JP2015165184A - 紫外線検出装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線の有無または紫外線量を正確に表す電子情報を得ることができる上に、一定光量の光源のための発光素子等を必要としなくて、実装面積が小さく、かつ、安価な紫外線検出装置およびそれを備えた電子機器を提供すること。【解決手段】紫外線検出装置は、紫外線の量に応じて変色する変色層４０１と、変色層４０１の色合いを検知する第１の色検知センサー１０２と、外部可視光の色合いを検出する第２の色検知センサー５０２とを有する。第１の色検知センサー１０２の出力値を第２の色検知センサー５０２の出力値により補正することによって、外部入射光の色合いの変動に影響を受けることなく、精確に紫外線量を電子情報として得ることができる。【選択図】図７

Description

この発明は、紫外線検出装置およびそれを備えた電子機器に関する。

近年、健康環境に関する家電、電子機器の市場分野が広がりを見せており、中でも地球環境の変化も相まって、外出時などに太陽より受ける紫外線量についての関心が高まっている。紫外線量の強さを簡易に得る方法として、紫外線量に応じて変色する材料、その材料を備えた紫外線検出装置が提案されている。

従来、この種の紫外線検出装置としては、特許文献１（特開２００７−２７８９０４号公報）に記載のものがある。この紫外線検出装置は、有機フォトクロミック物質を含む色変化表示体を備え、この色変化表示体の紫外線量に応じた色変化を、検出者が目視にて判断して、紫外線量を得るものである。

しかしながら、上記紫外線検出装置では、色変化表示体の紫外線量に応じた色変化を目視で判断するため、紫外線量を正確に電気信号として得ることができないという問題がある。

一方、紫外線量を電気的な信号として得る紫外線検出装置としては、ＧａＡｓＰフォトダイオードまたはＧａＮショットキーダイオードを利用したＵＶ（紫外線）センサーが市販されている。このＵＶセンサーは紫外線量に応じた電気信号を得ることが可能であり、目視による色判定よりも高い精度の紫外線情報が得られる。

しかしながら、上記ＵＶセンサーは、ＧａＡｓＰフォトダイオードやＧａＮショットキーダイオードを必要とするため、高価であるという問題がある。特に、携帯電子機器において、紫外線量の検知のために、このＵＶセンサーを用いると、ＧａＡｓＰフォトダイオード等の非シリコン系の高価な電子部品の搭載が必要になって、コスト的に採用することができないという問題がある。

なお、汎用シリコンＩＣ（集積回路）は、安価ではあるが、紫外線に対する感度が殆ど得られないため、高価であっても、上記ＧａＡｓＰフォトダイオードやＧａＮショットキーダイオード等が必要とされる。

そこで、比較的安価な紫外線検出装置として、特許文献２（特開２０１０−２４３２５２号公報）に記載のものがある。この紫外線検出装置は、筐体に、受けた紫外線量に応じて変色濃度が変化する調光レンズを設け、上記筐体内に、この調光レンズの側面に一定光量の光を照射する光源と、この調光レンズを透過した光源からの光を受光する受光素子とを配置している。そして、紫外線量に応じた調光レンズの変色濃度を受光素子の受光量の変化によって検知して、紫外線量を表す電気信号を得るようにしている。

しかしながら、上記紫外線検出装置は、それを携帯電子機器等に搭載する場合、検出用の一定光量の発光ダイオード等の光源が必要であるため、携帯電子機器に大きな実装面積を必要とし、かつ、一定光量の光源が必要であるため、未だ高価であるという問題がある。

特開２００７−２７８９０４号公報 特開２０１０−２４３２５２号公報

そこで、この発明の課題は、紫外線量を正確に表す電気信号を得ることができる上に、一定光量の光源のための発光素子等を必要としなくて、実装面積が小さく、かつ、安価な紫外線検出装置およびそれを備えた電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の紫外線検出装置は、
外部から受光した紫外線の量に応じて変色する変色層と、
上記変色層の色を検知する第１の色検知センサーと
を備えて、
上記第１の色検知センサーで検出した上記変色層の色合いにより紫外線の有無または紫外線量を検出することを特徴としている。

上記構成の紫外線検出装置において、外部紫外線の量に応じて、変色層が変色し、この変色した変色層の色合いが第１の色検知センサーによって検知されて、紫外線の有無または紫外線量が、第１の色検知センサーからの電気信号により正確に検出される。

このように、この紫外線検出装置では、紫外線を直接検出するのではなくて、紫外線の量に応じて変色した変色層の色合いを、第１の色検知センサーで検出して、紫外線量を検出するので、高価なＧａＡｓＰフォトダイオードやＧａＮショットキーダイオード等の非シリコン系のダイオードを必要としなくて、安価なシリコン系の汎用半導体素子によって、第１の色検知センサーを構成することができ、この紫外線検出装置自体を安価に製造できる。

さらに、この紫外線検出装置では、外部からの紫外線量に応じて変色した変色層の色合いを第１の色検知センサーで検出して、その色合いで紫外線量を検出していて、透過した光量で紫外線量を検出しているのではないので、別途、一定光量の発光ダイオード等の光源を必要としなく、その分、部品点数が少なくなる。したがって、この紫外線検出装置は、部品点数が少ないから、安価であり、かつ、電子機器に実装する場合、実装面積が小さいという利点を有する。

携帯電話等の携帯電子機器においては、紫外線の量を検出して表示する機能は、多くの場合、絶対的に必要となる機能ではないため、携帯電子機器の電子部品点数を増やすことなく、小型、簡易かつ安価な構成で、紫外線の量を電気的信号として検出することが切に要望されている。この発明は、その要望に応えたものである。

なお、上記第１の色検知センサーは、変色層からの透過光によって変色層の色合いを検知してもよく、あるいは、変色層からの反射光によって変色層の色合いを検知してもよい。

１実施形態では、
上記変色層は外部可視光を透過し、上記第１の色検知センサーは、上記変色層の透過光の色を検出し、上記変色層の色合いに応じた上記透過光の色合いにより紫外線の有無または紫外線量を検出する。

上記実施形態によれば、上記変色層を透過した外部可視光の色合いが第１の色検知センサーに検出されて、紫外線の有無または紫外線量が検出される。このように、上記変色層を透過した外部可視光の色合いによって、変色層の色合いを検出しているので、変色層の色合いを正確に検出して、紫外線の有無または紫外線量を正確に検出できる。

また、この実施形態によれば、上記第１の色検知センサーは、変色層を透過した外部可視光を受ける位置に配置されることになるので、第１の色検知センサーは、紫外線によって変色して紫外線を遮蔽する機能を有する変色層によって、外部からの紫外線から保護されることになって、その損傷が防止される。

また、１実施形態では、
外部から受光した外部可視光の色を検出する第２の色検知センサーを
備え、
外部可視光の色合いに応じた上記第２の色検知センサーの出力値により、上記変色層の色合いに応じた上記第１の色検知センサーの出力値を補正する。

この実施形態では、外部可視光の色合いに応じた第２の色検知センサーからの出力値によって、変色層の色合いに応じた第１の色検知センサーからの出力値が補正される。したがって、変色層の色合に対する外部可視光の色合の変化の影響を除去して、変色層固有の色合の変化を正確に検出して、紫外線の有無または紫外線量を精度高く電子情報として得ることができる。

上記第１の色検知センサーの出力値の補正は、例えば、第１の色検知センサーの出力値から第２の色検知センサーの出力値を減算してもよく、あるいは、第２の色検知センサーの出力値にある係数をかけて減算するなどして行われる。

また、１実施形態では、
上記第１および第２の色検知センサーは、赤色光、緑色光、青色光の量を検出するＲＧＢカラーセンサーであり、
上記第１の色検知センサーが出力する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の出力値を、上記第２の色検知センサーが出力する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の出力値により補正する。

上記実施形態では、上記第１および第２の色検知センサーはＲＧＢカラーセンサーであるから、汎用品が使用できて、簡易かつ安価であり、かつ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の出力値の補正ができて、色合いを正確に検出することができる。

また、１実施形態では、
外部可視光の照度を検出する照度検出手段を備え、
上記照度検出手段が検出した照度が予め定めたられた値よりも低いときの上記第１の色検知センサーの出力値の第１の色検知センサーの初期値からの変動分に基づいて、紫外線量の算出を補正する。

上記実施形態では、上記第１の色検知センサーの紫外線がないときの初期値（例えば、工場出荷時の値）と、上記照度検出手段が検出した外部可視光の照度が予め定めたられた値よりも低いときの上記第１の色検知センサーの出力値との変動分に基づいて、紫外線量の算出が補正される。

外部可視光の照度が低いとき、つまり、外部可視光の照度が予め定めたられた値よりも低いときは、紫外線が少ない環境である。

この実施形態では、外部可視光の照度が予め定めたられた値よりも低いときの上記第１の色検知センサーの出力値の初期値からの変動分に基づいて、紫外線量の算出を補正するから、変色層が経年変化等によって、劣化しても、その影響を補償することができる。

このように、この実施形態は、紫外線が少ない環境である低照度で、変色層の色状態を確認し、補正を行っているので、紫外線の絶対量を精度高く検出することができる。

上記照度検出手段は、第１の色検知センサーと一体に設けてもよく、あるいは、別体に設けてもよい。あるいは、既存の携帯電子機器が有する照度センサーをこの照度検出手段として共用してもよい。

また、１実施形態は、
筺体を備え、
この筺体内に第１の色検知センサーが設けられ、
上記変色層は上記筺体の内外を仕切って、上記第１の色検知センサーを紫外線から保護する。

上記実施形態では、上記変色層が筐体の内外を仕切り、上記変色層の色を検知する第１の色検知センサーは、上記筐体内に設けられているから、第１の色検知センサーは、筐体および変色層によって、紫外線から保護され、その損傷が防止される。

また、１実施形態では、
上記第１および第２の色検出センサーは、夫々、赤、緑、青のフィルターを有し、
上記赤、緑、青のフィルターは、同一シリコン基板上に形成され、かつ、隣接して配置されている。

上記実施形態では、上記第１および第２の色検出センサーの赤、緑、青のフィルターは、同一シリコン基板上に形成され、かつ、隣接して配置されているから、上記第１および第２の色検出センサーは、同じ状態におかれ、同様な紫外線、可視光線、赤外線等を受けるから、変色層の色合いを検出する第１の色検出センサーの出力値を、第２の色検出センサーの出力値で精度高く補正をすることができる。

この発明の電子機器は、
上述の紫外線検出装置を備える。

この電子機器は、上記紫外線検出装置を備えるから、紫外線量を正確に検出できる上に、小型、安価である。

この発明の紫外線検出装置は、紫外線量を直接検出するのではなくて、紫外線の量に応じて変色する変色層の色合いを、第１の色検知センサーで検出して、紫外線量を検出するので、紫外線量を正確に電気信号として得ることができる上に、高価なＧａＡｓＰフォトダイオードやＧａＮショットキーダイオード等の非シリコン系のダイオードを必要としなく、第１の色検知センサーをシリコン系の安価な半導体素子で製作できて、安価であるという利点を有する。

また、この発明の紫外線検出装置は、外部からの紫外線量に応じて変色した変色層の色合いを第１の色検知センサーで検出して、その色合いで紫外線量を検出していて、透過した光量で紫外線量を検出しているのではないので、別途、一定光量の発光ダイオード等の光源を必要としなくて、部品点数が少なく、安価で、かつ、電子機器への実装面積が小さいという利点を有する。

この発明の電子機器は、上記紫外線検出装置を備えるから、紫外線量を正確に検出できる上に、小型、安価であるという利点を有する。

この発明の第１実施形態の紫外線検出装置の模式図である。 上記紫外線検出装置の第１の色検知センサーの出力特性を示す図である。 図３（Ａ），（Ｂ）は、上記紫外線検出装置の外部紫外線が無い状態と、外部紫外線が有る状態を示す図である。 図４（Ａ），（Ｂ）は、図３（Ａ），（Ｂ）の状態に対応する第１の色検知センサーの出力特性を示す図である。 この発明の第２実施形態の紫外線検出装置の外部紫外線が無い状態を示す模式図である。 図６（Ａ），（Ｂ）は、上記外部紫外線が無い状態の紫外線検出装置の第１および第２の色検知センサーの出力特性を示す図である。 この発明の第２実施形態の紫外線検出装置の外部紫外線が有る状態を示す模式図である。 図８（Ａ），（Ｂ）は、上記外部紫外線が有る状態の紫外線検出装置の第１および第２の色検知センサーの出力特性を示す図である。 この発明の第３実施形態の紫外線検出装置の要部のブロック図である。 この発明の第４実施形態の携帯情報端末の斜視図である。 この発明の第５実施形態の紫外線検出装置の斜視図である。

以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、この第１実施形態の紫外線検出装置は、紫外線量に応じて変色する変色層１０１と、この変色層１０１の色合いを検知する第１の色検知センサー１０２とからなる。上記第１の色検知センサー１０２は変色層１０１を透過した透過光１０５の色合いを検知する。

上記変色層１０１は、例えば、紫外線が照射されると紫外線量に応じて変色するフォトクロミック材料を、透明樹脂、ガラス、透明フイルム等に塗布したり、あるいは、透明樹脂、ガラス、透明フイルム等に混入したりして形成される。

上記第１の色検知センサー１０２は、赤（Ｒ）色光、緑（Ｇ）色光、青（Ｂ）色光の量を検出するＲＧＢカラーセンサーであり、汎用のシリコンＩＣ（集積回路）からなる。上記第１の色検知センサー１０２は、図示しないが、赤、緑、青のフィルターとフォトダイオードを有して、赤、緑、青の光の受光量に応じて、それぞれのフォトダイオードから受光信号（光電流）が出力される。

図２に、上記第１の色検知センサー１０２の受光した光の波長に対する出力（光量）を示す。図２では、第１の色検知センサー１０２への入力光の光量のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の波長分布が均一と仮定しており、この場合、第１の色検知センサー１０２のＲ，Ｇ，Ｂの出力は均等になって、図２でＲ，Ｇ，Ｂで示す波形となる。図２でＲ，Ｇ，Ｂで示す波形の面積が、Ｒ，Ｇ，Ｂの受光量を表す出力値、つまり、変色層１０１の色合いを表す電気信号として求められる。

この第１実施形態の紫外線検出装置は、図示しないが、例えば、携帯電話、携帯情報端末、ゲーム機等の携帯電子機器に搭載されている。

上記構成の紫外線検出装置において、今、図１に示すように、変色層１０１に携帯電子機器の外部から太陽光等の外部光が入射したとする。

なお、太陽光等の外部光には、紫外線、可視光、赤外線が含まれるが、図１では赤外線は省略して、外部紫外線１０３と外部可視光１０４のみを示している。

そうすると、上記変色層１０１は、外部紫外線１０３の光量に応じて変色し、一方、第１の色検知センサー１０２は、変色層１０１からの透過光１０５を受けて、変色層１０１の変色前の色合いと、変色後の色合いを検知する。そして、変色層１０１の変色前後の色合いを比較して、外部紫外線量を検出し、確認することができる。

より詳しくは、上記外部紫外線１０３がない状態での変色層１０１の色合いを表す第１の色検知センサー１０２の出力値を、図示しないメモリに予め初期値として記憶しておき、次に、このメモリに記憶されている初期値と、外部紫外線１０３が照射されて色合いが変化した後の状態の変色層１０１の色合いを表す第１の色検知センサー１０２の出力値とを図示しない比較手段によって比較することによって、外部紫外線１０３の有無の確認ができ、あるいは、外部紫外線１０３の量を算出することができる。

図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）を用いて、第１実施形態の紫外線検出装置の動作をより具体的に説明する。

フォトクロミック材料として、様々な色変化を起こす材質が開発されているが、ここでは、変色層１０１は、外部紫外線１０３の量の増加に応じて、赤色から緑色に変色するとして説明する。

図３（Ａ）は、外部紫外線が無くて、変色層１０１が赤色になっている状態を示し、図３（Ｂ）は、外部紫外線１０３が有って、変色層１０１が緑色になっている状態を示す。また、図４（Ａ），（Ｂ）は、図３（Ａ），（Ｂ）の状態に対応する第1の色検知センサー１０２の出力波形を示す図である。

図３（Ａ）に示すように、外部紫外線が無い場合、変色層１０１は赤色となり、変色層１０１からの透過光２０５は、図４（Ａ）に示すように、赤色成分（λ＝６２０ｎｍ領域の光量）が増加する。

次に、図３（Ｂ）に示すように、外部紫外線１０３の光量が増加した場合、変色層１０１は、緑色となって、変色層１０１からの透過光１０５は、図４（Ｂ）に示すように、緑色成分（λ＝５４０ｎｍ領域の光量）が増加する。

したがって、上記第１の色検知センサー１０２の出力値は、図４（Ａ），（Ｂ）のようになって、赤色成分（Ｒ）および緑色成分（Ｂ）のそれぞれの図４（Ａ）に示す初期値と、図４（Ｂ）に示す測定時の値とを比較して、紫外線の有無の確認、紫外線量の算出をすることができる。

また、この第１実施形態の紫外線検出装置は、紫外線によって変色する変色層１０１の色合いを第１の色検知センサー１０２で検知して、紫外線の有無または紫外線量を求めているので、紫外線量を電子情報として正確に得ることができる上に、光源としての発光素子等の電子部品を追加する必要がなくて、小型、コンパクトで安価であるという利点を有する。

特に、この第１実施形態の紫外線検出装置を携帯電話、携帯情報端末等の電子機器に搭載する場合、実装面積が小さいという利点を有する。

また、この第１実施形態の紫外線検出装置は、紫外線量を直接測定するのではなくて、紫外線の量に応じて変色する変色層１０１の色合いを第１の色検知センサー１０２で検出するので、第１の色検知センサー１０２に安価な汎用品であるシリコン系のフォトダイオードを使用でき、安価であるという利点を有する。

（第２実施形態）
ところで、実際の入射可視光の色合いは、入射光を太陽光とした場合、時間により、または、天候、屋根などの遮蔽物の色合いなどの影響をうけて、変動する。そのため、第１実施形態の紫外線検出装置では、日中紫外線が強い昼間のみの限られた環境に限って、紫外線量の安定的な測定が可能で、測定時の環境に制限があるという問題がある。

この第２実施形態の紫外線検出装置は、測定時の環境に制限がなくて、正確に紫外線量を検出できるものである。図５は、この第２実施形態の紫外線検出装置の外部紫外線が無い状態を示す図であり、図７は、この第２実施形態の紫外線検出装置の外部紫外線が有る状態を示す図である。

図５，７に示すように、この第２実施形態の紫外線検出装置は、外部紫外線６０３の量の増大に応じて赤色から緑色に変色する変色層４０１と、外部から入射する外部可視光４０４，６０４を透過する可視光透過層５０１と、上記変色層１０１の色合いを、透過光４０５，６０５を介して検知する第１の色検知センサー１０２と、上記可視光透過層５０１を透過した透過光５０５，７０５の色合いを検知する第２の色検知センサー５０２とを備えている。上記可視光透過層５０１は、紫外線によっては変色しなく、外部可視光４０４，６０４を極僅かな減衰でほぼそのまま透過する。

上記変色層４０１と可視光透過層５０１とは、例えば、同一ガラス層や透明樹脂層のうちの変色層４０１に対応する部分に、紫外線量の増大に応じて赤色から緑色に変色するフォトクロミック材料を塗布して形成することによって、略同一平面上に位置し、かつ、一体に形成している。

尤も、上記変色層４０１と可視光透過層５０１は、別体にして、隣接させて形成してもよい。また、上記変色層４０１と可視光透過層５０１は、上述の構造、形成方法に限らず、どのようなものであってもよい。

上記第１および第２の色検知センサー１０２、５０２は、汎用のシリコンＩＣ（集積回路）から製作されている。上記第１の色検知センサー１０２は、紫外線量に応じて赤色から緑色に変色する変色層１０１の色合いを検知するためのものであるのに対して、上記第２の色検知センサー５０２は、外部から照射される外部光の色合いを検知して、この外部光の色合いに基づいて、後述のように、第１の色検知センサー１０２の出力値を補正するためのものである。

また、この紫外線検出装置は、第１および第２の色検知センサー１０２、５０２からの出力値を受けるマイクロコンピュータ７００を有する。このマイクロコンピュータ７００は、メモリ７０１と、比較手段７０２と、変化量算出手段７０３と、紫外線量算出手段７０４とを備えている。上記比較手段７０２、変化量算出手段７０３および紫外線量算出手段７０４は、後述のような比較、演算を行い、ソフトウェアにより構成されている。

上記構成の紫外線検出装置において、今、図５および図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、外部紫外線が無くて、赤色成分が多い外部可視光４０４が変色層４０１および可視光透過層５０１に照射されているとする。

そうすると、上記第２の色検知センサー１０２は、可視光透過層５０１から、比較的赤色成分が多い外部可視光４０４に由来する赤色成分が多い透過光５０５を受けて、図６（Ｂ）の出力波形に示すように、赤色成分Ｒ５０２，緑色成分Ｇ５０２，青色成分Ｂ５０２の出力値を出力する。図６（Ｂ）から分かるように、上記第２の色検知センサー１０２の出力は、外部可視光４０４に赤色成分が多いため、赤色成分Ｒ５０２が多く、緑色成分Ｇ５０２および青色成分Ｂ５０２が少ない。

一方、上記変色層４０１は、紫外線を受けていないため、赤色を呈したままの状態である。そして、上記第１の色検知センサー１０２は、赤色の変色層４０１からの透過光４０５を受けて、図６（Ａ）の出力波形に示すように、赤色成分Ｒ１０２，緑色成分Ｇ１０２，青色成分Ｂ１０２の出力値を出力する。上記変色層４０１が、紫外線を受けていなくて赤色であるため、この赤色の変色層４０１によって、緑色成分および青色成分の光が減衰して、図６（Ａ），（Ｂ）の出力波形から分かるように、第１の色検知センサー１０２の出力の緑色成分Ｇ１０２および青色成分Ｂ１０２は、第２の色検知センサー５０２の出力の減衰していない緑色成分Ｇ５０２および青色成分Ｂ５０２よりも低下する。一方、外部可視光４０４の赤色成分の光は、赤色の変色層４０１を透過できるため、赤色の変色層４０１からの透過光４０５中の赤色成分は減衰が少なくて、第１の色検知センサー１０２の赤色成分Ｒ１０２の出力値は、第２の色検知センサー５０２の赤色成分Ｒ５０２の出力値と略等しくなる。つまり、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１および第２の色検知センサー１０２，５０２の出力波形において、赤色成分Ｒ１０２Ｒ≒赤色成分Ｒ５０２となる。したがって、第１の色検知センサー１０２と第２の色検知センサー５０２の赤色成分Ｒ１０２，Ｒ５０２を比較することによって、紫外線の有無または量を検知可能である。

上記マイクロコンピュータ７００は、次のようにして、紫外線の有無の判定または量の算出を行う。ここでは、説明の便宜と簡明さため、外部可視光４０４，６０４に赤色成分が多いとする。

まず、上記マイクロコンピュータ７００の比較手段７０２によって、第２の色検知センサー５０２の赤色成分Ｒ５０２の出力値が、予め定めた一定値よりも大きいか否かを判定して、外部可視光４０４，６０４に赤色成分が多いことを確認する。

次に、上記比較手段７０２によって、第１の色検知センサー１０２の赤色成分の出力値と第２の色検知センサー５０２の赤色成分の出力値とを比較して、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、同等であれば、つまり、両出力値の差が予め定めた一定値よりも小さいと判定すれば、紫外線が無いという電気信号を出力する。ここでは、外部可視光４０４，６０４の赤色成分が多いとしたが、そうでない場合は、その多い成分の色に応じて、第１および第２の色検知センサー１０２，５０２のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の出力成分を選択あるいは適宜組み合わせることによって、同様の判断が可能である。

一方、上記比較手段７０２によって、上記第１の色検知センサー１０２の赤色成分の出力値と第２の色検知センサー５０２の赤色成分の出力値とを比較して、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、同等で無くて、予め定めた一定値以上の差があると判定すると、紫外線があるという電気信号を出力する。

上述では、上記第１および第２の色検知センサー１０２，５０２の赤色成分の出力値について比較したが、図６（Ａ），（Ｂ）および図８（Ａ），（Ｂ）から分かるように、外部紫外線６０３の量が多くなる程、第１の色検知センサー１０２の赤色成分Ｒ１０２は、少なくなると共に、緑色成分Ｇ１０２は多くなる一方、第２の色検知センサー５０２の各色の成分は、可視光透過層５０１が紫外線で変色しないため、紫外線の有無に関係ない。したがって、第１の色検知センサー１０２の赤色成分Ｒ１０２および緑色成分Ｇ１０２の出力値と、第２の色検知センサー５０２の赤色成分Ｒ５０２および緑色成分Ｇ５０２の出力値とを二重に比較して、精度を上げるようにしてもよい。

次に、上記変化量算出手段７０３によって、第２の色検知センサー５０２の赤色成分Ｒ５０２と第１の色検知センサー１０２の赤色成分Ｒ１０２との差である赤色成分変化量と、第２の色検知センサー５０２の緑色成分Ｇ５０２と第１の色検知センサー１０２の緑色成分Ｇ１０２との差である緑色成分変化量を算出する。つまり、上記変化量算出手段７０３は、
赤色成分変化量＝Ｒ５０２−Ｒ１０２，
緑色成分変化量＝Ｇ５０２−Ｇ１０２
を算出する。

図６（Ａ），（Ｂ）および図８（Ａ），（Ｂ）から分かるように、外部紫外線６０３の量が多くなる程、第１の色検知センサー１０２の赤色成分Ｒ１０２は、少なくなると共に、緑色成分Ｇ１０２は多くなる一方、第２の色検知センサー５０２の出力の各色の成分は、可視光透過層５０１が紫外線で変色しなくて、外部紫外線６０３の量に影響されないため、赤色成分変化量（＝Ｒ５０２−Ｒ１０２）と、緑色成分変化量（＝Ｇ５０２−Ｇ１０２）との組合せは、紫外線量と一対一の関係にある。この赤色成分変化量および緑色成分変化量と、紫外線量とを一対一に対応付ける算式あるいはテーブル（実験データにより求められる。）が予め、メモリ７０１に格納されている。

上記紫外線量算出手段７０４は、上記算出された赤色成分変化量および緑色成分変化量に基づいて、上記算式により、あるいは、テーブルを参照して紫外線量を算出して、この紫外線量を表す電子情報を出力する。

このように、上記可視光透過層５０１を透過する外部可視光４０４，６０４の色合いを第２の色検知センサー５０２で検知して、この外部可視光４０４，６０４の色合と変色層４０１の色合とによって、紫外線量を算出することによって、外部より照射される外部可視光４０４，６０４の色合いに影響されずに、紫外線量を正確に算出することができる。

より具体的に説明すると、図７に示すように、外部紫外線６０３が照射されると、変色層４０１は緑色になり、第１の色検知センサー１０２の出力の緑色成分Ｇ１０２が多く、赤色成分Ｒ１０２が減少する。（第１の色検知センサー１０２の緑色成分Ｇ１０２）≒（第１の色検知センサー１０２の緑色成分Ｇ５０２）であれば、変色層４０１での紫外線の最大受光状態を表す。

ここでは、外部紫外線６０３の量の増大に応じて、変色層４０１が赤色から緑色に変化する場合について、説明したが、その他の変色層を用いて、ある色から他の色に変色するようにしても、同様のことが可能である。

このように、第２実施形態の紫外線検出装置は、変色層４０１の色合いを検知する第１の色検知センサー１０２と、外部可視光４０４，６０４の色合いを検出する第２の色検知センサー５０２とを有して、第１の色検知センサー１０２の出力値を第２の色検知センサー５０２の出力値により補正していることになるので、外部入射光の色合いの変動に影響受けることなく、変色層４０１固有の紫外線による色合の変化分を算出して、精確に紫外線量を電子情報として得ることができる。

この第２実施形態の紫外線検出装置では、紫外線によって変色する変色層４０１の色合いを第１の色検知センサー１０２で検知しているので、光源としての発光素子等の電子部品を追加する必要がなく、したがって、小型、コンパクトで安価であるという利点を有する。

特に、この第２実施形態の紫外線検出装置を、健康環境向け機能を有する携帯電話、携帯情報端末等の電子機器に搭載する場合、実装面積が小さいという利点を有する。

また、この第２実施形態の紫外線検出装置は、紫外線量を直接測定するのではなくて、紫外線の量に応じて変色する変色層１０１の色合いを第１の色検知センサー１０２で検出するので、第１の色検知センサー１０２に安価な汎用品であるシリコン系のフォトダイオードを使用できて、安価であるという利点を有する。

この第２実施形態では、第２の色検知センサー５０２を紫外線から保護するため、可視光透過層５０１を設けているが、可視光透過層５０１は必ずしも必要ではない。

（第３実施形態）
この第３実施形態の紫外線検出装置は、図９に示すマイクロコンピュータ７１０を備え、他の構成は、図５から８に示す第２実施形態と同じである。したがって、これらの他の構成については、図５から８を援用して、詳しい説明は省略する。

この第３実施形態では、図９に示すように、マイクロコンピュータ７１０は、メモリ７０１と、比較手段７０２と、変化量算出手段７０３と、紫外線量算出手段７０４と、照度検出手段７０５と、係数補正手段７０６とを備える。これらのメモリ７０１、比較手段７０２、変化量算出手段７０３および紫外線量算出手段７０４の構成、機能は、第２実施形態のそれらと同じであり、照度検出手段７０５および係数補正手段７０６の構成、機能のみが第２実施形態と異なる。

上記照度検出手段７０５は、外部可視光４０４，６０４の照度を次のようにして算出する。すなわち、上記照度検出手段７０５は、第２の色検知センサー５０２から、外部可視光４０４，６０４の赤色成分Ｒ５０２、緑色成分Ｇ５０２および青色成分Ｂ５０２の各々の光量を表す出力値（Ｒ，Ｇ，Ｂで表す。）を受けると、
照度＝α×Ｒ＋β×Ｇ＋γ×Ｂ （α、β、γは係数）
として、照度を算出して、メモリ７０１に格納する。

このように、上記照度検出手段７０５によって、外部可視光４０４，６０４の照度を算出するから、外部照度が弱い環境であるか強い環境であるか判断することが可能になる。

一般的に、オフィース、百貨店などは４００〜１０００ｌｕｘ程度であり、晴天昼太陽光では１００，０００ｌｕｘ程度の照度となる。このことから、紫外線量を確認する必要があるときの照度は範囲が限られており（晴天日の入り１時間前で１０００ｌｕｘ以上）、３００ｌｕｘ以下であれば、ほぼ紫外線が無い状態と判断できる。

したがって、上記照度検出手段７０５で算出した照度が３００ｌｕｘ以下のときの変色層４０１の色が、紫外線がない状態での変色層４０１の色である。

一方、上記変色層４０１の色は、経年変化等によって劣化する可能性があり、この色が劣化した変色層については、紫外線量を正確に検出るためには、補正をする必要がある。

この第３実施形態では、照度が予め定めた値よりも低くて、紫外線が無い状態で、第１の色検知センサー１０２に、変色層４０１の色合いを検知させる。そして、上記係数補正手段７０６は、上記変色層４０１が劣化していないときの色合い表す初期値から、上記紫外線が無い状態での変色層４０１の色合いを表す第１の色検知センサー１０２の出力値の変動分を算出し、この変動分の大小に応じて、この変動分を補償するように、変化量算出手段７０３の紫外線量を算出するための算式の係数を補正する。

したがって、この第３実施形態の紫外線量検出装置は、変色層４０１が経年変化等によって劣化しても、変色層の劣化等の状態変化の影響を受けることなく、紫外線量を精確に電子情報として得ることができる。

また、この第３実施形態は、紫外線が少ない環境である低照度で、変色層４０１の色状態を確認し、補正を行っているので、紫外線の絶対量を精度高く検出することができる。

なお、上述の算式の係数の補正に代えて、上記変動の大小に応じて、定数項を加減したり、異なる算式を用いたりして、補正するようにしてもよい。

（第４実施形態）
図１０は、この発明の第４実施形態の電子機器の一例としての携帯情報端末の斜視図である。この第４実施形態において、図5から8に示す第2実施形態の構成要素と同一構成要素については、同一参照番号を付して、詳しい説明は省略する。

この携帯情報端末は、筐体８０１とトップパネル８０２とを備え、この筐体８０１内に第1および第2の色検知センサー１０２，５０２を設けている。

上記第1および第2の色検知センサー１０２，５０２に対向するトップパネル８０２の窓として機能する部分には、変色層４０１と可視光線透過層５０１とを設けている。上記変色層４０１は、第1の色検知センサー１０２に対向すると共に、筺体８０１の内外を仕切っている。

上記変色層４０１は、外部光６００の紫外線量に応じて変色し、第1の色検知センサー１０２は、変色層４０１の色合いを、透過光６０１を介して検出する。また、上記第2の色検知センサー５０２は、可視光透過層５０１を通った透過光６０２を介して、外部光６００の色合いを検知する。

上記筐体８０１は紫外線を透過しない材質から作られており、トップパネル８０２も紫外線を透過しないようになっている。また、上記変色層４０１および可視光透過層５０１も、殆ど紫外線を透過しない性質を有する。

したがって、上記第1および第2の色検知センサー１０２，５０２、その他の電子部品は、筐体８０１、トップパネル８０２、変色層４０１および可視光透過層５０１によって、紫外線から遮蔽されて、保護されるから、損傷、故障が防止される。

（第５実施形態）
図１１はこの発明の第５実施形態の紫外線検出装置の構成図である。

この紫外線検出装置は、図１１に示すように、シリコン基板９００上に第1および第2の色検知センサー９１１，９１２を互いに近接して設けている。上記１の色検知センサー９１１は、赤、緑、青のフィルターＲ，Ｇ，Ｂを有して、赤色光，緑色光，青色光を検出するフォトダイオートからなる第１のＲＧＢセンサーフォトダイオードアレイであり、第２の色検知センサーは、赤、緑、青のフィルターＲ，Ｇ，Ｂを有して、赤色光，緑色光，青色光を検出するフォトダイオートからなる第２のＲＧＢセンサーフォトダイオードアレイである。

上記第１のＲＧＢセンサーフォトダイオードアレイ９１１の上には、紫外線の量に応じて変色する変色層９０１を設けている。

このように、一つのシリコン基板９００上に第１および第２の色検知センサー（第１および第２のＲＧＢセンサーフォトダイオードアレイ）９１１および９１２を互いに近接して配置して。両者を同じ状態に置いているから、第１の色検知センサー９１１の出力値に対する第２の色検知センサー９１２の出力値による補正の精度が高くなって、紫外線量の検出の精度が高くなっている。

また、上記第１のＲＧＢセンサーフォトダイオードアレイ９１１と第２のＲＧＢセンサーフォトダイオードアレイ９１２とは別に、それらに近接して、赤外光を検知するフォトダイオードＩＲ，ＩＲを配置して、赤外光により発生する光電流を検出するようにしている。そして、上記第１および第２のＲＧＢセンサーフォトダイオードアレイ９１１，９１２のフォトダイオートからのＲ，Ｇ，Ｂの出力値から、赤外光を検知するフォトダイオードＩＲの出力値を除いて、紫外線量を、より精度高く検出することができるようにしている。

一般的に、太陽光などは紫外線以外にも赤外線成分を多く含んでおり、赤外線をフォトダイオードが受光した場合、図１１に示すように、赤外線により発生したキャリアー９５０も光電流となり、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力として算出される。携帯情報端末のトップパネル等に赤外線カット層を配置可能な場合、赤外線が第１および第２の色検知センサーまで進入することは少ないから、赤外線の影響は軽減されるが、赤外線カット層を配置できない場合、または、赤外線カット層が十分な特性を持っていない場合、第１および第２の色検知センサーに赤外線が進入し、誤差が発生する。前述した第１の色検知センサーと第２の色検知センサーとが、仮に、相互間に大きな距離を持って分離されている場合、赤外線の照射量が異なるため、補正の精度が低下するのである。

図１１に示す第５実施形態では、第１の色検知センサー９１１と第２の色検知センサー９１２とを互いに隣接させ、かつ、赤外線検知用のフォトダイオードＩＲ，ＩＲを設けて、第１および第２の色検知センサー９１１，９１２のＲ，Ｇ，Ｂの出力値から、赤外光による発生する出力値を除くことによって、赤外光の影響を受けることなく、紫外線量をより精度高く検出することができる。

上記第１から第５の実施形態では、変色層からの透過光１０５，２０５によって、変色層１０１の色合いを検知するようにしていたが、変色層からの反射光によって、変色層の色合いを検出するようにしてもよい。

１０１，４０１，９０１ 変色層
１０２，９１１ 第１の色検知センサー
５０１ 可視光透過層
５０２，９１２ 第2の色検知センサー
８０１ 筺体
８０２ トップパネル

Claims (8)

1. 外部から受光した紫外線の量に応じて変色する変色層と、
   上記変色層の色を検知する第１の色検知センサーと
   を備えて、
   上記第１の色検知センサーで検出した上記変色層の色合いにより紫外線の有無または紫外線量を検出することを特徴する紫外線検出装置。
2. 請求項１に記載の紫外線検出装置において、
   上記変色層は外部可視光を透過し、上記第１の色検知センサーは、上記変色層の透過光の色を検出し、上記変色層の色合いに応じた上記透過光の色合いにより紫外線の有無または紫外線量を検出することを特徴とする紫外線検出装置。
3. 請求項１または２に記載の紫外線検出装置において、
   外部から受光した外部可視光の色を検出する第２の色検知センサーを
   備え、
   外部可視光の色合いに応じた上記第２の色検知センサーの出力値により、上記変色層の色合いに応じた上記第１の色検知センサーの出力値を補正することを特徴とする紫外線検出装置。
4. 請求項３に記載の紫外線検出装置において、
   上記第１および第２の色検知センサーは、赤色光、緑色光、青色光の量を検出するＲＧＢカラーセンサーであり、
   上記第１の色検知センサーが出力する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の出力値を、上記第２の色検知センサーが出力する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の出力値により補正することを特徴とする紫外線検出装置。
5. 請求項３または４に記載の紫外線検出装置において、
   外部可視光の照度を検出する照度検出手段を備え、
   上記照度検出手段が検出した照度が予め定めたられた値よりも低いときの上記第１の色検知センサーの出力値の第１の色検知センサーの初期値からの変動分に基づいて、紫外線量の算出を補正することを特徴とする紫外線検出装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の紫外線検出装置において、
   筺体を備え、
   この筺体内に第１の色検知センサーが設けられ、
   上記変色層は上記筺体の内外を仕切って、上記第１の色検知センサーを紫外線から保護することを特徴とする紫外線検出装置。
7. 請求項３から５のいずれか１つに記載の紫外線検出装置において、
   上記第１および第２の色検出センサーは、夫々、赤、緑、青のフィルターを有し、
   上記赤、緑、青のフィルターは、同一シリコン基板上に形成され、かつ、隣接して配置されていることを特徴とする紫外線検出装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の紫外線センサーを備えることを特徴とする電子機器。

Images