JP4128486B2

JP4128486B2 - 光センサ

Info

Publication number: JP4128486B2
Application number: JP2003154039A
Authority: JP
Inventors: 浩巳鈴木
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP2004354286A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝播角度及び光強度の少なくとも一方を測定する光センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光伝播角度を測定する光センサとしては、複数のフォトダイオードが互いに向きを変えられて設けられた日射センサ部がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この日射センサ部では、フォトダイオードへの日射の入射方向の垂直面へのフォトダイオードの投影面積（フォトダイオードの日射入射面の垂直方向に対する日射の入射方向の角度をαとすると日射入射面の面積にｃｏｓαを乗じたもの）に応じてフォトダイオードの出力が変化すると共に、フォトダイオードへ入射する日射の強度に応じてフォトダイオードの出力が変化することを用いて、日射方向を検出する構成である。
【０００４】
しかしながら、この日射センサ部では、フォトダイオードの出力が前記フォトダイオードの投影面積に比例することが前提とされている。さらに、複数のフォトダイオード間で、入射する日射の強度と出力との関係（入射強度−出力特性）が等しい必要がある。しかも、フォトダイオードの出力がフォトダイオードの温度に影響されないことが前提とされている。
【０００５】
ところが、この日射センサ部に現在広く市販されかつ安価に供給されているフォトダイオードを使用しようとしても、ほとんどのフォトダイオードにおいて、フォトダイオードの出力が前記フォトダイオードの投影面積に比例しないという問題がある。これは、フォトダイオードへの日射の入射角度とフォトダイオードの出力との関係（入射角度−出力特性）から判る。
【０００６】
さらに、特にフォトトランジスタやフォトダーリントン等の増幅段を含むフォトダイオードにおいては、増幅段のばらつきのため、複数のフォトダイオード間で上記入射強度−出力特性が等しくならないことが多く、フォトダイオードの選別等を行わなくてはならないという問題もある。
【０００７】
また、一般に、フォトダイオードの出力は、フォトダイオードの温度に影響されることが多い。
【０００８】
しかも、特許文献１には、これらの問題に起因する日射方向の検出における誤差を補正する方法が開示されていない。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６３−１４１８１６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、光の入射方向の垂直面への受光面の投影面積に出力が比例しない受光部材を使用しても光伝播角度及び光強度の少なくとも一方を精度よく測定できる光センサ、強度出力関数が互いに異なる複数の受光部材を使用しても光伝播角度及び光強度の少なくとも一方を精度よく測定できる光センサ、または、温度に応じて出力が変化する受光部材を使用しても光伝播角度及び光強度の少なくとも一方を精度よく測定できる光センサを得ることが目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光センサは、光が入射する受光面を有し、前記受光面へ入射する光の入射角度及び強度に応じて出力が変化する複数の受光部材と、前記受光部材における光の入射角度と出力との関係が表現されかつ光の入射方向の垂直面への前記受光面の投影面積に出力が比例しない角度出力関数及び前記受光部材における光の強度と出力との関係が表現された強度出力関数に基づいて前記複数の受光部材の出力から光伝播角度及び光強度の少なくとも一方を算出する算出手段と、を備え、前記受光面へ入射する光の入射角度をφとし、前記角度出力関数をｇ（φ）とし、前記受光面へ入射する光の強度を変数として含まない関数または定数をｂとし、前記受光面へ入射する光の入射角度及び強度を変数として含まない関数または実数定数をｑとするとき、ｇ（φ）＝ｅｘｐ（−ｂ×φ^ｑ）として、φ＝０の場合にｇ（φ）が１になる。
【００１２】
請求項１に記載の光センサでは、受光部材の受光面へ入射する光の入射角度及び強度に応じて、受光部材の出力が変化する。また、算出手段は、受光部材における光の入射角度と出力との関係が表現された角度出力関数及び受光部材における光の強度と出力との関係が表現された強度出力関数に基づいて、複数の受光部材の出力から、光伝播角度及び光強度の少なくとも一方を算出する。
【００１３】
ここで、算出手段は、光の入射方向の垂直面への受光面の投影面積に出力が比例しない角度出力関数に基づいて、光伝播角度及び光強度の少なくとも一方を算出する。これにより、前記受光面の投影面積に出力が比例しない受光部材を使用しても、光伝播角度及び光強度の少なくとも一方を精度よく測定できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
図１には、本発明の光センサが適用されて構成された第１の実施の形態に係る測光センサ１０の主要部が側面図にて示されており、図２には、測光センサ１０のブロック図が示されている。なお、本実施の形態では、図１の左側を「一側」とし、図１の右側を「他側」とする。
【００３３】
本実施の形態に係る測光センサ１０は、屈曲板状の支持体１２を備えており、支持体１２の屈曲部位より一側は、一側へ向かうに従い下方へ向かう方向へ角度αだけ傾斜されると共に、支持体１２の屈曲部位より他側は、他側へ向かうに従い下方へ向かう方向へ角度αだけ傾斜されている。
【００３４】
支持体１２上には、屈曲部位の一側及び他側において、それぞれ受光部材としての直方体状の受光素子１４、１６が固定（保持）されている。受光素子１４、１６の上面は、平面状の受光面１４Ａ、１６Ａとされており、受光面１４Ａの素子中心軸Ｐ（受光面１４Ａに垂直な軸）は、上方向が垂直軸Ｈ上方向に対して一側へ角度αだけ傾斜されると共に、受光面１６Ａの素子中心軸Ｑ（受光面１６Ａに垂直な軸）は、上方向が垂直軸Ｈ上方向に対して他側へ角度αだけ傾斜されている。
【００３５】
受光素子１４、１６は、受光面１４Ａ、１６Ａへ光が入射することで、受光面１４Ａ、１６Ａへ入射する光の入射角度及び強度に応じた出力信号（例えば電流値）を出力する。なお、本実施の形態では、光は素子中心軸Ｐ及び素子中心軸Ｑに平行な面に平行に伝播するものとする。
【００３６】
受光素子１４、１６は、算出手段を構成する前段処理回路１８に接続されており、受光素子１４、１６から出力された出力信号は、前段処理回路１８へ入力されることで、前段処理回路１８によって、後記演算装置２０で扱い易い信号値（電圧値が望ましい）に変換される。
【００３７】
前段処理回路１８は、算出手段を構成する演算装置２０に接続されており、前段処理回路１８から出力された信号は、演算装置２０へ入力される。演算装置２０は、Ａ／Ｄコンバータ２２を有しており、演算装置２０へ入力された信号は、Ａ／Ｄコンバータ２２へ入力されることで、Ａ／Ｄコンバータ２２によって離散値に変換される。演算装置２０は、演算プロセッサ２４を有しており、Ａ／Ｄコンバータ２２から出力された信号は、演算プロセッサ２４へ入力される。
【００３８】
ここで、図３には、受光素子１４、１６の受光面１４Ａ、１６Ａへ入射する光の入射角度が一定である場合における光の強度Ｌと受光素子１４、１６の出力Ｉとの関係（入射強度−出力特性）の一例が示されており、図４には、受光素子１４、１６の受光面１４Ａ、１６Ａへ入射する光の強度が一定である場合における光の入射角度φ（素子中心軸Ｐ、Ｑ下方向と光伝播方向との角度）と受光素子１４、１６の出力Ｉとの関係（入射角度−出力特性）の一例が示されている。
【００３９】
例えば図４に示す如く、有効に使用できる出力信号を受光素子１４、１６が出力できる光の入射角度φが角度β以内の範囲であるとすると、０≦α≦βとされている。これにより、垂直軸Ｈに平行に光が伝播する場合でも、受光素子１４、１６が有効に使用できる出力信号を出力することができる。
【００４０】
受光素子１４、１６の入射角度−出力特性は、受光面１４Ａ、１６Ａへ上方から素子中心軸Ｐ、Ｑに平行に光が入射する場合（φ＝０の場合）に受光素子１４、１６の出力が最大になり、かつ、この最大の出力が１となるように規格化されている。これにより、受光素子１４の入射強度−出力特性を強度出力関数Ｉ＝ｆ（Ｌ）で近似表現（代表）し、受光素子１６の入射強度−出力特性を強度出力関数Ｉ＝ｋ×ｆ（Ｌ）で近似表現し、受光素子１４、１６の入射角度−出力特性を角度出力関数Ｉ＝ｇ（φ）で近似表現し、受光素子１４の出力をＩ₁とし、受光素子１６の出力をＩ₂とし、受光素子１４の受光面１４Ａへ入射する光の入射角度をφ₁とし、受光素子１６の受光面１６Ａへ入射する光の入射角度をφ₂とすると、
Ｉ₁＝ｆ（Ｌ）×ｇ（φ₁）・・・（１）
Ｉ₂＝ｋ×ｆ（Ｌ）×ｇ（φ₂）・・・（２）
となる。また、ｋは、強度Ｌ及び入射角度φを変数として含まない関数または定数とされた補正係数であり、受光素子１４と受光素子１６との間での入射強度−出力特性の相違を考慮したものである。
【００４１】
演算装置２０は、予め判明している異なる強度Ｌを有する複数の校正基準光（基準光）が、受光素子１４、１６へ上方からそれぞれの素子中心軸Ｐ、Ｑに平行に入射されることで、ｆ（Ｌ）（例えばｆ（Ｌ）の種類）及びｋを自動的に決定する。さらに、演算装置２０は、予め判明している強度Ｌ及び予め判明している異なる入射角度φ₁、φ₂を有する１つまたは複数の校正基準光（基準光）が、受光素子１４、１６へ入射されることで、ｇ（φ）（例えばｇ（φ）の種類）を自動的に決定する。
【００４２】
また、垂直軸Ｈ下方向に対して角度θ（一側を正とする）の方向へ光が伝播する際には、受光素子１４の受光面１４Ａへ入射する光の入射角度φ₁がθ＋αとなり、受光素子１６の受光面１６Ａへ入射する光の入射角度φ₂がθ−αとなる。このため、例えば図５に示す如く、
Ｉ₁＝ｆ（Ｌ）×ｇ（θ＋α）・・・（３）
Ｉ₂＝ｋ×ｆ（Ｌ）×ｇ（θ−α）・・・（４）
となる。ここで、
ｆ（Ｌ）＝ａ×Ｌ・・・（５）
ｇ（φ）＝ｅｘｐ（−ｂ×φ²）・・・（６）
とすると、
Ｉ₁＝ａ×Ｌ×ｅｘｐ｛−ｂ×（θ＋α）²｝・・・（７）
Ｉ₂＝ｋ×ａ×Ｌ×ｅｘｐ｛−ｂ×（θ−α）²｝・・・（８）
であるため、

となる。これにより、光伝播角度θは、
θ＝−｛１／（４×ｂ×α）｝×ｌｎ｛ｋ×（Ｉ₁／Ｉ₂）｝・・・（１０）
によって容易に求めることができる。さらに、光強度Ｌは、式（７）または式（８）と、式（１０）により求められた光伝播角度θと、によって、容易に求めることができる。
【００４３】
このように、光伝播角度θ及び光強度Ｌを表現する各関数（例えば式（１０））が単純であり、かつ、この各関数の導出が容易な場合には、光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出する各関数に基づいて作成された電気回路で演算装置２０を構成して演算装置２０からＡ／Ｄコンバータ２２を省略することができ、また、演算プロセッサ２４と光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出する各関数に基づいて作成されて実装された演算手順とから、光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出することができる。
【００４４】
なお、演算装置２０は、光伝播角度θ及び光強度Ｌを求めると、これらを所定の装置へ出力する構成である。
【００４５】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００４６】
以上の構成の測光センサ１０では、受光素子１４、１６の受光面１４Ａ、１６Ａへ入射する光の入射角度φ及び強度Ｌに応じて、受光素子１４、１６の出力Ｉが変化する。また、演算装置２０は、受光素子１４、１６における光の入射角度φと出力Ｉとの関係（入射角度−出力特性）が近似表現された角度出力関数Ｉ＝ｇ（φ）、及び、受光素子１４、１６における光の強度Ｌと出力Ｉとの関係（入射強度−出力特性）が近似表現された強度出力関数Ｉ＝ｆ（Ｌ）、Ｉ＝ｋ×ｆ（Ｌ）に基づいて、受光素子１４、１６の出力から、光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出する。
【００４７】
ここで、演算装置２０は、光の入射方向の垂直面への受光面１４Ａ、１６Ａの投影面積（受光面１４Ａ、１６Ａの面積にｃｏｓφを乗じたもの）に出力Ｉが比例しない角度出力関数Ｉ＝ｇ（φ）＝ｅｘｐ（−ｂ×φ²）に基づいて、光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出する。これにより、前記受光面１４Ａ、１６Ａの投影面積に出力Ｉが比例しない受光素子１４、１６を使用しても、光伝播角度θ及び光強度Ｌを精度よく測定できる。このため、現在広く市販されかつ安価に供給されて容易に入手できる受光素子１４、１６を使用しても、光伝播角度θ及び光強度Ｌを精度よく測定できる。
【００４８】
さらに、演算装置２０は、受光素子１４、１６間で互いに異なる強度出力関数Ｉ＝ｆ（Ｌ）、Ｉ＝ｋ×ｆ（Ｌ）に基づいて、光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出する。これにより、強度出力関数が互いに異なる受光素子１４、１６を使用しても、光伝播角度θ及び光強度Ｌを精度よく測定できる。このため、受光素子１４、１６の選別等を行う必要をなくすことができる。
【００４９】
また、受光面１４Ａ、１６Ａへの光の入射角度φが互いに異なる（α＝０とされない）ように、受光素子１４、１６が配置されているため、本実施の形態の如く、受光素子１４の角度出力関数が光の入射角度φ及び強度Ｌを変数として含まない関数または定数と受光素子１６の角度出力関数との積で表現され（本実施の形態では受光素子１４と受光素子１６とにおける角度出力関数が同一（Ｉ＝ｇ（φ））とされている）、かつ、受光素子１４の強度出力関数が光の入射角度φ及び強度Ｌを変数として含まない関数または定数と受光素子１６の強度出力関数との積で表現される（本実施の形態では受光素子１６の強度出力関数（Ｉ＝ｋ×ｆ（Ｌ））が受光素子１４の強度出力関数（Ｉ＝ｆ（Ｌ））のｋ倍にされている）場合でも、演算装置２０が光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出することができる。すなわち、本実施の形態では、Ｉ₁＝ｆ（Ｌ）×ｇ（θ＋α）とＩ₂＝ｋ×ｆ（Ｌ）×ｇ（θ−α）との２つの式から、２つの変数である光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出することができる。
【００５０】
さらに、演算装置２０は、予め判明している異なる強度Ｌを有する複数の校正基準光が、受光素子１４、１６へ上方からそれぞれの素子中心軸Ｐ、Ｑに平行に入射されることで、強度出力関数ｆ（Ｌ）、ｋ×ｆ（Ｌ）を自動的に決定する。しかも、演算装置２０は、予め判明している強度Ｌ及び予め判明している異なる入射角度φ₁、φ₂を有する１つまたは複数の校正基準光が、受光素子１４、１６へ入射されることで、角度出力関数ｇ（φ）を自動的に決定する。特に、ｆ（Ｌ）＝ａ×Ｌ及びｇ（φ）＝ｅｘｐ（−ｂ×φ²）にすることが決定されている場合には、演算装置２０は、校正基準光が受光素子１４、１６へ入射されることで、ａ、ｂ及びｋを自動的に決定する。これにより、角度出力関数ｇ（φ）及び強度出力関数ｆ（Ｌ）、ｋ×ｆ（Ｌ）を容易に算出することができる。
【００５１】
また、測光センサ１０（演算装置２０の演算プロセッサ２４）から出力される光伝播角度θ及び光強度Ｌは、数値として出力されるため、測光センサ１０が制御対象（例えば車両のサンバイザ）の向きの制御のために使用されて、制御対象の細かな向きの制御を必要とされる場合（例えば運転席用のサンバイザと助手席用のサンバイザとで向きを異ならせる場合等）でも、測光センサ１０が制御対象の向きを良好に制御することができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
図６には、本発明の光センサが適用されて構成された第２の実施の形態に係る測光センサ３０のブロック図が示されている。
【００５３】
本実施の形態に係る測光センサ３０は、上記第１の実施の形態に係る測光センサ１０とほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
【００５４】
本実施の形態に係る測光センサ３０は、測温手段としての測温素子３２を備えており、測温素子３２は、支持体１２の屈曲部位に固定されて、受光素子１４と受光素子１６との中央に配置されている。測温素子３２は、受光素子１４、１６の近傍に配置されて、受光素子１４、１６と温度が同一である前提とされており、測温素子３２が、測温素子３２自体の温度を測定することで、測定された温度が受光素子１４、１６の温度として推測される。
【００５５】
受光素子１４、１６は、受光面１４Ａ、１６Ａへ光が入射することで、受光面１４Ａ、１６Ａへ入射する光の入射角度及び強度のみならず受光素子１４、１６の温度に応じた出力信号（例えば電流値）を出力する。
【００５６】
測温素子３２は、前段処理回路１８に接続されており、測温素子３２から出力された出力信号は、受光素子１４、１６から出力された出力信号と同様に、前段処理回路１８、更には、演算装置２０のＡ／Ｄコンバータ２２へ入力されて、受光素子１４、１６から出力された出力信号と同様に処理される。さらに、測温素子３２から前段処理回路１８を経て演算装置２０のＡ／Ｄコンバータ２２から出力された信号は、演算装置２０の演算プロセッサ２４へ入力される。
【００５７】
ここで、受光素子１４、１６の受光面１４Ａ、１６Ａへ入射する光の入射角度及び強度が一定である場合における受光素子１４、１６の温度ｔと受光素子１４、１６の出力Ｉとの関係（温度−出力特性）を温度出力関数（温度補正関数）Ｉ＝ｊ（ｔ）で近似表現（代表）すると、上記第１の実施の形態における式（１）及び式（２）は、
Ｉ₁＝ｊ（ｔ）×ｆ（Ｌ）×ｇ（φ₁）・・・（１１）
Ｉ₂＝ｊ（ｔ）×ｋ×ｆ（Ｌ）×ｇ（φ₂）・・・（１２）
に変更される。
【００５８】
ところで、温度出力関数Ｉ＝ｊ（ｔ）は予め判明しており、ｊ（ｔ）の数値は受光素子１４、１６の温度ｔ（測温素子３２により測定された温度）から求めることができる。このため、例えば、Ｉ₁及びＩ₂を、ｊ（ｔ）により補正して、
Ｉ₁´＝Ｉ₁／ｊ（ｔ）＝ｆ（Ｌ）×ｇ（φ₁）・・・（１）´
Ｉ₂´＝Ｉ₂／ｊ（ｔ）＝ｋ×ｆ（Ｌ）×ｇ（φ₂）・・・（２）´
とすると、上記第１の実施の形態と同様に、演算装置２０の演算プロセッサ２４が、光伝播角度θ及び光強度Ｌを求めることができて、これらを所定の装置へ出力できる構成である。
【００５９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００６０】
以上の構成の測光センサ３０では、受光素子１４、１６における温度ｔ、受光面１４Ａ、１６Ａへ入射する光の入射角度φ及び強度Ｌに応じて、受光素子１４、１６の出力Ｉが変化する。また、測温素子３２が受光素子１４、１６の温度ｔを推測する。さらに、演算装置２０は、受光素子１４、１６における温度ｔと出力Ｉとの関係（温度−出力特性）が近似表現された温度出力関数Ｉ＝ｊ（ｔ）、受光素子１４、１６における光の入射角度φと出力Ｉとの関係（入射角度−出力特性）が近似表現された角度出力関数Ｉ＝ｇ（φ）、及び、受光素子１４、１６における光の強度Ｌと出力Ｉとの関係（入射強度−出力特性）が近似表現された強度出力関数Ｉ＝ｆ（Ｌ）、Ｉ＝ｋ×ｆ（Ｌ）に基づいて、測温素子３２により推測された受光素子１４、１６の温度ｔ及び受光素子１４、１６の出力から、光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出する。
【００６１】
ここで、本実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
さらに、演算装置２０は、温度出力関数Ｉ＝ｊ（ｔ）及び受光素子１４、１６の温度ｔをも使用して、光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出する。これにより、温度ｔに応じて出力Ｉが変化する受光素子１４、１６を使用しても、光伝播角度θ及び光強度Ｌを精度よく測定できる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、前段処理回路１８が、演算装置２０（Ａ／Ｄコンバータ２２または演算プロセッサ２４）へ、Ｉ₁及びＩ₂に対応する信号値を出力する構成としたが、前段処理回路１８が、Ｉ₁´＝Ｉ₁／ｊ（ｔ）及びＩ₂´＝Ｉ₂／ｊ（ｔ）を求めることで、演算装置２０（Ａ／Ｄコンバータ２２または演算プロセッサ２４）へ、Ｉ₁´及びＩ₂´に対応する信号値を出力する構成としてもよい。
【００６４】
さらに、本実施の形態では、測温素子３２が受光素子１４、１６の温度ｔを推測する構成としたが、例えば測温素子（測温手段）が受光素子（受光部材）に設けられることで、測温素子が受光素子の温度を測定する構成としてもよい。
【００６５】
また、本実施の形態では、２つの受光素子１４、１６の温度出力関数Ｉ＝ｊ（ｔ）が同一である構成としたが、複数の受光素子（受光部材）の温度出力関数が互いに異なる構成としてもよい。
【００６６】
さらに、本実施の形態では、２つの受光素子１４、１６の温度ｔが同一であることが前提とされた構成としたが、複数の受光素子（受光部材）の温度が互いに異なる場合があることが前提とされた構成としてもよい。
【００６７】
さらにまた、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、式（５）及び式（６）の如く、ｆ（Ｌ）＝ａ×Ｌ及びｇ（φ）＝ｅｘｐ（−ｂ×φ²）とした構成としたが、ｆ（Ｌ）及びｇ（φ）は、必要な精度の範囲で入射強度−出力特性及び入射角度−出力特性を近似表現できるものであればどのようなものでもよい。例えば、より高い精度で入射強度−出力特性及び入射角度−出力特性を近似表現する必要がある場合には、ｐ及びｑを、強度Ｌ及び入射角度φを変数として含まない関数または実数定数として、
ｆ（Ｌ）＝ａ×Ｌ^p・・・（１３）
ｇ（φ）＝ｅｘｐ（−ｂ×φ^q）・・・（１４）
とした構成としてもよい。
【００６８】
この場合には、式（３）及び式（４）により、
第１の実施の形態では、
Ｉ₁＝ａ×Ｌ^p×ｅｘｐ｛−ｂ×（θ＋α）^q｝・・・（１５）
Ｉ₂＝ｋ×ａ×Ｌ^p×ｅｘｐ｛−ｂ×（θ−α）^q｝・・・（１６）
であり、
第２の実施の形態では、
Ｉ₁´＝Ｉ₁／ｊ（ｔ）＝ａ×Ｌ^p×ｅｘｐ｛−ｂ×（θ＋α）^q｝・・・（１５）´
Ｉ₂´＝Ｉ₂／ｊ（ｔ）＝ｋ×ａ×Ｌ^p×ｅｘｐ｛−ｂ×（θ−α）^q｝・・・（１６）´
であるため、
ｋ×（Ｉ₁／Ｉ₂）＝ｅｘｐ［−ｂ×｛（θ＋α）^q−（θ−α）^q｝］・・・（１７）
となる。
【００６９】
このように、ｆ（Ｌ）やｇ（φ）により複雑な近似関数を採用した場合には、演算装置２０の電子回路を構成することや、光伝播角度θや光強度Ｌを表現する関数を導出することが、非常に困難あるいは不可能となる場合が多い。このため、このような場合には、式（１７）から、ｋ×（Ｉ₁／Ｉ₂）の数値（受光素子１４、１６の出力Ｉ₁、Ｉ₂の他に必要に応じて光伝播角度θ及び光強度Ｌを変数として含まない関数または定数のみを用いて得られる数値）と光伝播角度θの数値との対応関係を示す出力角度関係としての第１数値テーブルが作成（導出）されると共に、式（１５）及び式（１６）または式（１５）´及び式（１６）´から、所定の数値（受光素子１４、１６の出力Ｉ₁、Ｉ₂の他に必要に応じて光伝播角度θ及び光強度Ｌを変数として含まない関数または定数のみを用いて得られる数値）と光強度Ｌの数値との対応関係を示す出力強度関係としての第２数値テーブルが作成されると、演算装置２０の記憶領域に保存される。これにより、演算装置２０の演算プロセッサ２４と実装された検索手順及び演算手順とによって、第１数値テーブル及び第２数値テーブルを用いて、ｋ×（Ｉ₁／Ｉ₂）の数値及び所定の数値から、光伝播角度θの数値及び光強度Ｌの数値を導出する（光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出する）ことができる。
【００７０】
さらに、上述の如く、第１数値テーブルは、強度出力関数である式（１５）または式（１５）´及び角度出力関数である式（１６）または式（１６）´から導出される式（１７）に基づいて作成することができるため、第１数値テーブルを容易に作成することができると共に、第２数値テーブルを式（１５）及び式（１６）または式（１５）´及び式（１６）´に基づいて作成できれば、第２数値テーブルを容易に作成することができる。
【００７１】
また、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、受光素子１４の角度出力関数と受光素子１６の角度出力関数とを同一（Ｉ＝ｇ（φ））とした構成としたが、受光素子１４の角度出力関数を光の入射角度φ及び強度Ｌを変数として含まない関数または定数と受光素子１６の角度出力関数との積で表現しない構成としてもよい。この場合、例えば受光素子１４の角度出力関数をＩ＝ｇ（φ）とし、受光素子１６の角度出力関数をＩ＝ｈ（φ）とすると、
ｇ（φ）＝ｅｘｐ（−ｂ×φ）・・・（１８）
ｈ（φ）＝｛１＋ｃｏｓφ｝／２・・・（１９）
とする。これにより、受光面１４Ａ、１６Ａへの光の入射角度φが互いに異なるように受光素子１４、１６が配置されず（α＝０とされ）かつ受光素子１４の強度出力関数が光の入射角度φ及び強度Ｌを変数として含まない関数または定数と受光素子１６の強度出力関数との積で表現される場合でも、演算装置２０が光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出することができる。すなわち、例えばα＝０としても、第１の実施の形態ではＩ₁＝ｆ（Ｌ）×ｇ（θ）及びＩ₂＝ｋ×ｆ（Ｌ）×ｈ（θ）の２つの式から、第２の実施の形態ではＩ₁´＝Ｉ₁／ｊ（ｔ）＝ｆ（Ｌ）×ｇ（θ）及びＩ₂´＝Ｉ₂／ｊ（ｔ）＝ｋ×ｆ（Ｌ）×ｈ（θ）の２つの式から、２つの変数である光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出することができる。
【００７２】
さらに、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、受光素子１６の強度出力関数（Ｉ＝ｋ×ｆ（Ｌ））を受光素子１４の強度出力関数（Ｉ＝ｆ（Ｌ））のｋ倍にした構成としたが、受光素子１４の強度出力関数が光の入射角度φ及び強度Ｌを変数として含まない関数または定数と受光素子１６の強度出力関数との積で表現されない構成としてもよい。これにより、光の入射角度φが互いに異なるように受光素子１４、１６が配置されず（α＝０とされ）かつ受光素子１４の角度出力関数が光の入射角度φ及び強度Ｌを変数として含まない関数または定数と受光素子１６の角度出力関数との積で表現される場合でも、演算装置２０が光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出することができる。
【００７３】
また、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、２つの受光素子１４、１６を使用すると共に、光が素子中心軸Ｐ及び素子中心軸Ｑに平行な面に平行に伝播するものとして、２次元平面における光伝播角度θ及び光強度Ｌを算出する構成としたが、３つ以上の受光素子（受光部材）を使用すると共に、この３つ以上の受光素子を各素子中心軸が互いに平行にならないように配置することで、３次元空間における光伝播角度及び光強度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測光センサの主要部を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る測光センサのブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る測光センサにおける受光素子の入射強度−出力特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る測光センサにおける受光素子の入射角度−出力特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る測光センサにおける光伝播角度と２つの受光素子の出力との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る測光センサのブロック図である。
【符号の説明】
１０測光センサ（光センサ）、１４受光素子（受光部材）、１４Ａ受光面、１６受光素子（受光部材）、１６Ａ受光面、１８前段処理回路（算出手段）、２０演算装置（算出手段）、３０測光センサ（光センサ）、３２測温素子（測温手段）

Claims

光が入射する受光面を有し、前記受光面へ入射する光の入射角度及び強度に応じて出力が変化する複数の受光部材と、
前記受光部材における光の入射角度と出力との関係が表現されかつ光の入射方向の垂直面への前記受光面の投影面積に出力が比例しない角度出力関数及び前記受光部材における光の強度と出力との関係が表現された強度出力関数に基づいて前記複数の受光部材の出力から光伝播角度及び光強度の少なくとも一方を算出する算出手段と、
を備え、
前記受光面へ入射する光の入射角度をφとし、前記角度出力関数をｇ（φ）とし、前記受光面へ入射する光の強度を変数として含まない関数または定数をｂとし、前記受光面へ入射する光の入射角度及び強度を変数として含まない関数または実数定数をｑとするとき、
ｇ（φ）＝ｅｘｐ（−ｂ×φ^ｑ）
として、φ＝０の場合にｇ（φ）が１になる光センサ。