JP2002250659A

JP2002250659A - 照度センサ

Info

Publication number: JP2002250659A
Application number: JP2001049159A
Authority: JP
Inventors: Kenji Okada; 健治岡田; Tsunehiro Kitamura; 常弘北村; Yukihiro Murata; 之広村田; Yoshinori Akinari; 芳範秋成
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】外乱光による誤動作を防止した照度センサを提
供する。【解決手段】フォトダイオードＤと、光電流を電圧に変
換し、適宜設定可能な増幅率で増幅する変換増幅部１０
と、変換増幅部１０から出力される増幅電圧Ｖｉｎを基
準電圧Ｖｒｅｆと比較し、比較結果に応じた２値の出力
電圧信号Ｖｏｕｔを出力することで外部のトライアック
Ｑを開閉制御して、照明負荷Ｌｐへの給電状態と給電停
止状態とを切り換える比較部２０と、比較部２０から帰
還された出力電圧信号Ｖｏｕｔに応じて外光の明るさに
対する増幅電圧Ｖｉｎの値を切り換える切換部１１とを
備える。外光が暗いときに比較部に外部のトライアック
Ｑを開閉制御させるように変換増幅部１０の増幅率を適
宜設定してときにも、切換部１０により外乱光耐量Ｌを
所定量以上に保って、外光のゆらぎ及び外乱光に対する
誤動作を防止することができる。

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、図１１に示すように、商用電
源Ｅと照明負荷Ｌｐとの間に挿入される例えば３端子双
方向サイリスタ（トライアック）Ｑなどのスイッチ要素
と、トライアックＱを制御する照度センサＡと、抵抗Ｒ
ｓｎ及びコンデンサＣｓｎの直列回路からなるスナバ回
路ＳＮとを備え、外光が規定の明るさ以下になるとトラ
イアックＱをオンして照明負荷Ｌｐを点灯させ、外光が
規定の明るさ以上になるとトライアックＱをオフして照
明負荷Ｌｐを消灯させる自動点滅器が提供されている。

【０００３】図１２に示すように、照度センサＡはプリ
ント基板６１に実装され、このプリント基板６１にはト
ライアックＱ、スナバ回路ＳＮを構成するコンデンサＣ
ｓｎ及び抵抗Ｒｓｎも実装される。さらに、プリント基
板６１にはトライアックＱに当接させた形で矩形状の放
熱板ＨＳが立設される。プリント基板６１には商用電源
Ｅ及び照明負荷Ｌｐとの接続用に２本の電線６２が接続
される。

【０００４】プリント基板６１を収納するケース６０
は、それぞれ合成樹脂により箱状に形成されたボディ６
３とカバー６４とを結合して形成される。プリント基板
６１は、ボディ６３に固定され、カバー６４は、組立孔
６４ａを通してボディ６３に螺合する組立ねじ（図示せ
ず）によってボディ６３と結合される。また、カバー６
４におけるボディ６３側の周部には鍔部６４ｂが形成さ
れ、鍔部６４ｂの一部には上述した各電線６２をケース
６０の外部に引き出すための一対の切欠部６４ｃが形成
されている。なお、ボディ６３にはＡＢＳ樹脂等が用い
られ、カバー６４には透光性を有するアクリル樹脂等が
用いられる。

【０００５】上記従来の照度センサＡは、例えば図１３
に示すように、所定の電圧を出力する定電圧回路１と、
外光の明るさに応じた光電流を発生するフォトダイオー
ドＤと、前記光電流を電圧に変換し、適宜設定可能な増
幅率で増幅する変換増幅部１０’と、変換増幅部１０’
から出力される増幅電圧Ｖｉｎを基準電圧Ｖｒｅｆと比
較し、比較結果に応じた２値の出力電圧信号Ｖｏｕｔを
出力することで外部のトライアックＱを開閉制御して、
照明負荷Ｌｐへの給電状態と給電停止状態とを切り換え
る比較部２０’とを備えている。

【０００６】フォトダイオードＤは、外光の明るさに応
じた光電流を発生する受光素子として近年になって注目
されて利用されているものであって、それまでは前記受
光素子としてＣｄＳ素子が用いられていた。ＣｄＳ素子
の代わりにフォトダイオダイオードＤが利用されるよう
になったのは、ＣｄＳ素子の製造時や廃棄時において環
境に対する負荷が大きいという問題があったからであ
る。

【０００７】変換増幅部１０’は、入力端間にフォトダ
イオードＤが接続されたオペアンプＯＰと、オペアンプ
ＯＰの反転入力端と出力端の間に接続される負帰還用の
可変抵抗Ｒ１とを備え、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を適宜設
定することによって、光電流が変換された電圧を前記抵
抗値に応じた増幅率で増幅し増幅電圧Ｖｉｎを出力す
る。このように光電流を電圧に変換する負帰還回路とし
て構成された変換増幅部１０’は、入力端間が仮想接地
されることで光電流を短絡電流に近い特性で利用し、外
光の明るさに対する増幅電圧Ｖｉｎにおいて高い直線性
を有している。

【０００８】比較部２０’は、定電圧回路１の出力電圧
を分圧する抵抗Ｒ２，Ｒ３の直列回路と、反転入力端に
オペアンプＯＰの出力端が接続され、非反転入力端に抵
抗Ｒ２，Ｒ３の接続点が接続されたコンパレータＣＰ
と、コンパレータＣＰの非反転入力端と出力端の間に接
続される抵抗Ｒ４とを備えている。

【０００９】上述のような照度センサＡでは、フォトダ
イオードＤが外光を受けると、外光の明るさに応じた光
電流を発生し、変換増幅部１０’が前記光電流を上述の
ように変換および増幅して増幅電圧Ｖｉｎを出力し、そ
して比較部２０’が、コンパレータＣＰで増幅電圧Ｖｉ
ｎを、抵抗Ｒ２，Ｒ３により定電圧回路１の出力電圧が
分圧された基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、比較結果に応じ
て出力端からＨレベル又はＬレベルの出力電圧信号Ｖｏ
ｕｔを出力する。例えば、増幅電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖ
ｒｅｆよりも大きければ、比較部２０’からＬレベルの
出力電圧信号Ｖｏｕｔが出力され、逆に増幅電圧Ｖｉｎ
が基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さければ、Ｈレベルの出力
電圧信号Ｖｏｕｔが出力される。これにより、自動点滅
器は、外光の明るさに応じて照度センサＡから出力され
る出力電圧信号Ｖｏｕｔによって、出力電圧信号Ｖｏｕ
ｔがＨレベルであればトライアックＱをオンして照明負
荷Ｌｐを点灯させ、出力電圧信号ＶｏｕｔがＬレベルで
あればトライアックＱをオフして照明負荷Ｌｐを消灯さ
せる。

【００１０】また、上記照度センサＡは、図１４に示す
ように、フォトダイオードＤ、コンデンサＣ、抵抗Ｒ１
〜Ｒ４、定電圧回路１、オペアンプＯＰ、コンパレータ
ＣＰを実装した基板５５を一つのパッケージ５０に収納
することによって構成されている。パッケージ５０は、
平板状のベース５１に筒状のカバー５２を覆着して形成
される。ベース５１には上記基板５５が固定され、カバ
ー５２においてフォトダイオードＤの受光面に対応する
部位（カバー５２の軸方向の一端面）には透光板５３が
装着される。したがって、フォトダイオードＤには透光
板５３を通して外光が入射する。

【００１１】ところで自動点滅器は、一般的に、外光の
明るさに応じて照明負荷Ｌｐを点灯させる点灯照度より
も、消灯させる消灯照度が大きくなるように構成されて
いる。一般に、消灯照度と点灯照度の照度差は外乱光耐
量と呼ばれ、自動点滅器では、短時間に点滅する誤動作
を防止するために適切な外乱光耐量を保つ必要がある。
これは、雲の流れなどによる太陽光のゆらぎ、車のヘッ
ドライトなどの閃光、自己に備えられた照明負荷Ｌｐか
らの光、周囲に配置された他の照明器具からの侵入光な
どの外乱光が照度センサＡに入射することにより、照明
器具が短時間で点滅するといった誤動作を防止するため
である。なお、前記誤動作を防止するために、外光の明
るさが変化しても所定期間変化後の明るさが保たれたと
きにのみ照明負荷Ｌｐを点灯又は消灯させるようなタイ
マ動作機能を自動点滅器に備えても良いが、タイマ動作
機能を付加することにより、自動点滅器を構成する回路
が複雑化し、機器全体の小型化が難しく、高コストとな
る欠点があるため有効な手段とは言い難い。

【００１２】そこで上記従来の照度センサＡでは、外乱
光耐量を保つために、抵抗Ｒ４をコンパレータＣＰに接
続することで、変換増幅部１０’の増幅電圧Ｖｉｎに対
する閾値にヒステリシスが付与されている。

【００１３】例えば、図１５に示すように、外光の明る
さＬｘが時刻ｔの経過とともに暗くなり、その後再び明
るくなるような場合には、照度センサＡは、外光の明る
さＬｘが次第に暗くなる経過途中の時刻ｔ１で、外光の
明るさＬ１に対応する変換増幅部１０’からの増幅電圧
Ｖｉｎが基準電圧Ｖｒｅｆより小さくなると、比較部２
０’からＨレベルの出力電圧信号Ｖｏｕｔを出力する。
ところが、上述とは逆に外光の明るさＬｘが次第に明る
くなる経過途中の時刻ｔ１’で、外光の明るさＬｘが明
るさＬ１になっても、コンパレータＣＰに上述のヒステ
リシスが付与されているので、依然として増幅電圧Ｖｉ
ｎが基準電圧Ｖｒｅｆより小さく、照度センサＡは、比
較部２０’からＨレベルの出力電圧信号Ｖｏｕｔを出力
し続ける。そして、外光の明るさＬｘがＬ１よりも明る
いＬ２になった時刻ｔ２で、変換増幅部１０’からの増
幅電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｒｅｆより大きくなると、照
度センサＡは比較部２０’からＬレベルの出力電圧信号
Ｖｏｕｔを出力する。このように消灯照度である明るさ
Ｌ２を点灯照度である明るさＬ１よりも明るくして、外
乱光により誤動作しない量の外乱光耐量Ｌを保ってい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動点滅器
には例えば操作部をスライドすることで変換増幅部１
０’の可変抵抗Ｒ１の抵抗値を変化させるスライド式の
動作設定スイッチが備えられてある。例えば、自動点滅
器の照明負荷Ｌｐを外光が暗いときに点灯又は消灯させ
るときには、動作設定スイッチの操作部を所定位置から
一方にスライドさせ、スライド幅Ｖｏｌに応じて可変抵
抗Ｒ１の抵抗値を増加させる。逆に、照明負荷Ｌｐを外
光が明るいときに点灯又は消灯させるときには、動作設
定スイッチの操作部を所定位置から前記一方と反対側に
スライドさせ、スライド幅Ｖｏｌに応じて可変抵抗Ｒ１
の抵抗値を減少させる。

【００１５】その結果、図１６に示すように、動作設定
スイッチの操作部を一方にスライドしてスライド幅Ｖｏ
ｌを増すと（図１６中右矢印方向）、可変抵抗Ｒ１の抵
抗値が小さくなって変換増幅部１０’の増幅率が減少
し、点灯照度Ｌ１および消灯照度Ｌ２はスライド幅Ｖｏ
ｌに略比例して増加する。上述とは逆に、操作部を前記
一方と反対側にスライドしてスライド幅Ｖｏｌを増すと
（図１６中左矢印方向）、可変抵抗Ｒ１の抵抗値が大き
くなって変換増幅部１０’の増幅率が増加し、点灯照度
Ｌ１および消灯照度Ｌ２は、反対側へのスライド幅Ｖｏ
ｌに略比例して減少する。

【００１６】しかし、点灯照度Ｌ１に対する消灯照度Ｌ
２の割合を示す動作照度比Ｌｒは、可変抵抗Ｒ１の抵抗
値で一義的に決定されるので、上述のようにスライド幅
Ｖｏｌを変化しても、図１７に示すように略一定に保た
れ、逆に、点灯照度Ｌ１と消灯照度Ｌ２の照度差である
外乱光耐量Ｌが、スライド幅Ｖｏｌに応じて変化する。

【００１７】すなわち、従来の照度センサＡでは、外光
の明るさＬｘが比較的に暗いときに照明負荷Ｌｐを点灯
又は消灯させようと、動作設定スイッチの操作部をスラ
イドさせ、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を大きく設定すると、
点灯照度Ｌ１及び消灯照度Ｌ２が小さくなる一方で外乱
光耐量Ｌも小さくなり、上述のような外乱光に対して誤
動作してしまうといった問題があった。なお、動作設定
スイッチを設けずに可変抵抗Ｒ１の抵抗値を固定した照
度センサＡであれば、上述のような問題は生じないが、
市場の要望から、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を設定可能とし
ている。

【００１８】そこで、図１８及び図１９に示すように、
動作設定スイッチの操作部のスライド幅Ｖｏｌを大きく
して点灯照度Ｌ１および消灯照度Ｌ２を小さくしたとき
にも、外乱光耐量Ｌを上述の外乱光に対して誤動作して
しまうことがない量以上に保つ必要があった。

【００１９】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、外乱光による誤動作を防止した照度センサを
提供する。

【００２０】

【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の発明は、外光の明るさに応じた光電流を
発生する受光素子と、前記光電流を電圧に変換し、適宜
設定可能な増幅率で増幅する変換増幅部と、変換増幅部
から出力される増幅電圧を基準電圧と比較し、比較結果
に応じた２値の出力電圧信号を出力する比較部と、比較
部から帰還された出力電圧信号に応じて外光の明るさに
対する増幅電圧の値を切り換える切換手段とを備えたこ
とを特徴とし、増幅電圧の値を切り換えることで相対的
に基準電圧にヒステリシスを付与でき、変換増幅部の増
幅率を適宜設定して基準電圧を相対的に低くした場合で
も、切換手段により増幅電圧が増加又は減少方向に切り
換えられるときの外光の明るさと、増幅電圧が逆方向に
切り換えられるときの外光の明るさとの照度差を、外光
のゆらぎ及び外乱光による誤動作の防止が可能な量以上
に保つことができる。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、切換手段は、比較部から帰還された出力電圧信号に
応じて、変換増幅部の増幅率を切り換えることを特徴と
し、比較的簡単な回路構成とすることができる。

【００２２】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、変換増幅部は、入力端間に受光素子が接続さ
れた演算増幅器と、前記演算増幅器の帰還用の可変抵抗
とを備えたことを特徴とし、演算増幅器の入力端間が仮
想接地されることによって、入力オフセット電圧を抑
え、受光素子からの光電流が短絡電流のように演算増幅
器に入力されて、変換増幅部の増幅電圧を受光素子から
の光電流に応じて精度良く増幅させることができる。

【００２３】請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか
の発明において、比較部は、変換増幅部から出力される
増幅電圧を基準電圧と比較するコンパレータと、前記コ
ンパレータが変換増幅部の増幅電圧に対する閾値にヒス
テリシスを付与する帰還用の抵抗とを備えたことを特徴
とし、前記ヒステリシスによって照度差を誤動作の防止
可能な量以上に確実に保つことができる。

【００２４】請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか
の発明において、変換増幅部は、少なくとも光電流を電
圧に変換する電流電圧変換部と、電流電圧変換部からの
出力電圧を所定の増幅率で増幅する増幅部とから成り、
上記切換手段と、前記増幅率を可変とする可変抵抗とが
前記増幅部に備えられ、切換手段は、増幅部の前記可変
抵抗に接続されたスイッチング素子を出力電圧信号に応
じてオン／オフして前記増幅率を切り換えることを特徴
とし、切換手段の切り換えによる増幅部の増幅率の変化
量を、増幅部の構成部品の定数設定により容易に大きく
することができ、その結果、照度差を誤動作の防止可能
な量以上に確実に保つことができ、また、スイッチング
素子が増幅部の増幅率を可変とする可変抵抗に接続され
ていることによって、スイッチング素子からの漏れ電流
による光電流への影響を抑えることができて、受光素子
の小型化を容易とすることができる。

【００２５】請求項６の発明は、請求項１〜４の何れか
の発明において、変換増幅部は、入力端間に受光素子が
接続される演算増幅器と、前記演算増幅器の帰還用の第
１及び第２の抵抗からなる直列回路と、一端が第１及び
第２の抵抗の接続点に接続され、他端が演算増幅器にお
ける光電流が入力される側と反対側の入力端と略同電位
の部位に接続される第３の抵抗と、第１〜３の抵抗の少
なくとも一部に並列接続し、出力電圧信号に応じてオン
／オフするスイッチング素子とを備えて、第１〜３の抵
抗のうち少なくとも１つを可変抵抗とし、切換手段は、
前記スイッチング素子と、前記スイッチング素子に並列
接続される第１〜３の何れかの抵抗とを備えて成ること
を特徴とし、演算増幅器の入力端間が仮想接地されるこ
とによって、入力オフセット電圧を抑え、受光素子から
の光電流が短絡電流のように演算増幅器に入力されて、
変換増幅部の増幅電圧を受光素子からの光電流に応じて
精度良く増幅させることができるとともに、切換手段の
スイッチング素子がオン／オフされたときの変換増幅部
の増幅率の変化量を、変換増幅部の定数設定により大き
くすることができ、その結果、照度差を誤動作の防止可
能な量以上に確実に保つことができ、また請求項５の発
明と比べて増幅部を備えていないことから、小型化を図
ることができる。

【００２６】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、摺動端子を有する可変抵抗を用いて第２及び第３の
抵抗の抵抗値を可変とし、スイッチング素子を第３の抵
抗の少なくとも一部に並列接続したことを特徴とし、請
求項６と同様の作用を奏する。

【００２７】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、印加電圧に応じて透過率が制御される光量調節部材
が受光素子の受光面の少なくとも一部に重複する形で取
り付けられ、切換手段は、比較部から帰還された出力電
圧信号に応じて前記印加電圧の値を変化させることを特
徴とし、出力電圧信号に応じて光量調節部材の透過率が
変化して変換増幅部の増幅電圧の値を切り換えること
で、相対的に基準電圧にヒステリシスを付与でき、変換
増幅部の増幅率を適宜設定して基準電圧を相対的に低く
した場合でも、人間の視感度では識別し難い外光のゆら
ぎ及び外乱光による誤動作の防止が可能な量以上に照度
差を保つことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態におけ
る基本構成は従来例と共通するために共通する部分につ
いては同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の
特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。

【００２９】本実施形態は、図１及び図２に示すよう
に、比較部２０から帰還された出力電圧信号Ｖｏｕｔに
応じて、外光の明るさに対する増幅電圧Ｖｉｎの値を切
り換える切換部１１を備えている。

【００３０】切換部１１は、変換増幅部１０の可変抵抗
Ｒ１に並列接続される例えばＦＥＴなどのスイッチング
素子Ｑ１及び抵抗Ｒ５の直列回路からなる。

【００３１】この切換部１１は、比較部２０の出力電圧
信号Ｖｏｕｔに応じてスイッチング素子Ｑ１がオン／オ
フし、オペアンプＯＰの入出力端間の抵抗値を、可変抵
抗Ｒ１の抵抗値と、可変抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ５の並列回
路の抵抗値とに切り換える。すなわち、切換部１１は、
出力電圧信号Ｖｏｕｔに応じて変換増幅部１０の増幅率
を切り換えるのである。

【００３２】例えば、外光が明るいときには、変換増幅
部１０の増幅電圧Ｖｉｎの値が基準電圧Ｖｒｅｆの値よ
りも大きく、コンパレータＣＰの出力端からはＬレベル
の出力電圧信号Ｖｏｕｔが出力され、スイッチング素子
Ｑ１がオフしている。これにより、オペアンプＯＰの入
出力端間の抵抗値は、抵抗Ｒ１の抵抗値であって、変換
増幅部１０は、前記抵抗値に応じた増幅率で増幅された
増幅電圧Ｖｉｎを出力している。

【００３３】逆に外光が暗いときには、変換増幅部１０
の増幅電圧Ｖｉｎの値が基準電圧Ｖｒｅｆの値よりも小
さく、コンパレータＣＰの出力端からはＨレベルの出力
電圧信号Ｖｏｕｔが出力され、スイッチング素子Ｑ１が
オンしている。これにより、オペアンプＯＰの入出力端
間の抵抗値は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ５の並列回路の抵抗
値であって、変換増幅部１０は、前記抵抗値に応じ、上
述の外光が明るいときよりも小さい増幅率で増幅された
増幅電圧Ｖｉｎを出力している。

【００３４】ここで、外光の明るさが変化する場合にお
ける本実施形態の動作について、図１５に基づいてを説
明する。

【００３５】外光の明るさＬｘが明るい時刻ｔ０から次
第に暗くなる時刻ｔ１までは、変換増幅部１０の増幅率
が高く設定されている。しかし、時刻ｔ１で外光の明る
さがＬ１になって増幅電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｒｅｆよ
りも小さくなると、比較部２０のコンパレータＣＰは出
力電圧信号ＶｏｕｔをＬレベルからＨレベルに変える。
これに応じてトライアックＱがターンオンして照明負荷
Ｌｐに電力が供給されるとともに、切換部１１が変換増
幅部１０の増幅率を小さい値に切り換える。変換増幅部
１０の増幅率が小さく設定された結果、増幅電圧Ｖｉｎ
に対する閾値である基準電圧Ｖｒｅｆが相対的に高めら
れて基準電圧Ｖｒｅｆにヒステリシスが付与された状態
とすることができる。これにより、再び外光が明るくな
って時刻ｔ１’で外光の明るさがＬ１になっても、増幅
電圧Ｖｉｎは基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さく、比較部２
０のコンパレータＣＰは照明負荷Ｌｐに電力を供給させ
続ける。そして、外光の明るさがＬ１よりも明るいＬ２
となり、明るさＬ２に応じた増幅電圧Ｖｉｎが基準電圧
Ｖｒｅｆよりも大きくなると、比較部２０のコンパレー
タＣＰは、出力電圧信号ＶｏｕｔをＨレベルからＬレベ
ルに戻す。これにより、トライアックＱがターンオフし
て照明負荷Ｌｐへの電力供給が停止されて照明負荷Ｌｐ
が消灯するとともに、切換部１１が変換増幅部１０の増
幅率を大きい値に切り換える。

【００３６】これにより本実施形態では、変換増幅部１
０の増幅率を切り換えることで相対的に基準電圧Ｖｒｅ
ｆにヒステリシスを付与でき、外光が暗いときに照明負
荷Ｌｐを点灯又は消灯するように動作設定スイッチの操
作部を操作してスライド幅Ｖｏｌを変え可変抵抗Ｒ１の
抵抗値を変化させることで相対的に基準電圧Ｖｒｅｆを
低くした場合でも、明るさＬ１，Ｌ２の差、つまり点灯
照度と消灯照度の照度差である外乱光耐量Ｌが従来例の
ように小さくなることなく、図３及び図４に示すよう
に、外乱光耐量Ｌを外光のゆらぎ及び外乱光による誤動
作の防止が可能な量以上に保つことができる。

【００３７】また、本実施形態では、従来例と同様、コ
ンパレータＣＰが変換増幅部１０の増幅電圧Ｖｉｎに対
する閾値にヒステリシスを付与するフィードバック用の
抵抗Ｒ４を備えているので、このヒステリシスによって
外乱光耐量Ｌを誤動作の防止可能な量以上に確実に保つ
ことができる。

【００３８】さらに、本実施形態においても従来例と同
様、オペアンプＯＰに負帰還用の可変抵抗Ｒ１を接続
し、オペアンプＯＰの入力端間にフォトダイオードＤを
接続していることによって、オペアンプＯＰの入力端間
が仮想接地された状態となる。これにより、オペアンプ
ＯＰの入力オフセット電圧を抑え、フォトダイオードＤ
からの光電流を短絡電流のようにオペアンプＯＰに入力
させて、変換増幅部１０の増幅電圧Ｖｉｎを、フォトダ
イオードＤからの光電流に応じて精度良く増幅させるこ
とができる。

【００３９】ところで本実施形態の照度センサでは、フ
ォトダイオードＤを１つ備えたが、図５（ａ）に示すよ
うに、４つのフォトダイオードＤが直列に接続された直
列回路を備えても良い。

【００４０】このフォトダイオードＤの直列回路は、図
５（ｂ）に示すように、半導体などから成る略矩形平板
状のチップＤａと、チップＤａの表面に形成された電極
５を有する４つのセルＤｂとで構成される。また、チッ
プＤａには遮光壁６が各セルＤｂ間に立設されており、
各セルＤａから例えば反射などによって他のセルＤａ側
へ光が漏れるのを防いでいる。そして、上述のように形
成された４つのフォトダイオードＤの直列回路が、基板
５５に実装されてパッケージ５０に収納される。

【００４１】これら４つのフォトダイオードＤは、それ
ぞれ各別の検知領域を有しており、前記直列回路に流れ
る電流は、４個のフォトダイオードＤが発生する光電流
のうち、電流値の最も小さい光電流に制限されるので、
変換増幅部１０から出力される増幅電圧Ｖｉｎの値は、
４つの検知領域のうち最も照度の低い検知領域の明るさ
に対応した電圧値となる。したがって、４つの検知領域
の一部に指向性の鋭い光や一過性の光が照射され、前記
検知領域に対応するフォトダイオードＤの光電流が増加
したとしても、４つのフォトダイオードＤ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なく、外乱光
による誤動作を防止することができるのである。（実施形態２）本実施形態における基本構成は実施形態
１と共通するために共通する部分については同一の符号
を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分に
ついてのみ詳細に説明する。

【００４２】本実施形態の変換増幅部１０は、図６に示
すように、フォトダイオードＤからの光電流を電圧に変
換し増幅する電流電圧変換部１２と、電流電圧変換部１
２からの出力電圧を所定の増幅率で増幅する増幅部１３
とからなる。

【００４３】電流電圧変換部１２は、オペアンプＯＰと
負帰還用の抵抗Ｒ１０とを備えている。

【００４４】増幅部１３は、非反転入力端がオペアンプ
ＯＰの出力端に接続されるオペアンプＯＰ１と、オペア
ンプＯＰ１の反転入力端に一端が接続され他端が接地さ
れる抵抗Ｒ６と、オペアンプＯＰ１の出力端に一端が接
続され他端が接地される可変抵抗Ｒ８及び抵抗Ｒ９の直
列回路と、オペアンプＯＰ１の反転入力端と可変抵抗Ｒ
８の摺動端子との間に接続される抵抗Ｒ７と、抵抗Ｒ９
に並列接続され、比較部２０からの出力電圧信号に応じ
てオン／オフする例えばＦＥＴなどのスイッチング素子
Ｑ２とを備えている。また、本実施形態の切換部１１
は、抵抗Ｒ９及びスイッチング素子Ｑ２から構成され
る。

【００４５】このような増幅部１３は、可変抵抗Ｒ８の
摺動端子の位置をずらすことで、オペアンプＯＰ１の入
出力端間の抵抗値が変化して、増幅率を可変とし、さら
に切換部１１のスイッチング素子Ｑ２がオン／オフされ
ることで抵抗Ｒ９の両端を短絡又は開放して、増幅率を
切り換えるのである。

【００４６】これにより本実施形態では、切換部１１の
切り換えによる増幅部１３からの増幅電圧Ｖｉｎの変化
量を、増幅部１３の構成部品の定数設定により容易に大
きくすることができる。その結果、点灯照度と消灯照度
との照度差である外光乱耐量Ｌを外乱光による誤動作の
防止が可能な量以上に確実に保つことができる。また、
出力電圧信号に応じてオン／オフするスイッチング素子
Ｑ２が、増幅部１３の増幅率を可変とする可変抵抗Ｒ８
に接続されて増幅部１３の入力側と切り離されているの
で、スイッチング素子Ｑ２の漏れ電流による光電流への
影響を抑えることができて、フォトダイオードＤの小型
化を容易とすることができる。（実施形態３）本実施形態における基本構成は実施形態
１と共通するために共通する部分については同一の符号
を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分に
ついてのみ詳細に説明する。

【００４７】本実施形態の変換増幅部１０は、図７に示
すように、オペアンプＯＰと、オペアンプの負帰還用の
第１及び第２の抵抗Ｒ１，Ｒ１３の直列回路と、第１及
び第２の抵抗Ｒ１，Ｒ１３の接続点に一端が接続され、
他端が接地された第３の抵抗たる抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の
直列回路と、抵抗Ｒ１２に並列接続され、出力電圧信号
に応じてオン／オフされるスイッチング素子Ｑ３とを備
えている。また、本実施形態の切換部１１は、抵抗Ｒ１
１，Ｒ１２の直列回路及びスイッチング素子Ｑ３からな
り、第１の抵抗Ｒ１を可変抵抗としている。

【００４８】上述のような変換増幅部１０では、第１の
抵抗Ｒ１が操作されることによって、光電流が変換され
た電圧が第１の抵抗Ｒ１の抵抗値に応じた増幅率で増幅
され、比較部２０からの出力電圧信号Ｖｏｕｔに応じて
スイッチング素子Ｑ３がオン／オフされることによっ
て、第３の抵抗のうち抵抗Ｒ１２の両端が短絡又は開放
して、増幅率が切り換わるのである。

【００４９】本実施形態では、実施形態１又は２と同
様、オペアンプＯＰの入力端間が仮想接地されること
で、入力オフセット電圧を抑え、変換増幅部１０の増幅
電圧ＶｉｎをフォトダイオードＤからの光電流に応じて
精度良く増幅させることができる。また、スイッチング
素子Ｑ３をオン／オフすることで変換増幅部１０からの
増幅電圧Ｖｉｎの変化量を、変換増幅部１０の第１〜第
３の抵抗Ｒ１，Ｒ１１〜Ｒ１３の定数設定により、大き
くすることができる。その結果、外乱光耐量Ｌを外乱光
による誤動作の防止が可能な量以上に確実に保つことが
でき、また実施形態２と比べて増幅部１３を備えていな
いことから、小型化を図ることができる。

【００５０】ところで、本実施形態では第１の抵抗Ｒ１
を可変抵抗としたが、第１の抵抗Ｒ１を可変抵抗とせ
ず、抵抗Ｒ１３を、摺動端子を有する可変抵抗としても
良い。この場合、図８に示すように、第１の抵抗Ｒ１の
一端は、抵抗Ｒ１３の摺動端子に接続され、第２の抵抗
は、抵抗Ｒ１３における摺動端子からオペアンプＯＰの
出力端に接続される側の部分からなり、第３の抵抗は、
抵抗Ｒ１３における摺動端子から抵抗Ｒ１１側の部分
と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２との直列回路からなる。そし
て、抵抗Ｒ１３の摺動端子の位置をずらすことで、第２
及び第３の抵抗の抵抗値を可変とする。（実施形態４）本実施形態における基本構成は実施形態
１〜３と共通するために共通する部分については同一の
符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部
分についてのみ詳細に説明する。

【００５１】本実施形態では、図９に示すように、印加
電圧に応じて透過率が制御される光量調節部材たる略矩
形平板状の液晶板ＬＣと、液晶板ＬＣに電圧を印加する
電圧印加部３０とを備えており、本実施形態の切換部１
１は、比較部２０からの出力電圧信号Ｖｏｕｔに応じて
電圧印加部３０に前記印加電圧の値を変化させる。

【００５２】この液晶板ＬＣは、図１０に示すように、
略矩形枠状のホルダＬＣ１に周部が保持される。そし
て、ホルダＬＣ１は、ホルダＬＣ１の四隅から液晶板Ｌ
Ｃに略垂直な方向に立設された各脚部ＬＣ２を、基板５
５に穿設された挿通孔５５ａに挿通することで基板５５
に固定させる。このとき、液晶板ＬＣは、基板５５上に
実装されたフォトダイオードＤの受光面を覆った形とな
る。したがって、フォトダイオードＤには透光板５３お
よび液晶板ＬＣを通して外光が入射し、透光板５３を通
った外光は液晶板ＬＣによって適宜減光されてフォトダ
イオードＤに入射することになる。

【００５３】外光が暗く比較部２０からＨレベルの出力
電圧信号Ｖｏｕｔが出力されているときには、切換部１
１は、電圧印加部３０に液晶板ＬＣへの印加電圧を小さ
くして液晶板ＬＣの透過率を小さくさせ、また逆に、外
光が明るく比較部２０からＬレベルの出力電圧信号が出
力されているときには、切換部１１は、電圧印加部３０
に液晶板ＬＣへの印加電圧を小さくして液晶板ＬＣの透
過率を大きくさせる。これにより切換部１１は、出力電
圧信号Ｖｏｕｔに応じて液晶板ＬＣの透過率を変えるこ
とでフォトダイオードＤに入射する光の光量を変化さ
せ、変換増幅部１０の外光の明るさに対する増幅電圧Ｖ
ｉｎの値を切り換えるのである。

【００５４】上述のように本実施形態では、切換部１１
が出力電圧信号Ｖｏｕｔに応じて印加電圧の値を変化さ
せることで、液晶板ＬＣの透過率を変化させ、変換増幅
部１０の増幅電圧Ｖｉｎの値を切り換えることによっ
て、相対的に基準電圧Ｖｒｅｆにヒステリシスを付与で
き、外光が暗いときに照明負荷Ｌｐを点灯又は消灯する
ように可変抵抗Ｒ１の抵抗値を変化させて相対的に基準
電圧Ｖｒｅｆを低くした場合でも、外乱光耐量Ｌを外光
のゆらぎ及び外乱光による誤動作の防止が可能な量以上
に保つことができる。

【００５５】

【発明の効果】請求項１の発明は、外光の明るさに応じ
た光電流を発生する受光素子と、前記光電流を電圧に変
換し、適宜設定可能な増幅率で増幅する変換増幅部と、
変換増幅部から出力される増幅電圧を基準電圧と比較
し、比較結果に応じた２値の出力電圧信号を出力する比
較部と、比較部から帰還された出力電圧信号に応じて外
光の明るさに対する増幅電圧の値を切り換える切換手段
とを備えたので、増幅電圧の値を切り換えることで相対
的に基準電圧にヒステリシスを付与でき、変換増幅部の
増幅率を適宜設定して基準電圧を相対的に低くした場合
でも、切換手段により増幅電圧が増加又は減少方向に切
り換えられるときの外光の明るさと、増幅電圧が逆方向
に切り換えられるときの外光の明るさとの照度差を、外
光のゆらぎ及び外乱光による誤動作の防止が可能な量以
上に保つことができるという効果がある。

【００５６】請求項２の発明は、切換手段は、比較部か
ら帰還された出力電圧信号に応じて、変換増幅部の増幅
率を切り換えるので、比較的簡単な回路構成とすること
ができるという効果がある。

【００５７】請求項３の発明は、変換増幅部は、入力端
間に受光素子が接続された演算増幅器と、前記演算増幅
器の帰還用の可変抵抗とを備えたので、演算増幅器の入
力端間が仮想接地されることによって、入力オフセット
電圧を抑え、受光素子からの光電流が短絡電流のように
演算増幅器に入力されて、変換増幅部の増幅電圧を受光
素子からの光電流に応じて精度良く増幅させることがで
きるという効果がある。

【００５８】請求項４の発明は、比較部は、変換増幅部
から出力される増幅電圧を基準電圧と比較するコンパレ
ータと、前記コンパレータが変換増幅部の増幅電圧に対
する閾値にヒステリシスを付与する帰還用の抵抗とを備
えたので、前記ヒステリシスによって照度差を誤動作の
防止可能な量以上に確実に保つことができるという効果
がある。

【００５９】請求項５の発明は、変換増幅部は、少なく
とも光電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、電流電
圧変換部からの出力電圧を所定の増幅率で増幅する増幅
部とから成り、上記切換手段と、前記増幅率を可変とす
る可変抵抗とが前記増幅部に備えられ、切換手段は、増
幅部の前記可変抵抗に接続されたスイッチング素子を出
力電圧信号に応じてオン／オフして前記増幅率を切り換
えるので、切換手段の切り換えによる増幅部の増幅率の
変化量を、増幅部の構成部品の定数設定により容易に大
きくすることができ、その結果、照度差を誤動作の防止
可能な量以上に確実に保つことができ、また、スイッチ
ング素子が増幅部の増幅率を可変とする可変抵抗に接続
されていることによって、スイッチング素子からの漏れ
電流による光電流への影響を抑えることができて、受光
素子の小型化を容易とすることができるという効果があ
る。

【００６０】請求項６の発明は、変換増幅部は、入力端
間に受光素子が接続される演算増幅器と、前記演算増幅
器の帰還用の第１及び第２の抵抗からなる直列回路と、
一端が第１及び第２の抵抗の接続点に接続され、他端が
演算増幅器における光電流が入力される側と反対側の入
力端と略同電位の部位に接続される第３の抵抗と、第１
〜３の抵抗の少なくとも一部に並列接続し、出力電圧信
号に応じてオン／オフするスイッチング素子とを備え
て、第１〜３の抵抗のうち少なくとも１つを可変抵抗と
し、切換手段は、前記スイッチング素子と、前記スイッ
チング素子に並列接続される第１〜３の何れかの抵抗と
を備えて成るので、演算増幅器の入力端間が仮想接地さ
れることによって、入力オフセット電圧を抑え、受光素
子からの光電流が短絡電流のように演算増幅器に入力さ
れて、変換増幅部の増幅電圧を受光素子からの光電流に
応じて精度良く増幅させることができるとともに、切換
手段のスイッチング素子がオン／オフされたときの変換
増幅部の増幅率の変化量を、変換増幅部の定数設定によ
り大きくすることができ、その結果、照度差を誤動作の
防止可能な量以上に確実に保つことができ、また請求項
５の発明と比べて増幅部を備えていないことから、小型
化を図ることができるという効果がある。

【００６１】請求項７の発明は、摺動端子を有する可変
抵抗を用いて第２及び第３の抵抗の抵抗値を可変とし、
スイッチング素子を第３の抵抗の少なくとも一部に並列
接続したので、請求項６と同様の効果を奏する。

【００６２】請求項８の発明は、印加電圧に応じて透過
率が制御される光量調節部材が受光素子の受光面の少な
くとも一部に重複する形で取り付けられ、切換手段は、
比較部から帰還された出力電圧信号に応じて前記印加電
圧の値を変化させるので、出力電圧信号に応じて光量調
節部材の透過率が変化して変換増幅部の増幅電圧の値を
切り換えることで、相対的に基準電圧にヒステリシスを
付与でき、変換増幅部の増幅率を適宜設定して基準電圧
を相対的に低くした場合でも、人間の視感度では識別し
難い外光のゆらぎ及び外乱光による誤動作の防止が可能
な量以上に照度差を保つことができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す概略構成ブロック図である。

【図２】同上の概略回路図である。

【図３】同上の動作説明図である。

【図４】同上の他の動作説明図である。

【図５】同上の複数のフォトダイオードを示す（ａ）は
回路構成図、（ｂ）は斜視図である。

【図６】実施形態２を示す概略回路図である。

【図７】実施形態３を示す概略回路図である。

【図８】同上の他の概略回路図である。

【図９】実施形態４を示す概略構成ブロック図である。

【図１０】同上の液晶板及びホルダー並びに基板の斜視
図である。

【図１１】自動点滅器の概略回路構成図である。

【図１２】同上の分解斜視図である。

【図１３】従来例を示す概略回路図である。

【図１４】同上の分解斜視図である。

【図１５】同上の動作説明図である。

【図１６】同上の他の動作説明図である。

【図１７】同上のさらに他の動作説明図である。

【図１８】同上の問題点を解決した状態を示す比較用の
動作説明図である。

【図１９】同上の問題点を解決した状態を示す比較用の
他の動作説明図である。

【符号の説明】

１定電圧回路１０変換増幅部１１切換部２０比較部Ｄフォトダイオード

フロントページの続き (72)発明者村田之広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Ｆターム(参考） 2G065 AA03 AB04 BA09 BB19 BC10 BC14 BC20 CA05 CA06 3K073 AA12 AA28 AB01 BA28 CF00 CF13 CF18 CG02 CG03 CG08 CG23 CG24 CG33 CJ14 CJ16 CJ22 5J050 AA13 AA49 BB16 CC07 DD06 EE17 EE31 EE35 FF10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外光の明るさに応じた光電流を発生する
受光素子と、前記光電流を電圧に変換し、適宜設定可能
な増幅率で増幅する変換増幅部と、変換増幅部から出力
される増幅電圧を基準電圧と比較し、比較結果に応じた
２値の出力電圧信号を出力する比較部と、比較部から帰
還された出力電圧信号に応じて外光の明るさに対する増
幅電圧の値を切り換える切換手段とを備えたことを特徴
とする照度センサ。
【請求項２】切換手段は、比較部から帰還された出力
電圧信号に応じて、変換増幅部の増幅率を切り換えるこ
とを特徴とする請求項１記載の照度センサ。
【請求項３】変換増幅部は、入力端間に受光素子が接
続された演算増幅器と、前記演算増幅器の帰還用の可変
抵抗とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の
照度センサ。
【請求項４】比較部は、変換増幅部から出力される増
幅電圧を基準電圧と比較するコンパレータと、前記コン
パレータが変換増幅部の増幅電圧に対する閾値にヒステ
リシスを付与する帰還用の抵抗とを備えたことを特徴と
する請求項１〜３の何れかに記載の照度センサ。
【請求項５】変換増幅部は、少なくとも光電流を電圧
に変換する電流電圧変換部と、電流電圧変換部からの出
力電圧を所定の増幅率で増幅する増幅部とから成り、上
記切換手段と、前記増幅率を可変とする可変抵抗とが前
記増幅部に備えられ、切換手段は、増幅部の前記可変抵
抗に接続されたスイッチング素子を出力電圧信号に応じ
てオン／オフして前記増幅率を切り換えることを特徴と
する請求項１〜４の何れかに記載の照度センサ。
【請求項６】変換増幅部は、入力端間に受光素子が接
続される演算増幅器と、前記演算増幅器の帰還用の第１
及び第２の抵抗からなる直列回路と、一端が第１及び第
２の抵抗の接続点に接続され、他端が演算増幅器におけ
る光電流が入力される側と反対側の入力端と略同電位の
部位に接続される第３の抵抗と、第１〜３の抵抗の少な
くとも一部に並列接続し、出力電圧信号に応じてオン／
オフするスイッチング素子とを備えて、第１〜３の抵抗
のうち少なくとも１つを可変抵抗とし、切換手段は、前
記スイッチング素子と、前記スイッチング素子に並列接
続される第１〜３の何れかの抵抗とを備えて成ることを
特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の照度センサ。
【請求項７】摺動端子を有する可変抵抗を用いて第２
及び第３の抵抗の抵抗値を可変とし、スイッチング素子
を第３の抵抗の少なくとも一部に並列接続したことを特
徴とする請求項６記載の照度センサ。
【請求項８】印加電圧に応じて透過率が制御される光
量調節部材が受光素子の受光面の少なくとも一部に重複
する形で取り付けられ、切換手段は、比較部から帰還さ
れた出力電圧信号に応じて前記印加電圧の値を変化させ
ることを特徴とする請求項１記載の照度センサ。