(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子（１１ａ〜１１ｄ）、及び、複数の前記受光素子それぞれに入射する光の入射角度を規定する規定部（１３）を有し、複数の前記受光素子の出力信号に基づいた複数の検出信号（Ｖ１〜Ｖ３）を出力する検出信号出力部（１０）と、
前記検出信号に基づいて、前記受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセットパルス信号を生成するパルス生成部（３０）と、
前記検出信号と前記リセットパルス信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部（５０）と、
前記ＰＷＭ信号のデューティ比（Ｄ）に基づいて光の入射角度を算出する算出部（７０）と、を有し、
前記パルス生成部は、複数の前記検出信号の内、最も時間変化の大きい第１検出信号（Ｖ１）に基づいて、前記リセットパルス信号を生成し、
前記ＰＷＭ信号生成部は、前記リセットパルス信号に含まれるパルスが自身に入力された際における、前記第１検出信号を除く検出信号（Ｖ２，Ｖ３）の電圧を閾値電圧とし、この閾値電圧と前記第１検出信号との差分に基づいて、前記ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする光センサ。
【請求項２】
前記検出信号出力部は、複数の前記受光素子の出力信号を加算する加算部（１８ａ〜１８ｃ）を有し、
前記検出信号の少なくとも１つは、前記加算部の出力信号であることを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
【請求項３】
前記検出信号出力部は、２行２列に配置された４つの前記受光素子を有し、
前記規定部は、４つの前記受光素子に対応して、前記受光素子の上方に位置する遮光膜（１５）に形成された１つの開口部（１６）を有し、
４つの前記受光素子それぞれは平面矩形状を成し、隣り合う領域の間隔が等しく一定となっており、
前記加算部として、
４つの前記受光素子の出力信号を加算して、前記第１検出信号を出力する第１加算部（１８ａ）と、
第１行第１列目に位置する受光素子（１１ａ）若しくは第２行第２列目に位置する受光素子（１１ｄ）の出力信号、及び、第１行第２列目に位置する受光素子（１１ｂ）の出力信号を加算して、第２検出信号を出力する第２加算部（１８ｂ）と、
第１行第１列目に位置する受光素子若しくは第２行第２列目に位置する受光素子の出力信号、及び、第２行第１列目に位置する受光素子（１１ｃ）の出力信号を加算して、第３検出信号を出力する第３加算部（１８ｃ）と、を有することを特徴とする請求項２に記載の光センサ。
【請求項４】
前記受光素子の平面形状は正方形であり、
前記隣り合う領域の平面形状は、中心から４つの端部までの長さが相等しい十字形であることを特徴とする請求項３に記載の光センサ。
【請求項５】
前記検出信号出力部は、１行２列に配置された２つの前記受光素子（１１ａ，１１ｂ）と、１つの前記受光素子（１１ｃ）と、を有し、
前記規定部は、１行２列に配置された２つの前記受光素子に対応して、前記受光素子の上方に位置する遮光膜に形成された第１開口部（１６ａ）と、１つの前記受光素子に対応して、前記遮光膜に形成された第２開口部（１６ｂ）と、を有し、
１行２列に配置された２つの前記受光素子それぞれは平面矩形状を成し、隣り合う領域の間隔が等しく一定となり、
１行２列に配置された２つの前記受光素子それぞれは、前記第１開口部によって、行方向に沿う光の入射角度が規定され、
１つの前記受光素子は、前記第２開口部によって、列方向に沿う光の入射角度が規定されており、
前記加算部として、１行２列に配置された２つの前記受光素子の出力信号を加算して、前記第１検出信号を出力する第１加算部（１８ａ）を有し、
前記第１検出信号を除く検出信号として、１行２列に配置された２つの前記受光素子の一方の出力信号、及び、１つの前記受光素子の出力信号を有することを特徴とする請求項２に記載の光センサ。
【請求項６】
前記受光素子の平面形状は正方形であり、
前記隣り合う領域の平面形状は、矩形であることを特徴とする請求項５に記載の光センサ。
【請求項７】
前記検出信号出力部は、前記受光素子として、第１受光素子と、少なくとも１つの第２受光素子と、を有し、
前記第１受光素子の出力信号が、前記第１検出信号であり、
前記第２受光素子の出力信号が、前記第１検出信号を除く検出信号であることを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
【請求項８】
前記検出信号出力部は、前記受光素子に対応して、前記受光素子の上方に位置する遮光膜に形成された開口部を有し、
前記開口部は、前記第１受光素子に対応する第１開口部と、前記第２受光素子に対応する第２開口部と、を有し、
前記第１受光素子の受光面積は、前記第２受光素子の受光面積よりも広く、
前記受光素子と前記遮光膜とが並ぶ方向に沿って、前記第１受光素子の受光面に投影される第１開口部の投影面積は、前記第２受光素子の受光面に投影される第２開口部の投影面積よりも広くなっていることを特徴とする請求項７に記載の光センサ。
【請求項９】
前記リセットパルス信号は、電圧レベルの異なる第１信号と第２信号とから成り、
前記パルス生成部は、前記第１検出信号の電圧レベルが閾値以下の場合に第１信号、前記第１検出信号の電圧レベルが閾値より大きい場合に第２信号を出力する性質を有し、
前記受光素子は、電源とグランドとの間に逆接続されたフォトダイオードであり、
前記検出信号出力部は、前記受光素子のカソード電極と電源との間に設けられたスイッチ部（１７ａ〜１７ｄ）を有し、
前記スイッチ部は、前記第１信号が入力された際に駆動状態となり、前記電源と前記受光素子とが電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の光センサ。
【請求項１０】
前記ＰＷＭ信号生成部は、
前記閾値電圧を保持する保持部（５１）と、
該保持部から出力される前記閾値電圧が第１入力端子に入力され、前記第１検出信号が第２入力端子に入力されるコンパレータ（５２）と、を有することを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の光センサ。
【請求項１１】
前記リセットパルス信号は、電圧レベルの異なる第１信号と第２信号とから成り、
前記保持部は、前記コンパレータの第１入力端子に一端が接続され、他端が前記検出信号出力部に接続されたトランジスタ（５１ａ）と、前記第１入力端子と前記トランジスタとの間に一端が接続され、他端がグランドに接続されたコンデンサ（５１ｂ）と、を有し、
前記トランジスタは、前記第１信号が入力された際に駆動状態となることを特徴とする請求項１０に記載の光センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の受光素子の出力信号に基づいた複数の検出信号を出力する検出信号出力部と、複数の検出信号に基づいて光の入射角度を算出する算出部と、を備える光センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、受光領域に複数の受光素子が配置され、複数の受光素子のうちの特定の受光素子からの出力により少なくとも入射光の入射角に関する第１機能用の信号を得るとともに、当該受光素子を含めた他の受光素子からの出力により総受光量に関する第２機能用の信号を得る光センサが提案されている。受光素子は、入射光の量に応じた信号（光電流）を出力する機能を果たす。上記した光センサでは、複数の受光素子から出力される光電流に基づいて、太陽光の入射方向（仰角、左右角）を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５８２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、受光素子は、入射光の量に応じた信号（光電流）を出力するが、光の入射によって、受光素子に電荷が常時蓄積されると、蓄積される電荷が飽和することとなる。そのため、特許文献１には特に記載されていないが、受光素子に蓄積される電荷を所定時間毎にリセット（放電）する必要がある。このリセットする間隔が、受光素子に電荷が蓄積される時間に相当する。そのため、この時間を長くすることで、受光素子に蓄積される電荷の量を多くして、光の入射方向（入射角度）の検出精度を向上することも考えられる。しかしながら、入射光の光量が多い場合、受光素子に蓄積される電荷が飽和し、光の入射角度の検出精度が低下する虞がある。
【０００５】
受光素子に蓄積された電荷を放電する方法としては、外部回路から受光素子に、リセット信号を所定間隔で送る構成が考えられる。しかしながら、この構成の場合、受光素子に蓄積される電荷の量に関わらずに、リセット信号が受光素子に入力される。そのため、受光素子に蓄積される電荷が、所定量よりも少なくなったり、飽和したりして、光の入射角度の検出精度が低下する虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、光の入射角度の検出精度の低下が抑制された光センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明は、複数の受光素子（１１ａ〜１１ｄ）、及び、複数の受光素子それぞれに入射する光の入射角度を規定する規定部（１３）を有し、複数の受光素子の出力信号に基づいた複数の検出信号（Ｖ１〜Ｖ３）を出力する検出信号出力部（１０）と、検出信号に基づいて、受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセットパルス信号を生成するパルス生成部（３０）と、検出信号とリセットパルス信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部（５０）と、ＰＷＭ信号のデューティ比（Ｄ）に基づいて光の入射角度を算出する算出部（７０）と、を有し、パルス生成部は、複数の検出信号の内、最も時間変化の大きい第１検出信号（Ｖ１）に基づいて、リセットパルス信号を生成し、ＰＷＭ信号生成部は、リセットパルス信号に含まれるパルスが自身に入力された際における、第１検出信号を除く検出信号（Ｖ２，Ｖ３）の電圧を閾値電圧とし、この閾値電圧と第１検出信号との差分に基づいて、ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、受光素子（１１ａ〜１１ｄ）に電荷が蓄積される時間、すなわち、リセットパルス信号が入力される時間が、受光素子（１１ａ〜１１ｄ）に入射する光量によって決定される。そのため、受光素子に電荷が蓄積される時間が、外部回路から所定間隔で送られてくるリセット信号の入力間隔によって決定される構成とは異なり、受光素子（１１ａ〜１１ｄ）に蓄積される電荷が、所定量よりも少なくなったり、飽和したりすることが抑制される。これにより、光の入射角度の検出精度が低下することが抑制される。なお、光の入射角度の検出原理については、長くなるので、実施形態で説明する。
【０００９】
検出信号出力部は、複数の受光素子の出力信号を加算する加算部（１８ａ〜１８ｃ）を有し、検出信号の少なくとも一つは、加算部の出力信号である構成を採用することができる。この構成の場合、検出信号出力部は、２行２列に配置された４つの受光素子と、４つの受光素子に対応して、受光素子の上方に位置する遮光膜（１５）に形成された１つの開口部（１６）と、を有し、４つの受光素子それぞれは平面矩形状を成し、隣り合う領域の間隔が等しく一定となっており、加算部として、４つの受光素子の出力信号を加算して、第１検出信号を出力する第１加算部（１８ａ）と、第１行第１列目に位置する受光素子（１１ａ）若しくは第２行第２列目に位置する受光素子（１１ｄ）の出力信号、及び、第１行第２列目に位置する受光素子（１１ｂ）の出力信号を加算して、第２検出信号を出力する第２加算部（１８ｂ）と、第１行第１列目に位置する受光素子若しくは第２行第２列目に位置する受光素子の出力信号、及び、第２行第１列目に位置する受光素子（１１ｃ）の出力信号を加算して、第３検出信号を出力する第３加算部（１８ｃ）と、を有する構成が好ましい。
【００１０】
これによれば、１つの開口部（１６）を介して入射する光は、２行２列の４つの受光素子（１１ａ〜１１ｄ）それぞれの受光面と、２行２列の４つの受光素子（１１ａ〜１１ｄ）それぞれの隣り合う領域（以下、隣接領域）とに入射することとなる。したがって、開口部（１６）を介して入射する光の角度（以下、単に光の入射角度と示す）が変化したとしても、隣接領域に入射する光の入射面積（以下、非受光面積と示す）が一定であるならば、２行２列の４つの受光素子（１１ａ〜１１ｄ）それぞれの受光面に入射する光の入射面積の総和（以下、総受光面積と示す）も一定となる。
【００１１】
これに対して、本発明では、２行２列の４つの受光素子（１１ａ〜１１ｄ）それぞれが平面矩形状を成し、隣接領域の間隔が等しく一定となっている。これによれば、光の入射角度が変化したとしても、非受光面積が一定となるので、総受光面積も一定となる。したがって、光の入射角度によって、総受光面積が変化することが抑制され、光の受光量が低減することが抑制される。なお、言うまでもないが、上記した非受光面積と総受光面積との関係は、光の入射角度が、受光範囲内に納まっている時に成立する。
【００１２】
上記したように、入射角度が変化しても、総受光面積は一定となる。しかしながら、各受光素子の受光面に入射する光の入射面積（受光面積）は変化することとなる。例えば、行番号が増える方向に沿って光が入射する場合、第１行に位置する２つの受光素子（１１ａ，１１ｂ）それぞれの受光面積は減少するが、その減少した分だけ、第２行に位置する２つの受光素子（１１ｃ，１１ｄ）それぞれの受光面積は増加する。反対に、行番号が減る方向に沿って光が入射する場合、第２行に位置する受光素子（１１ｃ，１１ｄ）の受光面積は減少するが、その減少した分だけ、第１行に位置する受光素子（１１ａ，１１ｂ）の受光面積は増加する。したがって、第１行に位置する受光素子（１１ａ，１１ｂ）の受光面積、若しくは、第２行に位置する受光素子（１１ｃ，１１ｄ）の受光面積が、総受光面積に対してどれだけ変化したかを検出することで、行方向の光の入射角度（方位角若しくは仰角）を検出することができる。
【００１３】
また、列番号が増える方向に沿って光が入射する場合、第１列に位置する２つの受光素子（１１ａ，１１ｃ）それぞれの受光面積は減少するが、その減少した分だけ、第２列に位置する２つの受光素子（１１ｂ，１１ｄ）それぞれの受光面積は増加する。反対に、列番号が減る方向に沿って光が入射する場合、第２列に位置する受光素子（１１ｂ，１１ｄ）の受光面積は減少するが、その減少した分だけ、第１列に位置する受光素子（１１ａ，１１ｃ）の受光面積は増加する。したがって、第１列に位置する受光素子（１１ａ，１１ｃ）の受光面積、若しくは、第２列に位置する受光素子（１１ｂ，１１ｄ）の受光面積が、総受光面積に対してどれだけ変化したかを検出することで、列方向の光の入射角度（仰角若しくは方位角）を検出することができる。
【００１４】
以上、示したように、第１行に位置する受光素子（１１ａ，１１ｂ）の受光面積、若しくは、第２行に位置する受光素子（１１ｃ，１１ｄ）の受光面積と、第１列に位置する受光素子（１１ａ，１１ｃ）の受光面積、若しくは、第２列に位置する受光素子（１１ｂ，１１ｄ）の受光面積とが、総受光面積に対してどれだけ変化したかを検出することで、光の仰角と方位角とを検出することができる。
【００１５】
本発明に示したように、第１加算部（１８ａ）は、４つの受光素子（１１ａ〜１１ｄ）の出力信号を加算した第１検出信号（Ｖ１）を出力し、第２加算部（１８ｂ）は、受光素子（１１ａ）若しくは受光素子（１１ｄ）の出力信号と、受光素子（１１ｂ）の出力信号とを加算した第２検出信号（Ｖ２）を出力し、第３加算部（１８ｃ）は、受光素子（１８ａ）若しくは受光素子（１８ｄ）の出力信号と、受光素子（１１ｃ）の出力信号とを加算した第３検出信号（Ｖ３）を出力する。このように、第１検出信号（Ｖ１）は、総受光面積に依存し、第２，第３検出信号（Ｖ２，Ｖ３）は、仰角と方位角とに依存する。したがって、これら３つの検出信号（Ｖ１〜Ｖ３）に基づいて、光の入射角度を検出することができる。
【００１６】
ちなみに、受光素子の平面形状は正方形であり、隣り合う領域の平面形状は、中心から４つの端部までの長さが相等しい十字形である構成が好適である。これによれば、光の入射角度の検出範囲を等方的とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１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２】受光素子と開口部の概略構成を示す上面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】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。
【図５】受光素子と開口部の変形例を示す上面図である。
【図６】第２実施形態に係る光センサの変形例を示すブロック図である。
【図７】図６に示す光センサの第１受光素子と第１開口部の概略構成を示す上面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】図６に示す光センサの第２受光素子と第２開口部の概略構成を示す上面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図１１】図６に示す光センサの第３受光素子と第３開口部の概略構成を示す上面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。
【図１３】受光素子と開口部の変形例を示す上面図である。
【図１４】パルス生成部の変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図４に基づいて、本実施形態に係る光センサを説明する。以下においては、互いに直交の関係にある２方向を、仰角方向、方位角方向と示す。そして、図２では、受光素子１１ａ〜１１ｄの形成領域を明りょうとするために、遮光膜１５下の受光素子１１ａ〜１１ｄの外形輪郭線を破線で示し、開口部１６下の受光素子１１ａ〜１１ｄにドットのハッチングを入れている。
【００１９】
光センサ１００は、要部として、検出信号出力部１０と、パルス生成部３０と、ＰＷＭ信号生成部５０と、算出部７０と、遅延部９０と、を有する。検出信号出力部１０は、複数の受光素子１１ａ〜１１ｄを有し、該受光素子１１ａ〜１１ｄの出力信号に基づいた複数の検出信号を出力する。パルス生成部３０は、検出信号に基づいて、受光素子１１に蓄積された電荷をリセットするリセットパルス信号を生成し、ＰＷＭ信号生成部５０は、検出信号とリセットパルス信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。そして、算出部７０は、ＰＷＭ信号のデューティ比に基づいて光の入射角度を算出し、遅延部９０は、リセットパルス信号を遅延することで、リセットパルス信号が、ＰＷＭ信号生成部５０よりも早く受光素子１１ａ〜１１ｄに入力されることを抑制する。
【００２０】
検出信号出力部１０は、複数の受光素子１１ａ〜１１ｄと、複数の受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれに入射する光の入射角度を規定する規定部１３と、複数の受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれに対応したスイッチ部１７ａ〜１７ｄと、複数の受光素子１１ａ〜１１ｄの出力信号を加算する加算部１８ａ〜１８ｃと、を有する。受光素子１１ａ〜１１ｄは、ＰＮ接合を有するフォトダイオードであり、半導体基板１２に形成されている。図２及び図３に示すように、これら４つの受光素子１１ａ〜１１ｄは、方位角方向を行方向、仰角方向を列方向として２行２列に配置されている。第１受光素子１１ａが第１行第１列に配置され、第２受光素子１１ｂが第１行第２列に配置されている。また、第３受光素子１１ｃが第２行第１列に配置され、第４受光素子１１ｄが第２行２列に配置されている。
【００２１】
規定部１３は、半導体基板１２上に順次積層された透光膜１４と遮光膜１５、及び、遮光膜１５に形成された開口部１６を有する。図２及び図３に示すように、４つの受光素子１１ａ〜１１ｄに対応する１つの開口部１６が遮光膜１５に形成され、この開口部１６によって、受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれに入射する光の入射角度が規定されている。開口部１６によって規定される光の入射角度は、図３に破線で示すように、開口部１６を形作る縁と、開口部１６から仰角方向及び方位角方向に離れた受光素子１１ａ〜１１ｄの端部とを結ぶ線が成す角度θによってあらわされ、各受光素子１１ａ〜１１ｄに入射する光の入射角度は異なっている。なお、受光素子１１ａ〜１１ｄの詳細構成を説明するのは長くなるので、これについては後述する。
【００２２】
スイッチ部１７ａ〜１７ｄは、リセットパルス信号に含まれるパルスの入力によってＯＮ状態となるＭＯＳＦＥＴである。要素１１ｂ〜１１ｄ，１７ｂ〜１７ｄは、下記に示す要素１１ａ，１７ａと同様の構成となっており、同様の振る舞いを示す。そのため、要素１１ａ，１７ａだけを代表として説明し、その他の要素１１ｂ〜１１ｄ，１７ｂ〜１７ｄの説明を省略する。
【００２３】
図１に示すように、第１スイッチ部１７ａと第１受光素子１１ａとは、第１受光素子１１ａが逆接続される態様で、電源からグランドに向かって順次直列接続されている。そして、第１スイッチ部１７ａの制御電極に、パルス生成部３０の出力端子が遅延部９０を介して接続され、第１スイッチ部１７ａと第１受光素子１１ａとの間の中点が、第１加算部１８ａに接続されている。
【００２４】
リセットパルス信号に含まれるパルスが第１スイッチ部１７ａに入力されない限り、第１スイッチ部１７ａは非駆動状態にあり、その間、第１受光素子１１ａに電荷が蓄積され続ける。しかしながら、リセットパルス信号に含まれるパルスが第１スイッチ部１７ａに入力されると、第１スイッチ部１７ａは駆動状態になる。すると、受光素子１１ａに蓄積された電荷がリセット（放電）される。
【００２５】
第１受光素子１１ａへの電荷の蓄積は、上記したパルスの入力の終了と共に始まり、上記した中点の電位（以下、中点電位と示す）が下がり始める。この中点電位が、受光素子１１ａの出力信号に相当し、その低下速度は、入射光の強度と入射角度とに依存する。そのため、入射光の強度と第１受光素子１１ａが入射光を受光する面積（受光面積）とが大きくなればなるほど、中点電位の低下速度は速くなる。中点電位は、パルスの入力直後が最も高く、パルスの入力直前が最も低い。
【００２６】
第１加算部１８ａは、受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの出力信号を加算し、第２加算部１８ｂは、第１受光素子１１ａと第２受光素子１１ｂの出力信号を加算し、第３加算部１８ｃは、第１受光素子１１ａと第３受光素子１１ｃの出力信号を加算する。以下においては、第１加算部１８ａの出力信号を第１検出信号Ｖ１、第２加算部１８ｂの出力信号を第２検出信号Ｖ２、第３加算部１８ｃの出力信号を第３検出信号Ｖ３と示す。
【００２７】
図１に示すように、第１加算部１８ａの出力端子が、パルス生成部３０とＰＷＭ信号生成部５０それぞれに接続され、加算部１８ｂ，１８ｃそれぞれの出力端子が、ＰＷＭ信号生成部５０に接続されている。したがって、第１検出信号Ｖ１が、パルス生成部３０とＰＷＭ信号生成部５０それぞれに入力され、検出信号Ｖ２，Ｖ３それぞれが、ＰＷＭ信号生成部５０に入力される。
【００２８】
上記したように、第１検出信号Ｖ１は、受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの出力信号（中点電位）が加算された信号である。そのため、図４に実線で示すように、第１検出信号Ｖ１は、図４に破線で示された第２検出信号Ｖ２（第３検出信号Ｖ３）よりも時間変化が速くなっている。後述するように、第１検出信号Ｖ１の時間変化は、入射光の強度のみに依存し、入射光の入射角度には依存しない性質を有する。これに対して、検出信号Ｖ２，Ｖ３の時間変化は、入射光の強度だけではなく、入射光の入射角度にも依存する性質を有する。したがって、これら第１〜第３検出信号Ｖ１〜Ｖ３の性質の違いに基づいて、入射光の入射角度を検出することができるが、これついては後述する。
【００２９】
パルス生成部３０は、複数の検出信号Ｖ１〜Ｖ３の内、最も時間変化の大きい第１検出信号Ｖ１に基づいて、リセットパルス信号を生成するものである。パルス生成部３０は、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが閾値を上回ったか下回ったかに応じて、電圧レベルの異なる２つの信号（Ｈｉ信号とＬｏ信号）を出力するシュミットトリガ３１と、シュミットトリガ３１の出力信号の電圧レベルを反転するＮＯＴゲート３２と、を有する。
【００３０】
シュミットトリガ３１は、第１閾値と、第１閾値よりも電圧レベルの低い第２閾値と、を有し、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが第１閾値と第２閾値を下回った場合にＬｏ信号を出力し、第１検出信号の電圧レベルが第１閾値と第２閾値を上回った場合にＨｉ信号を出力する。そして、シュミットトリガ３１は、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが２つの閾値の間にある場合、第１閾値を下回る若しくは第２閾値を上回る前に出力していた信号を保持する性質を有する。
【００３１】
第１閾値の電圧レベルは、各受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれに電荷が蓄積されていない場合における第１検出信号Ｖ１の電圧レベルよりも低く、第２閾値の電圧レベルは、各受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれに蓄積される電荷が飽和された場合における第１検出信号Ｖ１の電圧レベルよりも高くなっている。したがって、各受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれに電荷が蓄積されていない場合、シュミットトリガ３１からはＨｉ信号が出力され続け、各受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれに蓄積される電荷が飽和される前に、シュミットトリガ３１からＬｏ信号が出力される。
【００３２】
上記したように、各受光素子１１ａ〜１１ｄに光が入射すると、各受光素子１１ａ〜１１ｄの出力信号の電圧レベルは低下し始める。そのため、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルも低下し始めるが、図４に一点鎖線で示す第２閾値を下回るまで、シュミットトリガ３１からはＨｉ信号が出力され続ける。しかしながら、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが第２閾値を下回ると、シュミットトリガ３１からＬｏ信号が出力される。したがって、図４に示すように、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが第２閾値を下回るまで、ＮＯＴゲート３２（パルス生成部３０）からＬｏ信号が出力され、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが第２閾値を下回ると、ＮＯＴゲート３２（パルス生成部３０）からＨｉ信号が出力される。このＮＯＴゲート３２から出力される信号が、リセットパルス信号に相当し、この信号に含まれるＨｉ信号が、上記した、リセットパルス信号のパルスに相当する。なお、Ｈｉ信号が、特許請求の範囲に記載の第１信号に相当し、Ｌｏ信号が、特許請求の範囲に記載の第２信号に相当する。
【００３３】
リセットパルス信号に含まれるＨｉ信号がスイッチ部１７ａ〜１７ｄに入力されると、受光素子１１ａ〜１１ｄに蓄積された電荷がリセット（放電）される。この結果、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが瞬時に第１閾値を上回り、ＮＯＴゲート３２からＬｏ信号が再び出力される。これにより、スイッチ部１７ａ〜１７ｄは再び非駆動状態となり、各受光素子１１ａ〜１１ｄは再び電荷の蓄積を開始する。これを常時繰り返すことで、図４に示すように、リセットパルス信号が生成され、受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの充放電が繰り返される。このように、リセットパルス信号の周期は、受光素子１１ａ〜１１ｄに蓄積される電荷の量によって決定され、受光素子１１ａ〜１１ｄに電荷が蓄積される時間は、ＮＯＴゲート３２からＨｉ信号が出力されるタイミング、すなわち、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが第２閾値を下回るタイミングによって決定されている。
【００３４】
ＰＷＭ信号生成部５０は、リセットパルス信号のパルスが自身に入力された際における、第１検出信号Ｖ１を除く検出信号Ｖ２，Ｖ３の電圧を閾値電圧とし、この閾値電圧と第１検出信号Ｖ１との差分に基づいて、ＰＷＭ信号を生成するものである。ＰＷＭ信号生成部５０は、加算部１８ｂ，１８ｃそれぞれに対応した、閾値電圧を保持する保持部５１と、保持部５１から出力される閾値電圧が反転入力端子に入力され、第１検出信号Ｖ１が非反転入力端子に入力されるコンパレータ５２と、を有する。保持部５１は、コンパレータ５２の反転入力端子に一端が接続され、他端が対応する加算部１８ｂ，１８ｃに接続されたトランジスタ５１ａと、反転入力端子とトランジスタ５１ａとの間に一端が接続され、他端がグランドに接続されたコンデンサ５１ｂと、を有する。トランジスタ５１ａは、リセットパルス信号に含まれるパルス（Ｈｉ信号）の入力によって駆動状態となる。
【００３５】
パルスがトランジスタ５１ａに入力されると、トランジスタ５１ａを介して、パルスがトランジスタ５１ａに入力された際における加算部１８ｂ，１８ｃそれぞれの出力信号（検出信号Ｖ２，Ｖ３）が、対応するコンデンサ５１ｂに保存される。このコンデンサ５１ｂに保存された検出信号Ｖ２，Ｖ３が、上記した閾値電圧（図４に示す二点差線）であり、この閾値電圧（検出信号Ｖ２，Ｖ３）が、対応するコンパレータ５２の反転入力端子に入力される。上記したように、コンパレータ５２の非反転入力端子に第１検出信号Ｖ１が入力されるが、図４に示すように、第１検出信号Ｖ１は、検出信号Ｖ２，Ｖ３よりも、時間変化が速い。そのため、第１検出信号Ｖ１は、第１検出信号Ｖ１がシュミットトリガ３１の第２閾値を下回る前に、検出信号Ｖ２，Ｖ３（閾値電圧）よりも下回る。この結果、図４に示すように、コンパレータ５２の出力信号の電圧レベルが、リセットパルス信号の一周期の間に一度反転し、リセットパルス信号と同一の周期を持つＰＷＭ信号が、コンパレータ５２から出力される。ＰＷＭ信号のパルス周期ｔ１は、リセットパルス信号の周期、すなわち、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが第２閾値を下回るまでの期間を示し、その値は、第１検出信号Ｖ１に依存している。そして、ＰＷＭ信号のパルス幅ｔ２は、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが検出信号Ｖ２，Ｖ３の電圧レベルを下回るまでの時間を示し、その値は、第１検出信号Ｖ１と検出信号Ｖ２，Ｖ３の差分に依存している。
【００３６】
算出部７０は、ＰＷＭ信号のデューティ比ｔ２／ｔ１（＝Ｄ）に基づいて、光の入射角度を算出するものである。上記したように、パルス周期ｔ１は、第１検出信号Ｖ１に依存し、パルス幅ｔ２は、第１検出信号Ｖ１と検出信号Ｖ２，Ｖ３の差分に依存している。また、後述するように、第１検出信号Ｖ１の時間変化は、入射光の強度のみに依存し、入射光の入射角度には依存しない性質を有する。これに対して、検出信号Ｖ２，Ｖ３の時間変化は、入射光の強度だけではなく、入射光の入射角度にも依存する性質を有する。そのため、デューティ比Ｄは、入射光の入射角度を表す値となっている。
【００３７】
遅延部９０は、リセットパルス信号が、トランジスタ５１ａよりも前に、スイッチ部１７ａ〜１７ｄに入力されることを抑制するものである。上記したように、リセットパルス信号のパルスがトランジスタ５１ａに入力され、トランジスタ５１ａが駆動状態となった場合に、加算部１８ｂ，１８ｃの出力信号（検出信号Ｖ２，Ｖ３）が対応するコンデンサ５１ｂに保存される。しかしながら、リセットパルス信号のパルスがトランジスタ５１ａよりも前に、スイッチ部１７ａ〜１７ｄに入力され、トランジスタ５１ａが駆動状態になるよりも前に、スイッチ部１７ａ〜１７ｄが駆動状態となった場合、受光素子１１ａ〜１１ｄに蓄積された電荷はキャンセルされ、そのキャンセルされた際における検出信号Ｖ２，Ｖ３が、コンデンサ５１ｂに保存されることとなる。これでは、受光素子１１ａ〜１１ｄに入射した光量に応じた検出信号Ｖ２，Ｖ３が、コンデンサ５１ｂに保存されなくなる。このような事態が生じることを抑制するために、パルス生成部３０とスイッチ部１７ａ〜１７ｄが遅延部９０を介して間接的に接続され、パルス生成部３０とＰＷＭ信号生成部５０とが直接的に接続されている。
【００３８】
次に、受光素子１１ａ〜１１ｄの詳細構成とともに、入射光の入射角度の検出原理を説明する。図２及び図３に示すように、４つの受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれは平面矩形状を成し、隣り合う領域（以下、隣接領域と示す）の間隔が等しく一定となっている。隣接領域について詳しく言えば、第１受光素子１１ａと第２受光素子１１ｂとの間の隣接領域の幅Ｌ１と、第３受光素子１１ｃと第４受光素子１１ｄとの間の隣接領域の幅Ｌ２とが等しく、第１受光素子１１ａと第３受光素子１１ｃとの間の隣接領域の幅Ｌ３と、第２受光素子１１ｂと第４受光素子１１ｄとの間の隣接領域の幅Ｌ４とが等しくなっている。また、膜１４，１５が積層する方向（以下、高さ方向と示す）に沿って、４つの受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの受光面に投影される開口部１６の投影面積が等しくなっている。
【００３９】
図２に示すように、本実施形態では、受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの平面形状が正方形となっている。そして、隣接領域の平面形状が、中心から４つの端部までの長さが相等しい十字形となっており、幅Ｌ１〜Ｌ４それぞれが等しくなっている。また、開口部１６の平面形状も正方形となっており、開口部１６の中心と隣接領域の中心とが、高さ方向で一致している。高さ方向に沿う光が、開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合、各受光素子１１ａ〜１１ｄの受光面に入射する領域（以下、受光領域と示す）は正方形となり、隣接領域に入射する領域（以下、非受光領域と示す）は、中心から４つの端部までの長さが相等しい十字形となる。光の入射角度が、受光範囲内に納まっている場合、開口部１６を介して、半導体基板１２に入射する光の入射範囲は、受光領域と非受光領域との和によってあらわされる。なお、光の入射角度が、受光範囲内に納まっている場合とは、受光素子１１ａ〜１１ｄいずれかの受光領域の面積（以下、受光面積と示す）がゼロとならず、光の入射範囲に、受光領域及び非受光領域のみが含まれる場合である。
【００４０】
例えば、仰角方向に沿い、行番号が増える方向に沿う光が開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合、第１行に位置する２つの受光素子１１ａ，１１ｂそれぞれの受光面に入射する入射面積（受光面積）は減少する。しかしながら、その減少した分だけ、第２行に位置する２つの受光素子１１ｃ，１１ｄそれぞれの受光面積は増加するので、受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの受光面積の総和（以下、総受光面積と示す）は、一定となる。反対に、仰角方向に沿い、行番号が減る方向に沿って光が入射する場合、第２行に位置する受光素子１１ｃ，１１ｄの受光面積は減少するが、その減少した分だけ、第１行に位置する受光素子１１ａ，１１ｂの受光面積は増加するので、総受光面積は一定となる。また、いずれの場合においても、非受光領域の形状は変化するが、隣接領域の間隔が等しく一定なので、非受光領域の面積（以下、非受光面積と示す）も一定となる。
【００４１】
方位角方向に沿い、列番号が増減する方向に沿う光が開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合も同様である。例えば、方位角方向に沿い、列番号が増える方向に沿う光が開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合、第１列に位置する２つの受光素子１１ａ，１１ｃそれぞれの受光面積は減少するが、その減少した分だけ、第２列に位置する２つの受光素子１１ｂ，１１ｄそれぞれの受光面積は増加するので、総受光面積は一定となる。反対に、方位角方向に沿い、列番号が減る方向に沿う光が開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合、第２列に位置する受光素子１１ｂ，１１ｄの受光面積は減少するが、その減少した分だけ、第１列に位置する受光素子１１ａ，１１ｃの受光面積は増加するので、総受光面積は一定となる。また、いずれの場合においても、非受光領域の形状は変化するが、隣接領域の間隔が等しく一定なので、非受光面積も一定となる。
【００４２】
更に言えば、例えば、列番号が減り、且つ、行番号が増える方向に沿う光が開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合においても同様である。受光素子１１ａ，１１ｂ，１１ｄそれぞれの受光面積は減少するが、その減少した分だけ、第３受光素子１１ｃの受光面積は増加するので、総受光面積は一定となる。同様にして、列番号が減り、且つ、行番号が減る方向に沿う光、列番号が増え、且つ、行番号が増える方向に沿う光、及び、列番号が増え、且つ、行番号が減る方向に沿う光のいずれかが、開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合においても、総受光面積は一定となり、非受光面積も一定となる。なお、言うまでもないが、上記した非受光面積と総受光面積との関係は、光の入射角度が、受光範囲内に納まっている場合に成立する。
【００４３】
以上、示したように、行番号が増減する方向に沿う光が開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合、第１行に位置する２つの受光素子１１ａ，１１ｂそれぞれの受光面積が減増する。しかしながら、その減増した分だけ、第２行に位置する２つの受光素子１１ｃ，１１ｄそれぞれの受光面積が増減する。また、列番号が増減する方向に沿う光が開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合、第１列に位置する２つの受光素子１１ａ，１１ｃそれぞれの受光面積が減増する。しかしながら、その減増した分だけ、第２列に位置する２つの受光素子１１ｂ，１１ｄそれぞれの受光面積が増減する。
【００４４】
これらによれば、第１行に位置する受光素子１１ａ，１１ｂの受光面積若しくは第２行に位置する受光素子１１ｃ，１１ｄの受光面積が、総受光面積に対してどれだけ変化したかを検出することで、仰角方向の光の入射角度（仰角）を検出することができる。また、第１列に位置する受光素子１１ａ，１１ｃの受光面積若しくは第２列に位置する受光素子１１ｂ，１１ｄの受光面積が、総受光面積に対してどれだけ変化したかを検出することで、方位角方向の光の入射角度（方位角）を検出することができる。
【００４５】
これに対して、本実施形態では、第１加算部１８ａにて受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの信号を加算した第１検出信号Ｖ１を出力し、第２加算部１８ｂにて第１受光素子１１ａと第２受光素子１１ｂの出力信号を加算した第２検出信号Ｖ２を出力し、第３加算部１８ｃにて第１受光素子１１ａと第３受光素子１１ｃの出力信号を加算した第３検出信号Ｖ３を出力する。したがって、総受光面積に依存する第１検出信号Ｖ１に対して、第１行に位置する受光素子１１ａ，１１ｂの受光面積に依存する第２検出信号Ｖ２がどれだけ変化したかを検出することで、仰角を検出することができる。また、総受光面積に依存する第１検出信号Ｖ１に対して、第１列に位置する受光素子１１ａ，１１ｃの受光面積に依存する第３検出信号Ｖ３がどれだけ変化したかを検出することで、方位角を検出することができる。
【００４６】
上記したように、検出信号Ｖ１〜Ｖ３は、受光素子１１ａ〜１１ｄへの電荷の蓄積によって、時間変化する。しかしながら、総受光面積は一定なので、第１検出信号Ｖ１の時間変化は、入射光の強度のみに依存し、入射光の入射角度には依存しない性質を有する。これに対して、入射光の入射角度に応じて、各受光素子１１ａ〜１１ｄの受光面積は変動する。そのため、検出信号Ｖ２，Ｖ３の時間変化は、入射光の強度だけではなく、入射光の入射角度にも依存する性質を有する。
【００４７】
そして、ＰＷＭ信号生成部５０は、第１検出信号Ｖ１に依存するパルス周期ｔ１と、第１検出信号Ｖ１と検出信号Ｖ２，Ｖ３の差分に依存するパルス幅ｔ２を有するＰＷＭ信号を出力する。
【００４８】
また、算出部７０は、ＰＷＭ信号のデューティ比ｔ２／ｔ１（＝Ｄ）を算出する。この値は、第１検出信号Ｖ１に対して第２検出信号Ｖ２がどれだけ変化したか、第１検出信号Ｖ１に対して第３検出信号Ｖ３がどれだけ変化したか、を示している。そのため、デューティ比Ｄを検出することで、入射光の入射角度が検出される。なお、言うまでもないが、入射光の強度は、第１検出信号Ｖ１に依存するパルス周期ｔ１によって検出される。
【００４９】
次に、本実施形態に係る光センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、受光素子１１ａ〜１１ｄに電荷が蓄積される時間、すなわち、リセットパルス信号のパルスが入力される時間が、受光素子１１ａ〜１１ｄに入射する光量によって決定される。そのため、受光素子に電荷が蓄積される時間が、外部回路から所定間隔で送られてくるリセット信号の入力間隔によって決定される構成とは異なり、受光素子１１ａ〜１１ｄに蓄積される電荷が、所定量よりも少なくなったり、飽和したりすることが抑制される。これにより、光の入射角度の検出精度が低下することが抑制される。
【００５０】
受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの平面形状が正方形となっており、隣接領域の平面形状が、中心から４つの端部までの長さが相等しい十字形となっている。これによれば、光の入射角度の検出範囲を等方的とすることができる。
【００５１】
第１実施形態では、受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの平面形状が正方形となっている例を示した。しかしながら、受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれは平面長方形状でも良い。
【００５２】
第１実施形態では、隣接領域の平面形状が、中心から４つの端部までの長さが相等しい十字形となっており、幅Ｌ１〜Ｌ４それぞれが等しい例を示した。しかしながら、隣接領域の形状としては、幅Ｌ１と幅Ｌ２とが等しく、幅Ｌ３と幅Ｌ４とが等しい十字形であれば良い。
【００５３】
第１実施形態では、開口部１６の平面形状が正方形である例を示した。しかしながら、開口部１６の平面形状としては上記例に限定されず、例えば、長方形を採用することができる。
【００５４】
第１実施形態では、開口部１６の中心と隣接領域の中心とが、高さ方向で一致している例を示した。しかしながら、高さ方向に沿って、４つの受光素子１１ａ〜１１ｄそれぞれの受光面に投影される開口部１６の投影面積が等しい、という関係が満たされるのであれば、開口部１６の中心と隣接領域の中心とが、高さ方向で一致していなくとも良い。
【００５５】
第１実施形態では、第２加算部１８ｂは、第１受光素子１１ａと第２受光素子１１ｂの出力信号を加算し、第３加算部１８ｃは、第１受光素子１１ａと第３受光素子１１ｃの出力信号を加算する例を示した。しかしながら、第２加算部１８ｂは、第４受光素子１１ｄと第２受光素子１１ｂの出力信号を加算し、第３加算部１８ｃは、第４受光素子１１ｄと第３受光素子１１ｃの出力信号を加算する構成を採用することもできる。
【００５６】
また、第１実施形態では、検出信号出力部１０は、３つの加算部１８ａ〜１８ｃを有する例を示した。しかしながら、加算部の数としては、上記例に限定されない。図示しないが、上記した第１〜第３加算部１８ａ〜１８ｃに加えて、第４受光素子１１ｄと第２受光素子１１ｂの出力信号を加算する第４加算部、第４受光素子１１ｄと第３受光素子１１ｃの出力信号を加算する第５加算部を有する構成を採用することもできる。
【００５７】
第１実施形態では、検出信号出力部１０は、２行２列に配置された受光素子１１ａ〜１１ｄと、これらに対応した１つの開口部１６を有する例を示した。しかしながら、検出信号出力部１０は、図５に示すように、１行２列に配置された２つの受光素子１１ａ，１１ｂと、２つの受光素子１１ａ，１１ｂに対応して、受光素子１１ａ，１１ｂの上方に位置する遮光膜１５に形成された１つの第１開口部１６ａと、１つの受光素子１１ｃと、１つの受光素子１１ｃに対応して、受光素子の１１ｃの上方に位置する遮光膜１５に形成された１つの第２開口部１６ｂと、を有する構成を採用することもできる。
【００５８】
図５に示す変形例では、３つの受光素子１１ａ〜１１ｃそれぞれの平面形状は矩形状を成し、２つの受光素子１１ａ，１１ｂの隣り合う領域の間隔が等しく一定となっている。そして、２つの受光素子１１ａ，１１ｂそれぞれの受光面に高さ方向に沿って投影される第１開口部１６ａの投影面積が等しくなっており、高さ方向に沿う光が、開口部１６を介して半導体基板１２に入射する場合、各受光素子１１ａ，１１ｂの受光領域は相等しく、非受光領域は矩形となっている。光の入射角度が、受光範囲内に納まっている場合、第１開口部１６ａを介して、半導体基板１２に入射する光の入射範囲は、受光領域と非受光領域との和によってあらわされる。また、受光素子１１ａ，１１ｂは、第１開口部１６ａによって、行方向に沿う光の入射角度が規定されている。これに対して、受光素子１１ｃは、第２開口部１６ｂによって、列方向に沿う光の入射角度が規定されている。
【００５９】
図５に示す変形例の場合、検出信号出力部１０は、１行２列に配置された２つの受光素子１１ａ，１１ｂの出力信号を加算して、第１検出信号Ｖ１を出力する第１加算部１８ａを有する。そして、受光素子１１ａ，１１ｂのいずれか一方の出力信号が第２検出信号Ｖ２、受光素子１１ｃの出力信号が第３検出信号Ｖ３に相当する。したがって、第１検出信号Ｖ１の時間変化は、入射光の強度のみに依存し、入射光の入射角度には依存しない性質を有する。これに対して、検出信号Ｖ２，Ｖ３の時間変化は、入射光の強度だけではなく、入射光の入射角度にも依存する性質を有する。このような性質を有する検出信号Ｖ１〜Ｖ３が、パルス生成部３０とＰＷＭ信号生成部５０それぞれに入力され、第１実施形態と同様に、パルス生成部３０にて、第１検出信号Ｖ１に基づいてリセットパルス信号が生成され、ＰＷＭ信号生成部５０にて、ＰＷＭ信号が生成される。そのため、図５に示す変形例の場合、第１実施形態の光センサ１００と同様の作用効果を奏する。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図６〜図１２に基づいて説明する。第２実施形態に係る光センサ１００は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態で示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与している。
【００６１】
第１実施形態では、検出信号出力部１０が、加算部１８ａ〜１８ｃを有する例を示した。これに対し、本実施形態に係る光センサ１００は、図６に示すように、加算部１８ａ〜１８ｃを有さない点を第１の特徴とする。
【００６２】
第１実施形態では、検出信号出力部１０が、４つの受光素子１１ａ〜１１ｄに対して１つの開口部１６を有する例を示した。これに対し、本実施形態に係る光センサ１００は、図７〜図１２に示すように、３つの受光素子１１ａ〜１１ｃを有し、各受光素子１１ａ〜１１ｃに対応する３つの開口部１６ａ〜１６ｃを有する点を第２の特徴とする。
【００６３】
上記したように、検出信号出力部１０は、加算部１８ａ〜１８ｃを有さない。そのため、各受光素子１１ａ〜１１ｃの出力信号が、検出信号Ｖ１〜Ｖ３として、検出信号出力部１０から出力される。
【００６４】
図７〜図１２に示すように、第１受光素子１１ａの受光面積は、受光素子１１ｂ，１１ｃの受光面積よりも広くなっており、高さ方向に沿って、第１受光素子１１ａの受光面に投影される第１開口部１６ａの投影面積は、受光素子１１ｂ，１１ｃの受光面に投影される開口部１６ｂ，１６ｃの投影面積よりも広くなっている。
【００６５】
図７及び図８に示すように、光の入射角度が、受光範囲内に納まっている場合、第１開口部１６ａを介して、半導体基板１２に入射する光の入射範囲は、受光領域によってあらわされる。これに対して、図９〜図１２に示すように、第２受光素子１１ｂは、第２開口部１６ｂによって、方位角方向に沿う光の入射角度が規定され、第３受光素子１１ｃは、第３開口部１６ｃによって、仰角方向に沿う光の入射角度が規定されている。したがって、第１実施形態と同様にして、第１検出信号Ｖ１の時間変化は、入射光の強度のみに依存し、入射光の入射角度には依存しない性質を有する。そして、検出信号Ｖ２，Ｖ３の時間変化は、入射光の強度だけではなく、入射光の入射角度にも依存する性質を有する。
【００６６】
このような性質を有する検出信号Ｖ１〜Ｖ３が、パルス生成部３０とＰＷＭ信号生成部５０それぞれに入力される。パルス生成部３０にて、第１検出信号Ｖ１に基づいてリセットパルス信号が生成され、ＰＷＭ信号生成部５０にて、検出信号Ｖ１〜Ｖ３とリセットパルス信号とに基づいてＰＷＭ信号が生成される。これは、第１実施形態と同様である。以上から、本実施形態に係る光センサ１００は、第１実施形態に記載の光センサ１００と同等の作用効果を奏する。
【００６７】
なお、第２実施形態では、検出信号出力部１０が、３つの受光素子１１ａ〜１１ｃを有する例を示した。しかしながら、仰角方向若しくは方位角方向のみを検出する場合、検出信号出力部１０が、第１受光素子１１ａの他に、第２受光素子１１ｂ若しくは第３受光素子１１ｃを有する構成を採用することもできる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００６９】
各実施形態では、受光素子１１ａ〜１１ｄの形状が矩形である例を示した。しかしながら、受光素子１１ａ〜１１ｄの形状としては、上記例に限定されず、例えば、図１３に示すように、円形を採用することもできる。
【００７０】
各実施形態では、開口部１６の形状が矩形である例を示した。しかしながら、開口部１６の形状としては、上記例に限定されず、例えば、図１３に示すように、円形を採用することもできる。
【００７１】
各実施形態では、パルス生成部３０は、シュミットトリガ３１とＮＯＴゲート３２を有する例を示した。しかしながら、パルス生成部３０の構成としては、上記例に限定されず、例えば、図１４に示すように、パルス生成部３０は、第１検出信号Ｖ１の電圧レベルが閾値を上回ったか下回ったかに応じて、電圧レベルの異なる２つの信号（Ｈｉ信号とＬｏ信号）を出力するコンパレータ３３と、コンパレータ３３の出力信号の電圧レベルを反転するＮＯＴゲート３２と、を有する構成の採用することもできる。なお、ＮＯＴゲート３２の数としては、奇数であれば適宜採用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０・・・検出信号出力部
１１ａ〜１１ｄ・・・受光素子
３０・・・パルス生成部
５０・・・ＰＷＭ信号生成部
７０・・・算出部
１００・・・光センサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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