CN100422698C

CN100422698C - 光探测器

Info

Publication number: CN100422698C
Application number: CNB2005100046487A
Authority: CN
Inventors: 道山胜教; 塚本武
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: KR100565770B1; CN1645071A; US20050161581A1; JP2005207889A; JP4134912B2; DE102005001712A1; KR20050076735A

Abstract

通过在由壳体和用作外罩的光学透镜(50)所构造的同一封装件中布置日照传感器用感光元件(21)、亮度传感器用感光元件(22)以及遮光部分(42)，来获得一种具有方向特性的光探测器(10)。日照传感器用感光元件(21)具有在同一平面上彼此分开形成的两个感光部分，并且根据投射在两个感光部分上的日照量来输出探测信号。亮度传感器用感光元件(22)与日照传感器用感光元件(21)中的两个感光部分，间隔开进行布置，且形成在两个感光部分的边界区域之外的不同区域中，并且探测车辆上方的亮度。遮光部分(42)设置在两个感光部分的至少边界区域的上方。

Description

光探测器

技术领域

本发明涉及一种光探测器，其包括日照传感器和亮度传感器，其中该日照传感器具有两个光线接收部分，用来探测日照的方向，该亮度传感器用于车灯的自动开关控制。

背景技术

已经知道，传统的日照传感器具有两个用于探测日照方向的光线接收部分。这样的日照传感器例如在JP-A No.8-264826中公开，此处引用其内容作为参考。

所公开的日照传感器(光探测器)包括一个感光元件和一个遮光元件(光调节部件)，其中该感光元件具有在同一平面上彼此分开的两个感光部分，该遮光元件设置在两个感光部分的边界部分的中心的上方，并调节投射在两个感光部分上的光线。投射在每个感光部分上的光线输出，具有预定的方向特性，使得日照传感器具有较宽的方向特性。

日照传感器适用于探测日照的方向，并且能够用来控制车辆的自动空调器。日照传感器通常安装在车辆的仪表板上。

近年来，为了实现车灯的自动开关控制，已经将用于探测车辆上方亮度的亮度传感器安装在车辆的仪表板上。虽然日照传感器和亮度传感器都是光传感器，但它们位于不同的封装件内。从而，与仅安装日照传感器的情况相比，仪表板内的传感器安装空间变得较大，因此降低了外表的品质。

虽然日照传感器和亮度传感器是光传感器，但它们的用途彼此不同，从而它们的方向特性也彼此不同。因此，当将上述两个传感器布置在同一封装件中时，也许将不能够确保它们所需的方向特性。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种光探测器，该光探测器能够确保所需的方向特性，同时使日照传感器和用于车灯的亮度传感器位于较小的安装空间内。

为了达到上述目的，根据第一方面的光探测器包括：日照传感器用感光元件，其中在该日照传感器用感光元件中，两个感光部分彼此分开地形成，并且该日照传感器用感光元件根据投射在两个感光部分上的日照量来输出探测信号；亮度传感器用感光元件，该亮度传感器用感光元件与日照传感器用感光元件中的两个感光部分间隔开，且在两个感光部分的边界区域之外的其他区域中形成，并探测车辆上方的亮度；以及遮光部分，该遮光部分设置于两个感光部分的至少边界区域的上方。日照传感器用感光元件、亮度传感器用感光元件以及遮光部分，被设置在同一个封装件内。

根据第一方面，该光探测器包括：位于相同的封装件内的日照传感器用感光元件、亮度传感器用感光元件和遮光部分；也就是说，包括用于探测日照方向的日照传感器和用于探测车辆上方亮度的车灯亮度传感器。用于调节投射在日照传感器用感光元件的两个感光部分上的光线的遮光部分，设置在两个感光部分的至少边界区域的上方。

因此，与日照传感器和亮度传感器彼此分开地设置在车辆仪表板上的情况相比，能够节省安装空间。因为上述传感器形成在单个的封装件内，所以可以减少部件的数量和连接到车辆上的工序数量。

并且，可以确保日照传感器和亮度传感器中的每一个所需的方向特性。

日照传感器用感光元件的两个感光部分可以设置在一块芯片内，或者彼此分开地进行设置。

根据第二方面，日照传感器用感光元件和亮度传感器用感光元件可以设置在一块芯片内，其中日照传感器用感光元件具有两个感光部分。

在这种情况下，可以提高日照传感器用感光元件和亮度传感器用感光元件之间的定位精度，从而能够顺利完成感光元件和遮光部分之间的定位。也就是说，能够更加容易地确保日照传感器和亮度传感器两者的方向特性。

根据第三方面，优选地，所述两个感光部分具有几乎相同的面积和几乎相同的形状，并相对于一条直线对称布置；该遮光部分至少跨过边界区域的两端沿两个感光部分的对称线设置在该对称线的上方。

根据第四方面，优选地，亮度传感器用感光元件设置在两个感光部分的对称线上。

亮度传感器用感光元件被构造成使得可以探测车辆上方的亮度(从车辆正上方投射的光线)，从而完成车灯的自动开关控制。具体而言，光线接收区域的周边被遮住，使得来自预定光线接收区域之外的其他区域的光线不能进入。因此，取决于亮度传感器用感光元件的形成位置和太阳的位置，可以阻挡投射在亮度传感器用感光元件上的部分光线，同时可能减弱传感器的输出。

所以，通过在日照传感器用感光元件的两个感光部分的对称线上的几乎中心位置处设置亮度传感器用感光元件，也就是通过在连接两个感光部分的方向(垂直两个感光部分的对称线的方向)上设置亮度传感器用感光元件，不管太阳的位置如何，都可以使亮度传感器获得所需的传感器输出(方向特性)，同时不增加光探测器的尺寸。

根据第五方面，优选地，日照传感器用感光元件被设置成位于车辆的前侧，且亮度传感器用感光元件位于车辆的后侧。

当光探测器如上所述地布置在车辆内时，遮光部分相对于亮度传感器用感光元件位于车辆的前侧。所以，来自车辆前方的光线(例如迎面而来的车前灯光线)被遮光元件遮住。因此，能够防止由于来自车辆前方的光线而造成车灯的错误关闭。

根据第六方面，一对亮度传感器用感光元件所在的位置，使得它们在所述两个感光部分的对称线上彼此地相对。

即使当亮度传感器用感光元件未安装在日照传感器用感光元件的两个感光部分的对称线上，通过使用上述一对亮度传感器用感光元件的输出之和来作为亮度传感器的输出，可以使亮度传感器获得所需的传感器输出(方向特性)，同时不必增加光探测器的尺寸。

根据第七方面，上述一对亮度传感器用感光元件可以设置成将两个感光部分夹在中间。因此，日照传感器用感光元件和亮度传感器用感光元件可以在一个芯片内形成。

根据第八方面，日照传感器用感光元件和亮度传感器用感光元件可以安装在引线框上，并通过使用透明树脂来一体地模制成型。

根据第九方面，遮光部分可以是形成在透明树脂的顶面上的遮光薄膜。可选地，根据第十方面，遮光部分可以是遮光元件的至少一部分，该遮光元件与透明树脂分开地设置。

在使用遮光元件的情况下，根据第十一方面，凹槽形成于透明树脂内，并且通过将遮光元件的一部分装配到凹槽内，可以对遮光部分进行定位。在这种情况下，通过进行装配，可以定位遮光部分，并将其固定在透明树脂上。

特别地，根据第十二方面，当依照遮光部分所定位的位置、凹槽被预先地在透明树脂顶面中形成为与遮光部分的至少一部分相对应的形状时，遮光部分的至少一部分装配到形成于透明树脂中的凹槽内，从而完成定位。所以，可提高遮光部分相对于日照传感器用感光元件和亮度传感器用感光元件的定位精度。

附图说明

在以下参考附图进行的详细描述中，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将变得更加清楚，图中：

图1A和1B显示了根据第一实施例的光探测器的示意图，图1A是侧向剖视图，图1B是感光元件的局部放大剖视图。

图2是从上方观看光探测器时感光元件的局部放大俯视图；

图3是俯视图，显示了遮光部分的改进；

图4是俯视图，显示了遮光部分和亮度传感器用感光元件的改进；

图5是俯视图，显示了遮光部分的改进；

图6是俯视图，显示了感光元件的改进；

图7A和7B显示了对遮光部分和感光元件定位的改进；图7A是光传感器的透视图；图7B是放大剖视图，显示了遮光部分组装到光传感器上的状态。

具体实施方式

下面参考附图来描述本发明的实施例。

第一实施例

图1A和1B显示了根据第一实施例的光探测器的示意结构图。图1A是侧向剖视图，图1B是感光元件的局部放大剖视图。在图1A和1B中，为了便于说明，日照传感器用感光元件和亮度传感器用感光元件显示在同一张剖视图上。

如图1A所示，光探测器100具有壳体10(其中该壳体10还配备有接头)、光传感器20、光传感器20的电路板30、用于调节投射到光传感器20上的光线的遮光元件40、用作外罩的光学透镜50，以及端子60。

壳体10由合成树脂制成，具有圆筒形状，并在直立状态下使用。在壳体10的外周面上设置有卡爪(未显示)。当将光探测器100插入车辆仪表板(控制仪表板)中的连接孔(未显示)内时，光探测器100通过指向卡爪外侧的助势力(energizing force)固定在仪表板内。

作为向外输出传感器信号的外部输出端子，端子60被模制成型以插在壳体10的圆筒体内；同时，端子60的一部分埋在壳体10中。端子60的一端从壳体10中露出来，以与壳体10一起构成接头；同时，光传感器20通过电路板30与端子60的另一端形成电路连接。

壳体10还具有用于固定遮光元件40的连接孔11。

如图1B所示，光传感器20具有两种感光元件：日照传感器用感光元件21，用于探测日光的照射方向；以及亮度传感器用感光元件22，用于探测车辆上方的亮度。感光元件21和22通过光电转换元件来构造，例如光电二极管或光电晶体管。如下所述，日照传感器用感光元件21具有两个感光部分，用来探测日照的方向。

感光元件21和22在同一平面上彼此分开地布置。在该实施例中，感光元件21和22安装在作为探测信号引出电极的引线框23上，并且与透明模制树脂24一起模制成型，从而构成光传感器20。如上所述构成的光传感器20安装在电路板30上，如图1A所示，且感光元件21和22通过引线框23与电路板30形成电路连接。对于模制树脂24，优选地使用具有高模塑性的光透射性树脂，例如环氧树脂。

遮光元件40由合成树脂制成，其端部具有连接卡爪41，该连接卡爪41插入壳体10的连接孔11中，从而将遮光元件40固定在壳体10上。遮光元件40具有遮光部分42，其中该遮光部分42覆盖了模制树脂24顶面的至少一部分，以使得在日照传感器连接到壳体10上时可给予日照传感器用感光元件21所需的方向特性。因此，日照传感器由日照传感器用感光元件21以及遮光部分42构成。以下将描述感光元件21、22和遮光部分42的位置关系，以及感光元件21和22的方向特性。

光学透镜50由着色玻璃或半透明的树脂制成，并且如图1A所示形成为杯形。光学透镜50安装在壳体10的上端，且在光传感器20的上方由壳体10所支承。在光学透镜50的内表面(下表面)的几乎中心的部分处，形成有凹形部分51。由于凹形部分51的作用，光学透镜50具有透镜功能。为了使光学透镜50具有透镜功能，除了凹透镜之外，还可以使用棱镜聚光镜(菲涅耳透镜)和类似物。

因此，投射在光学透镜50表面侧上的光线透过光学透镜50，并投射到遮光元件40上。光线透过了未被遮光元件40遮住的部分，从而投射到光传感器20的感光元件21和22上。根据光线照射，从每个感光元件21和22中输出了根据光线接收量的电信号。具体而言，投射在光探测器100表面上的光线在光学透镜50中传播，同时其光路根据光学透镜50材料的折射率和形状而改变。光线从光学透镜50射向光传感器20，且通过未被遮光元件40遮住的部分到达光传感器20。

感光元件21、22和遮光部分42之间的位置关系以及感光元件21和22的方向特性，将参考图2描述。图2是从上方观看光探测器100时感光元件21和22的局部放大俯视图。为了方便，省略了光学透镜50。

在该实施例中的日照传感器，用作车辆自动空调器的日照传感器。在太阳位于车辆正上方时，直射日光被车顶挡住，使得乘客不会过多地受到照射热的影响。因此，能够充分地控制空调器的温度，使得车厢内的温度符合设置温度。

然而，在太阳偏离正上方位置时，乘客暴露于通过挡风玻璃、侧窗玻璃和类似物而投射的日光下，并吸收照射热，从而乘客感觉到比车厢内的温度更热。因此，要求日照传感器具有这样一个输出特性(方向特性)，即该输出特性是根据直射日光是从驾驶员座位一侧还是副驾驶座位一侧投射，也就是说，该输出特性是根据乘客所接受到的照射热量。

在该实施例中，如图2所示，日照传感器用感光元件21具有在同一平面上彼此分开形成的两个感光部分。上述两个感光部分具有几乎相等的面积和几乎相等的形状(例如矩形)，并且相对于一条直线对称地安装。遮光元件40的遮光部分42被设置成沿日照传感器用感光元件21的两个感光部分的对称线(图2中的虚线)且位于其上方，并跨过边界区域(在该边界区域中，两个感光部分彼此相对)的两端。

因此，在遮光部分42中，感光部分具有不同的方向特性，且在太阳位于车辆正上方时，根据投射在感光部分上的日照量的输出，变成相对于一条直线对称。因此，可以探测日照的方向。

此外，还有可能调整遮光部分42的尺寸，以使得在太阳处于车辆正上方时，直射日光仅仅被两个感光部分中的相同区域所遮挡，如图3所示。由于这种构造，日照传感器例如可具有这样的方向特性，使得在太阳位于车辆正上方时输出被抑制，且直射日光被车体的顶部所遮挡；同时使得，当太阳倾角大约在30度(此时日光的直射量较大)时，传感器的输出达到峰值。也就是说，可以更精确地修正直射日光的热量。图3是俯视图，显示了该实施例的改进。

至少在两个感光部分的边界区域的上方安装遮光部分42，就已经足够。因此，遮光部分42并不总是必须沿两个感光部分的对称线方向跨过边界区域中的两个相对端进行设置。然而，当两个感光部分的探测面积在直射日光倾斜投射时(在太阳偏离正上方的情况下)变宽的时候，就难以探测日照的方向。所以，遮光部分42优选设置成至少跨过边界区域中彼此相对的两端。如图4所示，遮光部分42例如可以进行跨接。图4是俯视图，显示了该实施例的改进。

在该实施例中，如图2所示，日照传感器用感光元件21由两块芯片构成，其中该感光元件21具有两个感光部分。可选地，可以采用这样的结构，即感光元件21在单一芯片上形成，且两个感光部分分开。

该实施例中的亮度传感器，用作车灯自动开关控制器的亮度传感器。因此，亮度传感器必须具有向上输出的特性(方向特性)，以探测车辆外部的亮度。

在该实施例中，如图2所示，作为日照传感器的构件，遮光部分42被设置成不会干扰亮度传感器用感光元件22进行接收光线。因此，日照传感器可以具有向上的方向特性。

亮度传感器用感光元件22的形成位置没有特别地限制。然而，为确保亮度传感器用感光元件22的方向特性，如图1B和图2所示，预定的光线接收区域(在该实施例中，该光线接收区域没有被图2中的遮光元件40遮住)的周边被遮住(在该实施例中，是被遮光元件40遮住)，使得来自预定光线接收区域之外其他区域的不必要光线不会进入。因此，如图4所示，当亮度传感器用感光元件22设置成靠近遮光元件40时，根据太阳的位置(在图4中，当太阳位于车辆的右侧时)，投射在亮度传感器用感光元件22上的一部分光线被遮光元件40遮住，传感器的输出减弱，并且在某些情况下(方向特性从车辆上方偏移到车辆左方)可能不会得到所需的传感器输出(方向特性)。

因此，如图2所示，优选地将亮度传感器用感光元件22设置在日照传感器用感光元件21的两个感光部分的对称线(图2中的虚线)上，也就是说，在连接两个感光部分的方向(垂直两个感光部分的对称线的方向)上位于几乎中心的位置处；并且，优选地根据亮度传感器用感光元件22的形成位置来设置遮光部分42。在这种情况下，不管太阳的位置如何，都可以得到所需的传感器输出(方向特性)，同时不必增加光探测器100的尺寸。

如上所述，本实施例的光探测器100位于单个封装件中，且具有用于探测日照方向的自动空调器用日照传感器，以及用于探测车辆正上方光线的车灯用亮度传感器。从而，与上述传感器分开封装且安装在车辆仪表板上的情况相比，能够减少安装空间。因此，还可以改善外观，并且减少了部件的数量和连接到车辆上的工序数量。

当在单个封装件中设置日照传感器和亮度传感器时，能够确保它们所需的方向特性。

优选地，在该实施例中所示的光探测器100具有如图2所示的结构，其中感光元件21和22布置在车辆仪表板上，以使得日照传感器用感光元件21位于车辆前侧，且亮度传感器用感光元件22位于车辆后侧。当光探测器100按上述方式布置在车辆中时，遮光部分42位于车辆前侧，使得来自车前的光线(例如迎面而来的车前灯光线)被遮光部分42阻挡。因此，亮度传感器用感光元件22能探测来自车前的光线，且可以防止车灯被错误地关闭。

在该实施例中，已经描述了如图2所示遮光部分42被安装成“I”形的示例。然而，当日照传感器用感光元件21和亮度传感器用感光元件22的方向特性可以确保时，遮光部分42也可以具有字母T的形状，如图5所示。在这种情况下，遮光部分42的强度得到加强。图5是俯视图，显示了该实施例的改进。

虽然上面已经描述了本发明的优选实施例，但本发明并不限定于上述的实施例，可以进行不同的修改。

在实施例中，已经描述了这样的示例，即日照传感器用感光元件21和亮度传感器用感光元件22安装在引线框23上，且由透明模制树脂24来模制成型，从而形成光传感器20。然而，并不总是必须使用模制树脂24。感光元件21和22可以设置在透明的基片(由玻璃、树脂或类似物制成)上，或者感光元件21和22可以镀上胶质防护材料。

在实施例中，已经描述了这样的示例，即遮光部分42是遮光元件40的一部分，其中该遮光元件40与光传感器20分开设置。可选地，遮光部分42可以作为光传感器20的构件，并且是形成于模制树脂24顶面上的遮光薄膜。遮光部分42可以作为外罩形成在光学透镜50上。

在实施例中，已经描述了这样的示例，即日照传感器用感光元件21和亮度传感器用感光元件22分开设置。可选地，可以采用另一种结构，即采用一对亮度传感器用感光元件22(所述一对感光元件22由一个感光元件一分为二获得，或者所述一对感光元件22是两个元件)，同时上述两个感光元件22被设置在日照传感器用感光元件21的两个感光部分的对称线上，且彼此相对。在这种情况下，亮度传感器用感光元件22未设置在日照传感器用感光元件21的两个感光部分的对称线上。然而，通过采用所述一对日照传感器用感光元件22的输出之和来作为亮度传感器的输出，亮度传感器能够得到所需的传感器输出(方向特性)，且不增加光探测器100的尺寸，同时不需要考虑太阳的位置。

已经描述了这样的实施例，即日照传感器用感光元件21和亮度传感器用感光元件22分开设置。可选地，感光元件21和22可以设置在一个芯片上。由于具有这样一个结构，在日照传感器用感光元件21和亮度传感器用感光元件22已经被定位时(此时可提高定位精度)，感光元件21和22可相对于遮光部分一次全部地进行定位，从而更加容易地确保日照传感器和亮度传感器的方向特性。

例如，如图6所示，通过设置一对亮度传感器用感光元件22，以将日照传感器用感光元件21的两个感光部分在芯片上夹在中间，感光元件21、22和遮光元件42可以一次全部地进行定位，其中日照传感器用感光元件21也安装在该芯片上。因此，可以更加容易确保日照传感器和亮度传感器的方向特性。虽然日照传感器用感光元件22未安装在日照传感器用感光元件21的两个感光部分的对称线上，但是亮度传感器仍可以得到所需的传感器输出(方向特性)，同时不增加光探测器100的尺寸。

在实施例中，已经描述了这样的示例，即将遮光元件40的连接卡爪41插入并固定在壳体10中的连接孔11中，从而使得遮光部分42相对于感光元件21和22进行定位。然而，定位方法并不限于上述的示例。

当遮光部分42是遮光元件40的至少一部分时，通过在模制树脂42(其作为光传感器20的一个构件)中设置一个凹槽并且将遮光元件40的至少一部分装配到该凹槽中，遮光元件42可以相对于感光元件21和22进行定位。通过上述装配，遮光元件40可以在定位的同时固定到模制树脂24上。

特别地，如图7A和7B所示，当对应于遮光部分42至少一部分形状的凹槽24a预先设置在模制树脂24的顶面时，通过直接将遮光部分42装配到凹槽24a中来完成定位。从而，能够进一步提高遮光部分42相对于日照传感器用感光元件21和亮度传感器用感光元件22的位置精度。图7A和7B显示了遮光部分42和感光元件21、22之间定位的改进。图7A是光传感器20的透视图，且图7B是放大剖视图，显示了遮光部分42装配到光传感器20上的状态。

Claims

1. 一种光探测器(10)，包括：

日照传感器用感光元件(21)，在该日照传感器用感光元件中，两个感光部分彼此分开地形成，并且该日照传感器用感光元件根据投射在两个感光部分上的日照量来输出探测信号；

亮度传感器用感光元件(22)，该亮度传感器用感光元件(22)与两个感光部分间隔开，且形成在两个感光部分的边界区域之外的其他区域中，并探测车辆上方的亮度；以及

遮光部分(42)，该遮光部分设置于两个感光部分的至少边界区域的上方，

其中，日照传感器用感光元件(21)、亮度传感器用感光元件(22)以及遮光部分(42)，被设置在同一个封装件内。

2. 如权利要求1所述的光探测器(10)，其特征在于：具有两个感光部分的日照传感器用感光元件(21)以及亮度传感器用感光元件(22)设置在一个芯片内。

3. 如权利要求1所述的光探测器(10)，其特征在于：所述两个感光部分具有相等的面积和相同的形状，且相对于一条直线对称布置；同时，遮光部分(42)至少跨过所述边界区域的两端沿所述两个感光部分的对称线设置在该对称线的上方。

4. 如权利要求3所述的光探测器(10)，其特征在于：亮度传感器用感光元件(22)设置在所述两个感光部分的对称线上。

5. 如权利要求4所述的光探测器(10)，其特征在于：日照传感器用感光元件(21)被布置成位于车辆的前侧，且亮度传感器用感光元件(22)被布置成位于车辆的后侧。

6. 如权利要求3所述的光探测器(10)，其特征在于：亮度传感器用感光元件(22)包括一对感光元件，所述一对感光元件所在的位置使得它们在所述两个感光部分的对称线上彼此相面对。

7. 如权利要求6所述的光探测器(10)，其特征在于：所述一对亮度传感器用感光元件被设置成将两个感光部分夹在中间。

8. 如权利要求1至7中任一所述的光探测器(10)，其特征在于：日照传感器用感光元件(21)和亮度传感器用感光元件(22)安装在引线框(23)上，并且通过使用透明树脂(24)一体地模制成型。

9. 如权利要求8所述的光探测器(10)，其特征在于：遮光部分(42)是形成在透明树脂(24)的顶面上的遮光薄膜。

10. 如权利要求8所述的光探测器(10)，其特征在于：遮光部分(42)是遮光元件(40)的至少一部分，其中该遮光元件(40)与透明树脂(24)分开地进行设置。

11. 如权利要求10所述的光探测器(10)，其特征在于：透明树脂具有凹槽(24a)，且通过将遮光元件(40)的一部分装配到该凹槽内，来实现对遮光部分(42)的定位。

12. 如权利要求11所述的光探测器(10)，其特征在于：依照遮光部分(42)所定位的位置，凹槽(24a)被预先地在透明树脂(24)顶面中形成为与遮光部分(42)的至少一部分相对应的形状。