(57)【要約】  小型で感度が良好な光検出装置を提供する。  光検出装置１０は、分光特性の異なるフォトダイオード１、２のカソード端子を開放端状態とし、一定時間の間にこれらに蓄積された電荷の差分から所望の波長領域の光強度を検出する。フォトダイオード１、２は、電荷を蓄積する方式であるため、光電流が小さくてもこれを蓄積して検出に必要な電荷を得ることができ、フォトダイオード１、２を形成する半導体装置の小型化・高検知能力化を図ることができる。また、光強度に従って電荷の蓄積時間を可変として広いダイナミックレンジを実現したり、差分検出に必要な要素を差分検出時に間欠駆動して電力消費量を抑えたり、あるいは、出力を平均化してフリッカの影響を低減することもできる。
2009081971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光によって電荷を発生する第１の受光素子と、
受光した光によって電荷を発生し、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子と、
前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、前記発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷の差分を取得する差分取得手段と、
前記取得した差分を出力する差分出力手段と、
を具備したことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記蓄積手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の所定の電極を電気的に開放端とすることにより、前記電荷を蓄積させることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子の前記所定の電極は、所定のスイッチを介して、これらの受光素子に蓄積された電荷をリセットするための定電圧源に接続しており、前記蓄積手段は、前記スイッチをオフすることにより、前記所定の電極を電気的に開放端とすることを特徴とする請求項２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記差分取得手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の、前記所定の電極間の電圧差によって、前記蓄積した電荷の差分を取得することを特徴とする請求項２、又は請求項３に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の前記所定の電極を所定の定電圧源に接続することにより、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記蓄積手段が電荷を蓄積する時間を光の強さに応じて変更する変更手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記差分取得手段を、前記差分出力手段が差分を出力するタイミングで駆動する駆動手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
【請求項８】
光源が発する光強度の変動によって前記差分出力手段が出力する差分に生じる変動を緩和する緩和手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項７までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
【請求項９】
受光した光によって電荷を発生し、入射する所望の波長の入射光以外の光を遮光する第１の遮光手段が設けられた第１の受光素子と、
前記第１の受光素子と同じ分光特性を有し、入射する光を遮光する第２の遮光手段が設けられた第２の受光素子と、
前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷の差分を取得する差分取得手段と、
前記取得した差分を出力する差分出力手段と、
を具備したことを特徴とする光検出装置。
【請求項１０】
前記出力した差分が所定値に達した場合に前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷と前記差分取得手段による差分を初期値にリセットした後、前記蓄積手段に電荷を再度蓄積させるリセット手段と、
所定期間を計測する所定期間計測手段と、
前記計測した所定期間に前記リセット手段がリセットした回数に基づいて光の強度を出力する光強度出力手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１、又は請求項９に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記リセット手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子が電荷の蓄積を開始した後に、前記差分取得手段のリセット状態を解除することを特徴とする請求項１０に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記所定期間計測手段は、前記差分出力手段が差分を出力している合計時間が所定時間に達するまでの期間を計測することを特徴とする請求項１０、又は請求項１１に記載の光検出装置。
【請求項１３】
所定のクロック数のクロック信号を発生するクロック信号発生手段と、
前記発生したクロック信号により、前記差分出力手段が差分を出力している間のクロック数を計数するクロック数計数手段と、
を具備し、
前記所定期間計測手段は、前記計数したクロック数が所定値に達することにより前記期間を計測することを特徴とする請求項１２に記載の光検出装置。
【請求項１４】
受光した光によって電荷を発生し、入射する所望の波長の入射光以外の光を遮光する遮光手段が設けられた受光素子と、
前記受光素子に発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、
前記受光素子に蓄積させた電荷量を取得する電荷量取得手段と、
前記取得した電荷量を出力する電荷量出力手段と、
を具備したことを特徴とする光検出装置。
【請求項１５】
前記出力した電荷量が所定値に達した場合に前記受光素子に蓄積された電荷を初期値にリセットした後、前記蓄積手段に電荷を再度蓄積させるリセット手段と、
所定期間を計測する所定期間計測手段と、
前記計測した所定期間に前記リセット手段がリセットした回数に基づいて光の強度を出力する光強度出力手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１４に記載の光検出装置。
【請求項１６】
前記所定期間計測手段は、前記電荷量出力手段が電荷量を出力している合計時間が所定時間に達するまでの期間を計測することを特徴とする請求項１５に記載の光検出装置。
【請求項１７】
所定のクロック数のクロック信号を発生するクロック信号発生手段と、
前記発生したクロック信号により、前記電荷量出力手段が電荷量を出力している間のクロック数を計数するクロック数計数手段と、
を具備し、
前記所定期間計測手段は、前記計数したクロック数が所定値に達することにより前記期間を計測することを特徴とする請求項１６に記載の光検出装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置と、
画像を表示する画像表示手段と、
前記光検出装置の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、
前記判断した明るさに応じて前記画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、
を具備したことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出装置、及び画像表示装置に関し、例えば、受光素子を用いて外界の照度を測定するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶画面のバックライトの輝度を調節したり、街灯を自動的に点灯したりなど、照度計で外界の明るさを測定して対象を制御することが行われている。
このような照度計には、受光した光の強さ（光強度）を、それに応じた電流に変換する受光素子が用いられている。【０００３】
しかし、受光素子の材料であるシリコン（Ｓｉ）は赤外光に感度のピークを有するため、例えば、可視光や紫外光など、所定の波長領域の光に対してセンサの感度を得るために、当該波長領域で差分を生じ、その他の領域で出力がキャンセルするような分光特性の異なる２つの受光素子を組み合わせて所望の分光特性を得ている。【０００４】
このように、分光特性の異なる受光素子を適当に組み合わせることにより、可視光での光を検出して肉眼に近い分光特性を実現したり、紫外光を検知したりすることができる。
このように２つの受光素子を組み合わせて所望の分光特性を得る技術として次の特許文献１の「半導体光検出装置」がある。
【特許文献１】特開平１−２０７６４０号公報
【０００５】
この技術は、Ｐ型基板上に深さの異なるＮ型層を２つ形成することにより分光特性の異なるフォトダイオードを２つ形成し、両者の電流の差分をとることにより紫外領域での光を検知するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来技術においては、ＳＮ比を改善して感度を高めるには、受光素子の電流を大きくする必要があり、そのためには受光素子自体を大きくする必要があった。
受光素子が大きくなると、当該受光素子が形成されているＩＣチップも大型化し、センサの小型化が困難であるという問題があった。【０００７】
そこで、本発明は、小型で感度が良好な光検出装置など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】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、受光した光によって電荷を発生する第１の受光素子と、受光した光によって電荷を発生し、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子と、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、前記発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷の差分を取得する差分取得手段と、前記取得した差分を出力する差分出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記蓄積手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の所定の電極を電気的に開放端とすることにより、前記電荷を蓄積させることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子の前記所定の電極は、所定のスイッチを介して、これらの受光素子に蓄積された電荷をリセットするための定電圧源に接続しており、前記蓄積手段は、前記スイッチをオフすることにより、前記所定の電極を電気的に開放端とすることを特徴とする請求項２に記載の光検出装置を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記差分取得手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の、前記所定の電極間の電圧差によって、前記蓄積した電荷の差分を取得することを特徴とする請求項２、又は請求項３に記載の光検出装置を提供する。
請求項５に記載の発明では、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の所定の電極を前記所定の定電圧源に接続することにより、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置を提供する。
請求項６に記載の発明では、前記蓄積手段が電荷を蓄積する時間を光の強さに応じて変更する変更手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置を提供する。
請求項７に記載の発明では、前記差分取得手段を、前記差分出力手段が差分を出力するタイミングで駆動する駆動手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置を提供する。
請求項８に記載の発明では、光源が発する光強度の変動によって前記差分出力手段が出力する差分に生じる変動を緩和する緩和手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項７までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置を提供する。
請求項９に記載の発明では、受光した光によって電荷を発生し、入射する所望の波長の入射光以外の光を遮光する第１の遮光手段が設けられた第１の受光素子と、前記第１の受光素子と同じ分光特性を有し、入射する光を遮光する第２の遮光手段が設けられた第２の受光素子と、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷の差分を取得する差分取得手段と、前記取得した差分を出力する差分出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置を提供する。
請求項１０に記載の発明では、前記出力した差分が所定値に達した場合に前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷と前記差分取得手段による差分を初期値にリセットした後、前記蓄積手段に電荷を再度蓄積させるリセット手段と、所定期間を計測する所定期間計測手段と、前記計測した所定期間に前記リセット手段がリセットした回数に基づいて光の強度を出力する光強度出力手段と、を具備したことを特徴とする請求項１、又は請求項９に記載の光検出装置を提供する。
請求項１１に記載の発明では、前記リセット手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子が電荷の蓄積を開始した後に、前記差分取得手段のリセット状態を解除することを特徴とする請求項１０に記載の光検出装置を提供する。
請求項１２に記載の発明では、前記所定期間計測手段は、前記差分出力手段が差分を出力している合計時間が所定時間に達するまでの期間を計測することを特徴とする請求項１０、又は請求項１１に記載の光検出装置を提供する。
請求項１３に記載の発明では、所定のクロック数のクロック信号を発生するクロック信号発生手段と、前記発生したクロック信号により、前記差分出力手段が差分を出力している間のクロック数を計数するクロック数計数手段と、を具備し、前記所定期間計測手段は、前記計数したクロック数が所定値に達することにより前記期間を計測することを特徴とする請求項１２に記載の光検出装置を提供する。
請求項１４に記載の発明では、受光した光によって電荷を発生し、入射する所望の波長の入射光以外の光を遮光する遮光手段が設けられた受光素子と、前記受光素子に発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、前記受光素子に蓄積させた電荷量を取得する電荷量取得手段と、前記取得した電荷量を出力する電荷量出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置を提供する。
請求項１５に記載の発明では、前記出力した電荷量が所定値に達した場合に前記受光素子に蓄積された電荷を初期値にリセットした後、前記蓄積手段に電荷を再度蓄積させるリセット手段と、所定期間を計測する所定期間計測手段と、前記計測した所定期間に前記リセット手段がリセットした回数に基づいて光の強度を出力する光強度出力手段と、を具備したことを特徴とする請求項１４に記載の光検出装置を提供する。
請求項１６に記載の発明では、前記所定期間計測手段は、前記電荷量出力手段が電荷量を出力している合計時間が所定時間に達するまでの期間を計測することを特徴とする請求項１５に記載の光検出装置を提供する。
請求項１７に記載の発明では、所定のクロック数のクロック信号を発生するクロック信号発生手段と、前記発生したクロック信号により、前記電荷量出力手段が電荷量を出力している間のクロック数を計数するクロック数計数手段と、を具備し、前記所定期間計測手段は、前記計数したクロック数が所定値に達することにより前記期間を計測することを特徴とする請求項１６に記載の光検出装置を提供する。
請求項１８に記載の発明では、請求項１から請求項１７までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置と、画像を表示する画像表示手段と、前記光検出装置の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、前記判断した明るさに応じて前記画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、を具備したことを特徴とする画像表示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型で感度良好な光検出装置などを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】フォトダイオードが形成された半導体装置の構造の一例を示した図である。
【図２】フォトダイオードの分光特性を模式的に表した図である。
【図３】光検出装置の構成を説明するための図である。
【図４】フォトダイオードの出力の飽和を説明するための模式図である。
【図５】変形例に係る光検出装置の構成を示した図である。
【図６】変形例に係る光検出装置の構成を示した図である。
【図７】変形例に係る光検出装置の構成を示した図である。
【図８】他の実施の形態に係る半導体装置の構造を示した図である。
【図９】変形例に係る半導体装置の構造を示した図である。
【図１０】他の実施の形態に係る半導体装置の構造を示した図である。
【図１１】変形例に係る半導体装置の構造を示した図である
【図１２】デジタル化回路やデジタル出力光検出回路の構成を示した図である。
【図１３】デジタル化回路に関するタイミングチャートを示したものである。
【図１４】他の実施の形態に係るデジタル化回路やデジタル出力光検出回路の構成を示した図である。
【図１５】他の実施の形態に係るデジタル化回路に関するタイミングチャートを示したものである。
【図１６】フォトダイオードが形成された半導体装置の一例を示した図である。
【図１７】フォトダイオードの差分を用いた分光特性を模式的に表した図である。
【図１８】フォトダイオードの出力の飽和を説明するための模式図である。
【図１９】電磁波ノイズをシールドする例を説明するための図である。
【図２０】第３の実施の形態に係るデジタル化回路の構成を示した図である。
【図２１】第３の実施の形態に係るデジタル化回路に関するタイミングチャートを示したものである。
【図２２】デジタル化回路などの特性を示したグラフである。
【図２３】クロック成形部の回路構成を説明するための図である。
【図２４】クロック成形部の他の回路構成を説明するための図である。
【図２５】クロック成形部の形態や波形を示した図である。
【図２６】クロック成形部の形態や波形を示した図である。
【図２７】第１カウンタと第２カウンタの詳細な回路図である。
【図２８】第３の実施の形態に係るデジタル化回路の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００１１】
１  フォトダイオード
２  フォトダイオード
３  Ｐ型基板
４  Ｎ型層
５  Ｎ型層
６  半導体装置
７  Ｎ型層
１０  光検出装置
１２  照度判定部
１３  アンプ
１４  アンプ
１５  差分回路
１６  リセット回路
１７  スイッチ
１８  スイッチ
１９  直流電源
２１  コンパレータ
２２  直流電源
３１  タイマークロック
３２  スイッチ
３３  スイッチ
４１  積分回路
５１  Ｐ型層
５７  ポリシリコン層
７１  カウンタ回路
７２  クロック
７３  差分演算部
７５  デジタル出力光検出回路
７７  デジタル化回路
７８  デジタル化回路
８１  コンパレータ
８２  遅延回路
８３  スイッチ
８４  容量
８５  容量
９１  オーシレータ
９２  クロック成形部
９３  第１カウンタ
９４  第２カウンタ
９５  カウンタリセット部
９６  レジスタ
１０１  光学フィルタ
１０２  遮光層
１３０  光検出部
１３１  カウンタ部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（１）実施の形態の概要
［光検出装置に関する実施の形態］
光検出装置１０（図３）は、分光特性の異なるフォトダイオード１、２のカソード端子を開放端状態とし、一定時間の間にこれらに蓄積された電荷の差分から所望の波長領域の光強度を検出する。
フォトダイオード１、２は、電荷を蓄積する方式であるため、光電流が小さくてもこれを蓄積して検出に必要な電荷を得ることができ、フォトダイオード１、２を形成する半導体装置の小型化・高検知能力化を図ることができる。
また、光強度に従って電荷の蓄積時間を可変として広いダイナミックレンジを実現したり、差分検出に必要な要素を差分検出時に間欠駆動して電力消費量を抑えたり、あるいは、出力を平均化してフリッカの影響を低減することもできる。【００１３】
［光検出半導体装置に関する実施の形態］
フォトダイオード１、２（図８（ａ））の受光面に、検出対象の光を透過し、導電性を有するシールドを設けることにより、外部から進入する電磁波によってフォトダイオード１、２に電荷が誘起されるのを抑制する。
また、光の透過率が波長に依存する２種類のフィルタ（図１０（ａ））を、それぞれフォトダイオード１、２の受光面に設けることにより、これらの分光特性に差分を設けることができる。
シールドやフィルタは、例えば、ポリシリコンや所定の導電型の半導体の薄膜で構成することができ、これらの製造プロセスを、半導体製造プロセスに組み込むことによって容易に製造することができる。【００１４】
［デジタル出力光検出回路に関する実施の形態］
フォトダイオード１、２が蓄積した電荷の量をクロックと対応させて電荷の量に対応するカウント値を生成し、これによって蓄積した電荷の量をデジタル値に変換する。
これには、蓄積される電荷が所定量変化するまでのクロックパルス数をカウントする方式と（図１２）、所定の基準パルスの期間内でフォトダイオード１、２が電荷の蓄積・リセットを繰り返す回数をカウントする方式（図１４）がある。
そして、デジタル化されたフォトダイオード１、２の出力を演算して、その差分をデジタル値で出力することができる。
この方式では、カウンタやクロックなどの簡単な仕組みでデジタル値を得ることができ、Ａ／Ｄコンバータなどの複雑なロジックを用いる必要がない。【００１５】
（２）実施の形態の詳細
本実施の形態は、大きく分けて、［光検出装置］、［光検出半導体装置］、及び［デジタル出力光検出回路］からなり、以下これらについて順に説明する。
なお、以下では、受光素子としてフォトダイオードを用いて説明するが、例えば、フォトトランジスタなど、他の素子を用いることも可能である。【００１６】
［光検出装置に関する実施の形態］
従来の光検出装置は、フォトダイオードが発生した電流の差分をとって光強度を測定していたが、ＳＮ比を改善し、十分な感度を得るためには、受光素子の電流を大きくする必要があり、そのためには受光素子の面積を大きくする必要があった。
このため、感度を向上させようとすると半導体装置、及び当該半導体装置が形成されたＩＣチップのサイズが大きくなり、センサの小型化が困難であるという問題があった。
そこで、本実施の形態では、フォトダイオードに発生した電荷を一定時間蓄積し、蓄積した電荷をアンプで増幅して差分をとる方式を用いる。【００１７】
図１は、本実施の形態で用いるフォトダイオードが形成された半導体装置の一例を示した図である。
半導体装置６は、例えば、シリコンの単結晶を材料に形成されたものであって、Ｐ型に形成されたＰ型基板３と、Ｎ型の領域であるＮ型層４、５から構成されている。【００１８】
Ｎ型層４、５は、Ｐ型基板３の表面から所定深さにかけて形成されており、Ｎ型層４は、Ｎ型層５よりも深い位置にまで形成されている。
そして、Ｎ型層４とＰ型基板３によってフォトダイオード１が構成され、Ｎ型層５とＰ型基板３によってフォトダイオード２が構成される。【００１９】
半導体装置６の受光面（表面）に光が入射すると、光のエネルギーによってＰＮ接合部に電子とホールが生成され、電圧又は電流としてその出力を得ることができる。
光は、受光面から入射してＰＮ接合部に到達するまでにＮ型層を透過するが、Ｎ型層の光の透過率は、光の波長とＮ型層の厚さに依存するため、フォトダイオード１、２は異なる分光特性を示す。【００２０】
ここで、分光特性とは、フォトダイオードの出力と入射する光の波長の対応関係（依存関係）を意味し、分光感度、あるいは分光感度特性などと呼ばれることもある。
このように、フォトダイオード１は、受光した光によって電荷を発生する第１の受光素子として機能し、フォトダイオード２は、受光した光によって電荷を発生し、第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子として機能する。【００２１】
図２は、フォトダイオード１（ＰＤ１）とフォトダイオード２（ＰＤ２）の分光特性を模式的に表した図である。なお、図２は概念を説明するための模式図であるため必ずしも厳密には描かれていない。
縦軸は、フォトダイオードが発生する出力（電流、電圧など）を表し、横軸は入射する光の波長を表している。なお、入射する光の光強度は一定とする。【００２２】
この例では、フォトダイオード２の分光感度特性のピーク波長が、フォトダイオード１よりも短波長側にあり、フォトダイオード２のピーク波長における感度をフォトダイオード１より大きくなるようにし、赤外領域（波長がおおよそ７００［ｎｍ］より長い領域）における感度が、フォトダイオード１と同じになっている。
そのため、両者の差分をとると赤外領域での出力がキャンセルされ、可視光領域の感度を得ることができる。【００２３】
フォトダイオード１、２の分光特性は、Ｎ型層の厚さなどによって個別に調節することができるため、フォトダイオード１、２の分光特性を適当に形成してこれらの出力の差分をとることにより所望の分光特性を得ることができる。【００２４】
図３は、本実施の形態に係る光検出装置１０の構成を説明するための図である。
光検出装置１０は、例えば、外界の照度を測定する照度計として用いられ、携帯電話の液晶表示画面においてバックライトの輝度を調節するために用いられる。【００２５】
フォトダイオード１、２は、それぞれ分光特性が異なるフォトダイオードであり、出力の差分が肉眼の分光特性に近くなるように構成されている。
フォトダイオード１のアノード端子は接地され、カソード端子は、アンプ１３に接続すると共にスイッチ１７を介して直流電源１９に接続されている。
スイッチ１７は、トランジスタなどのスイッチング素子で構成されており、リセット回路１６からのリセット信号によってフォトダイオード１と直流電源１９の接続をオンオフする。【００２６】
アンプ１３は、オペアンプなどの増幅回路によって構成されており、フォトダイオード１のカソード端子の電圧を検知してこれを増幅し、差分回路１５に出力する。
アンプ１３は、例えば、入力インピーダンスを無限大としてフォトダイオード１から電流が流入しないようになっており、フォトダイオード１に生じている電圧に影響を与えずにこれを増幅することができる。【００２７】
直流電源１９は、例えば、定電圧回路によって構成されており、スイッチ１７がオンすると、フォトダイオード１のカソード端子を基準電圧にする。
一方、スイッチ１７がオフとなると、カソード端子が電気的に開放端状態（フローティング状態）となって光強度に応じた電荷がフォトダイオード１に蓄積される。【００２８】
この場合、フォトダイオード１は、直流電源１９によって逆方向にバイアスされていたため、カソード端子の電圧は、フォトダイオード１に生じた電子によって低下する。
このように、フォトダイオード１に蓄積された電荷の量を電圧として検知することができる。そして、この低下の速さは、電子の生成される速さ、即ち、光強度に反比例する。【００２９】
再度、スイッチ１７がオンすると、フォトダイオード１に蓄積された電荷が初期状態にリセットされ、カソード端子の電圧は基準電圧となる。
スイッチ１８、フォトダイオード２、アンプ１４の構成は、それぞれスイッチ１７、フォトダイオード１、アンプ１４と同様である。【００３０】
リセット回路１６は、リセット信号を所定間隔でスイッチ１７、１８に送信し、これらを同時にオンオフする。
そして、リセット回路１６は、スイッチ１７、１８をオンとすることによりフォトダイオード１、２のカソード端子の電圧を基準電圧に（即ち、フォトダイオード１、２に蓄積された電荷を初期値に）リセットし、オフすることによりフォトダイオード１、２に電荷を蓄積させる。【００３１】
このように、リセット回路１６とスイッチ１７、１８は、第１の受光素子と第２の受光素子の端子を開放端状態にすることにより、当該受光素子が発生した電荷を蓄積させる蓄積手段として機能すると共に、第１の受光素子と第２の受光素子の所定の電極（この場合カソード端子）を所定の定電圧源（直流電源１９）に接続することにより、当該受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット手段として機能している。【００３２】
差分回路１５は、アンプ１３とアンプ１４から出力された電圧を受け付け、これらの差分を生成し、これを照度判定部１２に出力する。
このように、差分回路１５は、第１の受光素子（フォトダイオード１）と第２の受光素子（フォトダイオード２）に蓄積させた電荷の差分を取得する差分取得手段として機能すると共に、当該取得した差分を（照度判定部１２に）出力する差分出力手段として機能している。
また、差分回路１５は、第１の受光素子（フォトダイオード１）と第２の受光素子（フォトダイオード２）の、所定の電極間（カソード端子間）の電圧差によって、これらが蓄積した電荷の差分を取得している。【００３３】
照度判定部１２は、リセット回路１６のリセット信号と同期して差分回路１５から出力される電圧の差分を（例えばリセット直前に）サンプリングして取得し、当該差分によって照度を判定する。
照度判定部１２は、例えば、差分と照度との対応を記憶しており、これによって外界の照度を判定することができる。
照度判定部１２は、光検出装置１０（ここでは、光検出装置１０から照度判定部１２を除いた構成）の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段として機能している。【００３４】
また、図示しないが、照度判定部１２は、例えば、液晶表示装置のバックライトの輝度を調節する輝度調節部に接続しており、当該輝度調節部は、照度判定部１２の判定結果により液晶表示装置のバックライトの輝度を調節するようになっている。
ここで液晶表示装置は、画像を表示する画像表示手段として機能しており、輝度調節部は、照度判定部１２が判断した明るさに応じて画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段として機能している。【００３５】
以上のように構成された光検出装置１０の動作について説明する。
まず、フォトダイオード１の動作について説明する。
リセット回路１６がスイッチ１７をオンすると、直流電源１９により、フォトダイオード１のカソード端子は基準電圧となり、フォトダイオード１に蓄積されている電荷が初期値にリセットされる。【００３６】
次に、リセット回路１６がスイッチ１７をオフすると、フォトダイオード１は、直流電源１９から切り離され、またアンプ１３の入力インピーダンスが無限大であるため、カソード端子が電気的に回路から切り離された開放端状態となる。
この場合、フォトダイオード１は、図中の破線枠に示したように、ＰＮ接合面がコンデンサと同様に作用し、光によって生じた電荷を蓄積する。
そして、直流電源１９によって逆方向にバイアスされていたため、フォトダイオード１に蓄積される電荷によってカソード端子の電圧が光の強度に応じた速さで下がっていく。【００３７】
リセット回路１６は、スイッチ１７のオンオフを繰り返すため、フォトダイオード１のカソード端子の電圧は、基準電圧（電荷リセット）→電圧低下（電荷蓄積）→基準電圧（電荷リセット）→・・・、といった状態を繰り返す。この様子は、図１３（ａ）に示してある。【００３８】
フォトダイオード２も同様にして基準電圧→電圧低下→基準電圧→・・・、といった状態をフォトダイオード１と同期して繰り返すが、フォトダイオード１、２は分光特性が異なるため、電圧が低下する速さが異なる。
そのため、フォトダイオード１、２の出力を増幅した後、差分回路１５でその差分をとると、その差分はフォトダイオード１、２に蓄積された電荷の差、即ち、照度に応じた値となっている。【００３９】
そこで、照度判定部１２は、差分回路１５の出力を、リセットしてから所定時間後（例えば、次のリセットの直前）に検知すると、リセットから検知までの間にフォトダイオード１、２に蓄積された電荷の差分を電圧差として検出することができ、これによって照度を判定することができる。【００４０】
以上のように、光検出装置１０は、分光特性の異なる２つの受光素子（フォトダイオード１、２）の出力がアンプの入力に接続されていると共に、受光素子はフローティング状態となることができる。
また、光検出装置１０は、直流電源１９とリセット回路１６を用いて、一定周期で受光素子の電荷をリセットする機構となっており、これによって一定周期で受光素子に電荷蓄積をして、アンプで増幅した信号の差を出力する方式となっている。
そして、分光特性の異なる２つの受光素子の電圧の出力差を得ることで所望の分光特性を得ることができる。【００４１】
なお、アンプの入力電圧Ｖｉｎは、受光素子の全容量Ｃと光照度により発生する電荷Ｑとから、Ｖｉｎ＝Ｑ／Ｃなる式で決まるため、受光素子の容量を小さくすることでセンサ感度を高めることができる。
これは、センサの小型化によってセンサの感度が向上することを意味し、センサの小型化の観点から有利な性質となっている。【００４２】
なお、光検出装置１０は、例えば、室内の照度を測定するものとしたが、これは一例であって、フォトダイオード１、２の分光特性を適当に形成することにより、例えば、紫外線センサとして使用することも可能である。【００４３】
（変形例１）
フォトダイオード１、２は、受光する光が強いほど電荷を急激に蓄電する。そのため、照度が大きいと、照度判定部１２が差分回路１５の出力を検知する前に、フォトダイオード１、２の出力が飽和してしまい、正しい値が測定できない場合がありうる。
そこで、本変形例では、受光する光の強さが強い程リセット間隔を短くして電荷の蓄積期間を短くし、フォトダイオード１、２の飽和を防ぐようにする。これによって、ダイナミックレンジを広くすることができる。【００４４】
図４（ａ）は、リセット時にフォトダイオード２の出力が飽和している場合を説明するための模式図である。
まず、フォトダイオード１、２を直流電源１９に接続してカソード端子の電圧を基準電圧とした後、スイッチ１７、１８をオフにすると、カソード端子は電圧が図に示したように低下していく。
なお、ここでは、分光特性の違いにより、フォトダイオード２は、フォトダイオード１よりも速く電圧が低下するものとする。【００４５】
図４（ａ）では、光強度が大きいため、フォトダイオード２の出力がリセット時刻ｔ１に達する前に飽和している。
照度判定部１２は、リセットの直前に差分回路１５の出力を検知するものとすると、リセット時刻ｔ１では、フォトダイオード１に関しては、光強度に応じた電圧であるＥ１が検知されるが、フォトダイオード２に関しては、出力が飽和しているため、光強度に応じた検出値を得ることができない。【００４６】
そこで、本変形例では、図４（ｂ）に示したように、電圧の降下が大きい側のフォトダイオード（この場合フォトダイオード２）の電圧が所定の比較用の基準電圧（以下、比較電圧）に達した場合にリセットを行うようにする。
図４（ｂ）の例では、フォトダイオード２が比較電圧となった時刻ｔ２にリセットを行い、この場合、フォトダイオード１の電圧はＥ２となっている。
そのため、フォトダイオード１、２の何れも光強度に応じた電圧を出力することができる。【００４７】
図５は、以上のような動作を行う光検出装置１０ａの構成を示した図である。図３と同じ構成には同じ符号を付し、説明を簡略化、又は省略することにする。
光検出装置１０ａは、光検出装置１０の構成に、更に直流電源２２とコンパレータ２１を備えている。【００４８】
直流電源２２は、比較電圧をコンパレータ２１に提供する定電圧源である。ここでは、直流電源２２は、固定された比較電圧を出力するように構成してあるが、比較電圧を可変とし、光強度に適した比較電圧を選択できるように構成することもできる。
コンパレータ２１は、例えば、アンプ１４の出力が比較電圧よりも大きい場合には１を出力し、比較電圧以下の場合には０を出力するといったように、アンプ１４で増幅されたフォトダイオード２の電圧と比較電圧の大小関係を比較し、その比較結果をデジタル信号で出力する。【００４９】
リセット回路１６は、コンパレータ２１の出力を監視しており、アンプ１４の電圧が比較電圧まで低下したことを検知すると（上の例では出力が１から０に切り替わったことを検知すると）、スイッチ１７、１８をリセットする。
これによって、光検出装置１０ａは、フォトダイオード１、２の出力が飽和する前に電荷をリセットすることができる。
また、照度判定部１２は、アンプ１３、１４の電圧差と、リセット間隔と、光強度の対応を記憶するなどして、差分回路１５の出力から照度を判定できるようになっている。【００５０】
コンパレータ２１と直流電源２２は、蓄積手段が電荷を蓄積する時間を光の強さに応じて変更する変更手段として機能している。
このように、本変形例では、受光素子が電荷を蓄積する期間を照度に応じて変更する（具体的には照度が大きいほど蓄積期間を短くする）機能を備えることにより、高ダイナミックレンジ（照度を測定することができる範囲の広い）の照度センサを実現することができる。【００５１】
（変形例２）
光検出装置１０（図３）のアンプ１３、１４や差分回路１５は、図示しない電源から電力供給を受けて増幅処理や差分処理を行う。
そこで、本変形例では、アンプ１３、１４や差分回路１５を常時駆動することは行わず、照度判定部１２がフォトダイオード１、２の差分を検知して判定する際にだけ（即ち、必要なときだけ）これらを間欠的に駆動することにより消費電力の節約を行う。【００５２】
図６は、本変形例に係る光検出装置１０ｂの構成を示した図である。
なお、図３と同じ構成には同じ符号を付し、説明を簡略化、又は省略することにする。
また、図を簡略化するため、フォトダイオード２、アンプ１４、スイッチ１８は省略してある。【００５３】
光検出装置１０ｂは、光検出装置１０の構成に、更にタイマークロック３１、スイッチ３２、３３を備えている。
スイッチ３２とスイッチ３３は、トランジスタなどのスイッチング素子によって構成されており、それぞれ差分回路１５とアンプ１３への電力供給をオンオフする。また、図示しないがアンプ１４にも同様のスイッチが設けられている。【００５４】
タイマークロック３１は、所定時間間隔でスイッチ３２、３３をオンオフするクロックであり、そのクロックを照度判定部１２にも出力する。
タイマークロック３１は、例えば、内部クロックを分周回路にて低周期のクロックを発生させるなどして形成することができる。【００５５】
照度判定部１２は、タイマークロック３１が出力するクロックと同期して動作し、スイッチ３２、３３がオンとなったタイミングに差分回路１５の出力を検知する。
リセット回路１６は、タイマークロック３１と同期して動作し、例えば、照度判定部１２が検知を行った直後にフォトダイオード１、２の電荷をリセットする。【００５６】
このように、タイマークロック３１、スイッチ３２、３３及び図示しないがアンプ１４に設けたスイッチは、差分出力手段が差分を出力するタイミングで差分出力手段を駆動する駆動手段として機能している。
以上のように、光検出装置１０ｂは、フォトダイオード１、２の出力の差分を照度判定部１２が検知・判断するときだけアンプ１３、１４、差分回路１５を間欠動作させるため、光検出装置１０に比べて電力消費量を低減することができる。【００５７】
（変形例３）
本変形例は、光源のフリッカによる影響を低減するものである。
蛍光灯などの光源には、５０［Ｈｚ］や６０［Ｈｚ］などの周期で点滅（ちらつき）を繰り返すものがある。この現象はフリッカと呼ばれている。
光検出装置１０（図３）で、フリッカが存在する光源の光強度を測定すると、照度判定部１２が差分を検知した瞬間が点滅のどの位置であったかによって照度の測定値が異なってくる。【００５８】
例えば、携帯電話などは、蛍光灯で照明された室内で用いられることが多いため、フリッカが存在しても光強度を適切に測定できるようにする必要がある。
そこで、本変形例では、フォトダイオード１、２の差分を時間平均化することによりフリッカの影響を緩和する。【００５９】
図７は、フリッカ対策を施した光検出装置１０ｃの構成を示した図である。
なお、図３と同じ構成には同じ符号を付し、説明を簡略化、又は省略することにする。
また、図を簡略化するため、フォトダイオード２、アンプ１４、スイッチ１８は省略してある。【００６０】
光検出装置１０ｃは、光検出装置１０の構成において、差分回路１５と照度判定部１２の間に積分回路４１を備えた構成となっており、差分回路１５の出力を積分回路４１で積分するようになっている。【００６１】
積分回路４１は、差分回路１５の出力を時間で積分し、その結果得られた積分値を出力する。積分値は、複数回の検出値の累積値となっているため、平均化によって差分の変動が緩和される。
このように、積分回路４１は、フリッカなどによって光源が発する光強度が変動する場合に、差分回路１５の差分に生じる変動を緩和する緩和手段として機能している。【００６２】
照度判定部１２は、リセット回路１６のリセット信号と連携して動作するようになっており、積分回路４１が積分を開始した後、リセット回路１６が所定回数だけリセットした時点でその積分値を検知する。
なお、照度判定部１２が検知を行った場合には、積分回路４１の積分値を０にするなど初期化するものとする。【００６３】
このように、本実施の形態では、フリッカによって差分回路１５の出力がばらついても、積分回路４１で複数回の測定値が加算されることにより出力の変動が平均化され、フリッカの影響を抑制した検出値を得ることができる。
なお、本変形例では、フリッカの影響を抑制するために積分を用いたが、何らかの方法でフリッカによる検出値のばらつきを緩和できるものであればよい。【００６４】
以上に説明した本実施の形態及び変形例により次のような効果を得ることができる。
（１）フォトダイオード１、２に受光した光によって発生した電荷を蓄積させることができる。
（２）分光特性の異なる２つのフォトダイオード１、２が発生した電荷の差分をとることにより所望の分光特性を得ることができる。
（３）フォトダイオード１、２が発生した電荷の量を電圧によって検知することができる。
（４）フォトダイオード１、２に蓄積された電荷で光強度を測定するため、大きな光電流が必要なく、フォトダイオード１、２を小型化することができる。
（５）フォトダイオード１、２の容量を小さくすることで大きな感度を得ることができるため、フォトダイオード１、２の面積を小さくすることができ、低コストのセンサを実現することができる。【００６５】
（６）フォトダイオード１、２に蓄積された電荷のリセット間隔を外光の強弱に応じて変化させることができ、広いダイナミックレンジを実現できる。
（７）アンプ１３、１４や差分回路１５を、必要なときだけ駆動することにより消費電力を節約することができる。
（８）積分回路４１によってフリッカの影響を緩和することにより、フリッカの影響を低減することができる。
（９）分光特性の異なる２つの受光素子と、当該受光素子の出力が接続されたアンプと、受光素子をフローティング状態とした後一定周期で受光素子の電荷をリセットする機構を有するＩＣ（集積回路）において、一定周期で受光素子に電荷蓄積し、アンプで増幅した信号の差を出力することで小型の照度センサとすることができる。【００６６】
［光検出半導体装置に関する実施の形態］
光検出装置１０では、図１に示した構造の半導体装置６を用いることができるが、これとは異なった構造の半導体装置を用いることも可能である。
以下では、光検出装置１０に適用可能な他の形態の半導体装置について説明する。【００６７】
（光検出半導体装置の第１の実施の形態）
光検出装置１０は、フォトダイオード１、２に電荷を蓄積して照度を測定する。そのため、従来の電流の差分をとる場合に比べて外部からの電磁波の影響が測定結果に影響する可能性がある。
そこで、本実施の形態では、フォトダイオード上に光透過性のある薄膜電極を配置し、外部からの電磁波ノイズ（例えば、商用の電波や電気機器から発せられる電磁波ノイズ）からフォトダイオードをシールドする。【００６８】
図８（ａ）は、本実施の形態に係る半導体装置６ａの構造を示した図である。
半導体装置６ａは、光検出半導体装置であって、半導体装置６と同様にＰ型基板３に厚さの異なるＮ型層４、５が形成されている。
ここで、フォトダイオード１は、第１導電型（ここではＰ型）の半導体によって構成された半導体基板（Ｐ型基板３）と、当該半導体基板の表面から所定の深さにかけて形成された第２導電型（ここではＮ型）の半導体による第１の導電層（Ｎ型層４）と、から構成された第１の受光素子として機能し、フォトダイオード２は、半導体基板（Ｐ型基板３）と、当該半導体基板の表面から、所定の深さよりも深い深さにかけて形成された第２導電型の半導体による第２の導電層（Ｎ型層５）から構成された第２の受光素子として機能している。【００６９】
Ｎ型層４、５の上面には、薄膜状のＰ型層５１、５１、・・・が形成されている。
Ｐ型層５１は、検出対象の光に関して透過性を有し、導電性があるため、照度測定用の光は透過させる一方、外部から受光面に進入してくる電磁波はシールドする。
Ｐ型層５１は、半導体装置６ａを製造する際に通常の半導体製造プロセスで形成できるため、低コストで形成することができる。
このように、第１の導電層（Ｎ型層４）と第２の導電層（Ｎ型層５）の表面には、光を透過し、導電性を有する電磁波シールド層（Ｐ型層５１）が形成されている。
なお、Ｐ型層５１は、接地するとより効果的にシールド機能を発揮することができる。【００７０】
Ｎ型層４、５に接続するアルミ配線５２、５２は、Ｎ型の濃度の濃いＮ＋層５５を介してＮ型層４、５に接続している。
Ｐ型層５１には配線用の貫通孔が設けられ、アルミ配線５２は、当該貫通孔に形成されている。
また、Ｐ型基板３は、Ｐ型の濃度の濃いＰ＋層５６にてアルミ配線５４と接続して接地されている。
受光面でフォトダイオードが形成されていない領域には遮光用アルミ５３、５３、・・・が形成されており、光の入射を遮断している。【００７１】
図８（ｂ）は、フォトダイオード１（ＰＤ１）とフォトダイオード２（ＰＤ２）の分光特性の概要を示した模式図である。
Ｎ型層４が深いフォトダイオード１は、フォトダイオード２よりも赤外線側の感度がよくなる。【００７２】
図９（ａ）は、本実施の形態の変形例に係る半導体装置６ｂの構造を示した図である。
半導体装置６ｂは、薄膜状のポリシリコン層５７、５７、・・・で形成されている。ポリシリコン層５７も検出対象の光は透過させて電磁波をシールドすることができる。また、通常の半導体製造プロセスにて容易に形成することができる。
他の構成は半導体装置６ａと同じであり、分光特性も図９（ｂ）に示したとおり、半導体装置６ａと同じである。
以上のように、本実施の形態、及び変形例では、受光素子上に透過性のある薄膜電極（例えば、１０００［Å］程度のポリシリコン）を配置し、外部からの電磁波ノイズをシールドすることができる。【００７３】
（光検出半導体装置の第２の実施の形態）
本実施の形態は、Ｎ型層の深さは同じとし、受光面に、分光特性を有するフィルタを設けることによりフォトダイオード１、２に分光特性の違いを生じさせるものである。【００７４】
図１０（ａ）は、本実施の形態に係る半導体装置６ｃの構造を示した図である。
フォトダイオード２のＮ型層７は、Ｎ型層４と同じ深さに形成されている。このため、Ｎ型層の深さによる分光特性はフォトダイオード１とフォトダイオード２で同じになる。
一方、Ｎ型層４の上面にはポリシリコン層６１が形成され、Ｎ型層７の上面には、ポリシリコン層６１よりも厚いポリシリコン層６２が形成されている。他の構成は、半導体装置６と同じである。【００７５】
このように、半導体装置６ｃでは、第１の導電層（Ｎ型層４）の表面には、光の透過度が光の波長に依存するフィルタ層（ポリシリコン層６１）が形成され、第２の導電層（Ｎ型層７）の表面には、当該フィルタ層と異なる依存性を有するフィルタ層（ポリシリコン層６２）が形成されている。【００７６】
ポリシリコンは、図１０（ｂ）に示したように、厚くなるほど青色〜紫外線の領域の光を減衰（カット）する特性がある。即ち、光の波長によって透過率が異なるフィルタを形成している。
このため、ポリシリコン層６２は、ポリシリコン層６１に比べて青色〜紫外線の領域の光の透過率が低く、これにより、フォトダイオード１とフォトダイオード２は異なる分光特性を示すことになる。
このようにして、受光素子上に異なる膜厚のポリシリコンを配置して異なる分光特性とすることができる。【００７７】
図１０（ｃ）は、フォトダイオード１、２の分光特性を示した模式図であり、フォトダイオード２は、フォトダイオード１に比べて光の波長の短い側で感度が低くなっている。
なお、本実施の形態では、ポリシリコンの薄膜をフィルタとして用いたが、例えば、Ｐ型層の薄膜をフィルタとして用いることも可能である。【００７８】
図１１（ａ）は、本実施の形態の変形例に係る半導体装置６ｄの構造を示した図である。この例では、フォトダイオード１の受光面にはポリシリコン層を形成せず、フォトダイオード２の受光面にポリシリコン層６３を設けてある。
この場合にも、フォトダイオード２が受光する光のうち、青色〜紫外線の領域で光が減衰するため、図１１（ｂ）に示したように半導体装置６ｃと同様の特性を示す。【００７９】
以上、半導体装置６ｃ、６ｄでは、Ｎ型層４、７の深さを同一としたが、これを異なる深さとすることもできる。
フィルタとＮ型層の厚さの両方を調節することにより、より多様な分光特性を実現することができる。
また、ポリシリコン層は導電性を有し、電磁波のシールド機能も有しているため、フォトダイオードの分光特性の実現と電磁波のシールドの両方を実現することができる。【００８０】
以上に説明した本実施の形態及び変形例によって次のような効果を得ることができる。
（１）受光面に入射する電磁波を導電性を有する薄膜によって減衰、又はカットすることができる。
（２）光の波長によって透過率の異なるフィルタを受光面に設けることにより、フォトダイオードに分光特性をもたせることができる。
（３）フィルタが導電性を有することにより、電磁波のシールドも同時に行うことができる。【００８１】
［デジタル出力光検出回路に関する実施の形態］
フォトダイオード１、２の出力はアナログ値であり、一方、フォトダイオード１、２で検出した光強度を利用するのは、携帯電話などのデジタル機器である。
そのため、フォトダイオード１、２による検出値をデジタル信号に変換する必要がある。【００８２】
ところで、フォトダイオードの出力をデジタル信号に変換する場合、従来はＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換することが行われていた。
このような技術としては、例えば、特開平１１−３０４５８４号公報で開示されている「光センサ回路」がある。
この技術は、フォトダイオードの出力を検出するための基準電圧を複数用意し、Ａ／Ｄコンバータの入力範囲に応じた基準電圧を選択するものである。【００８３】
しかし、Ａ／Ｄコンバータを使うことで、ロジックの規模が大きくなり、これに伴って回路規模も大きくなるため、ＩＣチップのサイズが大きくなって小型化の要請にそぐわないうえ、また製造コストも高くなるという問題があった。
そこで本実施の形態では、フォトダイオード１、２が電荷の蓄積を行うという特性を利用して、回路規模の大きいＡ／Ｄコンバータを必要としないデジタル出力光検出回路を提供する。【００８４】
（デジタル出力光検出回路の第１の実施の形態）
本実施の形態では、フォトダイオード１、２の電圧が降下する時間を基準パルスの回数で測定することにより光強度をデジタル化する。
図１２（ａ）は、フォトダイオード１の出力をデジタル化するデジタル化回路７７の構成を示した図である。
デジタル化回路７７は、図５に示した光検出装置１０ａと同様の構成要素を用いて構成されている。図５と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略・簡略化する。
コンパレータ２１は、アンプ１３の出力が比較電圧よりも大きい場合には１を出力し、比較電圧以下の場合には０を出力するといったように、アンプ１３で増幅されたフォトダイオード１の電圧と比較電圧の大小関係を比較し、その比較結果をデジタル信号で出力する。【００８５】
リセット回路１６は、コンパレータ２１の出力を監視しており、アンプ１３の電圧が比較電圧まで低下したことを検知すると（上の例では出力が１から０に切り替わったことを検知すると）、スイッチ１７をオンにしてフォトダイオード１の電荷をリセットする。
フォトダイオード１の電圧（アンプ１３で増幅したもの、以下同様）が基準電圧から比較電圧に至るまでの時間は、光強度が大きいほど短時間になるため、リセット回路１６がリセットを行う間隔が短くなる。【００８６】
クロック７２は、一定間隔のパルス信号であるクロックパルスを発生し、これをカウンタ回路７１に入力する。
クロックパルスのパルス幅は、フォトダイオード１の電圧が基準電圧から比較電圧に至る時間を測定することができるように、当該時間に比べて十分短く設定されている。
クロック７２は、クロック信号を発生するクロック信号発生手段として機能している。【００８７】
カウンタ回路７１は、コンパレータ２１から比較結果を表すデジタル信号の入力を受け付け、また、クロック７２からクロックパルスの入力を受け付ける。
そして、これらを用いて、フォトダイオード１の電圧が基準電圧から比較電圧に低下するまでの時間のクロックパルスのパルス数をカウントし、そのカウント値を出力する。
フォトダイオード１の出力が比較電圧となるまでの時間は光強度に反比例するので、光強度が大きいほどカウント値は小さくなり、光強度に対応したカウント値が得られる。【００８８】
このように、カウンタ回路７１は、フォトダイオード１に蓄積した電荷の量と、クロック７２が発生したクロック信号を対応させることにより、当該蓄積した電荷の量に対応するカウント値を生成するカウント値生成手段として機能すると共に、当該生成したカウント値を出力するカウント値出力手段としても機能している。
また、カウンタ回路７１は、蓄積した電荷が初期値から所定値まで変化するまでに発生したクロック信号の数をカウント値として生成している。【００８９】
図１３は、デジタル化回路７７に関するタイミングチャートを示したものである。
フォトダイオード１の出力（図１３（ａ））は、リセット回路１６のリセット信号（図１３（ｃ））によって基準電圧にリセットされ、その後比較電圧に至るまで光強度が大きい程速く低下する。【００９０】
コンパレータ２１が出力する比較結果（図１３（ｂ））は、フォトダイオード１の電圧が基準電圧から比較電圧に到達すると０を出力し、これによってリセット回路１６がリセット信号（図１３（ｃ））を出力する。
カウンタ回路７１は、コンパレータ２１の比較結果が１となっている期間、クロック７２が発生するクロックパルスを測定し（図１３（ｄ）のクロックパルス測定期間）、この測定値を出力する。
このようにして、デジタル化回路７７では、光強度が大きいほど測定されるクロックパルスが小さくなるため、光強度に応じたパルス数が得られる。【００９１】
図１２（ｂ）は、本実施の形態に係るデジタル出力光検出回路７５の構成を説明するための図である。
デジタル出力光検出回路７５は、フォトダイオード１の出力をデジタル化するデジタル化回路７７と、フォトダイオード２の出力をデジタル化するデジタル化回路７８を備えている。デジタル化回路７８の構成はデジタル化回路７７と同様である。
差分演算部７３は、デジタル化回路７７、７８から、デジタル値に変換されたフォトダイオード１、２の出力を受け付けて、これらの差分をデジタル処理にて演算し、演算された差分をデジタル値として出力する。【００９２】
このように、差分演算部７３は、第１の受光素子（フォトダイオード１）が蓄積した電荷の量に対応する第１のカウント値と、第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子（フォトダイオード２）が蓄積した電荷の量に対応する第２のカウント値と、を取得するカウント値取得手段として機能すると共に、当該取得した第１のカウント値と第２のカウント値の差分をデジタル演算する差分演算手段としても機能し、更に、当該演算した差分をデジタル値にて出力する差分出力手段としても機能している。【００９３】
このようにして、デジタル出力光検出回路７５では、Ａ／Ｄコンバータなどの演算ロジックを用いずとも、カウンタ回路７１やクロック７２などを用いた簡単な構成によって、フォトダイオード１、２の差分をデジタル化することができる。【００９４】
（デジタル出力光検出回路の第２の実施の形態）
本実施の形態では、基準パルスの期間内で、フォトダイオード１、２がリセットする回数を測定することにより光強度をデジタル化する。
これは、１回当たりの蓄積量を単位として、基準パルスの期間内に蓄積した電荷の量を測定することにより、蓄積した電荷の量と、発生したクロック信号を対応させるものである。【００９５】
図１４（ａ）は、フォトダイオード１の出力をデジタル化するデジタル化回路７７ａの構成を示した図である。
本実施の形態に係るデジタル化回路７７ａの構成は、第１の実施の形態に示したデジタル化回路７７と同様であり、対応する構成要素には同じ符号を付して説明を省略・簡略化することにする。【００９６】
コンパレータ２１やリセット回路１６の構成は、図１２（ａ）と同様である。
クロック７２ａは、一定間隔のパルス信号である基準パルスを発生し、これをカウンタ回路７１に入力する。
基準パルスのパルス幅は、フォトダイオード１の電圧が基準電圧から比較電圧に至ってリセットした回数を測定することができるように、リセット回路１６がフォトダイオード１をリセットする時間に比べて十分長く設定されている。
なお、基準パルス幅を、フリッカの周期（蛍光灯で２００［ｍｓ］程度）よりも長くすると、フリッカによる測定誤差を軽減することができる。【００９７】
カウンタ回路７１ａは、コンパレータ２１から比較結果を表すデジタル信号の入力を受け付け、また、クロック７２ａから基準パルスの入力を受け付ける。
そして、これらを用いて、基準パルスの間に、フォトダイオード１の電圧が基準電圧から比較電圧に低下してリセット回路１６によってリセットされた回数、即ち、基準パルス内にフォトダイオード１の出力が比較電圧に至る回数を測定し、その回数を出力する。【００９８】
一定時間内にフォトダイオード１の出力が比較電圧に至る回数は光強度に比例するのでその回数が光強度を示す。
なお、第１の実施の形態のデジタル化回路７７では、出力される回数が光強度が大きくなるほど小さくなるのに対し、本実施の形態のデジタル化回路７７ａは、光強度が大きくなるほど出力される回数も大きくなるので、センサを使用する者の感覚により適合したものとなる。【００９９】
このように、デジタル化回路７７ａは、フォトダイオード１が蓄積した電荷の量が所定量に達するごとに、蓄積した電荷を初期値にリセットするリセット手段（リセット回路１６、スイッチ１７など）を備え、カウンタ回路７１ａは、クロック信号で測定される所定時間の間に、当該リセット手段がリセットした回数をカウント値として生成するカウント値生成手段として機能している。【０１００】
図１５は、第２の実施の形態に係るデジタル化回路７７ａに関するタイミングチャートを示したものである。
フォトダイオード１の出力（図１５（ａ））は、リセット回路１６のリセット信号（図１５（ｃ））によって基準電圧にリセットされ、その後比較電圧に至るまで光強度が大きい程速く低下する。【０１０１】
コンパレータ２１が出力する比較結果（図１５（ｂ））は、フォトダイオード１の電圧が基準電圧から比較電圧に到達すると０を出力し、これによってリセット回路１６がリセット信号（図１５（ｃ））を出力する。
カウンタ回路７１ａは、クロック７２ａが発生する基準パルスが１となっている間（図１５（ｄ）のフォトダイオードが比較電圧となった回数の測定期間）、フォトダイオード１の電圧が比較電圧に達した回数、即ち、リセット回路１６がフォトダイオード１をリセットした回数を測定して出力する。
このようにして、デジタル化回路７７ａでは、光強度が大きいほどフォトダイオード１のリセット回数が増えるため、光強度に応じたパルス数が得られる。【０１０２】
図１４（ｂ）は、本実施の形態に係るデジタル出力光検出回路７５ａの構成を説明するための図である。
デジタル出力光検出回路７５ａは、フォトダイオード１の出力をデジタル化するデジタル化回路７７ａと、フォトダイオード２の出力をデジタル化するデジタル化回路７８ａを備えている。デジタル化回路７８ａの構成はデジタル化回路７７ａと同様である。
差分演算部７３は、デジタル化回路７７ａ、７８ａから、デジタル値に変換されたフォトダイオード１、２の出力を受け付けて、これらの差分をデジタル処理にて演算し、演算された差分をデジタル値として出力する。【０１０３】
このようにして、デジタル出力光検出回路７５ａでは、Ａ／Ｄコンバータなどの演算ロジックを用いずとも、カウンタ回路７１ａやクロック７２ａなどを用いた簡単な構成によって、フォトダイオード１、２の差分をデジタル化することができる。【０１０４】
また、本実施の形態に係るデジタル化回路７７ａは、受光した光によって電荷を発生する受光素子と、受光素子が所定量の電荷を蓄積した場合に、受光素子が蓄積する電荷を初期値にリセットするリセット手段と、リセット手段が所定時間の間に受光素子をリセットした回数を出力する回数出力手段と、を具備したことを特徴とするデジタル出力光検出回路を構成している。【０１０５】
以上に説明した本実施の形態によって次のような効果を得ることができる。
（１）フォトダイオード１、２に蓄積された電荷の量をクロックと対応づけることができる。これによって、電荷の量に対応したカウント値を生成し、フォトダイオード１、２に蓄積された電荷の量をデジタル化することができる。
（２）カウンタ回路７１やクロック７２などの簡単な素子を用いてデジタル化することができるため、Ａ／Ｄコンバータなどの大規模なロジックを用いる必要がない。
（３）Ａ／Ｄコンバータなどを用いる必要がないため、ＩＣチップを小型化することができる。
（４）受光素子が基準電圧に至るまでの時間をクロックパルスで測定し、パルス数をデジタル値として出力することができる。
（５）基準パルスで作る一定時間内に受光素子が基準電圧に至る回数を測定し、デジタル値として出力することができる。【０１０６】
以上、各種実施の形態や変形例について説明したが、これらによって次の構成を提供することができる。
（Ａ）光検出装置に関する実施の形態は、以下の構成を提供する。
光検出装置に関する実施の形態では、次の構成を得ることができる
（第１の構成）受光した光によって電荷を発生する第１の受光素子と、受光した光によって電荷を発生し、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子と、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、前記発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷の差分を取得する差分取得手段と、前記取得した差分を出力する差分出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置。
（第２の構成）前記蓄積手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の所定の電極を電気的に開放端とすることにより、前記電荷を蓄積させることを特徴とする第１の構成に記載の光検出装置。
（第３の構成）前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子の前記所定の電極は、所定のスイッチを介して、これらの受光素子に蓄積された電荷をリセットするための定電圧源に接続しており、前記蓄積手段は、前記スイッチをオフすることにより、前記所定の電極を電気的に開放端とすることを特徴とする第２の構成に記載の光検出装置。
（第４の構成）前記差分取得手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の、前記所定の電極間の電圧差によって、前記蓄積した電荷の差分を取得することを特徴とする第２の構成、又は第３の構成に記載の光検出装置。
（第５の構成）前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の前記所定の電極を所定の定電圧源に接続することにより、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット手段を具備したことを特徴とする第１の構成に記載の光検出装置。
（第６の構成）前記蓄積手段が電荷を蓄積する時間を光の強さに応じて変更する変更手段を具備したことを特徴とする第１の構成から第５の構成までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
（第７の構成）前記差分取得手段を、前記差分出力手段が差分を出力するタイミングで駆動する駆動手段を具備したことを特徴とする第１の構成から第６の構成までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
（第８の構成）光源が発する光強度の変動によって前記差分出力手段が出力する差分に生じる変動を緩和する緩和手段を具備したことを特徴とする第１の構成から第７の構成までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
（第９の構成）第１の構成から第８の構成までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置と、画像を表示する画像表示手段と、前記光検出装置の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、前記判断した明るさに応じて前記画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、を具備したことを特徴とする画像表示装置。【０１０７】
（Ｂ）光検出半導体装置に関する第１の実施の形態は、以下の構成を提供する。
（第１の構成）第１の受光素子に蓄積された電荷と、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子に蓄積された電荷の差分を用いて光強度を検知するための光検出半導体装置であって、前記第１の受光素子は、第１導電型の半導体によって構成された半導体基板と、前記半導体基板の表面から所定の深さにかけて形成された第２導電型の半導体による第１の導電層と、から構成され、前記第２の受光素子は、前記半導体基板と、前記半導体基板の表面から、前記所定の深さよりも深い深さにかけて形成された第２導電型の半導体による第２の導電層と、から構成され、前記第１の導電層と前記第２の導電層の表面には、光を透過し、導電性を有する電磁波シールド層が形成されていることを特徴とする光検出半導体装置。
（第２の構成）前記電磁波シールド層は、第１導電型の半導体によって構成されていることを特徴とする第１の構成に記載の光検出半導体装置。
（第３の構成）前記電磁波シールド層は、ポリシリコンによって構成されていることを特徴とする第１の構成に記載の光検出半導体装置。
（第４の構成）第１の構成、第２の構成、又は第３の構成に記載の光検出半導体装置と接続し、当該光検出半導体装置の第１の受光素子と、第２の受光素子に、それぞれこれらの受光素子が発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、前記蓄積された電荷の差分を取得する差分取得手段と、前記取得した差分を出力する差分出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置。
（第５の構成）第４の構成に記載の光検出装置と、画像を表示する画像表示手段と、前記光検出装置の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、前記判断した明るさに応じて前記画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、を具備したことを特徴とする画像表示装置。【０１０８】
（Ｃ）光検出半導体装置に関する第２の実施の形態は、以下の構成を提供する。
（第１の構成）第１の受光素子に蓄積された電荷と、第２の受光素子に蓄積された電荷の差分を用いて光強度を検知するための光検出半導体装置であって、前記第１の受光素子は、第１導電型の半導体によって構成された半導体基板と、前記半導体基板の表面から所定の深さにかけて形成された第２導電型の半導体による第１の導電層と、から構成され、前記第２の受光素子は、前記半導体基板と、前記半導体基板の表面から所定の深さにかけて形成された第２導電型の半導体による第２の導電層と、から構成され、前記第１の導電層の表面には、光の透過度が光の波長に依存するフィルタ層が形成され、前記第２の導電層の表面には、前記フィルタ層と異なる依存性を有するフィルタ層が形成されているか、又は形成されていないことを特徴とする光検出半導体装置。
（第２の構成）前記フィルタ層は導電性を有することを特徴とする第１の構成に記載の光検出半導体装置。
（第３の構成）前記フィルタ層は、第１導電型の半導体によって構成されていることを特徴とする第１の構成、又は第２の構成に記載の光検出半導体装置。
（第４の構成）前記フィルタ層は、ポリシリコンによって構成されていることを特徴とする第１の構成、又は第２の構成に記載の光検出半導体装置。
（第５の構成）第１の構成から第４の構成までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出半導体装置と接続し、当該光検出半導体装置の第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、前記蓄積された電荷の差分を取得する差分取得手段と、前記取得した差分を出力する差分出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置。
（第６の構成）第５の構成に記載の光検出装置と、画像を表示する画像表示手段と、前記光検出装置の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、前記判断した明るさに応じて前記画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、を具備したことを特徴とする画像表示装置。【０１０９】
（Ｄ）デジタル出力光検出回路に関する実施の形態は、以下の構成を提供する。
（第１の構成）受光した光によって電荷を発生する受光素子と、前記受光素子に発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、クロック信号を発生するクロック信号発生手段と、前記蓄積した電荷の量と、前記発生したクロック信号を対応させることにより、前記蓄積した電荷の量に対応するカウント値を生成するカウント値生成手段と、前記生成したカウント値を出力するカウント値出力手段と、を具備したことを特徴とするデジタル出力光検出回路。
（第２の構成）前記カウント値生成手段は、前記蓄積した電荷が初期値から所定値まで変化するまでに発生したクロック信号の数をカウント値として生成することを特徴とする第１の構成に記載のデジタル出力光検出回路。
（第３の構成）蓄積した電荷の量が所定量に達するごとに、蓄積した電荷を初期値にリセットするリセット手段を備え、前記カウント値生成手段は、前記クロック信号で測定される所定時間の間に、前記リセット手段がリセットした回数をカウント値として生成することを特徴とする第１の構成に記載のデジタル出力光検出回路。
（第４の構成）第１の構成、第２の構成、又は第３の構成の何れかの請求項に記載のデジタル出力光検出回路を用いて、第１の受光素子が蓄積した電荷の量に対応する第１のカウント値と、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子が蓄積した電荷の量に対応する第２のカウント値と、を取得するカウント値取得手段と、前記取得した第１のカウント値と第２のカウント値の差分をデジタル演算する差分演算手段と、前記演算した差分をデジタル値にて出力する差分出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置。
（第５の構成）第４の構成に記載の光検出装置と、画像を表示する画像表示手段と、前記デジタル出力光検出回路の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、前記判断した明るさに応じて前記画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、を具備したことを特徴とする画像表示装置。【０１１０】
［光検出装置に関する第２の実施の形態］
本実施の形態の光検出装置１０（図３）は、同一のフォトダイオード１、２のカソード端子を開放端状態とし、一定時間の間にこれらに蓄積された電荷を検出する。
このとき、フォトダイオード１の上には、赤外線及び紫外線を遮光する光学フィルタが配置されており、可視光線がフォトダイオード１に到達するようになっている。
一方、フォトダイオード２の上には、赤外線、紫外線及び可視光線を遮光する遮光層を配置することにより光がフォトダイオード２に到達しないようにしてあり、光が入射しない場合にフォトダイオード２に発生する電荷が検出されるようになっている。
なお、光が入射しない場合にフォトダイオード２に誘起される電荷は、これを電流として検知する場合には暗電流として検知される暗電荷である。
そして、本実施の形態では、フォトダイオード１、２のカソード端子を開放端状態とし、一定時間の間にこれらに蓄積された電荷の差分から暗電荷ノイズ成分を取り除いて所望の光強度を検出する。【０１１１】
図１６は、本実施の形態で用いるフォトダイオードが形成された半導体装置の一例を示した図である。
半導体装置６ｅは、図１に示した半導体装置６と同様の構成となっており、例えば、シリコンの単結晶を材料に形成され、Ｐ型に形成されたＰ型基板３と、Ｎ型の領域であるＮ型層４、５から構成されている。【０１１２】
Ｎ型層４、５は、Ｐ型基板３の表面から所定の深さにかけて形成されており、Ｎ型層４、Ｎ型層５は、同じ深さに形成されている。
そして、Ｎ型層４とＰ型基板３によってフォトダイオード１が構成され、Ｎ型層５とＰ型基板３によってフォトダイオード２が構成される。
フォトダイオード１、２は、構成が同じため同じ分光特性を有している。【０１１３】
フォトダイオード１の上には、赤外線及び紫外線を遮光する光学フィルタ１０１が配置され、フォトダイオード２の上には、赤外線、紫外線及び可視光線を遮光する遮光層１０２が配置されている。
フォトダイオード１に入射する光は、光学フィルタ１０１によってフィルタリングされ、赤外線と紫外線が除去された可視光がフォトダイオード１の受光面に到達する。
一方、フォトダイオード２に入射する光（赤外線、紫外線、及び可視光）は、遮光層１０２によって遮光され、フォトダイオード２の受光面に到達することはできない。【０１１４】
このように、半導体装置６ｅで、光が入射しないフォトダイオード２を設けたのは、フォトダイオード１に生じる暗電荷ノイズを除去するためである。
即ち、フォトダイオード１とフォトダイオード２は、Ｎ型層の深さを含めて構成が同一となっているので同じ暗電荷を生じる。
そのため、フォトダイオード１が光を検出する際に、フォトダイオード１にノイズとして発生している暗電荷は、フォトダイオード２に発生している暗電荷と同じとなり、フォトダイオード１に発生している電荷から、フォトダイオード２の暗電荷を引くことにより、入射光によってフォトダイオード１に発生している電荷を得ることができる。【０１１５】
図１７は、フォトダイオード１、２の差分を用いた分光特性を模式的に表した図である。なお、図１７は概念を説明するための模式図であるため必ずしも厳密には描かれていない。
縦軸は、フォトダイオードが発生する出力（電流、電圧など）を表し、横軸は入射する光の波長を表している。なお、入射する光の光強度は一定とする。【０１１６】
フォトダイオード１には、光学フィルタ１０１により可視光が入射し、可視光による電荷と暗電荷が発生するが、これからフォトダイオード２に発生した暗電荷を引くことにより、入射した可視光による電荷が得られる。
この電荷による電圧を測定すると、図１７に示したように、可視光領域である約４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］における感度が得られる。【０１１７】
このように、フォトダイオード１では、光学フィルタ１０１を透過した光による出力が得られるため、例えば、紫外線を透過させ他の光を遮光するように光学フィルタ１０１を構成すると、半導体装置６ｅは、紫外線センサに用いることができ、赤外線を透過させ他の光を遮光すると赤外線センサに用いることができる。
即ち、観測対象となる波長の光を透過するように光学フィルタ１０１を構成することにより、所望の波長帯域の光を検出するセンサに用いることができる。【０１１８】
半導体装置６ｅを用いた光検出装置１０の構成は、図３と同様である。
図３のフォトダイオード１の受光面に光学フィルタ１０１を配置し、フォトダイオード２の受光面に遮光層１０２を配置すると、半導体装置６ｅを用いた光検出装置１０が得られる。
半導体装置６ｅを用いた光検出装置１０の動作は、図３と同じであるので説明を省略する。【０１１９】
以上、半導体装置６ｅと、光検出装置１０の構成について説明したが、半導体装置６ｅにおいて、光学フィルタ１０１は、入射する所望の波長の入射光以外の光を遮光する第１の遮光手段として機能しており、遮光層１０２は、入射する光を（全て）遮光する第２の遮光手段として機能している。
このため、半導体装置６ｅにおいて、フォトダイオード１と光学フィルタ１０１は、入射する前記所望の波長の入射光以外の光を遮光する第１の遮光手段を設けた第１の受光素子として機能し、フォトダイオード２と遮光層１０２は、入射する光を遮光する第２の遮光手段を設けた第２の受光素子として機能している。【０１２０】
また、半導体装置６ｅを用いた光検出装置１０では、スイッチ１７、１８によってフォトダイオード１とフォトダイオード２に蓄電させるため、光検出装置１０は、第１の受光素子と、第２の受光素子に発生した電荷を蓄積させる蓄電手段を備えている。
そして、半導体装置６ｅを用いた光検出装置１０では、入射光を差分回路１５でフォトダイオード１、２に蓄電された電荷量の差分として出力するため、光検出装置１０は、第１の受光素子と第２の受光素子に蓄積させた電荷量の差分を取得する差分取得手段を備え、当該差分を所望の波長の入射光に対応する電荷の電荷量として出力する出力手段を備えている。
更に、フォトダイオード１とフォトダイオード２は、構成が同じため、第１の受光素子と第２の受光素子は、受光と蓄電の特性が同じである。【０１２１】
このように、半導体装置６ｅを用いた光検出装置１０の蓄積手段は、第１の受光素子（フォトダイオード１）と第２の受光素子（フォトダイオード２）の所定の電極（カソード端子）を電気的に開放端とすることにより、電荷を蓄積させる。
そして、第１の受光素子と、第２の受光素子の所定の電極は、所定のスイッチ（スイッチ１７、１８）を介して、これらの受光素子に蓄積された電荷をリセットするための定電圧源（直流電源１９）に接続しており、蓄積手段は、当該スイッチをオフすることにより、所定の電極を電気的に開放端とする。【０１２２】
更に、差分取得手段（差分回路１５）は、第１の受光素子（フォトダイオード１）と第２の受光素子（フォトダイオード２）の、所定の電極間（カソード端子間）の電圧差によって、蓄積した電荷の差分を取得しており、光検出装置１０は、スイッチ１７、１８をオンとすることにより、第１の受光素子（フォトダイオード１）と第２の受光素子（フォトダイオード２）の所定の電極（カソード端子）を所定の定電圧源（直流電源１９）に接続することにより、第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット手段を備えている。【０１２３】
更に次のように考えることもできる。
即ち、半導体装置６ｅにおいて、フォトダイオード２は、フォトダイオード１に発生する暗電荷ノイズを除去して、フォトダイオード１による検出精度を高めるものであるため、可視光の検出は、フォトダイオード１が行っている。
そのため、フォトダイオード２を用いた場合よりも精度は劣るものの、フォトダイオード２を用いずに、フォトダイオード１と光学フィルタ１０１を用いて可視光を検出するように構成することも可能である。
この場合には、光検出装置１０によって、フォトダイオード１に蓄電された電荷量を検出し（フォトダイオード２が無いので差分回路１５からはフォトダイオード１に蓄電された電荷による電圧が出力される）、その電荷量そのものを検出値とする。【０１２４】
この場合、フォトダイオード２を除いた半導体装置６ｅを光検出装置１０に適用して、入射した光によって電荷を発生する受光素子（フォトダイオード１）と、発生した電荷を受光素子に蓄積させる蓄積手段と、蓄積手段に蓄積した所望の波長の入射光に対応する電荷の電荷量を出力する出力手段とを備えた光検出装置を構成することができる。
そして、受光素子に入射する所望の波長の入射光以外の光を遮光する遮光手段（光学フィルタ１０１）を備え、出力手段は、蓄積手段に蓄積した電荷量を所望の波長の入射光に対応する電荷の電荷量として出力するように構成することができる。【０１２５】
また、蓄積手段（スイッチ１７）が受光素子（フォトダイオード１）の所定の電極（カソード端子）を電気的に開放端とすることにより、電荷を蓄積させる点や、受光素子の所定の電極は、所定のスイッチ（スイッチ１７）を介して、これらの受光素子に蓄積された電荷をリセットするための定電圧源（直流電源１９）に接続しており、蓄積手段は、当該スイッチをオフすることにより、所定の電極を電気的に開放端とする点、及び、受光素子の所定の電極を所定の定電圧源に接続することにより、受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット手段を備えた点は、半導体装置６ｅを用いた光検出装置１０と同様である。【０１２６】
図１８の各図は、半導体装置６ｅのフォトダイオード１、２が飽和する場合を説明するための図である。
フォトダイオード１は、受光する光が強いほど電荷を急激に蓄電する。そのため、照度が大きいと、照度判定部１２が差分回路１５の出力を検知する前に、フォトダイオード１の出力が飽和してしまい、正しい値が測定できない場合がありうる。【０１２７】
図１８（ａ）は、リセット時にフォトダイオード１の出力が飽和している場合を説明するための模式図である。
まず、フォトダイオード１、２を直流電源１９（図２）に接続してカソード端子の電圧を基準電圧とした後、スイッチ１７、１８をオフにすると、カソード端子は電圧が図に示したように低下していく。【０１２８】
フォトダイオード１には、光学フィルタ１０１を透過した光が入射する一方、フォトダイオード２には遮光層１０２によって光が入射しないため、フォトダイオード１の方がフォトダイオード２よりも早く電圧が降下する。
図１８（ａ）では、光強度が大きいため、フォトダイオード１の出力がリセット時刻ｔ１に達する前に飽和している。
照度判定部１２は、リセットの直前に差分回路１５の出力を検知するものとすると、リセット時刻ｔ１では、フォトダイオード２に関しては、暗電荷に応じた電圧であるＥ１が検知されるが、フォトダイオード１に関しては、出力が飽和しているため、光強度に応じた検出値を得ることができない。【０１２９】
そこで、図１８（ｂ）に示したように、フォトダイオード１の電圧が所定の比較電圧に達した場合にリセットを行うようにする。
図１８（ｂ）の例では、フォトダイオード１が比較電圧となった時刻ｔ２にリセットを行い、この場合、フォトダイオード２の電圧はＥ２となっている。
そのため、フォトダイオード１は、光強度に応じた電圧を出力することができる。【０１３０】
このような動作を行わせるには、図５に示した光検出装置１０ａに半導体装置６ｅを組み込めばよい。
ただし、図５では、フォトダイオード２の電圧を直流電源２２の比較電圧と比較する構成となっているが、半導体装置６ｅの場合、フォトダイオード１の電圧を比較電圧と比較するため、図５において、フォトダイオード１とフォトダイオード２を入れ替える。
半導体装置６ｅを組み込んだ光検出装置１０ａの動作は、先に図５で説明した通りである。
このように、蓄積手段が電荷を蓄積する時間を光の強さに応じて変更する変更手段を備えるように構成することができる。【０１３１】
また、半導体装置６ｅを図６に示した光検出装置１０ｂに適用することにより、照度判定部１２がフォトダイオード１、２の差分を検知して判定する際にだけ、これらを間欠的に駆動することにより消費電力の節約を行うように構成することもできる。
この場合の光検出装置１０ｂの動作は、先に図６で説明したとおりである。
このように、差分取得手段（差分回路１５）を、差分出力手段が差分を出力するタイミングで駆動する駆動手段（タイマークロック３１）を備えるように構成することができる。【０１３２】
更に、半導体装置６ｅに図７で示した光検出装置１０ｃを適用することにより、光源のフリッカによる影響を低減することもできる。
この場合の光検出装置１０ｃの動作は、先に図７で説明した通りである。
このように、光源が発する光強度の変動によって差分出力手段（差分回路１５）が出力する差分に生じる変動を緩和する緩和手段（積分回路４１）を備えるように構成することもできる。【０１３３】
加えて、図１９に示したように、フォトダイオード上に光透過性のある薄膜電極を配置し、外部からの電磁波ノイズからフォトダイオードをシールドする構成とすることもできる。
図１９は、本実施の形態に係る半導体装置６ｆの構造を示した図であり、図８に対応するものである。
図８と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を簡略化、又は省略する。【０１３４】
半導体装置６ｆは、光検出半導体装置であって、半導体装置６ｅと同様にＰ型基板３にＮ型層４、５が形成されている。
ここで、フォトダイオード１は、第１導電型（ここではＰ型）の半導体によって構成された半導体基板（Ｐ型基板３）と、当該半導体基板の表面から所定の深さにかけて形成された第２導電型（ここではＮ型）の半導体による第１の導電層（Ｎ型層４）と、から構成された第１の受光素子として機能し、フォトダイオード２は、半導体基板（Ｐ型基板３）と、当該半導体基板の表面から、所定の深さにかけて形成された第２導電型の半導体による第２の導電層（Ｎ型層５）から構成された第２の受光素子として機能している。【０１３５】
Ｎ型層４、５の上面には、薄膜状のＰ型層５１、５１、・・・が形成されている。
Ｐ型層５１は、検出対象の光は透過させると共に、電磁波をシールドする。
このように、第１の導電層（Ｎ型層４）と第２の導電層（Ｎ型層５）の表面には、光を透過し、導電性を有する電磁波シールド層（Ｐ型層５１）が形成されている。
なお、Ｐ型層５１は、接地するとより効果的にシールド機能を発揮することができる。【０１３６】
Ｎ型層４、５に接続するアルミ配線５２、５２は、Ｎ型の濃度の濃いＮ＋層５５を介してＮ型層４、５に接続している。
Ｐ型層５１には配線用の貫通孔が設けられ、アルミ配線５２は、当該貫通孔に形成されている。
また、Ｐ型基板３は、Ｐ型の濃度の濃いＰ＋層５６にてアルミ配線５４と接続して接地されている。【０１３７】
受光面でフォトダイオードが形成されていない領域、及び、フォトダイオード２の上には遮光用アルミ５３、５３、・・・が形成されており、光の入射を遮断している。
このように、この例では、遮光用アルミ５３が遮光層１０２として機能している。
フォトダイオード１の上には、光学フィルタ１０１が配置されており、所望の分光特性が得られるようになっている。【０１３８】
以上のように構成した半導体装置６ｅや光検出装置１０などを用いて、携帯電話の液晶画面などの輝度を調節するように構成することができる。
この場合、光検出装置１０で外界の可視光の明るさを計測し、例えば、外界が明るい場合は画面の輝度を低くし、外界が暗い場合には画面の輝度を高くする。
このように、画像を表示する画像表示手段と、光検出装置の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、判断した明るさに応じて画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、を備えた画像表示装置を提供することもできる。【０１３９】
また、以上のように、半導体装置６ｅに対して、次のデジタル出力光検出回路を適用し、光検出装置を構成することができる。
（第１の構成）受光した光によって電荷を発生する受光素子（光学フィルタ１０１を備えたフォトダイオード１と遮光層１０２を備えたフォトダイオード２の少なくとも一方）と、前記受光素子に発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、クロック信号を発生するクロック信号発生手段と、前記蓄積した電荷の量と、前記発生したクロック信号を対応させることにより、前記蓄積した電荷の量に対応するカウント値を生成するカウント値生成手段と、前記生成したカウント値を出力するカウント値出力手段と、を具備したことを特徴とするデジタル出力光検出回路。
（第２の構成）前記カウント値生成手段は、前記蓄積した電荷が初期値から所定値まで変化するまでに発生したクロック信号の数をカウント値として生成することを特徴とする第１の構成に記載のデジタル出力光検出回路。
（第３の構成）蓄積した電荷の量が所定量に達するごとに、蓄積した電荷を初期値にリセットするリセット手段を備え、前記カウント値生成手段は、前記クロック信号で測定される所定時間の間に、前記リセット手段がリセットした回数をカウント値として生成することを特徴とする第１の構成に記載のデジタル出力光検出回路。
（第４の構成）第１の構成、第２の構成、又は第３の構成の何れかの構成に記載のデジタル出力光検出回路を用いて、第１の受光素子が蓄積した電荷の量に対応する第１のカウント値と、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子が蓄積した電荷の量に対応する第２のカウント値と、を取得するカウント値取得手段と、前記取得した第１のカウント値と第２のカウント値の差分をデジタル演算する差分演算手段と、前記演算した差分をデジタル値にて出力する差分出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置。
（第５の構成）第４の構成に記載の光検出装置と、画像を表示する画像表示手段と、前記デジタル出力光検出回路の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、前記判断した明るさに応じて前記画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、を具備したことを特徴とする画像表示装置。【０１４０】
以上に説明した光検出装置に関する第２の実施の形態によって次のような効果を得ることができる。
（１）フォトダイオード１に観測対象の光である可視光を透過し、他の光を遮光する光学フィルタ１０１を設けることにより、フォトダイオード１で可視光に応じた電荷を蓄積し、これによる出力を電圧で得ることができる。
（２）フォトダイオード１と同じ構造のフォトダイオード２を形成し、フォトダイオード２に入射する光を全て遮光することによりフォトダイオード１で発生する暗電荷と同じ暗電荷を発生させることができる。
（３）フォトダイオード１とフォトダイオード２の電圧の差分をとることにより、フォトダイオード１で生じている暗電荷による影響を打ち消し、所望の分光特性を得ることができる。
（４）フォトダイオード１とフォトダイオード２が同じ構造であるため、製造が容易であり、製造コストを低減することができる。
（５）光学フィルタ１０１の分光特性を適当に形成することにより、各種の光を対象とした光検出装置を構成することができ、例えば、紫外線センサとして使用することも可能である。【０１４１】
［デジタル出力光検出回路の第３の実施の形態］
本第３の実施の形態は、先に説明したデジタル出力光検出回路の第２の実施の形態を改良したものである。
第２の実施の形態に係るデジタル化回路７７ａ（図１４（ａ））では、フォトダイオード１、２が光による蓄電を行っていないリセット信号の期間も計測に用いる基準パルスの期間に含まれている。【０１４２】
一般に光の強度が小さい場合は、蓄電に要する期間が長いため、基準パルスに占めるリセット期間の割合が小さくなり、光の強度と出力がほぼ比例関係となるが、光の強度が大きい領域では、蓄電に要する期間が短いため、基準パルスに占めるリセット期間の割合が大きくなり、光の強度と出力が比例しなくなる。
光の強度と出力は比例した方が望ましいため、そのように本実施の形態を構成した。【０１４３】
本実施の形態の概要は以下の通りである。
デジタル化回路８０（図２０）において、クロック成形部９２は、差分回路１５が差分を出力している間（実質的にフォトダイオード１、２の蓄電期間）は発信し、差分回路１５が差分を出力していない間（フォトダイオード１、２や差分回路１５がリセットしている期間）は発信しない信号ＴＢＣＬＫを生成する。【０１４４】
デジタル化回路８０は、信号ＴＢＣＬＫをカウントし、カウント開始からカウント値が１６ビットに達する時点までをＴＢＡＳＥ期間とする。ＴＢＡＳＥ期間は、デジタル出力光検出回路の第２の実施の形態の「所定の基準パルスの期間」に相当するものである。
デジタル化回路８０は、ＴＢＡＳＥ期間内にフォトダイオード１、２が蓄電・放電を繰り返した回数をカウントし、これを光強度の出力値とする。
信号ＴＢＣＬＫをカウントすることにより、フォトダイオード１、２が蓄電に要した延べ時間が所定時間に達した時点でＴＢＡＳＥ期間が規定されるため、光強度によってＴＢＡＳＥ期間は変化し、フォトダイオード１、２の光電流は、光の強度に比例することから、光強度と出力を比例させることができる。【０１４５】
以下に、本実施の形態に係るデジタル化回路８０について説明する。
図２０は、本発展例に係るデジタル化回路８０の構成を示した図である。ここでは、図３に対応する構成要素には同じ符号を付し、説明を簡略化する。
デジタル化回路８０は、大きく分けて光検出部１３０とカウンタ部１３１から構成されている。【０１４６】
光検出部１３０は、次のように構成されている。
スイッチ１７、１８は、遅延回路８２が生成するリセット信号Ｒに基づいてオンオフする。
フォトダイオード１、２は、スイッチ１７、１８がオンすると、基準電圧１９により基準電圧Ａに設定され、スイッチ１７、１８がオフすると、入射する光の強度に応じて蓄電する。
フォトダイオード１のカソードと接地端子の間には容量８４が設けられており、容量８４の容量が大きいほど、フォトダイオード１の受光感度が低くなるようにフォトダイオード１の受光感度を規定している。
同様に、フォトダイオード２のカソードと接地端子の間にも容量８４と同じ容量の容量８５が設けられている。
容量８４、８５は、フォトダイオード１、２の受光感度を調節するためのものであり、これらがなくても光を検知することは可能である。【０１４７】
アンプ１３、１４は、フォトダイオード１、２の電圧を増幅し、差分回路１５は、その差分を出力する。差分回路１５の出力をＶｏｕｔとする。
差分回路１５の出力端子は、スイッチ８３により基準電圧Ｂと接続可能となっており、スイッチ８３がオンすると、差分回路１５の出力は、基準電圧Ｂにリセット（初期化）される。
コンパレータ８１は、出力Ｖｏｕｔと基準電圧Ｃを比較し、その比較結果として、出力Ｖｏｕｔが基準電圧Ｃ未満の場合にはＬｏを出力し、出力Ｖｏｕｔが基準電圧以上である場合にはＨｉを出力する。この比較結果をＶｃｏｍｐとする。【０１４８】
遅延回路８２は、Ｖｃｏｍｐの立ち上がりを遅延させてリセット信号Ｒ、クランプ信号ＣＬを生成し、これを出力する。
クランプ信号ＣＬの遅延時間はαとなっており、リセット信号Ｒよりも長い期間となっている。
リセット信号Ｒは、スイッチ１７、１８をオンしてフォトダイオード１、２をリセットする信号であり、クランプ信号ＣＬは、スイッチ８３をオンして差分回路１５をリセットする信号である。【０１４９】
遅延回路８２は、リセット信号Ｒよりもクランプ信号ＣＬを長く設定しているため、フォトダイオード１、２のリセットが解除されて蓄電を開始した後でも、差分回路１５の出力Ｖｏｕｔは所定期間は基準電圧Ｂにクランプされている。
これは、以下の理由による。【０１５０】
即ち、仮にリセット信号Ｒとクランプ信号ＣＬを同時にＬｏとして、フォトダイオード１、２の蓄電と、差分回路１５による差分の出力を同時に行うと、差分回路１５の遅延により、差分出力直後には線形の出力を得ることができない。これは、光強度（照度）の計測に望ましくない。
そこで、デジタル化回路８０では、差分回路１５が動作を開始するタイミングをフォトダイオード１、２が蓄電を開始した後にずらすことにより、この問題を回避し、出力Ｖｏｕｔの線形性を高めたものである。【０１５１】
また、光検出部１３０では、コンパレータ８１の出力を基準としてリセット信号Ｒとクランプ信号ＣＬを生成している。
このため、これらの信号の生成タイミングをクロック周期に同期させる必要がなく、滑らかな出力を得ることができる。
仮に、リセット信号Ｒやクランプ信号ＣＬをクロック周期に同期して生成すると、出力が連続な値をとることができず、段差が生じる場合がある。【０１５２】
一方、カウンタ部１３１は、計測した光の強度を１６ビットのデータにて出力する回路であり、次のように構成されている。
オーシレータ９１は、デジタル化回路８０が期間を計測したりするのに用いるベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫを生成する発振器であり、当該信号をクロック成形部９２に出力する。【０１５３】
クロック成形部９２は、遅延回路８２のクランプ信号ＣＬを用いてベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫから信号ＴＢＣＬＫを生成し、これを第１カウンタ９３に出力すると共に、クランプ信号ＣＬを第２カウンタ９４に出力する。
信号ＴＢＣＬＫは、クランプ信号ＣＬがＬｏの間（即ち、差分回路１５がフォトダイオード１、２の差分を出力している間、実質的にはフォトダイオード１、２の蓄電期間）だけ、ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫと同じ周期のクロックを出力したものである。換言すると、クロック成形部９２は、クランプ信号ＣＬがＨｉの間は、ＢＡＳＥ＿ＣＬＫを出力せず、クランプ信号がＬｏの間は、ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫと同じ周期のクロック信号を出力する。【０１５４】
このように、クロック成形部９２は、差分回路１５が差分を出力している間だけクロック（信号ＴＢＣＬＫ）を出力するので、カウンタ部１３１は、これを数えることにより、フォトダイオード１、２や差分回路１５がリセットされている期間を除いて、差分が出力されている期間を計測することができる。
後述するように、これにより、第２の実施の形態のデジタル出力光検出回路のようにリセット期間が計測に及ぼす可能性を回避し、光の強度が高い領域においても出力が光の強度に比例するようにすることができる。【０１５５】
第１カウンタ９３は、信号ＴＢＣＬＫの立ち上がりをカウント（計数）する１６ビットカウンタであり、カウント値が６５５３５（＝１６ビット）に達すると、信号ＴＢＡＳＥ１をカウンタリセット部９５に出力する。
第１カウンタ９３がカウントを開始してから信号ＴＢＡＳＥ１を出力するまでの期間は、差分回路１５が差分を出力していた期間の合計（延べ期間）が所定期間（ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫを単位として、６５５３５クロック分）に達するまでの期間であり、この期間がＴＢＡＳＥ期間となる。
ＴＢＡＳＥ期間は、第２の実施の形態のデジタル出力光検出回路で基準パルスに対応する期間であり、第２の実施の形態では、これは固定値であったが、本実施の形態では、光の強度により変化する。これにより、光の強度と出力が比例することになる。【０１５６】
第２カウンタ９４は、差分回路１５の出力Ｖｏｕｔのパルス回数（＝クランプ信号ＣＬの立ち上がり）を計数して１６ビットのデジタル値を生成する１６ビットカウンタであり、カウント値を１６ビットデータとしてレジスタ９６に出力する。
即ち、第２カウンタ９４は、フォトダイオード１、２が行う蓄電・放電（リセット）のサイクルの回数をカウントして出力する。【０１５７】
カウンタリセット部９５は、カウンタ部１３１がクランプ信号ＣＬのカウントを開始した場合に、信号ＴＢＡＳＥをＨｉにし、第１カウンタ９３が信号ＴＢＡＳＥ１を出力すると、信号ＴＢＡＳＥをＬｏにする。
更に、カウンタリセット部９５は、信号ＴＢＡＳＥをＬｏにすると共に、第１カウンタ９３にリセット信号ＲＥＳＥＴ１を出力して第１カウンタ９３のカウント値をリセットすると共に、第２カウンタ９４にリセット信号ＲＥＳＥＴ２を出力して第２カウンタ９４のカウント値もリセットする。【０１５８】
このように、信号ＴＢＡＳＥは、上記のＴＢＡＳＥ期間にＨｉとなり、その他の期間でＬｏとなるため、カウンタリセット部９５は、差分回路１５が差分を出力している期間の合計（フォトダイオード１、２や差分回路１５をリセットしている期間を除いた期間）が所定期間に達するまでの間、信号ＴＢＡＳＥをＨｉに保つ。【０１５９】
レジスタ９６は、１６ビットレジスタであり、信号ＴＢＡＳＥがＨｉの間、第２カウンタ９４が出力したカウント値を記憶する。
そして、信号ＴＢＡＳＥがＬｏに変わると記憶していたカウント値を１６ビットのレジスタ出力として出力する。
この出力は、ＴＢＡＳＥ期間にフォトダイオード１、２が蓄電・放電を繰り返した回数であり、後述のように光の強度に比例した値となる。
このように、デジタル化回路８０は、レジスタ出力によって光強度を計測することができる。【０１６０】
図２１（ａ）は、光検出部１３０の動作を説明するためのタイミングチャートである。
デジタル化回路８０では、期間ＴＢＡＳＥを開始すると、遅延回路８２がリセット信号Ｒとクランプ信号ＣＬをＨｉにする。
これにより、スイッチ１７、１８がオンして、フォトダイオード１、２の電圧が基準電圧Ａにリセットされ、また、スイッチ８３がオンして、差分回路１５の出力Ｖｏｕｔが基準電圧Ｂにリセットされると共に基準電圧Ｂにクランプされる。【０１６１】
そして、遅延回路８２は、所定の遅延時間が経過するとリセット信号ＲをＬｏにしてスイッチ１７、１８をオフし、フォトダイオード１、２に蓄電を開始させる。
なお、クランプ信号ＣＬの遅延時間（期間α）は、リセット信号Ｒの遅延時間よりも長いため、フォトダイオード１、２の蓄電開始時には、差分回路１５は、まだ基準電圧Ｂにクランプされている。【０１６２】
期間αが経過すると、遅延回路８２は、クランプ信号ＣＬをＬｏにしてスイッチ８３をオフし、差分回路１５に差分（出力Ｖｏｕｔ）を出力させる。
差分回路１５の出力する差分、即ち、出力Ｖｏｕｔは、徐々に上昇し、差分出力期間Ｔｓで基準電圧Ｃに達する。差分出力期間Ｔｓは、光の強度が大きいほど短時間となる。
コンパレータ８１は、出力Ｖｏｕｔが基準電圧Ｃよりも小さい場合は、出力ＶｃｏｍｐをＬｏにするが、差分出力期間Ｔｓで出力Ｖｏｕｔが基準電圧Ｃに達すると、出力ＶｃｏｍｐをＨｉにする。【０１６３】
出力ＶｃｏｍｐがＨｉになると、遅延回路８２は、リセット信号Ｒとクランプ信号ＣＬをＨｉにし、出力信号Ｖｃｏｍｐを遅延させて所定の期間Ｈｉ状態を維持する。
リセット信号Ｒとクランプ信号ＣＬがＨｉになると、スイッチ１７、１８、及びスイッチ８３がオンし、フォトダイオード１、２と差分回路１５がリセットされ、差分回路１５の出力Ｖｏｕｔが低下していき、基準電圧Ｂとなる。【０１６４】
以降、リセット信号ＲがＬｏになり、続いてクランプ信号ＣＬがＬｏになり、同じ動作を繰り返す。
このように、光検出部１３０は、フォトダイオード１、２の蓄電とリセットを繰り返し、その差分出力期間Ｔｓは、光の強度が大きいほど短くなる。【０１６５】
図２１（ｂ）は、カウンタ部１３１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
まず、デジタル化回路８０の制御システムなどからのＳＴＡＲＴ信号がＨｉとなって、光の強度の検出が開始すると、カウンタリセット部９５は、信号ＴＢＡＳＥをＨｉにし、ＴＢＡＳＥ期間の計測を開始する。【０１６６】
オーシレータ９１は、周期ＴＣＫでベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫを発信する。
計測が開始すると、上に述べたように、クランプ信号ＣＬはＬｏとなり、差分回路１５の出力Ｖｏｕｔは上昇を始め、差分出力期間Ｔｓで出力Ｖｏｕｔが基準電圧Ｃに達する。そして、クランプ信号ＣＬがＨｉになり出力Ｖｏｕｔは基準電圧Ｂにリセットされる。【０１６７】
このように、差分回路１５の出力Ｖｏｕｔが差分の出力とリセットのサイクルを繰り返す間、クロック成形部９２は、クランプ信号ＣＬがＬｏとなっている間だけ（即ち、差分回路１５が差分を出力している間だけ）、周期ＴＣＫのクロック信号である信号ＴＢＣＬＫを出力する。【０１６８】
図の例では、差分出力期間Ｔｓの間に３個の信号ＴＢＣＬＫが含まれているが、光の強度が低い場合には、差分出力期間Ｔｓが伸びて更に多くの信号ＴＢＣＬＫが含まれ、逆に光の強度が高い場合には、差分出力期間Ｔｓが短くなって、より少ない信号ＴＢＣＬＫが含まれることになる。
そして、信号ＴＢＣＬＫ個数をカウントし、その個数が６５５３５に達すると、信号ＴＢＡＳＥはＬｏになる。【０１６９】
次に、以上のように構成されたデジタル化回路８０が光の強度を測定する原理について説明する。
ＴＢＡＳＥ期間にクランプ信号ＣＬの立ち上がり（＝Ｖｃｏｍｐのパルス数であり、レジスタ出力）がＮ回含まれているとする。すると、次式が成り立つ。【０１７０】
（Ｔｓ／ＴＣＫ）×Ｎ＝６５５３５・・・（式１）【０１７１】
これより、次式が成り立つ。【０１７２】
Ｎ＝（ＴＣＫ×６５５３５）／Ｔｓ＝Ａ／Ｔｓ（Ａは定数）・・・（式２）【０１７３】
ところで、Ｔｓは、光の強度Ｐｉｎに反比例する（Ｔｓ＝Ｂ／Ｐｉｎ、Ｂは定数）ので、次式が成り立ち、レジスタ出力Ｎが光の強度に比例することがわかる。【０１７４】
Ｎ＝Ａ×Ｂ×Ｐｉｎ・・・（式３）【０１７５】
デジタル化回路８０では、光の強度ＰｉｎによりＴＢＡＳＥ期間が変化する。
即ち、、ＴＢＡＳＥ期間＝ＴＣＫ×６５５３５＋Ｎαの関係があるので、Ｐｉｎが小さい場合には、レジスタ出力Ｎが減少して、ＴＣＫ×６５５３５に近い値となり、Ｐｉｎが大きい場合には、レジスタ出力Ｎが増加して、Ｎαの項が効いてくる。
このようにして、Ｐｉｎが大きいほどＴＢＡＳＥ期間が長くなる。【０１７６】
仮に、ＴＢＡＳＥ期間の値が一定だとすると、レジスタ出力Ｎ＝ＴＢＡＳＥ／（Ｔｓ＋α）であるので、光の強度が高いほど、即ち、Ｔｓが短いほど、Ｎは、次の一定値、ＴＢＡＳＥ／αに近づくこととなる。
これをグラフ化したのが図２２である。
デジタル化回路８０では、特性１２１のように、光の強度Ｐｉｎとレジスタ出力Ｎが比例するのに対し、ＴＢＡＳＥを固定値とすると、特性１２２のように、光の強度Ｐｉｎが小さい領域では、比例関係が存在するが、光の強度Ｐｉｎが大きい領域では、一定値となる。
この差は、デジタル化回路８０ではＴＢＡＳＥ期間を可変として、光検出部１３０が光を検出している時間の合計がＴＣＫ×６５５３５となるようにしたために、リセット期間によって光強度を検出していない期間が検出結果に寄与しなくなったからである。【０１７７】
図２３（ａ）はクロック成形部９２の回路構成の一例を示した図である。
ＮＯＲ回路にクランプ信号ＣＬを入力すると共に、インバータを介してベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫを入力する。
この回路構成では、ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫがＨｉであり、かつ、クランプ信号がＬｏの時だけ出力がＨｉとなるため、その結果、ＮＯＲ回路から信号ＴＢＣＬＫが出力される。【０１７８】
図２３（ｂ）は、これらの波形を表したタイミングチャートである。
図に示したように、クランプ信号ＣＬがＨｉの場合には、信号ＴＢＣＬＫは出力されず、クランプ信号ＣＬがＬｏの場合には、ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫと同じ周波数の信号ＴＢＣＬＫが出力される。
なお、この回路では、ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫとクランプ信号ＣＬのタイミングによっては、短時間に立ち上がって立ち下がる所謂「ひげ」と呼ばれる信号が発生する場合がある。【０１７９】
図２４（ａ）は、図２３（ａ）の回路を「ひげ」が発生しないように改良した例である。
クランプ信号とＮＯＲ回路の間にＤフリップフロップ回路を挿入したものである。
フリップフロップ回路の入力端子Ｄにクランプ信号ＣＬを入力し、出力端子Ｑからの出力をＮＯＲ回路に入力する。
また、フリップフロップ回路のクロック入力端子Ｃには、ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫを入力する。【０１８０】
図２４（ｂ）は、これらの波形を表したタイミングチャートである。
この図は、クランプ信号ＣＬのＨｉ幅が２ＢＡＳＥ＿ＣＬＫ、クランプ信号ＣＬのＬｏ幅が１．５ＢＡＳＥ＿ＣＬＫの例を表している。
クランプ信号ＣＬのＬｏ幅が一定であっても、信号ＴＢＣＬＫのパルスが１つの場合と２つの場合が混在する。これは、ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫとクランプ信号ＣＬが非同期なためである。【０１８１】
光の強度が下がり、クランプ信号ＣＬのＬｏ幅が少しずつ増加すると、これに伴って、パルス２個の信号ＴＢＣＬＫの割合も少しずつ増加する。すると、これに伴ってＴＢＡＳＥ期間も少しずつ短くなり、その結果、レジスタ出力も少しずつ減少する。
このように、この例では、光の強度の変化に対して出力を連続的に変化させることができる。【０１８２】
図２５（ａ）は、クロック成形部９２の他の形態の回路図であり、図２５（ｂ）は、そのタイミングチャートである。
ＣＬＬは、クロック成形部９２が第２カウンタ９４に出力するクランプ信号ＣＬである。
光強度が強く、クランプ信号ＣＬのＬｏ期間がベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫの１周期よりも短い場合、ＱＸはＨｉのままになり、信号ＴＢＣＬＫはＬｏのままになり、ＱＸのＬｏ期間が出力されない場合がある。この場合、ＣＬＬ＝ＣＬとなる。【０１８３】
図２６（ａ）、（ｂ）は、図２５（ｂ）に引き続き、図２５（ａ）のクロック成形部９２のタイミングチャートである。
図２６（ａ）では、矢線ａに示したように、信号ＴＢＣＬＫは、ＱＸの立ち下がりから約半クロックずれ、矢線ｂに示したように、ＣＬＬの立ち下がりはクランプ信号ＣＬと同じになる。【０１８４】
また、図２６（ｂ）では、矢線ｃに示したように、信号ＴＢＣＬＫは、ＱＸの立ち上がりから約半クロックずれ、矢線ｂに示したように、ＣＬＬの立ち上がりはクランプ信号ＣＬと同じになる。
クランプ信号ＣＬの立ち上がりは、条件によって信号ＴＢＣＬＫの立ち上がりの前に行ったり、後に行ったりする。第２カウンタ９４にクランプ信号ＣＬではなく、ＣＬＬを供給すると、第１カウンタ９３と第２カウンタ９４が同時にカウントアップするのを避けることができる。【０１８５】
図２７は、第１カウンタ９３と第２カウンタ９４の詳細な回路図である。両カウンタは同じ回路構成を有している。
第１カウンタ９３は、信号ＴＢＣＬＫの立ち上がりでカウントアップし、カウント値ＣＯＵ［１５：０］＝６５５３５のときにＴＢＡＳＥ１はＨｉのショットパルスを発生する。
そして、第１カウンタ９３は、ＲＥＳＥＴ１＝Ｈｉで初期化（カウント値ＣＯＵ［１５：０］＝０）される。【０１８６】
一方、第２カウンタ９４は、クランプ信号ＣＬ（図の場合ＣＬＬとしている）の立ち上がりでカウントアップし、カウント値ＣＯＵ［１５：０］＝６５５３５のときにＴＢＡＳＥ２はＨｉのショットパルスを発生する。
そして、第２カウンタ９４は、ＲＥＳＥＴ２＝Ｈｉで初期化（カウント値ＣＯＵ［１５：０］＝０）される。
なお、ＥＮ＝Ｌｏのときもこれらカウンタは初期化される。【０１８７】
以上、デジタル化回路８０に説明したが、デジタル化回路８０において、フォトダイオード１、２は、それぞれ第１の受光素子と、これと分光特性の異なる第２の受光素子として機能しており、遅延回路８２によるスイッチ１７、１８のオンオフ機構は、これら受光素子に発生した電荷を蓄積させる蓄積手段として機能しており、差分回路１５は、これら受光素子に蓄電させた電荷の差分を取得する差分取得手段と、これをＶｏｕｔとして出力する差分出力手段として機能している。【０１８８】
そして、遅延回路８２が、リセット信号Ｒとクランプ信号ＣＬをＨｉにしてフォトダイオード１、２の電荷と差分回路１５の出力を初期値にリセットし、その後、リセット信号をＬｏにしてフォトダイオード１、２に再度蓄電させる機構は、出力した差分（Ｖｏｕｔ）が所定値（基準電圧Ｃ）に達した場合に第１の受光素子（フォトダイオード１）と第２の受光素子（フォトダイオード２）に蓄積された電荷と差分取得手段（差分回路１５）による差分を初期値にリセットした後、蓄積手段に電荷を再度蓄積させるリセット手段として機能している。
そして、カウンタ部１３１がＴＢＡＳＥ期間を計測する機構は、所定期間（ＴＢＡＳＥ期間）を計測する所定期間計測手段として機能し、カウンタ部１３１がレジスタ出力する機構は、計測した所定期間にリセット手段がリセットした回数に基づいて光の強度を出力する光強度出力手段として機能している。【０１８９】
そして、遅延回路８２によるリセット手段は、リセット信号の遅延時間よりもクランプ信号ＣＬの遅延時間を長くすることにより、第１の受光素子（フォトダイオード１）と第２の受光素子（フォトダイオード２）が電荷の蓄積を開始した後に、差分取得手段（差分回路１５）のリセット状態を解除（クランプ状態を解除）している。
更に、カウンタ部１３１による所定期間計測手段は、差分出力手段（差分回路１５）が差分を出力している合計時間が所定時間に達するまでの期間を計測し、当該計測した期間をリセットした回数をカウントするための所定期間（ＴＢＡＳＥ期間）としている。【０１９０】
オーシレータ９１は、ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫを発生することにより、所定のクロック数のクロック信号（ベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫ）を発生するクロック信号発生手段として機能している。
そして、第１カウンタ９３は、信号ＴＢＣＬＫをカウントすることにより、当該発生したクロック信号のうち、差分出力手段（差分回路１５）が差分を出力している間のクロック数を計数するクロック数計数手段として機能している。
加えて、所定期間計測手段は、第１カウンタ９３が計数したクロック数（カウントしたＴＢＣＬＫ数）が所定値（１６ビット）に達することにより期間（ＴＢＡＳＥ期間）を計測している。【０１９１】
以上に説明した本実施の形態により、次のような効果を得ることができる。
（１）クロック成形部９２は、オーシレータ９１のベースクロック信号ＢＡＳＥ＿ＣＬＫと遅延回路８２のクランプ信号ＣＬを用いて、差分回路１５が差分を出力している間だけ（実質フォトダイオード１、２の蓄電時間の間だけ）出力されるクロック信号である信号ＴＢＣＬＫを生成することができる。
（２）信号ＴＢＣＬＫをカウントして所定値に達するまでの時間でＴＢＡＳＥ期間を規定することにより、フォトダイオード１、２がリセットされる時間を除いた出力を得ることができる。
（３）フォトダイオード１、２が実質的に蓄電を行っている時間を用いて出力を得るため、光強度と出力が比例関係となる。
（４）フォトダイオード１、２が蓄電を開始してから所定時間後に差分回路１５のクランプを解除することにより、差分回路１５の出力の線形性を向上させることができる。
（５）遅延回路８２は、コンパレータ８１の出力をトリガとし、これを遅延させることによってリセット信号Ｒとクランプ信号ＣＬを生成するため、これら生成される信号のタイミングがクロック周期と同期せず、これによって、滑らかな出力を得ることができる。
（６）少ない回路素子で１６ビットデジタル出力を行う簡易なデジタル方式を提供することができ、これにより、低電源電圧、低消費電流、低コストを実現することができる。【０１９２】
図２８は、デジタル化回路８０の変形例に係るデジタル化回路８０ａの構成を示した図である。
ここで、フォトダイオード１は、図１６に示した光学フィルタ１０１を設けたフォトダイオード１である。
このように、フォトダイオード２の暗電荷によるフォトダイオード１の電荷の補正を行わない場合には、フォトダイオード１だけを用いてデジタル化回路８０ａを構成することも可能である。【０１９３】
デジタル化回路８０ａでは、アンプ１３の出力がコンパレータ８１に出力される。
遅延回路８２の動作や、カウンタ部１３１の各部の動作は、デジタル化回路８０と同じである。
デジタル化回路８０ａでは、フォトダイオード１が蓄電・放電のサイクルを繰り返し、ＴＢＡＳＥ期間内にこのサイクルを繰り返した回数により光りの強度が計測される。
この光の強度の計測原理はデジタル化回路８０と同じである。【０１９４】
このように、デジタル化回路８０ａは、受光した光によって電荷を発生し、入射する所望の波長の入射光以外の光を遮光する遮光手段（光学フィルタ１０１）が設けられた受光素子（フォトダイオード１）と、当該受光素子に発生した電荷を蓄積させる蓄積手段（フォトダイオード１）と、受光素子に蓄積させた電荷量を（電荷量により生じる電圧）取得する電荷量取得手段（アンプ１３）と、取得した電荷量を出力する電荷量出力手段（アンプ１３）と、を具備したことを特徴とする光検出装置として機能している。
そして、デジタル化回路８０ａは、デジタル化回路８０と同様に、出力した電荷量が所定値に達した場合に前記受光素子に蓄積された電荷を初期値にリセットした後、蓄積手段に電荷を再度蓄積させるリセット手段と、所定期間を計測する所定期間計測手段と、当該計測した所定期間に前記リセット手段がリセットした回数に基づいて光の強度を出力する光強度出力手段と、を備えている。
更に、当該所定期間計測手段は、電荷量出力手段が電荷量を出力している合計時間が所定時間に達するまでの期間を計測している。
加えて、デジタル化回路８０ａは、デジタル化回路８０と同様に所定のクロック数のクロック信号を発生するクロック信号発生手段と、発生したクロック信号により、電荷量出力手段が電荷量を出力している間（デジタル化回路８０では、差分であったのがデジタル化回路８０ａでは電荷量となる）のクロック数を計数するクロック数計数手段と、を具備し、所定期間計測手段は、当該計数したクロック数が所定値に達することにより当該期間を計測している。
このように、デジタル化回路８０ａでは、デジタル化回路８０で差分に対応する量がフォトダイオード１の電圧となっている。【０１９５】
また、以上に各種光検出装置などについて説明してきたが、これら光検出装置は、つぎのように構成されている。
（第１の構成）入射した光によって電荷を発生する受光素子と、前記発生した電荷を前記受光素子に蓄積させる蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積した所望の波長の入射光に対応する電荷の電荷量を出力する出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置。
（第２の構成）前記受光素子に入射する前記所望の波長の入射光以外の光を遮光する遮光手段を備え、前記出力手段は、前記蓄積手段に蓄積した電荷量を前記所望の波長の入射光に対応する電荷の電荷量として出力することを特徴とする第１の構成の光検出装置。
（第３の構成）前記蓄積手段は、前記受光素子の所定の電極を電気的に開放端とすることにより、前記電荷を蓄積させることを特徴とする第１の構成、又は第２の構成の光検出装置。
（第４の構成）前記受光素子の前記所定の電極は、所定のスイッチを介して、これらの受光素子に蓄積された電荷をリセットするための定電圧源に接続しており、前記蓄積手段は、前記スイッチをオフすることにより、前記所定の電極を電気的に開放端とすることを特徴とする第３の構成の光検出装置。
（第５の構成）前記受光素子の前記所定の電極を所定の定電圧源に接続することにより、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手段を具備したことを特徴とする第３の構成の光検出装置。
（第６の構成）前記受光素子は、入射する前記所望の波長の入射光以外の光を遮光する第１の遮光手段を設けた第１の受光素子と、入射する光を遮光する第２の遮光手段を設けた第２の受光素子を用いて構成され、前記蓄積手段は、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、前記発生した電荷を蓄積させ、前記出力手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷量の差分を取得する差分取得手段を備え、当該差分を前記所望の波長の入射光に対応する電荷の電荷量として出力することを特徴とする第１の構成の光検出装置。
（第７の構成）前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子は、受光と蓄電の特性が同じであることを特徴とする第６の構成の光検出装置。
（第８の構成）前記受光素子は、第１の受光素子と、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子を用いて構成され、前記蓄積手段は、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、前記発生した電荷を蓄積させ、前記出力手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷量の差分を取得する差分取得手段を備え、当該差分を所望の波長の入射光に対応する電荷の電荷量として出力することを特徴とする第１の構成の光検出装置。
（第９の構成）受光した光によって電荷を発生する第１の受光素子と、受光した光によって電荷を発生し、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子と、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、前記発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷の差分を取得する差分取得手段と、前記取得した差分を出力する差分出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置。
（第１０の構成）前記蓄積手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の所定の電極を電気的に開放端とすることにより、前記電荷を蓄積させることを特徴とする第６の構成から第９の構成までのうちの何れか１の構成の光検出装置。
（第１１の構成）前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子の前記所定の電極は、所定のスイッチを介して、これらの受光素子に蓄積された電荷をリセットするための定電圧源に接続しており、前記蓄積手段は、前記スイッチをオフすることにより、前記所定の電極を電気的に開放端とすることを特徴とする第１０の構成の光検出装置。
（第１２の構成）前記差分取得手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の、前記所定の電極間の電圧差によって、前記蓄積した電荷の差分を取得することを特徴とする第１０の構成、又は第１１の構成の光検出装置。
（第１３の構成）前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の前記所定の電極を所定の定電圧源に接続することにより、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット手段を具備したことを特徴とする第１０の構成の光検出装置。
（第１４の構成）前記差分取得手段を、前記差分出力手段が差分を出力するタイミングで駆動する駆動手段を具備したことを特徴とする第６の構成から第１３の構成までのうちの何れか１の構成に記載の光検出装置。
（第１５の構成）光源が発する光強度の変動によって前記差分出力手段が出力する差分に生じる変動を緩和する緩和手段を具備したことを特徴とする第６の構成から第１４の構成までのうちの何れか１の構成に記載の光検出装置。
（第１６の構成）前記蓄積手段が電荷を蓄積する時間を光の強さに応じて変更する変更手段を具備したことを特徴とする第１の構成から第１５の構成までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
（第１７の構成）第１の構成から第１６の構成までのうちの何れか１の構成に記載の光検出装置と、画像を表示する画像表示手段と、前記光検出装置の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、前記判断した明るさに応じて前記画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、を具備したことを特徴とする画像表示装置。
【図１】
2009081971.tif 000003
【図２】
2009081971.tif 000004
【図３】
2009081971.tif 000005
【図４】
2009081971.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009081971.tif 000008
【図７】
2009081971.tif 000009
【図８】
2009081971.tif 000010
【図９】
2009081971.tif 000011
【図１０】
2009081971.tif 000012
【図１１】
2009081971.tif 000013
【図１２】
2009081971.tif 000014
【図１３】
2009081971.tif 000015
【図１４】
2009081971.tif 000016
【図１５】
2009081971.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2009081971.tif 000019
【図１８】
2009081971.tif 000020
【図１９】
2009081971.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月26日(2009.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光によって電荷を発生する第１の受光素子と、
受光した光によって電荷を発生し、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子と、
前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、前記発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷の差分を、当該蓄積させた電荷による電圧の差分によって取得する差分取得手段と、
前記取得した差分を電圧で出力する差分出力手段と、
を具備したことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記蓄積手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の所定の電極を電気的に開放端とすることにより、前記電荷を蓄積させることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子の前記所定の電極は、所定のスイッチを介して、これらの受光素子に蓄積された電荷をリセットするための定電圧源に接続しており、前記蓄積手段は、前記スイッチをオフすることにより、前記所定の電極を電気的に開放端とすることを特徴とする請求項２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記差分取得手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の、前記所定の電極間の電圧差によって、前記蓄積した電荷の差分を取得することを特徴とする請求項２、又は請求項３に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の前記所定の電極を所定の定電圧源に接続することにより、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記蓄積手段が電荷を蓄積する時間を光の強さに応じて変更する変更手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記差分取得手段を、前記差分出力手段が差分を出力するタイミングで駆動する駆動手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
【請求項８】
光源が発する光強度の変動によって前記差分出力手段が出力する差分に生じる変動を緩和する緩和手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項７までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置。
【請求項９】
受光した光によって電荷を発生し、入射する所望の波長の入射光以外の光を遮光する第１の遮光手段が設けられた第１の受光素子と、
前記第１の受光素子と同じ分光特性を有し、入射する光を遮光する第２の遮光手段が設けられた第２の受光素子と、
前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷の差分を取得する差分取得手段と、
前記取得した差分を出力する差分出力手段と、
を具備したことを特徴とする光検出装置。
【請求項１０】
前記出力した差分が所定値に達した場合に前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷と前記差分取得手段による差分を初期値にリセットした後、前記蓄積手段に電荷を再度蓄積させるリセット手段と、
所定期間を計測する所定期間計測手段と、
前記計測した所定期間に前記リセット手段がリセットした回数に基づいて光の強度を出力する光強度出力手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１、又は請求項９に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記リセット手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子が電荷の蓄積を開始した後に、前記差分取得手段のリセット状態を解除することを特徴とする請求項１０に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記所定期間計測手段は、前記差分出力手段が差分を出力している合計時間が所定時間に達するまでの期間を計測することを特徴とする請求項１０、又は請求項１１に記載の光検出装置。
【請求項１３】
所定のクロック数のクロック信号を発生するクロック信号発生手段と、
前記発生したクロック信号により、前記差分出力手段が差分を出力している間のクロック数を計数するクロック数計数手段と、
を具備し、
前記所定期間計測手段は、前記計数したクロック数が所定値に達することにより前記期間を計測することを特徴とする請求項１２に記載の光検出装置。
【請求項１４】
受光した光によって電荷を発生し、入射する所望の波長の入射光以外の光を遮光する遮光手段が設けられた受光素子と、
前記受光素子に発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、
前記受光素子に蓄積させた電荷量を取得する電荷量取得手段と、
前記取得した電荷量を出力する電荷量出力手段と、
を具備したことを特徴とする光検出装置。
【請求項１５】
前記出力した電荷量が所定値に達した場合に前記受光素子に蓄積された電荷を初期値にリセットした後、前記蓄積手段に電荷を再度蓄積させるリセット手段と、
所定期間を計測する所定期間計測手段と、
前記計測した所定期間に前記リセット手段がリセットした回数に基づいて光の強度を出力する光強度出力手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１４に記載の光検出装置。
【請求項１６】
前記所定期間計測手段は、前記電荷量出力手段が電荷量を出力している合計時間が所定時間に達するまでの期間を計測することを特徴とする請求項１５に記載の光検出装置。
【請求項１７】
所定のクロック数のクロック信号を発生するクロック信号発生手段と、
前記発生したクロック信号により、前記電荷量出力手段が電荷量を出力している間のクロック数を計数するクロック数計数手段と、
を具備し、
前記所定期間計測手段は、前記計数したクロック数が所定値に達することにより前記期間を計測することを特徴とする請求項１６に記載の光検出装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７までのうちの何れか１の請求項に記載の光検出装置と、
画像を表示する画像表示手段と、
前記光検出装置の出力を用いて外界の明るさを判断する明るさ判断手段と、
前記判断した明るさに応じて前記画像表示手段の輝度を調節する輝度調節手段と、
を具備したことを特徴とする画像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
受光素子が大きくなると、当該受光素子が形成されているＩＣチップも大型化し、センサの小型化が困難であるという問題があった。
［０００７］
そこで、本発明は、小型で感度が良好な光検出装置など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
［０００８］
本発明は、前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、受光した光によって電荷を発生する第１の受光素子と、受光した光によって電荷を発生し、前記第１の受光素子と異なる分光特性を有する第２の受光素子と、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子に、前記発生した電荷を蓄積させる蓄積手段と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積させた電荷の差分を、当該蓄積させた電荷による電圧の差分によって取得する差分取得手段と、前記取得した差分を電圧で出力する差分出力手段と、を具備したことを特徴とする光検出装置を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記蓄積手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の所定の電極を電気的に開放端とすることにより、前記電荷を蓄積させることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記第１の受光素子と、前記第２の受光素子の前記所定の電極は、所定のスイッチを介して、これらの受光素子に蓄積された電荷をリセットするための定電圧源に接続しており、前記蓄積手段は、前記スイッチをオフすることにより、前記所定の電極を電気的に開放端とすることを特徴とする請求項２に記載の光検出装置を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記差分取得手段は、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の、前記所定の電極間の電圧差によって、前記蓄積した電荷の差分を取得することを特徴とする請求項２、又は請求項３に記載の光検出装置を提供する。
請求項５に記載の発明では、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の所定の電極を前記所定の定電圧源に接続することにより、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子に蓄積された電荷をリセットするリセット手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置を提供する。
請求項６に記載の発明では、前記蓄積手段が電荷を蓄積する時間を光の強さに応
【国際調査報告】
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