(57)【要約】【課題】照度に対する出力電流のリニアリティの良い照度センサに適用可能な光電変換装置を提供する。  【解決手段】照射される光に応答して生成される第１電流を補完電流で補完することで適切な出力を生成する。補完電流は、その光に応答して流れる第２電流に基づいて生成される。また、その第２電流は、第１電流を生成するデバイスと同様の素子面積を有するデバイスで生成される。その第２電流が流れるとき、その第２電流の向きに基づいて補完電流を生成して第１電流に足し合わせる。【選択図】図１Ａ
2013207095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射される光に応答して第１のキャリアを生成する第１光電変換ブロックと、
前記第１光電変換ブロックに接続され、前記第１のキャリアに応じて生成される第１電流が流れる第１配線と、
前記第１電流を補完する補完電流を生成する補完電流供給ブロックと、
前記第１電流と前記補完電流を合わせた電流を出力する出力ノードと
を具備し、
前記補完電流供給ブロックは、
前記第１光電変換ブロックと同様の素子面積を有し、前記光に応答して第２のキャリアを生成する第２光電変換ブロックと、
前記第２光電変換ブロックに接続され、前記第２のキャリアに応じて生成される第２電流が流れる第２配線と、
前記第２配線に接続され、前記第２電流に基づいて前記補完電流を生成する補完電流生成回路と
を備え、
前記第１配線は、
前記出力ノードと前記第１光電変換ブロックとの各々に接続され、
前記第２配線は、
前記補完電流生成回路と前記第２光電変換ブロックとの各々に接続され、
前記補完電流生成回路は、
前記第２配線を流れる前記第２電流の向きに基づいて前記補完電流を生成し、生成された前記補完電流を前記第１配線に供給する
を備える
光電変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光電変換装置において、
前記第２光電変換ブロックは、
前記第１光電変換ブロックに合同なレイアウトで構成される
光電変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光電変換装置において、
前記補完電流生成回路は、
前記第２電流が前記第２光電変換ブロックに流れ込むときに、前記第２電流に応答して前記第１配線に流れ込む前記補完電流を生成する
光電変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光電変換装置において、
前記補完電流生成回路は、
カレントミラー回路を含み、
前記カレントミラー回路は、
第１トランジスタと、
前記第１トランジスタのゲート（ベース）に共通に接続されたゲート（ベース）を有する第２トランジスタと
を備え、
前記第１トランジスタから前記第２光電変換ブロックに流れる前記第２電流を基準電流としたとき、
前記第２トランジスタは、
前記基準電流に対応する出力電流を生成し、前記出力電流を前記補完電流として前記第１配線に供給する
光電変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光電変換装置において、
前記補完電流生成回路は、
前記第２光電変換ブロックから第１トランジスタに向けて前記第２電流が流れるとき、前記第２電流に応答して前記補完電流の供給を停止する
光電変換装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光電変換装置において、
前記第１光電変換ブロックは、
前記光のうちの第１の波長をピーク波長とする第１光電変換素子と、
前記第１光電変換素子に接続され、前記光のうちの前記第１の波長と異なる第２の波長をピーク波長とする第２光電変換素子と
を備え、
前記第２光電変換ブロックは、
前記第１の波長をピーク波長とする第３光電変換素子と、
前記第３光電変換素子に接続され、前記第２の波長をピーク波長とする第４光電変換素子と
を備え、
前記第１光電変換素子が前記光を受ける面積を第１照射面積とし、前記第２光電変換素子が前記光を受ける面積を第２照射面積とし、前記第３光電変換素子が前記光を受ける面積を第３照射面積とし、前記第４光電変換素子が前記光を受ける面積を第４照射面積とするとき、
第１照射面積：第２照射面積
の比の値が、
第３照射面積：第４照射面積
の比の値以上である
光電変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光電変換装置において、
前記第１光電変換素子と前記第２光電変換素子は、
前記光のうちの可視光領域に前記ピーク波長を有し、
前記第３光電変換素子と前記第４光電変換素子は、
前記光のうちの赤外光領域に前記ピーク波長を有する
光電変換装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の光電変換装置において、さらに、
前記第１電流を補完するための他の補完電流を生成する他の補完電流供給ブロックを具備し、
前記他の補完電流供給ブロックは、
前記光に応答して第３のキャリアを生成する第３光電変換ブロックと、
前記第３光電変換ブロックに接続され、前記第３のキャリアに応じて生成される第３電流が流れる第３配線と、
前記第３配線に接続され、前記第３電流に基づいて前記他の補完電流を生成する他の補完電流生成回路と
をそなえる
光電変換装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光電変換装置において、
前記他の補完電流供給ブロックは、
前記第１の波長をピーク波長とする第５光電変換素子と、
前記第５光電変換素子に接続され、前記第２の波長をピーク波長とする第６光電変換素子と
を備え、
前記第５光電変換素子が前記光を受ける面積を第５照射面積とし、前記第６光電変換素子が前記光を受ける面積を第６照射面積とするとき、
前記第２照射面積に対する前記第１照射面積の比の値が、前記第４照射面積に対する前記第３照射面積の比の値以上であり、かつ、前記第４照射面積に対する前記第３照射面積の比の値が、前記第６照射面積に対する前記第５照射面積の比の値以上である
光電変換装置。
【請求項１０】
請求項６または７に記載の光電変換装置において、
前記第１光電変換ブロックは、さらに、
前記第１光電変換素子に並列に接続される第１調整用光電変換部と、
前記第１調整用光電変換部と前記第１配線との間に設けられ、制御信号に応答して前記第１調整用光電変換部と前記第１配線との接続を禁止する第１スイッチと
を備え、
前記第２光電変換ブロックは、
前記第３光電変換素子に並列に接続される第２調整用光電変換部と、
前記第２調整用光電変換部と前記第２配線との間に設けられ、前記制御信号に応答して前記第２調整用光電変換部と前記第２配線との接続を禁止する第２スイッチと
を備え、
前記第１調整用光電変換部は、
前記第１の波長をピーク波長とし、互いに受光面積が異なる複数の第１調整用光電変換素子を含み、
前記第２調整用光電変換部は、
前記第１の波長をピーク波長とし、互いに受光面積が異なる複数の第２調整用光電変換素子を含み、
前記複数の第２調整用光電変換素子の各々は、
前記複数の第１調整用光電変換素子の各々の面積に一対一に対応する面積を有し、
前記第１スイッチは、
制御信号に応答して、前記複数の第１調整用光電変換素子の何れかと前記第１配線との接続を禁止し、
前記第２スイッチは、
前記制御信号に応答して、接続が禁止された前記第１調整用光電変換素子と同じレイアウトの第２調整用光電変換素子と前記第２配線との接続を禁止する
光電変換装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光電変換装置において、
前記第１スイッチは、
前記複数の第１調整用光電変換素子の各々に一対一に接続され、前記複数の第１調整用光電変換素子の各々と前記第１配線との接続を独立に制御する複数の第１光電変換ブロック側制御スイッチを含み、
前記第２スイッチは、
前記複数の第２調整用光電変換素子の各々に一対一に接続され、前記複数の第２調整用光電変換素子の各々と前記第２配線との接続を独立に制御する複数の第２光電変換ブロック側制御スイッチを含む
光電変換装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の光電変換装置において、さらに、
前記第１調整用光電変換部の上に設けられ、前記第１調整用光電変換部に照射される前記光を遮断する遮光部材を備える
光電変換装置。
【請求項１３】
請求項１０から１２の何れか一項に記載の光電変換装置において、
前記第１光電変換素子と前記第１調整用光電変換部が前記光を受ける面積の和を第１合計面積とし、前記第２光電変換素子が前記光を受ける面積を第２照射面積とし、前記第３光電変換素子と前記第２調整用光電変換部が前記光を受ける面積の和を第２合計面積とし、前記第４光電変換素子が前記光を受ける面積を第４照射面積とするとき、
第１合計面積：第２照射面積
の比の値が、
第２合計面積：第４照射面積
の比の値以上である
光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関し、例えば、高精度の照度センサに適用可能な光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年数多く生産されている携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末のフラットパネルディスプレイには、バックライトが搭載されている。その多くは消費電力低減や、電池寿命の長期化を実現させるために、周囲光の明るさに応じたバックライトの光量調整機能を有している。多くの携帯端末には、この光量調整機能を実現させるために、携帯端末の周囲の光量を測定する照度センサが搭載されている。
【０００３】
照度センサによる照度測定は、人間の目で捉えられる感度（視感度）に合わせておこなう必要がある。しかしながら、照度センサに用いられるフォトダイオードの多くは、可視光（波長が４００〜８００ｎｍ程度の光）の波長領域以外の光にも反応してしまう。可視光の波長領域以外の光に対して、出力を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１には、センサ内にピーク感度の波長が異なるフォトダイオードを複数備え、この可視光の波長利用域以外の光に対応する電流を増幅または減衰して、減算・補正することで、視感度に近い感度を照度センサに持たせる技術が記載されている。その特許文献１を参照すると、可視光領域にピーク感度をもつフォトダイオードと、可視光領域以外にピーク感度をもつフォトダイオードを用意し、その２つのフォトダイオードからの出力電流を、乗算器を介してある係数倍している。そして、可視光の電流値から可視光領域以外の電流を減算器で減算後、リミッタ回路で正の減算結果のみを出力し、信号増幅器で増幅して可視光強度に相当する電流を得ている。
【０００５】
照度センサは通常、携帯電話やスマートフォン等のディスプレイの内部に組み込まれ、そのディスプレイパネル（表示装置パネル）を介した透過光の照度測定を行なっている。ディスプレイパネルの多くは、赤外光通信やリモートコントローラーの赤外光信号が受信可能なように、赤外光を透過しやすく、見栄えの点からパネル内部が見えないよう可視光が透過しにくいものがほとんどである。
【０００６】
したがって、ディスプレイパネルを介して、白熱灯の光のように、赤外光成分の強い光を照度センサで受けると、可視光域以外に感度ピークを持つフォトダイオードの電流が非常に多く発生する。そのため、可視光領域に感度ピークを持つフォトダイオードの電流から、大きな電流分を減算することになる。その結果として、リミッタから出力される電流は極端に小さくなり、本来視感度の領域で得られるはずの真の照度値が得られないことがある。赤外光成分が多い環境下でも適切な出力を得ることができる照度センサが求められている。
【０００７】
特許文献２には、幅広い照度範囲で出力信号の線形性を良好に維持することが可能な照度センサに関する技術が記載されている。特許文献２には、赤外光成分が多い環境としてハロゲンランプを光源として用いた場合を記載している。一般的に、ハロゲンランプは赤外光成分を多く含む光を照射する。特許文献２の照度センサの第１受光ユニットでは、可視光成分から赤外光成分を差し引いた差分演算結果がマイナスとなって、差分電流がゼロとなる。特許文献２の照度センサの第２受光ユニットや第３受光ユニットは、赤外光成分の減算比率を第１受光ユニットよりも低減させている。その第２受光ユニットや第３受光ユニットでは、差分演算結果がマイナスとならず、差分電流が何らかの電流値を持って出力される。
【０００８】
さらに、特許文献２には、白熱灯を光源として用いた場合の照度センサの動作が記載されている。白熱灯は、ハロゲンランプよりも、さらに多くの赤外光成分を含む光を照射する。その場合には、特許文献２の照度センサの第２受光ユニットの差分電流もゼロとなる。しかし、赤外光成分の減算比率を最も低減した第３受光ユニットの差分演算結果はマイナスとならず、その差分電流が何らかの電流値を持って出力される。
【０００９】
さらに、赤外光成分をあまり含まない光を照射する蛍光灯や白色ＬＥＤを光源として用いた場合の照度センサの動作が記載されている。その場合には、第１〜第３受光ユニットでの差分演算結果がいずれもプラスとなり、全ての差分電流が何らかの電流値を持って出力される。
【００１０】
特許文献２の照度センサは、赤外光成分が多い環境に対応可能な構成を備えている。そして、面積が相対的に大きい可視光フォトダイオード全てが増幅器に接続されている。フォトダイオードには、照射される光に依存することなくリーク電流（一般的に、暗電流と呼ばれる）が流れてしまうことある。そのリーク電流は、照度に対する出力電流のリニアリティ（線形性）を悪くする場合がある。例えば、特許文献２の照度センサにリーク電流が発生した場合、可視光フォトダイオード全てのリーク電流がその増幅器に供給される。そのため、例えば、周囲の温度に起因して、フォトダイオードリークが発生すると、周囲が暗い状態でも照度センサ出力に電流が流れてしまうことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２３８９４４号公報
【特許文献２】特開２００９−１５８９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
赤外光成分が多い環境下でも適切な出力を得ることができ、リーク電流が流れるような環境にあっても、照度に対する出力電流のリニアリティの良い照度センサが求められる。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
照射される光に応答して生成される第１電流を補完電流で補完することで適切な出力を生成する。補完電流は、その光に応答して流れる第２電流に基づいて生成される。また、その第２電流は、第１電流を生成するデバイスと同様の素子面積を有するデバイスで生成される。その第２電流が流れるとき、その第２電流の向きに基づいて補完電流を生成して第１電流に足し合わせる。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される技術のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、照度に対する出力電流のリニアリティが良い照度センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本実施形態の光電変換装置１における第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６の構成を例示する平面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、光電変換装置１の構成を例示する平面図である。
【図２】図２は、本実施形態の光電変換装置１の動作を例示する回路図である。
【図３】図３は、本実施形態の光電変換装置１の他の動作を例示する回路図である。
【図４】図４は、第２実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。
【図５】図５は、第３実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。
【図６】図６は、可視光領域が主な成分の光が照射された場合の動作を例示する回路図である。
【図７】図７は、可視光と赤外光とが混ざった光が照射された場合の動作を例示する回路図である。
【図８】図８は、白熱電球など赤外光を多く含む光を照射する光源からの光を受光した場合の動作を例示する回路図である。
【図９】図９は、第４実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。
【図１０】図１０は、第４実施形態の第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６の構成を例示する平面図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態の光電変換装置１の動作を例示する回路図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態の光電変換装置１の他の動作を例示する回路図である。
【図１３】図１３は、第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を切り替えたときの出力電流を表すグラフである。
【図１４】図１４は、第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を切り替えたときの出力電流を表すグラフである。
【図１５】図１５は、第５実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。
【図１６】図１６は、第５実施形態の光電変換装置１の出力電流を表すグラフである。
【図１７】図１７は、第５実施形態の光電変換装置１の出力電流を表すグラフである。
【図１８】図１８は、第６実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。
【図１９】図１９は、第７実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本出願の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
図１Ａは、本実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。本実施形態の光電変換装置１は、高精度の照度センサに適用可能である。光電変換装置１は、第１光電変換ブロック２と補完電流供給ブロック３とを備えている。その第１光電変換ブロック２は、第１配線４を介して出力ノード５に接続されている。また、補完電流供給ブロック３は、補完電流供給線９を介して出力ノード５に接続されている。出力ノード５の後段には増幅器（図示されず）が接続されている。また、その第１配線４と補完電流供給線９とは、接続ノード１５を介して互いに接続されている。
【００１８】
第１光電変換ブロック２は、照射される光に対応する電流を生成する。第１光電変換ブロック２は、第１可視光フォトダイオード２１と第１赤外光フォトダイオード２２とを備えている。第１可視光フォトダイオード２１は、可視光領域の波長にピーク感度を持っている。より具体的には、６００ｎｍ付近にピーク感度を有している。第１赤外光フォトダイオード２２は、第１可視光フォトダイオード２１とは異なる波長にピーク感度を持っている。本実施形態においては、本願の技術の理解を容易にするために、第１赤外光フォトダイオード２２が、赤外線（赤外光）の波長付近、具体的には、９００ｎｍ付近にピーク感度を持っている場合を例示する。
【００１９】
第１配線４には、第１可視光フォトダイオード２１で発生するキャリアに応じて流れる電流と、第１赤外光フォトダイオード２２で発生するキャリアに応じて流れる電流との差による光電流が流れる。また、図１Ａに示されているように、補完電流供給ブロック３は、第２光電変換ブロック６と、補完電流生成回路（カレントミラー）７と、第２配線８とを含んでいる。第２光電変換ブロック６は、照射される光に応じた電流を生成する。第２光電変換ブロック６は、第２可視光フォトダイオード２３と第２赤外光フォトダイオード２４とを備えている。第２可視光フォトダイオード２３は、可視光領域の波長にピーク感度を持っている。
【００２０】
より具体的には、６００ｎｍ付近にピーク感度を有している。第２赤外光フォトダイオード２４は、第２可視光フォトダイオード２３とは異なる波長にピーク感度を持っている。以下では、第２赤外光フォトダイオード２４が、赤外線（赤外光）の波長領域にピーク感度を持っている。具体的には、９００ｎｍ付近にピーク感度を持っている場合を例示する。
【００２１】
第２配線８には、第２可視光フォトダイオード２３で発生するキャリアに応じて流れる電流と、第２赤外光フォトダイオード２４で発生するキャリアに応じて流れる電流との差による光電流が流れる。
【００２２】
補完電流生成回路７は、第２配線８に流れる電流を基準電流としたとき、その基準電流に対応する出力電流を生成する回路である。生成された出力電流は、補完電流供給線９を介して接続ノード１５に供給される。
【００２３】
以下に述べる実施形態では、補完電流生成回路７が、カレントミラー第１トランジスタ１１とカレントミラー第２トランジスタ１２とを備えるカレントミラーである場合を例示する。したがって、補完電流生成回路７は、第２光電変換ブロック６に流れ込む電流に応答して、補完電流供給ブロック３からはきだす方向の電流を補完電流供給線９を介して接続ノード１５に供給する。
【００２４】
図１Ａに示されているように、カレントミラー第１トランジスタ１１とカレントミラー第２トランジスタ１２が、ゲート共通接続ノード１３を介してゲートが共通に接続されている。カレントミラー第１トランジスタ１１のドレインは、接続ノード１４を介して、そのゲート共通接続ノード１３に短絡されている。また、カレントミラー第１トランジスタ１１は、接続ノード１４を介して第２配線８に接続されている。カレントミラー第２トランジスタ１２のドレインは、補完電流供給線９に接続されている。
【００２５】
図１Ｂは、本実施形態の光電変換装置１における第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６の構成を例示する平面図である。図１Ｂに例示されているように、第１光電変換ブロック２は第２光電変換ブロック６に対し、軸Ａ１を基準に対称に配置されている。また、第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６は、合同なレイアウトで構成されている。具体的には、第１可視光フォトダイオード２１と第２可視光フォトダイオード２３とが同じ素子面積となるように構成され、第１赤外光フォトダイオード２２と第２赤外光フォトダイオード２４が同じ素子面積となるように構成されている。
【００２６】
このように、第１光電変換ブロック２は、第２光電変換ブロック６を同じ面積で構成されている。これにより、第１可視光フォトダイオード２１と第１赤外光フォトダイオード２２のフォトダイオードリーク電流の差が、第２可視光フォトダイオード２３と第２赤外光フォトダイオード２４のフォトダイオードリーク電流の差と同じとなる。そのため、光電変換装置１の周囲や光電変換装置１自身の温度が高温である場合でも、温度に影響しない電流出力を得ることが可能となる。
【００２７】
図１Ｃは、光電変換装置１の構成を例示する平面図である。本実施形態の光電変換装置１において、第１光電変換ブロック２や第２光電変換ブロック６を、開口部を有する遮光性材料で覆うことによって、受光面積の調整が行われている。換言すると、各フォトダイオード自身の開口窓の一部を、さらにＡＬ層などで遮光することにより、受光面積の調整を行ない、フォトダイオード感度を変えている。
【００２８】
以下では、本実施形態の技術に対する理解を容易にするために、第１赤外光フォトダイオード２２に対応して、受光面積の調整についての説明を行なう。図１Ｃに示されているように、第１赤外光フォトダイオード２２の上部は、開口部２２ｂを有する遮光部（ＡＬ層）２２ａで覆われている、第１赤外光フォトダイオード２２の表面には、開口部２２ｂを通った光が照射される。したがって、設計段階において開口部２２ｂの大きさを適切に設定することで、第１赤外光フォトダイオード２２に照射される光の量を調整することができる。
【００２９】
本実施形態の光電変換装置１において、可視光フォトダイオードの受光面積と赤外光フォトダイオードの受光面積との比を
可視光フォトダイオードの受光面積：赤外光フォトダイオードの受光面積
とするとき、その比の値は
可視光フォトダイオードの受光面積／赤外光フォトダイオードの受光面積
となる。ここにおいて、本実施形態の光電変換装置１は、
第１光電変換ブロック２における比の値＞第２光電変換ブロック６における比の値
であるように構成されている。ここで、第１可視光フォトダイオード２１の受光面積を第１可視ＰＤ面積とする。また、第１赤外光フォトダイオード２２の受光面積を第１赤外ＰＤ面積とする。また、第２可視光フォトダイオード２３の受光面積を第２可視ＰＤ面積とする。また、第２赤外光フォトダイオード２４の受光面積を第２赤外ＰＤ面積とする。このとき、
第１可視ＰＤ面積／第１赤外ＰＤ面積＞第２可視ＰＤ面積／第２赤外ＰＤ面積
となるように、光電変換装置１を構成する。
【００３０】
このように光電変換装置１を構成することで、補完電流供給ブロック３は、赤外の多い白熱電球などの光源で、マイナス電流（第２光電変換ブロック６側へ流れ込むような電流）が出やすくなる。このとき、光源の赤外成分がそのまま第２配線８に流れる電流となり、補完電流生成回路７は、カレントミラーの作用により、ミラー電流を第１配線４の電流に加える。
【００３１】
図２は、本実施形態の光電変換装置１の動作を例示する回路図である。図２は、光電変換装置１に、赤外光を多く含む光が照射された場合の動作を例示している。以下の実施形態において、第１光電変換ブロック２で生成され第１配線４を流れる第１電流Ｉａ１は、
第１電流Ｉａ１
＝第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１−第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１
で表される。また、第２光電変換ブロック６で生成され第２配線８を流れる第２電流Ｉａ２は、
第２電流Ｉａ２
＝第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２−第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２
で表される。なお、本実施形態の光電変換装置１は、赤外光を多く含む光が照射され、第１光電変換ブロック２において第１電流Ｉａ１がゼロなった場合、第２光電変換ブロック６において、
第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２＜第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２
となるように第２可視光フォトダイオード２３及び第２赤外光フォトダイオード２４の受光面積が設定されているものとする。
【００３２】
補完電流供給ブロック３において、赤外光が多いことより、第２配線８に流れる第２電流Ｉａ２（第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２−第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２）が、第２光電変換ブロック６に吸い込まれる向きとなる。その第２電流Ｉａ２は、補完電流生成回路７（等倍カレントミラー）で折り返されて補完電流Ｉａ３として出力される。その補完電流Ｉａ３は、
補完電流Ｉａ３
＝第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２−第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２
として表される。その補完電流Ｉａ３は、第１光電変換ブロック２からの電流第１電流Ｉａ１に足しこまれる。
【００３３】
また、本実施形態の光電変換装置１は、
｜第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１
−第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１｜
＜｜第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２−第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２｜
すなわち、
補完電流Ｉａ３＞第１電流Ｉａ１
となるように、それぞれの受光面積を設定されているものとする。これにより、第１光電変換ブロック２の出力がマイナス（第１配線４に流れる第１電流Ｉａ１が第１光電変換ブロック２に吸い込まれる向き）となった場合でも、電流出力が常にプラスとなる。
【００３４】
図３は、本実施形態の光電変換装置１の他の動作を例示する回路図である。図３は、光電変換装置１に、可視光を多く含む光が照射された場合の動作を示す。蛍光灯などを光源とし、可視光を多く含む光が照射された場合、第２光電変換ブロック６においては可視光が多いことより
第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２＞第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２
となる。このとき、第２配線８には、第２光電変換ブロック６からの電流第２電流Ｉａ２は、プラス方向（第２光電変換ブロック６から補完電流生成回路７に向けて電流が吐き出される方向）となる。補完電流生成回路７は、ＰＭＯＳカレントミラーであるため、出力電流が生成されず、出力ゼロとなる。このとき、第１光電変換ブロック２からの電流のみが出力ノード５から出力される、つまり、
（第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１−第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１）＝第１電流Ｉａ１
のみが出力ノード５から出力される。このように、本実施形態のように光電変換装置１を構成することにより、光源の種類に依らず、一定の照度に対して一定の出力を行うことが可能となる。
【００３５】
また、上述の特許文献２の照度センサは、面積が相対的に大きい可視光フォトダイオード全てが増幅器に接続されていた。したがって、リーク電流が発生した場合、可視光フォトダイオード全てのリーク電流がその増幅器に供給される。そのため、例えば、周囲の温度に起因してにフォトダイオードリークが発生すると、周囲が暗い状態でも照度センサ出力に電流が流れてしまうことがあった。
【００３６】
本実施形態の光電変換装置１においては、第１光電変換ブロック２の面積（素子面積）と第２光電変換ブロック６の面積（素子面積）とが、同じになるようにレイアウトされている。このような構成にすることにより、第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６のリーク電流が同一となる。したがって、
可視光フォトダイオードのリーク電流＜赤外光フォトダイオードのリーク電流
となるように第１可視光フォトダイオード２１、第１赤外光フォトダイオード２２、第２可視光フォトダイオード２３及び第２赤外光フォトダイオード２４の面積を設定することで、
補完電流Ｉａ３＝−第１電流Ｉａ１
となる。これにより、高温時でフォトダイオードのリーク電流が大きくなった場合でも、そのリーク電流による影響をキャンセルでき、温度によらず正確な光電流を得ることができる。
【００３７】
［第２実施形態］
以下に、本願の第２実施形態について説明を行なう。図４は、第２実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。第２実施形態の光電変換装置１は、第１ＰＮＰバイポーラトランジスタ１６と第２ＰＮＰバイポーラトランジスタ１７とで構成されたカレントミラーを備えている。図４に例示されているように、光電変換装置１を、バイＣＭＯＳプロセスで製造することにより、第１ＰＮＰバイポーラトランジスタ１６と第２ＰＮＰバイポーラトランジスタ１７とによるカレントミラー回路を構成することができる。それによって、補完電流生成回路７に設けられるカレントミラーのばらつきを低減させることが可能となる。
【００３８】
［第３実施形態］
以下に、本願の第３実施形態について説明を行なう。図５は、第３実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。第３実施形態の光電変換装置１は、第１実施形態の光電変換装置１に、さらに、補完電流供給ブロック３ａを備えた構成となっている。図５を参照すると、第３実施形態の光電変換装置１に設けられた補完電流供給ブロック３ａは、第３光電変換ブロック１８と補完電流生成回路（カレントミラー）１９とを備えている。第３光電変換ブロック１８は、第３可視光フォトダイオード２５と第３赤外光フォトダイオード２６とを備えている。
【００３９】
第３可視光フォトダイオード２５は、第１可視光フォトダイオード２１や第２可視光フォトダイオード２３と同様に、可視光領域の波長にピーク感度を持っている。より具体的には、６００ｎｍ付近にピーク感度を有している。また、第３赤外光フォトダイオード２６は、赤外線（赤外光）の波長領域にピーク感度を持っている。具体的には、９００ｎｍ付近にピーク感度を持っている。
【００４０】
補完電流生成回路１９は、補完電流生成回路７と同様に作用するカレントミラーである。図５に示されているように、カレントミラー第１トランジスタ２７とカレントミラー第２トランジスタ２８は、ゲート共通接続ノード３１を介してゲートが共通に接続されている。カレントミラー第１トランジスタ２７のドレインは、接続ノード３２を介して、そのゲート共通接続ノード３１に短絡されている。また、カレントミラー第１トランジスタ２７は、接続ノード３２を介して第３配線２９に接続されている。カレントミラー第２トランジスタ２８のドレインは、補完電流供給線３０に接続されている。
【００４１】
第３配線２９に流れる電流を基準電流としたとき、その基準電流に対応する出力電流を生成する。生成された出力電流は、補完電流供給線３０を介して接続ノード３３に供給される。換言すると、補完電流生成回路１９は、第３光電変換ブロック１８に流れ込む電流に応答して、補完電流供給ブロック３ａからはきだす方向の電流を補完電流供給線３０を介して接続ノード３３に供給する。
【００４２】
第１光電変換ブロック２は、第１可視光フォトダイオード２１に光が照射されることによって生成されるキャリアと、第１赤外光フォトダイオード２２に光が照射されることによって生成されるキャリアとに基づいて、電流（光電流）を生成する。同様に、第２光電変換ブロック６は、第２可視光フォトダイオード２３に光が照射されることによって生成されるキャリアと、第２赤外光フォトダイオード２４に光が照射されることによって生成されるキャリアとに基づいて、電流（光電流）を生成する。第３光電変換ブロック１８は、第３可視光フォトダイオード２５に光が照射されることによって生成されるキャリアと、第３赤外光フォトダイオード２６に光が照射されることによって生成されるキャリアとに基づいて、電流（光電流）を生成する。
【００４３】
第３実施形態の光電変換装置１は、周囲の光による光電流を生成している。第３実施形態の光電変換装置１では、第１実施形態の光電変換装置１と同様に、各フォトダイオード開口窓の上部に、ＡＬ層などで構成された遮光部を備えている。その遮光部は部分的に開口を有している。その遮光部で、選択的に遮光することにより、フォトダイオードの感度を変えている。
【００４４】
具体的には、可視光フォトダイオードの受光面積と赤外光フォトダイオードの受光面積との比を
可視光フォトダイオードの受光面積：赤外光フォトダイオードの受光面積
とするとき、比の値は
可視光フォトダイオードの受光面積／赤外光フォトダイオードの受光面積
となる。このとき、第３実施形態の光電変換装置１における各ブロックの比の値が、
第１光電変換ブロック２＞第２光電変換ブロック６＞第３光電変換ブロック１８
となるように光電変換装置１を構成する。換言すると、
第１可視光ＰＤ面積／第１赤外光ＰＤ面積
＞第２可視光ＰＤ面積／第２赤外光ＰＤ面積
＞第３可視光ＰＤ面積／第３赤外光面積
となるように、光電変換装置１を構成する。
【００４５】
第２光電変換ブロック６は、ある程度の赤外光（赤外線）含む光を照射する光源(例えば太陽光)で、補完電流生成回路７からの出力電流が流れるように、
可視光フォトダイオードの受光面積／赤外光フォトダイオードの受光面積
の値が決められている。また、第３光電変換ブロック１８は、赤外を多く含む光源(例えば色温度２８００Ｋ未満の黒体放射光源)で、補完電流生成回路１９の出力電流が流れるように
可視光フォトダイオードの受光面積／赤外光フォトダイオードの受光面積
の値が決められている。
【００４６】
図６は、可視光領域が主な成分の光を照射する光源から、その光が照射された場合の動作を例示する回路図である。蛍光灯などの可視光が殆どを占める光を照射する光源からの光を受けたとき、第２可視光フォトダイオード２３は、第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２を生成し、第２赤外光フォトダイオード２４は第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２を生成する。可視光に主に反応する第２可視光フォトダイオード２３で発生する電流（第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２）に対し、赤外光に主に反応する第２赤外光フォトダイオード２４で発生する電流（第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２）のほうが小さくなる。
【００４７】
したがって、補完電流生成回路７の接続ノード１４に流れ込む方向に第２電流Ｉａ２１が発生する。換言すると、カレントミラー第１トランジスタ１１とカレントミラー第２トランジスタ１２で構成されるカレントミラーに流れ込む方向に第２電流Ｉａ２１が発生する。補完電流生成回路７のカレントミラーでは、流れ込む方向の電流に対して、ミラー電流の生成動作が行われない。したがって、カレントミラー第２トランジスタ１２からは、出力電流（補完電流Ｉａ３）が出力されない。
また、第３光電変換ブロック１８では、第３可視光フォトダイオード２５が、第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３を生成し、第３赤外光フォトダイオード２６が、第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３を生成する。
【００４８】
可視光に主に反応する第３可視光フォトダイオード２５で発生する電流（第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３）に対し、赤外光に主に反応する第３赤外光フォトダイオード２６で発生する電流（第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３）が小さくなる。したがって、接続ノード３２に流れ込む方向に第３電流Ｉａ３１が発生する。換言すると、カレントミラー第１トランジスタ２７とカレントミラー第２トランジスタ２８で構成されるカレントミラーに流れ込む方向に第３電流Ｉａ３１が発生する。補完電流生成回路１９のカレントミラーでは、電流が流れ込む方向ではミラー電流を生成する動作が行われない。したがって、カレントミラー第２トランジスタ２８からも出力電流が出力されない。そのため、可視光領域が主な成分の光を照射する光源から、その光が照射された場合、第１光電変換ブロック２からの電流（第１電流Ｉａ１）のみが出力ノード５から出力される。
【００４９】
図７は、太陽など、可視光と赤外光とが混ざった光を照射する光源からの光を受光した場合の動作を例示する回路図である。蛍光灯などを光源とする光と比較して、太陽などの黒体放射光源からの光には赤外光が多く含まれている。ここにおいて、第３光電変換ブロック１８の、第３可視光フォトダイオード２５と第３赤外光フォトダイオード２６とは、黒体放射２８００Ｋ以上の色温度では、
第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３＞第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３
となるように構成されているものとする。
【００５０】
太陽などの黒体放射光源からの光に対し、第１可視光フォトダイオード２１では、第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１が生成される。また、第１赤外光フォトダイオード２２では、第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１が生成される。第１光電変換ブロック２は、第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１と第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１の差に基づいて第１電流Ｉａ１を生成する。このとき出力される第１電流Ｉａ１の電流量は、可視光領域を主な成分とする光の第１電流Ｉａ１と比較して、少ない電流量となる。
【００５１】
また、可視光と赤外光が混ざった光源からの光を受けたとき、第２可視光フォトダイオード２３は、第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２を生成する。第２赤外光フォトダイオード２４は、第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２を生成する。このとき、補完電流供給ブロック３の第２光電変換ブロック６では、可視光に主に反応する第２可視光フォトダイオード２３で発生する電流（第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２）に対し、赤外光に主に反応する第２赤外光フォトダイオード２４で発生する電流（第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２）が増加する。
【００５２】
そのため、生成される第２電流Ｉａ２１は、接続ノード１４から第２光電変換ブロック６に向かって流れる。換言すると、生成される第２電流Ｉａ２１は、カレントミラー第１トランジスタ１１とカレントミラー第２トランジスタ１２で構成されるカレントミラーから流れ出る方向に発生する。その第２電流Ｉａ２１を基準電流としたとき、カレントミラーのカレントミラー第２トランジスタ１２が出力電流を流す。カレントミラー第２トランジスタ１２から出力電流（補完電流Ｉａ３）が出力される。
【００５３】
また、第３光電変換ブロック１８では、可視光に主に反応する第３可視光フォトダイオード２５で発生する電流（第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３）に対し、赤外光に主に反応する第３赤外光フォトダイオード２６で発生する電流（第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３）が増加する。しかしながら、上述のように、第３実施形態の光電変換装置１において、第３光電変換ブロック１８は、黒体放射２８００Ｋ以上の色温度では、
第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３＞第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３
となるように第３可視光フォトダイオード２５と第３赤外光フォトダイオード２６とが構成されている。そのため、第３光電変換ブロック１８では、接続ノード３２に向かって流れ込むような第３電流Ｉａ３１が生成される。換言すると、カレントミラー第１トランジスタ２７とカレントミラー第２トランジスタ２８で構成されるカレントミラーに流れ込む方向に、第３電流Ｉａ３１が発生する。補完電流生成回路１９のカレントミラーでは、電流が流れ込む方向ではミラー電流を出力するような動作が行われない。そのため、カレントミラー第２トランジスタ２８からは出力電流が出力されない。
【００５４】
従って、太陽光など黒体放射２８００Ｋ以上の色温度の光源より光が入射された場合は、第１光電変換ブロック２と補完電流供給ブロック３からの電流を合成した合成電流（第１電流Ｉａ１＋補完電流Ｉａ３）が、出力ノード５から出力される。
【００５５】
図８は、白熱電球など赤外光を多く含む光を照射する光源からの光を受光した場合の動作を例示する回路図である。ここにおいて、第３光電変換ブロック１８の、第３可視光フォトダイオード２５と第３赤外光フォトダイオード２６とは、黒体放射２８００Ｋ以上の色温度では、
第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３≧第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３
となるように構成されているものとする。そして、第３可視光フォトダイオード２５と第３赤外光フォトダイオード２６とは、黒体放射２８００Ｋ未満の色温度では、
第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３＜第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３
となるように構成されているものとする。
【００５６】
白熱電球などの光源から、色温度２８００ｋ以下の赤外光が多い光が照射された場合、第１可視光フォトダイオード２１で発生する光電流（第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１）より、第１赤外光フォトダイオード２２で発生する光電流（第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１）の方が大きくなる。第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１と第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１との差として生成される第１電流Ｉａ１は、接続ノード１５から第１光電変換ブロック２へ向かう方向（マイナス）に流れる。
【００５７】
第２光電変換ブロック６では、第２可視光フォトダイオード２３で発生する電流（第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２）に対し、赤外光に主に反応する第２赤外光フォトダイオード２４で発生する電流（第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２）が増加する。第２配線８には、第２光電変換ブロック６に向かう方向の第２電流Ｉａ２１が流れる。その第２電流Ｉａ２１は、太陽光のときより電流量が増加する。補完電流生成回路７のカレントミラーは、第２電流Ｉａ２１を基準電流として受ける。このとき、カレントミラー第２トランジスタ１２からの出力電流（補完電流Ｉａ３）は、第２電流Ｉａ２１に応答して増加する。
【００５８】
また、上述のように、第３可視光フォトダイオード２５と第３赤外光フォトダイオード２６とは、黒体放射２８００Ｋ未満の色温度では、
第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３＜第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３
となるように構成されている。可視光に主に反応する第３可視光フォトダイオード２５で発生する電流（第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３）に対し、赤外光に主に反応する第３赤外光フォトダイオード２６で発生する電流（第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３）が増加する。そのため、第３可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ３と第３赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ３との差として生成される第３電流Ｉａ３１は、接続ノード３２から第３光電変換ブロック１８へ向かって第３配線２９を流れる。換言すると、カレントミラー第１トランジスタ２７とカレントミラー第２トランジスタ２８で構成されるカレントミラーから流れ出る方向に第３電流Ｉａ３１が発生する。
【００５９】
補完電流生成回路１９のカレントミラーは、第３電流Ｉａ３１を基準電流として受け、その第３電流Ｉａ３１に対応する出力電流（Ｉａ４）を生成する。補完電流Ｉａ４は、カレントミラー第２トランジスタ２８から出力され、補完電流供給線３０を介して接続ノード３３に供給される。
【００６０】
従って、白熱電球など黒体放射２８００Ｋ未満の色温度の光源より光が入射された場合は、第１光電変換ブロック２、第２光電変換ブロック６、および第３光電変換ブロック１８で生成される電流が合成され、その合成電流
第１電流Ｉａ１＋補完電流Ｉａ３＋補完電流Ｉａ４
が出力ノード５から出力される。
【００６１】
上述のように、本実施形態の光電変換装置１は、第１電流Ｉａ１＋補完電流Ｉａ３＋補完電流Ｉａ４が、プラス方向（出力ノード５から電流が流れ出る方向）となるように、可視光フォトダイオードの面積と赤外光フォトダイオードの面積が設定されている。従って、光源に対応して適宜第２光電変換ブロック６及び第３光電変換ブロック１８が自動的に動作することにより、光源の種類に依らず一定の照度に対して一定の出力を行うことが可能となる。
【００６２】
なお、上述の実施形態において、第３光電変換ブロック１８の動作する条件を、色温度２８００ｋを基準に説明した。この条件は、本願の技術範囲を現定するものではない。例えば、フォトダイオードの上部を、部分的に光をさえぎる遮光部（ＡＬ層）で調整することにより、動作する色温度を任意に変えることも可能である。
【００６３】
また、各フォトダイオードの面積を、
第１可視光フォトダイオード２１
＝第２可視光フォトダイオード２３＋第３可視光フォトダイオード２５
第１赤外光フォトダイオード２２
＝第２赤外光フォトダイオード２４＋第３赤外光フォトダイオード２６
とする。そして、
可視光フォトダイオードのリーク電流＜赤外光フォトダイオードのリーク電流
となるように、可視光フォトダイオード及び赤外光フォトダイオードの面積を指定する。それによって、高温時でフォトダイオードリーク電流が大きくなった場合でも、そのリーク電流による影響をキャンセルでき、温度によらず正確な光電流を得ることが出来る。
【００６４】
［第４実施形態］
以下に、本願の第４実施形態について説明を行なう。図９は、第４実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。第４実施形態の光電変換装置１は、スイッチ切り替えによる受光面積を切り替える機能を備えている。
【００６５】
図９を参照すると、第４実施形態の光電変換装置１は、第１光電変換ブロック２と補完電流供給ブロック３とを備えている。第１光電変換ブロック２には、第１調整用光電変換部４１と第１スイッチ部４２が設けられている。また、補完電流供給ブロック３の第２光電変換ブロック６には、第２調整用光電変換部４３と第２スイッチ部４４が設けられている。さらに、第４実施形態の光電変換装置１は、ロジック回路３４とシリアルインターフェース３５とを備えている。
【００６６】
図９に示されているように、第１調整用光電変換部４１は、第１調整用フォトダイオード５１と第２調整用フォトダイオード５２と第３調整用フォトダイオード５３と第４調整用フォトダイオード５４とを備えている。第１スイッチ部４２は、第１制御スイッチ６１と第２制御スイッチ６２と第３制御スイッチ６３と第４制御スイッチ６４とを備えている。
【００６７】
第１調整用フォトダイオード５１、第２調整用フォトダイオード５２、第３調整用フォトダイオード５３および第４調整用フォトダイオード５４は、第１可視光フォトダイオード２１と同様に、可視光領域の波長にピーク感度を持っている。より具体的には、６００ｎｍ付近にピーク感度を有している。第１調整用フォトダイオード５１のカソードは、第１制御スイッチ６１を介して第１配線４に接続されている。第２調整用フォトダイオード５２のカソードは、第２制御スイッチ６２を介して第１配線４に接続されている。第３調整用フォトダイオード５３のカソードは、第３制御スイッチ６３を介して第１配線４に接続されている。第４調整用フォトダイオード５４のカソードは、第４制御スイッチ６４を介して第１配線４に接続されている。
【００６８】
第２調整用光電変換部４３は、第５調整用フォトダイオード５５と第６調整用フォトダイオード５６と第７調整用フォトダイオード５７と第８調整用フォトダイオード５８とを備えている。第２スイッチ部４４は、第５制御スイッチ６５と第６制御スイッチ６６と第７制御スイッチ６７と第８制御スイッチ６８とを備えている。
【００６９】
第５調整用フォトダイオード５５、第６調整用フォトダイオード５６、第７調整用フォトダイオード５７および第８調整用フォトダイオード５８は、第２可視光フォトダイオード２３と同様に、可視光領域の波長にピーク感度を持っている。より具体的には、６００ｎｍ付近にピーク感度を有している。第５調整用フォトダイオード５５のカソードは、第５制御スイッチ６５を介して第２配線８に接続されている。第６調整用フォトダイオード５６のカソードは、第６制御スイッチ６６を介して第２配線８に接続されている。第７調整用フォトダイオード５７のカソードは、第７制御スイッチ６７を介して第２配線８に接続されている。第８調整用フォトダイオード５８のカソードは、第８制御スイッチ６８を介して第２配線８に接続されている。
【００７０】
また、第１制御スイッチ６１と第５制御スイッチ６５のゲートは互いに接続され、ロジック回路３４に接続されている。同様に、第２制御スイッチ６２と第６制御スイッチ６６のゲートは互いに接続され、ロジック回路３４に接続されている。第３制御スイッチ６３と第７制御スイッチ６７のゲートは互いに接続され、ロジック回路３４に接続されている。第４制御スイッチ６４と第８制御スイッチ６８のゲートは互いに接続され、ロジック回路３４に接続されている。
【００７１】
第１光電変換ブロック２は、可視光フォトダイオード（第１可視光フォトダイオード２１、第１調整用フォトダイオード５１〜第４調整用フォトダイオード５４）と、赤外光フォトダイオード（第１赤外光フォトダイオード２２）とによる光電流（第１電流Ｉａ１）を生成する。第２光電変換ブロック６は、可視光フォトダイオード（第２可視光フォトダイオード２３、第５調整用フォトダイオード５５〜第８調整用フォトダイオード５８）と、赤外光フォトダイオード（第２赤外光フォトダイオード２４）とによる光電流（第２電流Ｉａ２）を生成する。
【００７２】
光電変換装置１は、第１光電変換ブロック２の光電流と第２光電変換ブロック６の光電流との和（第１電流Ｉａ１＋第２電流Ｉａ２）により、周囲の光による光電流を出力する。その出力は、後段の増幅器（図示されず）に供給される。第４実施形態の光電変換装置１において、各素子面積は、以下のようになっている。
第１可視光フォトダイオード２１＝第２可視光フォトダイオード２３
第１調整用フォトダイオード５１＝第５調整用フォトダイオード５５
第２調整用フォトダイオード５２＝第６調整用フォトダイオード５６
第３調整用フォトダイオード５３＝第７調整用フォトダイオード５７
第４調整用フォトダイオード５４＝第８調整用フォトダイオード５８
第１赤外光フォトダイオード２２＝第２赤外光フォトダイオード２４
さらに、上述の実施形態と同様に、各フォトダイオードの開口窓の一部を、ＡＬ層などで形成された遮光部で遮光することにより、フォトダイオードの感度を変えている。
【００７３】
ロジック回路３４は、第１調整用フォトダイオード５１から第４調整用フォトダイオード５４の何れかと第１配線４との接続を制御する。同様に、ロジック回路３４は、第５調整用フォトダイオード５５から第８調整用フォトダイオード５８の何れかと第２配線８との接続を制御する。光電変換装置１の外部から制御する場合は、シリアルインターフェース３５を介して第１制御スイッチ６１〜第４制御スイッチ６４のＯＮまたはＯＦＦ設定するための命令をロジック回路３４へ送信する。ロジック回路３４は、その命令に応答して、第１制御スイッチ６１〜第４制御スイッチ６４の制御端子へ制御信号を出力する。このとき、同時に第５制御スイッチ６５〜第８制御スイッチ６８のＯＮまたはＯＦＦが設定される。
【００７４】
図１０は、第４実施形態の第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６の構成を例示する平面図である。図１０に示されているように、第４実施形態の第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６は、第１光電変換ブロック２は第２光電変換ブロック６に対し、軸Ａ１を基準に対称に配置されている。また、第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６は、合同なレイアウトで構成されている。
【００７５】
具体的には、第１可視光フォトダイオード２１と第２可視光フォトダイオード２３とが同じ素子面積となるように構成されている。また、第１赤外光フォトダイオード２２と第２赤外光フォトダイオード２４が同じ素子面積となるように構成されている。さらに、第１調整用フォトダイオード５１と第５調整用フォトダイオード５５とが同じ素子面積となるように構成されている。第２調整用フォトダイオード５２と第６調整用フォトダイオード５６とが同じ素子面積となるように構成されている。第３調整用フォトダイオード５３と第７調整用フォトダイオード５７とが同じ素子面積となるように構成されている。そして、第４調整用フォトダイオード５４と第８調整用フォトダイオード５８とが同じ素子面積となるように構成されている。
【００７６】
第４実施形態の光電変換装置１において、第１可視光フォトダイオード２１、第１調整用フォトダイオード５１〜第４調整用フォトダイオード５４の面積は、全て異なっている。したがって、スイッチの組合せで１６通りのフォトダイオードの素子面積を選択することができる。また、暗電流はフォトダイオードの素子サイズが同じであれば生じる電流量が同じになる。そのため、同一サイズのフォトダイオードを構成することで光電流に含まれる暗電流をキャンセルすることが可能になる。より詳細には、第２可視光フォトダイオード２３と第２調整用光電変換部４３でのリーク電流と第２赤外光フォトダイオード２４でのリーク電流の差が、カレントミラーで折り返されて符号が逆となり、第１可視光フォトダイオード２１と第１調整用光電変換部４１でのリーク電流と第１赤外光フォトダイオード２２でのリーク電流の差を相殺するよう働く。そのため、高温リーク電流の影響がなくなり、温度に影響しない電流出力が得ることができる。
【００７７】
図１１は、第４実施形態の光電変換装置１の動作を例示する回路図である。図１１は、光電変換装置１に、赤外光を多く含む光が照射された場合の動作を例示している。以下の実施形態では、第１光電変換ブロック２で生成され第１配線４を流れる第１電流Ｉａ１は、
第１電流Ｉａ１＝第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１−第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１
で表される。ここにおいて、第１光電変換ブロック２の可視光フォトダイオード群（第１可視光フォトダイオード２１、第１調整用フォトダイオード５１〜第７調整用フォトダイオード５７）の合成電流を第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１とする。また、第２光電変換ブロック６で生成され第２配線８を流れる第２電流Ｉａ２は、
第２電流Ｉａ２＝第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２−第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２
で表される。
【００７８】
ここにおいて、第２光電変換ブロック６の可視光フォトダイオード群（第２可視光フォトダイオード２３、第５調整用フォトダイオード５５〜第８調整用フォトダイオード５８）の合成電流を第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２とする。また、本実施形態の光電変換装置１は、赤外光を多く含む光が照射され、第１光電変換ブロック２において第１電流Ｉａ１がゼロなった場合、第２光電変換ブロック６の合成電流第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２と、第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２の関係が以下のようになるように構成されている。
第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２＜第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２
このように可第１可視光フォトダイオード２１、第１調整用フォトダイオード５１〜第７調整用フォトダイオード５７及び第１赤外光フォトダイオード２２の面積が設定されているものとする。
【００７９】
補完電流供給ブロック３では、赤外光が多いことより、第２光電変換ブロック６に吸い込まれる向きの第２電流Ｉａ２（第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２−第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２）が第２配線８に流れる。したがって、その第２電流Ｉａ２が、等倍カレントミラーで折り返されて補完電流Ｉａ３として出力される。その補完電流Ｉａ３は、
（第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２−第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２）＝補完電流Ｉａ３
として表される。
【００８０】
その補完電流Ｉａ３は、第１光電変換ブロック２からの電流第１電流Ｉａ１に足しこまれる。また、本実施形態の光電変換装置１は、
｜第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１−第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１｜＜｜第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２−第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２｜
すなわち、
補完電流Ｉａ３＞第１電流Ｉａ１
となるように、それぞれの受光面積を設定されているものとする。これにより、第１光電変換ブロック２の出力がマイナス（第１配線４に流れる第１電流Ｉａ１（第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１−第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１）が第１光電変換ブロック２に吸い込まれる向き）となった場合でも、電流出力が常にプラスとなる。
【００８１】
図１２は、第４実施形態の光電変換装置１の他の動作を例示する回路図である。図１２は、光電変換装置１に、可視光を多く含む光が照射された場合の動作を示す。蛍光灯などを光源とし、可視光を多く含む光が照射された場合、第２光電変換ブロック６においては可視光が多いことより
第２可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ２＞第２赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ２
となる。このとき、第２配線８には、第２光電変換ブロック６からの電流第２電流Ｉａ２は、プラス方向（第２光電変換ブロック６から補完電流生成回路７に向けて電流が吐き出される方向）となる。補完電流生成回路７は、ＰＭＯＳカレントミラーであるため、出力電流が生成されず、出力ゼロとなる。このとき、第１光電変換ブロック２からの電流（第１可視光ＰＤ電流Ｉ_ｖ１−第１赤外光ＰＤ電流Ｉ_ｉｒ１）＝第１電流Ｉａ１のみが出力ノード５から出力される。このように、本実施形態のように光電変換装置１を構成することにより、光源の種類に依らず、一定の照度に対して一定の出力を行うことが可能となる。
【００８２】
図１３、図１４は、第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を切り替えたときの出力電流を異なる光源毎に表すグラフである。図１３は、第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を全てＯＮにした時の光源別出力電流を示している。図１４は、全てＯＦＦとした場合の光源別出力電流を示している。
【００８３】
上述したように、電球（色温度２８５０ｋ）から照射される光には、赤外光が多く含まれている。また、蛍光灯から照射される光は、ほとんどの成分が可視光で構成されている。そのため、図１３、図１４を参照すると、電球からの光が照射されるときの出力電流は、可視光フォトダイオードと赤外光フォトダイオードとの面積に依存して大きく変化している。
【００８４】
一般的な照度センサは、機器の外装パネルを通して光を受ける。近年数多く普及しているスマートフォンに採用されているパネルは、照度センサの開口部を見えにくくするため、可視光の透過率を下げ赤外光の透過率は下げないという分光透過特性を持つものが多い。第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を切り替えることにより、このような分光透過特性に適切に対応させることができる。また、パネルの特性は、スマートフォンを供給する供給元毎にまちまちである。そのため、第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を切り替えることにより、各供給元のパネルの特性にあわせることができる。
【００８５】
［第５実施形態］
以下に、本願の第５実施形態について説明を行なう。図１５は、第５実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。第５実施形態の光電変換装置１は、スイッチ切り替えによる受光面積を切り替える機能を備えた第４実施形態の光電変換装置１に、さらに、遮光部（ＡＬ層）６９を備えている。
遮光部（ＡＬ層）６９は、第１調整用光電変換部４１の上に設けられ、第１調整用光電変換部４１の下に照射される光を遮断（遮光）している。これによって、第５実施形態の第１調整用フォトダイオード５１〜第４調整用フォトダイオード５４には、光を照射しても暗電流しか流れないことになる。暗電流はフォトダイオードの素子サイズが同じであれば生じる電流量が同じになる。そのため、遮光した同一サイズのフォトダイオードで発生する暗電流を加減することで、受光側の光電流に含まれる暗電流をキャンセルすることが可能になる。
【００８６】
本実施形態の光電変換装置１は、素子面積が以下のようになっている。
第１可視光フォトダイオード２１＝第２可視光フォトダイオード２３
第１調整用フォトダイオード５１＝第５調整用フォトダイオード５５
第２調整用フォトダイオード５２＝第６調整用フォトダイオード５６
第３調整用フォトダイオード５３＝第７調整用フォトダイオード５７
第４調整用フォトダイオード５４＝第８調整用フォトダイオード５８
第１赤外光フォトダイオード２２＝第２赤外光フォトダイオード２４
この構成によって、第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６は高温時のリーク電流が同じとなり、第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６で相殺されゼロとなる。第５実施形態の光電変換装置１は、第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を切り替えることにより、第２光電変換ブロック６の可視光フォトダイオードと赤外光フォトダイオードの面積比のみを変えることができ、分光特性を自在に変えることが可能となる。
【００８７】
図１６、図１７は、第５実施形態の光電変換装置１の第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を切り替えたときの出力電流を異なる光源毎に表すグラフである。図１６は、第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を全てＯＮにした時の光源別出力電流を示している。図１７は、全てＯＦＦとした場合の光源別出力電流を示している。
【００８８】
上述したように、電球（色温度２８５０ｋ）から照射される光には、赤外光が多く含まれている。また、蛍光灯から照射される光は、ほとんどの成分が可視光で構成されている。第５実施形態の光電変換装置１は、第４実施形態の光電変換装置１と比較して、電球から照射される光に対する出力電流が、さらに大きく変化している。そのため、第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を切り替えることにより、電球から照射される光に適切に対応させることができる。また、第５実施形態の光電変換装置１は、第４実施形態の光電変換装置１と比較して、可視光を多く含む蛍光灯の感度の変化が少ない。そのため、可視光を多く含む蛍光灯の感度を変化させたくない場合にも適切に対応させることができる。
【００８９】
［第６実施形態］
以下に、本願の第６実施形態について説明を行なう。図１８は、第６実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。図１８に例示されているように、その光電変換装置１は、複数の赤外光フォトダイオード（第１調整用フォトダイオード（赤外）６９〜第８調整用フォトダイオード（赤外）７６）を備えている。また、その第１調整用フォトダイオード（赤外）６９〜第４調整用フォトダイオード（赤外）７２のアノードと第１配線４の間には、第１制御スイッチ６１〜第４制御スイッチ６４が設けられている。その第１制御スイッチ６１〜第４制御スイッチ６４は、第１調整用フォトダイオード（赤外）６９〜第４調整用フォトダイオード（赤外）７２のアノードと第１配線４と接続を、制御信号に応じて切り替えている。同様に、第５調整用フォトダイオード（赤外）７３〜第８調整用フォトダイオード（赤外）７６のアノードと第２配線８の間には、第５制御スイッチ６５〜第８制御スイッチ６８が設けられている。その第５制御スイッチ６５〜第８制御スイッチ６８は、第５調整用フォトダイオード（赤外）７３〜第８調整用フォトダイオード（赤外）７６のアノードと第２配線８と接続を、制御信号に応じて切り替えている。
【００９０】
［第７実施形態］
以下に、本願の第７実施形態について説明を行なう。図１９は、第７実施形態の光電変換装置１の構成を例示する回路図である。第７実施形態の光電変換装置１は、第６実施形態の光電変換装置１に、さらに、遮光部（ＡＬ層）７７を備えた構成である。図１９を参照すると、その遮光部（ＡＬ層）７７は、第１調整用光電変換部４１の上に設けられ、第１調整用光電変換部４１の下に照射される光を遮断（遮光）している。これによって、第７実施形態の第１調整用フォトダイオード（赤外）６９〜第４調整用フォトダイオード（赤外）７２には、光を照射しても暗電流しか流れないことになる。
【００９１】
また、第１光電変換ブロック２と第２光電変換ブロック６は高温時のリーク電流が同じになるように構成されている。第７実施形態の光電変換装置１は、第１制御スイッチ６１〜第８制御スイッチ６８を切り替えることにより、第２光電変換ブロック６の可視光フォトダイオードと赤外光フォトダイオードの面積比のみを変えることができる。それによって、第５実施形態の光電変換装置１と同様に、分光特性を自在に変えることが可能となる。
【００９２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。また、上記複数の実施形態は、その構成・動作に矛盾が生じない範囲において、組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１…光電変換装置
２…第１光電変換ブロック
３…補完電流供給ブロック
３ａ…補完電流供給ブロック
４…第１配線
５…出力ノード
６…第２光電変換ブロック
７…補完電流生成回路（カレントミラー）
８…第２配線
９…補完電流供給線
１１…カレントミラー第１トランジスタ
１２…カレントミラー第２トランジスタ
１３…ゲート共通接続ノード
１４…接続ノード
１５…接続ノード
１６…第１ＰＮＰバイポーラトランジスタ
１７…第２ＰＮＰバイポーラトランジスタ
１８…第３光電変換ブロック
１９…補完電流生成回路（カレントミラー）
２１…第１可視光フォトダイオード
２２…第１赤外光フォトダイオード
２２ａ…遮光部（ＡＬ層）
２２ｂ…開口部
２３…第２可視光フォトダイオード
２４…第２赤外光フォトダイオード
２５…第３可視光フォトダイオード
２６…第３赤外光フォトダイオード
２７…カレントミラー第１トランジスタ
２８…カレントミラー第２トランジスタ
２９…第３配線
３０…補完電流供給線
３１…ゲート共通接続ノード
３２…接続ノード
３３…接続ノード
３４…ロジック回路
３５…シリアルインターフェース
４１…第１調整用光電変換部
４２…第１スイッチ部
４３…第２調整用光電変換部
４４…第２スイッチ部
５１…第１調整用フォトダイオード
５２…第２調整用フォトダイオード
５３…第３調整用フォトダイオード
５４…第４調整用フォトダイオード
５５…第５調整用フォトダイオード
５６…第６調整用フォトダイオード
５７…第７調整用フォトダイオード
５８…第８調整用フォトダイオード
６１…第１制御スイッチ
６２…第２制御スイッチ
６３…第３制御スイッチ
６４…第４制御スイッチ
６５…第５制御スイッチ
６６…第６制御スイッチ
６７…第７制御スイッチ
６８…第８制御スイッチ
６９…第１調整用フォトダイオード（赤外）
７０…第２調整用フォトダイオード（赤外）
７１…第３調整用フォトダイオード（赤外）
７２…第４調整用フォトダイオード（赤外）
７３…第５調整用フォトダイオード（赤外）
７４…第６調整用フォトダイオード（赤外）
７５…第７調整用フォトダイオード（赤外）
７６…第８調整用フォトダイオード（赤外）
７７…遮光部（ＡＬ層）
Ａ１…軸
Ｉ_ｖ１…第１可視光ＰＤ電流
Ｉ_ｉｒ１…第１赤外光ＰＤ電流
Ｉ_ｖ２…第２可視光ＰＤ電流
Ｉ_ｉｒ２…第２赤外光ＰＤ電流
Ｉ_ｖ３…第３可視光ＰＤ電流
Ｉ_ｉｒ３…第３赤外光ＰＤ電流
Ｉａ１…第１電流
Ｉａ２…第２電流
Ｉａ３…補完電流
Ｉａ４…補完電流
Ｉａ２１…第２電流
Ｉａ３１…第３電流
【図１Ａ】
2013207095.tif 000003
【図１Ｂ】
2013207095.tif 000004
【図１Ｃ】
2013207095.tif 000005
【図２】
2013207095.tif 000006
【図３】
2013207095.tif 000007
【図４】
2013207095.tif 000008
【図５】
2013207095.tif 000009
【図６】
2013207095.tif 000010
【図７】
2013207095.tif 000011
【図８】
2013207095.tif 000012
【図９】
2013207095.tif 000013
【図１０】
2013207095.tif 000014
【図１１】
2013207095.tif 000015
【図１２】
2013207095.tif 000016
【図１３】
2013207095.tif 000017
【図１４】
2013207095.tif 000018
【図１５】
2013207095.tif 000019
【図１６】
2013207095.tif 000020
【図１７】
2013207095.tif 000021
【図１８】
2013207095.tif 000022
【図１９】
2013207095.tif 000023