(57)【要約】      （修正有）【課題】入射光により生じる電流の広いダイナミックレンジを確保しつつ、出力電流の温度変動を低減可能な光センサ回路を提供する。【解決手段】入射光を電流に変換可能な受光素子を有する電流源と、前記電流源の他方の端部に接続されたコレクタと第２の端子に接続されたエミッタとを有する第１のトランジスタと、前記第２の端子側に接続されたエミッタであってエミッタ面積が前記第１のトランジスタのエミッタ面積よりも広いエミッタを有する第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタの前記エミッタと前記第２の端子との間に介挿され、温度係数が正となる第１の抵抗と、を有する第１のカレントミラー回路と、第１の端子側に接続されたエミッタであって第３のトランジスタのエミッタ面積以上のエミッタ面積を有するエミッタを有する第２のカレントミラー回路と、を備える。【選択図】図１
2010278383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子と、
前記第１の端子との間に電源電圧が供給される第２の端子と、
一方の端部が前記第１の端子に接続され、入射光を電流に変換可能な受光素子を有する電流源と、
前記電流源の他方の端部に接続されたコレクタと前記第２の端子に接続されたエミッタとを有する第１のトランジスタと、前記第２の端子側に接続されたエミッタであってエミッタ面積が前記第１のトランジスタのエミッタ面積よりも広いエミッタを有する第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタの前記エミッタと前記第２の端子との間に介挿され、温度係数が正となる第１の抵抗と、を有する第１のカレントミラー回路と、
前記第２のトランジスタのコレクタに接続されたコレクタと前記第１の端子側に接続されたエミッタとを有する第３のトランジスタと、前記第１の端子側に接続されたエミッタであって前記第３のトランジスタのエミッタ面積以上のエミッタ面積を有するエミッタを有し前記入射光の強度に応じた電流をコレクタから出力する第４のトランジスタと、を有する第２のカレントミラー回路と、
を備えたことを特徴とする光センサ回路。
【請求項２】
第１の端子と、
前記第１の端子との間に電源電圧が供給される第２の端子と、
一方の端部が前記第１の端子に接続され、入射光を電流に変換可能な受光素子を有する電流源と、
前記電流源の他方の端部に接続されたドレインと前記第２の端子に接続されたソースとを有する第１のトランジスタと、ソースが前記第２の端子側に接続されかつゲート幅とゲート長との比が前記第１のトランジスタのゲート幅とゲート長との比よりも大きい第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタの前記ソースと前記第２の端子との間に介挿され、温度係数が正となる第１の抵抗と、を有する第１のカレントミラー回路と、
前記第２のトランジスタのドレインに接続されたドレインと前記第１の端子側に接続されたソースとを有する第３のトランジスタと、前記第１の端子側に接続されたソースであって前記第３のトランジスタのソース面積以上のソース面積を有するソースを有し前記入射光の強度に応じた電流をドレインから出力する第４のトランジスタと、を有する第２のカレントミラー回路と、
を備えたことを特徴とする光センサ回路。
【請求項３】
前記入射光が低照度のときは、前記第４のトランジスタからの前記電流は、前記受光素子により変換された前記電流に対して略一定の利得を有して出力され、
前記入射光が高照度のときは、前記第４のトランジスタからの前記電流は、前記第１の抵抗により圧縮されて出力されることを特徴とする請求項１または２に記載の光センサ回路。
【請求項４】
前記第３のトランジスタの前記エミッタまたは前記ソースと前記第１の端子との間に設けられ、温度係数が負となる第２の抵抗と、
前記第４のトランジスタの前記エミッタまたは前記ソースと前記第１の端子との間に設けられ、温度係数がゼロまたは正となる第３の抵抗と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光センサ回路。
【請求項５】
前記第２のカレントミラー回路は、前記第３及び第４のトランジスタへのそれぞれのベース電流を補償可能な第５のトランジスタをさらに有することを特徴とする請求項１、３、及び４のいずれか１つに記載の光センサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトダイオードやフォトトランジスタを用いた照度センサは、携帯機器において表示装置用のバックライトや操作キー照明用発光素子を周囲の照度に応じた明るさで点灯、または消灯状態に制御するために用いることができる。
【０００３】
表示装置として透過型液晶を用いる場合、数万ルクスにもなる明るい屋外ではバックライトを消灯し、数ルクスから１００ルクスとなる夜間や暗い室内では発光素子やバックライトの輝度調整を行うと、消費電力の低減をはかることができる。このような広い照度変化範囲においては、入射光が変換された入力電流のダイナミックレンジは、例えば１００ｐＡ〜１μＡなどのように広くなる。
【０００４】
このような場合、照度センサを構成する光センサ回路は、低照度領域では入出力直線性を保つことにより分解能を高めつつ、高照度領域では出力電流を圧縮することが必要となる。
【０００５】
消費電流を削減する光センサ回路の技術開示例がある（特許文献１）。この例では、受光した光の照度に応じた値の電流を出力する光電変換手段と、光電変換手段の出力電流を供給されて対数変換を行って出力する対数変換手段を有している。
しかしながら、この例では、低照度から高照度まで一様に対数圧縮されるため、特に低照度での検出分解能が十分には確保できない問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３７３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
入射光の強度に応じて生じる光電流の広いダイナミックレンジを確保しつつ、出力電流の温度変動を低減可能な光センサ回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、第１の端子と、前記第１の端子との間に電源電圧が供給される第２の端子と、一方の端部が前記第１の端子に接続され、入射光を電流に変換可能な受光素子を有する電流源と、前記電流源の他方の端部に接続されたコレクタと前記第２の端子に接続されたエミッタとを有する第１のトランジスタと、前記第２の端子側に接続されたエミッタであってエミッタ面積が前記第１のトランジスタのエミッタ面積よりも広いエミッタを有する第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタの前記エミッタと前記第２の端子との間に介挿され、温度係数が正となる第１の抵抗と、を有する第１のカレントミラー回路と、前記第２のトランジスタのコレクタに接続されたコレクタと前記第１の端子側に接続されたエミッタとを有する第３のトランジスタと、前記第１の端子側に接続されたエミッタであって前記第３のトランジスタのエミッタ面積以上のエミッタ面積を有するエミッタを有し前記入射光の強度に応じた電流をコレクタから出力する第４のトランジスタと、を有する第２のカレントミラー回路と、を備えたことを特徴とする光センサ回路が提供される。
【０００９】
本発明の他の一態様によれば、第１の端子と、前記第１の端子との間に電源電圧が供給される第２の端子と、一方の端部が前記第１の端子に接続され、入射光を電流に変換可能な受光素子を有する電流源と、前記電流源の他方の端部に接続されたドレインと前記第２の端子に接続されたソースとを有する第１のトランジスタと、ソースが前記第２の端子側に接続されかつゲート幅とゲート長との比が前記第１のトランジスタのゲート幅とゲート長との比よりも大きい第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタの前記ソースと前記第２の端子との間に介挿され、温度係数が正となる第１の抵抗と、を有する第１のカレントミラー回路と、前記第２のトランジスタのドレインに接続されたドレインと前記第１の端子側に接続されたソースとを有する第３のトランジスタと、前記第１の端子側に接続されたソースであって前記第３のトランジスタのソース面積以上のソース面積を有するソースを有し前記入射光の強度に応じた電流をドレインから出力する第４のトランジスタと、を有する第２のカレントミラー回路と、を備えたことを特徴とする光センサ回路が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
入射光の強度に応じて生じる光電流の広いダイナミックレンジを確保しつつ、出力電流の温度変動を低減可能な光センサ回路を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態にかかる光センサ回路
【図２】第１の実施形態の出力電流の温度依存性
【図３】第２の実施形態にかかる光センサ回路
【図４】第２の実施形態の変形例の光センサ回路
【図５】第３の実施形態にかかる光センサ回路
【図６】第４の実施形態にかかる光センサ回路
【図７】フォトダイオードの分光特性のグラフ図
【図８】第５の実施形態にかかる光センサ回路
【図９】逆導電型のカレントミラー回路例
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は第１の実施形態にかかる光センサ回路図、図１（ｂ）はその入出力電流特性を表すグラフ図、である。
光センサ回路は、フォトダイオード１６などの電流源、第１のカレントミラー回路２０、第２のカレントミラー回路３０、を備えている。第１のカレントミラー回路２０は、ＮＰＮ型の第１のトランジスタＱ１及び第２のトランジスタＱ２と、を有しており、第２のトランジスタＱ２のベースとコレクタとは接続されている。また、Ｑ１、Ｑ２のエミッタは第１の端子１２の側に接続されている。なお、受光素子としてフォトダイオードを用いたが、フォトトランジスタであってもよい。
【００１３】
フォトダイオード１６は、Ｑ１のコレクタと、第１の端子１０と、の間に介挿されている。また、Ｑ２のエミッタ面積は、Ｑ１のエミッタ面積のｎ倍とされる。Ｑ２のエミッタと、第２の端子１２と、の間に、第１の抵抗１８が介挿されている。本図では、第１の端子１０を電源電圧Ｖｃｃ用の端子、第２の端子１２を接地ＧＮＤとしているが、本発明はこれに限定されず、反対の配置としてもよく、また第１の端子１０へ供給される第１の電圧と、第２の端子１２に供給される第２の電圧と、の差を光センサ回路に必要な電源電圧としてもよい。
【００１４】
また、第２のカレントミラー回路３０は、ＰＮＰ型の第３のトランジスタＱ３と、ＰＮＰ型の第４のトランジスタＱ４と、ＮＰＮ型の第５のトランジスタＱ５と、を有している。Ｑ３、Ｑ４のエミッタは、第１の端子１０の側にそれぞれ接続される。Ｑ２の電流Ｉ２は、第２のカレントミラー回路３０によりさらに増幅されて出力端子１４から出力電流Ｉｏとして取り出し可能となる。 
【００１５】
さらに、本図において、トランジスタＱ５により、第１のカレントミラー回路２０及び第２のカレントミラー回路３０におけるベース電流をそれぞれ補償している。なお、本発明はこれに限定されない。例えば、Ｑ１のベースとコレクタとを接続し、Ｑ３のベースとコレクタとを接続することも可能である。しかし、本図のようにすると、直流電流増幅率ｈＦＥの広い範囲において、カレントミラー回路の電流を所定の比率に保つことが容易となる。
【００１６】
図１（ａ）の回路において、入射光Ｌにより電流源１６に発生し、Ｑ１へ入力される電流Ｉ１と、Ｑ２から取り出される電流Ｉ２と、の間には、以下の式（１）〜式（４）が成り立つ。
【００１７】
Ｖｂｅ（Ｑ１）＝Ｖｂｅ（Ｑ２）＋Ｒ１×Ｉ２      式（１）  
但し、Ｖｂｅ（Ｑ１）：Ｑ１のベース・エミッタ間順方向電圧
Ｖｂｅ（Ｑ２）：Ｑ２のベース・エミッタ間順方向電圧
Ｒ１：第１の抵抗の値
【００１８】
Ｖｔ×lｎ（Ｉ１／Ｉｓ）＝Ｖｔ×ｌｎ（Ｉ２／［ｎ×Ｉｓ］）＋Ｒ１×Ｉ２  式（２）
Ｖｔ＝ｋＴ／ｑ      式（３）
但し、Ｉｓ：単位面積あたりの逆方向飽和電流
ｋ：ボルツマン定数
ｑ：電子の電荷
Ｔ：絶対温度
【００１９】
Ｖｔ×ｌｎ（ｎ×Ｉ１／Ｉ２）＝Ｒ１×Ｉ２      式（４）
但し、ｎ：Ｑ２とＱ１とのエミッタ面積比
【００２０】
光センサ回路の入出力電流特性は、式（４）を用いた回路シミュレーションによりを求めることができる。
図１（ｂ）は、ｎ＝１０とした場合、第１の抵抗１８の値Ｒ１が１及び１０ｋΩに応じた入出力電流特性のシミュレーション結果である。なお、Ｑ２の電流Ｉ２は、第２のカレントミラー回路３０により増幅されたのちＱ４から出力電流Ｉｏとして取り出される。
Ｒ１＝１ｋΩの場合、Ｑ１への入力電流Ｉ１が１０μＡであると、出力電流Ｉｏが略９５０μＡとなる。これに対して、Ｒ１＝１０ｋΩの場合、入力電流Ｉ１が１０μＡであると、出力電流Ｉｏが略２１０μＡとより強く圧縮されている。
【００２１】
本実施形態では、Ｑ１よりもＱ２のエミッタ面積を大きく設定する（ｎ＞１）。また、第２のカレントミラー回路３０のエミッタ面積比も１よりも大きくすると電流増幅ができるので好ましい。
【００２２】
なお、低照度ではフォトダイオード１６からの光電流Ｉｉｎが低くなる。この場合、式（１）により第１の抵抗１８による電圧降下は小さく、エミッタ面積比ｎに応じてＱ２に流れる電流Ｉ２は増幅される。他方、高照度では光電流Ｉｉｎが高くなる。この場合、式（１）に表すように（Ｒ１×Ｉ２）の値が大きくなり、Ｑ２の電流Ｉ２が圧縮される。
【００２３】
また、式（４）において、通常、ｎ×Ｉ１＞Ｉ２であるから、式（５）が成り立つ。
ｌｎ（ｎ×Ｉ１／Ｉ２）＞０        式（５）
【００２４】
式（４）は、抵抗値Ｒ１の温度係数を式（３）のＶｔの温度係数と同様にプラスとしその値を適正に選択することができれば、Ｉ２及びＩ１／Ｉ２の温度依存性を小さくできることを表している。      
【００２５】
しかしながら、式（４）を用いても、一般的には抵抗値Ｒ１を温度変数の関数として簡単に表すことは困難である。このために、動作温度範囲において、シミュレーションにより数値解を求めることが実用的である。
【００２６】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、温度に対する出力電流の依存性をシミュレーションにより求めたグラフ図である。縦軸は、Ｑ４からの出力電流Ｉｏ、横軸は温度Ｔ（℃）を表す。
図２（ａ）は入力電流Ｉ１が１００ｎＡの場合であり、Ｒ１の温度係数が、ゼロ（破線
）、１４００ｐｐｍ／℃（実線）、及び３０００ｐｐｍ／℃（鎖線）におけるＱ４からの出力電流Ｉｏ（Ａ）である。
【００２７】
温度係数がプラスの方向に増大すると、出力電流Ｉｏの温度に対する変動が低減される。集積回路において、トランジスタのベース層を形成する工程を用いて抵抗を形成すると、例えば温度係数が１４００ｐｐｍ／℃以上の拡散抵抗が容易に形成できる。なお、イオン注入により不純物を注入ののち、熱処理工程により形成された抵抗も拡散抵抗に含まれるものとする。
【００２８】
もし、温度係数を３０００ｐｐｍ／℃とできると、マイナス４０℃における出力電流Ｉｏは略２２．６μＡとなり、１００℃における出力電流Ｉｏは略２２．９μＡとなるので、その変動を０．３μＡと低減できる。他方、温度係数がゼロの場合、マイナス４０℃における出力電流Ｉｏは略２１．６μＡとなり、１００℃における出力電流Ｉｏは２３．８ｍＡとなるので、その変動は２．２μＡと大きい。
【００２９】
また、図２（ｂ）は入力電流Ｉ１が１μＡの場合である。温度係数がゼロであると、マイナス４０℃における出力電流Ｉｏは略８３．５μＡとなり、１００℃における出力電流Ｉｏは略１０６μＡとなるのでその変動は略２２．５μＡと大きい。これに対して、温度係数が１４００ｐｐｍ／℃であると、マイナス４０℃における出力電流Ｉｏは８８μＡとなり、１００℃における出力電流Ｉｏは略１０１μＡとなるのでその変動は略１３μＡと低減される。さらに、温度係数が３０００ｐｐｍ／℃であると、マイナス４０℃における出力電流Ｉｏは９４．５μＡとなり、１００℃における出力電流Ｉｏは９５．５μＡとなるので、その変動は１．０μＡとなり殆ど温度に依存しないようにできる。
【００３０】
以上のように、本実施形態では、抵抗温度係数を正とすることにより温度に対する出力電流Ｉｏの変動を低減できる。このために、低照度領域では輝度調整レベル、また高照度領域では消灯する照度レベル、の温度による変動を低減できる。
【００３１】
このようにして、図１の光センサ回路は、トランジスタなどの非線形素子とオペアンプとを組み合わせた光センサ回路よりも簡素な構成のため、光センサ回路のチップサイズを縮小することが容易となる。また、電源電圧はベース・エミッタ間順方向電圧Ｖｂｅと第２のカレントミラー回路３０を構成するＱ３の飽和電圧との和であるので、１Ｖ程度と低くすることができる。このため、携帯電子機器などの低消費電力化が容易となる。なお、光センサ回路が検出する光はデータ伝送用の光信号と比べて変化が遅い。このために、低電圧動作によりコレクタ容量が増大して立ち上がりまたは立ち下がり時間が長くなったとしても、光センサ回路の機能に与える影響は小さい。
【００３２】
図３（ａ）は第２の実施形態にかかる光センサ回路図、図３（ｂ）はその直線目盛表示による入出力電流特性のグラフ図、図３（ｃ）は両対数目盛表示による入出力電流特性のグラフ図、である。
フォトダイオード１７からの光電流Ｉｉｎにより、入力電流Ｉ１がトランジスタＱ６に供給される。電流源１９は、Ｑ６及びトランジスタＱ７からなるカレントミラー回路と、さらにその出力を増幅可能でありトランジスタＱ８、Ｑ９からなるカレントミラー回路と、を備えているので、入力電流Ｉ１を増幅可能である。すなわち、フォトダイオード１７の端子はカレントミラー回路を介して、第１のトランジスタＱ１のコレクタに接続される。
【００３３】
また、例えば第１のカレントミラー回路２０のエミッタ面積比は３、第２のカレントミラー回路３０のエミッタ面積比は３０とする。また、例えばＱ６、Ｑ７からなるカレントミラー回路のエミッタ面積比は２０、Ｑ８、Ｑ９からなるカレントミラー回路のエミッタ面積比は５、とする。なお、Ｒ１＝１０ｋΩとする。
【００３４】
図３（ｃ）の両対数目盛グラフで表すように、入力電流Ｉ１が数ｎＡまでは、出力電流Ｉｏがエミッタ面積比ｎで略一定の利得で増幅され、低照度において分解能よく照度を検出することが可能である。他方、入力電流Ｉ１が１０ｎＡを越えると、第１の抵抗１８により圧縮された出力電流Ｉｏが出力される。このために、屋外において所定の照度を越えると発光素子を消灯させるための制御信号などを出力することが容易となる。すなわち、本実施形態の光センサ回路は、数〜数万ルクスまでの広い照度範囲に応じて照度センシングを行うことができる。このような光センサ回路を用いると、高い視認性を維持しつつ消費電力の低減が可能な表示装置が可能となる。  
【００３５】
図４（ａ）は第２の実施形態の変形例の回路図、図４（ｂ）はその直線目盛表示による入出力電流特性、図４（ｃ）はその両対数目盛表示による入出力電流特性である。
本変形例は、第２の実施形態に、第４の抵抗４８を備えた第３のカレントミラー回路２１及びこれと縦続接続され、電流増幅可能な第４のカレントミラー回路３１と、を備え、出力電流Ｉｏをさらに強く圧縮できる。
【００３６】
第３のカレントミラー回路２１のエミッタ面積比は５、第４のカレントミラー回路３１のエミッタ面積比は３０などと、それぞれ設定される。また、第４の抵抗４８の値Ｒ４は、１ｋΩなどとする。本変形例では図３（ｃ）のように、入力電流Ｉ１が１〜１０μＡの高照度範囲において、図２（ｃ）よりも電流を圧縮でき、より広い入力ダイナミックレンジを得ることができる。
【００３７】
図５（ａ）は第３の実施形態にかかる光センサ回路、図５（ｂ）はその出力電流の温度特性を表す。
第１の実施形態においては、第１の抵抗１８の値Ｒ１の温度係数は、例えば１４００ｐｐｍ／℃とした。この場合、温度係数がゼロの場合よりも出力電流Ｉｏの温度依存性を低減できるが、図５（ｂ）に実線Ａで表すようにマイナス４０℃からプラス８０℃の温度範囲内では、出力電流Ｉｏが１３９〜１６０μＡの範囲で変動する。もし、温度係数が略プラス３０００ｐｐｍ／℃であると、図２（ａ）及び図２（ｂ）に表すように温度特性をより改善できる。しかしながら、この場合、ベース拡散工程とは異なるプロセスにより高い温度係数を実現することが必要となることがある。
【００３８】
これに対して、第３の実施形態では、第５のカレントミラー回路３２が、Ｑ３のエミッタと第１の端子１０との間に第２の抵抗５０、Ｑ４と第１の端子１０との間に第３の抵抗５２を、それぞれ有している。この場合、Ｑ３の電流Ｉ３と、Ｑ４の電流Ｉ４と、の間には式（６）〜式（８）の関係が成り立つ。
【００３９】
Ｖｂｅ（Ｑ３）＋Ｉ３×Ｒ２＝Ｖｂｅ（Ｑ４）＋Ｉ４×Ｒ３      式（６）
但し、Ｖｂｅ（Ｑ３）：Ｑ３のベース・エミッタ間順方向電圧
Ｖｂｅ（Ｑ４）：Ｑ４のベース・エミッタ間順方向電圧
Ｒ２：第２の抵抗の値
Ｒ３：第３の抵抗の値
【００４０】
Ｖｔ×ｌｎ（Ｉ３／［Ａ３×Ｉｓ］）＋Ｉ３×Ｒ２
＝Ｖｔ×ｌｎ（Ｉ４／［Ａ４×Ｉｓ］）＋Ｉ４×Ｒ３      式（７）
但し、Ａ３：Ｑ３のエミッタ面積
Ａ４：Ｑ４のエミッタ面積
【００４１】
エミッタ面積比ｎ＝Ａ４／Ａ３とすると、次式（８）となる。
Ｉ４＝（Ｒ２／Ｒ３）×Ｉ３＋（１／Ｒ３）×Ｖｔ×ｌｎ（ｎ×Ｉ３／Ｉ４）  式（８）
【００４２】
第５のカレントミラー回路３２は線形性が保たれている領域で動作させるので、Ｒ２×Ｉ３>>Ｖｔ×ｌｎ（ｎ×Ｉ３／Ｉ４）である。このために、式（８）は次式（９）で近似できる。
Ｉ４＝（Ｒ２／Ｒ３）×Ｉ３          式（９）
【００４３】
すなわち、第１の抵抗１８の抵抗値Ｒ１の温度係数が十分には高くなく、例えば１４００ｐｐｍ／℃の場合、温度増加に対して出力電流Ｉｏが増加しても、Ｒ２／Ｒ３を温度増加に対して低下するようにすれば、出力電流Ｉｏの増加を低減できる。すなわち、Ｒ２の温度係数を負とし、Ｒ３の温度係数をゼロまたは正とすればよい。例えば、Ｒ２の温度係数を低濃度ポリシリコンを略マイナス１８５０ｐｐｍ／℃、Ｒ３の温度係数を高濃度ポリシリコンを用い温度係数が略ゼロ、とすると、図５（ｂ）に鎖線Ｂで表すようにマイナス４０℃からプラス８０℃の温度範囲において、出力電流Ｉｏの変動を１４６．５〜１５０μＡと小さくすることができる。すなわち、温度係数が高い拡散抵抗形成のための製造プロセスを特別に用いることなく、濃度が異なるポリシリコン抵抗を形成すればよい。
【００４４】
図６（ａ）は第４の実施形態にかかる光センサ回路、図６（ｂ）はそのフォトダイオード近傍の模式断面図である。
フォトダイオード１７は、ｐ型シリコン基板６０に形成されたｎ＋型埋込み領域６２、ｎ型エピタキシャル層６４、及びその表面のｐ型拡散層６６を有しており、ｎ型エピタキシャル層６４と、ｐ型拡散層６６と、の間で接合が形成されている。また、フォトダイオード５４は、ｐ型シリコン基板６０とｎ＋埋込み領域６２との間で接合が形成されている。
【００４５】
図７（ａ）はフォトダイオード１７、５４の分光特性、図７（ｂ）は得られた電流の分光特性、である。
フォトダイオード１７の接合はフォトダイオード５４の接合よりも浅いので、その相対分光感度のピークは略５４０ｎｍにあり、フォトダイオード５４の相対分光感度のピークである８５０ｎｍよりも短波長側にある。フォトダイオード１７の面積と、フォトダイオード１８の面積と、は適正な比率に設定可能である。このようにして、フォトダイオード１７の光電流Ｉｉｎ１から、フォトダイオード５４の光電流Ｉｉｎ２を差し引いた電流Ｉｉｎ３では、長波長成分がキャンセルされて、図７（ｂ）のように視感度に近い光センサ回路に必要な分光特性を得ることができる。この場合、シリコンでは、長波長側の絶対分光感度が短波長側の絶対分光感度よりも高くなるので、フォトダイオード１７の面積を、フォトダイオード５４の面積よりも広い比率に設定することが好ましい。
【００４６】
図８（ａ）は第５の実施形態にかかる光センサ回路、図８（ｂ）はそのフォトダイオード近傍の模式断面図である。
フォトダイオード６８及びフォトダイオード１７は、いずれもｎ型エピタキシャル層６４とｐ型拡散層６６との間の接合を有している。フォトダイオード６８の上方には、赤外光透過フィルタ７０が設けられており、その分光特性に応じた赤外領域の光電流を透過する。他方、フォトダイオード１７には、可視光〜赤外光までの領域の分光特性に応じた光電流が出力される。可視光のみを透過可能なフィルタは必ずしも十分な特性でない場合このような構成を用いることができる。
【００４７】
フォトダイオード１７及びフォトダイオード６８の面積を等しく設定し、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ１６、Ｑ１７のエミッタ面積を同一とすると、フォトダイオード６８の光電流と略同一電流がトランジスタＱ１７のコレクタ電流となり、トランジスタＱ６のコレクタ電流はフォトダイオード１７の光電流からフォトダイオード６８の光電流を差し引いた電流、すなわち赤外光成分が引算された電流Ｉｉｎと略同一となる。また、フォトダイオード１７とフォトダイオード６８との面積比を１：（１／ｎ）とし、トランジスタＱ１６とトランジスタＱ１７のエミッタ面積比を１：ｎに設定すれば、赤外成分を除去した分光特性を得ることができる。なお、本図において、抵抗１８、４８は出力電流Ｉｏを圧縮する。また抵抗８２、８３及びキャパシタ８４、８５はカレントミラー回路の発振を抑制する。
【００４８】
以上の実施形態において、第１の抵抗１８は導電型が反対のトランジスタのエミッタ側に設けられても良い。図９は、反対導電型のトランジスタからなるカレントミラー回路に第１の抵抗１８を設けた例である。すなわち、Ｑ１、Ｑ２をラテラルＰＮＰトランジスタとし、第２の端子１２側にそれぞれのエミッタ側が接続される。この場合、第２の端子１２にはプラスの電源電圧Ｖｃｃが供給され、第１の端子１０は接地とされる。
【００４９】
また、トランジスタはバイポーラトランジスタとは限定されず、ＭＯＳＦＥＴや接合型ＦＥＴなどとしてもよい。この場合、ＰチャネルＭＯＦＥＴからなるカレントミラー回路とＮチャネルＭＯＳＦＥＴからなるカレントミラー回路とを組み合わせればよい。なお、ＭＯＳＦＥＴによる構成において、カレントミラー比はゲートの寸法比（ゲート幅Ｗ／ゲート長Ｌ）で決まる。
【００５０】
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明を構成するカレントミラー回路、電流源、受光素子、抵抗、及びトランジスタの配置、材質、形状、サイズ、導電型などに関して当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５１】
１０  第１の端子、１２  第２の端子、１６、１７、５４、６８  受光素子、１８  第１の抵抗、１９  電流源、２０、２１、３０、３１、３２カレントミラー回路、５０  第２の抵抗、５２  第３の抵抗、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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