２の開口面積との関係を特に言及しなかった。しかしながら、例えば、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃの受光面積と対応する開口部４０２２の開口面積とが互いに等しくとも良いし、異なっていても良い。また、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃに対応する開口部４０２２の開口面積を等しくしても良いし、異ならせても良い。特に、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃに対応する開口部４０２２間で開口面積が異なるようにした場合、各受光素子４０１０ａ～４０１０ｃの出力信号のゲイン比を、各開口部４０２２の開口面積比によって調整することができるので、好ましい。

　本実施形態では、転送信号、リセット信号、選択信号それぞれのデューティ比が同一である例を示したが、異なっていても良い。また、選択信号は、転送信号及びリセット信号とは、パルス周期が異なっていても良い。
（第６実施形態）
　図２８は、光センサ装置の概略構成を示す回路図である。図２9は、規定部と受光素子とを説明するための断面図である。図３0は、制御信号を説明するためのタイミングチャートである。なお、図２８では規定部５０２０の記載を省略し、図２９では、受光素子５０１０の中心と、受光素子５０１０に対応する開口部５０２２の中心とを結ぶ仮想直線を破線で示している。

　光センサ５１００は、図２８及び図２９に示すように、要部として、受光素子５０１０と、規定部５０２０と、リセットスイッチ５０３０と、転送スイッチ５０４０と、制御部５０５０と、増幅回路５０６０と、を有する。受光素子５０１０に光が入射すると、その光量に応じた電荷が受光素子５０１０に蓄積され、転送スイッチ５０４０が閉状態となると、受光素子５０１０に蓄積された電荷が、転送スイッチ５０４０を介して増幅回路５０６０に出力される。なお、リセットスイッチ５０３０が閉状態となると、受光素子５０１０に蓄積された電荷が、リセットスイッチ５０３０を介してグランドに流れ、受光素子５０１０の電荷蓄積量はゼロとなる。

　受光素子５０１０は、受光量に応じた電荷を蓄積するものであり、ＰＮ接合を有するフォトダイオードである。図２８に示すように、受光素子５０１０のカソード電極は電源に接続され、アノード電極はリセットスイッチ５０３０を介してグランドに接続されており、図２９に示すように、受光素子５０１０は、半導体基板５０１１の一面５０１１ａ側に形成されている。図２9では、代表例として、３つの受光素子５０１０ａ～５０１０ｃを図示しているが、本実施形態では、９つの受光素子５０１０ａ～５０１０ｉが一面５０１１ａ側に形成されている。

　一面５０１１ａ上には透光膜５０１２が形成されており、透光膜５０１２に規定部５０２０が形成されている。透光膜５０１２は絶縁性と透光性を有する材料から成り、このような性質を有する材料としては、例えば酸化シリコンＳｉＯ_２がある。図示しないが、半導体基板５０１１には、光センサ５１００の構成要素５０３０～５０６０が形成されており、これら構成要素は、半導体基板５０１１に形成された配線パターンを介して電気的に接続されている。

　規定部５０２０は、受光素子５０１０ａ～５０１０ｉそれぞれの受光面に入射する光の入射角度が異なるように、光の入射角度を規定するものである。規定部５０２０は、透光膜５０１２に形成された遮光膜５０２１と、遮光膜５０２１に形成された投光用の開口部５０２２と、を有する。遮光膜５０２１は、遮光性と導電性を有する材料から成り、このような性質を有する材料としては、例えばアルミニウムがある。図２９に破線で示すように、受光素子５０１０ａ～５０１０ｃそれぞれの受光面の中心と、対応する開口部５０２２の中心とを結ぶ線の傾きが異なっており、受光素子５０１０ａ～５０１０ｃの入射角度が異なっている。本実施形態では、開口部５０２２によって、第１受光素子５０１０ａの仰角が９０°、第２受光素子５０１０ｂの仰角が８０°、第３受光素子５０１０ｃの仰角が７０°に規定されている。なお、図示しないが、開口部５０２２によって、第４受光素子５０１０ｄの仰角が６０°、第５受光素子５０１０ｅの仰角が５０°、第６受光素子５０１０ｆの仰角が４０°、第７受光素子５０１０ｇの仰角が３０°、第８受光素子５０１０ｈの仰角が２０°、第９受光素子５０１０ｉの仰角が１０°に規定されている。

　リセットスイッチ５０３０は、受光素子５０１０とグランドとの接続を開閉制御するためのものであり、受光素子５０１０とグランドとの間に設けられている。図２８に示すように、リセットスイッチ５０３０は、９つのリセットスイッチ５０３０ａ～５０３０ｉを有しており、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉは、対応するリセットスイッチ５０３０ａ～５０３０ｉを介して、グランドと接続されている。本実施形態に係るリセットスイッチ５０３０は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、リセット部に相当する。

　転送スイッチ５０４０は、受光素子５０１０と増幅回路５０６０（共通配線５０６１）との接続を開閉制御するためのものあり、受光素子５０１０とリセットスイッチ５０３０との中点と共通配線５０６１との間に設けられている。図２８に示すように、転送スイッチ５０４０は、９つの転送スイッチ５０４０ａ～５０４０ｉを有しており、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉは、対応する転送スイッチ５０４０ａ～５０４０ｉを介して、共通配線５０６１と接続されている。本実施形態に係る転送スイッチ５０４０は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。

　制御部５０５０は、スイッチ５０３０，５０４０の開閉を制御するものであり、アドレスデコーダである。制御部５０５０からはパルス状の制御信号が各スイッチ５０３０，５０４０に出力される。制御信号としては、リセットスイッチ５０３０を開閉制御するリセット信号と、転送スイッチ５０４０を開閉制御する転送信号と、がある。これら２つの制御信号それぞれのパルス周期とデューティ比は同一であるが、パルスの立下り（立上り）タイミングが異なる。

　増幅回路５０６０は、共通配線５０６１を介して、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉと電気的に接続されており、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉの出力信号が加算された加算信号を増幅して、外部に出力する機能を果たす。

　次に、光センサ５１００の動作を図３０に基づいて説明する。図３0では、煩雑となることを避けるために、９つのリセットスイッチ５０３０ａ～５０３０ｉに入力される９つのリセット信号の内、３つのリセットスイッチ５０３０ａ～５０３０ｃに入力される３つのリセット信号だけを図示し、９つの転送スイッチ５０４０ａ～５０４０ｉに入力される９つの転送信号それぞれは同一なので、１つにまとめて図示した。

　上記したように、リセットスイッチ５０３０及び転送スイッチ５０４０は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。したがって、電圧レベルの低い信号（以下、Ｌｏ信号と示す）がリセットスイッチ５０３０に入力されると、受光素子５０１０はリセットスイッチ５０３０を介してグランドに接続され、受光素子５０１０に蓄積された電荷がリセットされる。また、Ｌｏ信号が転送スイッチ５０４０に入力されると、受光素子５０１０は転送スイッチ５０４０を介して共通配線５０６１に接続され、受光素子５０１０に蓄積された電荷が、共通配線５０６１に出力される。

　上記したように、２つの制御信号それぞれのパルス周期とデューティ比は同一であるが、パルスの立下り（立上り）タイミングは異なる。したがって、転送信号の１パルス周期間に、受光素子５０１０に電荷が蓄積される時間は２つあることとなる。それは、転送信号の立上りエッジから、リセット信号の立下りエッジまでの第１蓄積時間と、リセット信号の立上りエッジから、転送信号の立下りエッジまでの第２蓄積時間と、である。第１蓄積時間は、転送スイッチ５０４０が閉状態から開状態に移行したタイミングから、リセットスイッチ５０３０が開状態から閉状態に移行するタイミングまでの時間であり、第２蓄積時間は、リセットスイッチ５０３０が閉状態から開状態に移行したタイミングから、転送スイッチ５０４０が開状態から閉状態に移行するタイミングまでの時間である。

　図３０に示すように、各転送スイッチ５０４０ａ～５０４０ｉに入力される転送信号は相等しいが、各リセットスイッチ５０３０ａ～５０３０ｉに入力されるリセット信号のパルスの立下り（立上り）タイミングは異なる。したがって、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉの総蓄積時間（第１蓄積時間と第２蓄積時間の和）は互いに相等しいが、第１蓄積時間及び第２蓄積時間が異なることとなる。

　第１蓄積時間の間に蓄積された電荷は、リセットスイッチ５０３０へＬｏ信号が入力されると、受光素子５０１０はリセットスイッチ５０３０を介してグランドに接続されるので、リセットされる。したがって、第１蓄積時間に蓄積された電荷は、共通配線５０６１に出力されないこととなる。これに対して、第２蓄積時間の間に蓄積された電荷は、転送スイッチ５０４０へＬｏ信号が入力されると、受光素子５０１０は転送スイッチ５０４０を介して共通配線５０６１に接続されるので、共通配線５０６１に出力されることとなる。このように、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉからは、第２蓄積時間に依存した電荷量の信号（ゲインが調整された信号）が出力される。

　上記したように、各転送スイッチ５０４０ａ～５０４０ｉに入力される転送信号は、同一となっている。したがって、ゲインが調整された各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉの出力信号は、共通配線５０６１に同時に出力され、共通配線５０６１にて加算される。この加算された信号が、増幅回路５０６０に出力される。なお、図３０では、受光素子５０１０ａ～５０１０ｉそれぞれの第２蓄積時間（第１蓄積時間）を異ならせており、受光素子５０１０ａ～５０１０ｉそれぞれの出力信号のゲイン比を異ならせている。

　次に、光センサ５１００の作用効果を説明する。上記したように、リセットスイッチ５０３０及び転送スイッチ５０４０の開閉（第２蓄積時間）を調整することで、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉから共通配線５０６１に出力される電荷の量、すなわち、受光素子５０１０ａ～５０１０ｉそれぞれの出力信号のゲインを調整することができる。これによれば、各受光素子にオペアンプとレーザトリミング抵抗による電流・電圧変換回路が接続され、レーザトリミング抵抗の抵抗値を調整する構成と比べて、コストが嵩むことを抑制しつつ、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉの出力信号のゲインを調整することができる。

　各転送スイッチ５０４０ａ～５０４０ｉに入力される転送信号は、同一となっている。これにより、ゲインが調整された各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉの出力信号が共通配線５０６１にて加算され、加算された信号が共通配線５０６１から出力されるので、光センサ５１００の回路構成が簡素化され、コストが嵩むことが抑制される。

　受光素子５０１０は、半導体基板５０１１の一面５０１１ａ側に形成され、規定部５０２０は、一面５０１１ａ上に、透光膜５０１２を介して形成された遮光膜５０２１と、該遮光膜５０２１に形成された開口部５０２２とから成る。このように、規定部５０２０が、半導体基板５０１１に形成された薄膜から成るので、半導体基板の上方に、開口窓が形成された遮蔽板などが設けられた構成と比べて、光センサ５１００の体格の増大が抑制される。

　本実施形態では、９つの受光素子５０１０ａ～５０１０ｉが半導体基板５０１１に形成された例を示した。しかしながら、受光素子５０１０の数としては上記例に限定されず、３つ以上であればよい。

　本実施形態では、図２９に示すように、透光膜５０１２が１層であり、遮光膜５０２１が１層である例を示した。しかしながら、透光膜５０１２及び遮光膜５０２１それぞれの層数は上記例に限定されず、例えば、透光膜５０１２が２層であり、遮光膜５０２１が２層である構成を採用することもできる。このように、透光膜５０１２に遮光膜５０２１が多層に形成されると、一層の遮光膜５０２１に開口部５０２２が形成された構成と比べて、半導体基板５０１１に入射する光の範囲を狭めることができる。これにより、ある開口部５０２２から入射した光が、その開口部５０２２と対応する受光素子５０１０以外の受光素子５０１０に入射することが抑制され、受光素子５０１０の出力信号に、意図しない開口部５０２２からの光出力（外乱出力）が含まれることが抑制される。

　本実施形態では、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉの受光面積と、対応する開口部５０２２の開口面積との関係を特に言及しなかった。しかしながら、例えば、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉの受光面積と対応する開口部５０２２の開口面積とが互いに等しくとも良いし、異なっていても良い。また、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉに対応する開口部５０２２の開口面積それぞれを等しくしても良いし、異ならせても良い。特に、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉに対応する開口部５０２２それぞれで開口面積が異なるようにした場合、各受光素子５０１０ａ～５０１０ｉの出力信号のゲイン比を、各開口部５０２２の開口面積比によっても調整することができるので、好ましい。

　本実施形態では、リセット信号、転送信号それぞれのデューティ比が同一である例を示したが、異なっていても良い。

　本実施形態では、リセットスイッチ５０３０及び転送スイッチ５０４０が、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴである例を示した。しかしながら、リセットスイッチ５０３０及び転送スイッチ５０４０としては、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。この場合、リセットスイッチ５０３０は、受光素子５０１０のカソード電極と電源との間に接続され、転送スイッチ５０４０は、受光素子５０１０と電源との中点と共通配線５０６１との間に設けられる。リセットスイッチ５０３０が閉状態となると、受光素子５０１０に電源電圧が印加され、受光素子５０１０に蓄積された電荷がリセットされる。なお、制御信号（リセット信号と転送信号）の電圧レベルは反転する。
（第７実施形態）
　図３１は、光センサ装置の概略構成を示す回路図である。図３２は、受光素子の分布を示す上面図である。図３３は、図３２のＸＸＸＩＩＩ－ＸＸＸＩＩＩ線に沿う断面図である。図３４は、各受光素子の出力信号、及び、第１行列と第２行列を説明するための概念図である。図３５及び図３６は、角度算出部の信号を説明するためのタイミングチャートである。以下においては、後述する半導体基板６０１０の形成面６０１０ａに沿い、車両の前後を貫く方向を前後方向、形成面６０１０ａに沿い、車両の左右を貫く方向を左右方向と示す。そして、受光素子６０２０の受光面６０２０ａに平行な方向と、光の進行方向とによって形成される角度を仰角、受光面６０２０ａに垂直な垂線の周囲の角度を光の左右角と示す。

　なお、図３２では、煩雑となることを避けるために、１７１個の受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの内、６０２１ａ～６０２１ｉと、６０３９ａ～６０３９ｉの符号のみを記載した。また、図３３では、開口部６０７０によって規定される光の仰角を明瞭とするために、開口部６０７０を介して、受光素子６０２１ａ～６０２１ｉ，６０３９ａ～６０３９ｉそれぞれに入射する光を、実線で示した。

　光センサ装置６２００は、図３１に示すように、要部として、光センサ６１００と、角度算出部６１１０と、照射量算出部６１８０と、を有する。光センサ６１００は、光センサ装置６２００（車両）へ入射する光を、その入射角度（仰角と左右角）と光の照射量に応じた電気信号に変換する機能を果たし、角度算出部６１１０は、光センサ６１００の出力信号に基づいて、光センサ装置６２００（車両）へ入射する光の角度を算出する機能を果たす。そして、照射量算出部６１８０は、光センサ６１００と角度算出部６１１０の出力信号に基づいて、光センサ装置６２００（車両）へ入射する光の照射量を算出する機能を果たす。

　光センサ６１００は、図３２及び図３３に示すように、半導体基板６０１０と、受光素子６０２０と、透光膜６０５０と、遮光膜６０６０と、開口部６０７０と、を有する。半導体基板６０１０に受光素子６０２０が形成され、受光素子６０２０の形成面６０１０ａ上に透光膜６０５０が形成され、透光膜６０５０に遮光膜６０６０が形成されている。遮光膜６０６０に開口部６０７０が形成され、この開口部６０７０を介して、受光素子６０２０に光が入射するようになっている。

　半導体基板６０１０は、矩形を成し、受光素子６０２０の他に、角度算出部６１１０及び照射量算出部６１８０を構成する電子素子（図示略）が形成されている。これら電子素子は、半導体基板６０１０に形成された配線パターン（図示略）を介して電気的に接続されている。

　受光素子６０２０は、光を電気信号に変換するものであり、ＰＮ接合を有するフォトダイオードである。受光素子６０２０は、受光面積が同一である、１７１個の受光素子６０２１ａ～６０３９ｉと、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉよりも受光面積が大きい、１つの照射量検出用受光素子６０４０と、を有する。受光素子６０２１ａ～６０３９ｉ，６０４０の配置は、光センサ装置６２００の特徴点なので、後で詳説する。

　透光膜６０５０は、光透過性と絶縁性とを有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えば酸化シリコンＳｉＯ_２がある。遮光膜６０６０は、遮光性と導電性を有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えばアルミニウムがある。本実施形態では、二層の遮光膜６０６０が透光膜６０５０に形成されている。

　開口部６０７０は、受光素子６０２０の受光面６０２０ａに入射する光の角度（仰角と左右角）を規定するものである。本実施形態では、１７２個の開口部６０７０が二層の遮光膜６０６０それぞれに形成されている。受光面６０２０ａに入射する光の角度は、開口部６０７０と受光素子６０２０との位置によって決定されるが、その具体的な位置関係は、光センサ装置６２００の特徴点なので、後で詳説する。

　角度算出部６１１０は、図３１に示すように、スイッチ６１２０と、比較部６１４０と、基準電圧生成部６１５０と、分布形成部６１６０と、アドレスデコーダ６１７０と、を有する。角度算出部６１１０は、光センサ装置６２００の特徴点なので、ここでは、構成要素６１２０～６１７０それぞれの概略構成を説明し、その動作を後述する。

　スイッチ６１２０は、受光素子６０２０と比較部６１４０との電気的な接続を開閉制御するものである。スイッチ６１２０は、１７１個のスイッチ６１２１ａ～６１３９ｉを有しており、１７１個のスイッチ６１２１ａ～６１３９ｉの内の１つが、対応する受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの内の１つと比較部６１４０との間に配置されている。スイッチ６１２０は、第１スイッチに相当する。

　比較部６１４０は、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号の電圧と、閾値電圧とを比較するものである。比較部６１４０は、コンパレータであり、入力される受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号の電圧が閾値電圧よりも高い場合に、Ｈｉ信号を出力し、低い場合に、Ｌｏ信号を出力する。

　基準電圧生成部６１５０は、閾値電圧を生成する基準電圧回路６１５１と、照射量検出用受光素子６０４０の出力信号に基づいて、基準電圧回路６１５１が生成する閾値電圧を制御する閾値調整回路６１５２と、を有する。閾値調整回路６１５２は、照射量検出用受光素子６０４０の出力信号の値が所定値よりも大きい場合に、閾値電圧を上げ、所定値よりも低い場合に、閾値電圧を下げる、という調整を行う。なお、所定値は、光センサ装置６２００（車両）に入射する光の仰角が９０°の場合に、照射量検出用受光素子６０４０から出力される信号の半分の値である。

　分布形成部６１６０は、受光素子６０２０の出力信号の電圧を要素とした行列を形成することで、光センサ装置６２００に入射する光の角度に応じた、受光素子６０２０の出力信号の強度分布を形成するものである。分布形成部６１６０は、フリップフロップ６１６１と、フリップフロップ６１６１と比較部６１４０との電気的な接続を開閉制御する切替スイッチ６１６２と、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号の電圧を要素とした行列を形成し、その行列に表される分布に基づいて、仰角と左右角とを特定する仰角左右角処理部６１６３と、を有する。切替スイッチ６１６２は、第２スイッチに相当する。

　フリップフロップ６１６１は、比較部６１４０から、Ｈｉ信号が一度も入力されていない場合に「０」のフラグを立て続け、Ｈｉ信号が一度でも入力された場合に、フラグを「０」にするリセット信号が入力されるまで、「１」のフラグを立て続けるＲＳフリップフロップである。フリップフロップ６１６１は、左右角検出用の１９個の第１フリップフロップ６１６４ａ～６１６４ｓと、仰角検出用の９個の第２フリップフロップ６１６５ａ～６１６５ｉと、を有する。切替スイッチ６１６２は、第１フリップフロップ６１６４ａ～６１６４ｓに対応する１９個の第１切替スイッチ６１６６ａ～６１６６ｓと、第２フリップフロップ６１６５ａ～６１６５ｉに対応する９個の第２切替スイッチ６１６７ａ～６１６７ｉと、を有する。対応する第１フリップフロップ６１６４ａ～６１６４ｓの内の１つと比較部６１４０との間に、１９個の第１切替スイッチ６１６６ａ～６１６６ｓの内の１つが配置され、対応する第２フリップフロップ６１６５ａ～６１６５ｉの内の１つと比較部６１４０との間に、９個の第２切替スイッチ６１６７ａ～６１６７ｉの内の１つが配置されている。

　第１フリップフロップ６１６４ａ～６１６４ｓには、受光面６０２０ａに入射する光の左右角が同一であり、受光面６０２０ａに入射する光の仰角が異なる各受光素子６０２０の出力信号が、比較部６１４０を介して順次入力される。そして、第２フリップフロップ６１６５ａ～６１６５ｉには、受光面６０２０ａに入射する光の仰角が同一であり、受光面６０２０ａに入射する光の左右角が異なる各受光素子６０２０の出力信号が、比較部６１４０を介して順次入力される。

　仰角左右角処理部６１６３は、図３４に示すように、第１フリップフロップ６１６４ａ～６１６４ｓのフラグを要素とする１９行１列の第１行列を作成し、第２フリップフロップ６１６５ａ～６１６５ｉのフラグを要素とする１行９列の第２行列を作成する。そして、作成した第１行列と第２行列とに基づいて、最も強い出力信号を出力している受光素子６０２０を特定する。

　アドレスデコーダ６１７０は、スイッチ６１２０と切替スイッチ６１６２それぞれに開閉信号を入力するものである。また、アドレスデコーダ６１７０は、リセット信号をフリップフロップ６１６１に入力する機能も果たす。

　照射量算出部６１８０は、照射量検出用受光素子６０４０の出力信号を電流から電圧に変換する電流電圧変換回路６１８１と、電流電圧変換回路６１８１の出力信号と、仰角左右角処理部６１６３の出力信号（仰角・左右角情報）とに基づいて、光の照射量を算出する照射量処理部６１８２と、を有する。

　次に、本実施形態に係る光センサ装置６２００の特徴点と動作を説明する。図３２に示すように、１７１個の受光素子６０２１ａ～６０３９ｉが、照射量検出用受光素子６０４０の中心点Ｃ１（図３２で示したバツ印）から放射状に延びた複数の仮想直線（煩雑となるので図示略）それぞれに配置され、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉが放射状に配置されている。また、図示しないが、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉに対応する開口部６０７０も仮想直線に配置されており、照射量検出用受光素子６０４０に対応する開口部６０７０から、１７１個の開口部６０７０が放射状に配置されている。本実施形態では、１９本の仮想直線が中心点Ｃ１から延びており、１９本の仮想直線それぞれに、９個の受光素子が配置されている。１本の仮想直線に配置された９個の受光素子それぞれの左右角は同一となっており、光の仰角が互いに異なっている。図３３に示すように、１本の仮想直線に配置された９個の受光素子の受光面に入射する光の仰角は、中心点Ｃ１から離れるにしたがって、１０°ずつ小さくなるように、対応する開口部６０７０によって規定されている。また、隣接する仮想直線が成す、中心点Ｃ１周りの角度が１０°となっており、１本の仮想直線に配置された９個の受光素子の受光面に入射する光の左右角が、この仮想直線に隣接する仮想直線に配置された９個の受光素子の受光面に入射する光の左右角と１０°だけ異なっている。図３２に示すように、本実施形態では、中心点Ｃ１から左方向に延びる第１仮想直線と、中心点Ｃ１から右方向に伸びる第１９仮想直線とが成す、中心点Ｃ１周りの角度が１８０°となっており、車両の前方から入射してくる光の角度を検出することを目的とした構成となっている。

　以下においては、話を簡便とするために、第ｎ番目の仮想直線（ｎは１～１９までの自然数）に配置された９個の受光素子を、第ｎ群の受光素子と示す。また、第ｎ群を構成する９個の受光素子それぞれを、仰角が小さくなるにしたがって番号が大きくなるように、第ｋ受光素子（ｋは、１～９までの自然数）と示す。そして、第１仮想直線と、任意の仮想直線とが成す、中心点Ｃ１回りの角度を左右角と示す。以上の定義によれば、第ｎ群の受光素子の左右角は、１０（ｎ－１）°となり、第ｋ受光素子の仰角は、１０（１０－ｋ）°となる。なお、１本の仮想直線に配置された９個の受光素子によって、特許請求の範囲に記載の受光素子群が構成されている。本実施形態では、１９個の受光素子群６０２１～６０３９が構成されている。

　次に、光センサ装置６２００の動作を図３４～図３６に基づいて説明する。図３４に示す１９行９列の行列は、比較部６１４０を介した、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉそれぞれの出力信号を示している。第ｎ行に第ｎ群の受光素子の出力信号が設けられ、第ｋ列に第ｋ受光素子の出力信号が設けられている。行列に示された「０」は、比較部６１４０の出力信号がＬｏ信号であり、「１」は、比較部６１４０の出力信号がＨｉ信号であることを示している。なお、図３４に示す例では、１３個の要素が「１」となっており、他の１５８個の要素が「０」となっている。そして、「１」の分布が点対称となっており、１つの要素を中心としている。これは、光センサ装置６２００に入射した光は、その入射角度に対応する受光素子を中心にピークを持つためである。

　図３５は、スイッチ６１２０と第１切替スイッチ６１６６に入力される信号と、第１フリップフロップ６１６４の出力信号（フラグ）とを示している。図３５では、それらの代表として、スイッチ６１２１ａ～６１２１ｉ，６１２２ａ、及び、第１切替スイッチ６１６６ａ，６１６６ｂそれぞれに入力される信号と、第１フリップフロップ６１６４ａ，６１６４ｂそれぞれの出力信号（フラグ）とを示した。

　図３６は、スイッチ６１２０と第２切替スイッチ６１６７に入力される信号と、第２フリップフロップ６１６５の出力信号（フラグ）とを示している。図３６では、それらの代表として、スイッチ６１２１ａ～６１３９ａ，６１２１ｂ、及び、第２切替スイッチ６１６７ａ，６１６７ｂそれぞれに入力される信号と、第２フリップフロップ６１６５ａ，６１６５ｂそれぞれの出力信号（フラグ）とを示した。

　光センサ装置６２００が動作すると、先ず、アドレスデコーダ６１７０から、フリップフロップ６１６１にリセット信号が入力され、フリップフロップ６１６１のフラグが「０」になる。また、閾値電圧が、基準電圧生成部６１５０によって決定される。

　リセット信号を出力した後、アドレスデコーダ６１７０は、図３５に示すように、第１切替スイッチ６１６６ａに閉信号を入力し、比較部６１４０と第１フリップフロップ６１６４ａとを電気的に接続する。この比較部６１４０と第１フリップフロップ６１６４ａとの電気的な接続が維持された状態で、アドレスデコーダ６１７０から、第１群の受光素子６０２１ａ～６０２１ｉに対応するスイッチ６１２１ａ～６１２１ｉそれぞれに、閉信号が順次入力される。この結果、図３４に示す１９行９列の行列における第１行に示された９個の出力信号が、第１フリップフロップ６１６４ａに順次入力される。図３５に示すように、スイッチ６１２１ａ～６１２１ｅがオン状態に変化した結果、受光素子６０２１ａ～６０２１ｅの出力信号が第１フリップフロップ６１６４ａに順次入力されるが、この場合、比較部６１４０からはＬｏ信号しか出力されないので、第１フリップフロップ６１６４ａのフラグは、「０」のままである。しかしながら、スイッチ６１２１ｆがオン状態に変化すると、比較部６１４０からＨｉ信号が出力され、第１フリップフロップ６１６４ａのフラグが、「１」に変化する。第１フリップフロップ６１６４ａは、リセット信号が入力されるまで、この状態を維持する。

　以下、上記した同様の操作を、第２～第１９群の受光素子６０２２ａ～６０３９ｉに対応するスイッチ６１２２ａ～６１３９ｉ、及び、第１切替スイッチ６１６６ｂ～６１６６ｉに順次行うことで、第１フリップフロップ６１６４ａ～６１６４ｓそれぞれに、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号を入力する。すなわち、第１行列におけるｎ行の要素に対応する第１フリップフロップ６１６４に、第ｎ群の受光素子の出力信号を順次入力する。仰角左右角処理部６１６３は、第１フリップフロップ６１６４ａ～６１６４ｓそれぞれのフラグ（出力信号）に基づいて、第１行列を作成する。

　その後、アドレスデコーダ６１７０は、第２切替スイッチ６１６７ａに閉信号を入力し、比較部６１４０と第２フリップフロップ６１６５ａとを電気的に接続する。この比較部６１４０と第２フリップフロップ６１６５ａとの電気的な接続が維持された状態で、アドレスデコーダ６１７０から、第１受光素子６０２１ａ～６０３９ａに対応するスイッチ６１２１ａ～６１３９ａそれぞれに、閉信号が順次入力される。この結果、図４に示す１９行９列の行列における第１列に示された１９個の出力信号が、第２フリップフロップ６１６５ａに順次入力される。図３６に示すように、スイッチ６１２１ａ～６１３９ａがオン状態に変化した結果、受光素子６０２１ａ～６０３９ａの出力信号が第２フリップフロップ６１６５ａに順次入力される。しかしながら、この場合、比較部６１４０からはＬｏ信号しか出力されないので、第２フリップフロップ６１６５ａのフラグは、「０」のままである。

　以下、上記した同様の操作を、第２～第９受光素子６０２１ｂ～６０３９ｉに対応するスイッチ６１２１ｂ～６１３９ｉ、及び、第２切替スイッチ６１６７ｂ～６１６７ｉに順次行うことで、第２フリップフロップ６１６５ａ～６１６５ｉそれぞれに、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号を入力する。すなわち、第２行列におけるｋ列の要素に対応する第２フリップフロップ６１６５に、第１～ｎ群それぞれの第ｋ受光素子の出力信号を順次入力する。仰角左右角処理部６１６３は、第２フリップフロップ６１６５ａ～６１６５ｉそれぞれのフラグ（出力信号）に基づいて、第２行列を作成する。

　仰角左右角処理部６１６３は、作成した第１行列と第２行列の「０」，「１」の分布に基づいて、最も強い出力信号を出力している受光素子を特定する。詳しく言えば、仰角左右角処理部６１６３は、第１行列及び第２行列の「１」の並びの内、「１」の中心が位置する行と列とを特定することで、最も強い出力信号を出力している受光素子を特定する。更に詳しく言えば、仰角左右角処理部６１６３は、第１行列及び第２行列に記された各要素を比べることで、「１」の並び（分布）の中心を算出し、その行番号と列番号とに位置する受光素子を特定する。特定後、仰角左右角処理部６１６３は、左右角と仰角とを含む仰角左右角情報を、外部と照射量処理部６１８２とに出力する。

　図３４に示すように、第１行列に記された「１」の並び（分布）では、第３行に「１」の中心が位置し、第２行列に記された「１」の並び（分布）では、第６列に「１」の中心が位置している。これによれば、最も強い出力信号を出力している受光素子は、第３群の第６受光素子６０２３ｆであることがわかる。受光素子６０２３ｆに入射する光の左右角は２０°であり、仰角は４０°であるから、光センサ６１００（車両）に入射する光の左右角が２０°であり、仰角が４０°であることがわかる。したがって、仰角左右角処理部６１６３からは、左右角２０°、仰角４０°である仰角左右角情報が出力される。

　照射量処理部６１８２は、仰角左右角処理部６１６３から入力された仰角左右角情報（左右角２０°、仰角４０°）と、電流電圧変換回路６１８１を介して入力される照射量検出用受光素子６０４０の出力信号とに基づいて、光の照射量を検出し、それを外部に出力する。

　次に、本実施形態に係る光センサ装置６２００の作用効果を説明する。上記したように、光の左右角が互いに同一であり、仰角が互いに異なる９個の受光素子によって、１９個の受光素子群６０２１～６０３９が構成されている。そして、１９個の受光素子群６０２１～６０３９それぞれの左右角が異なっている。これによれば、各受光素子６０２１ａ～６０３９ｉに入射する光の量が異なることとなり、光センサ装置６２００（車両）に入射する光の角度と、受光面に入射する光の角度とが一致する受光素子、若しくは、最も近い受光素子の出力信号が最大と成る。したがって、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号の強度を比べることで、最も強い出力信号を出力している受光素子を特定し、その特定された受光素子の受光面に入射する光の角度を特定することで、光センサ装置６２００（車両）に入射する光の入射方向（仰角と左右角）を検出することができる。これにより、光の入射方向の検出精度が向上される。

　本実施形態では、受光素子６０２０の出力信号の電圧を要素とした行列を形成することで、光センサ装置６２００に入射する光の角度に応じた、受光素子６０２０の出力信号の強度分布を形成している。

　受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号には、多少なりともノイズが含まれている。したがって、単純に、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号の強度を逐次比較した場合、光の角度の検出精度が低下する虞がある。これに対して、本実施形態では、光センサ装置６２００に入射する光の角度に応じた、受光素子６０２０の出力信号の強度分布を形成している。これによれば、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉそれぞれの出力信号にノイズが含まれていたとしても、強度分布の形状から、最も強い信号を出力している受光素子を特定することができる。また、ノイズによって、角度の検出精度が低下することが抑制される。更に言えば、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号を逐次比較する場合と比べて、光の入射方向の検出時間を短縮することができる。

　本実施形態では、第１フリップフロップ６１６４ａ～６１６４ｓのフラグを要素として、１９行１列の第１行列を作成し、第２フリップフロップ６１６５ａ～６１６５ｉのフラグを要素として、１行９列の第２行列を作成している。これによれば、図３４に示したような、１９行９列の行列を作成した後、その行列に表れる「０」，「１」の分布から、光の入射角度を検出する構成と比べて、行列の要素数が少ないので、光の入射角度を検出する演算を簡素化することができる。

　光の照射量や外部環境（天気）によっては、強度分布の大部分が「１」若しくは「０」となり、光の入射角度を検出することが困難となる虞がある。しかしながら、本実施形態で示したように、照射量検出用受光素子６０４０の出力信号に基づいて、閾値電圧を調整することで、強度分布の大部分が「１」若しくは「０」になることを抑制することができる。これにより、光の入射角度の検出が困難となることが抑制される。

　照射量処理部６１８２は、仰角左右角処理部６１６３の出力信号（仰角左右角情報）と、電流電圧変換回路６１８１を介して入力される照射量検出用受光素子６０４０の出力信号とに基づいて、光の照射量を検出する。これによれば、照射量検出用受光素子６０４０の出力信号のみに基づいて光の照射量を検出する構成と比べて、光の照射量の検出精度が向上される。

　受光素子６０２１ａ～６０３９ｉは、中心点Ｃ１から放射状に延びた１９本の仮想直線それぞれの上に配置されて、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉが放射状に配置されている。そして、放射状に配置された複数の受光素子それぞれに対応する開口部によって規定される光の仰角が、中心点Ｃ１から離れるにしたがって小さくなっている。これによれば、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉと角度算出部６１１０との電気的接続の設計が容易となる。また、最も強い出力信号を出力していると特定された受光素子の位置が、光の仰角と左右角とを示すので、光の仰角と左右角とを直感的に認識し易くなる。

　中心点Ｃ１から１９本の仮想直線が延び、隣接する仮想直線が成す、中心点Ｃ１周りの角度が１０°となっている。そして、１本の仮想直線には、中心点Ｃ１から離れるにしたがって、受光面に入射する光の仰角が１０°ずつ小さくなるように、９個の受光素子が配置されている。これによれば、光の左右角と仰角とを、±５°の誤差範囲で検出することができる。

　二層の遮光膜６０６０が透光膜６０５０に形成されている。これによれば、ある開口部６０７０から入射した光が、その開口部６０７０と対応する受光素子６０２０以外の受光素子６０２０に入射することが抑制される。これにより、各受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号に、意図しない開口部６０７０からの光出力（外乱出力）が含まれることが抑制される。

　本実施形態では、強度分布を形成して、光の入射角度を検出する例を示した。しかしながら、各受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの出力信号を逐次比較することで、最も強い出力信号を出力している受光素子を特定して、光の入射角度を検出しても良い。

　本実施形態では、「０」、「１」（デジタル信号）の強度分布を形成して、光の入射角度を検出する例を示した。しかしながら、アナログ信号の強度分布を形成して、光の入射角度を検出しても良い。

　本実施形態では、１９行１列の第１行列と、１行９列の第２行列とによって、強度分布を形成した例を示した。しかしながら、図３４に示したような、１９行９列の行列を作成して、強度分布を形成しても良い。また、当然ではあるが、第１行列及び第２行列それぞれの行数及び列数は上記例に限定されず、例えば、１行１９列の第１行列を作成し、９行１列の第２行列を作成しても良い。

　本実施形態では、１７１個の受光素子６０２１ａ～６０３９ｉが放射状に配置された例を示した。しかしながら、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉの個数及びその配置は、上記例に限定されない。光の入射角度の検出精度を向上したければ、受光素子の個数を増大すれば良いし、複数の受光素子の配置としては、格子状を採用することもできる。

　本実施形態では、受光素子６０２０が、受光素子６０２１ａ～６０３９ｉよりも受光面積が大きい、照射量検出用受光素子６０４０を有する例を示した。しかしながら、受光素子２０が、照射量検出用受光素子６０４０を有さない構成を採用することもできる。この場合、照射量算出部６１８０は、最も強い出力信号を出力している受光素子（第１実施例で言えば、第３群の第６受光素子６０２３ｆの出力信号と、受光素子６０２３ｆの受光面に入射する光の角度（左右角２０°，仰角４０°）とに基づいて、光の照射量を算出する。これによれば、最も強い出力信号を出力している受光素子６０２３ｆの出力信号のみに基づいて光の照射量を検出する構成と比べて、光の照射量の検出精度が向上される。

　本実施形態では、遮光膜６０６０が二層である例を示した。しかしながら、遮光膜６０の数としては上記例に限定されず、一層でも、三層以上でも良い。

　本実施形態では、隣接する仮想直線が成す、中心点Ｃ１周りの角度が１０°である例を示した。しかしながら、隣接する仮想直線が成す、中心点Ｃ１周りの角度としては、上記例に限定されず、例えば、５°でも良い。

　本実施形態では、中心点Ｃ１から離れるにしたがって、受光面に入射する光の仰角が１０°ずつ小さくなるように、１本の仮想直線に９個の受光素子が配置された例を示した。しかしながら、中心点Ｃ１から離れるにしたがって、受光面に入射する光の仰角が１０°ずつ大きくなるように、１本の仮想直線に９個の受光素子が配置された構成を採用することもできる。また、１本の仮想直線に配置される受光素子の数としては、上記例に限定されず、例えば、１８個の受光素子が配置された構成を採用することもできる。この場合、中心点Ｃ１から離れるにしたがって、受光面に入射する光の仰角が５°ずつ大きくなる、若しくは、５°ずつ小さくなるように、１本の仮想直線に１８個の受光素子が配置される。
（第８実施形態）
　図３７は、第８実施形態に係る光センサの概略構成を示すブロック図である。図３８は、センサ部の概略構成を示す平面図である。図３9は、センサ部の断面図である。図４0は、算出部を説明するための概略的な回路図である。なお、図３８では、受光素子７０２０の形成位置を明瞭とするために、受光素子７０２０を実線で示し、開口部７０４１を破線で示している。また、煩雑と成ることを避けるために、一部の受光素子７０２０と開口部７０４１を省略している。更に、図３９では、受光素子７０２０の中心と、各受光素子７０２０に対応する開口部７０４１の中心とを結ぶ仮想直線を破線で示している。ちなみに、下記に示す仰角とは、受光素子７０２０の受光面に平行な直線と光の進行方向（図３9の仮想直線）とが成す角度であり、左右角とは、半導体基板７０１１の基準点（図３８に示す中心点Ｐ）周りの角度である。

　図３７に示すように、光センサ７１００は、要部として、センサ部７０１０と算出部７０５０を有する。図３８～図４０に示すように、センサ部７０１０は、半導体基板７０１１と、受光素子７０２０と、透光膜７０３０と、遮光膜７０４０とを有し、算出部７０５０は、増幅部７０５１と演算部７０５２とを有する。半導体基板７０１１の一面側に受光素子７０２０が形成され、その受光素子７０２０の形成面７０１１ａ上に透光膜７０３０が形成され、その透光膜７０３０に遮光膜７０４０が形成されている。そして、遮光膜７０４０には、透光用の開口部７０４１が形成されており、この開口部７０４１を介して、光が受光素子７０２０に入射するようになっている。受光素子７０２０と算出部７０５０とは電気的に接続されており、受光素子７０２０の出力信号は、算出部７０５０によって処理される。

　半導体基板７０１１は、矩形状を成し、上記した受光素子７０２０や、算出部７０５０を構成する電子素子（図示略）が形成されている。これら電子素子は、半導体基板７０１１に形成された配線パターン（図示略）を介して電気的に接続されている。

　受光素子７０２０は、光を電気信号に変換するものである。本実施形態に係る受光素子７０２０は、ＰＮ接合を有するフォトダイオードである。図３７～図３９に示すように、複数の受光素子７０２０がマトリックス状に配置され、８１個の受光素子７０２０によって、９行９列のマトリックスが構成されている。９行９列のマトリックスは、一方が行番号の増減する方向（以下、行方向と示す）に沿い、他方が列番号の増減する方向（以下、列方向と示す）に沿い、マトリックスの中心点Ｐにて交差する十字線（図３８に一点鎖線で示す線）によって、４つの受光素子群２１～２４に分割されている。第１受光素子群７０２１を構成する受光素子７０２０の行番号と列番号は共に小さく、第２受光素子群７０２２を構成する受光素子７０２０の行番号は大きく列番号は小さくなっている。また、第３受光素子群７０２３を構成する受光素子７０２０の行番号は小さく列番号は大きく、第４受光素子群７０２４を構成する受光素子７０２０の行番号と列番号は共に大きくなっている。そして、受光素子群７０２１，７０２２は行番号が５以下である第５列目の受光素子７０２０を共有し、受光素子群７0２３，７０２４は行番号が５以上である第５列目の受光素子７０２０を共有している。また、受光素子群７０２１，７０２３は列番号が５以下である第５行目の受光素子７０２０を共有し、受光素子群７０２２，７０２４は列番号が５以上である第５行目の受光素子７０２０を共有している。図３８では、煩雑と成ることを避けるために、第３受光素子群７０２３と、第３受光素子群７０２３を構成する受光素子７０２０に対応する開口部７０４１のみを正確に記述している。

　透光膜７０３０は、光透過性と絶縁性とを有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えばシリコン酸化膜がある。図３９に示すように、一層の透光膜７０３０が、形成面７０１１ａ上に形成されている。

　遮光膜７０４０は、遮光性と導電性を有する材料から成る。このような性質を有する材料としては、例えばアルミニウムがある。図３９に示すように、遮光膜７０４０は、透光膜７０３０の上に形成されており、一層の遮光膜７０４０が、透光膜７０３０を介して形成面７０１１ａ上に形成されている。遮光膜７０４０には、８１個の受光素子７０２０それぞれに対応した、８１個の開口部７０４１が形成されており、開口部７０４１の開口面積は、受光素子７０２０の受光面積と略同一となっている。図３８に示すように、本実施形態では、８１個の開口部７０４１が、中心点Ｐから放射状に延びる仮想直線（図示略）に沿って、対応する受光素子７０２０から離れるように、遮光膜７０４０に形成されており、開口部７０４１と、該開口部７０４１に対応する受光素子７０２０との離間距離は、中心点Ｐと受光素子７０２０との距離に比例している。なお、図示しないが、遮光膜７０４０は、半導体基板１１に形成された配線パターンと電気的に接続しており、各電子素子を電気的に接続する配線としての機能も果たすようになっている。

　算出部７０５０は、各受光素子７０２０の出力信号に基づいて、半導体基板７０１１に入射する光の仰角と左右角とを算出するものである。図４０に示すように、算出部７０５０は、各受光素子７０２０の出力信号を増幅する４つの増幅部７０５１と、該増幅部７０５１の出力信号を演算することで、光センサ７１００に入射する光の入射量、仰角、及び左右角を算出する演算部７０５２と、を有する。第１の増幅部７０５１ａは、第１受光素子群７０２１を構成する受光素子７０２０の各出力信号を加算しつつ増幅し、第２の増幅部７０５１ｂは、第２受光素子群７０２２を構成する受光素子７０２０の各出力信号を加算しつつ増幅する。また、第３の増幅部７０５１ｃは、第３受光素子群７０２３を構成する受光素子７０２０の各出力信号を加算しつつ増幅し、第４の増幅部７０５１ｄは、第４受光素子群７０２４を構成する受光素子７０２０の各出力信号を加算しつつ増幅する。

　演算部７０５２は、増幅部７０５１ａ～７０５１ｄそれぞれの出力信号が入力されると、加算して光の入射量を演算すると共に、４つの出力信号を比較することで、光の入射方向を概算する。例えば、第１受光素子群７０２１の出力信号が最大となる場合、光は、第１受光素子群７０２１から中心点Ｐに向うように入射していることがわかり、第２受光素子群７０２２の出力信号が最大となる場合、光は、第２受光素子群７０２２から中心点Ｐに向うように入射していることがわかる。また、第３受光素子群７０２３の出力信号が最大となる場合、光は、第３受光素子群７０２３から中心点Ｐに向うように入射していることがわかり、第４受光素子群７０２４の出力信号が最大となる場合、光は、第４受光素子群７０２４から中心点Ｐに向うように入射していることがわかる。このように、演算部７０５２は、４つの出力信号（受光素子群７０２１～７０２４それぞれの出力信号）を比較することで、光の入射方向を概算する。

　また、行方向に沿う光が受光素子群７０２１，７０２３に入射する量と受光素子群７０２２，７０２４に入射する量とは異なり、列方向に沿う光が受光素子群７０２１，７０２２に入射する量と受光素子群７０２３，７０２４に入射する量とは異なるので、演算部７０５２は、受光素子群７０２１，７０２２の出力信号、若しくは、受光素子群７０２３，７０２４の出力信号に基づいて光の左右角を算出し、受光素子群７０２１，７０２３の出力信号、若しくは、受光素子群７０２２，７０２４の出力信号に基づいて光の仰角を算出する。

　次に、本実施形態に係る光センサ７１００の作用効果を説明する。上記したように、受光素子７０２０の受光面積が、対応する開口部７０４１の開口面積と略同一となっている。したがって、複数の受光素子に１つの開口部が対応し、受光面積よりも開口面積が大きい構成と比べて、各受光素子７０２０の受光面に入射する光の角度範囲（指向性）が狭くなる。この結果、各受光素子７０２０の指向特性が向上され、光の入射角度の検出精度が向上される。

　本実施形態では、４つの受光素子群７０２１～７０２４が構成される例を示した。しかしながら、群の数としては３つ以上であれば良い。

　本実施形態では、８１個の受光素子７０２０が半導体基板７０１１に形成された例を示した。しかしながら、受光素子７０２０の数としては、３つ以上であればよく、上記例に限定されない。

　本実施形態では、透光膜７０３０が１層であり、遮光膜７０４０が１層である例を示した。しかしながら、透光膜７０３０及び遮光膜７０４０それぞれの層数は上記例に限定されず、例えば、透光膜７０３０が２層であり、遮光膜７０４０が２層である構成を採用することもできる。このように、透光膜７０３０に遮光膜７０４０が多層に形成されると、一層の遮光膜７０４０に開口部７０４１が形成された構成と比べて、半導体基板７０１１に入射する光の範囲を狭めることができる。これにより、ある開口部７０４１から入射した光が、その開口部７０４１と対応する受光素子７０２０以外の受光素子７０２０に入射することが抑制され、各受光素子７０２０の出力信号に、外乱出力が含まれることが抑制される。

　本実施形態では、遮光膜７０４０が、遮光性と導電性を有する材料から成る例を示した。しかしながら、遮光膜７０４０によって、半導体基板７０１１に形成された各電子素子を電気的に接続しなくとも良い場合、遮光膜７０４０を、光を吸収する性質を有する材料によって形成しても良い。
（第９実施形態）
　図４１は、光センサの概略構成を示す回路図である。図４２は、受光素子と開口部の配置を説明するための平面図である。図４３は、図４２のＸＬIII－ＸＬIII線に沿う断面図である。図４４は、算出部の概略構成を説明するための回路図である。なお、図４２では、受光素子８０１０の形成位置を明瞭とするために、受光素子８０１０を実線で示し、開口部８０２３を破線で示している。また、図４３では、受光素子８０１０の中心と、受光素子８０１０に対応する開口部８０２３の中心とを結ぶ仮想直線を破線で示している。

　以下においては、複数の受光素子８０１０によって構成されるマトリックスの行に沿う方向を左右方向、列に沿う方向を前後方向と示す。なお、以下に示す左方とは、列番号が少ない側であり、右方とは、列番号が大きい側である。また、前方とは、行番号が少ない側であり、後方とは、行番号が大きい側である。

　光センサ８１００は、図４１～図４３に示すように、要部として、受光素子８０１０と、規定部８０２０と、算出部８０３０と、選択スイッチ８０４０と、制御部８０５０と、を有する。受光素子８０１０と算出部８０３０とは、選択スイッチ８０４０を介して電気的に接続されており、受光素子８０１０の出力信号は、制御部８０５０によって閉状態とされた選択スイッチ８０４０を介して算出部８０３０に入力される。

　受光素子８０１０は、光を電気信号に変換するものであり、ＰＮ接合を有するフォトダイオードである。図４２及び図４３に示すように、２８個の受光素子８０１０が、半導体基板８０１１の一面８０１１ａ側に形成されており、２８個の受光素子８０１０によって、４行７列のマトリックスが構成されている。本実施形態では、マトリックスが、前後方向に沿う分割線（図４２に二点鎖線で示す直線）によって、第１～第４列の受光素子８０１０から成る第１受光素子群８０１０ａと、第４～第７列の受光素子８０１０から成る第２受光素子群８０１０ｂとに２分されている。なお、図示しないが、半導体基板８０１１には、光センサ８１００の構成要素８０３０～８０５０が形成されており、これら構成要素は、半導体基板８０１１に形成された配線パターンを介して電気的に接続されている。

　規定部８０２０は、２８個の受光素子８０１０それぞれの受光面に入射する光の入射角度が異なるように、光の入射角度を規定するものである。図４３に示すように、規定部８０２０は、一面８０１１ａ上に形成された透光膜８０２１と、透光膜８０２１上に形成された遮光膜８０２２と、遮光膜８０２２に形成された投光用の開口部８０２３と、を有する。図４３に破線で示すように、各受光素子８０１０の受光面の中心と、対応する開口部８０２３の中心とを結ぶ線の傾きが異なっており、各受光素子８０１０に入射する光の角度が異なっている。透光膜８０２１は絶縁性と透光性を有する材料から成り、このような性質を有する材料としては、例えば酸化シリコンＳｉＯ_２がある。遮光膜８０２２は、遮光性と導電性を有する材料から成り、このような性質を有する材料としては、例えばアルミニウムがある。

　図４２に示すように、複数の規定部８０２０は、４行４列に位置する受光素子８０１０（基準点Ｐ）から放射状に延びる仮想直線（図示略）に沿って、対応する受光素子８０１０から離れるように、遮光膜８０２２に形成されている。そして、開口部８０２３と、該開口部８０２３に対応する受光素子８０１０との離間距離が、基準点Ｐと受光素子８０１０との距離に比例している。これにより、第１受光素子群８０１０ａでは、左方から入射する光を検出し易く、右方か入射する光を検出し難くなっている。反対に、第２受光素子群８０１０ｂでは、右方から入射する光を検出し易く、左方から入射する光を検出し難くなっている。また、各受光素子８０１０では、後方から入射する光を検出し難く、第４列の受光素子８０１０から、列番号が増減するにつれて、前方から入射する光を検出し難くなっている。以上、示したように、第１受光素子群８０１０ａを構成する受光素子８０１０は、左方から入射する光を検出し易く、第２受光素子群８０１０ｂを構成する受光素子８０１０は、左方から入射する光を検出し易く、第４列の受光素子８０１０は、前方から入射する光を検出し易くなっている。

　算出部８０３０は、受光素子８０１０の出力信号に基づいて、光の入射角度を算出するものである。図４４に示すように、算出部８０３０は、受光素子群８０１０ａ，８０１０ｂの出力信号を増幅する２つの増幅部８０３１ａ，８０３１ｂと、該増幅部８０３１ａ，８０３１ｂの出力信号を演算することで、光センサ８１００に入射する光の入射方向を算出する演算部８０３２と、を有する。第１の増幅部８０３１ａは、第１受光素子群８０１０ａを構成する受光素子８０１０の各出力信号を加算しつつ増幅し、第２の増幅部８０３１ｂは、第２受光素子群８０１０ｂを構成する受光素子８０１０の各出力信号を加算しつつ増幅する。

　演算部８０３２は、増幅部８０３１ａ，８０３１ｂそれぞれの出力信号が入力されると、加算して光の入射量を演算すると共に、２つの出力信号を比較することで、光の入射方向を概算する。例えば、第１受光素子群８０１０ａの出力信号が第２受光素子群８０１０ｂの出力信号よりも高くなる場合、光は、左方から入射していることがわかる。反対に、第２受光素子群８０１０ｂの出力信号が第１受光素子群８０１０ａの出力信号よりも高くなる場合、光は、右方から入射していることがわかる。このように、２つの受光素子群８０１０ａ，８０１０ｂそれぞれの出力信号を比較することで、光の入射方向を概算することができる。

　本実施形態に係る演算部８０３２は、第１受光素子群８０１０ａの出力信号を、２つの受光素子群８０１０ａ，８０１０ｂの出力信号の総和によって割った値と、第２受光素子群８０１０ｂの出力信号を、２つの受光素子群８０１０ａ，８０１０ｂの出力信号の総和によって割った値と、を算出し、これら２つの値の比をとることで、光が、光センサ８１００に対して左右方向からどれくらい入射しているのかを検出する。

　選択スイッチ８０４０は、受光素子８０１０と算出部８０３０との接続を開閉制御するためのものであり、各受光素子８０１０と算出部８０３０との間に設けられている。本実施形態に係る選択スイッチ８０４０は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。

　制御部８０５０は、選択スイッチ８０４０の開閉を制御するものであり、アドレスデコーダである。制御部８０５０には、ＲＯＭなどの記憶部から設けられており、この記憶部に記憶された情報によって、どの選択スイッチに、電圧レベルがＨｉレベルの信号を常時出力して、どの受光素子８０１０と算出部８０３０とを電気的に接続するのかが決定されている。記憶部の情報は、用途に応じて決定される。例えば、受光素子８０１０の受光面と図４３に破線で示す仮想直線とが成す角度（仰角）が大きい光を検出したい場合、第３～第５列の受光素子８０１０に対応する選択スイッチ８０４０のみを常時閉状態とし、上記した角度が小さい光を検出したい場合、第１，２，６，７列の受光素子８０１０に対応する選択スイッチ８０４０のみを常時閉状態とする。このように、分割線を介して対称となるように、選択スイッチ８０４０が選択される。数式で表現すれば、ｎを１～４までの自然数、ｍを１～３までの自然数とすると、ｎ行（４－ｍ）列の受光素子８０１０に対応する選択スイッチ８０４０と、ｎ行（４＋ｍ）列の受光素子８０１０に対応する選択スイッチ８０４０と、が選択される。

　次に、光センサ８１００の作用効果を説明する。上記したように、受光素子８０１０と算出部８０３０とが選択スイッチ８０４０を介して電気的に接続されており、選択スイッチ８０４０の開閉が、制御部８０５０によって制御されている。これによれば、特に検出したい光の角度があったとしても、その用途に応じて、制御部８０５０の記憶部の情報を書き換えるだけでよくなるので、用途に応じて規定部を作成し直す構成と比べて、汎用性が向上される。

　受光素子８０１０は、半導体基板８０１１の一面８０１１ａ側に形成され、規定部８０２０は、一面８０１１ａ上に形成された複数の薄膜８０２１，８０２２から成る。したがって、半導体基板の上方に、開口窓が形成された遮蔽板などが設けられた構成と比べて、光センサ８１００の体格の増大が抑制される。

　本実施形態では、２８個の受光素子８０１０が半導体基板８０１１に形成された例を示した。しかしながら、受光素子８０１０の数としては、上記例に限定されない。

　本実施形態では、複数の受光素子８０１０が、マトリックス状に配置された例を示した。しかしながら、受光素子８０１０の配置例としては、上記例に限定されない。例えば、基準点Ｐから放射状に延びる仮想直線状に、受光素子８０１０が配置された構成を採用することもできる。

　本実施形態では、図４２に示すように、受光面積が相等しい複数の受光素子８０１０が、半導体基板８０１１に形成された例を示した。しかしながら、光の入射量を検出するために、他の受光素子８０１０よりも受光面積が大きい、入射量検出用の受光素子が、半導体基板８０１１に形成された構成を採用することもできる。

　本実施形態では、図４２に示すように、透光膜８０２１が１層であり、遮光膜８０２２が１層である例を示した。しかしながら、透光膜８０２１及び遮光膜８０２２それぞれの層数は上記例に限定されず、例えば、図４５に示すように、透光膜８０２１が２層であり、遮光膜８０２２が２層である構成を採用することもできる。このように、透光膜８０２１に遮光膜８０２２が多層に形成されると、一層の遮光膜８０２２に開口部８０２３が形成された構成と比べて、半導体基板８０１１に入射する光の範囲を狭めることができる。これにより、ある開口部８０２３から入射した光が、その開口部８０２３と対応する受光素子８０１０以外の受光素子８０１０に入射することが抑制され、受光素子８０１０の出力信号に、意図しない開口部８０２３からの光出力（外乱出力）が含まれることが抑制される。図４５は、規定部の変形性を説明するための断面図である。

　本発明は、好適な実施例を参照して開示されたが、本発明が当該好適な実施例やその構造に限られるわけではないと理解される。本発明は、種々の変形例や等価な配列を包含することを意図している。加えて、単に一要素を多くあるいは少なく含むような、好適な、あるいは、他の種々の組み合わせや形態もまた、本発明の範疇と射程内に入る。

Claims

　光センサは、
　半導体基板（10）の一面側に配置され、光を電気信号に変換する複数の受光素子（20）と、
　前記半導体基板（10）の一面上に配置され、光透過性を有する透光膜（30）と、
　前記半導体基板（10）の一面上に前記透光膜（30）を介して配置され、光遮光性を有する遮光膜（40）と、
　前記遮光膜（40）に配置され、対応する前記受光素子（20）に光を導入するための複数の開口部（41）とを備え、
　前記受光素子（20）は、第１の受光素子（20a-20h）と、第２の受光素子（20a-20h）とを有し、
　前記開口部（41）は、前記第１の受光素子（20a-20h）に対応する第１の開口部（41a-41h）と、前記第２の受光素子（20a-20h）に対応する第２の開口部（41a-41h）とを有し、
　第１の仮想直線（A-C）は、前記第１の受光素子（20a-20h）の中心から前記第１の開口部（41a-41h）の中心を通るように定義され、
　第２の仮想直線（A-C）は、前記第２の受光素子（20a-20h）の中心から前記第２の開口部（41a-41h）の中心を通るように定義され、
　第１の仮想直線（A-C）と第２の仮想直線（A-C）とは、仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっており、
　前記第１の受光素子（20a-20h）の受光面積が前記第１の開口部（41a-41h）の開口面積よりも大きく、前記第２の受光素子（20a-20h）の受光面積が前記第２の開口部（41a-41h）の開口面積よりも大きい。
　請求項1に記載の光センサにおいて、
　前記受光素子（20）は、さらに、第３の受光素子（20a-20h）を有し、
　前記開口部（41a-41h）は、さらに、前記第３の受光素子（20a-20h）に対応する第３の開口部（41a-41h）を有し、
　第３の仮想直線（A-C）は、前記第３の受光素子（20a-20h）の中心から前記第３の開口部（41a-41h）の中心を通るように定義され、
　第３の仮想直線（A-C）と前記第１の仮想直線（A-C）及び前記第２の仮想直線（A-C）とは、それぞれ仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっており、
　前記第３の受光素子（20a-20h）の受光面積が前記第３の開口部の開口面積（41a-41h）よりも大きい。
　請求項2に記載の光センサにおいて、
　前記受光素子（20）は、さらに、第４の受光素子（20d-20h）を有し、
　前記開口部（41a-41h）は、さらに、前記第４の受光素子（20d-20h）に対応する第４の開口部（41ｄ-41h）を有し、
　第４の仮想直線は、前記第４の受光素子（20d-20h）の中心から前記第４の開口部（41ｄ-41h）の中心を通るように定義され、
　第４の仮想直線と前記第１～第３の仮想直線とは、仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっており、
　前記第４の受光素子（20d-20h）の受光面積が前記第４の開口部（41ｄ-41h）の開口面積よりも大きい。
　請求項2または3に記載の光センサは、さらに、
　各受光素子（20）の出力信号に基づいて、前記半導体基板（10）に入射する光の仰角、左右角、及び入射量を算出する算出部（50）を有する。
　請求項1-4のいずれか一つに記載の光センサにおいて、
　前記遮光膜（40）と前記透光膜（30）は、多層構造を有し、
　各層の遮光膜（40）に配置された開口部（41）によって、光の仰角が規定されており、
　各層の遮光膜（40）に配置された開口部（41）の開口面積が、前記半導体基板（10）に近づくにつれて、大きくなる。
　光センサは、
　半導体基板（1010）の一面側に配置された、光を電気信号に変換する複数の受光素子（1020）と、
　前記半導体基板（1010）の前記受光素子（1020）の上に、透光膜（1030）を介して配置された遮光膜（1040）と、
　前記遮光膜（1040）に配置され、前記受光素子（1020）それぞれに対応した、透光用の開口部（1041）と、
　遮光部（1050）とを有し、
　該開口部（1041）は、光の仰角を規定し、
　仰角は、前記受光素子（1020）の受光面に平行な線と光の進行方向のなす角であり、
　遮光部（1050）は、一つの受光素子（1020）に対応する開口部（1041）から入射した光が、それと隣接する受光素子（1020）に入射することを妨げ、
　前記遮光部（1050）は、互いに隣接する開口部（1041）の間に配置された前記透光膜（1030）に配置されている。
　請求項6に記載の光センサにおいて、
　前記遮光部（1050）は、前記半導体基板（1010）の前記一面から、前記遮光膜（1040）に達する遮光壁（1051）を有する。
　請求項７に記載の光センサにおいて、
　前記遮光壁（1051）は、環状形状を有し、
　環状形状を有する前記遮光壁（1051）によって、前記開口部（1041）が囲まれている。
　請求項７または8に記載の光センサにおいて、
　前記遮光膜（1040）と前記遮光壁（1051）は、導電性を有する。
　請求項６-９のいずれかひとつに記載の光センサにおいて、
　前記遮光部（1050）は、光を吸収する性質を有する光吸収膜（1052）を有し、
　該光吸収膜（1052）は、前記遮光膜（1050）の表面に配置されている。
　請求項１０に記載の光センサにおいて、
　該光吸収膜（1052）は、前記開口部（1041）の縁に、配置されている。
　請求項１1に記載の光センサにおいて、
　前記開口部（1041）の縁に配置された前記遮光膜（1050）の端部は、光が入射してくる方向に沿って傾斜している。
　請求項６-１２のいずれかひとつに記載の光センサにおいて、
　前記遮光膜（1050）と前記透光膜（1030）は多層構造を有し、
　各層の遮光膜（1050）に配置された開口部（1041）によって、仰角が規定されている。
　光センサは、
　半導体基板（2010）の一面側に配置された、光を電気信号に変換する、複数の受光素子（2020）と、
　前記半導体基板（2010）の前記受光素子（2020）の上に、透光膜（2030）を介して配置された遮光膜（2040）と、
　前記遮光膜（2040）に配置され、前記受光素子（2020）それぞれに対応した透光用の開口部（2041）とを有し、
　前記受光素子（2020）は、光強度検出用の受光素子（2021）と、光入射角度検出用の受光素子（2022）とを有し、
　前記光強度検出用の受光素子（2021）の上方に位置する透光膜（2030）、遮光膜（2040）は、ともに除去されている。
　請求項１4に記載の光センサにおいて、
　前記光入射角度検出用の受光素子（2022）の上方に位置する透光膜（2030）、遮光膜（2040）は、ともに残されている。
　請求項１4または１５に記載の光センサにおいて、
　前記光強度検出用の受光素子（2021）の受光面を底面とし、前記透光膜（2030）と前記遮光膜（2040）を側壁として、凹部（2050）が構成されており、
　前記光強度検出用の受光素子（2021）の上方に向うにしたがって、前記凹部（2050）の開口面積が増大するように、前記凹部（2050）の側壁が傾斜している。
　請求項１4－１６いずれかひとつに記載の光センサにおいて、
　前記光強度検出用の受光素子（2021）の受光面積の方が、前記光入射角度検出用の受光素子（2022）の受光面積よりも大きい。
　請求項１4－１７いずれかひとつに記載の光センサは、さらに、
　前記半導体基板（2010）の一面上に配置され、前記受光素子（２０）の受光面を保護する、透光性の保護膜（2030）を有し、
　前記透光膜（2030）及び前記遮光膜（2040）は、前記保護膜（2030）の上に配置されている。
　請求項１4－１8いずれかひとつに記載の光センサは、さらに、
　算出部を有し、
　算出部は、前記光入射角度検出用の受光素子（2022）の出力信号に基づいて、前記半導体基板（2010）に入射する光の角度を算出し、
　さらに、算出部は、算出した光の角度と、前記光強度検出用の受光素子（2021）の出力信号とに基づいて、光強度を算出する。
　請求項１９に記載の光センサにおいて、
　各光入射角度検出用の受光素子（2022）の中心と、各受光素子（2022）に対応する前記開口部（2041）の中心とを結ぶ仮想直線を定義し、
　少なくとも3つの仮想直線の、それぞれの仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっている。
　請求項２０に記載の光センサにおいて、
　前記算出部は、少なくとも３つの前記光入射角度検出用の受光素子（2022）の出力信号の比を算出することで、光の入射角度を算出する。
　請求項１4－２１いずれかひとつに記載の光センサにおいて、
　前記遮光膜（2040）と前記透光膜（2030）は多層構造を有し、
　各層の遮光膜（2040）に配置された開口部（2041）によって、光の仰角が規定されている。
　光センサは、
　半導体基板（3010）の一面側に配置された、光を電気信号に変換する複数の受光素子（3020）と、
　前記半導体基板（3010）における前記受光素子（3020）上に、透光膜（3030）を介して配置された遮光膜（3040）と。
　前記遮光膜（3040）に配置され、前記受光素子（3020）それぞれに対応した透光用の開口部（3050）とを有し、
　複数の受光素子（3020）は、仮想直線に対して線対称となるような、一対の受光素子（3020）を有し、
　仮想直線は、前記半導体基板（3010）の当該一面に沿って配置され、
　当該一対の受光素子（3020）に対応する、一対の開口部（3050）が、前記仮想直線に対して線対称となっており、
　一対の前記受光素子（3020）それぞれは、前記仮想直線の一方から他方に向って、中央がへこんだ凹形状を有し、
　凹形状は、凹形状の一方の端部から他方の端部に向うにしたがって太くなる横幅を有し、
　一対の前記開口部（3050）各々は、前記半導体基板（3010）の当該一面に入射する光によって、前記半導体基板（3010）の当該一面に投影されて、投影部位を提供し、
　投影部位の少なくとも一部が、対応する前記受光素子（3020）、及び、その受光素子（3020）の一方の端部と他方の端部とを結ぶ線によって囲まれた領域に位置する。
　請求項２３に記載の光センサにおいて、
　複数の受光素子（3020）は、少なくとも二対の前記受光素子（3020）を有し、
　開口部（3050）は、少なくとも二対の前記受光素子（3020）に対応する二対の前記開口部（3050）を有している。
　請求項２４に記載の光センサにおいて、
　一対の前記受光素子（3020）と、それぞれに対応する前記開口部（3050）との間の距離が、他の一対の前記受光素子（3020）と、それぞれに対応する前記開口部（3050）との間の距離と異なる。
　請求項２３～２５いずれか１項に記載の光センサにおいて、
　一対の前記受光素子（3020）それぞれの横幅の中心を通る曲線は、所定の半径を有する円弧状であり、
　前記開口部（3050）の投影部位は、その円弧状の曲線の中心に位置している。
　請求項２６に記載の光センサにおいて、
　前記円弧状の曲線と、前記円弧状の中心とを結ぶ線によって扇が提供され、
　扇の中心角が、１８０°以上となっている。
　請求項２３～２７いずれか１項に記載の光センサにおいて、
　一対の前記受光素子（3020）それぞれは、受光素子（3020）の一方の端部から他方の端部に向うにしたがって連続的に太くなる形状を有する。
　請求項２８に記載の光センサにおいて、
　一対の前記受光素子（3020）それぞれは、他方の端部の形状が直線であり、
　一対の前記受光素子（3020）それぞれは、角笛形状を有する。
　請求項２８に記載の光センサにおいて、
　一対の前記受光素子（3020）それぞれは、他方の端部の形状が曲線であり、
　一対の前記受光素子（3020）それぞれは、勾玉形状を有する。
　請求項２３～３０いずれか１項に記載の光センサにおいて、
　前記遮光膜（3040）と透光膜（3030）は、多層構造を有し、
　各層の遮光膜（3040）に配置された前記開口部（3050）は、光の仰角を規定し、
　前記半導体基板（3010）の当該一面から最も離れた層の開口部（3050）を除く開口部（3050）の形状は、凹形状を有し、
　凹形状は、前記仮想直線の一方から他方に向って、中央がへこんでおり、
　凹形状の横幅は、凹形状の一方の端部から他方の端部に向うにしたがって太くなっている。
　請求項３１に記載の光センサにおいて、
　前記半導体基板（3010）の当該一面から最も離れた層の開口部（3050）を除く開口部（3050）の形状は、一方の端部から他方の端部に向うにしたがって連続的に太くなる形状を有している。
　請求項３２に記載の光センサにおいて、
　前記半導体基板（3010）の当該一面から最も離れた層の開口部（3050）を除く開口部（3050）は、開口部（3050）の前記他方の端部の形状が直線であり、
　開口部（3050）は、角笛形状を有する。
　請求項３２に記載の光センサにおいて、
　前記半導体基板（3010）の当該一面から最も離れた層の開口部（3050）を除く開口部（3050）は、開口部（3050）の前記他方の端部の形状が曲線であり、
　開口部（3050）は、勾玉形状を有する。
　光センサは、
　受光量に応じた電荷を蓄積する複数の受光素子（4010）と、
　前記受光素子（4010）それぞれの受光面に入射する光の入射角度が異なるように、光の入射角度を規定する規定部（4020）と、
　前記受光素子（4010）それぞれと電気的に接続され、前記受光素子（4010）から出力される電荷を蓄積しつつ、蓄積した電荷を電圧に変換する蓄積部（4030）と、
　対応する前記受光素子（4010）と前記蓄積部（4030）との間に設けられた転送スイッチ（4040）と、
　前記蓄積部（4030）に蓄積された電荷をリセットするリセット部（4050）と、
　前記転送スイッチ（4040）の開閉、及び、前記リセット部（4050）の駆動を制御する制御部（4070）と、を有し、
　前記制御部（4070）が、前記転送スイッチ（4040）の開閉間隔を調整することで、各受光素子（4010）から前記蓄積部（4030）に出力される電荷の量を調整する。
　請求項３５に記載の光センサにおいて、
　前記リセット部（4050）は、前記蓄積部（4030）と電源との間に配置されたリセットスイッチ（4050）であり、
　前記制御部（4070）は、前記リセットスイッチ（4050）に、前記リセットスイッチ（4050）を開閉制御するリセット信号を入力し、
　前記制御部（4070）は、前記転送スイッチ（4050）に、前記リセット信号と共に、前記転送スイッチを開閉制御する転送信号を入力する。
　請求項３５又は請求項３６に記載の光センサは、さらに、
　前記蓄積部（4030）の出力端子に配置された選択スイッチ（4060）を有し、
　前記制御部（4070）は、前記選択スイッチ（4060）に、前記選択スイッチ（4060）を開閉制御する選択信号を入力する。
　請求項３５～３７いずれか１項に記載の光センサにおいて、
　前記蓄積部（4030）は、フローティングディフュージョンポンプである。
　請求項３５～３８いずれか１項に記載の光センサにおいて、
　前記受光素子（4010）は、半導体基板（4011）の一面側に配置され、
　前記規定部（4020）は、前記一面上に、透光膜（4012）を介して配置された遮光膜（4021）と、該遮光膜（4021）に配置された前記受光素子（4010）に対応する光照射用の開口部（4022）とを有する。
　請求項３９に記載の光センサにおいて、
　前記開口部（4022）それぞれの開口面積が異なる。
　請求項３９または40に記載の光センサにおいて、
　前記遮光膜（4021）と前記透光膜（4012）は、多層構造を有しており、
　前記遮光膜（4021）それぞれの層に配置された開口部（4022）によって、前記受光面に入射する光の角度が規定されている。
　光センサは、
　受光量に応じた電荷を蓄積する複数の受光素子（5010）と、
　前記受光素子（5010）それぞれの受光面に入射する光の入射角度が異なるように、光の入射角度を規定する規定部（5020）と、
　前記受光素子（5010）それぞれと共通して電気的に接続された共通配線（5061）と、
　各々の前記受光素子（5010）と前記共通配線（5061）との間に設けられた転送スイッチ（5040）と、
　各受光素子（5010）に蓄積された電荷をリセットするリセット部（5030）と、
　前記転送スイッチ（5040）の開閉、及び、前記リセット部（5030）の駆動を制御する制御部（5050）とを有し、
　前記制御部（5050）は、前記転送スイッチ（5040）の開閉と前記リセット部（5030）の駆動を調整することで、各受光素子（5010）から前記共通配線（5061）に出力される電荷の量を調整する。
　請求項４２に記載の光センサにおいて、
　前記リセット部（5030）は、前記受光素子（5010）とグランドとの間に配置されたリセットスイッチ（5030）であり、
　前記制御部（5050）は、各受光素子（5010）に対応する前記リセットスイッチ（5030）それぞれに、前記リセットスイッチ（5030）を開閉制御するリセット信号を異なるタイミングで出力し、
　前記制御部（5050）は、各受光素子（5010）に対応する前記転送スイッチ（5040）それぞれに、前記転送スイッチ（5040）を開閉制御する転送信号を同時に出力する。
　請求項４３に記載の光センサにおいて、
　前記リセットスイッチ（5030）は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。
　請求項４２に記載の光センサにおいて、
　前記リセット部（5030）は、前記受光素子（5010）と電源との間に配置されたリセットスイッチ（5030）であり、
　前記制御部（5050）は、各受光素子（5010）に対応する前記リセットスイッチ（5030）それぞれに、前記リセットスイッチ（5030）を開閉制御するリセット信号を異なるタイミングで出力し、
　前記制御部（5050）は、各受光素子（5010）に対応する前記転送スイッチ（5040）それぞれに、前記転送スイッチを開閉制御する転送信号を同時に出力する。
　請求項４5に記載の光センサにおいて、
　前記リセットスイッチ（5030）は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。
　請求項４２～４６いずれか１項に記載の光センサにおいて、
　前記受光素子（5010）は、半導体基板（5011）の一面に配置され、
　前記規定部（5020）は、前記一面上に、透光膜（5012）を介して配置された遮光膜（5021）と、該遮光膜（5021）に形成され、前記受光素子（5010）に対応する光入射用の開口部（5022）とを有する。
　請求項４７に記載の光センサにおいて、
　複数の前記開口部（5022）の開口面積が異なる。
　請求項４７又は請求項４８に記載の光センサにおいて、
　前記遮光膜（5021）と前記透光膜（5012）は、多層構造を有しており、
　前記遮光膜（5021）それぞれの層に配置された開口部（5022）によって、前記受光面に入射する光の角度が規定されている。
　光センサ装置は、
　光センサ（6100）と、
　角度算出部（6110）とを有し、
　光センサ（6100）は、半導体基板（6010）に配置された、光を電気信号に変換する複数の受光素子（6020）と、前記半導体基板（6010）における前記受光素子（6020）上に配置された、透光性を有する透光膜（6050）と、前記透光膜（6050）上に配置された、遮光性を有する遮光膜（6060）と、前記遮光膜（6060）に配置された、前記受光素子（6020）それぞれに対応して、前記受光素子（6020）の受光面に入射する光の角度を規定する開口部（6070）とを有し、
　角度算出部（6110）は、前記受光素子（6020）それぞれの出力信号に基づいて、光の仰角、及び、光の左右角を算出し、
　複数の前記受光素子（6020）は、光の左右角が互いに同一であり、仰角が互いに異なる複数の受光素子群（6021-6039）を有し、
　複数の前記受光素子群（6021-6039）は、左右角が異なっており、
　前記角度算出部（6110）は、各受光素子（6020）の出力信号の強度を比べることで、最も強い出力信号を出力している受光素子（6020）を特定し、
　前記角度算出部（6110）は、特定された受光素子（6020）の受光面に入射する光の角度を特定する。
　請求項５０に記載の光センサ装置において、
　前記角度算出部（6110）は、前記受光素子（6020）の出力信号の電圧を要素とした行列を形成することで、前記受光面に入射する光の角度に応じた、前記受光素子（6020）の出力信号の強度分布を形成する分布形成部（6160）を有し、
　前記分布形成部（6160）は、第1行列と第2行列を提供し、
　第1行列は、前記受光面に入射する光の左右角が異なる各受光素子（6020）の出力信号を、行番号若しくは列番号が増大するにつれて、左右角が増大若しくは減少するように並べ、
　第2行列は、前記受光面に入射する光の仰角が異なる各受光素子（6020）の出力信号を、行番号若しくは列番号が増大するにつれて、仰角が増大若しくは減少するように並べる。
　請求項５１に記載の光センサ装置において、
　前記角度算出部（6110）は、さらい、比較部（6140）を有し、
　比較部（6140）は、前記受光素子（6020）の出力信号の電圧値が閾値電圧よりも高い場合にＨｉ信号を出力し、前記受光素子の出力信号の電圧値が閾値電圧よりも低い場合にＬｏ信号を出力し、
　前記分布形成部（6160）は、複数のフリップフロップ（6161）を有し、
　フリップフロップ（6161）は、前記Ｈｉ信号が一度も入力されていない場合に「０」のフラグを立て続け、
　フリップフロップ（6161）は、前記Ｈｉ信号が一度でも入力された場合に、フラグを「０」にするリセット信号が入力されるまで、「１」のフラグを立て続け、
　前記第１行列及び前記第２行列の各要素の値は、１つの前記フリップフロップ（6161）のフラグであり、
　前記第１行列及び前記第２行列それぞれは、１列若しくは１行の行列であり、
　前記第１行列を成す１つのフリップフロップ（6161）には、前記受光面に入射する光の左右角が同一であり、前記受光面に入射する光の仰角が異なる各受光素子（6020）の出力信号が、前記比較部（6140）を介して順次入力され、
　前記第２行列を成す１つのフリップフロップ（6161）には、前記受光面に入射する光の仰角が同一であり、前記受光面に入射する光の左右角が異なる各受光素子（6020）の出力信号が、前記比較部（6140）を介して順次入力される。
　請求項５２に記載の光センサ装置において、
　前記角度算出部（6110）は、
　　　各受光素子（6020）と前記比較部（6140）との電気的な接続を開閉制御する第１スイッチ（6120）と、
　　　各フリップフロップ（6161）と前記比較部（6140）との電気的な接続を開閉制御する第２スイッチ（6162）と、
　　　複数の前記第１スイッチ（6120）を順次一つずつ閉状態とし、閉状態とされた前記第１スイッチ（6120）に対応する前記第２スイッチ（6162）を閉状態とするアドレスデコーダ（6170）とを有する。
　請求項５２又は請求項５３に記載の光センサ装置は、さらに、
　複数の前記受光素子（6020）よりも受光面積が広い、照射量検出用受光素子（6040）を有し、
　照射量検出用受光素子（6040）は、前記半導体基板（6010）に配置されており、
　前記角度算出部（6110）は、前記照射量検出用受光素子（6040）の出力信号に基づいて、前記閾値電圧を生成する基準電圧生成部（6150）を有する。
　請求項５４に記載の光センサ装置は、さらに、
　前記照射量検出用受光素子（6040）の出力信号と、複数の前記受光素子（6020）の内、最も強い出力信号を出力している受光素子（6020）の受光面に入射する光の角度とに基づいて、前記半導体基板（6010）に照射される光の照射量を算出する照射量算出部（6180）を有する。
　請求項５０～５３いずれか１項に記載の光センサ装置は、さらに、
　最も強い出力信号を出力している受光素子（6020）の出力信号と、その受光素子の受光面に入射する光の角度とに基づいて、前記半導体基板（6010）に照射される光の照射量を算出する照射量算出部（6180）を有する。
　請求項５０～５６いずれか１項に記載の光センサ装置において、
　前記受光素子（6020）は、前記半導体基板（6010）の任意点から放射状に延びた複数の仮想直線それぞれの上に複数配置されて、前記受光素子（6020）が放射状に配置されており、
　放射状に配置された複数の前記受光素子（6020）それぞれに対応する開口部（6070）によって規定される光の仰角が、前記任意点から離れるにしたがって小さくなる若しくは大きくなる。
　請求項５７に記載の光センサ装置において、
　前記任意点から、１９本の前記仮想直線が延び、
　隣接する前記仮想直線が成す、前記任意点周りの角度が１０°となっており、
　１本の前記仮想直線には、前記任意点から離れるにしたがって、受光面に入射する光の仰角が１０°ずつ小さくなる若しくは大きくなるように、９個の前記受光素子（6020）が配置されている。
　請求項５０～５８いずれか１項に記載の光センサ装置において、
　前記遮光膜（6060）と前記透光膜（6050）は、多層構造を有し、
　前記遮光膜（6060）それぞれに形成された開口部（6070）によって、前記受光面に入射する光の角度が規定されている。
　光センサは、
　半導体基板（7011）の一面側に配置された、光を電気信号に変換する複数の受光素子（7020）と、
　前記半導体基板（7011）の一面（7011a）上に、透光膜（7030）を介して配置された遮光膜（7040）と、
　前記遮光膜（7040）に配置された、前記受光素子（7020）それぞれに対応した透光用の開口部（7041）とを有し、
　少なくとも３つの前記受光素子（7020）の中心と、各受光素子（7020）に対応する前記開口部（7041）の中心とを結ぶ3本の仮想直線それぞれの仰角及び左右角の少なくとも一方が異なっており、
　前記受光素子（7020）の受光面積が、対応する前記開口部（7041）の開口面積と略同一である。
　請求項６０に記載の光センサにおいて、
　複数の前記受光素子（7020）が、前記半導体基板（7011）の一面側にマトリックス状に配置され、
　複数の前記開口部（7041）が、前記マトリックスの中心点（Ｐ）から放射状に延びる仮想直線に沿って、対応する受光素子（7020）から離れるように、前記遮光膜（7040）に配置されており、
　前記開口部（7041）と、該開口部（7041）に対応する受光素子（7020）との離間距離は、前記中心点（Ｐ）と前記受光素子（7020）との距離に比例する。
　請求項６１に記載の光センサは、さらに、
　各受光素子（7020）の出力信号に基づいて、前記半導体基板（7011）に入射する光の仰角と左右角とを算出する算出部（7050）を有し、
　複数の受光素子（7020）は、一方が行番号の増減する方向に沿い、他方が列番号の増減する方向に沿い、前記中心点（Ｐ）にて交差する十字線によって、４つの受光素子群（7021-7024）に分割され、
　４つの前記受光素子群（7021-7024）は、行番号と列番号とが小さい第１受光素子群（7021）、行番号が大きく列番号が小さい第２受光素子群（7022）、行番号が小さく列番号が大きい第３受光素子群（7023）、及び、行番号と列番号とが大きい第４受光素子群（7024）を含み、
　前記算出部（7050）は、４つの前記受光素子群（7021-7024）それぞれの出力信号を比較することで、光の入射方向を概算する。
　請求項６２に記載の光センサにおいて、
　前記算出部（7050）は、前記第１受光素子群（7021）と前記第２受光素子群（7022）の出力信号、若しくは、前記第３受光素子群（7023）と前記第４受光素子群（7024）の出力信号に基づいて、光の左右角を算出し、
　前記算出部（7050）は、前記第１受光素子群（7021）と前記第３受光素子群（7023）の出力信号、若しくは、前記第２受光素子群（7022）と前記第４受光素子群（7024）の出力信号に基づいて、光の仰角を算出する。
　請求項６０～６３いずれか１項に記載の光センサにおいて、
　前記遮光膜（7040）と前記透光膜（7030）は、多層構造を有し、
　各層の遮光膜（7040）に配置された開口部（7041）によって、光の仰角が規定されている。
　光センサは、
　複数の受光素子（8010）と、
　前記受光素子（8010）それぞれの受光面に入射する光の入射角度が異なるように、光の入射角度を規定する規定部（8020）と、
　前記受光素子（8010）の出力信号に基づいて、光の入射角度を算出する算出部（8030）と、
　前記受光素子（8010）それぞれと前記算出部（8030）との間に設けられた選択スイッチ（8040）と、
　前記選択スイッチ（8040）の開閉を制御する制御部（8050）とを有する。
　請求項６５に記載の光センサにおいて、
　前記受光素子（8010）は、半導体基板（8011）の一面側に配置され、
　前記規定部（8020）は、前記一面上に配置された透光膜（8021）と、前記透光膜（8021）を介して前記一面上に配置された遮光膜（8022）と、該遮光膜（8022）に配置された投光用の開口部（8023）とを有する。
　請求項６６に記載の光センサにおいて、
　複数の前記受光素子（8010）が、前記半導体基板（8011）の一面側にマトリックス状に配置され、
　複数の前記開口部（8023）は、前記マトリックスを２分する分割線上に位置する基準点（Ｐ）から放射状に延びる仮想直線に沿って、対応する受光素子（8010）から離れるように、前記遮光膜（8022）に配置されており、
　前記開口部（8023）と、該開口部（8023）に対応する受光素子（8010）との離間距離は、前記基準点（Ｐ）と前記受光素子（8010）との距離に比例する。
　請求項６７に記載の光センサにおいて、
　前記マトリックスは、前記分割線によって、第１受光素子群（8010ａ）と第２受光素子群（8010ｂ）とに２分されており、
　前記算出部（8030）は、前記第１受光素子群（8010ａ）と前記第２受光素子群（8010ｂ）それぞれの出力信号を比較することで、光の入射方向を概算する。
　請求項６６～６８いずれか１項に記載の光センサにおいて、
　前記遮光膜（8022）と前記透光膜（8021）は、多層構造を有し、
　前記遮光膜（8022）それぞれに形成された開口部（8023）によって、前記受光面に入射する光の角度が規定されている。
　請求項６５～６９いずれか１項に記載の光センサにおいて、
　前記制御部（8050）は、アドレスデコーダである。