JP7224620B2 - 紫外線センサおよび紫外線量測定装置 - Google Patents
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Description
(1)第1の紫外線センサ
本発明の第1の紫外線センサは、
紫外線を受光し得る受光素子を含み、
前記受光素子の受光面に対してほぼ垂直に向かって進む紫外線の少なくとも一部を減衰又は遮光するための減衰又は遮光部と、
前記受光素子に向かって進む光を拡散するための光拡散部とを含む。
前記受光素子が、前記紫外線センサの受光面に対して垂直方向から入射する紫外線の入射角度を0°としたときの紫外線の入射角度をxとし、前記受光素子の感度f1(x)の特性を有する場合において、
前記紫外線の入射角度xを横軸とし、前記感度f1(x)を縦軸としたときに、前記感度f1(x)のグラフは上に凸の形状を有し、
前記感度f1(x)のグラフの凸の形状部分の最高感度I1maxに対して、前記最高感度I1maxに対応する入射角度における前記減衰又は遮光部及び光拡散部の減衰割合D1maxを乗じて得た感度I1Emaxとし、
前記受光素子の受光面に対して前記グラフの半値幅の入射角度x1/2の方向からの紫外線における前記受光素子の感度I11/2に対して、前記減衰又は遮光部における前記半値幅に対応する入射角度x1/2における前記減衰又は遮光部及び光拡散部の減衰割合D11/2を乗じて得た感度I1E1/2とが、以下の式を満たす態様をとることができる。
(式1)
(|I1Emax-I1E1/2|/I1E1/2)×100≦50
I1Emax=I1max×D1max
I1E 1/2=I11/2×D11/2
本発明において、
平面的にみて、前記受光素子の中央部分における前記減衰又は遮光部が被覆する面積の密度が、前記受光素子の中央部分より外側における前記減衰又は遮光部が被覆する面積の密度よりも大きい態様をとることができる。
前記減衰又は遮光部は、複数の減衰または遮蔽機能を有する構成要素から構成され、
前記構成要素は、平面的にみて方形および円形の少なくとも一方の形状を有し、所定のパターンで配置されていることができる。
本発明の第2の紫外線センサは、
紫外線を受光し得る受光素子を含み、
前記受光素子の受光面に対してほぼ垂直に向かって進む紫外線を屈折させて前記受光面に導くための光案内部を含み、
前記光案内部は、光透過体と、前記光透過体を通過した光を拡散させるための光拡散部とを含む。
前記受光素子が、前記紫外線センサの受光面に対して垂直方向から入射する紫外線の入射角度を0°としたときの紫外線の入射角度をxとし、前記受光素子の感度f2(x)の特性を有する場合において、
前記紫外線の入射角度xを横軸とし、前記感度f2(x)を縦軸としたときに、前記感度f2(x)のグラフは上に凸の形状を有し、
前記感度f2(x)のグラフの凸の形状部分の最高感度I2maxに対して、前記最高感度I2maxに対応する入射角度における前記光案内部の減衰割合D2maxを乗じて得た感度I2Emaxとし、
前記受光素子の受光面に対して前記グラフの半値幅の入射角度x1/2の方向からの紫外線における前記受光素子の感度I21/2に対して、前記光案内部における前記半値幅に対応する入射角度x1/2における前記光案内部の減衰割合D21/2を乗じて得た感度I2E1/2とが、以下の式を満たす態様をとることができる。
(式2)
(|I2Emax-I2E1/2|/I2E1/2)×100≦50
I2Emax=I2max×D2max
I2E1/2=I21/2×D21/2
所定の入射角度の紫外線との関係における前記受光素子の感度と、前記所定の入射角度の紫外線との関係における減衰又は遮光部の透過率とを乗じて得た値を実効感度とした場合に、前記センサの受光面に対して垂直方向から入射する紫外線の入射角度を0°としたときに紫外線の入射角度が-45°~45°の範囲において、各入射角度のセンサの実効感度の平均値は、光の入射角度が-45°~45°の範囲の実効感度の平均値の±50%以内とすることができる。
本発明の紫外線量測定装置は、本発明の紫外線センサを含む。
1.基本原理説明
本発明者は、紫外線センサ100が受光面に対して垂直方向を中心として一定の方向から紫外線の受光感度が特異的に大きいことを考慮し、その垂直方向を中心として一定の方向から紫外線を減衰または遮光することで、紫外線センサ100の向きに応じた異常感度を抑えることができることを見出した。
(式1)
(|IEmax-IE1/2|/I2E1/2)×100≦50
IEmax=Imax×Dmax
IE1/2=I1/2×D1/2
ここで、減衰割合は透過率で示される。
(1)構成例
第1の実施の形態に係る紫外線センサ100は、紫外線を受光し得る受光素子12と、減衰又は遮光部20と、光拡散部16とを含む。
金属蒸着膜および金属スパッタ膜の材質としては、たとえば、アルミニウム、クロム、ニッケル、モリブデン、金、銀などを挙げることができる。カーボン膜は、たとえば、カーボン蒸着膜、または、ダイヤモンドライクカーボン薄膜などからなることができる。
紫外線センサ100は、受光素子12が、紫外線センサ100の受光面に対して垂直方向から入射する紫外線の入射角度を0°としたときの紫外線の入射角度をxとし、受光素子12の感度f(x)の特性を有する場合において、紫外線の入射角度xを横軸とし、感度f1(x)を縦軸としたときに、感度f1(x)のグラフは上に凸の形状を有し、f1(x)のグラフの凸の形状部分の最高感度I1maxに対して、最高感度I1maxに対応する入射角度における減衰又は遮光部20及び光拡散部16の減衰割合D1maxを乗じて得た感度I1Emaxとし、受光素子12の受光面に対してグラフの半値幅の入射角度x1/2の方向からの紫外線における受光素子12の感度I11/2に対して、減衰又は遮光部20における半値幅に対応する入射角度x1/2における減衰又は遮光部20及び光拡散部16の減衰割合D11/2を乗じて得た感度I1E1/2とが、以下の式を満たすことができる。
(式1)
(|I1Emax-I1E1/2|/I1E1/2)×100≦50
I1Emax=I1max×D1max
I1E 1/2=I11/2×D11/2
「(|I1Emax-I1E1/2|/I1E1/2)×100」は、好ましくは40以下、より好ましくは30以下である。
(1)構成例
第2の実施の形態に係る紫外線センサ100は、図11に示すように、紫外線を受光し得る受光素子12を含み、受光素子12の受光面に対してほぼ垂直に向かって進む紫外線を屈折させて受光面に導くための光案内部30を含む。
紫外線センサ100は、受光素子12が、紫外線センサ100の受光面に対して垂直方向から入射する紫外線の入射角度を0°としたときの紫外線の入射角度をxとし、受光素子12の感度f2(x)の特性を有する場合において、紫外線の入射角度xを横軸とし、感度f2(x)を縦軸としたときに、感度f2(x)のグラフは上に凸の形状を有し、f2(x)のグラフの凸の形状部分の最高感度I2maxに対して、最高感度I2maxに対応する入射角度における光案内部30の減衰割合D2maxを乗じて得た感度I2Emaxとし、受光素子12の受光面に対してグラフの半値幅の入射角度x1/2の方向からの紫外線における受光素子12の感度I21/2に対して、光案内部30における半値幅に対応する入射角度x1/2における光案内部30の減衰割合D21/2を乗じて得た感度I2E1/2とが、以下の式を満たすことができる。
(式2)
(|I2Emax-I2E1/2|/I2E1/2)×100≦50
I2Emax=I2max×D2max
I2E1/2=I21/2×D21/2
ここで、「(|I2Emax-I2E1/2|/I2E1/2)×100」は、好ましくは40以下、より好ましくは30以下である。
紫外線量測定装置100は、図14に示すように、筐体40と、実施の形態に係る紫外線センサ100と含む。紫外線センサ100は、筐体40に複数設けてもよく、紫外線センサ100を複数設けることで、より広角で紫外線量を測定することができる。紫外線センサ100の向く方向のなす角度は、たとえば70°~90°とすることができる。具体的には、図14(A)に示すように、4つの紫外線センサ100を紫外線量測定装置に設けることができる。図14(A)の各矢印は、受光素子12の受光面の垂直方向を示す。図14(B)に示すように、紫外線量測定装置100の上下の面に紫外線センサ100を設けてもよい。複数の紫外線センサ100を配置することで、あらゆる方向からの紫外線を受光することができる。
12 受光素子
14 センサパッケージ
16 光拡散部
20 減衰又は遮光部
30 光案内部
32 光透過体
36 光拡散部
40 筐体
100 紫外線測定装置
Claims (6)
- 紫外線を受光し得る受光素子を含む紫外線センサであって、
前記受光素子の受光面に対してほぼ垂直に向かって進む紫外線の少なくとも一部を減衰又は遮光するための減衰又は遮光部と、
前記受光素子に向かって進む光を拡散するための光拡散部とを含み、
前記減衰又は遮光部は、前記受光素子を平面的にみて覆うように設けられ、
前記受光素子の端と、前記減衰又は遮光部の端とを結んだ線と、前記受光素子の受光面の垂線とのなす角度α°は30°~50°であり、
前記受光素子が、前記紫外線センサの受光面に対して垂直方向から入射する紫外線の入射角度を0°としたときの紫外線の入射角度をxとし、前記受光素子の感度f1(x)の特性を有する場合において、
前記紫外線の入射角度xを横軸とし、前記感度f1(x)を縦軸としたときに、前記感度f1(x)のグラフは上に凸の形状を有し、
前記感度f1(x)のグラフの凸の形状部分の最高感度I1maxに対して、前記最高感度I1maxに対応する入射角度における前記減衰又は遮光部及び光拡散部の減衰割合D1maxを乗じて得た感度I1Emaxとし、
前記受光素子の受光面に対して前記グラフの半値幅の入射角度x1/2の方向からの紫外線における前記受光素子の感度I11/2に対して、前記減衰又は遮光部における前記半値幅に対応する入射角度x1/2における前記減衰又は遮光部及び光拡散部の減衰割合D11/2を乗じて得た感度I1E1/2とが、式(1)を満たし、
所定の入射角度の紫外線との関係における前記受光素子の感度と、前記所定の入射角度の紫外線との関係における減衰又は遮光部の透過率とを乗じて得た値を実効感度とした場合に、前記紫外線センサの受光面に対して垂直方向から入射する紫外線の入射角度を0°としたときに紫外線の入射角度が-45°~45°の範囲において、各入射角度のセンサの実効感度は、光の入射角度が-45°~45°の範囲の実効感度の平均値の±50%以内にある紫外線センサ。
(式1)
(|I1Emax-I1E1/2|/I1E1/2)×100≦50
I1Emax=I1max×D1max
I1E 1/2=I11/2×D11/2 - 請求項1において、
平面的にみて、前記受光素子の中央部分における前記減衰又は遮光部が被覆する面積の密度が、前記受光素子の中央部分より外側における前記減衰又は遮光部が被覆する面積の密度よりも大きい紫外線センサ。 - 請求項1または2において、
前記減衰又は遮光部は、金属蒸着膜または塗布膜である紫外線センサ。 - 請求項1~3のいずれかにおいて、
前記減衰又は遮光部は、複数の減衰または遮蔽機能を有する構成要素から構成され、
前記構成要素は、平面的にみて方形および円形の少なくとも一方の形状を有し、所定のパターンで配置されている紫外線センサ。 - 請求項1~4のいずれかにおいて、
前記紫外線は、太陽光の紫外線である紫外線センサ。 - 請求項1~5のいずれかの紫外線センサを含む紫外線量測定装置。
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