JP3812206B2 - 光量検出センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光量検出センサに係り、詳しくは、カーエアコン（特に、左右独立空調システム）における光量検出センサとして用いると好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
光量検出センサを用いたカーエアコンの制御方法に、ゾーン空調（左右独立空調）がある。これは、光量検出センサによって日射量（強度）と方位（左右）を検出して左右の席の空調を独立して行うものである。
【０００３】
このような太陽日射量（強度）と方位（左右）を検出できる光量検出センサとして、２Ｄ（２素子）タイプが開発されている。２Ｄタイプの光量検出センサの一例を図２２に示す。受光領域５０における方位角が「０」の基準となる軸Ｌcentの左側に右検出素子（受光素子）５１が、軸Ｌcentの右側に左検出素子（受光素子）５２が配置されている。また、受光素子５１，５２の上には透孔５３を有する遮光部材５４が配置され、右からの光が右検出素子５１に、左からの光が左検出素子５２に受光され、素子５１，５２から光量に応じた信号が出力される。そして、図２３に示すように、方位角と出力比の関係において、方位角φとして図２４（ａ）のごとくφ＝０°、図２４（ｂ）のごとくφ＝３０°、図２４（ｃ）のごとくφ＝６０°、図２４（ｄ）のごとくφ＝９０°の場合、出力比はそれぞれ図２３に示すようになり、方位角＝０°のとき、左右の出力比は共に「０．５０」となる。
【０００４】
また、図２２の遮光部材５４と受光素子５１，５２の組み合わせにて所望の特性を出すためには、両者の位置関係が重要であり、数十μｍの組付け精度が必要である。位置ズレが生じると、図２５に示すように、方位角φとして図２６（ａ）のごとくφ＝０°、図２６（ｂ）のごとくφ＝３０°、図２６（ｃ）のごとくφ＝６０°、図２６（ｄ）のごとくφ＝９０°の場合、出力比はそれぞれ図２５に示すようになり、方位角＝０°のとき、左右の出力比は「０．４０」および「０．６０」となる。このように、図２２の遮光部材５４と受光素子５１，５２に位置ズレがあると、方位角φ＝０°のときに図２５のごとく左右の出力比に大きな差ができ、左右独立空調を行う上での不具合を生じる。また、部品加工においても高精度な出来上がり寸法を求めると、必然的にコスト高となってしまう。
【０００５】
なお、特開平７−４３１４５号公報に記載のように、光検出素子の上に透明基板を配置した後に、透明基板の上面に黒色エポキシ樹脂を印刷して遮光膜を形成して遮光膜の中央部に光導入孔を形成する技術を用いることにより、遮光部材と受光素子の高精度な位置関係を成立させるようにすると、印刷の際に透明基板の下の光検出素子を画像認識する必要があり、作業効率が悪く、加工歩留りも低い。
【０００６】
さらに、光量検出センサに要求される方位検出特性について述べる。仰角および方位角は図２７に示すように定義され、図２８には、車両右側に太陽があり、車両正面から右側に太陽が移動した場合の仰角と車両受熱量の関係を示す。仰角４０°における方位（φ値）ごとの受熱量を比較すると、方位角６０°が最大であり、次いで９０°、３０°、０°（正面）の順で小さくなる。一方、方位角０〜３０°の範囲では車両への熱量変化が少なく、乗員への日射も均等にあり、左右差は少ないものと推定される。これに対し、方位角３０°以上では乗員へ照射される日射量の差が大きく現れる。
【０００７】
以上から、センサの理想的な方位検出特性を整理すると、図２９に示すように、方位角０〜３０°までは左右のセンサ出力が等しく、３０〜６０°の範囲において左右のセンサ出力が急激に変化（増加および減少）するものが望ましい。つまり、車両前方からの光（方位角＝０〜±３０°）では左右の出力の差は必要でなく、±３０°以上で出力に差が出るような特性としたい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、遮光部材と受光素子の位置ズレによる影響を低減させることができるとともに、理想的な方位検出特性に近づけることが可能となる光量検出センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、入射した光は遮光部材の光透過部を通して受光素子側に送られる。そして、基準となる軸（方位角＝０°）の左右および軸上に配置された左・右および中央検出用受光素子に受光され、光量に応じた信号に変換される。さらに、右検出用受光素子の出力と感度を下げた中央検出用受光素子の出力により右受光信号が得られ、左検出用受光素子の出力と感度を下げた中央検出用受光素子の出力により左受光信号が得られる。この両信号により、日射量と方位（左右）が検出される。そして、例えば、カーエアコンの左右独立空調、つまり、検出光量によって左右の席の空調が行われる。
【００１０】
ここで、基準となる軸から遮光部材の光透過部の中心がズレてしまい、遮光部材と受光素子との間で位置ズレがあった場合に、左右の受光信号は、右検出用受光素子の出力のみにより右受光信号を得るとともに左検出用受光素子の出力のみにより左受光信号を得る場合に比べ、本発明においては感度を下げた中央検出用受光素子の出力により、基準となる軸の付近の感度が鈍化されており、位置ズレによる影響を受けにくい。
【００１１】
換言すれば、位置ズレを考慮しない場合においては、方位角が小さい場合には基準となる軸の近くに光が照射されるが、この場合には両受光信号の差は小さく、方位角がある程度大きくなると両受光信号の差が大きくなり、理想的な方位検出特性に近づけることができる。
【００１２】
このようにして、遮光部材と受光素子の位置ズレによる影響を低減させることができるとともに、理想的な方位検出特性に近づけることが可能となる。
ここで、請求項３に記載のように、中央検出受光素子を基準となる軸の上に複数設けると、実用上好ましいものとなる。
【００１３】
また、請求項４に記載のように、車両に搭載されるセンサであって、基準となる軸は、車両の前後方向であり、基準となる軸上での車両前方に位置する領域に、各受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路を形成すると、領域を有効利用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１９】
本実施の形態における光量検出センサは、カーエアコンにおけるオートエアコンシステムに用いられる。このオートエアコンシステムは、乗用車の前席での左右の乗員に独立に温度制御でき、乗員が車室内の温度を希望の温度に設定すると、左右独立温度制御を行い空調システムの吹出し温度や風量などを自動調節することにより日射の当たる側の温度を下げて日射の強さによる影響を自動補正し、車室内温度を常に一定に保つようになっている。
【００２０】
図１には、本実施の形態における光量検出センサの平面図を示す。図２には、図１のＡ−Ａ断面図を示す。ただし、図１は、図２に示すキャップ材である光学レンズ４とスリット板（遮光板）５を取り外した状態での平面図である。
【００２１】
図２において、光量検出センサ１は、コネクタを兼ねるセンサハウジング２と、センサチップ３と、光学レンズ４と、スリット板５と、ターミナル６とを備えている。センサハウジング２は、ケース７とホルダ８から構成され、両部材７，８は共に合成樹脂よりなる。ケース７は、円筒状をなし、立設した状態で使用される。また、ホルダ８は、ケース７内の上部に嵌入されている。ここで、センサハウジング２がケース７とホルダ８にて構成されていることから、ケース７を共通部材とし、ホルダ８（受光素子実装部とコネクタ部）をセンサ仕様毎に変えて用いることができる。
【００２２】
図２に示すように、ケース７の外周面にはセンサ取付け爪９が設けられており、光量検出センサ１が自動車のダッシュパネル１０の取付け孔１０ａに対し図２中、Ｘ方向に挿入され、センサ取付け爪９の外方への付勢力により本センサ１がダッシュパネル１０に取り付けられる。
【００２３】
ホルダ８の上面中央部にはセンサチップ３が配置されている。また、ホルダ８にはセンサ信号を外部に出力するための外部出力端子としてのターミナル６がインサート成形され、ホルダ８の中にターミナル６を埋設した構造となっている。ターミナル６の一端がホルダ８の上面に露出し、ターミナル６の他端がホルダ８の下面から突出している。
【００２４】
図１（図３参照）において、四角形状のセンサチップ３には、センサハウジング２の上面での受光領域における方位角が「０」の基準となる軸Ｌcentの左側に右検出用受光素子ＤR が、右側に左検出用受光素子ＤL が配置されるとともに、基準となる軸Ｌcentの上に、中央検出用受光素子ＤC が配置されている。受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC は入射する光の量に応じた信号をそれぞれ出力する。また、受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC としてフォトダイオードを用いている。
【００２５】
センサチップ３の詳細を図３，４を用いて説明する。センサチップ３は受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC と信号処理回路を具備した光ＩＣである。センサチップ３は円形の受光領域１１を有している。この受光領域１１は、リング状をなし、かつ、ほぼ１２０°毎の受光領域１２，１３，１４に区画されている。各領域１２〜１４は電気的に絶縁されている。より詳しくは、図４に示すように、ｎ型シリコン基板１５の表層部において、ｐ型領域１２，１３，１４が形成されている。また、ｎ型シリコン基板１５の裏面にはカソード電極１６が形成されるとともに、基板１５の表面側においてｐ型領域１２，１３，１４にはアノード電極１７，１８，１９が設けられている。このように、ｐ型領域１２にて受光素子ＤR が、ｐ型領域１３にて受光素子ＤL が、ｐ型領域１４にて受光素子ＤC が形成され、図３の各領域１２〜１４に光が当たるとそれぞれ受光量に応じた電気信号（光電流）が取り出される。また、図３において、円形の受光領域１１の外周側に信号処理回路が形成されている。
【００２６】
図２において、センサチップ３の上方において、ホルダ８の上面には遮光部材としてのスリット板５がセンサチップ３を覆うように支持されている。図５にはスリット板５の詳細を示す。スリット板５は遮光材料よりなる。スリット板５はその中央部に上下に貫通するスリット（透孔）２０が形成され、光透過部であるスリット２０は円形をなしている。スリット板５のスリット２０の位置は、図２に示すように、センサチップ３の真上に設定されている。即ち、基準となる軸Ｌcent上にスリット板５のスリット２０の中心がある。
【００２７】
図２において、光学レンズ４は着色ガラスや樹脂（半透明材）よりなり、お碗型をなしている。この光学レンズ４がケース７の外周面に嵌入され、センサチップ３の上方においてハウジング２に支持されている。さらに、光学レンズ４の内周面（下面）の中央部には凹部２１が形成され、この凹部２１により光学レンズ４がレンズ機能を持つことになる。なお、光学レンズ４にレンズ機能を持たせるために凹レンズの他にもプリズムの集合体レンズ（フレネルレンズ）等を用いてもよい。
【００２８】
そして、図２の光学レンズ４の表面側に照射された光は光学レンズ４を通過し、スリット板５に照射される。さらに、スリット板５のスリット２０を通過した光はセンサチップ３の受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC （図１参照）に照射される。この光照射により受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC から信号が出力される。つまり、センサ表面（光学レンズ４）に照射された光は、レンズ材の屈折率と形状により光路変更されレンズ４内を進み、センサチップ３に向かって出射され、スリット板５のスリット２０を通してセンサチップ３に至る。ここで、光学レンズ４の出射側形状を凹形状にすることで、水平方向からの光（センサ仰角０°の光）をセンサチップ３側に導くことができる。
【００２９】
つまり、図６に示すように、仰角０°の光は光学レンズ４のレンズ作用により光路変更され、スリット板５のスリット２０を通してセンサチップ３に導かれる。また、図７に示すように、仰角４０°の光も同様に、光学レンズ４のレンズ作用により光路変更され、スリット板５のスリット２０を通してセンサチップ３に導かれる。さらに、図８に示すように、仰角９０°も同様である。
【００３０】
図９には、オートエアコンシステムの電気的構成図を示す。
３つの受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC に対し信号処理回路２２が接続されている。信号処理回路２２において、左検出用受光素子ＤL の出力電流と中央検出用受光素子ＤC の出力電流の１／２値とが加算されて左受光信号の出力電流（＝ＩL ＋１／２・ＩC ）として抵抗２５（抵抗値；Ｒ）により電流−電圧変換されてマイコン２３に送られる。また、右検出用受光素子ＤR の出力電流と中央検出用受光素子ＤC の出力電流の１／２値とが加算されて右受光信号の出力電流（＝ＩR ＋１／２・ＩC ）として抵抗２５（抵抗値；Ｒ）により電流−電圧変換されてマイコン２３に送られる。
【００３１】
つまり、左検出出力電圧Ｖ１＝（左検出素子出力電流＋（中央検出素子出力電流／２））×Ｒとし、右検出出力電圧Ｖ２＝（右検出素子出力電流＋（中央検出素子出力電流／２））×Ｒにより、出力電圧が決定される。よって、図３の受光領域１２，１３，１４の全周のどの方向から光が照射されても、出力電圧の総和（＝Ｖ１＋Ｖ２）は同じとなる（＝（ＩL ＋ＩR ＋ＩC ）×Ｒ）。
【００３２】
このように、右検出用受光素子ＤR の出力と感度を下げた中央検出用受光素子ＤC の出力により右側受光信号を得るとともに、左検出用受光素子ＤL の出力と感度を下げた中央検出用受光素子ＤC の出力により左側受光信号を得る。この両信号により、日射の強さと日射が当たっている側（運転席あるいは助手席）が分かる。具体的には、日射量が出力の総和（＝Ｖ１＋Ｖ２）にて、方位が出力比（＝Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）またはＶ２／（Ｖ１＋Ｖ２））にて検出できる。
【００３３】
マイコン２３にはエアコンユニット２４が接続され、エアコンユニット２４はブロワ、クーラ、ヒータ等を含むものであり、車両のインパネ内に搭載されている。マイコン２３は光量検出センサ１から２つの信号を入力して、左右の光強度からエアコンユニット２４を制御して日射の当たる側（運転席あるいは助手席）の吹出し風量を増やし、温度を下げる。
【００３４】
信号処理回路２２の具体的構成例を、図１０に示す。
図１０の信号処理回路２２は、受光素子（フォトダイオード）ＤR ，ＤL ，ＤC 毎にカレントミラー回路が用意され、各カレントミラー回路のカレントミラー比を調整することによりゲイン調整を行っている。そして、中央検出用受光素子ＤC から出力される信号のゲインを他の受光素子ＤR ，ＤL よりも小さくすることにより中央検出用受光素子ＤC の感度を低下させている。
【００３５】
詳しくは、受光素子ＤL に対し、トランジスタＱ１，Ｑ２によるカレントミラー回路が接続されている。つまり、受光素子ＤL にトランジスタＱ１が直列に接続されている。同様に、受光素子ＤR に対しトランジスタＱ３，Ｑ４によるカレントミラー回路が、受光素子ＤC に対しトランジスタＱ５，Ｑ６，Ｑ７によるカレントミラー回路が接続されている。
【００３６】
ここで、トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ７におけるエミッタ面積が調整できるようになっており、このエミッタ面積の調整により、カレントミラー比が変えられる。具体的には、センサチップ３に図１０の回路が組み込まれるが、トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ７のエミッタ領域の形成工程においてトランジスタＱ２，Ｑ４に対しトランジスタＱ６，Ｑ７のエミッタ領域の面積を調整する（面積を異ならせる）。その結果、図１０においてトランジスタＱ１，Ｑ２によるカレントミラー回路のゲインを「１」とし、トランジスタＱ３，Ｑ４によるカレントミラー回路のゲインを「１」とし、トランジスタＱ５，Ｑ６，Ｑ７によるカレントミラー回路のゲインを「０．５」としている。
【００３７】
また、トランジスタＱ２とＱ６に流れる電流の和がトランジスタＱ８，Ｑ９によるカレントミラー回路にて増幅されて、出力される。また、トランジスタＱ４とＱ７に流れる電流の和がトランジスタＱ１０，Ｑ１１によるカレントミラー回路にて増幅されて、出力される。
【００３８】
次に、このように構成した光量検出センサ１の作用を説明する。
図６〜図８に示すように、入射した光はスリット板５のスリット２０を通して受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC 側に送られる。そして、基準となる軸（方位角＝０°）Ｌcentの左右および軸Ｌcent上に配置された左右および中央検出用受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC に受光され、光量に応じた信号に変換される。さらに、図９の信号処理回路２２において、左検出用受光素子ＤL の出力と感度を下げた中央検出用受光素子ＤC の出力により左受光信号Ｖ１が得られ、右検出用受光素子ＤR の出力と感度を下げた中央検出用受光素子ＤC の出力により右受光信号Ｖ２が得られる。この両信号Ｖ１，Ｖ２により、マイコン２３は日射量と方位（左右）を検出して、カーエアコンの左右独立空調、つまり、検出光量によって左右の席の空調を行う。
【００３９】
ここで、基準となる軸Ｌcentからスリット板５のスリット２０の中心がズレてしまい、スリット板５と受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC との間で位置ズレがあった場合を説明する。
【００４０】
図１１には、スリット板５と受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC との間で位置ズレが無かった場合における方位角と出力比の関係を示す。
方位角φとして図１２（ａ）のごとくφ＝０°、図１２（ｂ）のごとくφ＝３０°、図１２（ｃ）のごとくφ＝６０°、図１２（ｄ）のごとくφ＝９０°の場合、出力比はそれぞれ図１１に示すようになり、方位角＝０°のとき、左右の出力比は共に「０．５０」となる。
【００４１】
一方、図１３には、スリット板５と受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC との間で位置ズレが有った場合における方位角と出力比の関係を示す。
方位角φとして図１４（ａ）のごとくφ＝０°、図１４（ｂ）のごとくφ＝３０°、図１４（ｃ）のごとくφ＝６０°、図１４（ｄ）のごとくφ＝９０°の場合、出力比はそれぞれ図１３に示すようになり、方位角＝０°のとき、左右の出力比は「０．５３」および「０．４７」となる。同じズレ量（＝０．１ｍｍ）での従来センサの特性は、図２５に示したように、方位角＝０°のとき、左右の出力比は「０．６０」および「０．４０」となっていた。よって、本実施形態では、図１３のように、スリット板５と受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC に位置ズレがあっても方位角φ＝０°のときに左右の出力比の差を小さくできることが分かる。
【００４２】
また、図１１と図２３を比較してみると、図１１の方が方位角の変化に対しリニアな特性となる。つまり、右検出用受光素子ＤR の出力のみにより右受光信号を得るとともに左検出用受光素子ＤL の出力のみにより左受光信号を得る図２３の場合に比べ、図１１の本実施形態においては左右の受光信号は、感度を下げた中央検出用受光素子ＤC の出力により、基準となる軸Ｌcentの付近（方位０°付近）の感度が鈍化される。正確には、左右の受光信号は方位角０°で最も感度が鈍化され、方位角が増すにつれて鈍化の度合いが弱くなる。
【００４３】
このように中央検出用受光素子（共通検出素子）ＤC を設けることで、中央検出部（方位０〜±３０°）では左右差が現れにくく、組み付けズレ（中心ズレ）の影響が緩和される。よって、スリット板５と受光素子ＤR ，ＤL の位置ズレに対するセンサ特性の影響を受けにくく、左右独立空調を行う上での高精度化が図られる。
【００４４】
さらに、中央検出用受光素子（共通検出素子）ＤC を設けることで、図２９に示す理想的な方位検出特性に近づけることができる。つまり、方位角が小さい場合には基準となる軸Ｌcentの近くに光が照射されるが、この場合には前述したように図１１のごとく両受光信号の差は小さく、方位角がある程度大きくなると両受光信号の差は大きくなり、図２３に比べ理想的な方位検出特性に近づけることが可能となる。
【００４５】
以上のように、スリット板５と受光素子ＤR ，ＤL ，ＤC との位置ズレによる影響を低減させることができるとともに、理想的な方位検出特性に近づけることが可能となる。
【００４６】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）左右の受光素子ＤL ，ＤR に加え、方位角が「０」の基準となる軸Ｌcentの上に中央検出用受光素子ＤC を配置して、受光素子ＤR の出力と感度を下げた受光素子ＤC の出力により右側受光信号を、また、受光素子ＤL の出力と感度を下げた受光素子ＤC の出力により左側受光信号を得るようにしたので、基準となる軸Ｌcentの付近の感度が鈍化され位置ズレによる影響を受けにくくなるとともに、方位角が小さい場合には両受光信号の差は小さくなり、方位角がある程度大きくなると両受光信号の差が大きくなり、理想的な方位検出特性に近づけることが可能となる。
（ロ）中央検出用受光素子ＤC の感度の低下させる手法として、図１０のごとく、受光素子ＤL ，ＤR ，ＤC から出力される信号を処理する信号処理回路２２において、カレントミラー回路のカレントミラー比を調整することにより中央検出用受光素子ＤC から出力される信号のゲインを他の受光素子ＤL ，ＤR よりも小さくしたので、実用上好ましいものとなる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４７】
図１５に示すように、スリット板５と受光素子との関係においてスリット２０の孔径を小さくする等により、光照射部Ａ１〜Ａ５を小さくする。
このようにすると、図１６に示すように、方位角と出力比の関係において、方位角０〜３０°までは出力比の変化を小さくすることができ、より理想的な特性に近づけることができる。また、Ａ４で示す方位角６０°の時の照射状態を受光素子ＤR ，ＤL にて受光できる最大照射量とし、Ａ５で示す方位角９０°までは照射面積の増加を無くする。
【００４８】
この他にも、受光素子ＤL ，ＤR ，ＤC を平面構造としてリング状に配置する以外にも、図１７に示すように、角形に配置したり、図１８に示すように、全面に配置してもよい。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１，２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４９】
図１９に示すように、センサハウジング２の上面での受光領域における方位角が「０」の基準となる軸Ｌcentの左右に受光素子ＤL ，ＤR がそれぞれ配置され、かつ、この右および左検出用受光素子ＤL ，ＤR の一部が基準となる軸Ｌcentから所定の幅Ｌ／２で混在している。詳しくは、右検出用受光素子ＤR における幅Ｗの四角部３０の右面は、二等辺三角形をなす歯３１が並設され鋸歯状となっている。左検出用受光素子ＤL における幅Ｗの四角部３２の左面は、二等辺三角形をなす歯３３が並設され鋸歯状となっている。右検出用受光素子ＤR の鋸歯部分と、左検出用受光素子ＤL の鋸歯部分とが、基準となる軸Ｌcentの上に位置し、かつ、互いに近接するように配置されている。
【００５０】
そして、左検出用受光素子ＤL の出力により左受光信号Ｖ１が、右検出用受光素子ＤR の出力により右受光信号Ｖ２が得られる。この信号はマイコン２３（図９参照）に取り込まれ、エアコンユニット２４の制御に用いられる。
【００５１】
この光量検出センサは以下のように作用する。
入射した光は図７のごとくスリット板５のスリット２０を通して図１９の受光素子ＤL,ＤR 側に送られる。そして、基準となる軸（方位角＝０°）Ｌcentの左右に配置された左および右検出用受光素子ＤL ，ＤR に受光され、光量に応じた信号に変換される。さらに、右検出用受光素子ＤR の出力により右受光信号が得られ、左検出用受光素子ＤL の出力により左受光信号が得られる。マイコン２３（図９参照）において、この左および右受光信号の和により日射量が検出されるとともに、両信号の出力比により方位（左右）が検出される。そして、マイコン２３はエアコンユニット２４（図９参照）を制御して、カーエアコンの左右独立空調、つまり、検出光量によって左右の席の空調を行う。
【００５２】
ここで、基準となる軸Ｌcentからスリット板５のスリット２０の中心がズレてしまい、スリット板５と受光素子ＤL ，ＤR との間で位置ズレがあった場合に、左右の受光信号は、左および右検出用受光素子ＤL ，ＤR を基準となる軸Ｌcentで区画した場合（図２２の場合に該当）に比べ、本実施形態においては左および右検出用受光素子ＤL ，ＤR の一部が基準となる軸Ｌcentから所定の幅Ｌ／２で混在し、基準となる軸Ｌcentの付近の感度が鈍化されており、位置ズレによる影響を受けにくい。
【００５３】
換言すれば、位置ズレを考慮しない場合においては、方位角が小さい場合には基準となる軸Ｌcentの近くに光が照射されるが、この場合には両受光信号の差は小さく、方位角がある程度大きくなると両受光信号の差が大きくなり、図２９に示す理想的な方位検出特性に近づけることができる。
【００５４】
このようにして、スリット板５と受光素子ＤL ，ＤR の位置ズレによる影響を低減させることができるとともに、理想的な方位検出特性に近づけることが可能となる。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第１，２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５５】
図２０には、本実施形態のセンサ（センサチップ３）の平面図を示す。同センサは車両に搭載され、左右独立空調用センサ（日射センサ）であるとともに、オートライト用センサとして用いられる。つまり、日射センサは車載用エアコンの制御に用いられ、オートライト用センサは車両用ヘッドライトの自動点灯／消灯用センサとして用いられる。本実施形態のセンサはこの２つのセンサ機能を備えたものとなっている。図２１には、本センサにより得られる仰角に対する相対感度、即ち、仰角特性を示す。
【００５６】
以下、詳しく、説明する。
図２０において、チップ３内には、中央の円形受光領域（受光素子）４０と、その回りの円弧状受光領域（受光素子）４１，４２，４３と、その外周側の円弧状受光領域（受光素子）４４，４５，４６とが区画形成されている。領域４０，４２，４５は、方位角が「０」の基準となる軸Ｌcentの上に配置されており、この軸Ｌcentは、車両の前後方向となっている。また、円形受光領域４０と円弧状受光領域４１，４２，４３との間は所定の距離ｄ１だけ離間している。そして、領域４３，４６にて右検出用受光素子ＤR が構成されるとともに、領域４１，４４にて左検出用受光素子ＤL が構成され、さらに、領域４２，４５にて第１の中央検出用受光素子ＤC １が、領域４０にて第２の中央検出用受光素子ＤC ２が構成されている。
【００５７】
方位検出に関して、外側の円弧状受光領域４４〜４６に対し内側の円弧状受光領域４１〜４３を設けることにより、遮光部材と受光素子の位置ズレ（取り付けズレ）による影響を低減させている。さらに、円弧状受光領域４１〜４３の内方において円形受光領域４０を設けることにより、更に取り付けズレによる影響を低減させている。
【００５８】
ここで、より組付けズレの許容範囲を拡大させるためには、中央の円形受光領域４０を大きくすることが有効である。
以上のごとく、基準となる軸Ｌcentからスリット板５のスリット２０の中心がズレてしまい、スリット板５と受光素子ＤL ，ＤR との間で位置ズレがあった場合に、左右の受光信号は、左および右検出用受光素子ＤL ，ＤR を基準となる軸Ｌcentで区画した場合（図２２の場合に該当）に比べ、本実施形態においては中央検出用受光素子ＤC を基準となる軸Ｌcentの上に複数（３つ）設けたので、感度が鈍化されており、位置ズレによる影響を受けにくい。このようにして、スリット板５と受光素子ＤL ，ＤR の位置ズレによる影響を低減させることができるようになっている。
【００５９】
また、仰角特性に関して、円形受光領域４０を図２１の指向特性（I ）用として使用し、受光領域４０〜４６を指向特性（II）用として使用している。つまり、円形受光領域４０を、両特性を得る上での共通な光検出領域としている。図２１において指向特性（I ）は低い仰角で出力（感度）が低く大きな仰角で感度が高く（低仰角カット）、この指向特性（I ）がオートライト用となる。また、指向特性（II）は所定の仰角（図では３５°程度）でピークを持っており、この指向特性（II）が日射センサ用となる。そして、指向特性（I ）を用いてマイコン２３にてヘッドライト等の自動点灯・消灯が行われる。また、指向特性（II）を用いてマイコン２３にて左右独立空調が行われる。
【００６０】
このように、同心円状に配置された複数のフォトダイオード（受光素子）４０〜４６のうち、最も中心に位置する素子４０を第１の指向特性用として使用し、当該素子４０と他の素子４１〜４６とを第２の指向特性用として使用することにより、中心の素子４０を多目的化している。こうすることで１つのセンサで複数の制御対象（エアコンユニット、ヘッドライト）を制御することができる。
【００６１】
一方、図２０において、車両前方に位置する領域４７、即ち、軸Ｌcentの上での車両前方に位置する領域４７には、受光領域を設けておらず、この領域４７には各受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路が形成されている。この信号処理回路において、受光領域からの日射により生じた光電流が処置される。つまり、領域４７においては日射が光学レンズ４とスリット板５の作用によって車両前方からではなく車両後方から来るので、当該領域４７が車両用日射センサとして不要になる領域であり、その故、受光領域を作らないようにしている。
【００６２】
このように、信号処理回路が形成された領域４７は、同心円状のフォトダイオード（受光素子）４０〜４６のうち、センサ全体としての所望の出力特性に寄与しない領域が受光領域としてデッドスペースになるため、この領域を有効活用するために作ったものである。これにより同心円状の受光素子形成領域外に必要であった信号処理回路のスペースを省くことができ、小型化に有利である。
【００６３】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）中央検出用受光素子ＤC を基準となる軸Ｌcentの上に複数（図２０では３つ）設けたので、遮光部材と受光素子の位置ズレ（取り付けズレ）による影響を更に低減させることができ、好ましいものとなる。
（ロ）基準となる軸Ｌcentは、車両の前後方向であり、基準となる軸Ｌcent上での車両前方に位置する領域４７に各受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路を形成したので、領域を有効利用することができる。つまり、同心円状の受光素子のうち、デッドスペースとなる領域を別の用途に用いることで有効利用することができ、小型化が可能となる。特に受光素子と信号処理回路とが集積化されるセンサにおいては有効である。
【００６４】
なお、図２１に示す２つの特性を得るために第１の中央検出用受光素子ＤC １（領域４２，４５）と第２の中央検出用受光素子ＤC ２（領域４０）を分離して用いたが、仰角特性を必要としなければ、領域４０と領域４２，４５とがつながっていても構わない。
【００６５】
これまでの説明においては受光素子としてフォトダイオードを用いてきたが、他にも例えばフォトトランジスタを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態における光量検出センサの平面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】 センサチップの平面図。
【図４】 センサチップの説明図。
【図５】 スリット板の平面図。
【図６】 光路を示す断面図。
【図７】 光路を示す断面図。
【図８】 光路を示す断面図。
【図９】 オートエアコンシステムの電気的構成図。
【図１０】 信号処理回路の構成図。
【図１１】 方位角と出力比の関係を示す図。
【図１２】 方位角が変わったときの光照射部を示す図。
【図１３】 方位角と出力比の関係を示す図。
【図１４】 方位角が変わったときの光照射部を示す図。
【図１５】 第２の実施の形態における素子の配置を示す平面図。
【図１６】 方位角と出力比の関係を示す図。
【図１７】 別例の素子の配置を示す平面図。
【図１８】 別例の素子の配置を示す平面図。
【図１９】 第３の実施の形態における素子の配置を示す平面図。
【図２０】 第４の実施の形態における日射センサの平面図。
【図２１】 仰角に対する相対感度を示す図。
【図２２】 従来技術を説明するための図。
【図２３】 従来技術を説明するための方位角と出力比の関係を示す図。
【図２４】 方位角が変わったときの光照射部を示す図。
【図２５】 方位角と出力比の関係を示す図。
【図２６】 方位角が変わったときの光照射部を示す図。
【図２７】 方位角と仰角を説明するための図。
【図２８】 方位角を説明するための図。
【図２９】 方位角に対するセンサ出力を示す図。
【符号の説明】
１…光量検出センサ、２…センサハウジング、３…センサチップ、５…スリット板、２０…スリット、２２…信号処理回路、４０〜４６…受光領域（受光素子）、４７…領域、Ｌcent…基準となる軸、ＤR …右検出用受光素子、ＤL …左検出用受光素子、ＤC …中央検出用受光素子。

Claims (4)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの上面に配置され、光量に応じた信号を出力する受光素子と、
   前記受光素子の上において、入射した光を光透過部を通して前記受光素子に送る遮光部材と、
   を備えた光量検出センサであって、
   前記ハウジングの上面での受光領域における方位角が「０」の基準となる軸の左側に右検出用受光素子を、右側に左検出用受光素子を配置するとともに、基準となる軸の上に、中央検出用受光素子を配置し、右検出用受光素子の出力と感度を下げた中央検出用受光素子の出力により右受光信号を得るとともに、左検出用受光素子の出力と感度を下げた中央検出用受光素子の出力により左受光信号を得るようにしたことを特徴とする光量検出センサ。
2. 各受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路において、中央検出用受光素子から出力される信号のゲインを他の受光素子よりも小さくすることにより、中央検出用受光素子の感度の低下させるようにした請求項１に記載の光量検出センサ。
3. 前記中央検出受光素子が前記基準となる軸の上に複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光量検出センサ。
4. 車両に搭載されるセンサであって、前記基準となる軸は、車両の前後方向であり、基準となる軸上での車両前方に位置する領域に、各受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光量検出センサ。

Images