(57)【要約】  近接センサとして動作させるか、照度センサとして動作させるかに応じて受光部に入射する光の指向特性を調整する。近接・照度センサ（５０）を近接センサとして動作させるか、または照度センサとして動作させるかに応じて、第１受光エリアおよび第２受光エリアの何れの受光感度を高くするかを選択する受光エリア選択部（１０１）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部を備えたセンサ回路であって、
上記受光部の受光エリアは、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される、上記受光部の中心付近に配置された複数の受光素子を含む第１受光エリアと、上記受光部の中心から遠い位置に配置された複数の受光素子を含む第２受光エリアと、に分類され、
上記センサ回路が近接センサとして動作するか、または照度センサとして動作するかに応じて、上記第１受光エリアおよび上記第２受光エリアの何れの受光感度を高くするかを選択する受光エリア選択部を備えることを特徴とするセンサ回路。
【請求項２】
上記受光エリア選択部は、上記センサ回路が照度センサとして動作する場合、上記第１受光エリアに含まれる各受光素子を短絡させることで、上記第２受光エリアの受光感度を、上記第１受光エリアの受光感度よりも高くすることを特徴とする請求項１に記載のセンサ回路。
【請求項３】
上記受光エリア選択部は、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合、上記第２受光エリアに含まれる各受光素子を短絡させることで、上記第１受光エリアの受光感度を、上記第２受光エリアの受光感度よりも高くすることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ回路。
【請求項４】
上記第１受光エリアに含まれる各受光素子、および上記第２受光エリアに含まれる各受光素子は、分光特性が互いに異なる複数のＰＮ接合を含むことを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載のセンサ回路。
【請求項５】
上記受光部の受光面側に、カラーフィルタを備えることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載のセンサ回路。
【請求項６】
上記受光部の受光面の側にレンズ構造を備えることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載のセンサ回路。
【請求項７】
上記受光エリアにおいて、照度センサとして動作するエリアと、近接センサとして動作するエリアと、が１部重複していることを特徴とする請求項４に記載のセンサ回路。
【請求項８】
上記受光エリアは、同心円状のエリアで構成されており、
上記同心円状のエリアにおける外側のエリアの分割数が内側のエリアの分割数よりも多いことを特徴とする請求項１から７までの何れか１項に記載のセンサ回路。
【請求項９】
上記受光エリアは、蜂の巣状に複数の六角形のエリアが配列された六角構造で構成されていることを特徴とする請求項１から７までの何れか１項に記載のセンサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を受光する受光部を備えたセンサ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、携帯電話やデジタルカメラなどの電子機器の液晶パネルには、外乱（太陽光や蛍光灯などの光）の照度に応じて液晶パネルのバックライトの発光量を制御するために、周囲の明るさを検出する照度センサが搭載されている。また、携帯電話やデジタルカメラなどの電子機器の液晶パネルでは、消費電力を低減させるため、例えば、液晶パネルに顔が近づいたときに表示をＯＦＦさせるようにするために、近接センサを搭載する要望が増えている。さらに、電子機器の小型化の要望から、近接センサと照度センサとを一体化した近接・照度一体型センサが、近年、提案されている。【０００３】
照度センサおよび近接センサは、従来はアナログ型が主流であったが、昨今は高い分解能が要求されるため、デジタル型が一般的となっている。また、照度センサでは、視感度に近い分光特性が要求される。したがって、入力電流をアナログ‐デジタル変換して出力するアナログーデジタル変換回路であって、視感度に近い分光特性を簡単な構成で実現することが求められている。【０００４】
近接・照度一体型センサでは、近接特性の向上のため、受光素子上部の樹脂をレンズ形状にし、指向特性を向上させている。また、携帯電話の筐体パネルからの反射光量がノイズとなるため、筐体反射からのノイズ光量を低減するための工夫が必要となる。このとき、近接・照度一体型センサでは、照度センサ動作時にも受光素子上部にレンズが存在しているため、指向特性が狭くなってしまうという問題がある。また、近接・照度一体型センサが携帯電話等の電子機器に搭載された場合であって、手の振り等により光の入射角が変動した場合、照度値が変動してしまうという問題も生じる。このため、受光素子上部にレンズが存在している場合でも、指向特性が広く照度値が変動しないセンサを提案する必要がある。【０００５】
ここでは、上記の要求を満足するための方式について述べる。照射する光の角度によって感度が依存しない照度センサとして、特許文献１に開示された方式が提案されている。この方式では、中心部分の光透過率が最も低く外側に行くに従って光透過率が同心円状に徐々に高くなっている遮光部が設けられている。【０００６】
一方、照射する光の角度によって感度が依存しない照度センサとして、特許文献２に開示された方式が提案されている。この方式では、受光感度のピーク付近の低下を他の受光感度の低下に比べて大きくする受光感度調整手段が設けられている。【０００７】
次に、図１５に照度センサの従来例として、アナログ−デジタル変換回路を用いてセンサ出力をデジタル値に変換した後、デジタル値を減算する構成を示す。赤外領域の分光特性のPD（フォトダイオード）1に入力される電流を入力電流Iin1とし、可視領域〜赤外領域の分光特性のPD2に入力される電流を入力電流Iin2とする。【０００８】
入力電流Iin2をADC2でアナログ−デジタル変換した結果をADCOUT2、入力電流Iin1をADC1でアナログ−デジタル変換した結果をADCOUT1とする。ADCOUT1を乗算器でα倍し、減算器で、ADCOUT2から減算することで、特許文献３に開示された方式と同じ結果がデジタル演算で得られる。【０００９】
ADCOUT2 − ADCOUT1*α＝Iin2 − Iin1*α
照度センサは、太陽光、蛍光灯などの光をＰＤで電流に変換し、積分型のアナログ−デジタル変換回路でデジタル出力する方式も一般的となっている。近接センサは、積分型のアナログ−デジタル変換回路、発光ダイオードの駆動回路を備える方式が、近年、採用されている。【００１０】
図１３に、一般的な近接センサの構成を示す。この近接センサは、ＰＤ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、および制御回路を備える。制御回路からＬＥＤを駆動し、受光用のＰＤで電流に変換し、制御回路で検知する。ＬＥＤを駆動している期間のデータ（Data1）とＬＥＤを駆動していない期間のデータ（Data2）の差分を近接データ（Data1−Data2）とする。検知物がある場合、検知物からの反射光が強いため、図１４の（ａ）に示すように、ＰＤの電流は大きくなり、制御回路の閾値Data_thを越え、近接と判断される。検知物がない場合、検知物からの反射光が弱いため、図１４の（ｂ）に示すように、ＰＤの電流は小さく、制御回路の閾値Data_thを越えないので、非近接と判断される。このとき、同図の破線の矢印で示す携帯電話の筐体パネルからの反射光量がノイズとなるため、筐体反射からのノイズ光量を低減するための工夫が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開平７−２７０２３５号公報（１９９５年１０月２０日公開）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開平９−  １５０４４号公報（１９９７年  １月１７日公開）」
【特許文献３】日本国公開特許公報「特開２００７−７３５９１号公報（２００７年３月２２日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述のような従来技術には、以下のような問題点がある。例えば、従来例のように、中心部分の光透過率が最も低く外側に行くに従って光透過率が同心円状に徐々に高くなっている場合、照度センサとして広い指向特性を得ることが可能である。広い指向特性を得ることにより、携帯電話等に搭載された場合、手の振り等により光の入射角が変動した場合でも、安定した照度結果を得ることができる。【００１３】
近接センサでは指向特性が広いと、図１３に示す携帯電話の携帯パネル筐体からの反射光量がノイズとなり、近接検知物体からの反射光か、携帯パネル筐体からの反射光なのか、判断できなくなる問題がある。携帯パネル筐体筐体から反射光によるノイズ光量を低減するため、指向特性を狭くし、正面からの感度が高く、周辺からの感度は低い方が望ましい。一方、照度センサでは、指向特性が狭いと、携帯電話等に搭載された場合に、手の振り等により光の入射角が変動した場合に、安定した照度結果を得ることができないという問題が生じる。【００１４】
上記のように、照度センサ動作時および近接センサ動作時のそれぞれについて要求される指向特性は、広い指向特性と狭い指向特性という、相反する指向特性が要求されるため、従来は、それぞれについて性能を満足するように指向特性を調整する構成が存在していなかった。【００１５】
本発明は、以上の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、近接センサとして動作させるか、照度センサとして動作させるかに応じて受光部に入射する光の指向特性を調整することができるセンサ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るセンサ回路は、受光部を備えたセンサ回路であって、上記受光部の受光エリアは、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される、上記受光部の中心付近に配置された複数の受光素子を含む第１受光エリアと、上記受光部の中心から遠い位置に配置された複数の受光素子を含む第２受光エリアと、に分類され、上記センサ回路が近接センサとして動作するか、または照度センサとして動作するかに応じて、上記第１受光エリアおよび上記第２受光エリアの何れの受光感度を高くするかを選択する受光エリア選択部を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、近接センサとして動作させるか、照度センサとして動作させるかに応じて受光部に入射する光の指向特性を調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係るセンサ回路の構成を示す回路図であり、（ａ）は、照度センサ動作時のセンサ回路の構成を示し、（ｂ）は、近接センサ動作時のセンサ回路の構成を示す。
【図２】上記実施形態１に係るセンサ回路の概要構成および該センサ回路が備える受光部の構成を示す図であり、（ａ）は、上記センサ回路の概要構成を示す断面図であり、（ｂ）は、上記受光部の構成を示す上面図である。
【図３】上記センサ回路に関し、照度センサ動作時の受光部の状態および指向特性を示す図であり、（ａ）は、照度センサ動作時の受光部の状態を示し、（ｂ）は、照度センサ動作時の受光部の指向特性を示す。
【図４】上記センサ回路に関し、近接センサ動作時の受光部の状態および指向特性を示す図であり、（ａ）は、近接センサ動作時の受光部の状態を示し、（ｂ）は、近接センサ動作時の受光部の指向特性を示す。
【図５】上記センサ回路に関し、上記受光部に含まれる受光素子の構造の一例および受光素子の分光特性を示す図であり、（ａ）は、上記受光素子の構造の一例を示す回路図であり、（ｂ）は、上記受光素子の分光特性を示すグラフであり、（ｃ）は、受光素子およびスイッチ構造の一例を示す図である。
【図６】上記センサ回路に関し、ＡＤ変換回路の一構成例を示す図である。
【図７】上記ＡＤ変換回路の動作波形の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る受光部の構成の一例、および本発明の実施形態３に係る受光部の構成の一例を示す図であり、（ａ）は、上記実施形態２に係る受光部の構成の一例を示し、（ｂ）は、上記実施形態３に係る受光部の構成の一例を示す図であり、（ｃ）は、受光部（受光素子）の構成の変形例を示す図であり、（ｄ）は、受光部（受光素子）の構成の別の変形例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態４に係る受光素子の構造の一例および分光特性を示す図であり、（ａ）は、上記実施形態４に係る受光素子の構造の一例を示す回路図であり、（ｂ）は、上記受光素子の分光特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態５に係る液晶表示装置の一構成例を示すブロック図である。
【図１１】上記液晶表示装置に関し、照度値とＡＤ変換回路出力信号の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態６に係る携帯電話の外観、および本発明の実施形態７に係るデジタルカメラの外観を示す図であり、（ａ）は、上記実施形態６に係る携帯電話の外観を示し、（ｂ）は、上記実施形態７に係るデジタルカメラの外観を示す。
【図１３】近接センサの筐体パネル実装例を示す図である。
【図１４】近接センサの動作波形を示す図であり、（ａ）は、近接物体が存在している場合における近接センサの動作波形を示し、（ｂ）は、近接物体が存在していない場合における近接センサの動作波形を示す。
【図１５】従来のデジタル型の照度センサの概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について図１〜図１２に基づいて説明すれば、次の通りである。以下、説明の便宜上、特定の実施形態にて説明した構成と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付記し、その説明を省略する場合がある。
【００２０】
〔実施形態１〕
まず、図１〜図７に基づき、本発明の実施形態１に係る近接・照度センサ（センサ回路）５０の構成および動作について説明する。
【００２１】
図１は、近接・照度センサ５０の構成を示す回路図である。同図に示すように近接・照度センサ５０は、制御回路１０、受光素子（受光部）１１、ＬＥＤ１、およびＬＥＤ駆動回路５１を備える。
【００２２】
図２は、近接・照度センサ５０の概要構成、および近接・照度センサ５０が備える受光素子１１の構成を示す図である。図２の（ａ）は、近接・照度センサ５０の概要構成を示す断面図である。同図に示すように、ＬＥＤ１、制御回路１０、および受光素子１１は、封止樹脂３２によって封止されている。また、受光素子１１の上部（受光面の側）には、レンズ部３３（レンズ構造）が配置されており、ＬＥＤ１の上部（光出射側）には、レンズ部３４が配置されている。
【００２３】
上記のレンズ構造により、近接センサとして動作する場合は正面からの信号光を集光し、筐体反射のスポットを感度のない外側に飛ばすことができる。照度センサとして動作する場合は、指向特性を平坦化することができる。
【００２４】
一方、図２の（ｂ）は、受光素子１１の構成を示す上面図である。同図で、破線の丸で囲まれた領域は、レンズ部３３によるレンズスポットを示す。
【００２５】
（受光素子１１）
光を受光する受光素子１１の受光面の側には、レンズ部３３が設けられており、受光素子１１は、本実施形態では、一例として、同心円状の受光素子ＰＤ０〜４を含んでいる。また、本実施形態では、受光素子１１の中心付近から中心から遠い位置に至るまで、受光素子ＰＤ０（内側）〜ＰＤ４（外側）のそれぞれがこの順で配置されている。また、受光素子ＰＤ０〜４のそれぞれは、複数の受光素子ＰＤが所定の同心円上に沿って並んで配置された集合体を示す。
【００２６】
受光素子１１の受光面の側の受光エリアは、近接・照度センサ５０が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される、受光素子１１の中心付近（内側）に配置された複数の受光素子ＰＤを含む第１受光エリアと、受光素子１１の中心から遠い位置（外側）に配置された複数の受光素子ＰＤを含む第２受光エリアと、に分類される。すなわち、第１受光エリアは、近接・照度センサ５０が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される受光エリアであって、受光素子１１の中心付近に配置された複数の受光素子ＰＤを含む受光エリアである。一方、第２受光エリアは、近接・照度センサ５０が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される受光エリアであって、受光素子１１の中心から遠い位置に配置された複数の受光素子ＰＤを含む受光エリアである。
【００２７】
図１の（ａ）は、照度センサ動作時の近接・照度センサ５０の構成を示している。照度センサ動作時には、図１の（ａ）に示す外側の同心円の斜線部分が第２受光エリアとなっており、受光素子ＰＤ２〜ＰＤ４を含んでいる。一方、内側の同心円の斜線部分以外の部分は、第１受光エリアとなっており、受光素子ＰＤ０およびＰＤ１を含んでいる。
【００２８】
一方、図１の（ｂ）は、近接センサ動作時の近接・照度センサ５０の構成を示している。近接センサ動作時には、図１の（ｂ）に示す内側の同心円の斜線部分が第１受光エリアとなっており、受光素子ＰＤ０〜ＰＤ２を含んでいる。一方、外側の同心円の斜線部分以外の部分は、第２受光エリアとなっており、受光素子ＰＤ３およびＰＤ４を含んでいる。
【００２９】
（制御回路１０）
図１に示すように制御回路１０は、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ１（以下、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１と呼ぶ）、アナログ‐デジタル変換回路ＡＤＣ２（以下、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２と呼ぶ）、乗算部１３、減算部１４、受光エリア選択部１０１、および分光特性選択部１０２を備えている。
【００３０】
（ＡＤ変換回路ＡＤＣ１、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２）
ＡＤ変換回路ＡＤＣ１は、入力部が、受光素子１１に含まれる複数の受光素子ＰＤに電気的に接続されているとともに、出力部が乗算部１３に接続されている。ＡＤ変換回路ＡＤＣ２は、入力部が、受光素子１１に含まれる複数の受光素子ＰＤに電気的に接続されているとともに、出力部が減算部１４に接続されている。より具体的には、例えば、受光素子ＰＤ２に含まれる複数の受光素子ＰＤのうちの約半数の受光素子ＰＤは、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１に電気的に接続され、残りの受光素子ＰＤは、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２に電気的に接続されている。また、受光素子ＰＤ２に含まれる複数の受光素子ＰＤのうちＡＤ変換回路ＡＤＣ１に電気的に接続される複数の受光素子ＰＤと、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２に電気的に接続されている複数の受光素子ＰＤとのそれぞれは、受光素子ＰＤ２内で均等に分散されて配置されている。
【００３１】
（乗算部１３、減算部１４）
近接・照度センサ５０が、照度センサとして動作する場合、乗算部１３は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１からの出力信号（ADCOUT1）をα倍した信号（ADCOUT1×α）を、減算部１４に出力する。減算部１４は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２からの出力信号（ADCOUT2）から、乗算部１３からの出力信号（ADCOUT1×α）を減算した信号（ADCOUT2−ADCOUT1×α）を出力する。図１の（ａ）に示す状態では、この出力信号（ADCOUT2−ADCOUT1×α）が、制御回路１０が検出した可視光の照度を示す信号となる。
【００３２】
一方、近接・照度センサ５０が、近接センサとして動作する場合、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１および乗算部１３のそれぞれは機能せず、乗算部１３の出力信号は、減算部１４に出力されない。このため、図１の（ｂ）に示す状態では、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２の出力（ADCOUT2）が、そのまま、制御回路１０が検出した赤外光の受光量を示す信号となる。
【００３３】
（受光エリア選択部１０１）
受光エリア選択部１０１は、近接・照度センサ５０が近接センサとして動作するか、または照度センサとして動作するかに応じて、上記第１受光エリアおよび上記第２受光エリアの何れの受光感度を高くするか（上記第１受光エリアに含まれる各受光素子ＰＤを短絡させるか、または上記第２受光エリアに含まれる各受光素子ＰＤを短絡させるか）、を選択するようになっている。ここで、第１受光エリアに含まれる各受光素子ＰＤを短絡させた場合、第２受光エリアの受光感度が第１受光エリアの受光感度よりも高くなる。これにより、受光素子１１に入射する光の指向特性を広くすることができる。一方、第２受光エリアに含まれる各受光素子ＰＤを短絡させた場合、第１受光エリアの受光感度が第２受光エリアの受光感度よりも高くなる。これにより、受光素子１１に入射する光の指向特性を狭くすることができる。以上により、受光エリア選択部１０１によれば、近接・照度センサ５０を近接センサとして動作させるか、照度センサとして動作させるかに応じて受光素子１１に入射する光の指向特性を調整することができる。
【００３４】
また、受光エリア選択部１０１は、近接・照度センサ５０が照度センサとして動作する場合、図１の（ａ）に示すように、上記第１受光エリアに含まれる各受光素子ＰＤ（受光素子ＰＤ０およびＰＤ１）を短絡させることで、上記第２受光エリアの受光感度を、上記第１受光エリアの受光感度よりも高くするようになっている。すなわち、照度センサ動作時、外側の受光素子ＰＤ２〜ＰＤ４までを使用する。このように、内側の受光素子ＰＤ０およびＰＤ１を使用しないことで正面からの感度を下げ、広い指向特性を得ることができる。
【００３５】
図３は、近接・照度センサ５０に関し、照度センサ動作時の受光素子１１の状態および指向特性を示す図である。図３の（ａ）は、照度センサ動作時の受光素子１１の状態を示している。同図に示す斜線部分は、第２受光エリアである。一方、図３の（ｂ）は、照度センサ動作時の受光素子１１の指向特性を示している。
【００３６】
以上のように、第２受光エリアの受光感度を、第１受光エリアの受光感度よりも高くすることで、広い指向特性を得ることが可能となり、近接・照度センサ５０が携帯電話等の電子機器に搭載された場合に、手の振り等により光の入射角が変動した場合でも、安定した照度結果を得ることができる。
【００３７】
また、受光エリア選択部１０１は、近接・照度センサ５０が近接センサとして動作する場合、上記第２受光エリアに含まれる各受光素子ＰＤ（受光素子ＰＤ３およびＰＤ４）を短絡させることで、上記第１受光エリアの受光感度を、上記第２受光エリアの受光感度よりも高くするようになっている。すなわち、近接センサ動作時、内側の受光素子ＰＤ０〜ＰＤ２までを使用する。このように、外側の受光素子ＰＤ３および受光素子ＰＤ４を使用しないことで、周辺からの感度を下げ、指向特性を狭くすることができる。
【００３８】
図４は、近接・照度センサ５０に関し、近接センサ動作時の受光素子１１の状態および指向特性を示す図である。図４の（ａ）は、近接センサ動作時の受光部の状態を示している。同図に示す斜線部分は、第１受光エリアである。一方、図４の（ｂ）は、近接センサ動作時の受光部の指向特性を示している。
【００３９】
以上により、第１受光エリアの受光感度を、第２受光エリアの受光感度よりも高くすることで、狭い指向特性を得ることが可能となり、近接・照度センサ５０を携帯電話等の電子機器に搭載した場合に、電子機器の筐体パネル反射によるノイズ光量を低減させることができる。これにより、携帯パネル筐体からの反射光の感度を低減し、正面からの近接検知物体からの反射光の感度を高くすることができ、近接特性を向上させることができる。携帯パネル筐体からの反射光のスポットは、図４の（ａ）の一点鎖線で囲まれた部分に示すように、通常、ＬＥＤ１に近い方から反対側にずれる傾向がある。なお、各受光素子ＰＤの短絡方法については、後述する。
【００４０】
図３の（ａ）および（ｂ）のそれぞれに示す受光素子エリア２の領域は、照度センサとして動作するエリアと、近接センサとして動作するエリアと、が１部重複している。図５の（ｃ）に示すスイッチＳＷ４１およびＳＷ４２の操作により分光特性を切り替えて使用する。受光エリアにおいて、照度センサとして動作するエリアと、近接センサとして動作するエリアとを１部重複させ、用途に応じて切り替えることで、照度センサ時はより広い指向特性を得ることができ、近接センサ時はスポットに合わせた最適な受光エリアを選択することができる。
【００４１】
（分光特性選択部１０２）
分光特性選択部１０２は、第１受光エリアに含まれる各受光素子ＰＤおよび第２受光エリアに含まれる各受光素子ＰＤの一部の受光素子ＰＤを赤外領域の分光特性とし、残りの受光素子ＰＤを赤外領域から可視光領域までの分光特性とするようになっている。これにより、近接・照度センサ５０が照度センサとして動作する場合に、赤外領域から可視光領域までの分光特性の出力から、赤外領域の分光特性の出力を減算することで、視感度に合わせた照度特性を実現できる。一方、近接・照度センサ５０が近接センサとして動作する場合に、赤外領域の分光特性の出力を用いることで、可視光を低減し、蛍光灯などのノイズを低減させることが可能になる。
【００４２】
なお、各受光素子ＰＤにおける分光特性選択部１０２による分光特性の選択方法については、後述する。
【００４３】
（ＬＥＤ１、ＬＥＤ駆動回路５１）
ＬＥＤ駆動回路５１は、近接・照度センサ５０を照度センサとして動作させる場合は、ＬＥＤ１を発光させないように制御する。一方、ＬＥＤ駆動回路５１は、近接・照度センサ５０を近接センサとして動作させる場合は、ＬＥＤ１を発光させ、赤外光を出力させる制御を行う。
【００４４】
（受光素子ＰＤ）
次に、図５は、受光素子１１に含まれる受光素子ＰＤの構造の一例および受光素子ＰＤの分光特性を示す図である。図５の（ａ）は、受光素子ＰＤの構造の一例を示す回路図である。一方、図５の（ｂ）は、受光素子ＰＤの分光特性を示すグラフである。
【００４５】
受光素子ＰＤは、半導体基板、スイッチＳＷ４１、およびスイッチＳＷ４２により構成されている。半導体基板は、Ｐ型基板（Ｐ型半導体基板Ｐ_sub）にＮ型ウェル層（Ｎ型半導体領域Ｎ_well）が形成され、Ｎ型ウェル層にＰ型拡散層（Ｐ型半導体領域Ｐ）が形成された構造を有している。Ｐ型基板は、グランドに接続されている。Ｎ型ウェル層は、グランドよりも高い電位の出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００４６】
半導体基板においては、Ｐ型基板およびＮ型ウェル層（ＰＮ接合）により、フォトダイオードＰＤｉｒが形成されている。また、Ｎ型ウェル層およびＰ型拡散層（ＰＮ接合）により、フォトダイオードＰＤｖｉｓが形成されている。フォトダイオードＰＤｉｒおよびフォトダイオードＰＤｖｉｓは、同じ半導体基板に形成されているが、接合部の深さの違いにより、ピーク感度波長が異なっている。つまりは、フォトダイオードＰＤｉｒは、深い位置に形成されて、ピーク感度波長が赤外線の波長範囲に位置している。一方、フォトダイオードＰＤｖｉｓは、浅い位置に形成されて、ピーク感度波長が可視光の波長範囲に位置している。
【００４７】
スイッチＳＷ４１は、一方の端子が出力端子ＯＵＴに接続され、他方の端子がＰ型拡散層に接続されている。スイッチＳＷ４１は、切替信号に応じて開閉（オン／オフ）し、両者の電気的接続を導通／遮断する。スイッチＳＷ４２は、一方の端子がスイッチＳＷ４１の他方端子およびＰ型拡散層に接続され、他方の端子がグランドに接続されている。スイッチＳＷ４２は、切替信号に応じて開閉（オン／オフ）し、両者の電気的接続を導通／遮断する。上記の各切替信号は、上述した受光エリア選択部１０１または分光特性選択部１０２から供給される。
【００４８】
よって、「スイッチＳＷ４１＝オン、スイッチＳＷ４２＝オフ」とすると、フォトダイオードＰＤｉｒは導通し、フォトダイオードＰＤｖｉｓは短絡するので、受光素子ＰＤではフォトダイオードＰＤｉｒのみを使用することになる。ゆえに、この接続構成時に受光素子ＰＤが受光すると、フォトダイオードＰＤｉｒに流れる光電流が、受光素子ＰＤの電流Ｉｉｎとして出力される。よって、この接続構成時の受光素子ＰＤは、赤外線の波長範囲に感度を有する分光特性（以下、分光特性Ｂとする）となる。
【００４９】
一方、「スイッチＳＷ４１＝オフ、スイッチＳＷ４２＝オン」とすると、フォトダイオードＰＤｉｒおよびフォトダイオードＰＤｖｉｓは導通するので、受光素子ＰＤでは両者を使用することになる。ゆえに、この接続構成時に受光素子ＰＤが受光すると、フォトダイオードＰＤｉｒに流れる光電流とフォトダイオードＰＤｖｉｓに流れる光電流とを合算した電流が、受光素子ＰＤの電流Ｉｉｎとして出力される。よって、この接続構成時の受光素子ＰＤは、可視光領域〜赤外領域の波長範囲に感度を有する分光特性（以下、分光特性Ａとする）となる。
【００５０】
上述した分光特性選択部１０２は、上記のようなスイッチＳＷ４１およびスイッチＳＷ４２のオン・オフの切り替えにより、受光素子ＰＤの分光特性を選択するようになっている。
【００５１】
次に、図５の（ｂ）において、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は感度を示す。また、グラフ中の、実線は分光特性Ａ、分光特性Ｂをそれぞれ示し、破線は分光特性Ｂをα倍したものを示し、１点鎖線は視感度を示す。
【００５２】
可視光領域〜赤外領域の波長範囲に感度を有する分光特性Ａは、ピーク感度波長が７５０ｎｍ付近で、約３００ｎｍ〜約１２００ｎｍの範囲をなだらかに減衰する特性を有している。
【００５３】
赤外領域の波長範囲に感度を有する分光特性Ｂは、ピーク感度波長が９００ｎｍ付近で、約５５０ｎｍ〜約１２００ｎｍの範囲をなだらかに減衰する特性を有している。
【００５４】
視感度は、ピーク感度波長が５５０ｎｍ付近で、約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの範囲をなだらかに減衰する特性を有している。なお、分光特性Ｂのピーク感度波長での感度は、視感度のピーク感度波長での感度よりも低い。定数αは、分光特性Ｂを視感度に近づけるための定数であり、分光特性Ｂ×αは、分光特性Ｂの強度をα倍したものとなっている。
【００５５】
このように、受光素子ＰＤは、２つのＰＮ接合を備えることで、２つのフォトダイオード、すなわちフォトダイオードＰＤｉｒおよびフォトダイオードＰＤｖｉｓを備えている。そして、スイッチＳＷ４１・ＳＷ４２により接続構成を切り替えることによって、分光特性Ａおよび分光特性Ｂのうちいずれかを設定することができるように構成されている。以上により、近接・照度センサ５０を近接センサとして動作させるか、照度センサとして動作させるかに応じて、所望の分光特性を選択することが可能になる。
【００５６】
次に、「スイッチＳＷ４１＝オン、スイッチＳＷ４２＝オン」とすると、フォトダイオードＰＤｉｒおよびフォトダイオードＰＤｖｉｓは短絡するので、受光素子ＰＤでは両者が共に短絡されることになる。すなわち、上述した受光エリア選択部１０１は、第１受光エリアに含まれる各受光素子ＰＤにおいて、「スイッチＳＷ４１＝オン、スイッチＳＷ４２＝オン」とすること（各受光素子ＰＤを短絡状態にする）により、受光素子ＰＤの受光感度が無い状態を実現している。
【００５７】
図３の（ａ）に示すように近接・照度センサ５０が照度センサとして動作する場合、受光エリア選択部１０１は、受光素子ＰＤ０および受光素子ＰＤ１について、「スイッチＳＷ４１＝オン、スイッチＳＷ４２＝オン」とすることで、受光素子１１の中心部の感度を低下させるようになっている。
【００５８】
一方、図４の（ａ）に示すように、近接・照度センサ５０を近接センサとして動作させる場合、受光エリア選択部１０１は、受光素子ＰＤ３および受光素子ＰＤ４について、「スイッチＳＷ４１＝オン、スイッチＳＷ４２＝オン」とすることで、周辺部の感度を低下させるようになっている。
【００５９】
（ＡＤ変換回路）
上述した図１に示すＡＤ変換回路ＡＤＣ１・ＡＤＣ２は、同じ構成を有している。ＡＤ変換回路ＡＤＣ１・ＡＤＣ２の構成を、図６のＡＤ変換回路ＡＤＣを用いて説明する。
【００６０】
図６は、ＡＤ変換回路ＡＤＣの構成を示す図である。ＡＤ変換回路ＡＤＣは、入力された電流Ｉｉｎの電流量を、デジタル値に変換して出力する積分型のＡＤ変換回路である。図６に示すように、ＡＤ変換回路ＡＤＣは、充電回路２１、比較回路２２、制御回路２３、および放電回路２４を備えている。また、ＡＤ変換回路ＡＤＣは、入力端子ＩＮおよび出力端子ＯＵＴを備えており、集積化されていてもよい。
【００６１】
充電回路２１は、入力電流Ｉｉｎにより充電される回路であり、アンプ回路ＡＭＰ１と、入力電流Ｉｉｎに応じた電荷を蓄えるコンデンサＣ１とにより構成されている。アンプ回路ＡＭＰ１は、反転入力端子が入力端子ＩＮに接続され、非反転入力端子がグランド（０Ｖ）に接続され、出力端子が比較回路２２に接続されている。コンデンサＣ１は、アンプ回路ＡＭＰ１の反転入力端子と出力端子との間に設けられている。これにより、アンプ回路ＡＭＰ１およびコンデンサＣ１は、積分回路を構成している。
【００６２】
比較回路２２は、コンパレータＣＭＰ１、スイッチＳＷ２１、および基準電源Ｖ１により構成されている。コンパレータＣＭＰ１は、非反転入力端子が充電回路２１に接続され、反転入力端子がスイッチＳＷ２１を介して充電回路２１に接続されるとともに基準電源Ｖ１に接続され、出力端子が制御回路２３に接続されている。スイッチＳＷ２１は、切替信号に応じて開閉（オン／オフ）し、充電回路２１とコンパレータＣＭＰ１の反転入力端子との電気的接続を導通／遮断する。基準電源Ｖ１は、基準電圧ＶｒｅｆをコンパレータＣＭＰ１の反転入力端子に印加している。
【００６３】
制御回路２３は、比較回路２２の比較結果に基づいて、測定時間に放電回路２４が放電を行った回数を数え、当該回数に応じたデジタル値を出力するものであり、フリップフロップ（ＦＦ）２５およびカウンタ（ｃｏｕｎｔ）２６により構成されている。ＦＦ２５は、入力部が比較回路２２に接続され、出力部がカウンタ２６に接続されるとともに、放電回路２４に接続されている。カウンタ２６の出力部は、出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００６４】
放電回路２４は、充電回路２１の出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを超えたときに充電回路２１を放電させる（コンデンサＣ１に蓄えられた電荷を放電させる）ものであり、電流源Ｉ１およびスイッチＳＷ２２により構成されている。スイッチＳＷ２２は、一方の端子が電流源Ｉ１に接続され、他方の端子が充電回路２１および入力端子ＩＮに接続されている。スイッチＳＷ２２は、切替信号（ＦＦ２５の出力信号ｃｈａｒｇｅ）に応じて開閉（オン／オフ）し、両者の電気的接続を導通／遮断する。
【００６５】
次に、図７に、ＡＤ変換回路ＡＤＣの動作波形の一例を示す。図中、ｃｌｋはクロック信号を示し、ＳＷ２１はスイッチＳＷ２１の開閉状態を示し、ＳＷ２２はスイッチＳＷ２２の開閉状態を示し、ｖｒｅｆは基準電源Ｖ１の電圧を示し、ｖｓｉｇは充電回路２１の出力を示し、ｃｏｍｐは比較回路２２の出力を示し、ｃｈａｒｇｅはスイッチＳＷ２２の開閉に用いる制御回路２３の出力を示す。
【００６６】
変換動作開始前は、スイッチＳＷ２１が閉じている。これにより、充電回路２１（積分回路）の出力ｖｓｉｇは、基準電源Ｖ１の電圧ｖｒｅｆに充電されている。
【００６７】
ＡＤ変換回路ＡＤＣ１は、スイッチＳＷ２１が開くことによって、電流ＩｉｎでコンデンサＣ１に充電を行うことが可能となり、変換動作を行う。スイッチＳＷ２１の開放期間がデータ変換期間（t_conv）となっており、第１の測定時間および第２の測定時間に対応する。近接・照度センサ５０は、照度センサとして動作する場合、連続する２つの測定時間（期間）での動作により、照度を測定するようになっている。より具体的には、第１の測定時間と第２の測定時間とで、分光特性Ａの受光素子ＰＤと分光特性Ｂの受光素子ＰＤとの配置を入れ替えて検出を行っている。例えば、第１の測定時間で、第１受光素子の分光特性が分光特性Ａであり、第２受光素子の分光特性が分光特性Ｂであるとき、第２の測定時間では、第１受光素子の分光特性を分光特性Ｂに変更し、第２受光素子の分光特性を分光特性Ａに変更する。なお、ここでは、照度を測定するための測定時間のうち、最初を第１の測定時間（第１測定時間）とし、次を第２の測定時間（第２測定時間）とする。
【００６８】
まず、スイッチＳＷ２１をオフにすると、スイッチＳＷ２２をオンにして、放電回路２４により、コンデンサＣ１から一定の電荷（Ｉ１×t_clk）を放電させる（プリチャージ動作）。続いて、スイッチＳＷ２２をオンからオフに切り替えると、受光素子ＰＤからの電流Ｉｉｎ１により充電回路２１が充電され、その出力ｖｓｉｇが上昇する。出力ｖｓｉｇが電圧ｖｒｅｆを超えると、比較回路２２の出力ｃｏｍｐがローレベルからハイレベルに切り替わる。これにより、ＦＦ２５の出力、すなわち制御回路２３の出力ｃｈａｒｇｅがローレベルからハイレベルに切り替わって、スイッチＳＷ２２がオンとなり、放電回路２４によって一定の電荷（Ｉ１×t_clk）が放電される。
【００６９】
続いて、放電により充電回路２１の出力ｖｓｉｇが下降し、出力ｖｓｉｇが電圧ｖｒｅｆを下回ると、比較回路２２の出力ｃｏｍｐがハイレベルからローレベルに切り替わる。これにより、ＦＦ２５の出力、すなわち制御回路２３の出力ｃｈａｒｇｅがハイレベルからローレベルに切り替わって、スイッチＳＷ２２がオフとなり放電が停止する。
【００７０】
その後は、受光素子ＰＤからの電流Ｉｉｎ１により再び充電回路２１が充電され、上述と同様に動作する。第１の測定時間経過後の第２の測定時間においては、別の受光素子ＰＤからの電流Ｉｉｎ２により充電回路２１が充電されることとなる。
【００７１】
一方、データ変換期間（t_conv）の間、カウンタ２６が、ＦＦ２５の出力がハイレベルとなった時間、すなわち放電時間の回数を数えており、このカウント値が、入力された電荷量に応じた値としてデジタル出力される。カウンタ２６の出力は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１の出力ADCOUT1となる。
【００７２】
ＡＤ変換回路ＡＤＣ１では、電流Ｉｉｎ（Ｉｉｎ１・Ｉｉｎ２）により充電された電荷量と、（Ｉ１×t_clk）により放電された電荷量とが等しくなるように動作するので、「充電電荷量（Ｉｉｎ×t_conv）＝放電電荷量（Ｉ１×t_clk×count）」により、下記の式が成り立つ。
【００７３】
count＝（Ｉｉｎ×t_conv）／（Ｉ１×t_clk）
count：放電時間をカウントした値
Ｉｉｎ：入力電流値
Ｉ１：基準電流値
t_conv：充電時間
t_clk：クロック周期
よって、放電時間をカウントした値（count）の最小分解能は、（Ｉ１×t_clk）で決定されることがわかる。
【００７４】
ここで、充電期間t_conv＝t_clk×２ｎ（ｎ：分解能）と設定すると、
count＝（Ｉｉｎ／Ｉ１）×２ｎ
となる。ゆえに、例えば、分解能ｎ＝１６ビットの場合、カウント値（count）は、入力電流Ｉｉｎに応じた値を、０〜６５５３５の範囲で出力することになる。よって、ＡＤ変換回路ＡＤＣにより、広いダイナミックレンジおよび高い分解能のアナログ−デジタル変換を行うことが可能となる。この点は、照度センサのように低速であるが高い分解能（１６ｂｉｔ程度）を要求されるデバイスに適している。
【００７５】
このようにして、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１からは、第１の測定時間および第２の測定時間にわたって分光特性Ｂで検出された光電流に応じた、デジタル値の測定信号ADCOUT1が出力される。また同様に、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２からは、第１の測定時間および第２の測定時間にわたって分光特性Ａで検出された光電流に応じた、デジタル値の測定信号ADCOUT2が出力される。
【００７６】
測定信号ADCOUT1は、乗算部１３によってα倍（α：定数）された後、減算部１４に入力され、測定信号ADCOUT2は、直接、減算部１４に入力される。そして、減算部１４により、測定信号ADCOUT2からα倍した測定信号ADCOUT1が減算されることによって、測定信号（ADCOUT2−ADCOUT1×α）が出力される。この測定信号（ADCOUT2−ADCOUT1×α）は、視感度に近い分光特性が実現されており、可視光の照度を表す値となる。
【００７７】
図６に示す積分型のアナログ−デジタル変換回路を、図１に示すＡＤ変換回路ＡＤＣ１・ＡＤＣ２に適用することにより、積分型アナログ−デジタル変換回路が備えている、広いダイナミックレンジと高い分解能のアナログ−デジタル変換が可能である。積分型アナログ−デジタル変換回路であるため、第１の測定時間と第２の測定時間で、赤外の分光特性の受光素子と可視〜赤外の分光特性の受光素子の配置を入れ替えて測定し、赤外の分光特性の測定結果をＡＤＣ１に出力し、可視〜赤外の分光特性の測定結果をＡＤＣ２に出力することも容易に行うことができる。
【００７８】
〔第２実施形態〕
次に、図８の（ａ）は、本発明の実施形態２に係る受光部の構成の一例を示す図である。本実施形態では、上述した受光素子１１の受光面の側に、フィルタ（カラーフィルタ）３５が設けられている点で、上述した実施形態１の構成と異なっている。その他の構成については、実施形態１と同様なので、ここでは説明を省略する。図８の（ａ）に示す例では、フィルタ３５としてＲＧＢ（Red, Green, Blue）のカラーフィルタを用いている。これにより、上述した近接・照度センサ５０をＲＧＢ照度センサとして動作させることが可能となる。
【００７９】
〔変形例１〕
図８の（ｃ）は、受光部（受光素子１１）の構成の変形例を示す図である。照度センサとして動作する場合、斜入射した光は周辺部３，４の領域に照射し、さらにスポットが小さくなる傾向がある〔図３の（ａ）〕。そこで、図８の（ｃ）に示す変形例では、受光エリアを、同心円状のエリアで構成し、上記同心円状のエリアにおける外側のエリアの分割数を内側のエリアの分割数よりも多くしている。
【００８０】
受光エリア（受光素子）の分割数が少ないと、例えばＲＧＢの特定の受光素子にのみ強く照射し、光の当たりムラが発生し、正確な照度と色温度を算出できない。同心円状のエリアの外側のエリアの分割数を内側のエリアよりも多くすることにより、斜入射した光に対して光の当たりムラを低減し、正確な照度、色温度を算出できる。
【００８１】
〔第３実施形態〕
次に、図８の（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る受光部の構成の一例を示す図である。本実施形態では、受光素子１１ａおよびレンズ部３３ａのそれぞれの形状が、同心多角形形状（本例では、同心八角形）となっている点で、上述した実施形態１の構成と異なっている。その他の構成については、実施形態１と同様なので、ここでは説明を省略する。このように、受光部の形状は、同心円状に限定されず、同心多角形状であっても良い。また、この場合、受光素子１１ａに含まれる複数の受光素子ＰＤは、特定の同心多角形の辺上に沿って配置される。
【００８２】
〔変形例２〕
図８の（ｄ）は、受光部（受光素子）の構成の変形例（受光素子１１ｃ）を示す図である。本実施形態では、受光素子１１ｃおよびレンズ部３３ｃ（受光エリア）の形状が、蜂の巣状に複数の六角形のエリアが配列された六角構造となっている。受光エリアを六角構造とすることにより、単位面積当たりの周囲長を短くできるため、採光率が向上できる。また、この構造では、外側のエリアの分割数が多くなるため上記変形例１と同様の効果が得られる。
【００８３】
〔実施形態４〕
次に、図９は、本発明の実施形態４に係る受光素子ＰＤ’の構造の一例および分光特性を示す図である。図９の（ａ）は、上記実施形態４に係る受光素子ＰＤ’の構造の一例を示す回路図である。一方、図９の（ｂ）は、受光素子ＰＤ’の分光特性を示すグラフである。本実施形態では、一例として、３つのＰＮ接合を備える受光素子ＰＤ’の構造を示す。本実施形態の受光素子ＰＤ’は、３つのＰＮ接合を含んでいる点で、実施形態１と異なっている。その他の構成については、実施形態１と同様なので、ここでは説明を省略する。
【００８４】
図９の（ａ）に示すように、受光素子ＰＤ’は、半導体基板、および、スイッチＳＷ４１〜ＳＷ４４により構成されている。半導体基板は、Ｐ型基板（Ｐ型半導体基板Ｐ_sub）にＮ型ウェル層（Ｎ型半導体領域Ｎ_well）が形成され、Ｎ型ウェル層にＰ型拡散層（Ｐ型半導体領域Ｐ）が形成され、Ｐ型拡散層にＮ型拡散層（Ｎ型半導体領域Ｎ）が形成された構造を有している。Ｐ型基板は、グランドに接続されている。Ｎ型ウェル層は、グランドよりも高い電位の出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００８５】
半導体基板においては、Ｐ型基板およびＮ型ウェル層（ＰＮ接合）により、フォトダイオードＰＤｉｒが形成されている。また、Ｎ型ウェル層およびＰ型拡散層（ＰＮ接合）により、フォトダイオードＰＤｖｉｓが形成されている。さらに、Ｐ型拡散層およびＮ型拡散層（ＰＮ接合）により、フォトダイオードＰＤｖｉｓｓｈが形成されている。フォトダイオードＰＤｉｒ、フォトダイオードＰＤｖｉｓ、およびフォトダイオードＰＤｖｉｓｓｈは、同じ半導体基板に形成されているが、接合部の深さの違いにより、ピーク感度波長が異なっている。つまりは、フォトダイオードＰＤｉｒは、深い位置に形成されて、ピーク感度波長が赤外線の波長範囲に位置している。また、フォトダイオードＰＤｖｉｓは、浅い位置に形成されて、ピーク感度波長が可視光の波長範囲に位置している。さらに、フォトダイオードＰＤｖｉｓｓｈは、さらに浅い位置に形成されて、ピーク感度波長が可視光の波長範囲よりも短波長側に位置している。
【００８６】
スイッチＳＷ４１は、一方の端子が出力端子ＯＵＴに接続され、他方の端子がＰ型拡散層に接続されている。スイッチＳＷ４２は、一方の端子がスイッチＳＷ４１の他方端子およびＰ型拡散層に接続され、他方の端子がグランドに接続されている。スイッチＳＷ４３は、一方の端子がスイッチＳＷ４１の他方端子およびＰ型拡散層に接続され、他方の端子がＮ型拡散層に接続されている。スイッチＳＷ４４は、一方の端子がスイッチＳＷ４３の他方端子およびＮ型拡散層に接続され、他方の端子がグランドに接続されている。スイッチＳＷ４１〜ＳＷ４４は、各切替信号に応じて開閉（オン／オフ）し、両者の電気的接続を導通／遮断する。上記の各切替信号は、外部の制御部などから供給される。
【００８７】
よって、「スイッチＳＷ４１＝オン、スイッチＳＷ４２＝オフ、スイッチＳＷ４３＝オン、スイッチＳＷ４４＝オフ」とすると、フォトダイオードＰＤｉｒは導通し、フォトダイオードＰＤｖｉｓ・ＰＤｖｉｓｓｈは短絡するので、受光素子ＰＤ’ではフォトダイオードＰＤｉｒのみを使用することになる。ゆえに、この接続構成時に受光素子ＰＤ’が受光すると、フォトダイオードＰＤｉｒに流れる光電流が、受光素子ＰＤ’の電流Ｉｉｎとして出力される。よって、この接続構成時の受光素子ＰＤ’は、赤外線の波長範囲に感度を有する分光特性（分光特性Ｂ）となる。
【００８８】
また、「スイッチＳＷ４１＝オフ、スイッチＳＷ４２＝オン、スイッチＳＷ４３＝オフ、スイッチＳＷ４４＝オン」とすると、フォトダイオードＰＤｉｒ・ＰＤｖｉｓは導通し、フォトダイオードＰＤｖｉｓｓｈは短絡するので、受光素子ＰＤ’ではフォトダイオードＰＤｉｒ・ＰＤｖｉｓを使用することになる。ゆえに、この接続構成時に受光素子ＰＤ’が受光すると、フォトダイオードＰＤｉｒに流れる光電流とフォトダイオードＰＤｖｉｓに流れる光電流とを合算した電流が、受光素子ＰＤ’の電流Ｉｉｎとして出力される。よって、この接続構成時の受光素子ＰＤ’は、可視光〜赤外線の波長範囲に感度を有する分光特性（分光特性Ａ）となる。
【００８９】
さらに、「スイッチＳＷ４１＝オフ、スイッチＳＷ４２＝オン、スイッチＳＷ４３＝オン、スイッチＳＷ４４＝オフ」とすると、フォトダイオードＰＤｉｒ・ＰＤｖｉｓ・ＰＤｖｉｓｓｈは導通するので、受光素子ＰＤ’ではフォトダイオードＰＤｉｒ・ＰＤｖｉｓ・ＰＤｖｉｓｓｈを使用することになる。ゆえに、この接続構成時に受光素子ＰＤ’が受光すると、フォトダイオードＰＤｉｒに流れる光電流とフォトダイオードＰＤｖｉｓに流れる光電流とを合算した電流から、フォトダイオードＰＤｖｉｓｓｈに流れる光電流を減算した電流が、受光素子ＰＤ’の電流Ｉｉｎとして出力される。よって、この接続構成時の受光素子ＰＤ’は、可視光〜赤外線の波長範囲から短波長側を低減した波長範囲に感度を有する分光特性（以下、分光特性Ｃとする）となる。
【００９０】
次に、図９の（ｂ）において、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は感度を示す。また、グラフ中の、実線は分光特性Ａ、分光特性Ｂ、および分光特性Ｃをそれぞれ示し、破線は分光特性Ｂをα倍したものを示し、１点鎖線は視感度を示す。
【００９１】
受光素子ＰＤ’の分光特性は、受光素子ＰＤの分光特性に加えて、分光特性Ｃを含んでいる。可視光〜赤外線の波長範囲から短波長側を低減した波長範囲に感度を有する分光特性Ｃは、分光特性Ａから、約３００ｎｍ〜約４５０ｎｍの範囲を低減した特性を有している。つまりは、分光特性Ｃは、約４５０ｎｍ〜約１２００ｎｍの範囲では、分光特性Ａとほぼ同等の特性を有している。
【００９２】
このように、受光素子ＰＤ’は、３つのＰＮ接合を備えることで、３つのフォトダイオード、すなわちフォトダイオードＰＤｉｒ・ＰＤｖｉｓ・ＰＤｖｉｓｓｈを備えている。そして、スイッチＳＷ４１〜ＳＷ４４により接続構成を切り替えることによって、分光特性Ａ〜Ｃのうちいずれかを設定することができるように構成されている。
【００９３】
近接・照度センサ５０の受光素子１１に含まれる各受光素子ＰＤに、受光素子ＰＤ’の構造を適用することによって、例えば、分光特性Ｂと分光特性Ｃとで光検出を行い、分光特性Ｃで検出された光電流から、分光特性Ｂで検出された光電流を減算することで、より視感度に近い分光特性を得ることができる。特に、短波長側をより視感度特性に近づけることができる。また、分光特性Ａと分光特性Ｃとで光検出を行い、分光特性Ａで検出された光電流から、分光特性Ｃで検出された光電流を減算することで、短波長側の照度の検出が可能となる。
【００９４】
なお、受光素子ＰＤ’を短絡させる場合、すなわち、フォトダイオードＰＤｉｒ・ＰＤｖｉｓ・ＰＤｖｉｓｓｈをすべて短絡させる場合、「スイッチＳＷ４１＝オン、スイッチＳＷ４２＝オン、スイッチＳＷ４３＝オン、スイッチＳＷ４４＝オン」とすれば良い。
【００９５】
〔実施形態５〕
次に、図１０および図１１に基づき、本発明の実施形態５に係る液晶表示装置（電子機器）２００について説明する。図１０は、本実施の形態の液晶表示装置２００の一構成例を示す図である。同図に示すように、液晶表示装置２００は、上述した近接・照度センサ５０と、画像を表示する液晶パネル２０１と、液晶パネル２０１を照射するバックライト２０２と、バックライト２０２の輝度を制御するバックライト制御部２０３とを備えている。
【００９６】
近接・照度センサ５０は、測定結果ＤＯＵＴをバックライト制御部２０３に出力する。測定結果ＤＯＵＴは、近接・照度センサ５０が照度センサとして動作している場合は、測定信号（ADCOUT2−ADCOUT1×α）に相当し、近接センサとして動作している場合は、測定信号ADCOUT2に相当する。これにより、バックライト制御部２０３は、周囲の明るさ、または、近接物体の有無に応じて、バックライト２０２の輝度を制御（調節）することができる。
【００９７】
液晶表示装置２００は、例えば、携帯電話やデジタルスチルカメラなどの電子機器の、液晶パネルを備える表示装置に適用することができる。よって、特に消費電力の低減が求められる携帯型の電子機器に効果が大きい。
【００９８】
次に、図１１に基づき、照度値とＡＤ変換回路出力との関係について説明する。図１１に示すグラフの横軸は照度（Lux）であり、縦軸は、ＡＤ変換回路出力（count）である。同図に示すように照度値に応じて、０ｃｏｕｎｔ〜６５５３５（１６ｂｉｔのフルスケール）までリニアに変動する。
【００９９】
上述したバックライト制御部２０３によるバックライトの輝度調整は、例えば、
０〜１０００Ｌｕｘを低輝度領域、
１０００〜１００００Ｌｕｘを中輝度領域、
１００００Ｌｕｘ〜を高輝度領域、
のように変化させ、周囲光が変化した場合も画面が見やすいように調整する。
【０１００】
〔実施形態６〕
次に、図１２の（ａ）に基づき、本発明の実施形態６に係る携帯電話（電子機器）９００について説明する。同図に示すように、携帯電話９００は、近接センサ（センサ回路）９０１として、上述した近接・照度センサ５０を備える。携帯電話９００は、液晶モニタ９０２を備え、被検出対象Ｂの近接状態・非近接状態に応じて、液晶モニタ９０２の表示のオン・オフの切り替えと、液晶モニタ９０２を液晶モニタ９０２の背面側から照らすＬＥＤバックライトの点灯・非点灯の切り替えとを、近接センサ９０１として従来の近接センサを備える場合よりも、早く行うことができる。これにより、従来の近接センサを備える携帯電話よりも応答性を向上させることができるとともに、ユーザーの使用感を向上させることができる。なお、本実施形態の携帯電話９００は、実施形態５の液晶表示装置２００と同様の構成を備えていても良い。
【０１０１】
〔実施形態７〕
次に、図１２の（ｂ）に基づき、本発明の実施形態７に係るデジタルカメラ（電子機器）９０５について説明する。同図に示すように、デジタルカメラ９０５は、近接センサ（センサ回路）９０３として、上述した近接・照度センサ５０を備える。デジタルカメラ９０５は、液晶モニタ９０４を備え、被検出対象Ｂの近接状態・非近接状態に応じて、液晶モニタ９０４の表示のオン・オフの切り替えと、液晶モニタ９０４を液晶モニタ９０４の背面側から照らすＬＥＤバックライトの点灯・非点灯の切り替えとを、近接センサ９０３として従来の近接センサを備える場合よりも、早く行うことができる。これにより、従来の近接センサを備えるデジタルカメラよりも応答性を向上させることができるとともに、ユーザーの使用感を向上させることができる。なお、本実施形態のデジタルカメラ９０５は、実施形態５の液晶表示装置２００と同様の構成を備えていても良い。
【０１０２】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るセンサ回路（近接・照度センサ５０）は、受光部（受光素子１１）を備えたセンサ回路であって、上記受光部の受光エリアは、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される、上記受光部の中心付近に配置された複数の受光素子を含む第１受光エリアと、上記受光部の中心から遠い位置に配置された複数の受光素子を含む第２受光エリアと、に分類され、上記センサ回路が近接センサとして動作するか、または照度センサとして動作するかに応じて、上記第１受光エリアおよび上記第２受光エリアの何れの受光感度を高くするかを選択する受光エリア選択部（１０１）を備える構成である。
【０１０３】
上記構成によれば、受光エリア選択部は、センサ回路が近接センサとして動作するか、または照度センサとして動作するかに応じて、上記第１受光エリアおよび上記第２受光エリアの何れの受光感度を高くするかを選択する。ここで、第１受光エリアは、センサ回路が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される受光エリアであって、受光部の中心付近に配置された複数の受光素子を含む受光エリアである。一方、第２受光エリアは、センサ回路が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される受光エリアであって、受光部の中心から遠い位置に配置された複数の受光素子を含む受光エリアである。
【０１０４】
また、第２受光エリアの受光感度を第１受光エリアの受光感度よりも高くすれば、受光部に入射する光の指向特性を広くすることができる。一方、第１受光エリアの受光感度を第２受光エリアの受光感度よりも高くすれば、受光部に入射する光の指向特性を狭くすることができる。以上により、近接センサとして動作させるか、照度センサとして動作させるかに応じて受光部に入射する光の指向特性を調整することができる。
【０１０５】
本発明の態様２に係るセンサ回路は、上記態様１において、上記受光エリア選択部は、上記センサ回路が照度センサとして動作する場合、上記第１受光エリアに含まれる各受光素子を短絡させることで、上記第２受光エリアの受光感度を、上記第１受光エリアの受光感度よりも高くすることが好ましい。上記構成によれば、第２受光エリアの受光感度を、第１受光エリアの受光感度よりも高くすることで、広い指向特性を得ることが可能となり、携帯電話等の電子機器に搭載された場合、手の振り等により光の入射角が変動した場合でも、安定した照度結果を得ることができる。
【０１０６】
本発明の態様３に係るセンサ回路は、上記態様１または２において、上記受光エリア選択部は、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合、上記第２受光エリアに含まれる各受光素子を短絡させることで、上記第１受光エリアの受光感度を、上記第２受光エリアの受光感度よりも高くすることが好ましい。上記構成によれば、第１受光エリアの受光感度を、第２受光エリアの受光感度よりも高くすることで、狭い指向特性を得ることが可能となり、携帯電話等の電子機器に搭載した場合に、電子機器の筐体パネル反射によるノイズ光量を低減させることができる。
【０１０７】
本発明の態様４に係るセンサ回路は、上記態様１〜３の何れかにおいて、上記第１受光エリアに含まれる各受光素子、および上記第２受光エリアに含まれる各受光素子は、分光特性が互いに異なる複数のＰＮ接合を含んでいても良い。上記構成によれば、センサ回路を近接センサとして動作させるか、照度センサとして動作させるかに応じて、所望の分光特性を選択することが可能になる。
【０１０８】
本発明の態様５に係るセンサ回路は、上記態様４において、上記第１受光エリアに含まれる各受光素子および第２受光エリアに含まれる各受光素子の一部の受光素子を赤外領域の分光特性とし、残りの受光素子を赤外領域から可視光領域までの分光特性とする分光特性選択部（１０２）を備えることが好ましい。上記構成によれば、センサ回路が照度センサとして動作する場合に、赤外領域から可視光領域までの分光特性の出力から、赤外領域の分光特性の出力を減算することで、視感度に合わせた照度特性を実現できる。一方、センサ回路が近接センサとして動作する場合に、赤外領域の分光特性の出力を用いることで、可視光を低減し、蛍光灯などのノイズを低減させることが可能になる。
【０１０９】
本発明の態様６に係るセンサ回路は、上記態様１〜５の何れかにおいて、上記受光部の受光面側に、カラーフィルタ（フィルタ３５）を備えていても良い。上記構成によれば、例えば、ＲＧＢ（Red, Green, Blue）のカラーフィルタを備えることで、センサ回路をＲＧＢ照度センサとして動作させることが可能になる。
【０１１０】
本発明の態様７に係る電子機器は、上記態様１〜６の何れかのセンサ回路を備えた電子機器（液晶表示装置２００）であって、上記電子機器が備える液晶パネル（２０１）に光を照射するバックライト（２０２）と、上記バックライトの輝度を制御するバックライト制御部（２０３）と、を備え、上記バックライト制御部は、上記センサ回路に含まれるアナログ-デジタル変換回路の出力信号に基づき、上記バックライトの輝度を制御しても良い。上記構成によれば、上記センサ回路を、例えば、携帯電話やデジタルスチルカメラなどの電子機器が備える液晶パネルのバックライト輝度制御に適用することができる。
【０１１１】
本発明の態様８に係るセンサ回路は、上記態様１〜６において、上記受光部の受光面の側にレンズ構造を備えることが好ましい。
【０１１２】
上記のレンズ構造により、近接センサとして動作する場合は正面からの信号光を集光し、筐体反射のスポットを感度のない外側に飛ばすことができる。照度センサとして動作する場合は、指向特性を平坦化することができる。
【０１１３】
本発明の態様９に係るセンサ回路は、上記態様４において、上記受光エリアにおいて、照度センサとして動作するエリアと、近接センサとして動作するエリアと、が１部重複していても良い。
【０１１４】
受光エリアにおいて、照度センサとして動作するエリアと、近接センサとして動作するエリアとを１部重複させ、用途に応じて切り替えることで、照度センサ時はより広い指向特性を得ることができ、近接センサ時はスポットに合わせた最適な受光エリアを選択することができる。
【０１１５】
本発明の態様１０に係るセンサ回路は、上記態様１〜６、８、および９において、上記受光エリアは、同心円状のエリアで構成されており、上記同心円状のエリアにおける外側のエリアの分割数が内側のエリアの分割数よりも多くても良い。
【０１１６】
同心円状のエリアの外側のエリアの分割数を内側のエリアよりも多くすることにより、斜入射した光に対して光の当たりムラを低減し、正確な照度、色温度を算出できる。
【０１１７】
本発明の態様１１に係るセンサ回路は、上記態様１〜６、８、および９において、上記受光エリアは、蜂の巣状に複数の六角形のエリアが配列された六角構造で構成されていても良い。
【０１１８】
受光エリアを六角構造とすることにより、単位面積当たりの周囲長を短くできるため、採光率が向上できる。また、この構造では、外側のエリアの分割数が多くなるため上記態様１０と同様の効果が得られる。
【０１１９】
〔本発明の別の表現〕
本発明は、以下のように表現することもできる。
【０１２０】
すなわち、本発明の一態様に係るセンサ回路は、近接センサおよび照度センサとして動作可能であって、複数の受光素子を含む受光部の上面にレンズ形状を備え、複数の受光素子が同心円上に配置され、受光部は同心円状の感度分布を有し、近接センサ動作時および照度センサ動作時のそれぞれで受光部に含まれる複数の受光エリアの中から受光感度を高くする受光エリアを選択することが可能となっていても良い。
【０１２１】
また、本発明の別の態様に係るセンサ回路は、照度センサ動作時の感度分布は受光部の外側ほど感度が高いことが好ましい。
【０１２２】
また、本発明のさらに別の態様に係るセンサ回路は、近接センサ動作時の感度分布は受光部の内側ほど感度が高いことが好ましい。
【０１２３】
また、本発明のさらに別の態様に係るセンサ回路は、受光部に含まれる複数の受光素子のそれぞれが、２つ以上のＰＮ接合を備える受光素子であって、分光特性が選択できるようになっていても良い。
【０１２４】
また、本発明のさらに別の態様に係るセンサ回路は、受光部に含まれる複数の受光素子の一部の受光素子を赤外の分光特性とし、残りの受光素子を可視〜赤外の分光特性とすることが好ましい。
【０１２５】
また、本発明のさらに別の態様に係るセンサ回路は、光学的なフィルタを備えていても良い。
【０１２６】
また、本発明の一態様に係る携帯電話またはデジタルカメラは、画面を表示する液晶パネルと、液晶パネルを照射するバックライトと、バックライトの輝度を制御するバックライト制御部と、上記センサ回路と、を備え、センサ回路のアナログーデジタル変換回路の出力信号に基づき、バックライトの輝度を制御しても良い。
【０１２７】
〔特記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、光を受光する受光部を備えたセンサ回路、および該センサ回路を備えた電子機器に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
０〜４  ＰＤ（受光素子）
１１    受光素子（受光部）
１１ａ  受光素子（受光部）
３５    フィルタ（カラーフィルタ）
５０    近接・照度センサ（センサ回路）
１０１    受光エリア選択部
１０２    分光特性選択部
２００    液晶表示装置（電子機器）
２０１    液晶パネル
２０２    バックライト
２０３    バックライト制御部
９００    携帯電話（電子機器）
９０１    近接センサ（センサ回路）
９０３    近接センサ（センサ回路）
９０５    デジタルカメラ（電子機器）
ＡＤＣ１  アナログ‐デジタル変換回路
ＡＤＣ２  アナログ‐デジタル変換回路
【図１】
2016167259.tif 000003
【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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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年7月5日(2017.7.5)
【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】
受光部を備えたセンサ回路であって、
上記受光部の受光エリアは、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される、上記受光部の中心付近に配置された複数の受光素子を含む第１受光エリアと、上記受光部の中心から遠い位置に配置された複数の受光素子を含む第２受光エリアと、に分類され、
上記センサ回路が近接センサとして動作するか、または照度センサとして動作するかに応じて、上記第１受光エリアおよび上記第２受光エリアの何れの受光感度を高くするかを選択する受光エリア選択部を備え、
上記受光エリア選択部は、上記センサ回路が照度センサとして動作する場合、上記第１受光エリアに含まれる各受光素子を短絡させることで、上記第２受光エリアの受光感度を、上記第１受光エリアの受光感度よりも高くすることを特徴とするセンサ回路。
【請求項２】
受光部を備えたセンサ回路であって、
上記受光部の受光エリアは、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される、上記受光部の中心付近に配置された複数の受光素子を含む第１受光エリアと、上記受光部の中心から遠い位置に配置された複数の受光素子を含む第２受光エリアと、に分類され、
上記センサ回路が近接センサとして動作するか、または照度センサとして動作するかに応じて、上記第１受光エリアおよび上記第２受光エリアの何れの受光感度を高くするかを選択する受光エリア選択部を備え、
上記受光エリア選択部は、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合、上記第２受光エリアに含まれる各受光素子を短絡させることで、上記第１受光エリアの受光感度を、上記第２受光エリアの受光感度よりも高くすることを特徴とするセンサ回路。
【請求項３】
上記第１受光エリアに含まれる各受光素子、および上記第２受光エリアに含まれる各受光素子は、分光特性が互いに異なる複数のＰＮ接合を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ回路。
【請求項４】
上記受光部の受光面側に、カラーフィルタを備えることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載のセンサ回路。
【請求項５】
上記受光部の受光面の側にレンズ構造を備えることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載のセンサ回路。
【請求項６】
上記受光エリアにおいて、照度センサとして動作するエリアと、近接センサとして動作するエリアと、が１部重複していることを特徴とする請求項３に記載のセンサ回路。
【請求項７】
上記受光エリアは、同心円状のエリアで構成されており、
上記同心円状のエリアにおける外側のエリアの分割数が内側のエリアの分割数よりも多いことを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載のセンサ回路。
【請求項８】
上記受光エリアは、蜂の巣状に複数の六角形のエリアが配列された六角構造で構成されていることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載のセンサ回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るセンサ回路は、受光部を備えたセンサ回路であって、上記受光部の受光エリアは、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される、上記受光部の中心付近に配置された複数の受光素子を含む第１受光エリアと、上記受光部の中心から遠い位置に配置された複数の受光素子を含む第２受光エリアと、に分類され、上記センサ回路が近接センサとして動作するか、または照度センサとして動作するかに応じて、上記第１受光エリアおよび上記第２受光エリアの何れの受光感度を高くするかを選択する受光エリア選択部を備え、上記受光エリア選択部は、上記センサ回路が照度センサとして動作する場合、上記第１受光エリアに含まれる各受光素子を短絡させることで、上記第２受光エリアの受光感度を、上記第１受光エリアの受光感度よりも高くすることを特徴としている。また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るセンサ回路は、受光部を備えたセンサ回路であって、上記受光部の受光エリアは、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合および照度センサとして動作する場合で個別に設定される、上記受光部の中心付近に配置された複数の受光素子を含む第１受光エリアと、上記受光部の中心から遠い位置に配置された複数の受光素子を含む第２受光エリアと、に分類され、上記センサ回路が近接センサとして動作するか、または照度センサとして動作するかに応じて、上記第１受光エリアおよび上記第２受光エリアの何れの受光感度を高くするかを選択する受光エリア選択部を備え、上記受光エリア選択部は、上記センサ回路が近接センサとして動作する場合、上記第２受光エリアに含まれる各受光素子を短絡させることで、上記第１受光エリアの受光感度を、上記第２受光エリアの受光感度よりも高くすることを特徴としている。
【国際調査報告】
2016167259.tif 000018
2016167259.tif 000019
2016167259.tif 000020
2016167259.tif 000021