光半導体素子
【課題】低照度から高照度まで様々な明るさの環境下に適した出力特性が得られる光半導体素子を提供する。
【解決手段】光半導体素子１０は、受光量に応じた電流量の信号を出力する受光部１１と、受光部１１からの電流信号を入力電流信号として増幅する電流増幅部１２と、電流増幅部１２からの電流量に応じた電圧を出力端子Ｖｏから出力電圧として出力する出力電圧生成部１３と、出力電圧生成部１３の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上となったときに作動する電圧監視部１４と、電圧監視部１４が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように出力電圧生成部１３を調整する出力電圧調整部１５とを備えている。この光半導体素子１０は、外部から電源を供給する電源端子と、外部回路へ出力電圧信号を出力する出力端子Ｖｏと、グランド端子とを備えている。
【解決手段】光半導体素子１０は、受光量に応じた電流量の信号を出力する受光部１１と、受光部１１からの電流信号を入力電流信号として増幅する電流増幅部１２と、電流増幅部１２からの電流量に応じた電圧を出力端子Ｖｏから出力電圧として出力する出力電圧生成部１３と、出力電圧生成部１３の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上となったときに作動する電圧監視部１４と、電圧監視部１４が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように出力電圧生成部１３を調整する出力電圧調整部１５とを備えている。この光半導体素子１０は、外部から電源を供給する電源端子と、外部回路へ出力電圧信号を出力する出力端子Ｖｏと、グランド端子とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した光量に応じた電圧を出力する光半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
折り畳み式の携帯電話装置には、装置本体が折り畳まれたことを契機に、液晶表示パネルのバックライトのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や、テンキーを背面から照光するＬＥＤを消灯させるために、外光を検知する照度センサが設けられていることで省電力が図られている。
【０００３】
この照度センサには、一般的には、受光量に応じた電流を出力するフォトダイオード（ＰＤ）やフォトトランジスタ（ＰＴｒ）、またはフォトＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの光半導体素子が使用されている。このような照度センサについて、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の光半導体素子は、フォトダイオードにより構成された受光部と、受光部からの電流信号を入力電流信号として増幅する電流増幅部とを備え、外部端子として、電流増幅部に電源を外部から供給する電源端子と、出力電流信号を外部に出力する出力端子とを備え、電流増幅部の接地線が出力端子に接続されたものである。
【０００５】
このような光半導体素子の出力特性を図９に示す。従来の光半導体素子の出力特性は、横軸が照度、縦軸が出力電圧である。出力特性によると照度と出力電圧とは飽和状態となるまで比例関係にあることがわかる（図９では、実線で示す。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７８４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光半導体素子が低照度の環境下で使用されるときに、照度の変化に対して敏感に反応させたい場合には、高いゲインで出力特性の傾きを大きくすると、照度に対する電圧の変化の度合いが大きくなるので、高感度とすることができる（図９では、破線で示す。）。しかし、出力特性の傾きを大きくし過ぎると、高照度に至る前に、ゲインが飽和状態となってしまうため、高照度の環境下では使用できない。
【０００８】
反対に、高照度の環境下でも使用できるようにするには、低いゲインで増幅して出力特性の傾きを小さくする。出力特性の傾きを小さくすると、照度の変化に対して電圧の変化の度合いが小さくなるが、小さくし過ぎると、低照度での出力電圧の変化の度合いが小さくなるので、反応が鈍くなる（図９では一点鎖線で示す。）。
【０００９】
そこで本発明は、低照度から高照度まで様々な明るさの環境下に適した出力特性が得られる光半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光半導体素子は、受光量に応じた電流量の信号を出力する光電変換部と、前記光電変換部からの電流量に応じた電圧を出力端子から出力電圧として出力する出力電圧生成部と、前記出力電圧生成部の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上であるときに作動する電圧監視部と、前記電圧監視部が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように前記出力電圧生成部を調整する出力電圧調整部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、明るさの変化の度合いを大きく感じる低照度は感度を高く、明るさの変化の度合いを小さく感じる高照度は感度を低く設定することができるので、低照度から高照度まで様々な明るさの環境下に適した出力特性が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る光半導体素子の構成を示すブロック図
【図２】図１に示す光半導体素子の回路構成の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態に係る光半導体装置２０を示す図、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図
【図４】本発明の実施の形態に係る携帯電話機を示す外観斜視図
【図５】携帯電話機の構成を示す概略説明図
【図６】図１に示す光半導体素子の出力特性を示すグラフ
【図７】本発明の実施の形態に係る光半導体素子の変形例の回路構成の一例を示す図
【図８】図７に示す光半導体素子の出力特性を示すグラフ
【図９】従来の光半導体素子の出力特性を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願の第１の発明は、受光量に応じた電流量の信号を出力する光電変換部と、光電変換部からの電流量に応じた電圧を出力端子から出力電圧として出力する出力電圧生成部と、出力電圧生成部の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上であるときに作動する電圧監視部と、電圧監視部が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように出力電圧生成部を調整する出力電圧調整部とを備えたことを特徴としたものである。
【００１４】
第１の発明によれば、光電変換部が受光量に応じた電流量を出力し、出力電圧生成部が、出力端子から電流量に応じた電圧を出力電圧する際に、電圧監視部が出力電圧生成部の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上であるときに作動して、出力電圧調整部が照度に対する出力電圧の変化を小さくするように出力電圧生成部を調整することで、低照度における出力特性の傾きを大きくしても、高照度における傾きを小さくすることができるので、高照度で出力電圧が飽和状態となってしまうことが回避できる。従って、明るさの変化の度合いを大きく感じる低照度は感度を高く、明るさの変化の度合いを小さく感じる高照度は感度を低く設定することができる。
【００１５】
本願の第２の発明は、第１の発明において、出力電圧生成部は、光電変換部からの電流による電圧降下を出力電圧とする第１の抵抗により形成され、出力電圧調整部は、電圧監視部が作動することで第１の抵抗に並列に接続する第２の抵抗により形成され、第２の抵抗は第１の抵抗より小さい抵抗値を有するものであることを特徴としたものである。
【００１６】
第２の発明においては、電圧監視部が作動して、出力電圧生成部として機能する第１の抵抗に並列に接続する第１の抵抗より小さい抵抗値を有する第２の抵抗が接続することで、出力電圧を第１の抵抗の電圧降下から第１の抵抗と第２の抵抗の並列接続による合成抵抗とすることができるので、高照度における傾きを小さくすることができる回路を少ない部品点数で構成することができる。
【００１７】
本願の第３の発明は、第２の発明において、電圧監視部は、出力電圧が所定電圧以上となったときに閉作動して、第２の抵抗を第１の抵抗に並列接続するスイッチング素子により形成されている特徴としたものである。
【００１８】
第３の発明においては、電圧監視部を出力電圧が所定電圧以上となったときに閉作動するスイッチング素子することで、第１の抵抗に第２の抵抗を容易な回路構成で並列接続することができる。
【００１９】
本願の第４の発明は、第３の発明において、スイッチング素子には、閉作動する所定電圧を調整する閾値電圧調整素子が設けられていることを特徴としたものである。
【００２０】
第４の発明においては、スイッチング素子に閉作動する所定電圧を調整する閾値電圧調整素子が設けられていることで、出力特性における傾きの変化点を所望とする照度に設定することができる。
【００２１】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る光半導体素子、光半導体装置および携帯電話機を図面に基づいて説明する。まずは、光半導体素子の構成を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る光半導体素子の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す光半導体素子の回路構成の一例を示す図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、光半導体素子１０は、受光量に応じた電流量の信号を出力する受光部１１と、受光部１１からの電流信号を入力電流信号として増幅する電流増幅部１２と、電流増幅部１２からの電流量に応じた電圧を出力端子Ｖｏから出力電圧として出力する出力電圧生成部１３と、出力電圧生成部１３の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上となったときに作動する電圧監視部１４と、電圧監視部１４が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように出力電圧生成部１３を調整する出力電圧調整部１５とを備えている。この光半導体素子１０は、外部から電源を供給する電源端子Ｖｃｃと、外部回路へ出力電圧信号を出力する出力端子Ｖｏと、グランド端子ＧＮＤとを備えている。
【００２３】
受光部１１は、半導体基板上に接合深さを異ならせることで、可視光から赤外光まで感度を有するフォトダイオードＰＤ１と、赤外光について感度を有するフォトダイオードＰＤ２とが形成されている。
【００２４】
フォトダイオードＰＤ１は、カソードが電源端子Ｖｃｃに接続され、アノードがフォトダイオードＰＤ２のカソードに接続されている。フォトダイオードＰＤ２のアノードは、接地線Ｃに接続されている。
【００２５】
電流増幅部１２は、第１カレントミラー回路１２１と、第２カレントミラー回路１２２とから形成されている。
【００２６】
第１カレントミラー回路１２１は、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１，Ｑ２を備えている。トランジスタＱ１のコレクタは、フォトダイオードＰＤ１のカソードとフォトダイオードＰＤ２のアノードと接続されていると共に、トランジスタＱ１，Ｑ２のそれぞれのベースに接続されている。そして、トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタは、接地線Ｃに接続されている。第１カレントミラー回路１２１は、トランジスタＱ２の増幅率を、トランジスタＱ１の増幅率のＮ倍としており、受光部１１からの電流信号をＮ倍に増幅する。
【００２７】
第２カレントミラー回路１２２は、ＰＮＰ型のトランジスタＱ３，Ｑ４を備えている。トランジスタＱ３，Ｑ４のエミッタは、電源端子Ｖｃｃに接続されている。また、トランジスタＱ２のコレクタは、トランジスタＱ３のコレクタが接続されると共に、トランジスタＱ３，Ｑ４のそれぞれのベースに接続されている。そして、トランジスタＱ４のコレクタは、出力電圧生成部１３に接続されている。第２カレントミラー回路１２２は、トランジスタＱ４の増幅率を、トランジスタＱ３の増幅率のＭ倍としており、第１カレントミラー回路１２１からの電流信号をＭ倍に増幅する。
【００２８】
受光部１１と電流増幅部１２とにより光電変換部１６が構成される。
【００２９】
出力電圧生成部１３は、トランジスタＱ４のコレクタとの接続点Ｐが電流増幅部１２からの電流に応じた電圧降下が発生する抵抗Ｒ１（第１の抵抗）とすることができる。本実施の形態では抵抗Ｒ１を１００ｋΩとしている。
【００３０】
電圧監視部１４は、出力電圧生成部１３からの電圧が所定電圧以上であるときに閉作動するスイッチング素子として機能するＮＭＯＳトランジスタＴｒと、閉作動する所定電圧を調整するための閾値電圧調整素子として機能するダイオードＤ１とで形成されている。ＮＭＯＳトランジスタＴｒは、ゲートがトランジスタＱ４のコレクタと抵抗Ｒ１との接続点Ｐに接続され、ソースがダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、接地線Ｃに接続されている。
【００３１】
出力電圧調整部１５は、出力端子ＶｏとＮＭＯＳトランジスタＴｒのドレインとに接続された抵抗Ｒ２（第２の抵抗）とで形成されている。本実施の形態では抵抗Ｒ２を５ｋΩとしている。
【００３２】
次に、光半導体素子１０を用いた本発明の実施の形態に係る光半導体装置２０の構成を、図３に基づいて説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る光半導体装置２０を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図である。
【００３３】
光半導体装置２０は、光半導体素子１０を搭載する基板２１と、光半導体素子１０を封止する樹脂封止部２２とを備えている。
【００３４】
基板２１は、平面視して矩形状で、縦１．６ｍｍ、横１．６ｍｍに形成されている。基板２１には、光半導体素子１０の端子とワイヤ２３を介して導通接続する配線パターン２４が形成されている。またこの光半導体装置２０を実装する実装基板と接続する電極２５が、基板２１の両側部に垂直断面コ字状となるように形成されている。
【００３５】
電極２５は、光半導体素子１０の電源端子Ｖｃｃに電源を供給する電源電極２５１と、グランド端子ＧＮＤと接続するグランド電極２５２と、光半導体素子１０の出力端子Ｖｏからの出力電流信号が出力される出力電極２５３とが形成されている。
【００３６】
樹脂封止部２２は、赤外光から可視光までを透過する樹脂を用いてトランスファー成型法で形成されている。
【００３７】
樹脂封止部２２をトラスファー成型法で形成する際に、型締めした金型の隙間から樹脂が漏れ出ないように、電極２５にはレジスト膜２６が設けられている。
【００３８】
また、基板２１の底面の中央部には、レジスト膜２７が形成されている。このレジスト膜２７は、金型に対してのクッションの役割をすると共に、三角形状の切り欠きを施すことで極性表示として機能する。
【００３９】
次に、この光半導体装置２０を用いた本発明の実施の形態に係る携帯電話機の構成を図４および図５に基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る携帯電話機を示す外観斜視図である。図５は、携帯電話機の構成を示す概略説明図である。
【００４０】
図４に示すように、携帯電話機３０は、折りたたみ式で、内側面の一方に表示部である液晶表示パネル（以下、ＬＣＤと称す。）３１が、他方に数字キーや機能キーなどの操作部３２が設けられている。光半導体装置２０は、ＬＣＤ３１側の下部に光半導体素子１０の受光部１１が露出するように設けられている。
【００４１】
図５に示すように、光半導体素子１０の出力端子Ｖｏには、Ａ／Ｄコンバータ３３が接続されている。Ａ／Ｄコンバータ３３の出力は、それぞれＬＣＤ輝度調整部３４と、テンキーＬＥＤオン／オフ部３５とに接続されている。電源端子Ｖｃｃには３Ｖが供給される。
【００４２】
以上に構成される本発明の実施の形態に係る光半導体素子１０の動作と、携帯電話機３０の動作を図１から図５に基づいて説明する。
【００４３】
使用者が、図４に示す携帯電話機３０を、例えばカバンやポケットから取り出して、折り畳んでいる状態から開くことで、光半導体素子１０に光が照射される。
【００４４】
光が照射されると、図２に示すフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に、その受光特性に応じて電流信号として電流Ｉ1および電流Ｉ2が流れる。電流Ｉ1および電流Ｉ2が流れることで、差電流Ｉ1−Ｉ2がトランジスタＱ１のコレクタに入力電流信号として流れる。従って、赤外光を受光したときには、フォトダイオードＰＤ１による電流Ｉ1とフォトダイオードＰＤ２による電流Ｉ2とがほぼ等しくなるので、入力電流信号である差電流Ｉ1−Ｉ2は、ほとんど流れず、可視光を受光したときには、フォトダイオードＰＤ１による電流Ｉ1が入力電流信号となる。つまり、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を電源と接地線Ｃとの間に直列に接続することで、受光感度として人間の目に近いヒューマンズアイを実現している。
【００４５】
第１カレントミラー回路１２１では、入力電流信号によってトランジスタＱ１のコレクタからエミッタに電流が流れると共にトランジスタＱ２をオンする。トランジスタＱ２がオンすると、トランジスタＱ２のコレクタに接続された第２カレントミラー回路１２２のトランジスタＱ３のベース電圧が下がりトランジスタＱ３がオンとなる。
【００４６】
トランジスタＱ３がオンすることで、トランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間に、トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間のＮ倍の電流が電源端子Ｖｃｃから流れる。
【００４７】
そして、第２カレントミラー回路１２２のトランジスタＱ３がオンすると共に、トランジスタＱ４がオンとなるので、トランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ間には、トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ間に流れるＭ倍の電流が電源端子Ｖｃｃから流れる。従って、トランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ間には、トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間に流れる電流のＮ倍×Ｍ倍の電流が流れることになる。
【００４８】
従って、抵抗Ｒ１には、第２カレントミラー回路１２２による増幅されたＮ×Ｍ倍の電流が出力電流信号Ｉ3として流れることになる。
【００４９】
この抵抗Ｒ１に出力電流信号Ｉ3が流れることで、接続点Ｐに出力電流信号Ｉ3に応じた電圧降下が発生し、出力端子Ｖｏから出力電圧として出力されると共に、電圧監視部１４のＮＭＯＳトランジスタＴｒのゲートへ入力される。
【００５０】
ここで、照度と出力電圧との出力特性について、図６に基づいて説明する。図６は、図１に示す光半導体素子の出力特性を示すグラフである。
【００５１】
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を照射する光が徐々に明るくなると、この照度に応じて出力電圧も高くなる。本実施の形態では電源端子Ｖｃｃに３Ｖが供給され、抵抗Ｒ１は１００ｋΩと抵抗値が充分高い高抵抗としているので、光電変換部１６（受光部１１，電流増幅部１２）からの出力電流を１００Ｌｘの照度で１０ｍＡ出力すると設定した時、照度が０Ｌｘから１００Ｌｘまで、わずかな照度の変化でも、０Ｖから１Ｖへ敏感に電圧が反応して変化する。従って、光半導体素子１０を、低照度の環境下で、照度の変化に対して敏感に反応させることができる（図６では照度Ｅ１の範囲）。
【００５２】
徐々に照度が上がり、トランジスタＱ４からの出力電流信号Ｉ3による抵抗Ｒ１の電圧降下が所定電圧Ｖ1以上となると、電圧監視部１４のＮＭＯＳトランジスタＴｒが閉作動する。本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタＴｒのソースと接地線Ｃとの間にダイオードＤ１は順方向に接続されているので、ダイオードＤ１分の電圧降下分と、ＮＭＯＳトランジスタＴｒのＶGSとの和となるため、ダイオードＤ１の電圧降下（順方向電圧）を約０．７５Ｖ、ＮＭＯＳトランジスタＴｒのＶGSを０．７Ｖとすると、Ｉ3×Ｒ３が約１．４５Ｖ付近となると、この電圧を閾値電圧としてＮＭＯＳトランジスタＴｒが閉作動する。
【００５３】
ＮＭＯＳトランジスタＴｒが閉作動した後は、出力端子Ｖｏの出力電圧は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との並列接続による合成抵抗の電圧降下となる。本実施の形態では抵抗Ｒ１が１００ｋΩ、抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ１より充分低い５ｋΩなので、合成抵抗は約４．８ｋΩとなり、大幅に抵抗値が減少するので、合成抵抗による電圧降下も低下する。
【００５４】
つまり、高照度の環境下では、出力電流信号Ｉ3の増加分に対する出力電圧の増加は傾きが小さくなり鈍くなる（図６では照度Ｅ２の範囲）。従って、光半導体素子１０を照度の変化に対して出力電圧の変化が小さくなるゆっくりとした反応とすることができる。
【００５５】
図５に示すように、光半導体素子１０の出力端子Ｖｏから出力された出力電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ３３により電圧に応じたデジタル信号に変換され、ＬＣＤ輝度調整部３４とテンキーＬＥＤオン／オフ部３５とへ出力される。
【００５６】
ＬＣＤ輝度調整部３４では、Ａ／Ｄコンバータ３３から入力したデジタル信号に応じてＬＣＤ３１のバックライトの輝度を調整する。これにより、低照度の範囲では少しの照度の変化でもバックライトの輝度の変化が大きくなり、高照度の範囲では大きく照度が変化してもバックライトの輝度が余り変化しないようにすることができるので、観察しやすいＬＣＤ３１とすることができる。
【００５７】
また、テンキーＬＥＤオン／オフ部３５では、入力したデジタル信号が所定値より小さい場合には操作部３２のバックライトをオンとし、大きい場合にはオフとする。これにより明るいときには操作部３２のバックライトがオンすることを防止できるので、無駄な電力を節約することができる。
【００５８】
このように、光半導体素子１０は、低照度における出力特性の傾きを大きくしても、高照度における傾きを小さくすることができることで、高照度で出力電圧が飽和状態となってしまうことが回避できる。従って、低照度の環境下では出力電圧が敏感に反応し、高照度の環境下でも出力電圧が飽和することなく照度の変化を出力電圧の変化として出力することができるので、明るさの変化の度合いを大きく感じる低照度は感度を高く、明るさの変化の度合いを小さく感じる高照度は感度を低く設定することができる。よって、光半導体素子１０は、低照度から高照度まで様々な明るさの環境下に適した出力特性を得ることができる。
【００５９】
なお、本実施の形態では電圧監視部１４のスイッチング素子としてＮＭＯＳトランジスタＴｒを使用しているが、ＮＭＯＳトランジスタＴｒはバイポーラトランジスタでもよい。しかし、スイッチング素子をバイポーラトランジスタとすると、トランジスタＱ４からの出力電流信号Ｉ3がＩBCとなってバイポーラトランジスタに流れ、抵抗Ｒ１への流れ込み量が減少してしまう。スイッチング素子をＮＭＯＳトランジスタＴｒとすることで、ＩGSとなって流れる電流が殆どないので、スイッチング素子はＮＭＯＳトランジスタＴｒとするのが望ましい。
【００６０】
次に、本発明の実施の形態に係る光半導体素子の変形例について、図７および図８に基づいて説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る光半導体素子の変形例の回路構成の一例を示す図である。図８は、図７に示す光半導体素子の出力特性を示すグラフである。なお、図７においては、図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図７に示す光半導体素子１０ｘは、電圧監視部１４ｘが作動開始する電圧を高く設定するために、閾値電圧調整素子として機能するダイオードを直列接続している。図７に示す回路例では、ダイオードＤ１，Ｄ２を直列接続している。そうすることで、ダイオード１個分の電圧降下が０．７５Ｖなので、２個直列接続することで１．５Ｖとなり、ＮＭＯＳトランジスタＴｒのＶGSを０．７Ｖとの合計で、ＮＭＯＳトランジスタＴｒが閉作動する閾値電圧が２．２Ｖとなる。このようにダイオードＤ１にダイオードＤ２を直列接続することで、閾値電圧を高く設定することができる。
【００６２】
図８に示すように、閾値電圧を高く設定することで、照度が高くなることに対しての出力電圧の傾きの変化点が遅くなることで、ダイオードＤ１が１個の場合（一点鎖線で示す。）と比較して分解能が高い低照度の範囲を広く確保することができる。
【００６３】
しかし、図９に示す従来の光半導体素子の出力特性と比較すると、図８に示す変形例に係る出力特性は、低照度（ＥLの範囲）と中照度（ＥMの範囲）では出力特性が改善されているものの、閾値電圧を高く設定したため、高照度（ＥHの範囲）における出力電圧の飽和が早くなってしまい、高照度では使用できない。
【００６４】
そこで電源端子Ｖｃｃに印加する電源電圧を高くする。例えば、図１に示す光半導体素子１０では電源電圧を３Ｖとしていたので、５Ｖとする。そうすることで、図９に示すように出力電圧の飽和状態の発生を、更に高い照度まで遅らせることができる（二点鎖線で示す。）。
【００６５】
このように閾値電圧調整素子として機能するダイオードＤ１，Ｄ２を直列接続することで、所望とする照度の範囲を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、低照度から高照度まで様々な明るさの環境下に適した出力特性が得られるので、受光した光量に応じた電圧を出力する光半導体素子に好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１０ｘ 光半導体素子
１１ 受光部
１２ 電流増幅部
１３ 出力電圧生成部
１４，１４ｘ 電圧監視部
１５ 出力電圧調整部
１６ 光電変換部
２０ 光半導体装置
２１ 基板
２２ 樹脂封止部
２３ ワイヤ
２４ 配線パターン
２５ 電極
２６，２７ レジスト膜
３０ 携帯電話機
３１ 液晶表示パネル（ＬＣＤ）
３２ 操作部
３３ Ａ／Ｄコンバータ
３４ ＬＣＤ輝度調整部
３５ テンキーＬＥＤオン／オフ部
１２１ 第１カレントミラー回路
１２２ 第２カレントミラー回路
２５１ 電源電極
２５２ グランド電極
２５３ 出力電極
Ｃ 接地線
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
ＧＮＤ グランド端子
ＰＤ１，ＰＤ２ フォトダイオード
Ｑ１〜Ｑ４ トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｔｒ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｖｃｃ 電源端子
Ｖｏ 出力端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した光量に応じた電圧を出力する光半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
折り畳み式の携帯電話装置には、装置本体が折り畳まれたことを契機に、液晶表示パネルのバックライトのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や、テンキーを背面から照光するＬＥＤを消灯させるために、外光を検知する照度センサが設けられていることで省電力が図られている。
【０００３】
この照度センサには、一般的には、受光量に応じた電流を出力するフォトダイオード（ＰＤ）やフォトトランジスタ（ＰＴｒ）、またはフォトＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの光半導体素子が使用されている。このような照度センサについて、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の光半導体素子は、フォトダイオードにより構成された受光部と、受光部からの電流信号を入力電流信号として増幅する電流増幅部とを備え、外部端子として、電流増幅部に電源を外部から供給する電源端子と、出力電流信号を外部に出力する出力端子とを備え、電流増幅部の接地線が出力端子に接続されたものである。
【０００５】
このような光半導体素子の出力特性を図９に示す。従来の光半導体素子の出力特性は、横軸が照度、縦軸が出力電圧である。出力特性によると照度と出力電圧とは飽和状態となるまで比例関係にあることがわかる（図９では、実線で示す。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７８４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光半導体素子が低照度の環境下で使用されるときに、照度の変化に対して敏感に反応させたい場合には、高いゲインで出力特性の傾きを大きくすると、照度に対する電圧の変化の度合いが大きくなるので、高感度とすることができる（図９では、破線で示す。）。しかし、出力特性の傾きを大きくし過ぎると、高照度に至る前に、ゲインが飽和状態となってしまうため、高照度の環境下では使用できない。
【０００８】
反対に、高照度の環境下でも使用できるようにするには、低いゲインで増幅して出力特性の傾きを小さくする。出力特性の傾きを小さくすると、照度の変化に対して電圧の変化の度合いが小さくなるが、小さくし過ぎると、低照度での出力電圧の変化の度合いが小さくなるので、反応が鈍くなる（図９では一点鎖線で示す。）。
【０００９】
そこで本発明は、低照度から高照度まで様々な明るさの環境下に適した出力特性が得られる光半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光半導体素子は、受光量に応じた電流量の信号を出力する光電変換部と、前記光電変換部からの電流量に応じた電圧を出力端子から出力電圧として出力する出力電圧生成部と、前記出力電圧生成部の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上であるときに作動する電圧監視部と、前記電圧監視部が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように前記出力電圧生成部を調整する出力電圧調整部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、明るさの変化の度合いを大きく感じる低照度は感度を高く、明るさの変化の度合いを小さく感じる高照度は感度を低く設定することができるので、低照度から高照度まで様々な明るさの環境下に適した出力特性が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る光半導体素子の構成を示すブロック図
【図２】図１に示す光半導体素子の回路構成の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態に係る光半導体装置２０を示す図、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図
【図４】本発明の実施の形態に係る携帯電話機を示す外観斜視図
【図５】携帯電話機の構成を示す概略説明図
【図６】図１に示す光半導体素子の出力特性を示すグラフ
【図７】本発明の実施の形態に係る光半導体素子の変形例の回路構成の一例を示す図
【図８】図７に示す光半導体素子の出力特性を示すグラフ
【図９】従来の光半導体素子の出力特性を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願の第１の発明は、受光量に応じた電流量の信号を出力する光電変換部と、光電変換部からの電流量に応じた電圧を出力端子から出力電圧として出力する出力電圧生成部と、出力電圧生成部の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上であるときに作動する電圧監視部と、電圧監視部が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように出力電圧生成部を調整する出力電圧調整部とを備えたことを特徴としたものである。
【００１４】
第１の発明によれば、光電変換部が受光量に応じた電流量を出力し、出力電圧生成部が、出力端子から電流量に応じた電圧を出力電圧する際に、電圧監視部が出力電圧生成部の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上であるときに作動して、出力電圧調整部が照度に対する出力電圧の変化を小さくするように出力電圧生成部を調整することで、低照度における出力特性の傾きを大きくしても、高照度における傾きを小さくすることができるので、高照度で出力電圧が飽和状態となってしまうことが回避できる。従って、明るさの変化の度合いを大きく感じる低照度は感度を高く、明るさの変化の度合いを小さく感じる高照度は感度を低く設定することができる。
【００１５】
本願の第２の発明は、第１の発明において、出力電圧生成部は、光電変換部からの電流による電圧降下を出力電圧とする第１の抵抗により形成され、出力電圧調整部は、電圧監視部が作動することで第１の抵抗に並列に接続する第２の抵抗により形成され、第２の抵抗は第１の抵抗より小さい抵抗値を有するものであることを特徴としたものである。
【００１６】
第２の発明においては、電圧監視部が作動して、出力電圧生成部として機能する第１の抵抗に並列に接続する第１の抵抗より小さい抵抗値を有する第２の抵抗が接続することで、出力電圧を第１の抵抗の電圧降下から第１の抵抗と第２の抵抗の並列接続による合成抵抗とすることができるので、高照度における傾きを小さくすることができる回路を少ない部品点数で構成することができる。
【００１７】
本願の第３の発明は、第２の発明において、電圧監視部は、出力電圧が所定電圧以上となったときに閉作動して、第２の抵抗を第１の抵抗に並列接続するスイッチング素子により形成されている特徴としたものである。
【００１８】
第３の発明においては、電圧監視部を出力電圧が所定電圧以上となったときに閉作動するスイッチング素子することで、第１の抵抗に第２の抵抗を容易な回路構成で並列接続することができる。
【００１９】
本願の第４の発明は、第３の発明において、スイッチング素子には、閉作動する所定電圧を調整する閾値電圧調整素子が設けられていることを特徴としたものである。
【００２０】
第４の発明においては、スイッチング素子に閉作動する所定電圧を調整する閾値電圧調整素子が設けられていることで、出力特性における傾きの変化点を所望とする照度に設定することができる。
【００２１】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る光半導体素子、光半導体装置および携帯電話機を図面に基づいて説明する。まずは、光半導体素子の構成を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る光半導体素子の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す光半導体素子の回路構成の一例を示す図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、光半導体素子１０は、受光量に応じた電流量の信号を出力する受光部１１と、受光部１１からの電流信号を入力電流信号として増幅する電流増幅部１２と、電流増幅部１２からの電流量に応じた電圧を出力端子Ｖｏから出力電圧として出力する出力電圧生成部１３と、出力電圧生成部１３の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上となったときに作動する電圧監視部１４と、電圧監視部１４が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように出力電圧生成部１３を調整する出力電圧調整部１５とを備えている。この光半導体素子１０は、外部から電源を供給する電源端子Ｖｃｃと、外部回路へ出力電圧信号を出力する出力端子Ｖｏと、グランド端子ＧＮＤとを備えている。
【００２３】
受光部１１は、半導体基板上に接合深さを異ならせることで、可視光から赤外光まで感度を有するフォトダイオードＰＤ１と、赤外光について感度を有するフォトダイオードＰＤ２とが形成されている。
【００２４】
フォトダイオードＰＤ１は、カソードが電源端子Ｖｃｃに接続され、アノードがフォトダイオードＰＤ２のカソードに接続されている。フォトダイオードＰＤ２のアノードは、接地線Ｃに接続されている。
【００２５】
電流増幅部１２は、第１カレントミラー回路１２１と、第２カレントミラー回路１２２とから形成されている。
【００２６】
第１カレントミラー回路１２１は、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１，Ｑ２を備えている。トランジスタＱ１のコレクタは、フォトダイオードＰＤ１のカソードとフォトダイオードＰＤ２のアノードと接続されていると共に、トランジスタＱ１，Ｑ２のそれぞれのベースに接続されている。そして、トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタは、接地線Ｃに接続されている。第１カレントミラー回路１２１は、トランジスタＱ２の増幅率を、トランジスタＱ１の増幅率のＮ倍としており、受光部１１からの電流信号をＮ倍に増幅する。
【００２７】
第２カレントミラー回路１２２は、ＰＮＰ型のトランジスタＱ３，Ｑ４を備えている。トランジスタＱ３，Ｑ４のエミッタは、電源端子Ｖｃｃに接続されている。また、トランジスタＱ２のコレクタは、トランジスタＱ３のコレクタが接続されると共に、トランジスタＱ３，Ｑ４のそれぞれのベースに接続されている。そして、トランジスタＱ４のコレクタは、出力電圧生成部１３に接続されている。第２カレントミラー回路１２２は、トランジスタＱ４の増幅率を、トランジスタＱ３の増幅率のＭ倍としており、第１カレントミラー回路１２１からの電流信号をＭ倍に増幅する。
【００２８】
受光部１１と電流増幅部１２とにより光電変換部１６が構成される。
【００２９】
出力電圧生成部１３は、トランジスタＱ４のコレクタとの接続点Ｐが電流増幅部１２からの電流に応じた電圧降下が発生する抵抗Ｒ１（第１の抵抗）とすることができる。本実施の形態では抵抗Ｒ１を１００ｋΩとしている。
【００３０】
電圧監視部１４は、出力電圧生成部１３からの電圧が所定電圧以上であるときに閉作動するスイッチング素子として機能するＮＭＯＳトランジスタＴｒと、閉作動する所定電圧を調整するための閾値電圧調整素子として機能するダイオードＤ１とで形成されている。ＮＭＯＳトランジスタＴｒは、ゲートがトランジスタＱ４のコレクタと抵抗Ｒ１との接続点Ｐに接続され、ソースがダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、接地線Ｃに接続されている。
【００３１】
出力電圧調整部１５は、出力端子ＶｏとＮＭＯＳトランジスタＴｒのドレインとに接続された抵抗Ｒ２（第２の抵抗）とで形成されている。本実施の形態では抵抗Ｒ２を５ｋΩとしている。
【００３２】
次に、光半導体素子１０を用いた本発明の実施の形態に係る光半導体装置２０の構成を、図３に基づいて説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る光半導体装置２０を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図である。
【００３３】
光半導体装置２０は、光半導体素子１０を搭載する基板２１と、光半導体素子１０を封止する樹脂封止部２２とを備えている。
【００３４】
基板２１は、平面視して矩形状で、縦１．６ｍｍ、横１．６ｍｍに形成されている。基板２１には、光半導体素子１０の端子とワイヤ２３を介して導通接続する配線パターン２４が形成されている。またこの光半導体装置２０を実装する実装基板と接続する電極２５が、基板２１の両側部に垂直断面コ字状となるように形成されている。
【００３５】
電極２５は、光半導体素子１０の電源端子Ｖｃｃに電源を供給する電源電極２５１と、グランド端子ＧＮＤと接続するグランド電極２５２と、光半導体素子１０の出力端子Ｖｏからの出力電流信号が出力される出力電極２５３とが形成されている。
【００３６】
樹脂封止部２２は、赤外光から可視光までを透過する樹脂を用いてトランスファー成型法で形成されている。
【００３７】
樹脂封止部２２をトラスファー成型法で形成する際に、型締めした金型の隙間から樹脂が漏れ出ないように、電極２５にはレジスト膜２６が設けられている。
【００３８】
また、基板２１の底面の中央部には、レジスト膜２７が形成されている。このレジスト膜２７は、金型に対してのクッションの役割をすると共に、三角形状の切り欠きを施すことで極性表示として機能する。
【００３９】
次に、この光半導体装置２０を用いた本発明の実施の形態に係る携帯電話機の構成を図４および図５に基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る携帯電話機を示す外観斜視図である。図５は、携帯電話機の構成を示す概略説明図である。
【００４０】
図４に示すように、携帯電話機３０は、折りたたみ式で、内側面の一方に表示部である液晶表示パネル（以下、ＬＣＤと称す。）３１が、他方に数字キーや機能キーなどの操作部３２が設けられている。光半導体装置２０は、ＬＣＤ３１側の下部に光半導体素子１０の受光部１１が露出するように設けられている。
【００４１】
図５に示すように、光半導体素子１０の出力端子Ｖｏには、Ａ／Ｄコンバータ３３が接続されている。Ａ／Ｄコンバータ３３の出力は、それぞれＬＣＤ輝度調整部３４と、テンキーＬＥＤオン／オフ部３５とに接続されている。電源端子Ｖｃｃには３Ｖが供給される。
【００４２】
以上に構成される本発明の実施の形態に係る光半導体素子１０の動作と、携帯電話機３０の動作を図１から図５に基づいて説明する。
【００４３】
使用者が、図４に示す携帯電話機３０を、例えばカバンやポケットから取り出して、折り畳んでいる状態から開くことで、光半導体素子１０に光が照射される。
【００４４】
光が照射されると、図２に示すフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に、その受光特性に応じて電流信号として電流Ｉ1および電流Ｉ2が流れる。電流Ｉ1および電流Ｉ2が流れることで、差電流Ｉ1−Ｉ2がトランジスタＱ１のコレクタに入力電流信号として流れる。従って、赤外光を受光したときには、フォトダイオードＰＤ１による電流Ｉ1とフォトダイオードＰＤ２による電流Ｉ2とがほぼ等しくなるので、入力電流信号である差電流Ｉ1−Ｉ2は、ほとんど流れず、可視光を受光したときには、フォトダイオードＰＤ１による電流Ｉ1が入力電流信号となる。つまり、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を電源と接地線Ｃとの間に直列に接続することで、受光感度として人間の目に近いヒューマンズアイを実現している。
【００４５】
第１カレントミラー回路１２１では、入力電流信号によってトランジスタＱ１のコレクタからエミッタに電流が流れると共にトランジスタＱ２をオンする。トランジスタＱ２がオンすると、トランジスタＱ２のコレクタに接続された第２カレントミラー回路１２２のトランジスタＱ３のベース電圧が下がりトランジスタＱ３がオンとなる。
【００４６】
トランジスタＱ３がオンすることで、トランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間に、トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間のＮ倍の電流が電源端子Ｖｃｃから流れる。
【００４７】
そして、第２カレントミラー回路１２２のトランジスタＱ３がオンすると共に、トランジスタＱ４がオンとなるので、トランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ間には、トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ間に流れるＭ倍の電流が電源端子Ｖｃｃから流れる。従って、トランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ間には、トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間に流れる電流のＮ倍×Ｍ倍の電流が流れることになる。
【００４８】
従って、抵抗Ｒ１には、第２カレントミラー回路１２２による増幅されたＮ×Ｍ倍の電流が出力電流信号Ｉ3として流れることになる。
【００４９】
この抵抗Ｒ１に出力電流信号Ｉ3が流れることで、接続点Ｐに出力電流信号Ｉ3に応じた電圧降下が発生し、出力端子Ｖｏから出力電圧として出力されると共に、電圧監視部１４のＮＭＯＳトランジスタＴｒのゲートへ入力される。
【００５０】
ここで、照度と出力電圧との出力特性について、図６に基づいて説明する。図６は、図１に示す光半導体素子の出力特性を示すグラフである。
【００５１】
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を照射する光が徐々に明るくなると、この照度に応じて出力電圧も高くなる。本実施の形態では電源端子Ｖｃｃに３Ｖが供給され、抵抗Ｒ１は１００ｋΩと抵抗値が充分高い高抵抗としているので、光電変換部１６（受光部１１，電流増幅部１２）からの出力電流を１００Ｌｘの照度で１０ｍＡ出力すると設定した時、照度が０Ｌｘから１００Ｌｘまで、わずかな照度の変化でも、０Ｖから１Ｖへ敏感に電圧が反応して変化する。従って、光半導体素子１０を、低照度の環境下で、照度の変化に対して敏感に反応させることができる（図６では照度Ｅ１の範囲）。
【００５２】
徐々に照度が上がり、トランジスタＱ４からの出力電流信号Ｉ3による抵抗Ｒ１の電圧降下が所定電圧Ｖ1以上となると、電圧監視部１４のＮＭＯＳトランジスタＴｒが閉作動する。本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタＴｒのソースと接地線Ｃとの間にダイオードＤ１は順方向に接続されているので、ダイオードＤ１分の電圧降下分と、ＮＭＯＳトランジスタＴｒのＶGSとの和となるため、ダイオードＤ１の電圧降下（順方向電圧）を約０．７５Ｖ、ＮＭＯＳトランジスタＴｒのＶGSを０．７Ｖとすると、Ｉ3×Ｒ３が約１．４５Ｖ付近となると、この電圧を閾値電圧としてＮＭＯＳトランジスタＴｒが閉作動する。
【００５３】
ＮＭＯＳトランジスタＴｒが閉作動した後は、出力端子Ｖｏの出力電圧は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との並列接続による合成抵抗の電圧降下となる。本実施の形態では抵抗Ｒ１が１００ｋΩ、抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ１より充分低い５ｋΩなので、合成抵抗は約４．８ｋΩとなり、大幅に抵抗値が減少するので、合成抵抗による電圧降下も低下する。
【００５４】
つまり、高照度の環境下では、出力電流信号Ｉ3の増加分に対する出力電圧の増加は傾きが小さくなり鈍くなる（図６では照度Ｅ２の範囲）。従って、光半導体素子１０を照度の変化に対して出力電圧の変化が小さくなるゆっくりとした反応とすることができる。
【００５５】
図５に示すように、光半導体素子１０の出力端子Ｖｏから出力された出力電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ３３により電圧に応じたデジタル信号に変換され、ＬＣＤ輝度調整部３４とテンキーＬＥＤオン／オフ部３５とへ出力される。
【００５６】
ＬＣＤ輝度調整部３４では、Ａ／Ｄコンバータ３３から入力したデジタル信号に応じてＬＣＤ３１のバックライトの輝度を調整する。これにより、低照度の範囲では少しの照度の変化でもバックライトの輝度の変化が大きくなり、高照度の範囲では大きく照度が変化してもバックライトの輝度が余り変化しないようにすることができるので、観察しやすいＬＣＤ３１とすることができる。
【００５７】
また、テンキーＬＥＤオン／オフ部３５では、入力したデジタル信号が所定値より小さい場合には操作部３２のバックライトをオンとし、大きい場合にはオフとする。これにより明るいときには操作部３２のバックライトがオンすることを防止できるので、無駄な電力を節約することができる。
【００５８】
このように、光半導体素子１０は、低照度における出力特性の傾きを大きくしても、高照度における傾きを小さくすることができることで、高照度で出力電圧が飽和状態となってしまうことが回避できる。従って、低照度の環境下では出力電圧が敏感に反応し、高照度の環境下でも出力電圧が飽和することなく照度の変化を出力電圧の変化として出力することができるので、明るさの変化の度合いを大きく感じる低照度は感度を高く、明るさの変化の度合いを小さく感じる高照度は感度を低く設定することができる。よって、光半導体素子１０は、低照度から高照度まで様々な明るさの環境下に適した出力特性を得ることができる。
【００５９】
なお、本実施の形態では電圧監視部１４のスイッチング素子としてＮＭＯＳトランジスタＴｒを使用しているが、ＮＭＯＳトランジスタＴｒはバイポーラトランジスタでもよい。しかし、スイッチング素子をバイポーラトランジスタとすると、トランジスタＱ４からの出力電流信号Ｉ3がＩBCとなってバイポーラトランジスタに流れ、抵抗Ｒ１への流れ込み量が減少してしまう。スイッチング素子をＮＭＯＳトランジスタＴｒとすることで、ＩGSとなって流れる電流が殆どないので、スイッチング素子はＮＭＯＳトランジスタＴｒとするのが望ましい。
【００６０】
次に、本発明の実施の形態に係る光半導体素子の変形例について、図７および図８に基づいて説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る光半導体素子の変形例の回路構成の一例を示す図である。図８は、図７に示す光半導体素子の出力特性を示すグラフである。なお、図７においては、図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図７に示す光半導体素子１０ｘは、電圧監視部１４ｘが作動開始する電圧を高く設定するために、閾値電圧調整素子として機能するダイオードを直列接続している。図７に示す回路例では、ダイオードＤ１，Ｄ２を直列接続している。そうすることで、ダイオード１個分の電圧降下が０．７５Ｖなので、２個直列接続することで１．５Ｖとなり、ＮＭＯＳトランジスタＴｒのＶGSを０．７Ｖとの合計で、ＮＭＯＳトランジスタＴｒが閉作動する閾値電圧が２．２Ｖとなる。このようにダイオードＤ１にダイオードＤ２を直列接続することで、閾値電圧を高く設定することができる。
【００６２】
図８に示すように、閾値電圧を高く設定することで、照度が高くなることに対しての出力電圧の傾きの変化点が遅くなることで、ダイオードＤ１が１個の場合（一点鎖線で示す。）と比較して分解能が高い低照度の範囲を広く確保することができる。
【００６３】
しかし、図９に示す従来の光半導体素子の出力特性と比較すると、図８に示す変形例に係る出力特性は、低照度（ＥLの範囲）と中照度（ＥMの範囲）では出力特性が改善されているものの、閾値電圧を高く設定したため、高照度（ＥHの範囲）における出力電圧の飽和が早くなってしまい、高照度では使用できない。
【００６４】
そこで電源端子Ｖｃｃに印加する電源電圧を高くする。例えば、図１に示す光半導体素子１０では電源電圧を３Ｖとしていたので、５Ｖとする。そうすることで、図９に示すように出力電圧の飽和状態の発生を、更に高い照度まで遅らせることができる（二点鎖線で示す。）。
【００６５】
このように閾値電圧調整素子として機能するダイオードＤ１，Ｄ２を直列接続することで、所望とする照度の範囲を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、低照度から高照度まで様々な明るさの環境下に適した出力特性が得られるので、受光した光量に応じた電圧を出力する光半導体素子に好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１０ｘ 光半導体素子
１１ 受光部
１２ 電流増幅部
１３ 出力電圧生成部
１４，１４ｘ 電圧監視部
１５ 出力電圧調整部
１６ 光電変換部
２０ 光半導体装置
２１ 基板
２２ 樹脂封止部
２３ ワイヤ
２４ 配線パターン
２５ 電極
２６，２７ レジスト膜
３０ 携帯電話機
３１ 液晶表示パネル（ＬＣＤ）
３２ 操作部
３３ Ａ／Ｄコンバータ
３４ ＬＣＤ輝度調整部
３５ テンキーＬＥＤオン／オフ部
１２１ 第１カレントミラー回路
１２２ 第２カレントミラー回路
２５１ 電源電極
２５２ グランド電極
２５３ 出力電極
Ｃ 接地線
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
ＧＮＤ グランド端子
ＰＤ１，ＰＤ２ フォトダイオード
Ｑ１〜Ｑ４ トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｔｒ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｖｃｃ 電源端子
Ｖｏ 出力端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光量に応じた電流量の信号を出力する光電変換部と、
前記光電変換部からの電流量に応じた電圧を出力端子から出力電圧として出力する出力電圧生成部と、
前記出力電圧生成部の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上であるときに作動する電圧監視部と、
前記電圧監視部が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように前記出力電圧生成部を調整する出力電圧調整部とを備えたことを特徴とする光半導体素子。
【請求項２】
前記出力電圧生成部は、前記光電変換部からの電流による電圧降下を出力電圧とする第１の抵抗により形成され、
前記出力電圧調整部は、前記電圧監視部が作動することで前記第１の抵抗に並列に接続する第２の抵抗により形成され、
前記第２の抵抗は前記第１の抵抗より小さい抵抗値を有するものである請求項１記載の光半導体素子。
【請求項３】
前記電圧監視部は、出力電圧が所定電圧以上となったときに閉作動して、前記第２の抵抗を前記第１の抵抗に並列接続するスイッチング素子により形成されている請求項２記載の光半導体素子。
【請求項４】
前記スイッチング素子には、閉作動する所定電圧を調整する閾値電圧調整素子が設けられている請求項３記載の光半導体素子。
【請求項１】
受光量に応じた電流量の信号を出力する光電変換部と、
前記光電変換部からの電流量に応じた電圧を出力端子から出力電圧として出力する出力電圧生成部と、
前記出力電圧生成部の出力電圧を監視し、出力電圧が所定電圧以上であるときに作動する電圧監視部と、
前記電圧監視部が作動することで照度に対する出力電圧の変化を小さくするように前記出力電圧生成部を調整する出力電圧調整部とを備えたことを特徴とする光半導体素子。
【請求項２】
前記出力電圧生成部は、前記光電変換部からの電流による電圧降下を出力電圧とする第１の抵抗により形成され、
前記出力電圧調整部は、前記電圧監視部が作動することで前記第１の抵抗に並列に接続する第２の抵抗により形成され、
前記第２の抵抗は前記第１の抵抗より小さい抵抗値を有するものである請求項１記載の光半導体素子。
【請求項３】
前記電圧監視部は、出力電圧が所定電圧以上となったときに閉作動して、前記第２の抵抗を前記第１の抵抗に並列接続するスイッチング素子により形成されている請求項２記載の光半導体素子。
【請求項４】
前記スイッチング素子には、閉作動する所定電圧を調整する閾値電圧調整素子が設けられている請求項３記載の光半導体素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−４４４５１（Ｐ２０１１−４４４５１Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９７７４（Ｐ２００９−１８９７７４）
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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