(57)【要約】【課題】太陽光の照度を精度高く測定する。【解決手段】紫外線照度センサ（１）は、第１受光素子（ＰＤ＿ｖｉｓ）と、第２受光素子（ＰＤ＿ｉｒ）と、第３受光素子（ＰＤ＿ｕｖ）と、入射光の照度を算出する演算部（１０）と、を備え、演算部（１０）は、第３受光素子（ＰＤ＿ｕｖ）からの出力（ＵＶ）に基づいて、第１重み係数（α）および第２重み係数（β）の少なくともいずれか一方の値を変更する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光領域に感度ピークを有する第１受光素子と、
赤外光領域に感度ピークを有する第２受光素子と、
紫外光領域に感度ピークを有する第３受光素子と、
上記第１受光素子からの出力と上記第２受光素子からの出力との和を第１重み係数で重みづけした値と、上記第２受光素子からの出力を第２重み係数で重みづけした値との差を求めることで、自センサへの入射光の照度を算出する演算部と、を備え、
上記演算部は、上記第３受光素子からの出力に基づいて上記入射光が太陽光であると判定した場合、上記第１重み係数および上記第２重み係数の少なくともいずれか一方の値を変更することを特徴とする紫外線照度センサ。
【請求項２】
上記第１受光素子と上記第２受光素子と上記第３受光素子とを含む、第１受光部および第２受光部を備え、
上記第１受光部の入射面上には、上記第１受光部の紫外光領域の感度を低下させる光学フィルタが配置されており、
上記演算部は、上記第２受光部が備えている上記第３受光素子からの出力と上記第１受光部が備えている上記第３受光素子からの出力との差を求めることで、自センサに入射した太陽光に含まれる紫外光の強度を算出することを特徴とする請求項１に記載の紫外線照度センサ。
【請求項３】
上記演算部は、上記照度を測定する場合、上記第１受光部または上記第２受光部のいずれか一方の出力については上記第１受光素子からの出力と上記第２受光素子からの出力との和とし、他方の出力については上記第２受光素子からの出力とすることを特徴とする請求項２に記載の紫外線照度センサ。
【請求項４】
上記演算部は、上記照度を測定する場合、上記第１受光部と上記第２受光部との間で、上記第１受光素子からの出力と上記第２受光素子からの出力との和、および上記第２受光素子からの出力を交互に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の紫外線照度センサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の紫外線照度センサを備える携帯型電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外光の強度および照度を測定するセンサ、および該センサを備える携帯型電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンなどの携帯型電子機器が広く普及し、カメラ、近接センサをはじめとする各センサの小型化により、各種センサが携帯型電子機器に搭載されるようになってきている。また、携帯型電子機器のサブ端末として、腕時計型およびメガネ型のウエアラブル端末も実用化されており、常に、ユーザの心拍数、運動量等の生体情報をモニタして管理できる環境が整ってきている。さらに、野外使用で太陽光に含まれる紫外線強度を測定することにより、日焼けの防止を促したり、１日に受けた紫外線の積算量を記録することにより、健康情報をスマートフォンやタブレット端末で管理することが可能となっている。
【０００３】
また、液晶画面のバックライトの明るさを周囲の照度により変更することにより、液晶画面の視認性を向上させる制御技術の開発が進められており、周囲の光源の種類に拘らず正確な照度を出力する測定精度の高い照度センサが求められている。さらに、上記バックライトの発光制御は、人間が感じる明るさに対応させて行うことから、照度センサが有する分光特性を、視感度に近い分光特性とすることが重要となる。
【０００４】
照度センサにおいて視感度に近い分光特性を実現するためには、一般的に、複数の異なる分光特性のフォトダイオードの光電流を演算する方式が採用されている。例えば、特許文献１には、紫外線センサ素子と照度センサ素子とを備えた紫外線測定装置が開示されている。また、特許文献２には、可視光センサと紫外線センサとを備えた光センサが開示されている。さらに、特許文献３には、互いに異なるｎ個の分光特性から１つの分光特性が設定されるように構成される受光素子をｎ個備えたセンサ回路が開示されている。
【０００５】
紫外光の強度と入射光の照度とを両方測定する照度センサの従来例としては、例えば、図２９に示す照度センサ４のような、分光特性の異なる２つの受光部（ＰＤＡ、ＰＤＢ）を備えたセンサがある。受光部ＰＤＡおよびＰＤＢは、Ｐ型半導体基板Ｐ−Ｓｕｂ（Ｐ型基板）にＮ型半導体領域Ｎ−Ｗｅｌｌ（Ｎ型ウェル層）が形成され、Ｎ型ウェル層にＰ型半導体領域Ｐ＋（Ｐ型拡散層）が形成された３層構造で、２つのＰＮ接合からなる受光素子ＰＤ＿ｖｉｓおよびＰＤ＿ｉｒで構成されている。
【０００６】
受光部ＰＤＡからは、Ｐ型拡散層とＰ型基板とをグランドに接地することで、図３０に示すような、受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒ（ＰＤ＿ｖｉｓ＋ＰＤ＿ｉｒ）の分光特性が得られる。受光部ＰＤＢからは、Ｐ型拡散層とＮ型ウェル層とを接続することにより、図３０に示すような、受光素子ＰＤ＿ｉｒの分光特性が得られる。この照度センサは、ＰＤＡ（ＰＤ＿ｃｌｅａｒ）−ＰＤＢ（ＰＤ＿ｉｒ）の演算を行うことにより、受光素子ＰＤ＿ｖｉｓに相当する分光特性を得ることができるとともに、ピーク感度が視感度に近い分光特性になった状態で照度を測定することができる。
【０００７】
また、上記演算による照度の測定精度を上げるために、受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒからの出力と受光素子ＰＤ＿ｉｒからの出力との比に応じて、照度の演算式の重み係数を変えることが行われている。具体的には、図３１の回路ブロック図に示すように、演算式を、
α・ＣＬＥＡＲ−β・ＩＲ
ＣＬＥＡＲ：ＰＤ＿ｃｌｅａｒからの出力
ＩＲ：ＰＤ＿ｉｒからの出力
α：ＣＬＥＡＲの重み係数
β：ＩＲの重み係数
にし、ＩＲとＣＬＥＡＲとの比に応じて重み係数α、βを変えることにより、周囲光源の差による照度の誤差を低減するようにしている。この手法を採用することにより、Ａ光源と白色ＬＥＤとでは、重み係数変更後の演算によって照度の測定精度が向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１１２７１４号公報（２０１０年５月２０日公開）
【特許文献２】特許第５１８９３９１号明細書（２０１３年４月２４日発行）
【特許文献３】特開２０１３−５０４２２号公報（２０１３年３月１４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された紫外線測定装置は、照度センサによって測定された光の照度を、紫外線照射量の測定の判断値として用いるものであり、紫外線センサ素子で測定された紫外線照射量を考慮して照度を測定するものではない。また、特許文献２に開示された光センサは、可視光センサと紫外線センサとを１チップ化することを目的としており、紫外線センサで測定された紫外線を考慮して光の照度を測定するものではない。さらに、特許文献３に開示されたセンサ回路は、光の分光特性の検出結果に偏りや感度のばらつきを生じることなく光の照度を測定するものであり、受光素子で測定された紫外線を考慮して照度を測定するものではない。したがって、上述の測定装置およびセンサ等に紫外線を含む太陽光が入射した場合、照度の測定精度が低下するという問題点があった。
【００１０】
また、従来例のセンサは、ハロゲンランプ、白色ＬＥＤ等から放射される光（可視光線または赤外線）が入射することを前提として照度の演算式を最適化、すなわち、重み係数の値を調整している。したがって、図３２に示すように、太陽光（ＡＭ１．５）を受光した場合、他の光を受光した場合に比して演算照度の誤差が大きくなってしまい（実際の照度よりも約６０％大きな値が算出されている）、照度の測定精度が低下するという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、太陽光の照度を精度高く測定することができる紫外線照度センサおよび携帯型電子機器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る紫外線照度センサは、可視光領域に感度ピークを有する第１受光素子と、赤外光領域に感度ピークを有する第２受光素子と、紫外光領域に感度ピークを有する第３受光素子と、上記第１受光素子からの出力と上記第２受光素子からの出力との和を第１重み係数で重みづけした値と、上記第２受光素子からの出力を第２重み係数で重みづけした値との差を求めることで、自センサへの入射光の照度を算出する演算部と、を備え、上記演算部は、上記第３受光素子からの出力に基づいて上記入射光が太陽光であると判定した場合、上記第１重み係数および上記第２重み係数の少なくともいずれか一方の値を変更する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、太陽光に含まれる紫外線の影響を考慮してその照度を算出することにより、太陽光の照度を精度高く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、本発明に係る紫外線照度センサを備えたスマートフォンの外観図である。（ｂ）は、本発明に係る紫外線照度センサを備えたリストバンド型活動量計の外観図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る紫外線照度センサの主要部を示す回路ブロック図である。
【図３】上記紫外線照度センサが備えている各受光素子の分光特性の一例を示すグラフである。
【図４】各種光源における１ルクス時の分光スペクトルを示すグラフである。
【図５】上記各種光源から光を受光したときの、上記紫外線照度センサのＩＲ／ＣＬＥＡＲ比。
【図６】上記各種光源から光を受光したときの、上記紫外線照度センサのＵＶ／ＶＩＳ比。
【図７】上記各種光源から同一照度の光を受光したときの、上記紫外線照度センサによって算出された演算照度を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態２に係る紫外線照度センサが備えている受光部を示す断面図である。
【図９】上記受光部を平面視した場合における、第１受光部および第２受光部の配置を示す概略図である。
【図１０】上記紫外線照度センサの主要部を示す回路ブロック図である。
【図１１】上記受光部が備えているＵＶカットフィルタの分光透過率特性を示すグラフである。
【図１２】上記第１受光部が備えている第３受光素子の分光特性の一例を示すグラフである。
【図１３】上記第２受光部が備えている第３受光素子の分光特性の一例を示すグラフである。
【図１４】演算後における上記紫外線照度センサの分光特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施形態３に係る紫外線照度センサが備えている各受光部と、受光素子選択用のスイッチ回路との接続を示す概略図である。
【図１６】上記各受光部が備えている各受光素子の分光特性の一例を示すグラフである。
【図１７】紫外光の演算強度を算出する場合における、上記各受光素子の分光特性の一例を示すグラフである。
【図１８】第３受光素子からの光電流を取り出す場合における、上記各受光部と上記スイッチ回路との接続を示す概略図である。
【図１９】第１受光素子および第２受光素子からの光電流を取り出す場合における、上記各受光部と上記スイッチ回路との接続を示す概略図である。
【図２０】上記第２受光素子からの光電流を取り出す場合における、上記各受光部と上記スイッチ回路との接続を示す概略図である。
【図２１】紫外光の演算強度を算出する場合における、上記紫外線照度センサの主要部を示す回路ブロック図である。
【図２２】入射光の演算照度を算出する場合における、上記紫外線照度センサの主要部を示す回路ブロック図である。
【図２３】上記各受光部から取り出した光電流の信号をＡＤ変換する各ＡＤ変換回路の主要部を示す回路ブロック図である。
【図２４】上記各ＡＤ変換回路の動作波形の一例を示す図である。
【図２５】第１測定時間における上記各受光部とセンサ回路部との接続を示す回路ブロック図である。
【図２６】第２測定時間における上記各受光部と上記センサ回路部との接続を示す回路ブロック図である。
【図２７】第１測定時間における上記各受光部と上記センサ回路部との接続について、他の例を示す回路ブロック図である。
【図２８】第２測定時間における上記各受光部と上記センサ回路部との接続について、他の例を示す回路ブロック図である。
【図２９】従来の照度センサの主要部を示す断面図である。
【図３０】従来の照度センサが備えている各受光素子の分光特性の一例を示すグラフである。
【図３１】従来の照度センサの主要部を示す回路ブロック図である。
【図３２】各種光源から同一照度の光を受光したときの、従来の照度センサによって算出された演算照度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔実施形態１〕
本発明に係る一実施形態について、図１〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態以下の各実施形態においては、紫外線照度センサ１〜３が、図１の（ａ）に示すような、スマートフォン（携帯型電子機器）１００に備えられているものとして説明する。スマートフォン１００は、紫外線照度センサ１〜３によって測定された紫外光の強度をメモリ（図示せず）に記録させることにより、ユーザの健康情報を生成するとともに、該健康情報を管理することができる。
【００１６】
なお、紫外線照度センサ１〜３は、スマートフォン１００の他、例えば、図１の（ｂ）に示すようなリストバンド型活動量計（携帯型電子機器）２００に備えられてもよい。この場合、リストバンド型活動量計２００は、野外活動中のユーザの積算紫外線量を測定し、その測定データをスマートフォン等の外部通信端末３００に送信することで（送信手段は、Bluetooth（登録商標）等の無線通信を利用）、積算紫外線量を外部通信端末に記録する。また、紫外線照度センサ１〜３は、例えば、液晶パネルを備えた小型の画像表示装置（図示せず）に備えられてもよい。
【００１７】
＜紫外線照度センサ１の主要部の構成＞
まず、図２を用いて、紫外線照度センサ１の主要部の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る紫外線照度センサ１の主要部を示す回路ブロック図である。紫外線照度センサ１は、自センサへの入射光の光量から、該入射光の照度および紫外光の強度（入射光が太陽光の場合）を測定するセンサである。図２に示すように、紫外線照度センサ１は、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒ、第３受光素子ＰＤ＿ｕｖ、第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒ、アナログ−デジタル変換回路（以下、ＡＤ変換回路と略記する）ＡＤＣ１〜ＡＤＣ３および演算部１０を備える。
【００１８】
第２受光素子ＰＤ＿ｉｒは、赤外光領域に感度ピーク（約８２０ｎｍ、図３参照）を有するフォトダイオードである。第３受光素子ＰＤ＿ｕｖは、紫外光領域に感度ピーク（約３５０ｎｍ、図３参照）を有するフォトダイオードである。第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒは、可視光領域に感度ピークを有する第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓの感度と、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒの感度とを足し合わせた感度（感度ピーク：約７４０ｎｍ、図３参照）を有するフォトダイオードである。これら３つの受光素子に光が入射した場合、入射光の分光特性および強度に応じた光電流（出力）が流れる。
【００１９】
上記３つの受光素子に流れる光電流は、それぞれの受光素子に接続されたＡＤ変換回路ＡＤＣ１〜ＡＤＣ３によりデジタル値（ＣＬＥＡＲ、ＩＲ、ＵＶ）に変換される。
【００２０】
演算部１０は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１から出力されたデジタル値ＣＬＥＡＲと、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２から出力されたデジタル値ＩＲとに基づいて、紫外線照度センサ１への入射光の演算照度（照度）を算出する。また、演算部１０は、デジタル値ＵＶに基づいて、上記入射光が太陽光の場合における、該太陽光に含まれる紫外光の強度を算出する。図２に示すように、演算部１０は、第１の重み係数変更決定部１１、第１の重みづけ部１２、第２の重み係数変更決定部１３、第２の重みづけ部１４、照度演算部１５および強度演算部１６を備える。
【００２１】
第１の重み係数変更決定部１１は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２から出力されたデジタル値ＩＲと、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１から出力されたデジタル値ＣＬＥＡＲとの比（ＩＲ／ＣＬＥＡＲ）に基づいて、第１重み係数αおよび第２重み係数βの少なくともいずれか一方の値を変更するか否か、決定する。
【００２２】
具体的には、紫外線照度センサ１の周囲に配置された各種光源（太陽光（ＡＭ１．５）、Ａ光源（２８５６Ｋ）、白色ＬＥＤ、Ｆ０６（普通形蛍光灯）、Ｆ０８（高演色形蛍光灯）、Ｆ１０（３波長形蛍光灯））の１ルクス時の分光スペクトルに基づいて（図４参照）、該各種光源のＩＲ／ＣＬＥＡＲの値を算出する（図５参照）。算出した各値は、各種光源のＩＲ／ＣＬＥＡＲの基準値として、予め第１の重み係数変更決定部１１に記憶させておき、この基準値と入射光のＩＲ／ＣＬＥＡＲの値とを対比することで光源の種類を判別する。そして、判別結果に基づいて、光源による演算照度（照度）の誤差が最小になるよう、第１重み係数αおよび第２重み係数βの少なくともいずれか一方の値をどのように変更するか、決定する。
【００２３】
第１の重みづけ部１２は、第１の重み付け変更決定部１１から出力された決定結果に応じて第１重み係数αの値を維持または変更する。そして、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１から出力されたデジタル値ＣＬＥＡＲに上記決定結果が反映された第１重み係数αを乗じることで重みづけを行う。
【００２４】
第２の重み係数変更決定部１３は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ３から出力されたデジタル値ＵＶと、ＡＤ変換回路ＡＤＣ１から出力されたデジタル値ＣＬＥＡＲとＡＤ変換回路ＡＤＣ２から出力されたデジタル値ＩＲとの差であるデジタル値（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ）との比（ＵＶ／（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ））に基づいて、第２重み係数βの値を変更するか否か決定する。そして、ＵＶ／（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ）の値から紫外線照度センサ１への入射光が太陽光であると判定した場合、第２の重み係数変更決定部１３は、第２重み係数βの値を変更することを決定する。
【００２５】
具体的には、上記各種光源の１ルクス時の分光スペクトルに基づいて（図４参照）、該各種光源のＵＶ／（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ）の値を算出する（図６参照）。算出した各値は、各種光源のＵＶ／（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ）の基準値として、予め第２の重み係数変更決定部１３に記憶させておき、この基準値と入射光のＵＶ／（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ）の値とを対比することで光源の種類を判別する。そして、判別結果に基づいて、光源による演算照度の誤差が最小になるよう、第２重み係数βの値をどのように変更するか決定する。
【００２６】
なお、太陽光と他の光源との差異が最も明確になり、太陽光が入射した場合の第２の重み係数変更決定部１３による各重み係数の変更判定が最も容易になることから、本実施形態では、上記各重み係数の変更判定の基準値としてＵＶ／（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ）の値を用いている。しかし、上記基準値はＵＶ／（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ）の値に限定されず、例えば、ＵＶ／ＣＬＥＡＲ、ＵＶ／ＶＩＳ（ＶＩＳ：第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓに流れた光電流の信号がＡＤ変換回路ＡＤＣ１によってデジタル変換された値）およびＵＶ／ＩＲの各値を上記基準値として用いてもよい。換言すれば、第２の重み係数変更決定部１３は、第３受光素子ＰＤ＿ｕｖからの出力に基づいて第２重み係数βの値を変更するか否かを決定すればよい。
【００２７】
また、第２の重み係数変更決定部１３による決定対象となる重み係数は、第１重み係数αであってもよいし、第１重み係数αおよび第２重み係数βの両方であってもよい。換言すれば、第２の重み係数変更決定部１３によって、第１重み係数αおよび第２重み係数βの少なくともいずれか一方の値が変更されていればよい。
【００２８】
第２の重みづけ部１４は、第２の重み付け変更決定部１３から出力された決定結果に応じて第２重み係数βの値を維持または変更する。そして、ＡＤ変換回路ＡＤＣ２から出力されたデジタル値ＩＲに上記決定結果が反映された第２重み係数βを乗じることで重みづけを行う。
【００２９】
照度演算部１５は、第１の重みづけ部１２から出力されたデジタル値（α・ＣＬＥＡＲ）と、第２の重みづけ部１４から出力されたデジタル値（β・ＩＲ）との差（α・ＣＬＥＡＲ−β・ＩＲ）を求めることで、入射光の演算照度を算出する。
【００３０】
強度演算部１６は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ３から出力されたデジタル値ＵＶに第３重み係数γを乗じることで、入射光が太陽光の場合における、該太陽光に含まれる紫外光の演算強度（強度）を算出する。
【００３１】
＜演算照度に関する従来の照度センサとの対比＞
次に、図７を用いて、紫外線照度センサ１を用いた場合の演算照度の測定精度について説明する。図７は、各種光源から同一照度の光を受光したときの、紫外線照度センサ１によって算出された演算照度を示すグラフである。
【００３２】
図７に示すように、紫外線照度センサ１を用いた場合、光源が太陽光（ＡＭ１．５）の時に演算照度が約１．０５となり、従来の照度センサ（演算照度は約１．６、図３２参照）と比較して、照度の測定精度が向上している。このことから、太陽光が入射した場合に、ＵＶ／（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ）の値に応じて第２重み係数βの値を変更することにより照度の測定精度が向上することが明確になっている。
【００３３】
＜効果＞
以上のように、本実施形態によれば、演算部１０は、紫外線照度センサ１に太陽光が入射した場合、該太陽光に含まれる紫外光の影響を考慮して、具体的には、ＵＶ／（ＣＬＥＡＲ−ＩＲ）の値に応じて第２重み係数βの値を変更することにより演算照度を算出する。それゆえ、紫外線照度センサ１は、入射光が太陽光の場合でも、その照度を精度高く測定することができる。
【００３４】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図８〜図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、実施形態１と同様である。また、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。これらのことは、後述する他の実施形態でも同様である。
【００３５】
本実施形態に係る紫外線照度センサ２は、第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２で構成された受光部ＰＤ３、並びにＵＶカットフィルタ（光学フィルタ）２１を備えている点で、実施形態１に係る紫外線照度センサ１と異なる。また、本実施形態に係る紫外線照度センサ２は、センサ回路部２２を備えている点でも、実施形態１に係る紫外線照度センサ１と異なる。
【００３６】
＜受光部ＰＤ３の構成＞
まず、図８および図９を用いて、受光部ＰＤ３の構成について説明する。図８は、受光部を示す断面図である。また、図９は、上記受光部ＰＤ３を平面視した場合における、第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２の配置を示す概略図である。
【００３７】
受光部ＰＤ３は、該受光部ＰＤ３に照射された光（光の明るさ）に応じて光電流を流す、いわゆる光電交換を行う部材である。図８に示すように、受光部ＰＤ３は、第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２で構成されるとともに、第１受光部ＰＤ１の入射面Ｈ１上には、紫外光領域（波長４００ｎｍ以下）の光を遮断するＵＶカットフィルタ２１が配置されている。なお、ＵＶカットフィルタ２１は、第１受光部ＰＤ１の紫外光領域の感度と低下させる光学フィルタであればよい。
【００３８】
第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２は、ともに同じ断面構造を持つ。具体的には、Ｐ型半導体基板Ｐ−Ｓｕｂ（Ｐ型基板）にＮ型半導体領域Ｎ−Ｗｅｌｌ（Ｎ型ウェル層）が形成され、Ｎ型ウェル層にＰ型半導体領域Ｐ−Ｗｅｌｌ（Ｐ型ウェル層）が形成され、Ｐ型ウェル層にＮ型半導体領域Ｎ（Ｎ型拡散層）が形成された、４層構造となっている。Ｐ型基板、Ｎ型ウェル層およびＰ型ウェル層はグランドに接続されており、Ｎ型拡散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。
【００３９】
また、Ｐ型基板およびＮ型ウェル層（ＰＮ接合）により第２受光素子ＰＤ＿ｉｒが形成され、Ｎ型ウェル層およびＰ型ウェル層（ＰＮ接合）により第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓが形成され、Ｐ型ウェル層およびＮ型拡散層（ＰＮ接合）により第３受光素子ＰＤ＿ｕｖが形成されている。
【００４０】
上記各受光素子は、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ってピーク感度波長が異なっている。つまりは、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒは最も深い位置に形成されていることから、ピーク感度波長が赤外光の波長域に属することとなる。第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓは、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒに比して浅い位置に形成されていることから、ピーク感度波長が可視光の波長域に属することとなる。第３受光素子ＰＤ＿ｕｖは、第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓよりもさらに浅い位置に形成されていることから、ピーク感度波長が紫外光の波長域に属することとなる。
【００４１】
さらに、受光部ＰＤ３を平面視した場合、図９に示すように、第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２とは、互いに隣り合った状態で配置されている。
【００４２】
＜紫外線照度センサ２の主要部の構成＞
図１０は、本発明の一実施形態に係る紫外線照度センサ２の主要部を示す回路ブロック図である。図１０に示すように、紫外線照度センサ２は、受光部ＰＤ３およびセンサ回路部２２を備えている。
【００４３】
センサ回路部２２は、受光部ＰＤ３に流れた光電流から紫外線照度センサ２への入射光の演算照度を算出する。センサ回路部２２は、演算照度の算出をデジタル値で行い、算出結果をデジタル信号で出力する。センサ回路部２２は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ４およびＡＤＣ５、並びに減算部（演算部）２２ａを備えている。
【００４４】
ＡＤ変換回路ＡＤＣ４は、入力部が第１受光部ＰＤ１に電気的に接続されているとともに、出力部が減算部２２ａに接続されている。第１受光部ＰＤ１が入射光を受光したときに流れる光電流の信号Ｉｉｎ１が、入力部からＡＤ変換回路ＡＤＣ４に入力される。ＡＤ変換回路ＡＤＣ５は、入力部が第２受光部ＰＤ２に電気的に接続されているとともに、出力部が減算部２２ａに接続されている。第２受光部ＰＤ２が入射光を受光したときに流れる光電流の信号Ｉｉｎ２が、入力部からＡＤ変換回路ＡＤＣ５に入力される。
【００４５】
減算部２２ａは、ＡＤ変換回路ＡＤＣ５からの出力信号ＡＤＣＯＵＴ２と、ＡＤ変換回路ＡＤＣ４からの出力信号ＡＤＣＯＵＴ１との差を示すデジタル信号（ＡＤＣＯＵＴ２−ＡＤＣＯＵＴ１）を出力する。この出力信号（ＡＤＣＯＵＴ２−ＡＤＣＯＵＴ１）が、紫外線照度センサ２によって算出された、入射光の演算照度および紫外光の演算強度を示す信号となる。
【００４６】
＜紫外線照度センサ２による紫外光の強度の測定＞
次に、図１１〜図１３を用いて、紫外線照度センサ２による紫外光の強度の測定について説明する。図１１は、ＵＶカットフィルタの分光透過率特性を示すグラフである。図１２は、第１受光部ＰＤ１が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖの分光特性の一例を示すグラフである。図１３は、第２受光部ＰＤ２が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖの分光特性の一例を示すグラフである。
【００４７】
図１１に示すように、ＵＶカットフィルタ２１は４００ｎｍより短い波長域の紫外光の透過率が低く、４００ｎｍ以上の波長域の光の透過率は、ほぼ１００％の特性を有している。したがって、第１受光部ＰＤ１が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖは、図１２に示すように、ＵＶカットフィルタによる紫外光（４００ｎｍより短い波長）の遮断効果の影響を受けて、４００ｎｍより短い波長域の紫外光に対しては、ほぼ感度を有しない。一方、第２受光部ＰＤ２が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖは、図１３に示すように、４００ｎｍより短い波長域の紫外光に対しても一定程度の感度を有する。
【００４８】
それゆえ、減算部２２ａから出力される出力信号（ＡＤＣＯＵＴ２−ＡＤＣＯＵＴ１）は、第２受光部ＰＤ２が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖの分光特性と、第１受光部ＰＤ１が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖの分光特性との差分の分光特性を有する受光素子に流れた光電流の信号をＡＤ変換したデジタル信号に相当することとなる。換言すれば、減算部２２ａは、第２受光部ＰＤ２が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖからの出力と第１受光部ＰＤ１が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖからの出力との差を求めることで、紫外線照度センサ２に入射した太陽光に含まれる紫外光の演算強度を算出する。
【００４９】
上記差分の分光特性を有する受光素子は、図１４に示すように、４００ｎｍより短い波長域の紫外光に対してのみ感度を有することから、出力信号（ＡＤＣＯＵＴ２−ＡＤＣＯＵＴ１）は、紫外光の強度の実測値に近いものになる。
【００５０】
なお、紫外線照度センサ２は、紫外光の演算強度のみを算出する紫外線センサ（図示せず）として構成されてもよい。換言すれば、第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２は、少なくとも第３受光素子（紫外光領域に感度ピークを有する受光素子）ＰＤ＿ｕｖを含んでおり、減算部２２ａは、第２受光部ＰＤ２が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖからの出力と第１受光部ＰＤ１が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖからの出力との差を求めることで、太陽光に含まれる紫外光の演算強度のみを算出する強度演算部１６のみから構成され、第１受光部ＰＤ１の入射面Ｈ上にＵＶカットフィルタ２１が配置されていればよい。
【００５１】
上記紫外線センサによっても、該センサに入射する太陽光に含まれる紫外光の強度を精度高く測定できる。
【００５２】
＜効果＞
以上のように、本実施形態によれば、紫外線照度センサ２は、第２受光部ＰＤ２が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖからの出力と、その入射面Ｈ１上にＵＶカットフィルタ２１を配置した第１受光部ＰＤ１が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖからの出力との差を求めることで、紫外光の強度を精度高く測定できる。
【００５３】
また、紫外線照度センサ２は、単体で入射光の照度および紫外光の強度を両方測定できることから、照度測定用のセンサと紫外光の強度測定用のセンサとを別々に準備する場合と比較して、コストの削減を図ることができる。
【００５４】
なお、第１受光部ＰＤ１の入射面Ｈ上には、例えば干渉膜フィルタ等の他の光学フィルタを配置してもよい。しかし、紫外線照度センサ２に用いられているＵＶカットフィルタ２１は、干渉膜フィルタ等よりも層数が少ないことから、本実施形態のように光学フィルタとしてＵＶカットフィルタ２１を用いることで、コストの削減を図ることができる。
【００５５】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図１５〜図２８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５６】
＜第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２とスイッチ回路３１との接続＞
まず、図１５〜図２０を用いて、紫外線照度センサ３が備えている第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２（以下、各受光部と記載する）と、受光素子選択用のスイッチ回路３１との接続について説明する。
【００５７】
図１５は、各受光部と上記スイッチ回路３１との接続を示す概略図である。なお、図１５は、第１受光部ＰＤ１の入射面Ｈ１上に配置されるＵＶカットフィルタ２１については図示していない。このことは、図１８〜図２０についても同様である。
【００５８】
図１５に示すように、各受光部が備えている、第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓ、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒおよび第３受光素子ＰＤ＿ｕｖのアノードとカソードとは、スイッチ回路３１と接続している。また、上記アノードおよびカソードはそれぞれ、スイッチ回路３１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５によって接続変更することができる。
【００５９】
スイッチＳＷ１は、一方の端子が出力端子ＯＵＴ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ＳＷ２は、一方の端子がスイッチＳＷ１の他方端子および出力端子ＯＵＴに接続され、他方の端子がＮ型ウェル層に接続されている。スイッチＳＷ３は、一方の端子がスイッチＳＷ１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ＳＷ４は、一方の端子がＰ型ウェル層に接続され、他方の端子がスイッチＳＷ３の他方端子およびグランドに接続されている。スイッチＳＷ５は、一方の端子がスイッチＳＷ２の他方端子およびＮ型ウェル層に接続され、他方の端子がスイッチＳＷ４の他方端子およびＰ型ウェル層に接続されている。
【００６０】
そして、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５を適宜ＯＮ／ＯＦＦ（開閉）制御することにより、ユーザがその測定を所望する、特定の波長域の入射光に対応した受光素子に流れる光電流を取り出すことができる。なお、上記ＯＮ／ＯＦＦ制御は、スイッチ制御部（演算部）３０（図１５および図１８〜図２０においては図示せず、図２１および図２２参照）によってなされる。
【００６１】
ここで、各受光部が備えている各受光素子の分光特性を図１６に示す。第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓおよび第２受光素子ＰＤ＿ｉｒの分光特性については、実施形態１と同様になる（図３参照）。また、第３受光素子ＰＤ＿ｕｖの分光特性については、実施形態２と同様になる（図１３参照）。第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒについては、第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓの出力と第２受光素子ＰＤ＿ｉｒの出力とを足し合わせることによって構成すること（図１９参照）から、その分光特性は、図１６に示すように、第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓの分光特性と第２受光素子ＰＤ＿ｉｒの分光特性との和になる。
【００６２】
また、図１７に示すように、紫外光の演算強度を算出する場合における、第２受光部ＰＤ２が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖの分光特性と、第１受光部ＰＤ１が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖの分光特性との差分の分光特性を有する受光素子ＰＤ＿ｕｖ’については、４００ｎｍより短い波長域の紫外光に対してのみ感度を有する。
【００６３】
各受光部が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖに流れる光電流を取り出す場合、図１８に示すように、「スイッチＳＷ１＝ＯＮ、スイッチＳＷ２＝ＯＦＦ、スイッチＳＷ３＝ＯＦＦ、スイッチＳＷ４＝ＯＮ、スイッチＳＷ５＝ＯＮ」とすることで、第３受光素子ＰＤ＿ｕｖは導通し、第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓおよび第２受光素子ＰＤ＿ｉｒは短絡する。したがって、各受光部では、第３受光素子ＰＤ＿ｕｖのみを用いることになる。
【００６４】
各受光部が備えている第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒ、すなわち第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓの感度と第２受光素子ＰＤ＿ｉｒの感度とを足し合わせた感度を有する受光素子に流れる光電流を取り出す場合、図１９に示すように、「スイッチＳＷ１＝ＯＦＦ、スイッチＳＷ２＝ＯＮ、スイッチＳＷ３＝ＯＮ、スイッチＳＷ４＝ＯＮ、スイッチＳＷ５＝ＯＦＦ」とすることで、第３受光素子ＰＤ＿ｕｖのみ短絡し、第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓおよび第２受光素子ＰＤ＿ｉｒは導通する。したがって、各受光部では、第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒのみを用いることになる。
【００６５】
各受光部が備えている第２受光素子ＰＤ＿ｉｒに流れる光電流を取り出す場合、図２０に示すように、「スイッチＳＷ１＝ＯＮ、スイッチＳＷ２＝ＯＮ、スイッチＳＷ３＝ＯＦＦ、スイッチＳＷ４＝ＯＦＦ、スイッチＳＷ５＝ＯＮ」とすることで、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒは導通し、第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓおよび第３受光素子ＰＤ＿ｕｖは短絡する。したがって、各受光部では、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒのみを用いることになる。
【００６６】
なお、各受光部が備えている第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓに流れる光電流を取り出す場合、第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒに流れる光電流Ｉｃｌｅａｒ（図示せず）を取り出し、かつ、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒに流れる光電流Ｉｉｒ（図示せず）を取り出した後、Ｉｃｌｅａｒ−Ｉｉｒの演算を行うことで取り出す。
【００６７】
＜紫外線照度センサ３による演算照度および演算強度の算出＞
次に、図２１〜図２６を用いて、紫外線照度センサ３による入射光の演算照度および紫外光の演算強度について説明する。紫外線照度センサ３は、図２１および図２２に示すように、受光部ＰＤ３、スイッチ制御部３０、減算部（演算部）３０ａ、スイッチ回路３１（図２１および図２２においては図示せず）、ＡＤ変換回路ＡＤＣ６およびＡＤＣ７、周波数カウンタＦ１およびＦ２、並びにデータレジスタ３２を備える。データレジスタ３２は、データレジスタＤ０（ＵＶＣ）、データレジスタＤ１（ＵＶ）、データレジスタＤ２（ＣＬＥＡＲ）およびデータレジスタＤ３（ＩＲ）を備えている。
【００６８】
（ＵＶセンサモード）
図２１に示すように、スイッチ制御部３０は、各受光部と接続しているスイッチ回路３１の各スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ５）を、図１８に示すようにＯＮ／ＯＦＦ制御することで、第１受光部ＰＤ１、第２受光部ＰＤ２ともに第３受光素子ＰＤ＿ｕｖのみ使用可能な状態にする。
【００６９】
次に、各受光部に太陽光が入射した場合、各受光部が備えている第３受光素子ＰＤ＿ｕｖに流れる光電流の信号をそれぞれ、ＡＤ変換回路ＡＤＣ６およびＡＤＣ７（以下、各ＡＤ変換回路と記載する）によってＡＤ変換する。各ＡＤ変換回路から出力されたデジタル信号はそれぞれ、周波数カウンタＦ１およびＦ２によってパルス列のカウントが予め設定された期間行われてカウント値に変換される。そして、周波数カウンタＦ１から出力されたカウント値は、データレジスタＤ０（ＵＶＣ）に格納され、周波数カウンタＦ２から出力されたカウント値は、データレジスタＤ１（ＵＶ）に格納される。なお、カウント値は、第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２における使用可能な受光素子の感度で換算した、入射光の光強度に比例する。
【００７０】
次に、減算部３０ａは、データレジスタＤ０（ＵＶＣ）に格納されたカウント値とデータレジスタＤ１（ＵＶ）に格納されたカウント値とを呼び出し、Ｄ０〔１５：０〕−Ｄ１〔１５：０〕の演算を行うことで、入射した太陽光に含まれる紫外光の演算強度を算出する。上記演算は、実施形態２に係る減算部２２ａが行う演算（ＡＤＣＯＵＴ２−ＡＤＣＯＵＴ１）に相当し（図１０参照）、かつ、図１７に示す受光素子ＰＤ＿ｕｖ’の分光特性に対応する。したがって、Ｄ０〔１５：０〕−Ｄ１〔１５：０〕の演算によって得られる演算強度は、紫外光の強度の実測値に近いものとなる。
【００７１】
（ＡＤ変換回路ＡＤＣ６およびＡＤＣ７の構成）
各ＡＤ変換回路は、入力電流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２３に示すように、各ＡＤ変換回路は、充電回路３３、比較回路３４、制御回路３５および放電回路３６を備えている。また、各ＡＤ変換回路は、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。
【００７２】
充電回路３３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とを備えている。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に接続され、出力端子が比較回路３４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。
【００７３】
比較回路３４は、コンパレータＣＭＰ１、スイッチＳＷ３４ａおよび基準電源Ｖ１を備えている。コンパレータＣＭＰ１は、非反転入力端子が充電回路３３に接続され、反転入力端子がスイッチＳＷ３４ａを介して充電回路３３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３５に接続されている。スイッチＳＷ３４ａは、スイッチ制御部３０のＯＮ／ＯＦＦ制御に応じて開閉し、充電回路３３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。
【００７４】
制御回路３５は、比較回路３４の比較結果に基づいて、測定時間に放電回路３６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）３５ａおよびカウンタ３５ｂを備えている。ＦＦ３５は、入力部が比較回路３４に接続され、出力部がカウンタ３５ｂに接続されるとともに放電回路３６に接続されている。カウンタ３５ｂの出力部は、出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００７５】
放電回路３６は、充電回路３３の出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを超えたときに充電回路３３を放電させるものであり、電流源Ｉ１およびスイッチＳＷ３６ａを備えている。スイッチＳＷ３６ａ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３３および入力端子ＩＮに接続されている。スイッチＳＷ３６ａは、ＦＦ３５ａの出力ＣＨＡＲＧＥに応じて開閉し、充電回路３３と電流源Ｉ１との電気的接続を導通／遮断する。
【００７６】
（ＡＤ変換回路ＡＤＣ６およびＡＤＣ７の動作）
ここで、一例として、ある大きさの光電流が入力したときの各ＡＤ変換回路の動作を、図２３および図２４を用いて説明する。
【００７７】
変換動作開始前は、スイッチＳＷ３４ａが閉じている。これにより、充電回路３３（積分回路）の出力Ｖｓｉｇは、基準電圧Ｖｒｅｆに充電されている。各ＡＤ変換回路は、スイッチＳＷ３４ａが開くことによって、入力電流ＩｉｎでコンデンサＣ１に充電を行うことが可能となり、変換動作を開始する。スイッチＳＷ３４ａの開放時間がデータ変換時間（ｔ＿ｃｏｎｖ）となっており、後述する第１の測定時間および第２の測定時間に対応する。
【００７８】
まず、スイッチＳＷ３４ａをＯＦＦにすると、スイッチＳＷ３６ａをＯＮにして、放電回路３６により、コンデンサＣ１から一定の電荷（Ｉｒｅｆ×ｔ＿ｃｌｋ）を放電させる。続いて、スイッチＳＷ３６ａをＯＮからＯＦＦに切り替えると、各受光部に流れる光電流、すなわち入力電流Ｉｉｎにより充電回路３３が充電され、出力Ｖｓｉｇが上昇する。該出力Ｖｓｉｇが基準電圧Ｖｒｅｆを超えると、比較回路３４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、ＦＦ３５ａの出力、すなわち制御回路３５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ＳＷ３６ａがＯＮとなり、放電回路３６によって一定の電荷（Ｉｒｅｆ×ｔ＿ｃｌｋ）が放電される。
【００７９】
続いて、放電により充電回路３３の出力Ｖｓｉｇが下降していき、基準電圧Ｖｒｅｆを下回ると、比較回路３４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、ＦＦ３５ａの出力、すなわち制御回路３５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ＳＷ３６ａがＯＦＦとなり放電が停止する。
【００８０】
一方、データ変換時間（ｔ＿ｃｏｎｖ）の間、カウンタ３５ｂは、ＦＦ３５ａの出力ＣＨＡＲＧＥ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いる。そして、この回数、すなわちカウント値が、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。このカウンタ３５ｂの出力は、各ＡＤ変換回路の出力ＡＤＣＯＵＴとなる。
【００８１】
図２４に、各ＡＤ変換回路の動作波形の一例を示す。なお、図中、ｃｌｋは、クロック信号を示し、ＳＷ３４ａは、スイッチＳＷ３４ａの開閉状態を示し、ＳＷ３６ａは、スイッチＳＷ３６ａ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３３の出力Ｖｓｉｇを示し、ＣＯＭＰは、比較回路３４の出力ＣＯＭＰを示し、ＣＨＡＲＧＥは、スイッチＳＷ３６ａの開閉に用いる制御回路３５の出力ＣＨＡＲＧＥを示す。
【００８２】
各ＡＤ変換回路では、入力電流Ｉｉｎにより充電された電荷量と、（Ｉｒｅｆ×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（Ｉｒｅｆ×ｔ＿ｃｌｋ×ｃｏｕｎｔ）」により、下記に式が成り立つ。
【００８３】
ｃｏｕｎｔ＝（Ｉｉｎ×ｔ＿ｃｏｎｖ）／（Ｉｒｅｆ×ｔ＿ｃｌｋ）
ｃｏｕｎｔ：放電時間をカウントした値
ｔ＿ｃｏｎｖ：充電時間
Ｉｒｅｆ：基準電流値
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、（Ｉｒｅｆ×ｔ＿ｃｌｋ）で決定されることになる。
【００８４】
このようにして、各ＡＤ変換回路からは、第１の測定時間および第２の測定時間にわたって、各受光部の感度（分光特性）で取り出された光電流に応じた、デジタル値の測定信号ＡＤＣＯＵＴが出力される。
【００８５】
（照度センサモード）
図２２に示すように、スイッチ制御部３０は、第１受光部ＰＤ１と接続しているスイッチ回路３１の各スイッチを、図１９に示すようにＯＮ／ＯＦＦ制御することで、第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒ、すなわち第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓおよび第２受光素子ＰＤ＿ｉｒのみ使用可能な状態にする。また、スイッチ制御部３０は、第２受光部ＰＤ２と接続しているスイッチ回路３１の各スイッチを、図２０に示すようにＯＮ／ＯＦＦ制御することで、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒのみ使用可能な状態にする。
【００８６】
なお、第１受光部ＰＤ１において使用可能な受光素子と、第２受光部ＰＤ２において使用可能な受光素子とは、各受光部間で入れ替えてもよい。換言すれば、スイッチ制御部３０は、入射光の演算照度を算出する場合、第１受光部ＰＤ１または第２受光部ＰＤ２のいずれか一方の出力については第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓからの出力と第２受光素子ＰＤ＿ｉｒからの出力との和（第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒの出力）とし、他方の出力については第２受光素子ＰＤ＿ｉｒからの出力とするように、スイッチ回路３１の各スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御するものであればよい。
【００８７】
次に、各受光部が入射光を受光した場合、第１受光部ＰＤ１が備えている第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒに流れる光電流の信号は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ６によってＡＤ変換される。ＡＤ変換回路ＡＤＣ６から出力されたデジタル信号は、周波数カウンタＦ１によってカウント値に変換され、データレジスタＤ２（ＣＬＥＡＲ）に格納される。一方、第２受光部ＰＤ２が備えている第２受光素子ＰＤ＿ｉｒに流れる光電流の信号は、ＡＤ変換回路ＡＤＣ７によってＡＤ変換される。ＡＤ変換回路ＡＤＣ７から出力されたデジタル信号は、周波数カウンタＦ２によってカウント値に変換され、データレジスタＤ３（ＩＲ）に格納される。
【００８８】
次に、減算部３０ａは、データレジスタＤ２（ＣＬＥＡＲ）に格納されたカウント値とデータレジスタＤ３（ＩＲ）に格納されたカウント値とを呼び出し、Ｄ２〔１５：０〕−Ｄ３〔１５：０〕の演算を行うことで、入射光の演算照度を算出する。
【００８９】
ここで、スイッチ制御部３０は、ＵＶカットフィルタ２１が第１受光部ＰＤ１の感度に及ぼす影響を考慮して、所定時間の経過に応じて、各受光部の感度（分光特性）を切り替える。換言すれば、スイッチ制御部３０は、入射光の演算照度を算出する場合、所定時間の経過に応じて、第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２との間で、各々が備えている第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓからの出力と第２受光素子ＰＤ＿ｉｒからの出力との和（第４受光素子ＰＤ＿ｃｌｅａｒのからの出力）、および第２受光素子ＰＤ＿ｉｒからの出力を交互に切り替える。
【００９０】
本実施形態では、上記所定時間として、第１の測定時間および第２の測定時間を設定している（第１の測定時間＝第２の測定時間、図２４参照）。しかし、上記所定時間はこの場合に限定されず、任意に設定することができる。例えば、第１および第２の測定時間を短くしたり、長くしたりしてもよい。あるいは、第１の測定時間と第２の測定時間とを異ならせてもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、スイッチ制御部３０は、所定時間の経過に応じて各受光部の感度（分光特性）を切り替えている。しかし、前記感度の切り替えは、所定時間の経過を基準になされる必要はない。例えば、各受光部が受光する入射光の光量を検出する光量センサを設けておき、該光量センサが検出した、第１受光部ＰＤ１の光量と第２受光部ＰＤ２の光量との差が特定の閾値を超えた場合に、スイッチ制御部３０は上記感度の切り替えを行ってもよい。
【００９２】
図２５および図２６に、第１の測定時間と第２の測定時間とで各受光部の感度を切り替える一例を示す。まず、第１の測定時間では、図２５に示すように、センサ回路部３７のスイッチＳＷ３７ａおよびスイッチＳＷ３７ｄをＯＮにし、スイッチＳＷ３７ｂおよびスイッチＳＷ３７ｃをＯＦＦにすることにより、ＡＤ変換回路ＡＤＣ６には第１受光部ＰＤ１が接続され、ＡＤ変換回路ＡＤＣ７には第２受光部ＰＤ２が接続される。続いて、第２の測定時間では、図２６に示すように、センサ回路部３７のスイッチＳＷ３７ａおよびスイッチＳＷ３７ｄをＯＦＦにし、スイッチＳＷ３７ｂおよびスイッチＳＷ３７ｃをＯＮにすることにより、ＡＤ変換回路ＡＤＣ６には第２受光部ＰＤ２が接続され、ＡＤ変換回路ＡＤＣ７には第１受光部ＰＤ１が接続される。
【００９３】
なお、ＡＤ変換回路ＡＤＣ６からの出力信号ＡＤＣＯＵＴ１に乗じる係数αは、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒの感度（分光特性）を視感度に近づけるための定数であり、感度（分光特性）×αは、第２受光素子ＰＤ＿ｉｒの感度（分光特性）の強度をα倍したものとなる。
【００９４】
また、図２７および図２８に示すように、受光部ＰＤ３内に第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２をそれぞれ２つずつ設け、２つの第１受光部ＰＤ１と２つの第２受光部ＰＤ２とを、平面視でたすき掛け状に配置して、各受光部の接続を切り替えてもよい。この場合、第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２をそれぞれ複数用いること、受光部ＰＤ３内における各受光部の配置に偏りがないことから、第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２が１つずつの場合と比較して、上記ＵＶカットフィルタ２１の影響、入射光の当たりムラおよび各受光部間での感度ばらつきを、より平均化して分散することができる。
【００９５】
＜効果＞
以上のように、本実施形態によれば、紫外線照度センサ３は、受光部ＰＤ３内（第１受光部ＰＤ１、第２受光部ＰＤ２）で第１受光素子ＰＤ＿ｖｉｓ〜第３受光素子ＰＤ＿ｕｖの共有化が実現されている。それゆえ、上記各受光素子をＩＣチップ上の異なる場所に配置した場合と比較して、入射光の当たりムラによる照度等の測定誤差の発生を抑制することができる。また、紫外線照度センサ３の小型化および低コスト化を実現することができる。
【００９６】
また、本実施形態によれば、紫外線照度センサ３は、所定時間の経過に応じて、第１受光部ＰＤ１の感度（分光特性）と第２受光部ＰＤ２の感度とを切り替える。したがって、入射光の演算照度を算出する場合における、ＵＶカットフィルタ２１の影響、入射光の当たりムラおよび各受光部間での感度ばらつきを平均化して分散することができる。それゆえ、太陽光を含む入射光の照度の測定精度をより向上させることができる。
【００９７】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る紫外線照度センサ（１、２、３）は、可視光領域に感度ピークを有する第１受光素子（ＰＤ＿ｖｉｓ）と、赤外光領域に感度ピークを有する第２受光素子（ＰＤ＿ｉｒ）と、紫外光領域に感度ピークを有する第３受光素子（ＰＤ＿ｕｖ）と、上記第１受光素子からの出力（ＶＩＳ）と上記第２受光素子からの出力（ＩＲ）との和（ＣＬＥＡＲ）を第１重み係数（α）で重みづけした値（α・ＣＬＥＡＲ）と、上記第２受光素子からの出力を第２重み係数（β）で重みづけした値（β・ＩＲ）との差（α・ＣＬＥＡＲ−β・ＩＲ）を求めることで、自センサへの入射光の照度を算出する演算部（１０、減算部２２ａおよび３０ａ）と、を備え、上記演算部は、上記第３受光素子からの出力（ＵＶ）に基づいて上記入射光が太陽光であると判定した場合、上記第１重み係数および上記第２重み係数の少なくともいずれか一方の値を変更する。
【００９８】
上記構成によれば、演算部は、第３受光素子からの出力に基づいて自センサへの入射光が太陽光であると判定した場合、入射光の照度の算出に用いられる第１重み係数および第２重み係数の少なくともいずれか一方の値を変更する。すなわち、演算部は、太陽光が入射した場合、該太陽光に含まれる紫外線の影響を考慮して照度を算出する。それゆえ、紫外線照度センサは、入射光が太陽光の場合でも、その照度を精度高く測定することができる。
【００９９】
本発明の態様２に係る紫外線照射センサ（２、３）は、上記態様１において、上記第１受光素子（ＰＤ＿ｖｉｓ）と上記第２受光素子（ＰＤ＿ｉｒ）と上記第３受光素子（ＰＤ＿ｕｖ）とを含む、第１受光部（ＰＤ１）および第２受光部（ＰＤ２）を備え、上記第１受光部の入射面上には、上記第１受光部の紫外光領域の感度を低下させる光学フィルタ（ＵＶカットフィルタ２１）が配置されており、上記演算部（減算部２２ａおよび３０ａ）は、上記第２受光部が備えている上記第３受光素子からの出力（ＵＶ）と上記第１受光部が備えている上記第３受光素子からの出力との差を求めることで、自センサに入射した紫外光の強度を算出してもよい。
【０１００】
一般に、紫外光の強度を測定するセンサにおいて、紫外光のみを透過させるフィルタが用いられた受光素子で上記強度を測定する場合、４００ｎｍより長い波長で上記受光素子の感度を完全にゼロにすることは困難である。また、上記受光素子には紫外光のみを透過させるフィルタが用いられていることから、上記センサは可視光領域の感度が低下しており、可視光の照度を精度よく測定できない。したがって、紫外光の強度を測定するセンサで可視光の照度も測定する場合、該センサとは別に、可視光領域に感度ピークを有する受光素子を備えたセンサを準備する必要がある。
【０１０１】
その点、上記構成によれば、紫外線照度センサは、第１受光素子と第２受光素子と第３受光素子とを備えた２つの受光部（第１受光部、第２受光部）を備えている。また、演算部は、第２受光部が備えている第３受光素子からの出力と、その入射面上に光学フィルタを配置した第１受光部が備えている第３受光素子からの出力との差を求めることで、自センサに入射した太陽光に含まれる紫外光の強度を算出する。
【０１０２】
それゆえ、紫外光の強度を測定する場合、紫外線照度センサをトータルで見れば、４００ｎｍより長い波長の感度がゼロになっている、すなわち、波長が４００ｎｍ以下の紫外光領域にのみ感度を有することから、紫外光の強度を精度高く測定できる。また、紫外線照度センサは、第１受光部および第２受光部にそれぞれ備えられた第１受光素子および第２受光素子を用いて入射光の照度も測定できることから、紫外線照度センサ単体で、入射光の照度および太陽光に含まれる紫外光の強度を両方測定することができる。
【０１０３】
本発明の態様３に係る紫外線照度センサ（３）は、上記態様２において、上記演算部（スイッチ制御部３０、減算部３０ａ）は、上記照度を測定する場合、上記第１受光部（ＰＤ１）または上記第２受光部（ＰＤ２）のいずれか一方の出力については上記第１受光素子（ＰＤ＿ｖｉｓ）からの出力（ＶＩＳ）と上記第２受光素子（ＰＤ＿ｉｒ）からの出力（ＩＲ）との和（ＣＬＥＡＲ）とし、他方の出力については上記第２受光素子（ＰＤ＿ｉｒ）からの出力（ＩＲ）としてもよい。
【０１０４】
上記構成によれば、紫外線照度センサは、入射光の演算照度を算出する場合、演算部によって、第１受光部または第２受光部のいずれか一方の出力については第１受光素子からの出力と第２受光素子からの出力との和とし、他方の出力については第２受光素子からの出力とする。なおかつ、紫外線照度センサは、各受光部が備える第３受光素子からの出力に基づいて、太陽光が入射した場合における紫外光の強度も測定する。したがって、紫外線照度センサによって、紫外光領域、可視光領域および赤外光領域にそれぞれ感度ピークを有する各受光素子の共有化を実現することができる。それゆえ、紫外線照度センサを含めてＩＣチップ上に集積化する場合にダイサイズを縮小化することができ、コストダウンを図ることができる。
【０１０５】
また、紫外光領域、可視光領域および赤外光領域にそれぞれ感度ピークを有する各受光素子を、ＩＣチップ上の異なる場所に配置した場合、入射光の当たりムラによって上記各受光素子への入射光に光量差が発生し、照度等の測定誤差が生じる。その点、上記構成によれば、上記各受光素子の共有化が実現していることから、紫外線照度センサを備えたＩＣチップ上への入射光の当たりムラによる、上記測定誤差の発生を抑制できる。
【０１０６】
本発明の態様４に係る紫外線照度センサ（３）は、上記態様３において、上記演算部（スイッチ制御部３０）は、上記照度を測定する場合、上記第１受光部（ＰＤ１）と上記第２受光部（ＰＤ２）との間で、上記第１受光素子（ＰＤ＿ｖｉｓ）からの出力（ＶＩＳ）と上記第２受光素子（ＰＤ＿ｉｒ）からの出力（ＩＲ）との和（ＣＬＥＡＲ）、および上記第２受光素子（ＰＤ＿ｉｒ）からの出力（ＩＲ）を交互に切り替えてもよい。
【０１０７】
上記構成によれば、第１受光部と第２受光部との間で、第１受光素子からの出力と第２受光素子からの出力との和、および第２受光素子からの出力を交互に切り替えることによって、入射光の照度を測定する場合における光学フィルタの影響を、平均化して分散させることができる。また、第１受光部と第２受光部との間の感度ばらつき、第１受光部および第２受光部への入射光の当たりムラについても、平均化して分散させることができる。それゆえ、太陽光を含む入射光の照度の測定精度をより向上させることができる。
【０１０８】
本発明の態様５に係る携帯型電子機器（スマートフォン１００）は、上記態様１から４のいずれか一の態様に係る紫外線照度センサ（１、２、３）を備えていてもよい。
【０１０９】
上記構成によれば、太陽光の照度を精度高く測定できる携帯型電子機器を実現することができる。
【０１１０】
本発明の態様６に係る紫外線センサ（２、３）は、紫外光領域に感度ピークを有する受光素子（ＰＤ＿ｕｖ）を含む、第１受光部（ＰＤ１）および第２受光部（ＰＤ２）と、上記第２受光部が備えている上記受光素子からの出力（ＵＶ）と上記第１受光部が備えている上記受光素子からの出力との差を求めることで、自センサに入射した太陽光に含まれる紫外光の強度を算出する強度演算部（減算部２２ａおよび３０ａ）と、を備え、上記第１受光部の入射面上には、上記第１受光部の紫外光領域の感度を低下させる光学フィルタ（ＵＶカットフィルタ２１）が配置されている。
【０１１１】
上記構成によれば、紫外線センサは、紫外光領域に感度ピークを有する受光素子を含む２つの受光部（第１受光部、第２受光部）を備えている。また、強度演算部は、第２受光部が備えている受光素子からの出力と、その入射面上に光学フィルタを配置した第１受光部が備えている受光素子からの出力との差を求めることで、自センサに入射した太陽光に含まれる紫外光の強度を算出する。
【０１１２】
それゆえ、紫外光の強度を測定する場合、紫外線センサをトータルで見れば、４００ｎｍより長い波長の感度がゼロになっている、すなわち、波長が４００ｎｍ以下の紫外光領域にのみ感度を有することから、紫外光の強度を精度高く測定できる。
【０１１３】
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】
【０１１４】
本発明は、紫外線強度および光の照度を測定できる照度センサ、さらには、該照度センサを備えたスマートフォン、ウエアラブル端末等の携帯型電子機器に幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１、２、３      紫外線照度センサ
１０            演算部
１６            強度演算部
２１            ＵＶカットフィルタ（光学フィルタ）
２２ａ、３０ａ  減算部（演算部）
３０            スイッチ制御部（演算部）
１００          スマートフォン（携帯型電子機器）
２００          リストバンド型活動量計（携帯型電子機器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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