JP2016009699A - ライトセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタに対する視認方向にかかわらず発光ダイオードの光が均一に見えるようにすることができるライトセンサを提供する。【解決手段】ライトセンサ１０は、台座部２１にセンサチップ３０及び発光ダイオード４０が配置されたホルダ２０に対して、半球殻状のフィルタ５０が組み付けられることで構成されている。そして、フィルタ５０は、受光部３１に外光を集光するレンズ部５１と、レンズ部５１よりも発光ダイオード４０側の球殻部５２と、を有している。このうちの球殻部５２は、発光ダイオード４０から照射された光のうちレンズ部５１側とは反対側に照射された光を反射させてレンズ部５１側に導く反射部として、球殻部５２の内壁面５４に施された鏡面加工面５３を有している。これにより、発光ダイオード４０の光のうちセンサチップ３０とは反対側に向かう光をレンズ部５１側に集中させることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えたライトセンサに関する。

従来より、受光部が形成されたセンサチップを備えたライトセンサが、例えば特許文献１で提案されている。また、センサチップはセンサハウジングに搭載されていると共に、センサハウジングに取り付けられたフィルタで覆われた構成が提案されている。

フィルタはセンサチップを覆うカバーとしての役割を果たすものである。このようなフィルタは、内周面の中央部に形成された凹部を有している。この凹部によってフィルタの厚みに差が生じるので、フィルタへの入射光がセンサチップの受光部に集光される。すなわち、フィルタはレンズとして機能するようになっている。

特許第４６０４３０１号公報

ここで、センサハウジングに発光ダイオード（ＬＥＤ）を搭載する構成が考えられる。発光ダイオードの光は、フィルタを透過して外部に出射される。これにより、発光ダイオードの光が視認されるので、ライトセンサをインジケータとして利用することが可能となる。

しかしながら、上記従来の技術では、フィルタの厚みは外光がセンサチップに集光するように調整されているので、フィルタの厚みの差によって発光ダイオードの光の強弱が発生してしまう。このため、フィルタに対する視認方向によって発光ダイオードの発光径、発光位置、発光点数が異なって見えてしまうという問題がある。すなわち、フィルタに対する視認方向によって発光ダイオードの光の見栄えが異なってしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑み、フィルタに対する視認方向にかかわらず発光ダイオードの光が均一に見えるようにすることができるライトセンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、台座部（２１）を有するホルダ（２０）を備えている。また、台座部（２１）に配置されており、光の強度を検出する受光部（３１）を有し、受光部（３１）が受光した外光の強度に基づいてセンサ信号を取得するセンサチップ（３０）を備えている。

また、台座部（２１）に配置されており、発光指令に従って発光する発光ダイオード（４０）を備えている。さらに、半球殻状であり、台座部（２１）を覆うようにホルダ（２０）に組み付けられたフィルタ（５０）を備えている。

そして、フィルタ（５０）は、受光部（３１）に外光を集光するレンズ部（５１）と、レンズ部（５１）よりも発光ダイオード（４０）側の球殻部（５２）と、を有している。

また、球殻部（５２）は、発光ダイオード（４０）から照射された光のうちレンズ部（５１）側とは反対側に照射された光を反射させてレンズ部（５１）側に導く反射部（５３、５６）を有していることを特徴とする。

これによると、発光ダイオード（４０）から照射された光のうち球殻部（５２）側に照射された光がレンズ部（５１）側に導かれるので、発光ダイオード（４０）の光をレンズ部（５１）側に集めることができる。すなわち、発光ダイオード（４０）の光が分散されないようにすることができる。したがって、フィルタ（５０）に対する視認方向にかかわらず発光ダイオード（４０）の光が均一に見えるようにすることができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係るライトセンサの断面図である。 フィルタの平面図である。 ＬＥＤが点灯したときの光路を示したライトセンサの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るライトセンサの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るライトセンサは、例えば車両に搭載されると共に、自動車のテールライトやヘッドライトの自動点消灯、カーエアコンの制御等に利用される日射センサとして用いられるものである。

図１に示されるように、ライトセンサ１０は、ホルダ２０、センサチップ３０、発光ダイオード４０、及びフィルタ５０を備えて構成されている。

ホルダ２０は、センサチップ３０及び発光ダイオード４０、その他の配線等を収容するための柱状の部品である。ホルダ２０は、例えば樹脂材料がモールド成形されて構成されている。ホルダ２０には外部との電気的な接続を行うための図示しないターミナルがインサート成形されている。

また、ホルダ２０は、台座部２１を有している。台座部２１は、ホルダ２０の端部に設けられた平面状の部分であり、センサチップ３０や発光ダイオード４０が実装された部分である。台座部２１は階段状であったり、凹部が形成されていたり、必要に応じて形状の変更が可能である。

一方、ホルダ２０のうち台座部２１とは反対側がコネクタ状に形成されている。そして、ホルダ２０のコネクタ部分が車両の固定対象に固定されると共に、ハーネスを介してＥＣＵ（Electrical Control Unit）に電気的に接続される。

センサチップ３０は、板状のＩＣチップとして構成されたものであり、ホルダ２０の台座部２１に配置されている。また、センサチップ３０は、受光した光の強度を検出する受光部３１を有している。受光部３１は、フォトダイオードとして構成されている。

具体的には、センサチップ３０は例えばｎ型シリコン基板で構成されており、このｎ型シリコン基板の表層部にｐ型領域が形成されている。また、ｎ型シリコン基板の裏面にはカソード電極が形成されていると共に、各ｐ型領域には図示しないアノード電極が設けられている。ｐ型領域に外光が当たると受光量に応じた電気信号が出力される。したがって、受光部３１は、外光の強度を電気信号として出力する。なお、フォトダイオードの構造は上記に限られず、他の構造が採用されても良い。

また、センサチップ３０は、受光部３１の電気信号を処理する制御回路部を有している。制御回路部は、受光部３１から電気信号を取得し、当該電気信号に所定の信号処理を行うことでセンサ信号を取得する。制御回路部は、このセンサ信号を外部のＥＣＵに出力する。これにより、外部のＥＣＵはセンサ信号に基づいてエアコン制御等を行う。

さらに、制御回路部は、外部のＥＣＵから発光指令を入力すると共に当該発光指令に従って発光ダイオード４０を発光させる機能を有している。なお、制御回路部は、センサチップ３０とは別の半導体チップに形成されていても良い。別の半導体チップはセンサチップ３０と積層されていても良いし、センサチップ３０の隣に配置されていても良い。

発光ダイオード４０は、センサチップ３０の制御回路部に駆動されることで発光する発光素子（ＬＥＤ）である。すなわち、発光ダイオード４０は外部のＥＣＵの発光指令に従って発光する。また、発光ダイオード４０は、ホルダ２０の台座部２１に配置されている。本実施形態では、発光ダイオード４０はセンサチップ３０から離間すると共にセンサチップ３０に対して車両の後方側に配置されている。

そして、発光ダイオード４０は、可視光等の幅広い波長の光を照射できるように構成されている。もちろん、発光ダイオード４０は単色を発光するように構成されていても良い。発光ダイオード４０は例えば図示しないボンディングワイヤでセンサチップ３０に設けられた図示しないパッドに電気的に接続されている。当該パッドは制御回路部に接続されている。

フィルタ５０は、半球殻状のカバーである。フィルタ５０は、ホルダ２０の台座部２１を覆うようにホルダ２０に組み付けられている。このようなフィルタ５０は、レンズ部５１及び球殻部５２を有している。本実施形態では、フィルタ５０のうち車両の進行方向側がレンズ部５１として構成され、フィルタ５０のうち車両の後方側が球殻部５２として構成されている。

レンズ部５１は、センサチップ３０の受光部３１に外光を集光するように構成されている。具体的には、レンズ部５１のうちセンサチップ３０の上方に対応した部分が薄く形成され、レンズ部５１のうちホルダ２０側の部分が厚く形成されている。このように、レンズ部５１は肉厚部と肉薄部によってレンズ状に構成されているので、車両前方及び車両上方からの外光をセンサチップ３０の受光部３１に集光することが可能になっている。ライトセンサ１０は、レンズ部５１が車両進行方向に位置するように車両に固定される。

球殻部５２は、レンズ部５１よりも発光ダイオード４０側（車両後方側）の部分である。そして、図１に示されるように、球殻部５２の厚みはレンズ部５１とは異なり、センサチップ３０の受光部３１に外光を集光するようになっていない。球殻部５２は、発光ダイオード４０の光をレンズ部５１側に反射させやすくする形状になっている。

具体的には、球殻部５２は、発光ダイオード４０から照射された光のうちレンズ部５１側とは反対側すなわち球殻部５２側に照射された光を反射させてレンズ部５１側に導く反射部として鏡面加工面５３を有している。鏡面加工面５３は、球殻部５２のうちの台座部２１側の内壁面５４の一部が鏡面加工された部分である。

図２の平面図に示されるように、鏡面加工面５３は、円弧状に球殻部５２にレイアウトされている。すなわち、鏡面加工面５３は、発光ダイオード４０の周囲に設けられている。したがって、鏡面加工面５３は、発光ダイオード４０の光のうち車両後方側に向かう光をレンズ部５１の所定位置に集光する。言い換えると、鏡面加工面５３は、発光ダイオード４０を中心とした発光ダイオード４０の光の分散を抑制する役割を果たす。

さらに、フィルタ５０は、図１に示された外壁面５５にしぼ加工が施されている。このしぼ加工は、車両のインストルメントパネル、センターコンソール、ダッシュボード等の外装に合わせるためにフィルタ５０の外壁面５５に施されている。フィルタ５０の色は、インストルメント等と同じであることが好ましい。以上が、本実施形態に係るライトセンサ１０の全体構成である。

次に、フィルタ５０の球殻部５２に設けられた鏡面加工面５３の作用効果について説明する。まず、外部のＥＣＵからセンサチップ３０に発光指令が入力されると、センサチップ３０の制御回路部は当該発光指令に従って発光ダイオード４０を発光させる。そして、図３に示されるように、発光ダイオード４０から照射された光のうちセンサチップ３０側（レンズ部５１側）とは反対側に照射された光が球殻部５２の鏡面加工面５３で反射してレンズ部５１側に導かれる。したがって、発光ダイオード４０の光をレンズ部５１の所定位置に集めることができる。

このように、鏡面加工面５３によって発光ダイオード４０の光が分散されずに集約されるので、フィルタ５０に対する視認方向にかかわらず、発光ダイオード４０の発光径は一定であり、発光位置は一カ所であり、発光点数も１点として見えるようにすることができる。したがって、フィルタ５０に対する視認方向にかかわらず発光ダイオード４０の光が均一に見えるようにすることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図４に示されるように、フィルタ５０は発光ダイオード４０の光を反射させる反射部として反射膜５６を有している。反射膜５６は、球殻部５２のうちの台座部２１側の内壁面５４に設けられている。

反射膜５６は、例えば広帯域の反射特性を持つＡｕ（金）等の金属膜である。このような反射膜５６は球殻部５２の内壁面５４の所定位置に蒸着等の方法で形成することができる。フィルム状のものを球殻部５２の内壁面５４に貼り付けても良い。Ａｕの他にＧｅやＺｎＳｅなどで反射膜５６を形成しても良い。

以上のように、発光ダイオード４０から照射された光のうちセンサチップ３０側（レンズ部５１側）とは反対側に照射された光を反射膜５６で反射させることにより、発光ダイオード４０の光をレンズ部５１の所定位置に集めることができる。これにより、フィルタ５０に対する視認方向にかかわらず発光ダイオード４０の光が均一に見えるようにすることができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、反射膜５６が特許請求の範囲の「反射部」に対応する。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたライトセンサ１０の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、ライトセンサ１０は、車載用に限られない。

また、発光ダイオード４０の発光指令は、外部のＥＣＵがセンサチップ３０を介さずに発光ダイオード４０にターミナルや配線等を介して直接入力しても良い。

上記各実施形態では、ホルダ２０に実装された発光ダイオード４０は１個であったが、複数個の発光ダイオード４０がホルダ２０に実装されていても良い。この場合、各発光ダイオード４０の光のうちレンズ部５１側とは反対側に向かう光を鏡面加工面５３や反射膜５６によって反射させれば良い。

上記各実施形態では、フィルタ５０の外壁面５５にしぼ加工が施されていたが、これはフィルタ５０の外観の一例である。したがって、フィルタ５０の外壁面５５にしぼ加工が施されていなくても良い。

上記各実施形態では、フィルタ５０はレンズ部５１と球殻部５２とで構成されていたが、これはフィルタ５０の構成の一例である。したがって、例えば、反射部は、球殻部５２とは別体でも良い。すなわち、球殻部５２のうちの一部が窓のように貫通しており、この貫通部に反射部がパズルのようにはめ込まれるようになっていても良い。つまり、反射部が埋込部材として構成されていても良い。このような埋込部材は樹脂成形によって容易に形成することができる。

２０ ホルダ
２１ 台座部
３０ センサチップ
３１ 受光部
４０ 発光ダイオード
５０ フィルタ
５１ レンズ部
５２ 球殻部
５３ 鏡面加工面（反射部）

Claims (5)

1. 台座部（２１）を有するホルダ（２０）と、
   前記台座部（２１）に配置されており、光の強度を検出する受光部（３１）を有し、前記受光部（３１）が受光した外光の強度に基づいてセンサ信号を取得するセンサチップ（３０）と、
   前記台座部（２１）に配置されており、発光指令に従って発光する発光ダイオード（４０）と、
   半球殻状であり、前記台座部（２１）を覆うように前記ホルダ（２０）に組み付けられたフィルタ（５０）と、
   を備え、
   前記フィルタ（５０）は、前記受光部（３１）に外光を集光するレンズ部（５１）と、前記レンズ部（５１）よりも前記発光ダイオード（４０）側の球殻部（５２）と、を有しており、
   前記球殻部（５２）は、前記発光ダイオード（４０）から照射された光のうち前記レンズ部（５１）側とは反対側に照射された光を反射させて前記レンズ部（５１）側に導く反射部（５３、５６）を有していることを特徴とするライトセンサ。
2. 前記反射部は、前記球殻部（５２）のうちの前記台座部（２１）側の内壁面（５４）の一部が鏡面加工された鏡面加工面（５３）であることを特徴とする請求項１に記載のライトセンサ。
3. 前記反射部は、前記球殻部（５２）のうちの前記台座部（２１）側の内壁面（５４）に設けられた反射膜（５６）であることを特徴とする請求項１に記載のライトセンサ。
4. 前記フィルタ（５０）は、外壁面（５５）にしぼ加工が施されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のライトセンサ。
5. 前記レンズ部（５１）が車両進行方向に位置するように前記ホルダ（２０）が車両に搭載されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車載用のライトセンサ。

Images