JPH0815011A - 光センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、光検出器の光電流出力特性バラツ
キを抑えなくても、光電流出力値バラツキが小さく、光
量を正確に検出することのできる光センサを、提供する
ことを目的とするものである。 【構成】 個々の光センサの光電流出力値バラツキを抑
えるために、光センサへの入射光が、光検出器１に到達
するまでに透過する部品の光の透過率を、使用する光検
出器１個々の光電流出力特性に応じて選定することによ
り、光検出器１に到達する入射光量を制御し、光センサ
の光電流出力値を制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種機器の動作を制御
したり、環境の測定のために用いる可視光センサや赤外
線光センサ等に用いられる光検出器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の光センサは、特開平１−３１６
６８号公報（以降Ａ公報と呼ぶ）、特開平２−２１６４
０２号公報（以降Ｂ公報と呼ぶ）、実開昭６３−３３４
２９号公報（以降Ｃ公報と呼ぶ）等で示されているよう
に、色々なタイプのものがある。

【０００３】図４に基づいてＡ公報で示されている光セ
ンサについて説明する。図４において（１１）は光検出
器で、内部に備えられた光検出素子（１２）に到達した
入射光量により、光センサの光電流出力値が決まる。

【０００４】さらに（１３）は集光レンズと呼ばれてい
るが、カバーの一種とみることができ、Ａ公報によれば
前記光検出素子（１２）に到達する入射光の光路を制御
（光を遮断、屈折、あるいは反射させる）することによ
り、前記光センサ光電流出力値の入射角依存性を小さく
し、より正確な相対感度特性を得るためのものである。

【０００５】次にＢ公報で示されている光センサについ
て説明する。ただしＢ公報で光検出器と呼んでいるもの
は、本願の光センサに該当する。また、フォトディテク
タ手段と呼んでいるものが本願での光検出器、受光部あ
るいはフォトカソードと呼んでいるものが本願での光検
出素子に該当する。本願では説明を理解し易くするた
め、名称を置き換えて説明する。

【０００６】図５において図示はされていないが、光セ
ンサには光検出素子を備えた光検出器が内蔵されてい
る。（１４）はディフューザ手段と呼ばれるもので、光
検出素子に入射する光を散乱させることにより光検出素
子の位置反応特性を減少させる機能を持っており、カバ
ーの一種とみることができる。

【０００７】また、前記ディフューザ手段（１４）には
コーティング手段（１５）（１６）を設けることによ
り、光源の位置に対応した光電流出力特性を得られるこ
とも述べられている。

【０００８】また図６はＣ公報で示されている光センサ
で、光電変換素子と呼んでいる光検出器（１７）は、Ａ
公報の説明で述べた光検出器（１１）と同じ機能を持っ
ている。

【０００９】（１８）は可視光遮断フィルタと呼ばれ、
この光センサの使用目的（車両用空気調和装置の日射セ
ンサ）から、可視光が光検出器（１７）に入射しないよ
う可視光を遮断している。また（１９）は減光性フィル
タと呼ばれ、光検出器（１７）の保護および光センサの
美観を保つという役目と、車種により入射光が異なるの
で車種により光検出器（１７）の光電流出力特性が変化
することを避ける役目を持っている。いずれにしても、
可視光遮断フィルタ（１８）と減光フィルタ（１９）は
カバーの一種である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記のような構
成の光センサに用いている光検出器は、同一入射光量に
対する個々の光検出器の光電流出力値バラツキが一般的
に±２０〜±４０％と大きい。

【００１１】個々の光検出器の光電流出力値バラツキの
要因は、一つには光検出器の内部に備えられた光検出素
子の原材料であり、もう一つには光検出素子の製造工程
に起因するものである。

【００１２】しかし光検出素子の原材料であるインゴッ
トの製造においてバラツキを抑えることは困難であり、
また光検出素子の製造工程でのバラツキを抑えることも
難しい。

【００１３】そこで、上記のような光検出素子を使用す
る光検出器においては、その光検出素子の光電流出力値
バラツキにより、結果的に光検出器の光電流出力特性も
ばらつくこととなる。

【００１４】Ａ公報で示されている光センサにおいて
は、入射光の光路を制御することにより出力特性を制御
するために、集光レンズ（１３）と呼ばれるカバーを備
えてはいるが、前記集光レンズ（１３）は光センサ光電
流出力値の入射角依存性を小さくし、光電流出力値の相
対感度特性を安定させはするものの、個々の光検出器
（１１）の光電流出力絶対値を制御するものではないの
で、光センサとしての光電流出力値バラツキも光検出器
のバラツキのため大きい。

【００１５】Ｂ公報で示されている光センサについて
も、ディフューザ手段（１４）により光検出素子の位置
反応特性を減少させる（制御する）機能は持っているも
のの、その出力絶対値バラツキを抑えようとするもので
はないし、コーティング手段（１５）（１６）により光
源の位置に対応した光電流出力特性を得る機能は持って
いるものの、個々の光検出器の光電流出力絶対値を制御
するものではないので、個々の光検出器の光電流出力絶
対値バラツキは大きく、光センサとしての光電流出力値
バラツキも大きいこととなる。

【００１６】Ｃ公報には車種によって入射光量が異なる
ため、減光性フィルタ（１９）を選択して使用すること
により、車種による光電流出力値が変化することを避け
るということが開示されているが、個々の光センサの光
電流出力値バラツキを抑えるものではない。

【００１７】そこで、製造する光センサの光電流出力値
バラツキの範囲を抑えようとすると、個々の光検出器の
光電流出力特性を測定し、選別した光検出器を使用する
こととなり、要求範囲外の光電流出力特性を持つ光検出
器は使用できないこととなるため、結果的に非常なコス
ト高となってしまう。

【００１８】さらに、自動車の車室内空気調和を目的と
したオートエアコンに日射センサとして、個々の光電流
出力値バラツキが大きい光センサを使用した場合、オー
トエアコン制御において日射センサが制御しようとする
要素のバラツキが大きくなり、設計の意図するエアコン
制御（車室内空気調和）ができないこととなる。

【００１９】そこで本発明は、上述したような問題点を
解決するため、光電流出力値のバラツキを抑えた光セン
サを提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の光センサは、光検出器への入射光量
を検出するものにおいて、前記光検出器と光源の間に、
前記光検出器個々の光電流出力特性に応じて、光の透過
率を制御する材料で成るフィルタを備え、前記光検出器
への入射光量を制御することにより、個々の光電流出力
値バラツキを抑えたことを特徴とするものである。

【００２１】また本発明の第２の光センサは、光検出器
と前記光検出器の光源側に設けられたカバーを備え、前
記カバーを透過し前記光検出器への入射光量を検出する
ものにおいて、前記カバーは、光の透過率を制御する材
料で成り、前記光検出器個々の光電流出力特性に応じて
決定され、前記光検出器への入射光量を制御することに
より、個々の光電流出力値バラツキを抑えたことを特徴
とするものである。

【００２２】本発明の第３の光センサは、光検出器と前
記光検出器の光源側に設けられたカバーを備え、前記カ
バーを透過し前記光検出器への入射光量を検出するもの
において、前記カバーの表面を、前記光検出器個々の光
電流出力特性に応じて、光の透過率を制御する材料から
成るコーティング材により覆い、前記光検出器への入射
光量を制御することにより、個々の光電流出力値バラツ
キを抑えたことを特徴とするものである。

【００２３】

【作用】本発明は上記した構成によって、個々の光検出
器に光電流出力特性のバラツキがあっても、光検出器へ
の入射光量を制御し、光電流出力値バラツキを抑えた光
センサを、安価に容易に提供することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００２５】図１は本発明の一実施例における光センサ
の断面図である。同図において（１）は光検出器であ
り、光検出素子（２）を備えており、前記光検出器
（１）は光検出素子（２）に到達した光量を検知し、そ
の入射光量の強弱に応じた信号を出力する。

【００２６】また（３）はカバーであり、光検出器
（１）の保護および光センサの美観を保つという役目を
持っている。ただし、光センサの使用目的により、例え
ば光源の位置に対応した光電流出力特性を得るため部分
的にコーティングを施しているとか、レンズ機能を合わ
せ持っているとか、さらに可視光カットの機能を持って
いる等、各種機能を合わせ持っていることも多い。

【００２７】さらに、本実施例の光センサでは、光の透
過率を制御するための材料でなっているフィルタ（４）
を備えている。

【００２８】上記のように構成された光センサに入射す
る光は、使用目的により各種機能を持っていることもあ
る前記カバー（３）を透過した後、光の透過率を制御す
るための材料でできている前記フィルタ（４）を透過す
ることにより、光量が制御されることとなる。

【００２９】従って、光の透過率の異なる数種類（場合
によっては透明なフィルタも含め）のフィルタ（４）を
あらかじめ準備しておき、光検出器（１）を単体で、あ
るいは光センサの半完成品状態で、一定光量を光検出器
（１）に入射させ光電流出力特性を測定した後、その光
電流出力特性によって使用するフィルタ（４）を、あら
かじめ準備しておいた光の透過率が異なる数種類のフィ
ルタ（４）から選定し使用することによって、個々の光
検出器（１）の光電流出力特性がばらついていても、光
センサとして完成させたときには、光電流出力値バラツ
キの範囲を抑えることができる。

【００３０】前記光の透過率の異なる数種類のフィルタ
（４）を準備するためには、フィルタ（４）の色を変え
るとか、厚みを変えるとか、表面粗さを変える等の手段
を用いてもよいし、フィルタ（４）の員数を変えること
によって光の透過率を変えてもよい。

【００３１】なお本実施例では、フィルタ（４）がカバ
ー（３）と光検出器（１）との間に位置しているが、フ
ィルタ（４）は光検出器（１）と光源との間にあればよ
く、製造の都合等によりカバー（３）の反光検出器
（１）側に位置していてもよいし、数も一個でも複数個
であってもよい。

【００３２】またフィルタ（４）の形状については、プ
レート状のものでも、フィルム状のものでもよく、カバ
ー（３）の形状に合わせた形状にしてもよく、いかなる
形状でも構わない。

【００３３】フィルタ（４）の固定方法についても、挟
持するとか接着剤を使うとか、どんな手段を用いても構
わない。

【００３４】いずれにしてもこのフィルタ（４）は、個
々の光検出器（１）の光電流出力特性に応じて、光の透
過率を制御することにより、光検出器（１）に入射する
光量を制御できればよいのである。

【００３５】次に図２は本発明の第２の実施例である。
図１と同様に（１）は光検出器、（２）は光検出素子、
（３）はカバーであるが、図１とは異なりフィルタ
（４）を備えてはいない。しかし、本実施例ではカバー
（３）が光の透過率を制御するための材料でなってい
る。

【００３６】上記のように構成された光センサでは、入
射する光は光の透過率を制御するための材料でできてい
る前記カバー（３）を透過することにより、光量が制御
されることとなる。

【００３７】従って、光の透過率の異なる数種類（場合
によっては透明なカバーも含め）のカバー（３）をあら
かじめ準備しておき、光検出器（１）を単体で、あるい
はカバー（３）が装着される前の光センサ半完成品状態
で、一定光量を光検出器（１）に入射させ光電流出力特
性を測定した後、その光電流出力特性によって使用する
カバー（３）を、あらかじめ準備しておいた光の透過率
が異なる数種類のカバー（３）から選定し使用すること
によって、個々の光検出器（１）の光電流出力特性がば
らついていても、光センサとして完成させたときには、
光電流出力値バラツキの範囲を抑えることができる。

【００３８】前記光の透過率の異なる数種類のカバー
（３）を準備するためには、カパー（３）の色を変える
とか、厚みを変えるとか、表面粗さを変える等の手段を
用いてもよい。

【００３９】なお、本実施例の光センサではカバー
（３）を一枚しか備えていないが、各種機能別に複数枚
のカバーを備えた光センサも存在する。その場合は、い
ずれか一種類のカバーの光の透過率を変えることによ
り、光検出器への入射光量を制御してもよいし、複数種
のカバーの光の透過率の組合せで対応してもよいことは
いうまでもないことである。

【００４０】また図３では本発明の第３の実施例を示
す。第３の実施例では第２の実施例と同様フィルタ
（４）は備えておらず、さらにカバー（３）も従来のも
のを使用している。

【００４１】ただし、カバー（３）の表面が個々の光検
出器（１）の光電流出力特性に応じた、光の透過率を制
御する材料から成るコーティング材（５）により覆われ
ている。

【００４２】上記のように構成した光センサにおいて
も、入射する光が光の透過率を制御するコーティング材
（５）により覆われたカバー（３）を透過することによ
り、光検出器（１）への入射光量が制御されることとな
る。

【００４３】従って、あらかじめ光の透過率違いのコー
ティング材（５）を数種類準備しておき、光検出器
（１）を単体で、あるいは光センサ半完成品状態で、一
定光量を光検出器（１）に入射させ光電流出力特性を測
定した後、その光電流出力特性によってコーティング材
（５）を、あらかじめ準備しておいた光の透過率違いの
数種類のコーティング材（５）から選定し、カバー
（３）の表面を覆うことによって、個々の光検出器
（１）の光電流出力特性がばらついていても、光センサ
としては、光電流出力値バラツキを抑えることができ
る。

【００４４】またコーティング材（５）で入射光が透過
するカバー（３）の表面を覆い、光センサの光電流出力
値バラツキを抑える別の手段として、光の透過率が１０
０％ではないコーティング材（５）による、カバー
（３）の表面の覆い方を変えることによっても、同じ目
的を果たすことができる。

【００４５】すなわち光検出器（１）単体あるいは光セ
ンサ半完成品状態で、一定光量を光検出器（１）に入射
させ光電流出力特性を測定した後、その光電流出力特性
によって、前記コーティング材（５）を塗布する部分
と、塗布しない部分とを決定し、例えばまだらに塗布す
るとかして、カバー（３）表面のコーティング材（５）
により覆われる面積（密度）を変えることによって、光
検出器（１）への入射光量を制御し、光センサの光電流
出力値バラツキを抑えることができる。

【００４６】なお図３では、コーティング材（５）はカ
バー（３）の外表面（光源側）を覆っているが、内表面
（光検出器（１）側）を覆ってもよいし、内外両表面を
覆っても構わない。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明は、技術的、コスト
的に困難な光検出器の光電流出力特性バラツキを抑えな
くても、容易に安価な手段で光電流出力値バラツキの小
さい光センサを提供できるので、正確に各種機器の制御
や環境の測定ができることとなる。

【００４８】さらに本発明の光センサを日射センサに用
いると、従来±２０〜±４０％あった出力値バラツキが
ほとんどなくなる。その結果、自動車の車室内空気調和
を目的としたオートエアコン制御において、正確な日射
量検出ができ、設計の意図したエアコン制御がなされな
いという不具合の発生する車がなくなり、乗員は快適な
車室内空間を得られることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光センサの断面図

【図２】本発明第２の実施例の光センサの断面図

【図３】本発明第３の実施例の光センサの断面図

【図４】特開平１−３１６６８号公報に開示の光センサ
の断面図

【図５】特開平２−２１６４０２号公報に開示の光セン
サの斜視図

【図６】実開昭６３−３３４２９号公報に開示の光セン
サの断面図

【符号の説明】

１ 光検出器 ３ カバー ４ フィルタ ５ コーティング材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光検出器への入射光量を検出するものにお
   いて、前記光検出器と光源の間に、前記光検出器個々の
   光電流出力特性に応じて、光の透過率を制御する材料で
   成るフィルタを備え、前記光検出器への入射光量を制御
   することにより、個々の光電流出力値バラツキを抑えた
   ことを特徴とする光センサ。
2. 【請求項２】光検出器と前記光検出器の光源側に設けら
   れたカバーを備え、前記カバーを透過し前記光検出器へ
   の入射光量を検出するものにおいて、前記カバーは、光
   の透過率を制御する材料で成り、前記光検出器個々の光
   電流出力特性に応じて決定され、前記光検出器への入射
   光量を制御することにより、個々の光電流出力値バラツ
   キを抑えたことを特徴とする光センサ。
3. 【請求項３】光検出器と前記光検出器の光源側に設けら
   れたカバーを備え、前記カバーを透過し前記光検出器へ
   の入射光量を検出するものにおいて、前記カバーの表面
   を、前記光検出器個々の光電流出力特性に応じて、光の
   透過率を制御する材料から成るコーティング材により覆
   い、前記光検出器への入射光量を制御することにより、
   個々の光電流出力値バラツキを抑えたことを特徴とする
   光センサ。