JP3123172B2 - 光の位置と強さを検出する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
系半導体などの光導電効果を利用して、例えば、太陽光
の方位、高度及び強度が検出できる光の位置と強さを検
出する装置に関する。本発明は、自動車の空調制御にお
いて、日射による熱負荷量の演算のための正確な日射強
度の検出に用いることができる。

【０００２】

【従来技術】従来、この種の位置検出装置としては、特
開昭５９−２２８１１６号公報「光ポテンショメータ」
にて開示されたもの、又、特開昭６３−１６４２８１号
公報「位置検出装置」にて開示されたものが知られてい
る。前者の位置検出装置（光ポテンショメータ）は、光
照射されると抵抗値が下がる光導電膜を構成要素として
いる。後者の位置検出装置は、光照射により起電力を発
生する p-i-n接合したアモルファス半導体層と透明導電
膜と金属から成る導電層とにより構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の光導
電膜を用いた位置検出装置では、図３５にその光導電膜
の回路模式図を示したように、温度が上昇すると電子の
熱励起により光照射されていない部分に漏れ電流が流
れ、出力電圧が光照射された位置（光スポットＨの位
置）に対応した分割電位値からズレてしまい正確な位置
測定ができないという問題があった。後者のアモルファ
ス半導体層を用いた位置検出装置では、以下のような問
題があった。光照射により検出される光電流は、通常、
100nＡと極めて微弱であり、その後の演算処理を行うに
は高感度の増幅器が必要となり、装置が大掛かりとなり
高価にならざるを得なかった。

【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、光の照射
に対応する出力電圧が大きな値であり（感度大）、且
つ、高温度でも漏れ電流が少なく検出精度の安定した装
置を得ることであって、光の入射方位及び高度と共に強
度を表す信号を取り出すことのできる光の位置と強さを
検出する装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成における第１の特徴は、少なくとも一つの
抵抗体膜と、該抵抗体膜に重なって積層され、極性が互
いに反対方向で直列に積層されたダイオード成分を形成
し、光が通った部分がその光の強さに応じて導電化する
と共に各ダイオード成分に光起電力が生じる光電変換膜
と、前記抵抗体膜の平面方向に沿って該抵抗体膜上に所
定の電位分布を生じさせる入力電極と、前記光電変換膜
の前記光が通った部分を介して前記抵抗体膜上の前記所
定の電位を取り出す出力電極と、前記抵抗体膜上から前
記光電変換膜に前記光をスポット状に照射する手段とを
備え、前記出力電極から前記スポット状に照射された光
の位置と強さとを表す信号を取り出すことである。

【０００６】又、第２の特徴は、第１の特徴の装置にお
いて、該装置は自動車に設けられており、前記光をスポ
ット状に照射する手段は前記自動車に照射される太陽光
をスポット状に照射する手段から成り、前記出力電極は
前記太陽光の方位、高度及び強度を表す信号を出力する
ことである。

【０００７】又、第３の特徴は、第１の特徴の装置にお
いて、前記抵抗体膜上の４隅に前記入力電極が４本設け
られており、前記出力電極から前記光の位置と強度を表
す信号が異なる時刻に時分割的に取り出されることであ
る。

【０００８】又、第４の特徴は、第３の特徴の装置にお
いて、前記光電変換膜の前記ダイオード成分は互いに逆
極性のダイオード成分を形成しており、前記光の照射に
より前記各ダイオード成分に発生する光起電力の大きさ
がアンバランスとされ、前記出力電極からの信号に前記
光起電力の差分が加算されることである。

【０００９】又、第５の特徴は、第１の特徴の装置にお
いて、前記抵抗体膜は光の進入方向から見て前記光電変
換膜の手前側に配設された透明な第１の抵抗体膜と奥側
に配設された第２の抵抗体膜とから成り、これらの第１
と第２の抵抗体膜上にはそれぞれに前記入力電極を有
し、且つ、互いに交わる電位分布が時分割的に前記それ
ぞれの入力電極によって印加され、前記出力電極は、前
記第２の抵抗体膜上に設けられ前記光電変換膜を介して
前記第１の抵抗体膜上の前記所定の電位を取り出すとこ
ろの前記入力電極を兼ねる第１の出力電極と、前記第１
の抵抗体膜上に設けられ前記光電変換膜を介して前記第
２の抵抗体膜上の前記所定の電位を取り出すところの前
記入力電極を兼ねる第２の出力電極とから成ることであ
る。

【００１０】又、第６の特徴は、第５の特徴の装置にお
いて、前記光電変換膜の前記ダイオード成分は互いに逆
極性のダイオード成分を形成しており、前記光の照射に
より前記各ダイオード成分に発生する光起電力の大きさ
が実質的にバランスするようにされていることである。

【００１１】又、第７の特徴は、第５の特徴の装置にお
いて、該装置は自動車に設けられており、前記光をスポ
ット状に照射する手段は前記自動車に照射される太陽光
をスポット状に照射する手段から成り、前記出力電極は
前記太陽光の方位、高度及び強度を表す信号を出力す
る。

【００１２】

【作用及び効果】

「第１の特徴の作用及び効果」光電変換膜は抵抗体膜に
重ねられ、極性が互いに反対方向で直列に積層されたダ
イオード成分が形成され、光が通った部分がその光の強
さに応じて導電化すると共に各ダイオード成分に光起電
力が生じ光電流が流れようとする。又、入力電極により
上記抵抗体膜上に所定の電位分布が生じる。又、出力電
極により上記光電変換膜の光が通った部分を介して上記
抵抗体膜上の所定の電位に応じた出力電流が取り出され
る。尚、この時上記抵抗体膜から出力電極側に流れる電
流を出力電流と呼び各ダイオード成分の光電変換による
光電流とは区別する。そして、光をスポット状に照射す
る手段によりスポット状に照射された光の位置と強さと
を表す信号が上記出力電極から取り出される。そして、
光の強さは出力電流に比例する。本装置における光電変
換膜は高温になっても、ダイオード成分の極性が互いに
反対方向の層構造であるため、抵抗体膜から出力電極に
向かって漏れ電流が流れない。よって、光電変換膜を介
した出力電極からの出力に基づき正確に光の位置と強さ
を検出できる。又、抵抗体膜の表面に大きな電位勾配を
持った電位分布を生じさせて出力電流を大きくしても、
漏れ電流が小さいので問題が生ぜず、且つ、位置に応じ
た充分な大きさの出力が得られる。

【００１３】「第２の特徴の作用及び効果」第１の特徴
における装置が自動車に設けられる。そして、光をスポ
ット状に照射する手段が上記自動車に照射される太陽光
をスポット状に照射する手段にて構成される。これによ
り、出力電極から自動車に照射される太陽光の方位、高
度及び強度を表す信号が出力される。

【００１４】「第３の特徴の作用及び効果」第１の特徴
における抵抗体膜上の４隅に入力電極が４本設けられて
いる。このうちの２本を用いてある時には抵抗体膜上の
例えば、横方向に電位分布を生じさせ、次には縦方向に
電位分布を生じさせることができる。そして、上記所定
の入力電極に電圧が印加されると、出力電極から光の位
置と強度を表す信号を異なる時刻に時分割的に取り出す
ことができる。

【００１５】「第４の特徴の作用及び効果」第１の特徴
における光電変換膜のダイオード成分は互いに逆極性の
ダイオード成分を形成している。そして、光の照射によ
り流れる出力電流から見て、例えば、順バイアス側のダ
イオード成分に発生する光電流の大きさよりも逆バイア
ス側のダイオード成分に発生する光電流の大きさの方が
大きくされている。これにより、逆バイアス側のダイオ
ード成分に発生する光電流は順バイアス方向に流れて出
力電流として加算される。このように、光電変換膜のダ
イオード成分に発生する光電流の大きさがアンバランス
で方向が互いに逆向きとし、出力電流の一部として加算
されるようにすることにより、上記抵抗体膜上の上記所
定の電位を取り出す出力電極からは、その所定の電位に
加えてアンバランスとなった光電流をも取り出すため、
光の強度を表す信号が大きな出力で取り出せ、感度を大
きくできる。

【００１６】「第５の特徴の作用及び効果」第１の特徴
における抵抗体膜は光の進入方向から見て光電変換膜の
手前側に配設された透明な第１の抵抗体膜と奥側に配設
された第２の抵抗体膜とから成る。これらの第１と第２
の抵抗体膜上にはそれぞれに入力電極を有し、且つ、電
位分布が時分割的に上記それぞれの入力電極によってそ
れぞれの抵抗体膜上に印加される。尚、第１の抵抗体膜
上の電位分布と第２の抵抗体膜上の電位分布とは分布の
方向が互いに交わる。又、出力電極は、上記第２の抵抗
体膜上に設けられ上記光電変換膜を介して上記第１の抵
抗体膜上の所定の電位を取り出す。これが第１の出力電
極であり、第２の抵抗体膜上の入力電極として別の時刻
には機能する。又、上記第１の抵抗体膜上に設けられ上
記光電変換膜を介して上記第２の抵抗体膜上の所定の電
位を取り出すところの第２の出力電極が存在する。この
第２の出力電極は第１の抵抗体膜上に電位分布を生じさ
せる入力電極の働きを別の時間的局面においては成し遂
げる。尚、一つの抵抗体膜の４隅に入力電極を配置する
構造では、その抵抗体膜上に存在し、位置検出時点で入
力（電位勾配の形成）に関与しない入力電極の影響を受
け、位置検出に関与する入力電極で構成されるところの
電位分布が歪んでしまう。本装置の層構成のように入力
電極を第１の抵抗体膜側と第２の抵抗体膜側とに分離す
ることにより電位分布の歪みをなくすことができる。そ
して、スポット状に照射された光の位置を表す信号は時
分割的に取り出される第１の出力電極と第２の出力電極
との出力電流から演算して得られる。

【００１７】「第６の特徴の作用及び効果」第５の特徴
における光電変換膜のダイオード成分は互いに逆極性の
ダイオード成分を形成している。そして、出力電流から
見て順バイアス側及び逆バイアス側のダイオード成分に
発生する光電流の大きさが実質的にバランスするように
されている。これにより、スポット状に照射された光の
位置を表す信号は時分割的に取り出される第１の出力電
極と第２の出力電極との出力電流から合成（演算）して
得られる。この時、各ダイオード成分に発生する光電流
の大きさが実質的にバランスするようにされているの
で、各光電流同士は互いに相殺されて外部（出力電流
内）に現れず、光の位置に対応した電位勾配上の電位点
の電位の大きさのみに基づいて抵抗体膜側から出力電極
側に出力電流が流れる。つまり、出力電極側に光の位置
の信号電位が得られる。

【００１８】「第７の特徴の作用及び効果」第５の特徴
における装置が自動車に設けられる。そして、光をスポ
ット状に照射する手段が上記自動車に照射される太陽光
をスポット状に照射する手段にて構成される。これによ
り、出力電極から自動車に照射される太陽光の方位、高
度及び強度を表す信号が出力される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明に係る位置検出装置を用いて構成
された全方位日射センサ１００を示した概略図である。
この全方位日射センサ１００は主として、位置検出素子
１と遮光部材９とから成る。位置検出素子１の上面及び
側面を遮光するため、円筒状の遮光部材９が位置検出素
子１の上に被せられている。その遮光部材９の円筒上面
の中央にはピンホール１０が明けられている。この遮光
部材９とピンホール１０とから光をスポット状に照射す
る手段が達成される。そして、日射光がピンホール１０
から入射され、光スポットＨが位置検出素子１の検出面
１ａ上のＰ(x,y) 点に当たることにより全方位日射セン
サ１００は日射光の方位及び高度を検出する。

【００２０】図２に示したＸ，Ｙ，Ｚの三次元座標のよ
うに、日射光が遮光部材９の円筒上面のピンホール１０
に入射する角度、即ち、日射光の高度をθとし、そのピ
ンホール１０と位置検出素子１の検出面１ａとの距離を
ｔとする。すると、光スポットＨはＰ(x,y) 点にθの角
度で到達する。ここで、位置検出素子１の検出面１ａ上
のＹ軸とＰ(x,y) 点との成す角度、即ち、日射光の方位
φは上記Ｐ(x,y) 点に対応して検出される後述の出力
(Ｖ_x,Ｖ_y）に基づき、この出力(Ｖ_x,Ｖ_y）がＰ(x,y) 点
に比例しているとすると、次式にて算出される。 φ＝tan^-1(Ｖ_x／Ｖ_y) 又、その高度θは次式にて算出される。 θ＝tan^-1｛ｔ／(Ｖ_x ²＋Ｖ_y ²)^1/2｝

【００２１】図３は上述の全方位日射センサ１００にお
ける位置検出素子１の全体構成図であり、図４は位置検
出素子１の層構造を示した縦断面図である。尚、図３及
び図４の位置検出素子１では光スポットＨが図１と逆の
下側から入射した状態にて示されている。

【００２２】位置検出素子１は、先ず、ガラス基板２上
にＳnＯ₂，ＩＴＯ，ＺnＯ 等の金属酸化物を透明抵抗体
膜３として成膜する。この透明抵抗体膜３上に、アモル
ファスシリコン（以下、ａ−Ｓi という）合金膜を n-i
-p-i-n層又は p-i-n-i-p層構造に堆積させ、即ち、２つ
のダイオード成分の極性が互いに反対方向となるように
直列接続した構造に光電変換膜４をパターン形成する。
この結果、何れの極性の電圧が直列接続のダイオード成
分に印加されても電流は流れない。この光電変換膜４上
に、Ａl,Ｃr,Ｎi,Ａg 等にて共通の出力電極５を形成す
る。この共通の出力電極５の平面が光スポットＨの位置
検出領域である。又、透明抵抗体膜３上でその周囲の４
辺に隣接し、電圧の印加方向が互いに直交可能となるよ
うに対向させて２対の入力電極６ａ，６ｂ及び６ｃ，６
ｄがＡl,Ｃr,Ｎi,Ａg 等により導電性薄膜としてパター
ン形成される。上記入力電極６ａ，６ｂ及び６ｃ，６ｄ
はそれぞれＸ座標及びＹ座標用の対電極として用いられ
る。尚、上記透明抵抗体膜３のシート抵抗値は10Ω／□
以上（□はcm² を示す。以下、同じ）で１ＭΩ／□以
下、好ましくは 100Ω／□以上で50ＫΩ／□以下となる
ようにする。この理由としては、透明抵抗体膜３のシー
ト抵抗値が低すぎると、共通の出力電極５の抵抗値との
差がなくなり抵抗体とならない。又、逆に、透明抵抗体
膜３のシート抵抗値が高すぎると、光が照射されたとき
の光電変換膜４の抵抗値（ａ−Ｓi では約１ＫΩ〜500
ＫΩ)より高くなり出力が得られなくなるからである。

【００２３】上述の、例えば、 n-i-p-i-n層構造の光電
変換膜４としては、図５に図４の層構造に対応した模式
図が示されている。図４及び図５において、光電変換膜
４は透明抵抗体膜３側から順に、ｎ形半導体４１をμc-
Ｓi:Ｈ（微結晶シリコン）、ｉ形半導体４２をａ−Ｓi:
Ｈ（非晶質シリコン）、ｐ形半導体４３をａ−ＳiＣ:
Ｈ、ｉ形半導体４４をａ−ＳiＣ:Ｈ、ｎ形半導体４５を
μc-Ｓi:Ｈにて形成するのが好ましい。尚、図６は上記
n-i-p-i-n層構造の光電変換膜４の成膜条件を示してい
る。ここで、光スポットＨの入射側である光電変換膜４
の第１層のｎ形半導体４１に微結晶シリコンを用いたの
は、第２層のｉ形半導体４２に光をできるだけ多く入射
させて、透明抵抗体膜３側にｎ形半導体４１とｉ形半導
体４２とｐ形半導体４３とで形成されるフォトダイオー
ド（スイッチングダイオード）の発生する光起電力に基
づく光電流Ｉ_L を大きくするためである。又、第４層の
ｉ形半導体４４をａ−ＳiＣ:Ｈとし、更にその膜厚を第
２層のｉ形半導体４２より薄くしているのは、ｐ形半導
体４３とｉ形半導体４４とｎ形半導体４５とで形成され
る反対向きのフォトダイオードに発生する逆向きの光電
流Ｉ_S を小さくするためである。又、第５層のｎ形半導
体４５に微結晶シリコンを用いているのは、共通の出力
電極５とのコンタクトを良くするためである。

【００２４】図８は本発明に係る位置検出素子１の回路
模式図である。又、図１０は本発明及び従来の位置検出
素子における出力電圧と温度との関係を示した特性図で
あり、本発明では光が当たった位置Ａ点，Ｂ点，Ｃ点に
対応して明確に出力電圧が異なっており温度によっても
変わらない。上述したように、従来の位置検出素子は光
スポットが照射されると抵抗値が下がる光導電膜を用い
て構成されている。従って、温度が上昇すると電子の熱
励起により光照射されていない部分に漏れ電流が流れ、
出力電圧が光照射された光スポットの位置に対応して分
圧された値からズレてしまっている。これに対して、本
発明の位置検出素子１は、図８に示したように、光スポ
ットＨが照射されると光電流が発生するダイオード成分
を背中合わせ又は向かい合わせに構成した光電変換膜４
を用いている。従って、この光電変換膜４を用いた位置
検出素子１はダイオードの整流作用により逆方向の漏れ
電流が流れることが防止され温度が上昇しても出力電圧
が変化することがなく、正確な位置測定ができるのであ
る。

【００２５】尚、上述の位置検出素子１の構造を、図７
に示したような構成の層構造としても良い。この位置検
出素子１′は、ＳＯＳ(silicon onsapphire) 技術によ
って形成した絶縁基板２′上に、図４における透明抵抗
体膜３と光電変換膜４と共通の出力電極５とから成る層
構造を上下逆に置き換えて形成する。この場合には、光
スポットＨの入射方向は上からとなり、図４の光電変換
膜４の n-i-p-i-n層構造も上下逆となる。又、入力電極
６ａ，６ｂ及び６ｃ，６ｄは、図４と同様に、透明抵抗
体膜３上に形成される。

【００２６】図９は、本発明に係る位置検出素子の他の
構造の変形例を示した模式図である。図５に示した模式
図における光の入射方向から見て、透明抵抗体膜３と出
力電極５との層位置を入替え、又、光電変換膜４の層位
置も入替えた構造とした。尚、この場合には、透明抵抗
体膜３は必ずしも透明でなくても良く、出力電極５は透
明であることが必要となる。又、光の入射方向から見て
奥側のダイオード成分による光電流Ｉ_L の方が手前側の
ダイオード成分による光電流Ｉ_S よりも大きくされる。

【００２７】次に、図３を参照して、位置検出素子１の
作用を説明する。位置検出素子１の透明抵抗体膜３上の
対向する入力電極（例えば、６ａ，６ｂ）間に電圧が印
加されると、この透明抵抗体膜３の各点が入力電極から
の距離に比例した電位を示すようになる。又、光電変換
膜４は光スポットＨの照射がない状態ではダイオードの
整流作用により電流を流さないが、光スポットＨが照射
されると光電流が発生して電流が流れる。即ち、ガラス
基板２側の検出面の位置Ｐ(x,y) に光スポットＨが入射
すると、光スポットＨはガラス基板２及び透明抵抗体膜
３を通過して光電変換膜４に達する。すると、その位置
Ｐ(x,y) に対応した光電変換膜４の位置が導通部４ａと
なる。結果として、共通の出力電極５に光スポットＨの
位置Ｐ(x,y) に対応した電位が出力される。

【００２８】検出回路７がスイッチＳ_1,Ｓ₂ を同時に切
り換えることにより、Ｘ座標及びＹ座標検出用の透明抵
抗体膜３上の対向した入力電極６ａ，６ｂ及び６ｃ，６
ｄ間に、電源７１から同一電圧が交互に印加される。そ
して、スイッチＳ_1,Ｓ₂ の切換タイミングに同期させス
イッチＳ₃ を切り換えることにより、共通の出力電極５
から光スポットＨの位置Ｐ(x,y) に対応したＸ座標の電
位Ｖ_x 及びＹ座標の電位Ｖ_y が時分割で別々に検出され
出力される。この出力Ｖ_x 及びＶ_y に基づき、上述した
ように日射光の方位φ及び高度θが算出される。

【００２９】図１１は、位置検出装置１におけるＸ座標
の電位Ｖ_x 及びＹ座標の電位Ｖ_y の等電位線を示した特
性図である。即ち、この位置検出装置１は一辺が10mmの
電極を有し、図１７における位置検出部の有効面積に相
当する。

【００３０】図１２は本発明に係る位置検出装置を用い
て構成された他の実施例である全方位日射センサ２００
を示した全体構成図である。この全方位日射センサ２０
０は、上述の全方位日射センサ１００の構成に加えて、
位置検出素子１と遮光部材９との間に、更に、高屈折部
材８が配設されている。この高屈折部材８としては、空
気より屈折率の大きな厚さｔの平行平面プリズム等から
成る。遮光部材９の円筒上面の中央に明けられたピンホ
ール１０から日射光の光スポットＨが入射される。する
と、光スポットＨは高屈折部材８にて屈折される。そし
て、光スポットＨが位置検出素子１の検出面１ａ上のＰ
(x,y) 点に当たることにより位置検出装置２００は日射
光の方位及び高度、更に日射量を検出する。Ｘ座標の場
合には、図示されたように、スイッチＳ_4,Ｓ₆をオン
し、スイッチＳ₈ を接地側にすることにより、スイッチ
Ｓ₃ からＶ_x が出力される。又、Ｙ座標の場合には、ス
イッチＳ_5,Ｓ₇ をオンし、スイッチＳ₈ を接地側にする
ことにより、スイッチＳ₃ からＶ_y が出力される。尚、
スイッチＳ₈ の働きについては後述する。

【００３１】図１３に示したように、日射光が遮光部材
９（図１２）の円筒上面のピンホール１０に入射する角
度、即ち、日射光の高度をθとする。すると、高屈折部
材８に入射した光スポットＨの角度はθ′となる。即
ち、光スポットＨはＰ(x,y) 点にθ′の角度で到達す
る。ここで、位置検出素子１の検出面１ａ上のＹ軸とＰ
(x,y) 点との成す角度、即ち、日射光の方位φは上記Ｐ
(x,y) 点に対応して検出された出力(Ｖ_x,Ｖ_y）に基づ
き、この出力(Ｖ_x,Ｖ_y）がＰ(x,y) 点に比例していると
すると、次式にて算出される。 φ＝tan^-1(Ｖ_x／Ｖ_y) 又、空気の屈折率を１、高屈折部材８の屈折率をｎ₁ と
すると、次式の関係がある。 (sinθ／sinθ′)＝(１／ｎ₁) そして、高屈折部材８は厚さｔであるので、高度θは次
式にて算出される。 θ＝tan^-1［ｔ／｛ｎ₁ ²(Ｖ_x ²＋Ｖ_y ²＋ｔ²)−ｔ²｝^1/2 ］ このように、高屈折部材８を位置検出素子１上に設け
ることにより、低高度（例えば、θ＝10°）の日射光が
反射してしまうということがなくなる。これにより、位
置検出素子１に光スポットＨが当たらなくて、その日射
光の位置等を検出できないということがなくなった。
尚、図１４に高度θ＝10°（一定）としたときの方位を
10°ステップで変化させて測定した出力特性を示した。
又、光の強さ、つまり、日射量に関しては、図１２にお
いて、スイッチＳ_4,Ｓ_5,Ｓ_6,Ｓ₇ を全てオンとする。更
に、スイッチＳ₈ を電源側として、入力電極６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄ全てに電源７１からの電圧を印加し、共
通の出力電極５に流れる電流を測定する。この電流は、
位置検出素子１の光電変換膜４に発生する光電流のアン
バランス分を含んだものであり日射量に比例する。図１
５は、このようにして測定した出力電流と日射量との関
係を示しておりこの出力電流を検出することにより日射
量を知ることができる。

【００３２】次に、透明抵抗体膜３上の入力電極６ａ，
６ｂ，６ｃ，６ｄを、図３に対応した角型又は点型、凹
型及び凸型の各電極形状として実験にて求めた等電位線
を図１６に示した。この実験検討によると、入力電極の
電極形状を図１６(C) に示したような、凹型とした時が
透明抵抗体膜３の有効面積内の位置検出精度がフルスケ
ール（F.S.）の±６％と他の形状に比べて良いことが分
かった。上記凹型の電極形状を更に、最適化するべく実
験を重ね、図１７の電極形状を得た。即ち、凹型の入力
電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを透明抵抗体膜３上の対角
線上の４隅に配設した形状である。この電極形状におい
ては、図１８に示したように、透明抵抗体膜３上に生じ
るＸ軸及びＹ軸の等電位線の歪みが極めて少なくなる。
即ち、等電位線が凹型の電極形状のより奥まで真っ直ぐ
でほぼ直線的に伸びることにより、透明抵抗体膜３の有
効面積内の位置検出精度がフルスケールの±３％と向上
した。尚、図１９はこの凹型の電極形状である入力電極
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを透明抵抗体膜３上に有する位
置検出素子１の斜視図を示している。又、入力電極とし
て、図２０に示したような、Ｌ型の電極形状を採用して
もほぼ同様の結果が得られる。このように、電極形状を
改良することにより、光スポットの座標値と出力値との
直線性が改善された。又、同様に、Ｙ座標（Ｘ座標）方
向の照射位置に拘わらずＸ座標（Ｙ座標）方向の位置の
検出精度が向上した。

【００３３】次に、遮光方法として、図２１に示したよ
うに、位置検出素子のガラス基板２上に直接、印刷又は
金属薄膜を蒸着して遮光部材９とした。すると、ガラス
基板２の厚みを介して遮光部材９と透明抵抗体膜３が接
近して構成され、結果的に位置検出素子１の検出範囲が
広くなる。又、遮光部材９が印刷又は金属薄膜を蒸着し
て極めて薄く形成されることにより、入射角の小さい日
射光がそのピンホール１０の端面にて遮られることがな
くなり、位置検出素子１の検出範囲が広くなる。そし
て、更に、図２２に示したように、上記ピンホール１０
の部分に流動状のシリコン等の透明樹脂剤を滴下し固化
させてプリズムの代用とした高屈折部材８としても良
い。尚、図２３のように、金属薄膜を蒸着した遮光部材
９上に全面透明樹脂８ａをコートしても、プリズムの役
目を果たすことができる。

【００３４】図２４は図１２に示された位置検出素子１
の出力を得るための検出回路７の詳細な回路構成を示し
た全体回路図である。位置検出素子１の入力電極６ａ
(Ｘ⁺) 、６ｂ(Ｘ^-) にそれぞれ５Ｖ、０Ｖを印加しＸ座
標に対応する出力（ＯＵＴ）である電位Ｖ_x を得る。次
に、位置検出素子１の入力電極６ｃ(Ｙ⁺) 、６ｄ(Ｙ^-)
にそれぞれ５Ｖ、０Ｖを印加しＹ座標に対応する出力
（ＯＵＴ）である電位Ｖ_y を得る。次に、位置検出素子
１の入力電極６ａ(Ｘ⁺) 、６ｂ(Ｘ^-) 、６ｃ(Ｙ⁺) 、６
ｄ(Ｙ^-) 全てに５Ｖを印加し出力（ＯＵＴ）に流れる電
流（日射強度に対応した電流）を得る。以上、３つの動
作をクロックに同期させて繰り返す。上記出力（ＯＵ
Ｔ）は右端に示されたＯＵＴＰＵＴ端子のＸ，Ｙ，Ｉに
それぞれ出力される。

【００３５】具体的な動作について、以下に説明する。
本実施例の電源７１としては、図２５に示したように、
＋５Ｖ、０Ｖ（ＧＮＤ）及び±15Ｖが必要であり、供給
される＋５Ｖから DC-DCコンバータ７２により±15Ｖを
発生させる。尚、電源７１の矢印部分から＋５Ｖが供給
され、黒丸印部分から＋15Ｖが供給され、白丸印部分か
ら−15Ｖが供給される。又、この供給電圧として±15Ｖ
を用いたのは、後述のオペアンプを±15Ｖ用としたため
である。水晶７３ａからの発振をカウンタ７３で分周し
た基本クロックである上線付ＣＫ（図２６）を更に、カ
ウンタ７４にて１／２，１／４と分周したものがＱＡ，
ＱＢである。ここで、読み込みタイミングは、図２６に
示されたように、ＱＡ，ＱＢのそれぞれＨ（＝＋５
Ｖ），Ｌ（＝０Ｖ）の組み合わせにより、４通りとな
る。本実施例では３つの読み込みタイミングを使用して
いる。

【００３６】次に、Ｘ座標の読み込みについて説明す
る。図２６のＸの読み込みタイミングにより、ＱＡ＝
Ｈ、ＱＢ＝Ｌ、アナログＳＷ（アナログスイッチ）７５
ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄの状態を考える。アナログ
ＳＷ７５ａは、ＱＢ＝ＬよりＯＦＦ、即ち、信号Ｓ_I＝
Ｌ であり、位置検出素子１の入力電極６ｃは開放であ
る。又、アナログＳＷ７５ｂは、ＱＡつまりＳ_E がＨに
なってＯＮ、即ち、信号Ｓ_G＝Ｈ であり、位置検出素子
１の入力電極６ａには＋５Ｖの電圧が印加される。又、
アナログＳＷ７５ｂは、ＡＮＤ（論理演算子）４ａでＱ
Ｂと信号Ｓ_B との状態により制御される。その信号Ｓ_B
はＡＮＤ（論理演算子）４ｃ及びＮＯＴ（論理演算子）
５ａにより決定される。今、ＱＡ＝Ｈ、ＱＢ＝Ｌより信
号Ｓ_A＝Ｌ、ＮＯＴ５ａにより信号Ｓ_B＝Ｈであり、ＡＮ
Ｄ４ａにはＨとＬとが入力することになり、信号Ｓ_C＝
Ｌ となる。従って、アナログＳＷ７５ｃはＯＦＦ、即
ち、信号Ｓ_H＝Ｌ であり、位置検出素子１の入力電極６
ｄは開放である。そして、アナログＳＷ７５ｄは、ＡＮ
Ｄ４ｂでＱＡと信号Ｓ_B との状態により制御される。
今、ＱＡ＝Ｈ、信号Ｓ_B＝Ｈより、信号Ｓ_D＝Ｈとなる。
従って、アナログＳＷ７５ｄはＯＮ、即ち、信号Ｓ_F＝
０Ｖ(ＧＮＤ）であり、位置検出素子１の入力電極６ｂ
は０Ｖ(ＧＮＤ)となる。以上により、位置検出素子１の
入力電極６ａ(Ｘ⁺) ＝＋５Ｖ、６ｂ(Ｘ^-) ＝０Ｖ、６ｃ
(Ｙ⁺) ＝開放、６ｄ(Ｙ^-) ＝開放となり、Ｘ座標の出力
の測定可能状態となる。この時、位置検出素子１に日射
光が照射されており、光スポットＨが位置検出素子１の
検出面１ａに到達していると、位置検出素子１の共通の
出力電極５から出力（ＯＵＴ）としてＸ座標の電位であ
る信号Ｓ_J が出力される。

【００３７】上述したように、Ｘ座標の電位である信号
Ｓ_J はアナログＳＷ７５ｇ，７５ｈ，７５ｉの左側に印
加された状態となっている。ここで、アナログＳＷ７５
ｇ，７５ｈ，７５ｉのスイッチ状況を考える。アナログ
ＳＷ７５ｇは信号Ｓ_D＝Ｈ よりＯＮであり、アナログＳ
Ｗ７５ｈは信号Ｓ_C＝ＬよりＯＦＦであり、アナログＳ
Ｗ７５ｉは信号Ｓ_A＝ＬよりＯＦＦである。即ち、信号
Ｓ_K＝信号Ｓ_J(Ｘ座標の電位)となる。尚、オペアンプ８
ａはインピーダンス変換のボルテージフォロアであるの
で、場合によってはなくても良い。同様に、図２６に示
されたＹの読み込みタイミングによりＹ座標の電位も出
力される。

【００３８】位置検出素子１の共通の出力電極５に流れ
る電流Ｉは、図２６の読み込みタイミングにてＱＡ＝Ｈ
及びＱＢ＝Ｈより、入力電極６ａ(Ｘ⁺) 、６ｂ(Ｘ^-) 、
６ｃ(Ｙ⁺) 、６ｄ(Ｙ^-) に全て５Ｖが印加される。この
時、アナログＳＷ７５ｇ，７５ｈはＯＦＦとなり、信号
Ｓ_J はアナログＳＷ７５ｉを通過してオペアンプ８ｃに
より信号Ｓ_M となりオペアンプ８ｄにより信号Ｓ_N とな
る。尚、オペアンプ８ｃ，８ｄにて電流を電圧に変換し
ている。

【００３９】９ａ，９ｂ，９ｃは単安定マルチバイブレ
ータであり、１０ａ，１０ｂ，１０ｃはオペアンプであ
る。Ｘ座標の電位である信号Ｓ_K が出力されている時に
は単安定マルチバイブレータ９ａのＡ，Ｂの状態はＡ＝
Ｈ、Ｂ＝ＨとなりＱ＝Ｈである。即ち、データを更新
し、その後、ＯＵＴＰＵＴにＸ座標の電位であるＸをホ
ールドする。この時、単安定マルチバイブレータ９ｂ，
９ｃは共にＱ＝Ｌである。尚、信号Ｓ_L に対応したＹ座
標の電位であるＹ及び信号Ｓ_N に対応した日射強度に対
応した電位であるＩについても同様であり省略する。

【００４０】図２７は本発明に係る位置検出装置を構成
する他の位置検出素子の概略構成を示した斜視図であ
り、図２８に図２７の層構造に対応した模式図を示し
た。尚、図２７及び図２８の位置検出素子は図の下側か
ら光照射された状態にて示されている。この位置検出素
子は、ガラス基板２２上に透明抵抗体から成るＸ方向抵
抗体膜２３、光電変換膜の光導電効果を利用した光導電
膜２４、金属電極抵抗体から成るＹ方向抵抗体膜２５の
順に積層され、Ｘ方向抵抗体膜２３及びＹ方向抵抗体膜
２５の各端部より２本ずつ計４本のリード電極Ｘ，
Ｘ′，Ｙ，Ｙ′を有する構造から成る。各リード電極
Ｘ，Ｘ′，Ｙ，Ｙ′の取り出し部にはＸ方向抵抗体膜２
３及びＹ方向抵抗体膜２５より低抵抗な帯状の電極を用
いている。又、Ｘ方向抵抗体膜２３とＹ方向抵抗体膜２
５とは間に光導電膜２４を介することにより直接接する
ことなく、互いに直交するように配設されている。そし
て、通常（光スポットが当たっていない状態）では、Ｘ
方向抵抗体膜２３とＹ方向抵抗体膜２５とは光導電膜２
４により実質的に絶縁状態を保っている。

【００４１】以下、各層の材質及びその詳細な構造につ
いて説明する。ガラス基板２２には、ソーダガラス（厚
さ1.1mm)にＳiＯ₂をコートしたものを用いた。尚、ガラ
ス基板２２の厚さに関しては、以後の光の照射位置及び
光の強度を検出する位置検出装置の特性に特に影響を与
えるものではない。Ｘ方向抵抗体膜２３は、厚さ 600Å
のＳnＯ₂から成り、シート抵抗値 200Ω／□とした。こ
のＸ方向抵抗体膜２３の必要機能は、光を透過すること
及び適当なシート抵抗値を有することである。従って、
材質としては、ＳnＯ₂以外にＺnＯ,ＩＴＯ、その他の金
属薄膜でも良い。又、シート抵抗値は10Ω／□以上で１
ＭΩ／□以下が適当である。光導電膜２４は、図２８に
示したように、光の入射方向側からｎ形半導体２４１を
微結晶Ｓi(μc-Ｓi)、ｉ形半導体２４２を真性ａ−Ｓi
Ｃ(ｉ₁−ＳiＣ）、ｐ形半導体２４３をａ−ＳiＣ、ｉ形
半導体２４４を真性ａ−Ｓi(ｉ₂−Ｓi)、ｎ形半導体２
４５を微結晶Ｓi(μc-Ｓi)にて形成した５層から成る。
この構造は、ダイオードが２つ逆方向に接続されたのと
等価である。この光導電膜２４は、光スポットが照射さ
れたときその部分だけが極めて低抵抗に変化する膜であ
ることが要求される。そして、光導電膜２４で重要なこ
とは、ｉ形半導体（以下、ｉ₁ 膜という）２４２とｉ形
半導体（以下、ｉ₂ 膜という）２４４との膜厚であり光
照射されたとき、各ダイオード（ソーラセルと同じ）に
て発生される光電流が等しくバランスするように設定す
ることである。尚、光照射時の光導電膜２４の導電率は
１０^-6(Ω/cm)以上とする。本実施例におけるｉ₁ 膜と
ｉ₂ 膜との最適値を、図３３に示した。尚、この場合に
は、光電流をバランスさせるために図２８の光導電膜２
４の層構造において、光の入射方向の奥側のｉ₂ 膜２４
４の厚さはその手前側のｉ₁ 膜２４２の厚さより厚いこ
とが必要で、ｉ₁ 膜２４２の厚さとｉ₂ 膜２４４の厚さ
との比は、１：２〜１：10の範囲内である。Ｙ方向抵抗
体膜２５は、Ｔi で厚さ 400Åとした。このＹ方向抵抗
体膜２５は、基本的にＸ方向抵抗体膜２３と同様なもの
で良いが、図２７からも分かるように光を透過させる必
要は全くない。よって、シート抵抗値さえ10Ω／□以上
で１ＭΩ／□以下であれば、Ｘ方向抵抗体膜２３の膜材
料以外にもＴi,Ｃr,Ｎi 等の金属、又、ＴiＮ，Ａgペー
スト，Ｎiペースト，Ｃuペーストでも良い。

【００４２】図２９は、この位置検出素子の作動原理を
示した回路模式図である。透明抵抗体の両端にそれぞれ
０Ｖ，５Ｖ（この電圧５Ｖに限定する必要はない）を印
加すると、透明抵抗体内に０Ｖ〜５Ｖまでの電圧勾配が
発生する。この状態で光が光導電膜２４に照射される
と、その部分の２つのダイオード成分が導通状態とな
る。すると、光照射された位置の透明抵抗体上の特定の
電位が電極に導かれる。これにより、光照射された位置
の電位が得られる位置検出素子となる。つまり、電位勾
配を有する透明抵抗体にテスタプローブを当て、その位
置の電位を読むのと全く同じであり、テスタプローブを
当てる代わりに光照射し導通を得るのである。本実施例
の位置検出素子は、電極部となるＸ方向抵抗体膜２３及
びＹ方向抵抗体膜２５のシート抵抗値をそれぞれ10Ω／
□以上で１ＭΩ／□以下の抵抗体として、図２７のよう
な層構造としたものであり、光照射された位置に対応し
たＸ座標、Ｙ座標及び電流を検出するという３つの機能
を有している。

【００４３】図３０は、Ｘ座標、Ｙ座標及び電流検出の
原理を示した説明図である。 「Ｘ座標検出」Ｘ方向抵抗体膜２３の両端電極（リード
電極Ｘ，Ｘ′）に５Ｖ−０Ｖを印加してＹ方向抵抗体膜
２５の両端電極（リード電極Ｙ，Ｙ′）の何れか一方又
は両方よりその位置に対応した電位を得る。この時、電
流はＸ方向抵抗体膜２３側からＹ方向抵抗体膜２５側へ
光導電膜２４の光照射された位置を通って流れる。ここ
で、Ｙ方向抵抗体膜２５の既存抵抗の出力への影響は無
視できるような「電流を流さないで電圧値を測定できる
検出回路」が必要である。つまり、例えば、ディジタル
マルチメータであれば入力インピーダンスが１ＭΩ以上
のものが望ましい。逆に入力インピーダンスが小さく、
且つ、Ｙ方向抵抗体膜２５のシート抵抗値が１ＭΩ／□
のような場合には出力電圧がＹ方向抵抗体膜２５で減じ
られてしまうこともある。 「Ｙ座標検出」Ｘ座標検出と同様であるため説明は省略
する（但し、電圧を印加するのはＹ方向抵抗体膜２５の
両端電極であり、流れる電流の向きは逆にＹ方向抵抗体
膜２５側からＸ方向抵抗体膜２３側へと逆に流れる。
尚、この時、電流は光導電膜２４の光照射された位置を
通って流れる）。 「電流（光強度）検出」ここでは、Ｙ方向抵抗体膜２５
の両端電極の両方に５Ｖの電圧を印加してＹ方向抵抗体
膜上に全て同電位を分布させ光スポットが照射された位
置においてＹ方向抵抗体膜２５側からＸ方向抵抗体膜２
３側へ流れる出力電流を検出する。この出力電流は抵抗
体膜上のどこの位置に光がスポット照射されても変わら
ず（全て同電位であるため）、光の強さ（日射量）に応
じて変化する信号となる。そして、光導電膜２４は２つ
のダイオード成分の極性が互いに反対方向で同じ電気的
特性となるように構成されているのでＸ方向抵抗体膜２
３又はＹ方向抵抗体膜２５の何れの抵抗体膜を用いても
光の強さのセンシングは可能であり、Ｘ方向抵抗体膜２
３側の両端電極の両方に５Ｖの電圧を印加しても良い。

【００４４】ここで、大切なことは前述したように、２
つのダイオード成分の極性が互いに反対方向であり、且
つ、光導電膜２４に光照射によって生じる光電流が互い
に相殺されるようにすることであり、そのために膜厚の
最適化が重要となる。即ち、光照射により光導電膜２４
の各ダイオード成分に生じる光電流が等しくないと、ア
ンバランス分の電流値が出力電流に影響してＸ座標検出
とＹ座標検出とで検出精度に違いが生じてしまうことに
なる。つまり、出力電流がアンバランスということは、
膜の内部抵抗がアンバランスであることを意味しており
検出精度に影響する。そこで、発明者らは、図３１に示
したｉ₁ 膜２４２，ｉ₂ 膜２４４の膜厚を最適化するこ
とによりそこに流れる光電流Ｉ₁ と光電流Ｉ₂ とを等し
く（Ｉ₁＝Ｉ₂）することを試みた。尚、光電流Ｉ₁ と光
電流Ｉ₂ とは位置検出装置の検出精度上±30％以内で一
致することが要求される。尚、光電流Ｉ₁ と光電流Ｉ₂
とが等しいと皮相的には光電流は流れないが、これを互
いに逆向きの等しい光電流Ｉ₁,Ｉ₂ が流れるとして考察
している。ｉ₁ 膜２４２，ｉ₂ 膜２４４の材料をそれぞ
れａ−ＳiＣ，ａ−Ｓiとすると、ｉ形半導体の膜厚(nm)
に対する光電流(μＡ)はそれぞれ図３２のようになっ
た。これら材料の吸収係数及び連続の方程式を解くこと
により、各膜厚は、図３３に示したように決定された。
この膜厚のとき、図２８における膜質、即ち、ｉ₁ 膜２
４２，ｉ₂ 膜２４４の材料としてａ−ＳiＣ，ａ−Ｓiを
使用したときの光電流は一致する。又、ｉ₁ 膜２４２，
ｉ₂ 膜２４４共にａ−Ｓi を使用する場合で光電流を同
じとすると、ｉ₁ 膜２４２及びｉ₂ 膜２４４の膜厚は図
３３の数値と異なったものとなる。このように、位置検
出素子ではＸ方向又はＹ方向を検出するときの光照射に
より発生した光電流を一致させることが重要なのであ
る。

【００４５】図３４は、本発明の他の実施例に係る位置
検出装置の更に他の層構造を示した縦断面図である。こ
の位置検出素子はガラス基板３２上に抵抗体膜をなくし
直接、光導電膜３４が形成されている。そして、光の入
射方向側から順に、光導電膜３４はｎ形半導体３４１を
微結晶Ｓi(μc-Ｓi)、ｉ形半導体３４２を真性ａ−Ｓi
、ｐ形半導体３４３をａ−ＳiＣ、ｉ形半導体３４４を
真性ａ−Ｓi、ｎ形半導体３４５を微結晶Ｓi(μc-Ｓi)
の５層から成る基本構造とした。尚、この場合には、予
め入力（出力）電極３３側を蒸着又はスパッタにより金
属又は金属ペーストでガラス基板３２上に形成しておく
必要がある。本実施例の位置検出素子の層構造の特徴
は、前述の図２８におけるＸ方向抵抗体膜２３及びＹ方
向抵抗体膜２５の両抵抗体膜の何れか一方又は両方をｎ
形半導体である微結晶Ｓi で兼用したことである。この
場合、上記微結晶Ｓi は光照射されても抵抗値が変化し
ないものであり、基準抵抗として使用した。図３４は、
図２８におけるＸ方向抵抗体膜２３及びＹ方向抵抗体膜
２５の両抵抗体膜に代えて、光導電膜３４のｎ形半導体
上に直接、入力(出力)電極３３及び出力(入力)電極３５
を形成したものである。この層構造から成る位置検出装
置は温度特性がやや悪化するが 100℃程度まで問題なく
作動する。尚、両抵抗体膜を光電変換膜のｎ形半導体と
兼用しない上述の実施例（図２８）における n-i-p-i-n
層の光導電膜２４を有する位置検出装置などの場合には
140℃程度まで問題なく作動する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な一実施例に係る位置検出装置
を用いて構成された全方位日射センサを示した概略図で
ある。

【図２】図１の全方位日射センサにおける日射光の方位
及び高度を算出するための説明図である。

【図３】図１の全方位日射センサにおける位置検出素子
の全体構成図である。

【図４】図３の位置検出素子の層構造を示した縦断面図
である。

【図５】図４の層構造に対応した模式図である。

【図６】同実施例に係る n-i-p-i-n層構造の光導電膜の
成膜条件を示した説明図である。

【図７】本発明に係る位置検出素子の他の層構造を示し
た縦断面図である。

【図８】本発明に係る位置検出素子の回路模式図であ
る。

【図９】本発明に係る位置検出素子の他の構造の変形例
を示した模式図である。

【図１０】本発明及び従来の位置検出素子における出力
電圧と温度との関係を示した特性図である。

【図１１】本発明に係る位置検出装置におけるＸ座標の
電位Ｖ_x 及びＹ座標の電位Ｖ_y の等電位線を示した特性
図である。

【図１２】本発明に係る位置検出装置を用いて構成され
た他の全方位日射センサを示した全体構成図である。

【図１３】図１１の全方位日射センサにおいて、日射光
の方位及び高度を算出するための説明図である。

【図１４】図１１の全方位日射センサにおける高度10°
で方位10°間隔のときの出力特性を示した説明図であ
る。

【図１５】図１１の全方位日射センサにおける日射量と
出力電流（光電流）との関係を示した出力特性図であ
る。

【図１６】本発明に係る位置検出素子の透明抵抗体膜上
の入力電極を各電極形状として実験にて求めた等電位線
を示した特性図である。

【図１７】図１５における入力電極の最適化した凹型の
電極形状を示した説明図である。

【図１８】図１６の入力電極を用いた位置検出装置にお
けるＸ座標の電位Ｖ_x 及びＹ座標の電位Ｖ_y の等電位線
を示した特性図である。

【図１９】図１６の凹型の電極形状である入力電極を透
明抵抗体膜上に有する位置検出素子を示した斜視図であ
る。

【図２０】Ｌ型の電極形状とした入力電極を示した説明
図である。

【図２１】ガラス基板上に直接、印刷又は金属薄膜を蒸
着して遮光部材を形成した位置検出素子を示した縦断面
図である。

【図２２】遮光部材のピンホールの部分に流動状のシリ
コン等の透明樹脂剤を滴下し固化させてプリズムの代用
とした高屈折部材を形成した位置検出素子を示した縦断
面図である。

【図２３】図２１の高屈折部材として金属薄膜を蒸着し
た遮光部材上に全面、ピンホールの部分を含んで、透明
樹脂コートして形成した位置検出素子を示した縦断面図
である。

【図２４】図１１の検出回路の詳細な回路構成を示した
全体回路図である。

【図２５】図２３の検出回路の電源の構成を示した回路
図である。

【図２６】図２３の検出回路の読み込みタイミングを示
した説明図である。

【図２７】本発明に係る位置検出装置の他の概略構成を
示した斜視図である。

【図２８】図２６の層構造に対応した模式図である。

【図２９】本発明に係る位置検出素子の作動原理を示し
た回路模式図である。

【図３０】本実施例に係る位置検出装置におけるＸ座
標、Ｙ座標及び電流検出の原理を示した説明図である。

【図３１】本実施例に係る位置検出素子の回路模式図で
ある。

【図３２】本実施例に係る位置検出素子のｉ膜をａ−Ｓ
iＣ，ａ−Ｓiとしたときのｉ膜厚に対する光電流を示し
た特性図である。

【図３３】本実施例におけるｉ₁ 膜とｉ₂ 膜の材料に対
する膜厚及び光電流の最適値を示した図である。

【図３４】本発明に係る位置検出装置における位置検出
素子の更に他の層構造を示した縦断面図である。

【図３５】従来の位置検出素子を構成している光導電膜
の回路模式図である。

【符号の説明】

１−位置検出素子 ２−ガラス基板 ３−透明抵抗
体膜 ４−光電変換膜 ５−出力電極 ６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄ−入力電極 ７−検出回路 ８−高屈折部材 ９−遮光部材（光をスポット状に照射する手段） １０−ピンホール（光をスポット状に照射する手段） １００−全方位日射センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 雅也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 花木 健一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 寺田 知司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 吉見 知久 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 浅野 秀夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 河合 孝昌 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−150078（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−226179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−164281（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−177466（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−29707（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 3/16 G01S 3/78 G01B 11/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの抵抗体膜と、 該抵抗体膜に重なって積層され、極性が互いに反対方向
   で直列に積層されたダイオード成分を形成し、光が通っ
   た部分がその光の強さに応じて導電化すると共に各ダイ
   オード成分に光起電力が生じる光電変換膜と、 前記抵抗体膜の平面方向に沿って該抵抗体膜上に所定の
   電位分布を生じさせる入力電極と、 前記光電変換膜の前記光が通った部分を介して前記抵抗
   体膜上の前記所定の電位を取り出す出力電極と、 前記抵抗体膜上から前記光電変換膜に前記光をスポット
   状に照射する手段とを備え、 前記出力電極から前記スポット状に照射された光の位置
   と強さとを表す信号を取り出すことを特徴とする光の位
   置と強さを検出する装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記装置は自動車に
   設けられており、前記光をスポット状に照射する手段は
   前記自動車に照射される太陽光をスポット状に照射する
   手段から成り、前記出力電極は前記太陽光の方位、高度
   及び強度を表す信号を出力することを特徴とする光の位
   置と強さを検出する装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記抵抗体膜上の４
   隅に前記入力電極が４本設けられており、前記出力電極
   から前記光の位置と強度を表す信号が異なる時刻に時分
   割的に取り出されることを特徴とする光の位置と強さを
   検出する装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記光電変換膜の前
   記ダイオード成分は互いに逆極性のダイオード成分を形
   成しており、前記光の照射により前記各ダイオード成分
   に発生する光起電力の大きさがアンバランスとされ、前
   記出力電極からの信号に前記光起電力の差分が加算され
   ることを特徴とする光の位置と強さを検出する装置。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記抵抗体膜は光の
   進入方向から見て前記光電変換膜の手前側に配設された
   透明な第１の抵抗体膜と奥側に配設された第２の抵抗体
   膜とから成り、これらの第１と第２の抵抗体膜上にはそ
   れぞれに前記入力電極を有し、且つ、互いに交わる電位
   分布が時分割的に前記それぞれの入力電極によって印加
   され、前記出力電極は、前記第２の抵抗体膜上に設けら
   れ前記光電変換膜を介して前記第１の抵抗体膜上の前記
   所定の電位を取り出すところの前記入力電極を兼ねる第
   １の出力電極と、前記第１の抵抗体膜上に設けられ前記
   光電変換膜を介して前記第２の抵抗体膜上の前記所定の
   電位を取り出すところの前記入力電極を兼ねる第２の出
   力電極とから成ることを特徴とする光の位置と強さを検
   出する装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記光電変換膜の前
   記ダイオード成分は互いに逆極性のダイオード成分を形
   成しており、前記光の照射により前記各ダイオード成分
   に発生する光起電力の大きさが実質的にバランスするよ
   うにされていることを特徴とする光の位置と強さを検出
   する装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、前記装置は自動車に
   設けられており、前記光をスポット状に照射する手段は
   前記自動車に照射される太陽光をスポット状に照射する
   手段から成り、前記出力電極は前記太陽光の方位、高度
   及び強度を表す信号を出力することを特徴とする光の位
   置と強さを検出する装置。