JP2002005738A

JP2002005738A - 照度センサ

Info

Publication number: JP2002005738A
Application number: JP2000188835A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Murata; 之広村田; Tsunehiro Kitamura; 常弘北村; Yoshinori Akinari; 芳範秋成; Kenji Okada; 健治岡田; Atsushi Sakai; 淳阪井; Takuro Nakamura; 卓郎中邑
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】検知エリア内に存在する指向性の鋭い光や一過
性の外乱光による誤動作を防止した安価な照度センサを
提供する。【解決手段】この照度センサは、検知エリアの明るさに
応じた光電流を発生する光電変換部１と、光電変換部１
の発生した光電流を電圧信号に変換して出力するＩ−Ｖ
変換回路２とを備えている。照度センサの検知エリアは
４つの検知領域に分割されており、各検知領域の明るさ
に応じた光電流をそれぞれ発生するフォトダイオードＰ
Ｄ１〜ＰＤ４から光電変換部１は構成される。そして、
Ｉ−Ｖ変換回路２では、各フォトダイオードＰＤ１〜Ｐ
Ｄ４の光電流の内、電流値の最も低い光電流に比例した
電圧Ｖ１を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照度センサに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、周囲の明るさを検出し、規定
の明るさ以下になると照明負荷を点灯させるようにした
自動点滅器や、外光の明るさを検出し、被照射面の明る
さが略一定となるように外光の明るさに応じて蛍光灯の
ような照明負荷の調光量を制御する照明装置に用いられ
る照度センサが提供されていた。

【０００３】このような照度センサとしては、ＣｄＳ素
子の抵抗値変化を電圧に変換し、電圧信号として出力す
るセンサや、フォトダイオードを用いフォトダイオード
の発生する光電流をＩ−Ｖ変換回路によって電圧信号に
変換して出力するセンサが一般的であるが（例えば特開
平５−１５２９２４号公報参照）、ＣｄＳ素子を用いた
前者のセンサでは、ＣｄＳ素子にカドミウムが用いられ
ているから、製造時や廃棄時の環境汚染が問題になって
いた。そのため、近年はフォトダイオードを用いた後者
のセンサが多数提案されており、フォトダイオードを用
いたセンサはＣｄＳ素子を用いた前者のセンサに比べて
検知精度が高いという利点もある。

【０００４】図１９は従来の照度センサの回路図を示し
ている。この照度センサでは、フォトダイオードＰＤ５
の発生する光電流を、オペアンプＯＰ１０と抵抗Ｒ１０
とで構成されるＩ−Ｖ変換回路により電圧信号に変換し
て出力しており、その出力電圧Ｖ１は検知エリアの照度
に略比例した電圧となる（図２０参照）。

【０００５】ところで、この照度センサを自動点滅器
や、外光の明るさに応じて調光量を制御する照明装置に
用いる場合、被検知面の明るさを離れた場所に設置した
照度センサで検知する必要があり、例えば被検知面から
の光を集光レンズを介してフォトダイオードＰＤ５に集
光し、１個のフォトダイオードＰＤ５で検知エリア全体
の照度を監視している。この時、フォトダイオードＰＤ
５には検知エリア内の各々の箇所の光量の総エネルギー
が照射されることになり、検知エリア内の明るさが均一
でない場合、オペアンプＯＰ１０の出力電圧Ｖ１は検知
エリアにおける明るさの平均値に比例した電圧となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した照度センサに
おいて、検知エリア内の一部の領域に、照度の高い光源
の光が照射されている場合、その光源の指向性が鋭い
と、他の領域に光が照射されないため、検知エリア内に
他の領域に比べて照度の高い領域が部分的に発生する。
この時、照度センサのフォトダイオードＰＤ５では、検
知エリア内の明るさの平均値を検出しているので、検知
エリア内に部分的に明るい領域が存在すると検出電圧が
増加し、検知エリア全体の明るさが上昇したかのように
検出してしまうという問題があった。そのため、電気ス
タンドや街路灯などのようなスポット光が検知エリア内
に存在している場合や、車の前照灯などの光が短時間入
射して被検知面の明るさが一時的に明るくなるような場
合に照度センサが誤検出する虞があった。ここで、外乱
光による検出電圧の変動を防止するため、検出電圧に含
まれるノイズ成分をローパスフィルタで除去することも
考えられるが、検出電圧の応答性が悪化したり、照度セ
ンサの回路構成が複雑化して、照度センサ全体のコスト
アップを招くという問題があった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、検知エリア内に存在
する指向性の鋭い光や一過性の外乱光による誤動作を防
止した安価な照度センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、検知エリアの明るさに応じた
光電流を発生する光電変換部と、光電変換部の発生した
光電流信号を処理する信号処理部とを備え、検知エリア
を複数の検知領域に分割し、各検知領域の明るさに応じ
た光電流をそれぞれ発生する複数のフォトダイオードか
ら光電変換部を構成し、信号処理部は各フォトダイオー
ドの発生する光電流信号の大小を判別して、検知エリア
の明るさに応じた出力信号を発生することを特徴とし、
複数のフォトダイオードはそれぞれ対応する検知領域の
明るさを検出し、信号処理部では各フォトダイオードの
発生する光電流信号の大小を判別して、検知エリアの明
るさに応じた出力信号を発生しているので、一部の検知
領域のみに指向性の鋭い光や一過性の光が照射され、こ
の検知領域に対応するフォトダイオードの光電流が増加
した場合でも、信号処理部では、各フォトダイオードの
発生する光電流信号の大小を比較することによって、外
乱光の影響を受けていないフォトダイオードの光電流信
号を判別することができ、誤検出を防止できる。

【０００９】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、信号処理部は、複数のフォトダイオードがそれぞ
れ発生した光電流の内、電流値の最も小さい光電流に応
じた出力信号を発生することを特徴とし、一部の検知領
域のみに指向性の鋭い光や一過性の光が照射されると、
この検知領域に対応するフォトダイオードの光電流が増
加するが、信号処理部では、各フォトダイオードの光電
流の内、電流値の最も小さい光電流に応じた出力信号を
発生しているので、外乱光の影響を受けていないフォト
ダイオードの光電流に応じた出力信号を発生することが
できる。したがって、この照度センサを例えば自動点滅
器に用いる場合、周囲が暗くなっている状態で一部の検
知領域のみに光が照射されていても、このような光の影
響を受けることなく、周囲が暗くなっていることを確実
に検知して、照明負荷を点灯させることができる。ま
た、外光の明るさを検出して、外光の明るさに応じて照
明負荷の調光量を制御する照明装置にこの照度センサを
用いる場合、一部の検知領域のみに外光が照射される
と、従来の照度センサでは一部の検知領域に照射された
外光を誤検出するため、照明負荷の明るさが暗くなるよ
うに調光制御され、外光が当たっていない検知領域の照
度が暗くなる虞があるが、信号処理部では、電流値の最
も小さい光電流に応じた出力信号を発生しているので、
最も暗い検知領域に合わせて調光制御を行うことがで
き、外光の当たっていない検知領域が暗くなるのを防止
できる。

【００１０】請求項３の発明では、請求項２の発明にお
いて、複数のフォトダイオードは、発生する光電流の方
向が同じ方向となるように直列接続されたことを特徴と
し、複数のフォトダイオードの直列回路に流れる電流
は、複数のフォトダイオードが発生する光電流の内、電
流値の最も小さい光電流となるので、簡単な構成で信号
処理部を構成することができる。

【００１１】請求項４の発明では、請求項３の発明にお
いて、信号処理部は、少なくとも１つのオペアンプと抵
抗とを含み、フォトダイオードの発生する光電流に応じ
た電圧信号を発生する電流−電圧変換回路からなり、オ
ペアンプの入力端子間に複数のフォトダイオードの直列
回路を接続すると共に、オペアンプの反転入力端子と出
力端子との間に抵抗を接続したことを特徴とし、オペア
ンプを用いて電流−電圧変換回路を構成することによ
り、照度変化に対して電流−電圧変換回路の出力電圧を
高い精度で線形に変化させることができ、この照度セン
サを自動点滅器や、外光の明るさを検出して、外光の明
るさに応じて照明負荷の調光量を制御する照明装置にこ
の照度センサを用いる場合、電流−電圧変換回路の出力
電圧に応じて照明負荷を精度良く制御することができ
る。

【００１２】請求項５の発明では、請求項３の発明にお
いて、信号処理部を、複数のフォトダイオードの直列回
路と直列に接続した抵抗で構成したことを特徴とし、複
数のフォトダイオードの光電流の内、電流値の最も小さ
い光電流に比例した電圧を抵抗の両端間に発生させるこ
とができるから、簡単な回路構成で信号処理部を実現で
きる。

【００１３】請求項６の発明では、請求項２の発明にお
いて、複数のフォトダイオードは、アノード又はカソー
ドの何れか一方が共通接続されたことを特徴とし、請求
項２の発明と同様の作用を奏する。

【００１４】請求項７の発明では、請求項６の発明にお
いて、各フォトダイオードの両端が入力端子間にそれぞ
れ接続された複数のオペアンプと、各オペアンプの反転
入力端子と出力端子との間にそれぞれ接続された複数の
抵抗と、各オペアンプの出力端子にカソードが接続され
ると共に、アノードが共通接続された複数のダイオード
とで信号処理部を構成したことを特徴とし、各オペアン
プの出力端子には対応するフォトダイオードの光電流に
比例した電圧がそれぞれ発生し、各オペアンプの出力端
子には各ダイオードのカソードが接続され、各ダイオー
ドのアノードは共通接続されているので、各ダイオード
の接続点の電圧は、各オペアンプの出力電圧の内、電圧
値の最も低い電圧となり、各フォトダイオードの発生す
る光電流の内、電流値の最も小さい光電流に応じた電圧
信号を発生させることができ、且つ、それぞれのフォト
ダイオード毎に、光電流を電圧信号に変換する際の係数
を設定することができるから、各フォトダイオードの検
知領域に対して重み付けを行うことができ、照度センサ
の設置場所や使用状況に応じた感度設定を行うことよ
り、より細かな精度で明るさを検出することができる。

【００１５】請求項８の発明では、請求項１乃至７の発
明において、複数のフォトダイオードが同一の基板上に
形成されたことを特徴とし、各フォトダイオードを同一
の基板上に形成しているので、各フォトダイオードの検
知領域の位置を精度良く設定することができ、且つ、封
止構造などの信頼性が向上し、そのうえ各フォトダイオ
ードを別々の基板上に形成した場合に比べて、各フォト
ダイオードの製造コストを低減でき、実装や組立に要す
るコストも低減できる。

【００１６】請求項９の発明では、請求項８の発明にお
いて、複数のフォトダイオードの間を電気的に接続する
配線が基板上に形成されたことを特徴とし、各フォトダ
イオードの間を電気的に接続するボンディングワイヤを
無くすことができるから、電気的接続や封止構造の信頼
性が向上し、さらにフォトダイオードの面積が小さい場
合は、ボンディングワイヤにより検知領域からの光が遮
られて、光量を検知できない領域が発生する虞がある
が、ボンディングワイヤを無くすことによって検知領域
からの光が遮光されるのを防止でき、各フォトダイオー
ドの検知領域を精度良く設定することができる。

【００１７】請求項１０の発明では、請求項８又は９の
発明において、基板として、半導体基板上にエピタキシ
ャル層を形成した基板を用い、エピタキシャル層を分離
層で分離した複数の島領域にフォトダイオードをそれぞ
れ形成したことを特徴とし、分離層によって分離された
エピタキシャル層の島領域にフォトダイオードを形成し
ているので、フォトダイオードが形成された島領域の間
を分離層によって容易に絶縁分離することができる。

【００１８】請求項１１の発明では、請求項８又は９の
発明において、フォトダイオードは、誘電体により分離
された複数の半導体島にそれぞれ形成されたことを特徴
とし、フォトダイオードが形成された半導体島の間を誘
電体で分離しているので、フォトダイオードの間のリー
ク電流を低減することができる。

【００１９】請求項１２の発明では、請求項８又は９の
発明において、基板として、絶縁層上にシリコン活性層
が形成されたＳＯＩ基板を用い、シリコン活性層を絶縁
膜によって分離した複数の島領域にフォトダイオードを
それぞれ形成したことを特徴とし、絶縁膜によって分離
された島領域にフォトダイオードをそれぞれ形成してい
るので、各フォトダイオードが形成された島領域の間を
絶縁膜によって分離することにより、リーク電流を低減
することができる。しかも、請求項１１の発明のように
誘電体分離基板を用いた場合は、製造過程で素子が形成
される面を研磨しているため、島の体積にばらつきが発
生し、各フォトダイオードの起電力にばらつきが生じる
虞があるが、ＳＯＩ基板を用いた場合は、フォトリソグ
ラフィ技術及びエッチング技術を利用して島領域を形成
しているので、研磨により島領域を形成する場合に比べ
て、島領域の体積のばらつきが少なくなり、各フォトダ
イオードの起電力のばらつきを低減できる。

【００２０】請求項１３の発明では、請求項８又は９の
発明において、複数のフォトダイオードがそれぞれアモ
ルファスフォトダイオードからなることを特徴とし、ア
モルファスフォトダイオードは様々な種類の基板上に形
成することができるので、安価な基板を用いることがで
き、且つ絶縁性基板の表面にアモルファスフォトダイオ
ードを形成した場合は、フォトダイオードの間にシリコ
ン基板を介してリーク電流が流れることはないから、フ
ォトダイオードの間の絶縁分離を容易に行える。

【００２１】請求項１４の発明では、請求項１乃至１３
の発明において、複数のフォトダイオードに他の検知領
域から光が入射するのを遮光するための遮光壁を設けた
ことを特徴とし、他の検知領域からの光は遮光壁によっ
て遮られるので、隣接するフォトダイオードから漏れて
きた光や反射光が入射して、誤検出が発生するのを防止
できる。

【００２２】請求項１５の発明では、請求項８乃至１３
の発明において、複数のフォトダイオードに他の検知領
域からの光が入射するのを遮光するための遮光壁を基板
に設けたことを特徴とし、他の検知領域からの光は遮光
壁によって遮られるので、隣接するフォトダイオードか
ら漏れてきた光や反射光が入射して、誤検出が発生する
のを防止でき、且つ、遮光壁は基板に設けられているの
で、遮光壁と基板との間の隙間を無くし、この隙間から
入射した光によって誤検出が発生するのを防止できる。

【００２３】請求項１６の発明では、請求項８乃至１３
の発明において、複数のフォトダイオードに他の検知領
域からの光が入射するのを遮光するための遮光壁を、基
板が実装される被実装部に設けたことを特徴とし、他の
検知領域からの光は遮光壁によって遮られるので、隣接
するフォトダイオードから漏れてきた光や反射光が入射
して、誤検出が発生するのを防止できる。しかも、遮光
壁を基板の表面と離した状態で被実装部に取り付けるこ
とにより、基板が破損するのを防止でき、さらに遮光壁
が基板の表面と直接接触する場合は、遮光壁が配設され
る空間を確保するため、隣接するフォトダイオードの間
の間隔を広く取る必要があるが、遮光壁を基板の表面と
離した状態で被実装部に取り付けることによって、隣接
するフォトダイオードの間の隙間を狭くして、基板を小
型化することができ、コストダウンを図ることができ
る。

【００２４】請求項１７の発明では、請求項１４乃至１
６の発明において、遮光壁がフォトダイオードを封止す
る封止材料により固着されたことを特徴とし、封止樹脂
で基板を封止する工程で、遮光壁が固定されるので、遮
光壁の固定作業を封止作業と同時に行うことができ、組
立工程を減らすことができる。

【００２５】請求項１８の発明では、請求項１乃至１７
の発明において、複数のフォトダイオードと対応する検
知領域との間の光路に、検知領域からの光をフォトダイ
オードに集光させる集光レンズをそれぞれ設けたことを
特徴とし、集光レンズによって各フォトダイオードの検
知領域を精度良く設定することができ、また集光レンズ
で検知領域からの光を集光することによって、フォトダ
イオードの受光面を小さくできるから、基板を小型化し
て、コストダウンを図ることができる。

【００２６】請求項１９の発明では、請求項１８の発明
において、複数のフォトダイオードは透光性を有する封
止材料で封止されており、集光レンズを封止材料により
形成したことを特徴とし、集光レンズは基板を封止する
封止樹脂により形成されているので、基板の表面に集光
レンズを形成することができ、検知領域からの光を効率
良く集光できる。

【００２７】請求項２０の発明では、請求項１９の発明
において、集光レンズは封止材料を成形金型で成形する
ことにより形成されたことを特徴とし、集光レンズは成
形金型によって形成されているので、集光レンズの形状
を高精度に形成することができ、各フォトダイオードの
検知領域の設定を高精度に行え、焦点距離精度を向上さ
せることができる。

【００２８】請求項２１の発明では、請求項１８の発明
において、複数のフォトダイオードは透光性を有する封
止材料で封止されており、集光レンズは封止材料と別体
に形成されたレンズからなることを特徴とし、集光レン
ズは封止樹脂とは別体に形成されているので、集光レン
ズを複数のレンズを組み合わせて構成すれば、検知領域
や感度の設定を細かく行うことができ、照度センサの設
置場所に応じた設定を容易に行える。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。

【００３０】（実施形態１）本発明の実施形態１を図１
（ａ）及び図２を参照して説明する。本実施形態の照度
センサは、検知エリアＡの明るさに応じた光電流を発生
する光電変換部１と、光電変換部１の発生した光電流を
電圧信号に変換する信号処理部たるＩ−Ｖ変換回路（電
流−電圧変換回路）２とを備えている。ここで、検知エ
リアＡを複数（本実施形態では例えば４個）の検知領域
Ａ１〜Ａ４に分割し、各検知領域Ａ１〜Ａ４からの光を
受光して、対応する検知領域Ａ１〜Ａ４の明るさに応じ
た光電流を発生する複数（本実施形態では例えば４個）
のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を設けており、４個
のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４から光電変換部１を
構成している。

【００３１】４個のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の
カソードは共にバイアス電源にプルアップされ、アノー
ドはＩ−Ｖ変換回路２の入力端子にそれぞれ接続されて
いる。すなわち、４個のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ
４は逆バイアスで動作しており、各フォトダイオードＰ
Ｄ１〜ＰＤ４に対応する検知領域Ａ１〜Ａ４から光が入
射すると、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に光量に
比例した光電流が流れる。この時、Ｉ−Ｖ変換回路２で
は、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に流れる光電流
をそれぞれ光電流の大きさに比例した電圧信号に変換す
ると共に、各電圧信号の大小を判別して、各電圧信号の
内で電圧値の最も低い電圧信号を出力電圧Ｖ１として出
力する。

【００３２】したがって、Ｉ−Ｖ変換回路２の出力電圧
Ｖ１は、４つの検知領域Ａ１〜Ａ４の内、最も照度の低
い検知領域の照度に対応した電圧値になるので、検知領
域Ａ１〜Ａ４の一部に指向性の鋭い光や一過性の光が照
射され、この検知領域Ａ１…に対応するフォトダイオー
ドＰＤ１…の光電流が増加したとしても、Ｉ−Ｖ変換回
路２の出力電圧Ｖ１が外乱光によって増加することな
く、外乱光による誤検出を防止できる。而して、この照
度センサを例えば自動点滅器に用いる場合、周囲が暗く
なっている状態で一部の検知領域Ａ１…のみに光が照射
されていても、このような光の影響を受けることなく、
周囲が暗くなっていることを確実に検知して、照明負荷
を点灯させることができる。また、外光の明るさを検出
し、外光の明るさに応じて照明負荷の調光量を制御する
照明装置にこの照度センサを用いる場合、一部の検知領
域Ａ１…のみに外光が照射されると、従来の照度センサ
では一部の検知領域Ａ１…に照射された外光を誤検出す
るため、照明負荷の明るさが暗くなるように調光制御さ
れ、外光が当たっていない検知領域Ａ１…の照度が暗く
なる虞があるが、Ｉ−Ｖ変換回路２では、各フォトダイ
オードの発生する光電流の内、電流値の最も小さい光電
流に応じた出力電圧Ｖ１を発生しているので、最も暗い
検知領域Ａ１…に合わせて調光制御を行うことができ、
外光の当たっていない検知領域Ａ１…が暗くなるのを防
止できる。

【００３３】尚、図１（ａ）に示す回路ではフォトダイ
オードＰＤ１〜ＰＤ４のカノードを共通接続してバイア
ス電源にプルアップし、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ
４を逆バイアスで動作させているが、図１（ｂ）に示す
ようにフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４のアノードを共
通接続して回路のグランドに接続し、ゼロ・バイアス動
作させても良い。

【００３４】図３は図１（ｂ）の回路の具体回路図であ
り、Ｉ−Ｖ変換回路２を、入力端子間にフォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤ４がそれぞれ接続されたオペアンプＯＰ
１〜ＯＰ４と、各オペアンプＯＰ１〜ＯＰ４の出力端子
にカソードがそれぞれ接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４
と、各オペアンプＯＰ１〜ＯＰ４の反転入力端子と出力
端子との間にダイオードＤ１〜Ｄ４を介してそれぞれ接
続された抵抗Ｒ１〜Ｒ４とで構成し、ダイオードＤ１〜
Ｄ４のアノードは共に抵抗Ｒ５を介してバイアス電源に
接続され、ダイオードＤ１〜Ｄ４の接続点の電圧が出力
電圧Ｖ１として出力される。ここで、各オペアンプＯＰ
１〜ＯＰ４の出力電圧は、それぞれ、フォトダイオード
ＰＤ１〜ＰＤ４の発生する光電流に比例した電圧とな
り、各オペアンプＯＰ１〜ＯＰ４の出力する電圧の内、
電圧値の最も低い電圧が出力電圧Ｖ１として出力され
る。

【００３５】このように、本回路では各フォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤ４の光電流を、それぞれ、オペアンプＯ
Ｐ１〜ＯＰ４と抵抗Ｒ１〜Ｒ４とで構成されるＩ−Ｖ変
換回路により電圧信号に変換しており、オペアンプＯＰ
１〜ＯＰ４を用いてＩ−Ｖ変換回路２を構成しているか
ら、照度変化に対してＩ−Ｖ変換回路２の出力電圧Ｖ１
を高い精度で線形に変化させることができるから、この
照度センサを自動点滅器や、外光の明るさを検出し、外
光の明るさに応じて照明負荷の調光量を制御する照明装
置に用いる場合は照明負荷を精度良く制御することがで
きる。また、回路定数の設定によってそれぞれのフォト
ダイオードＰＤ１〜ＰＤ４毎に、光電流を電圧信号に変
換する際の係数を設定することができるから、各フォト
ダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の検知領域に対して重み付け
を行うことができ、照度センサの設置場所や使用状況に
応じた感度設定を行うことより、より細かな精度で検知
エリアの明るさを検出することができる。

【００３６】（実施形態２）本発明の実施形態２を図４
（ａ）を参照して説明する。本実施形態の照度センサで
は、４個のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を、光電流
の方向が同じ方向になるように直列に接続しており、フ
ォトダイオードＰＤ１のカソードをバイアス電源にプル
アップすると共に、フォトダイオードＰＤ４のアノード
をＩ−Ｖ変換回路２の入力端子に接続している。すなわ
ち、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４は逆バイアスで
動作しており、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対
応する検知領域Ａ１〜Ａ４から光が入射すると、各フォ
トダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に光電流が流れ、この光電
流をＩ−Ｖ変換回路２が電圧信号Ｖ１に変換して出力す
る。尚、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の電気的接続
以外は実施形態１と同様であるので、以下では異なる部
分についてのみ説明を行う。

【００３７】本回路では４個のフォトダイオードＰＤ１
〜ＰＤ４を直列接続しており、この直列回路に流れる電
流は、４個のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４が発生す
る光電流の内、電流値の最も小さい光電流に制限される
ので、Ｉ−Ｖ変換回路２の出力電圧Ｖ１は、４つの検知
領域Ａ１〜Ａ４の内、最も照度の低い検知領域の照度に
対応した電圧値となる。したがって、検知領域Ａ１〜Ａ
４の一部に指向性の鋭い光や一過性の光が照射され、こ
の検知領域Ａ１…に対応するフォトダイオードＰＤ１…
の光電流が増加したとしても、フォトダイオードＰＤ１
〜ＰＤの直列回路に流れる電流は、４個のフォトダイオ
ードＰＤ１〜ＰＤ４が発生する光電流の内、電流値の最
も小さい光電流に制限されるから、フォトダイオードＰ
Ｄ１〜ＰＤ４の直列回路に流れる電流が外乱光によって
増加することはなく、外乱光による誤動作を防止でき
る。

【００３８】ところで、上述した図４（ａ）の回路では
フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を逆バイアスで動作さ
せているが、図４（ｂ）に示すようにフォトダイオード
ＰＤ１のカソードをＩ−Ｖ変換回路２の入力端子に接続
すると共に、フォトダイオードＰＤ４のアノードを回路
のグランドに接続して、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ
４をゼロ・バイアスで動作させても良い。ここで、図５
に示す回路は図４（ｂ）に示す回路の具体回路図であ
り、本回路ではオペアンプＯＰ５と抵抗Ｒ６とでＩ−Ｖ
変換回路２を構成している。オペアンプＯＰ５の入力端
子間には、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の直列回路
が、カソードを反転入力端子側にして接続されており、
オペアンプＯＰ５の出力端子と反転入力端子との間に抵
抗Ｒ６を接続している。ここで、オペアンプＯＰ５の出
力電圧Ｖ１は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の直列
回路に流れる電流に比例した電圧となり、オペアンプＯ
Ｐ５を用いてＩ−Ｖ変換回路２を構成しているので、照
度変化に対して出力電圧Ｖ１を高い精度で線形に変化さ
せることができる。

【００３９】尚、Ｉ−Ｖ変換回路２の回路構成を上述の
回路上記の構成に限定する趣旨のものではなく、図６に
示すようにＩ−Ｖ変換回路２をフォトダイオードＰＤ１
〜ＰＤ４の直列回路と直列に接続された抵抗Ｒ７から構
成しても良く、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の直列
回路に流れる電流に比例した電圧を抵抗Ｒ７の両端間に
発生させることができ、本回路ではＩ−Ｖ変換回路２を
抵抗Ｒ７のみで構成しているので、Ｉ−Ｖ変換回路２を
簡単な回路構成で実現できる。

【００４０】（実施形態３）本発明の実施形態３を図７
及び図８を参照して説明する。図７は照度センサの光電
変換部１を示す外観斜視図であり、本実施形態では実施
形態１又は２の照度センサにおいて、矩形板状の半導体
チップ（基板）３の表面に４つのフォトダイオードセル
４を形成し、それぞれのフォトダイオードセル４からフ
ォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を構成している。各フォ
トダイオードセル４には電極５が設けられており、半導
体チップ３と実装基板（図示せず）との間や各フォトダ
イオードセル４の間はアルミニウムなどの金属細線から
なるボンディングワイヤ（図示せず）により電気的に接
続している。尚、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を同
一の半導体チップ３上に形成した点以外は実施形態１又
は２と同様であるので、Ｉ−Ｖ変換回路２についての図
示及び説明は省略し、以下では異なる部分についてのみ
説明を行う。

【００４１】フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４は、それ
ぞれ、検知エリアＡを複数に分割した検知領域Ａ１〜Ａ
４の明るさに応じた光電流を発生するのであるが、本実
施形態では４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を同
一の半導体チップ３上に形成しているので、各フォトダ
イオードＰＤ１〜ＰＤ４の検知領域Ａ１〜Ａ４を精度良
く設定することができ、封止構造などの信頼性も向上す
る。また、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を別々の
基板上に形成した場合に比べて、各フォトダイオードＰ
Ｄ１〜ＰＤ４の製造コストを低減でき、実装や組立に要
するコストも低減できる。

【００４２】ここで、実施形態１又は２で説明したよう
に４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を直列に接続
したり、アノード又はカソードを共通して接続する場
合、図８に示すように半導体チップ３上にアルミニウム
などの薄膜よりなる配線６を形成し、配線６を介して各
フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の間を電気的に接続し
ても良く、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の間をボ
ンディングワイヤで電気的に接続する場合に比べて、電
気的接続や封止構造の信頼性が向上する。また、フォト
ダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の面積が小さい場合は、ボン
ディングワイヤにより検知領域からの光が遮られて、光
を検知できない領域が発生する虞があるが、ボンディン
グワイヤを無くすことによって検知領域からの光が遮光
されるのを防止でき、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ
４の検知領域を精度良く設定することができる。

【００４３】ところで、図９は半導体チップ３の断面図
を示しており、この半導体チップ３では、フォトダイオ
ードＰＤ１〜ＰＤ４を形成する基板としてｐ形の半導体
基板１１の表面にｎ形のエピタキシャル層１２が形成さ
れた基板を用い、分離層１３によって分離されたエピタ
キシャル層１２の島領域１２ａ，１２ｂ…にそれぞれフ
ォトダイオードを形成してある。ここで、島領域１２ａ
にはイオン注入や拡散などによってｐ形領域１４やｎ⁺
形領域１５が形成され、島領域１２ｂにはｐ形領域１４
やｐ⁺形領域１６が形成されており、ｎ⁺形領域１５とｐ
⁺形領域１６との間はアルミニウムなどの薄膜からなる
配線６によって電気的に接続されている。尚、図９中の
１７は透光性を有する絶縁層である。このように、本実
施形態では分離層１３によって分離されたエピタキシャ
ル層１２の島領域１２ａ，１２ｂ…にフォトダイオード
をそれぞれ形成しているので、フォトダイオードＰＤ１
…の間を分離層１３によって容易に絶縁分離することが
できる。

【００４４】なお、図９に示す半導体チップ３では、フ
ォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を形成する基板としてｐ
形の半導体層１１の表面にｎ形のエピタキシャル層１２
が形成された基板を用い、分離層１３によって分離され
たエピタキシャル層１２の島領域１２ａ，１２ｂ…にフ
ォトダイオードＰＤ１…をそれぞれ形成しているが、図
１０に示すように、ｐ形半導体よりなる複数の半導体島
３３がＳｉＯ２よりなる誘電体層３２で分離された誘電
体分離基板を用い、各半導体島３３に不純物拡散やイオ
ン注入等によりｎ形領域３４を形成することによってフ
ォトダイオードＰＤ１…を形成しても良く、フォトダイ
オードＰＤ１…の間が誘電体層３２とポリシリコン３１
とで分離されているので、フォトダイオードＰＤ１…の
間のリーク電流を低減することができる。尚、図１０中
の３６は半導体チップ３の主表面に形成された透光性を
有する絶縁層であり、同図中の３５は絶縁層３５の表面
に形成されフォトダイオードＰＤ１…の間を電気的に接
続する例えばアルミニウムの薄膜よりなる配線である。

【００４５】また図１１に示すように、フォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤ４を形成する基板として、絶縁層２２上
にシリコン活性層２３が形成されたＳＯＩ基板を用い、
シリコン活性層２３を透光性を有する絶縁膜２７によっ
て分離した複数の島領域２３ａ，２３ｂにそれぞれフォ
トダイオードＰＤ１…を形成している。ここで、ｎ形半
導体よりなる島領域２３ａにはイオン注入や拡散などに
よってｐ形領域２４やｎ⁺形領域２５が形成され、島領
域２３ｂにはｐ形領域２４やｐ⁺形領域２６が形成され
ており、ｎ⁺形領域２５とｐ⁺形領域２６との間は例えば
アルミニウムの薄膜からなる配線６によって電気的に接
続されている。この照度センサでは、絶縁層２２及び絶
縁膜２７によって分離された複数の島領域２３ａ…にそ
れぞれフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を形成している
ので、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の間が絶縁層
２２と絶縁膜２７とで分離され、リーク電流が低減され
る。また、図１０に示すように誘電体分離基板を用いて
フォトダイオードを形成した場合は、製造過程で素子が
形成される面（図１０の上面）を研磨しているため、半
導体島３３の体積にばらつきが発生し、各フォトダイオ
ードＰＤ１…の起電力にばらつきを生じる虞があるが、
ＳＯＩ基板を用いた場合は、フォトリソグラフィ技術及
びエッチング技術を利用して島領域２３ａ，２３ｂを形
成しているので、研磨により半導体島３３を形成する場
合に比べて、島領域２３ａ，２３ｂの体積のばらつきが
少なくなり、各フォトダイオードＰＤ１…の起電力のば
らつきを低減できる。

【００４６】また更に、フォトダイオードＰＤ１…を形
成する基板として、図１２に示すようにシリコン基板４
１の上下両面にシリコン酸化膜よりなる絶縁膜４２が形
成された絶縁性基板４３を用い、絶縁性基板４３上に形
成されたアモルファスシリコン半導体からフォトダイオ
ードＰＤ１〜ＰＤ４を構成しても良い。絶縁性基板４３
の上面にはクロム膜からなる下部電極４４が形成される
と共に、下部電極４４上に、ｐ形ａ−Ｓｉ層、ｉ形ａ−
Ｓｉ層、ｎ形ａ−Ｓｉ層よりなるアモルファス層が連続
的に所定の順序で積層されたｐｉｎ構造の半導体薄膜４
５が形成され、さらに半導体薄膜４５の上面にＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）からなる透明導電膜を形成し、こ
の透明導電膜から上部電極４６を構成している。ここ
で、絶縁性基板４３の上面には下部電極４４、半導体薄
膜４５、上部電極４６の組が４組形成され、下部電極４
４、半導体薄膜４５、上部電極４６の各組は２組づつ２
列に配置されており、図１２中左側の半導体薄膜４５の
上部電極４６は、右側の半導体薄膜４５の下部電極４４
に電気的に接続されており、２つのフォトダイオードは
直列に接続されている。このように、図１２に示す照度
センサではアモルファスフォトダイオードからなるフォ
トダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を同一の基板上に形成して
おり、アモルファスフォトダイオードは様々な種類の基
板上に形成することができるから、安価な基板を用いる
ことができ、また図１２に示す照度センサでは絶縁性基
板４３の上面に半導体薄膜４５を形成しているから、フ
ォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の間にシリコン基板４１
を介してリーク電流が流れることはなく、フォトダイオ
ードＰＤ１〜ＰＤ４の間の絶縁分離を容易に行える。

【００４７】（実施形態４）本発明の実施形態４を図１
３を参照して説明する。図１３は照度センサの光電変換
部１を示す外観斜視図であり、本実施形態では実施形態
３の照度センサにおいて、各フォトダイオードＰＤ１〜
ＰＤ４に他の検知領域からの光が入射するのを遮光する
ための遮光部材（遮光壁）５０を半導体チップ３に設け
ている。尚、遮光部材５０以外の構成は実施形態３と同
様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して
その説明を省略する。

【００４８】遮光部材５０は、矩形板状の４枚の遮光板
５１が互いに十字に交差するように、遮光板５１の一端
部を結合することによって一体に形成される。ここで、
フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を構成する４つのフォ
トダイオードセル４は半導体チップ３の表面に２列に配
置されており、隣接するフォトダイオードセル４の間の
半導体チップ３の部位に各遮光板５１がそれぞれ配置さ
れるように、遮光部材５０は半導体チップ３に取り付け
られている。

【００４９】このように、４つのフォトダイオードセル
４は、遮光板５１によって仕切られた半導体チップ３の
部位にそれぞれ配置されており、他の検知領域からの光
は遮光板５１によって遮られるので、隣接するフォトダ
イオードＰＤ１〜ＰＤ４から漏れてきた光や反射光が入
射して、誤検出が発生するのを防止できる。

【００５０】（実施形態５）本発明の実施形態５を図１
４及び図１５を参照して説明する。実施形態４の照度セ
ンサでは遮光部材５０を半導体チップ３に直接取り付け
ているが、本実施形態では、図１４に示すように半導体
チップ３を実装する被実装部としての実装基板７に遮光
部材５０を取り付けている。尚、遮光部材５０以外の構
成は実施形態４と同様であるので、同一の構成要素には
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００５１】遮光部材５０の各遮光板５１は先端部が半
導体チップ３の外側に張り出すような寸法に形成されて
おり、各遮光板５１の端部における実装基板７と対向す
る部位には実装基板７に遮光板５１を固定するための脚
片５２を突設してある。而して、遮光部材５０は脚片５
２を実装基板７に固定することにより、半導体チップ３
の前面との間に所定の隙間を設けた状態で、各遮光板５
１が隣接するフォトダイオードセル４の間の半導体チッ
プ３の部位に対向して配置される。

【００５２】ここで、各遮光板５１と半導体チップ３の
前面との間の隙間は十分小さい寸法に設定されているの
で、隣接するフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４から漏れ
てきた光や反射光が入射して、誤検出が発生するのを防
止できる。また、遮光板５１は半導体チップ３の表面と
直接接触していないので、遮光板５１が半導体チップ３
の表面に直接接触することによって、半導体チップ３が
破損するのを防止できる。さらに、遮光板５１が半導体
チップ３の表面と直接接触する場合は、遮光板５１が配
設される空間を確保するため、隣接するフォトダイオー
ドセル４の間の間隔を広く取る必要があるが、遮光板５
１は半導体チップ３の表面との間に隙間を設けた状態で
実装基板７に取り付けられているので、隣接するフォト
ダイオードセル４の間の間隔を狭くして、半導体チップ
３を小型化することができ、コストダウンを図ることが
できる。

【００５３】ところで、本実施形態では遮光部材５０の
脚片５２を実装基板７に固定することによって、遮光部
材５０を実装基板７に取り付けているが、図１５（ａ）
（ｂ）に示すように、半導体チップ３を封止する透光性
を有する封止樹脂５４で遮光部材５０を実装基板７に固
定するようにしても良い。

【００５４】遮光部材５０は、矩形板状の４枚の遮光板
５１が互いに十字に交差するように、遮光板５１の一端
部を結合することによって一体に形成されており、各遮
光板５１が結合される部位には上方に突出する固定アー
ム５３が設けられている。そして、この固定アーム５３
により遮光部材５０を支持し、遮光部材５０の遮光板５
１と半導体チップ３の表面との間に所定の隙間を設けた
状態で、半導体チップ３を封止樹脂５４で封止すること
によって、遮光部材５０が実装基板７に固定される。こ
のように、半導体チップ３を封止樹脂５４で封止する
と、遮光部材５０が実装基板７に固定されるので、遮光
部材５０の取付作業を同時に行うことができ、組立工程
を減らすことができる。

【００５５】（実施形態６）本発明の実施形態６を図１
６を参照して説明する。本実施形態では、実施形態５の
照度センサにおいて、半導体チップ３を透光性を有する
封止樹脂で封止し、この封止樹脂により各フォトダイオ
ードＰＤ１〜ＰＤ４に検知領域からの光を集光する集光
レンズ５５を構成している。尚、集光レンズ５５以外の
構成は実施形態５と同様であるので、同一の構成要素に
は同一の符号を付してその説明を省略する。

【００５６】実施形態４又は５の照度センサでは、各フ
ォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の検知領域は、遮光部材
５０の遮光板５１によって規定された領域となるが、本
実施形態では、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に検
知領域からの光を集光する集光レンズ５５を設けている
ので、集光レンズ５５によって各フォトダイオードＰＤ
１〜ＰＤ４の検知領域を精度良く設定することができ、
また集光レンズ５５で検知領域からの光を集光すること
によって、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光面を
小さくできるから、半導体チップ３を小型化して、コス
トダウンを図ることができる。さらに、集光レンズ５５
は封止樹脂により形成されているので、半導体チップ３
の表面に集光レンズ５５を形成することができ、検知領
域からの光を効率良く集光できる。

【００５７】尚、本実施形態では封止樹脂により集光レ
ンズ５５を形成しているが、図１７に示すようにリード
フレーム９に半導体チップ３をダイボンドして、半導体
チップ３の電極５とリードフレーム９のリード部とをボ
ンディングワイヤ８で接続した後、トランスファ成形法
により半導体チップ３を透光性を有する封止樹脂５６で
封止しており、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受
光面に対応する封止樹脂５６の部位に、各フォトダイオ
ードＰＤ１〜ＰＤ４に検知領域からの光を集光するレン
ズ部５７を形成している。このように、レンズ部５７は
成形金型によって形成されているので、レンズ部５７の
形状を高精度に形成することができ、各フォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤ４の検知領域の設定を高精度に行え、焦
点距離精度を向上させることができる。

【００５８】（実施形態７）本発明の実施形態７を図１
８（ａ）（ｂ）を参照して説明する。実施形態６の照度
センサでは、半導体チップ３を封止する封止樹脂によ
り、検知領域からの光をフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ
４に集光する集光レンズを形成しているが、本実施形態
では、封止樹脂とは別の成形部品で集光レンズ６０を構
成している。尚、遮光部材５０及び集光レンズ６０以外
の構成は実施形態３の照度センサと同様であるので、同
一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略
する。

【００５９】複数のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４は
同一の半導体チップ３上に形成されており、この半導体
チップ３は実装基板７に実装されている。実装基板７に
は、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に他の検知領域
からの光が入射するのを遮光するための遮光部材５０が
取り付けられている。遮光部材５０は四角枠状であっ
て、各枠片５８が半導体チップ３の外側を囲むようにし
て実装基板７に取り付けられている。遮光部材５０の対
向する２つの枠片５８の間には、各枠片５８の略中間部
を連結する遮光壁５９がそれぞれ設けられており、遮光
部材５０の枠内は２つの遮光壁５９によって十字に仕切
られている。遮光部材５０の枠内を遮光壁５９で仕切っ
た４つの空間に臨む枠片５８及び遮光壁５９の上端部に
は段部５８ａ，５９ａがそれぞれ形成されている。一
方、集光レンズ６０は透光性を有する成形樹脂から形成
された凸レンズからなり、集光レンズ６０の外周には鍔
部６０ａが一体に形成されており、鍔部６０ａを段部５
８ａ，５９ａ上に載置した状態で、４つの集光レンズ６
０が遮光部材５０に取り付けられる。

【００６０】ここで、半導体チップ３を枠内に納めるよ
うにして遮光部材５０を実装基板７に取り付けると、遮
光部材５０の遮光壁５９が、隣接するフォトダイオード
セル４の間の半導体チップ３の部位に配置され、遮光壁
５９によってフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に他の検
知領域からの光が入射するのを防止することができる。
また、遮光部材５０の枠内を遮光壁５９で仕切った４つ
の空間には集光レンズ６０がそれぞれ取り付けられてお
り、各集光レンズ６０によって検知領域からの光をフォ
トダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に集光しているので、各フ
ォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の検知領域を集光レンズ
６０により高精度に設定することができる。また、集光
レンズ６０は封止材料と別体に形成され、遮光部材５０
に取り付けられているので、複数のレンズを組み合わせ
て集光レンズ６０を構成することにより、検知領域や感
度の設定を細かく行うことができ、照度センサの設置場
所に応じた設定を容易に行うことができる。

【００６１】

【発明の効果】上述のように、請求項１の発明は、検知
エリアの明るさに応じた光電流を発生する光電変換部
と、光電変換部の発生した光電流信号を処理する信号処
理部とを備え、検知エリアを複数の検知領域に分割し、
各検知領域の明るさに応じた光電流をそれぞれ発生する
複数のフォトダイオードから光電変換部を構成し、信号
処理部は各フォトダイオードの発生する光電流信号の大
小を判別して、検知エリアの明るさに応じた出力信号を
発生することを特徴とし、複数のフォトダイオードはそ
れぞれ対応する検知領域の明るさを検出し、信号処理部
では各フォトダイオードの発生する光電流信号の大小を
判別して、検知エリアの明るさに応じた出力信号を発生
しているので、一部の検知領域のみに指向性の鋭い光や
一過性の光が照射され、この検知領域に対応するフォト
ダイオードの光電流が増加した場合でも、信号処理部で
は、各フォトダイオードの発生する光電流信号の大小を
比較することによって、外乱光の影響を受けていないフ
ォトダイオードの光電流信号を判別することができ、誤
検出を防止できるという効果がある。

【００６２】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、信号処理部は、複数のフォトダイオードがそれぞれ
発生した光電流の内、電流値の最も小さい光電流に応じ
た出力信号を発生することを特徴とし、一部の検知領域
のみに指向性の鋭い光や一過性の光が照射されると、こ
の検知領域に対応するフォトダイオードの光電流が増加
するが、信号処理部では、各フォトダイオードの光電流
の内、電流値の最も小さい光電流に応じた出力信号を発
生しているので、外乱光の影響を受けていないフォトダ
イオードの光電流に応じた出力信号を発生することがで
きるという効果がある。したがって、この照度センサを
例えば自動点滅器に用いる場合、周囲が暗くなっている
状態で一部の検知領域のみに光が照射されていても、こ
のような光の影響を受けることなく、周囲が暗くなって
いることを確実に検知して、照明負荷を点灯させること
ができるという効果がある。また、外光の明るさを検出
し、外光の明るさに応じて照明負荷の調光量を制御する
照明装置にこの照度センサを用いる場合、一部の検知領
域のみに外光が照射されると、従来の照度センサでは一
部の検知領域に照射された外光を誤検出するため、照明
負荷の明るさが暗くなるように調光制御され、外光が当
たっていない検知領域の照度が暗くなる虞があるが、信
号処理部では、電流値の最も小さい光電流に応じた出力
信号を発生しているので、最も暗い検知領域に合わせて
調光制御を行うことができ、外光の当たっていない検知
領域が暗くなるのを防止できるという効果がある。

【００６３】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、複数のフォトダイオードは、発生する光電流の方向
が同じ方向となるように直列接続されたことを特徴と
し、複数のフォトダイオードの直列回路に流れる電流
は、複数のフォトダイオードが発生する光電流の内、電
流値の最も小さい光電流となるので、簡単な構成で信号
処理部を構成できるという効果がある。

【００６４】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、信号処理部は、少なくとも１つのオペアンプと抵抗
とを含み、フォトダイオードの発生する光電流に応じた
電圧信号を発生する電流−電圧変換回路からなり、オペ
アンプの入力端子間に複数のフォトダイオードの直列回
路を接続すると共に、オペアンプの反転入力端子と出力
端子との間に抵抗を接続したことを特徴とし、オペアン
プを用いて電流−電圧変換回路を構成することにより、
照度変化に対して電流−電圧変換回路の出力電圧を高い
精度で線形に変化させることができ、この照度センサを
自動点滅器や、外光の明るさを検出して、外光の明るさ
に応じて照明負荷の調光量を制御する照明装置にこの照
度センサを用いる場合、電流−電圧変換回路の出力電圧
に応じて照明負荷を精度良く制御できるという効果があ
る。。

【００６５】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、信号処理部を、複数のフォトダイオードの直列回路
と直列に接続した抵抗で構成したことを特徴とし、複数
のフォトダイオードの光電流の内、電流値の最も小さい
光電流に比例した電圧を抵抗の両端間に発生させること
ができるから、簡単な回路構成で信号処理部を実現でき
るという効果がある。

【００６６】請求項６の発明は、請求項２の発明におい
て、複数のフォトダイオードは、アノード又はカソード
の何れか一方が共通接続されたことを特徴とし、請求項
２の発明と同様の効果を奏する。

【００６７】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、各フォトダイオードの両端が入力端子間にそれぞれ
接続された複数のオペアンプと、各オペアンプの反転入
力端子と出力端子との間にそれぞれ接続された複数の抵
抗と、各オペアンプの出力端子にカソードが接続される
と共に、アノードが共通接続された複数のダイオードと
で信号処理部を構成したことを特徴とし、各オペアンプ
の出力端子には対応するフォトダイオードの光電流に比
例した電圧がそれぞれ発生し、各オペアンプの出力端子
には各ダイオードのカソードが接続され、各ダイオード
のアノードは共通接続されているので、各ダイオードの
接続点の電圧は、各オペアンプの出力電圧の内、電圧値
の最も低い電圧となり、各フォトダイオードの発生する
光電流の内、電流値の最も小さい光電流に応じた電圧信
号を発生させることができ、且つ、それぞれのフォトダ
イオード毎に、光電流を電圧信号に変換する際の係数を
設定することができるから、各フォトダイオードの検知
領域に対して重み付けを行うことができ、照度センサの
設置場所や使用状況に応じた感度設定を行うことより、
より細かな精度で明るさを検出できるという効果があ
る。

【００６８】請求項８の発明は、請求項１乃至７の発明
において、複数のフォトダイオードが同一の基板上に形
成されたことを特徴とし、各フォトダイオードを同一の
基板上に形成しているので、各フォトダイオードの検知
領域の位置を精度良く設定することができ、且つ、封止
構造などの信頼性が向上し、そのうえ各フォトダイオー
ドを別々の基板上に形成した場合に比べて、各フォトダ
イオードの製造コストを低減でき、実装や組立に要する
コストも低減できるという効果がある。

【００６９】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、複数のフォトダイオードの間を電気的に接続する配
線が基板上に形成されたことを特徴とし、各フォトダイ
オードの間を電気的に接続するボンディングワイヤを無
くすことができるから、電気的接続や封止構造の信頼性
が向上し、さらにフォトダイオードの面積が小さい場合
は、ボンディングワイヤにより検知領域からの光が遮ら
れて、光量を検知できない領域が発生する虞があるが、
ボンディングワイヤを無くすことによって検知領域から
の光が遮光されるのを防止でき、各フォトダイオードの
検知領域を精度良く設定できるという効果がある。

【００７０】請求項１０の発明は、請求項８又は９の発
明において、基板として、半導体基板上にエピタキシャ
ル層を形成した基板を用い、エピタキシャル層を分離層
で分離した複数の島領域にフォトダイオードをそれぞれ
形成したことを特徴とし、分離層によって分離されたエ
ピタキシャル層の島領域にフォトダイオードを形成して
いるので、フォトダイオードが形成された島領域の間を
分離層によって容易に絶縁分離できるという効果があ
る。

【００７１】請求項１１の発明は、請求項８又は９の発
明において、フォトダイオードは、誘電体により分離さ
れた複数の半導体島にそれぞれ形成されたことを特徴と
し、フォトダイオードが形成された半導体島の間を誘電
体で分離しているので、フォトダイオードの間のリーク
電流を低減できるという効果がある。

【００７２】請求項１２の発明は、請求項８又は９の発
明において、基板として、絶縁層上にシリコン活性層が
形成されたＳＯＩ基板を用い、シリコン活性層を絶縁膜
によって分離した複数の島領域にフォトダイオードをそ
れぞれ形成したことを特徴とし、絶縁膜によって分離さ
れた島領域にフォトダイオードをそれぞれ形成している
ので、各フォトダイオードが形成された島領域の間を絶
縁膜によって分離することにより、リーク電流を低減で
きるという効果がある。しかも、請求項１１の発明のよ
うに誘電体分離基板を用いた場合は、製造過程で素子が
形成される面を研磨しているため、島の体積にばらつき
が発生し、各フォトダイオードの起電力にばらつきが生
じる虞があるが、ＳＯＩ基板を用いた場合は、フォトリ
ソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して島領域を
形成しているので、研磨により島領域を形成する場合に
比べて、島領域の体積のばらつきが少なくなり、各フォ
トダイオードの起電力のばらつきを低減できるという効
果がある。

【００７３】請求項１３の発明は、請求項８又は９の発
明において、複数のフォトダイオードがそれぞれアモル
ファスフォトダイオードからなることを特徴とし、アモ
ルファスフォトダイオードは様々な種類の基板上に形成
することができるので、安価な基板を用いることがで
き、且つ絶縁性基板の表面にアモルファスフォトダイオ
ードを形成した場合は、フォトダイオードの間にシリコ
ン基板を介してリーク電流が流れることはないから、フ
ォトダイオードの間の絶縁分離を容易に行えるという効
果がある。

【００７４】請求項１４の発明は、請求項１乃至１３の
発明において、複数のフォトダイオードに他の検知領域
から光が入射するのを遮光するための遮光壁を設けたこ
とを特徴とし、他の検知領域からの光は遮光壁によって
遮られるので、隣接するフォトダイオードから漏れてき
た光や反射光が入射して、誤検出が発生するのを防止で
きるという効果がある。

【００７５】請求項１５の発明は、請求項８乃至１３の
発明において、複数のフォトダイオードに他の検知領域
からの光が入射するのを遮光するための遮光壁を基板に
設けたことを特徴とし、他の検知領域からの光は遮光壁
によって遮られるので、隣接するフォトダイオードから
漏れてきた光や反射光が入射して、誤検出が発生するの
を防止でき、且つ、遮光壁は基板に設けられているの
で、遮光壁と基板との間の隙間を無くし、この隙間から
入射した光によって誤検出が発生するのを防止できると
いう効果がある。

【００７６】請求項１６の発明は、請求項８乃至１３の
発明において、複数のフォトダイオードに他の検知領域
からの光が入射するのを遮光するための遮光壁を、基板
が実装される被実装部に設けたことを特徴とし、他の検
知領域からの光は遮光壁によって遮られるので、隣接す
るフォトダイオードから漏れてきた光や反射光が入射し
て、誤検出が発生するのを防止できるという効果があ
る。しかも、遮光壁を基板の表面と離した状態で被実装
部に取り付けることにより、基板が破損するのを防止で
き、さらに遮光壁が基板の表面と直接接触する場合は、
遮光壁が配設される空間を確保するため、隣接するフォ
トダイオードの間の間隔を広く取る必要があるが、遮光
壁を基板の表面と離した状態で被実装部に取り付けるこ
とによって、隣接するフォトダイオードの間の隙間を狭
くして、基板を小型化することができ、コストダウンを
図ることができるという効果がある。

【００７７】請求項１７の発明は、請求項１４乃至１６
の発明において、遮光壁がフォトダイオードを封止する
封止材料により固着されたことを特徴とし、封止樹脂で
基板を封止する工程で、遮光壁が固定されるので、遮光
壁の固定作業を封止作業と同時に行うことができ、組立
工程を減らすことができるという効果がある。

【００７８】請求項１８の発明は、請求項１乃至１７の
発明において、複数のフォトダイオードと対応する検知
領域との間の光路に、検知領域からの光をフォトダイオ
ードに集光させる集光レンズをそれぞれ設けたことを特
徴とし、集光レンズによって各フォトダイオードの検知
領域を精度良く設定することができ、また集光レンズで
検知領域からの光を集光することによって、フォトダイ
オードの受光面を小さくできるから、基板を小型化し
て、コストダウンを図ることができるという効果があ
る。

【００７９】請求項１９の発明は、請求項１８の発明に
おいて、複数のフォトダイオードは透光性を有する封止
材料で封止されており、集光レンズを封止材料により形
成したことを特徴とし、集光レンズは基板を封止する封
止樹脂により形成されているので、基板の表面に集光レ
ンズを形成することができ、検知領域からの光を効率良
く集光できるという効果がある。

【００８０】請求項２０の発明は、請求項１９の発明に
おいて、集光レンズは封止材料を成形金型で成形するこ
とにより形成されたことを特徴とし、集光レンズは成形
金型によって形成されているので、集光レンズの形状を
高精度に形成することができ、各フォトダイオードの検
知領域の設定を高精度に行え、焦点距離精度が向上する
という効果がある。

【００８１】請求項２１の発明は、請求項１８の発明に
おいて、複数のフォトダイオードは透光性を有する封止
材料で封止されており、集光レンズは封止材料と別体に
形成されたレンズからなることを特徴とし、集光レンズ
は封止樹脂とは別体に形成されているので、集光レンズ
を複数のレンズを組み合わせて構成すれば、検知領域や
感度の設定を細かく行うことができ、照度センサの設置
場所に応じた設定を容易に行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は実施形態１の照度センサの概略
回路図である。

【図２】同上の照度センサを構成するフォトダイオード
と検知領域との関係を説明する図である。

【図３】同上の具体回路図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は実施形態２の照度センサの概略
回路図である。

【図５】同上の具体回路図である。

【図６】同上の別の具体回路図である。

【図７】実施形態３の照度センサの外観斜視図である。

【図８】同上の別の照度センサの外観斜視図である。

【図９】同上の半導体チップの断面図である。

【図１０】同上の別の半導体チップの断面図である。

【図１１】同上のまた別の半導体チップの断面図であ
る。

【図１２】同上のさらに別の半導体チップの断面図であ
る。

【図１３】実施形態４の照度センサの外観斜視図であ
る。

【図１４】実施形態５の照度センサの外観斜視図であ
る。

【図１５】同上の別の照度センサを示し、（ａ）は側断
面図、（ｂ）は上面図である。

【図１６】実施形態６の照度センサの断面図である。

【図１７】同上の別の照度センサの断面図である。

【図１８】同上のまた別の照度センサを示し、（ａ）は
側断面図、（ｂ）は上面図である。

【図１９】従来の照度センサの回路図である。

【図２０】同上の照度と出力電圧との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１光電変換部２Ｉ−Ｖ変換回路ＰＤ１〜ＰＤ４フォトダイオードＶ１電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者秋成芳範大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者岡田健治大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者阪井淳大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者中邑卓郎大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 2G065 AA03 AA17 BA09 BA34 BB21 BB46 BC03 BC07 BC14 BC20 BC27 BE07 CA01 5J050 AA11 AA47 BB18 CC07 DD18 EE17 EE31 FF10 FF15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検知エリアの明るさに応じた光電流を発生
する光電変換部と、光電変換部の発生した光電流信号を
処理する信号処理部とを備え、前記検知エリアを複数の
検知領域に分割し、各検知領域の明るさに応じた光電流
をそれぞれ発生する複数のフォトダイオードから前記光
電変換部を構成し、前記信号処理部は各フォトダイオー
ドの発生する光電流信号の大小を判別して、検知エリア
の明るさに応じた出力信号を発生することを特徴とする
照度センサ。
【請求項２】前記信号処理部は、前記複数のフォトダイ
オードがそれぞれ発生した光電流の内、電流値の最も小
さい光電流に応じた出力信号を発生することを特徴とす
る請求項１記載の照度センサ。
【請求項３】前記複数のフォトダイオードは、発生する
光電流の方向が同じ方向となるように直列接続されたこ
とを特徴とする請求項２記載の照度センサ。
【請求項４】前記信号処理部は、少なくとも１つのオペ
アンプと抵抗とを含み、フォトダイオードの発生する光
電流に応じた電圧信号を発生する電流−電圧変換回路か
らなり、前記オペアンプの入力端子間に前記複数のフォ
トダイオードの直列回路を接続すると共に、前記オペア
ンプの反転入力端子と出力端子との間に前記抵抗を接続
したことを特徴とする請求項３記載の照度センサ。
【請求項５】前記信号処理部を、前記複数のフォトダイ
オードの直列回路と直列に接続した抵抗で構成したこと
を特徴とする請求項３記載の照度センサ。
【請求項６】前記複数のフォトダイオードは、アノード
又はカソードの何れか一方が共通接続されたことを特徴
とする請求項２記載の照度センサ。
【請求項７】前記各フォトダイオードの両端が入力端子
間にそれぞれ接続された複数のオペアンプと、各オペア
ンプの反転入力端子と出力端子との間にそれぞれ接続さ
れた複数の抵抗と、各オペアンプの出力端子にカソード
が接続されると共に、アノードが共通接続された複数の
ダイオードとで前記信号処理部を構成したことを特徴と
する請求項６記載の照度センサ。
【請求項８】前記複数のフォトダイオードが同一の基板
上に形成されたことを特徴とする請求項１乃至７記載の
照度センサ。
【請求項９】前記複数のフォトダイオードの間を電気的
に接続する配線が前記基板上に形成されたことを特徴と
する請求項８記載の照度センサ。
【請求項１０】前記基板として、半導体基板上にエピタ
キシャル層を形成した基板を用い、前記エピタキシャル
層を分離層で分離した複数の島領域に前記フォトダイオ
ードをそれぞれ形成したことを特徴とする請求項８又は
９記載の照度センサ。
【請求項１１】前記フォトダイオードは、誘電体により
分離された複数の半導体島にそれぞれ形成されたことを
特徴とする請求項８又は９記載の照度センサ。
【請求項１２】前記基板として、絶縁層上にシリコン活
性層が形成されたＳＯＩ基板を用い、シリコン活性層を
絶縁膜によって分離した複数の島領域に前記フォトダイ
オードをそれぞれ形成したことを特徴とする請求項８又
は９記載の照度センサ。
【請求項１３】前記複数のフォトダイオードがそれぞれ
アモルファスフォトダイオードからなることを特徴とす
る請求項８又は９記載の照度センサ。
【請求項１４】前記複数のフォトダイオードに他の検知
領域から光が入射するのを遮光するための遮光壁を設け
たことを特徴とする請求項１乃至１３記載の照度セン
サ。
【請求項１５】前記複数のフォトダイオードに他の検知
領域からの光が入射するのを遮光するための遮光壁を前
記基板に設けたことを特徴とする請求項８乃至１３記載
の照度センサ。
【請求項１６】前記複数のフォトダイオードに他の検知
領域からの光が入射するのを遮光するための遮光壁を、
前記基板が実装される被実装部に設けたことを特徴とす
る請求項８乃至１３記載の照度センサ。
【請求項１７】前記遮光壁がフォトダイオードを封止す
る封止材料により固着されたことを特徴とする請求項１
４乃至１６記載の照度センサ。
【請求項１８】前記複数のフォトダイオードと対応する
検知領域との間の光路に、検知領域からの光をフォトダ
イオードに集光させる集光レンズをそれぞれ設けたこと
を特徴とする請求項１乃至１７記載の照度センサ。
【請求項１９】前記複数のフォトダイオードは透光性を
有する封止材料で封止されており、前記集光レンズを前
記封止材料により形成したことを特徴とする請求項１８
記載の照度センサ。
【請求項２０】前記集光レンズは封止材料を成形金型で
成形することにより形成されたことを特徴とする請求項
１９記載の照度センサ。
【請求項２１】前記複数のフォトダイオードは透光性を
有する封止材料で封止されており、前記集光レンズは封
止材料と別体に形成されたレンズからなることを特徴と
する請求項１８記載の照度センサ。