特許 7426949 光学センサおよびそれを搭載した電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-25

(45)【発行日】2024-02-02

(54)【発明の名称】光学センサおよびそれを搭載した電子機器

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/42 20060101AFI20240126BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20240126BHJP

   G01J 3/51 20060101ALI20240126BHJP

   H01L 31/02 20060101ALI20240126BHJP

   H04M 1/02 20060101ALI20240126BHJP

【ＦＩ】

G01J1/42 J

G01J1/02 S

G01J3/51

H01L31/02 B

H04M1/02 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020563248

(86)(22)【出願日】2019-12-23

(86)【国際出願番号】 JP2019050333

(87)【国際公開番号】W WO2020137967

(87)【国際公開日】2020-07-02

【審査請求日】2022-12-13

(31)【優先権主張番号】P 2018242914

(32)【優先日】2018-12-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 弘治

【審査官】蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１１５７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３１３９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０３８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００６９９２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２９４１７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｊ １／００－１／６０、３／００－３／５２

Ｈ０１Ｌ ３１／００－３１／２０

Ｈ０４Ｍ １／０２

Ｇ０２Ｆ １／１３３

Ｇ０９Ｇ ３／００－５／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第１受光部と、
第２波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第２受光部と、
前記第１受光部の光電流から得られる出力信号と、前記第２受光部の光電流から得られる出力信号との差分とに基づいて、受光した光の強度を演算する演算部とを備え、
前記第１受光部および前記第２受光部は、長辺および短辺を含む略四角形形状に形成された光学窓を通過した光を受光し、
前記第１受光部および前記第２受光部は、前記光学窓の長辺に交差する第１方向に延在するとともに、前記第１方向に直交する第２方向に隣接して配置され、
前記第１受光部および前記第２受光部の前記第１方向の寸法は、前記光学窓の前記第１方向の寸法よりも大きい、光学センサ。

【請求項2】

前記第１方向は、前記光学窓の長辺に直交する方向である、請求項１に記載の光学センサ。

【請求項3】

前記第１受光部は、前記第１波長帯域の光を通過するように構成された第１フィルタと、受光した光の強度に対応した光電流を出力する第１受光素子とを含み、
前記第２受光部は、前記第２波長帯域の光を通過するように構成された第２フィルタと、受光した光の強度に対応した光電流を出力する第２受光素子とを含む、請求項１または２に記載の光学センサ。

【請求項4】

前記第１波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる他の第１受光部と、
前記第２波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる他の第２受光部とをさらに備え、
受光部は、前記第１受光部、前記第２受光部、前記他の第１受光部、前記他の第２受光部の順に配置される、請求項１に記載の光学センサ。

【請求項5】

前記第１波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる他の第１受光部と、
前記第２波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる他の第２受光部とをさらに備え、
受光部は、前記第１受光部、前記第２受光部、前記他の第２受光部、前記他の第１受光部の順に配置される、請求項１に記載の光学センサ。

【請求項6】

前記光学センサは、照度センサである、請求項１～５のいずれか１項に記載の光学センサ。

【請求項7】

前記光学センサは、カラーセンサであり、
第３波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第３受光部と、
第４波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第４受光部と、
第５波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第５受光部とをさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の光学センサ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載された光学センサと、
前記光学センサを収容する筐体とを備え、
前記光学窓は前記筐体に形成されている、電子機器。

【請求項9】

光学センサと、
前記光学センサを収容するとともに、光学窓が形成された筐体とを備え、
前記光学センサは、
前記光学窓を通過した第１波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第１受光部と、
前記光学窓を通過した第２波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第２受光部と、
前記第１受光部の光電流から得られる出力信号と、前記第２受光部の光電流から得られる出力信号との差分とに基づいて、受光した光の強度を演算する演算部とを含み、
前記第１受光部および前記第２受光部は、前記光学窓の長辺に交差する第１方向に延在するとともに、前記第１方向に直交する第２方向に隣接して配置され、
前記光学窓は、長辺および短辺を含む略四角形形状に形成されており、
前記第１受光部および前記第２受光部の前記第１方向の寸法は、前記光学窓の前記第１方向の寸法よりも大きい、電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学センサおよびそれを搭載した電子機器に関し、より特定的には、光学センサにおける検出精度の低下を抑制するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１６－１１５７４６号公報（特許文献１）には、赤色フィルタ、青色フィルタ、および緑色フィルタによって赤色、青色、および緑色を受光するとともに、赤色フィルタを青色フィルタおよび緑色フィルタのいずれかと重ね合わせることにより赤外線を受光することができる光学センサが開示されている。この光学センサにおいては、赤色、青色、および緑色の波長域の光から赤外線の影響を取り除くことにより、赤色、青色、および緑色の光を精度よく検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１１５７４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０１６－１１５７４６号公報（特許文献１）に記載された光学センサにおいては、異なるカラーフィルタを介して受光素子で受光した光に対応した複数の信号を処理することにより、所望の色の光の強度を検出している。この場合、信号処理に用いる各受光素子で受光される光が同程度の強度であることが好ましい。

【0005】

特開２０１６－１１５７４６号公報（特許文献１）に開示される光学センサは、たとえば、携帯電話あるいはスマートフォンなどの携帯端末に用いられる。このような携帯端末においては、さらなる薄型化および大画面化が望まれており、それに伴って、光学センサで受光する光を透過させる光学窓の大きさも制限される傾向にある。光学窓の開口面積が小さくなると、受光素子における受光面積も小さくなる。そのため、光学窓の加工精度あるいは光学センサの取付精度のばらつきによって、各受光素子で受光される光の強度に差異が生じてしまい、検出精度が低下するおそれがある。

【0006】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、光学センサにおける検出精度の低下を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に従う光学センサは、第１波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第１受光部と、第２波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第２受光部と、演算部とを備える。演算部は、第１受光部の光電流から得られる出力信号と、第２受光部の光電流から得られる出力信号との差分とに基づいて、受光した光の強度を演算する。

【0008】

好ましくは、第１受光部および第２受光部は、長辺および短辺を含む略四角形形状に形成された光学窓を通過した光を受光する。第１受光部および第２受光部は、光学窓の長辺に交差する第１方向に延在するとともに、第１方向に直交する第２方向に隣接して配置される。

【0009】

好ましくは、第１方向は、光学窓の長辺に直交する方向である。
好ましくは、第１受光部は、第１波長帯域の光を通過するように構成された第１フィルタと、受光した光の強度に対応した光電流を出力する第１受光素子とを含む。第２受光部は、第２波長帯域の光を通過するように構成された第２フィルタと、受光した光の強度に対応した光電流を出力する第２受光素子とを含む。

【0010】

好ましくは、第１波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる他の第１受光部と、第２波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる他の第２受光部とをさらに備える。受光部は、第１受光部、第２受光部、他の第１受光部、他の第２受光部の順に配置される。

【0011】

好ましくは、第１波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる他の第１受光部と、第２波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる他の第２受光部とをさらに備える。受光部は、第１受光部、第２受光部、他の第２受光部、他の第１受光部の順に配置される。

【0012】

好ましくは、光学センサは、照度センサである。
好ましくは、光学センサは、カラーセンサである。光学センサは、第３波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第３受光部と、第４波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第４受光部と、第５波長帯域の光を受光することに応答して光電流が流れる第５受光部とをさらに備える。

【0013】

本開示の他の局面に従う電子機器は、上記のいずれか１項に記載された光学センサと、光学センサを収容する筐体とを備える。

【発明の効果】

【0014】

本開示に従う光学センサによれば、光学センサにおける検出精度の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１に従う光学センサの一例である照度センサの概略構成を説明するための機能ブロック図である。

【図2】光学センサが搭載される電子機器の一例を示す図である。

【図3】図１の演算部で実行される信号処理を説明するための図である。

【図4】比較例の光学センサにおける光学窓と受光部の配置を説明するための図である。

【図5】光学窓が小型化された場合の問題点を説明するための図である。

【図6A】実施の形態１の光学センサにおける光学窓と受光部の配置を説明するための第１図である。

【図6B】実施の形態１の光学センサにおける光学窓と受光部の配置を説明するための第２図である。

【図6C】実施の形態１の光学センサにおける光学窓と受光部の配置を説明するための第３図である。

【図7】比較例におけるフォトダイオードの端子の配置を説明するための図である。

【図8】実施の形態１の光学センサにおけるフォトダイオードの端子の配置を説明するための図である。

【図9】変形例の光学センサにおける光学窓と受光部の配置を説明するための図である。

【図10】実施の形態２に従う光学センサの概略構成を説明するための機能ブロック図である。

【図11】実施の形態２の光学センサにおける光学窓と受光部の配置を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0017】

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１従う光学センサ１００の一例である照度センサの概略構成を説明するための機能ブロック図である。光学センサ１００は、電圧生成部１１０と、赤外線カットフィルタ１１５と、受光部１２０と、変換部１３０と、演算部１４０と、記憶部１５０と、複数の外部端子５０とを備える。光学センサ１００は、電圧生成部１１０、受光部１２０、変換部１３０、演算部１４０、および記憶部１５０が１つの半導体基板に形成された半導体集積回路である。

【0018】

電圧生成部１１０は、外部端子５０を介して外部の電源ＶＣＣに接続されている。電圧生成部１１０は、電源ＶＣＣから供給される電源電圧を所定の電圧に昇圧および／または降圧して、変換部１３０および演算部１４０に電源電圧を供給する。

【0019】

受光部１２０は、所望の波長帯域の光に対応した複数の受光部の総称であり、図１の光学センサ１００においては、可視光の波長帯域の光を検出するための受光部１２０Ｃ（第１受光部）と、黒色の波長帯域の光を検出するための受光部１２０ＢＫ（第２受光部）とを含む。各受光部は、所望の波長帯域の光を通過させるカラーフィルタ１２１と、フォトダイオードに代表される受光素子１２２とを含む。受光部１２０は、赤外線カットフィルタ１１５に覆われており、受光部１２０に入光する光から赤外線の影響を除去する。

【0020】

受光部１２０Ｃにおいては、可視光域の光を透過させる透明のカラーフィルタ１２１Ｃと、受光素子１２２Ｃとを含む。受光素子１２２Ｃは、カラーフィルタ１２１Ｃを透過した光の強度に応じた光電流を生成する。受光素子１２２Ｃにおいて生成された光電流（アナログ信号）は、変換部１３０におけるアナログ／デジタル変換器（Analogue/Digital Converter：ＡＤＣ）１２２Ｃによりデジタル信号に変換されて、演算部１４０へ出力される。

【0021】

また、受光部１２０ＢＫにおいては、黒色の光を透過させるカラーフィルタ１２１ＢＫと、受光素子１２２ＢＫとを含む。受光素子１２２ＢＫにおいて生成された光電流（アナログ信号）は、ＡＤＣ１２２ＢＫによりデジタル信号に変換されて、演算部１４０へ出力される。

【0022】

演算部１４０は、たとえばＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路を含んで構成されており、トランジスタ、キャパシタ、レジスタ等の各種回路素子が含まれる。演算部１４０は、変換部１３０により変換された各受光部からの信号を受け、これらの信号を処理して、外部端子５０を介して図示しない他の制御装置等へ出力する。

【0023】

記憶部１５０は、たとえば不揮発性メモリであり、光学センサ１００の制御あるいは信号の演算に関する各種の情報が記憶されている。

【0024】

図２は、図１に示した光学センサ（照度センサ）１００が搭載される電子機器の一例であるスマートフォン１０の概略図である。スマートフォン１０は、扁平な直方体形状の筐体１２の内部に電子部品を収納して構成されている。筐体１２の一方の主面には、たとえば液晶パネルあるいは有機ＥＬパネルで構成された表示パネル１４が設けられている。表示パネル１４の表示面はタッチパネルを構成しており、ユーザに対する入力インターフェースとして機能する。

【0025】

表示パネル１４は、筐体１２の一方の主面の大部分を占める矩形形状に形成されている。表示パネル１４の一方の短辺に沿った枠部分（ベゼル）には、スピーカ１６が配置されている。スピーカ１６は、スマートフォン１０の電話機能のための受話口として機能する。ベゼルのスピーカ１６の近傍には、開口部１８が形成されており、筐体１２の内部の開口部１８に対応する位置に光学センサ１００が配置される。開口部１８は、光学センサ１００の受光部１２０に光を導くための光学窓として機能する。

【0026】

上述のように、実施の形態１における光学センサ１００は照度センサである。光学センサ１００は、照度を検出することによって、たとえば、ユーザがスマートフォン１０を暗いところで使用しているのか、明るいところで使用しているのかを判断するために用いられる。ユーザが暗いところでスマートフォン１０を使用している場合には、表示画面の明るさを暗くして消費電力を抑制することができる。また、ユーザが明るいところでスマートフォン１０を使用している場合には、表示画面の明るさを明るくして、表示画面を視認しやすくすることができる。

【0027】

次に、図３を用いて、図１の演算部１４０における信号処理の概要について説明する。図３（ａ）～図３（ｃ）においては、横軸に光の波長が示されており、縦軸には出力される光電流の強度が示されている。

【0028】

図３を参照して、上述のように第１受光部である受光部１２０Ｃは、透明のカラーフィルタ１２１Ｃを透過した光を受光素子１２２Ｃで受ける。受光部１２０Ｃは、赤外線カットフィルタ１１５に覆われているが、赤外線カットフィルタ１１５の特性上、完全には赤外線の透過を遮断できないため、図３（ａ）の線ＬＮ１に示されるように、可視領域の光とともに赤外線領域の光が含まれ得る。

【0029】

一方、第２受光部である受光部１２０ＢＫは、黒色のカラーフィルタ１２１ＢＫを透過した光を受光素子１２２ＢＫで受ける。受光素子１２２ＢＫで受けた光においては、カラーフィルタ１２１ＢＫにより可視光については除去されているが、受光部１２０Ｃと同様に、赤外線領域の光が含まれ得る（図３（ｂ）の線ＬＮ２）。

【0030】

演算部１４０においては、受光部１２０Ｃから出力された光電流の信号と、受光部１２０ＢＫから出力された光電流の信号との差分をとることによって、図３（ｃ）の線ＬＮ３に示されるように、赤外線領域の光の信号が排除され、可視領域の光に対応した信号のみが取得される。これによって、光学窓（開口部１８）を通して受光した光における赤外線の除去率を向上させて、可視光の波長帯域の光の検出精度を向上させている。

【0031】

従来の光学センサにおいては、各受光部に十分な光が入光するように、センサの取付精度なども考慮して、光学窓１８の大きさが半導体基板２００上に配置された受光部１２０Ｃ，１２０ＢＫよりも十分大きくなるように設計されるのが一般的であった（図４）。しかしながら、近年では、スマートフォンの大画面化のために、表示パネルが配置される主面のベゼル部分が狭くなる傾向にある。ベゼル部分には、上述したスピーカ１６に加えてカメラ（図示せず）等の他の機器が配置されることもあり、そのため、光学センサ１００用の光学窓１８を受光部１２０に対して十分大きくできない状態となる場合がある。

【0032】

この場合、図５（ａ）に示されるように、光学窓が細長い長方形形状に小型化されてしまい、受光部１２０の一部が筐体１２のベゼル部分で覆われてしまう状態となり得る。このとき、受光部１２０の取付精度などにより、図５（ｂ）のように受光部１２０と光学窓１８Ａとの相対位置がずれてしまうと、受光部１２０Ｃおよび受光部１２０ＢＫに均等に光が当たらない状態となる可能性がある。そうすると、各受光部に当たる光の強度が異なってしまい、演算部１４０で検出される可視光の検出精度が低下して、光学センサ１００の特性を悪化させてしまう可能性がある。

【0033】

そこで、本実施の形態１においては、図６Ａに示されるように、長辺および短辺を含む略長方形形状に形成された光学窓１８Ａに対して、光学窓１８Ａの長辺に交差する第１方向に延在するように各受光部を配置する。さらに、当該第１方向に直交する方向に互いに隣接するように、第１受光部（受光部１２０Ｃ）および第２受光部（受光部１２０ＢＫ）を配置する。

【0034】

図６Ａの例においては、各受光部１２０は、長辺がＹ軸方向に沿って形成された光学窓１８Ａに対して、短辺に沿った方向（すなわち、Ｘ軸方向）に長辺を有する長方形形状に形成されている。そして、複数の受光部１２０Ｃおよび受光部１２０ＢＫが、Ｙ軸方向に互いに隣接して交互に配置されている。

【0035】

受光部１２０をこのような配置とすることによって、たとえば、図６Ｂのように光学窓１８Ａが相対的にＸ軸方向にずれた場合であっても、受光部１２０Ｃ全体に当たる光の面積と、受光部１２０ＢＫ全体に当たる光の面積とを等しくすることができる。また、図６Ｃのように、光学窓１８Ａに対して受光部１２０が傾いて配置された場合であっても、受光部１２０Ｃおよび受光部１２０ＢＫに均等に光が当たるようにすることができる。なお、図には示していないが、光学窓１８ＡがＹ軸方向にずれた場合であっても、受光部１２０Ｃおよび受光部１２０ＢＫに均等に光が当たるようにすることができる。

【0036】

光学窓に対する受光部の配置を上記のようにすることによって、受光部の取付精度等によって、光学窓と受光部との間の相対位置がずれた場合であっても、２つの受光部に対して均等に光が当たるようにすることができる。これによって、光学センサにおける検出精度の低下を抑制することが可能となる。

【0037】

なお、図６Ａ～図６Ｃに示されるように各受光部を細長い長方形形状とした場合には、受光素子を形成するフォトダイオードの表面の面積に対してして、フォトダイオードに形成される電極の面積の比率が増加してしまう。そうすると、フォトダイオードの有効受光面積が小さくなってしまうため、光学センサの検出精度が低下する要因となり得る。そのため、実施の形態１のように、各受光素子を細長い形状とする場合には、フォトダイオードの電極の面積をできるだけ小さくすることが好ましい。

【0038】

図７は、比較例におけるフォトダイオード１２２＃の端子の配置を説明するための図である。図７（ａ）はフォトダイオード１２２＃の断面図であり、図７（ｂ）はフォトダイオード１２２＃の平面図である。

【0039】

図７を参照して、フォトダイオード１２２＃は、ｐ型シリコン基板である半導体基板２００（ｐ層）の表面にｎ型領域２５０（ｎ層）が形成された構成を有している（図７（ａ））。そして、ｐ層２００およびｎ層２５０において半導体基板２００の表面に露出した部分に、端子２１０および端子２２０がそれぞれ形成されている。

【0040】

半導体基板２００表面におけるｎ層２５０の面積（すなわち、受光面積）が十分に広い場合には、比較的効率が安定しているｎ層２５０の中央部においてできるだけ受光できるように、ｎ層２５０における端子は、ｎ層２５０のできるだけ外周に沿った位置に配置することが好ましい。

【0041】

しかしながら、フォトダイオードのｎ層２５０が細長い長方形形状に形成される場合には、図７（ｂ）に示されるように、ｎ層２５０の幅Ｗ１に対する端子２２０の幅Ｗ２の割合が相対的に大きくなる。そうすると、ｎ層２５０における有効受光面積が小さくなるので、光学センサとしての特性が悪化する可能性がある。

【0042】

実施の形態１における受光部のフォトダイオード１２２においては、端子２２０における長方形形状のｎ層２５０の長辺方向に延在する部分を、図８に示されるように短辺の中央付近に直線状に配置する。このような構成とすることによって、フォトダイオードの断面における受光可能な領域を、図７の（Ｗ１－２×Ｗ２）から図８の（Ｗ１－Ｗ２）に拡大することができる。なお、ｎ層２５０の受光面の中央部と端部とでは受光効率が異なる場合があるため、受光バランスの観点から、ｎ層２５０の幅方向における端子２２０の位置を中央付近とすることが好ましい。

【0043】

（変形例）
図６Ａ～図６Ｃで示した、実施の形態１における受光部においては、複数の第１受光部（受光部１２０Ｃ）および第２受光部（受光部１２０ＢＫ）を、長方形形状の光学窓１８Ａの長辺方向に交互に配置する構成について説明した。

【0044】

変形例においては、複数の第１受光部および第２受光部を、図９（ａ）に示されるように、光学窓１８Ａの長辺方向に沿って、第１受光部、第２受光部、第２受光部、第１受光部の順に配置する。このような場合においても、図６Ｂおよび図６Ｃで示したように、受光部１２０と光学窓１８Ａとの相対位置がずれた場合であっても、第１受光部および第２受光部に対して均等に光が当たるようにすることができる。

【0045】

さらに、変形例のような配置の場合、図９（ｂ）に示されるように、光学窓１８Ｂの幅が長辺方向にわたってテーパ状に変化する台形形状の場合においても、第１受光部および第２受光部に対して均等に光が当たるようにすることができる。

【0046】

［実施の形態２］
実施の形態１においては、光学センサが照度センサである場合について説明したが、光学センサは他のタイプのセンサであってもよい。

【0047】

実施の形態２においては、光学センサが図１０に示すようなカラーセンサ１００Ａである場合について説明する。

【0048】

図１０におけるカラーセンサ１００Ａにおいては、受光部１２０として、赤外線の波長帯域の光を検出するための受光部１２０ＩＲ（第１受光部）と、青色の波長帯域の光を検出するための受光部１２０Ｂ（第２受光部）と、緑色の波長帯域の光を検出するための受光部１２０Ｇ（第３受光部）と、赤色の波長帯域の光を検出するための受光部１２０Ｒ（第４受光部）と、黒色の波長帯域の光を検出するための受光部１２０ＢＫ（第５受光部）とを含む。

【0049】

受光部１２０ＩＲは、赤外線フィルタ１２１ＩＲと受光素子１２２ＩＲとを含む。受光部１２０ＩＲにおいて検出された赤外線の強度に応じて生成された光電流は、変換部１３０ＡにおけるＡＤＣ１３２ＩＲによりデジタル信号に変換されて、演算部１４０へ出力される。

【0050】

受光部１２０Ｂは、青色の光を透過させるカラーフィルタ１２１Ｂと受光素子１２２Ｂとを含む。受光部１２０Ｂにおいて検出された青色の光の強度に応じて生成された光電流は、変換部１３０ＡにおけるＡＤＣ１３２Ｂによりデジタル信号に変換されて、演算部１４０へ出力される。

【0051】

受光部１２０Ｇは、緑色の光を透過させるカラーフィルタ１２１Ｇと受光素子１２２Ｇとを含む。受光部１２０Ｇにおいて検出された緑色の光の強度に応じて生成された光電流は、変換部１３０ＡにおけるＡＤＣ１３２Ｇによりデジタル信号に変換されて、演算部１４０へ出力される。

【0052】

受光部１２０Ｒは、赤色の光を透過させるカラーフィルタ１２１Ｒと受光素子１２２Ｒとを含む。受光部１２０Ｒにおいて検出された赤色の光の強度に応じて生成された光電流は、変換部１３０ＡにおけるＡＤＣ１３２Ｒによりデジタル信号に変換されて、演算部１４０へ出力される。

【0053】

受光部１２０ＢＫは、黒色の光を透過させるカラーフィルタ１２１ＢＫと受光素子１２２ＢＫとを含む。受光部１２０ＢＫにおいて検出された黒色の光の強度に応じて生成された光電流は、変換部１３０ＡにおけるＡＤＣ１３２ＢＫによりデジタル信号に変換されて、演算部１４０へ出力される。

【0054】

受光部１２０における受光部１２０ＩＲを除く各受光部は、赤外線カットフィルタ１１５に覆われている。

【0055】

演算部１４０においては、受光部１２０から変換部１３０を介して取得した各波長帯域の光の信号を受け、これらの信号を処理することによって各波長帯域の光の検出精度を高めることができる。

【0056】

図１０に示されたカラーセンサ１００Ａにおいても、実施の形態１の図６Ａ～図６Ｃで示したように、略長方形形状に形成された光学窓に対して、光学窓の長辺に交差する第１方向に延在するように各受光部を配置するとともに、当該第１方向に直交する方向に隣接するように各受光部を配置することによって、受光部と光学窓との相対位置がずれた場合であっても、各受光部に対して均等に光が当たるようにすることができる。

【0057】

図１１は、図１０のカラーセンサ１００Ａにおける各受光部の配置を説明するための図である。図１１（ａ），（ｂ）は、図９（ａ）と同様に、長辺がＹ軸方向に沿って形成された長方形形状の光学窓１８Ａに対して、短辺に沿った方向（Ｘ軸方向）に長辺を有する長方形形状に各受光部１２０が形成されている。また、図１１（Ｃ）においては、図９（ｂ）と同様に台形形状を有する光学窓１８Ｂに対して、各受光部２０が形成されている。

【0058】

図１１（ａ）においては、Ｙ軸の正方向から負方向に向かって、受光部１２０ＩＲ、受光部１２０Ｂ、受光部１２０Ｇ、受光部１２０Ｒ、受光部１２０ＢＲ、受光部１２０ＩＲ、受光部１２０Ｂ、受光部１２０Ｇ、受光部１２０Ｒ、および受光部１２０ＢＲの順に受光部が配置されている。一方、図１１（ｂ），（ｃ）においては、受光部１２０ＩＲ、受光部１２０Ｂ、受光部１２０Ｇ、受光部１２０Ｒ、受光部１２０ＢＲ、受光部１２０ＢＲ、受光部１２０Ｒ、受光部１２０Ｇ、受光部１２０Ｂ、および受光部１２０ＩＲの順に受光部が配置されている。

【0059】

光学窓の幅が長辺方向に一定である場合には、各受光部の受光面積が等しくなるため、図１１（ａ）の配置順および図１１（ｂ）の配置順のいずれであっても、各受光部に対して対象となる光が均等に当たるようにすることができる。一方、図１１（ｃ）のように、光学窓の幅が長辺方向にわたってテーパ状に変化する台形形状の場合には、上記のように各受光部をＹ軸方向に線対称となるように配置することで、各受光部に対して対象となる光が均等に当たるようにすることができる。

【0060】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0061】

１０ スマートフォン、１２ 筐体、１４ 表示パネル、１６ スピーカ、１８ 光学窓、５０，２１０，２２０ 端子、１００，１００Ａ 光学センサ、１１０ 電圧生成部、１１５，１２１ フィルタ、１２０ 受光部、１２２ 受光素子、１３０，１３０Ａ 変換部、１３２ ＡＤＣ、１４０ 演算部、１５０ 記憶部、２００ 半導体基板（ｐ層）、２５０ ｎ層。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】