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自分もアップルの技術仕様書などで確認したことはありませんが、光センサーだろうと思われます。「設定」 ⇒ 「明るさ」 をタッチしていくと、「明るさの自動調節」という項目がありますね。iPod Touch／iPhoneの最新モデル（どのバージョンからこの項目が追加されたか、今、わかりかねます）では、周囲の明るさによって画面の明るさを自動調整する機能が付いています。そのために、周囲の明るさを測定する光センサーが本体外側のどこかについているはずなので、それがこれだと思われます。ちなみに、私の個人的な経験では、外部の明るさが変化してから、タッチの画面の輝度が変わるまで、少し時間がかかるような気がします。