JPH08340124A

JPH08340124A - 光角度センサ及びその信号処理回路

Info

Publication number: JPH08340124A
Application number: JP7217980A
Authority: JP
Inventors: 隆志 ▲高▼岡; Takashi Takaoka; Atsuo Fujikawa; 淳雄藤川; Shinya Kawanishi; 信也川西; Noboru Kawai; 昇川合
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1995-08-25
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】光源からの光の到来方向を、所定平面内の、
基準方向に対する角度として検出するだけでなく、この
所定平面内での角度検出を、該光源からの光の到来方向
の該所定平面に対する角度の影響を受けないものとし、
しかも、角度検出範囲を部品コストや配置スペースの増
大を抑えつつ拡大する。【解決手段】光源からの光線を受光する２個のフォト
ダイオードＰＤ１，ＰＤ２からなる受光部２と、該受光
部２前方側に配置され、該フォトダイオードＰＤ１，Ｐ
Ｄ２に入射する光線を制御する、一方向に長い略短冊形
の絞り窓４を有する遮光壁３とを備え、該遮光壁３の絞
り窓４を、その長手方向の軸が該所定平面と垂直とな
り、かつその開口面が該受光部２の中央部に対向するよ
う配置され、その長手方向の寸法Ｌｄ２が該受光部の幅
寸法Ｌｄ１より大きく、かつ該短手方向の寸法Ｗｄ２が
該受光部２の幅寸法Ｗｄ１より小さい構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光角度センサに関
し、特に、光源から発せられる光線を受光し、その光源
の位置する方位を、所定平面内の、基準方位に対する角
度として検出する際、該光源の該所定平面からの離間距
離の影響を受けないように構成したものに関する。

【０００２】本発明は、光角度センサの信号処理回路に
関し、特に、２つの受光素子の光出力信号を処理して、
光の到来方向に対応する１つのアナログ出力を得るよう
にしたものに関する。

【０００３】

【従来の技術】従来から、発光ダイオード等の光源（以
下、ＬＥＤともいう。）から発せられる光線を受光し、
その光源の位置する方位を、所定平面内の、基準方位に
対する角度として検出する光角度センサがあり、以下、
扇風機用の光角度センサを例に上げてその説明を行う。

【０００４】この光角度センサは、扇風機本体に取り付
けられ、扇風機用リモートコントロール送信機のＬＥＤ
光位置，つまりＬＥＤ光の到来方向（角度）を検出し、
風向をＬＥＤ光の到来方向に向けるためのものである。

【０００５】図８に示すように、従来の光角度センサ２
００は、受光部２０として、一列に並べられた複数個の
フォトダイオードＰｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３を有し、これ
らフォトダイオードＰｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３の前方側に
は、透光窓１０ａを有する遮光部１０が配置されてい
る。

【０００６】該遮光部１０の透光窓１０ａの中心は、該
３つのフォトダイオードの中央のものＰｄ２の中心と一
致しており、この透光窓１０ａにはリモートコントロー
ル送信機のＬＥＤからの入射光を集光するレンズ１が取
り付けられている。

【０００７】ここで、例えばＬＥＤ３０が光角度センサ
の正面方向にある場合、図８のように、光角度センサ２
００にＬＥＤ光ｃｈ１が入射し、３個のフォトダイオー
ドＰｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３のうち、中央に位置するフォ
トダイオードＰｄ２の光出力電流が最大となる。

【０００８】また、ＬＥＤ３０が光角度センサの正面方
向から横方向（紙面右方向）へ移動するに従い、入射光
は図８に示すようにＬＥＤ光ｃｈ１からＬＥＤ光ｃｈ２
へと変化する。ここで、ＬＥＤ光ｃｈ２が光角度センサ
２００に入射した場合、フォトダイオードＰｄ１とフォ
トダイオードＰｄ２の光出力電流が同等になる。

【０００９】さらに、ＬＥＤ３０が横方向（紙面右方
向）へ移動すると、入射光は図８のように、ＬＥＤ光ｃ
ｈ２からＬＥＤ光ｃｈ３へと変化する。ここで、ＬＥＤ
光ｃｈ３が光角度センサ３０に入射した場合、フォトダ
イオードＰｄ１の光出力電流が最大になる。

【００１０】そして、従来の光角度センサ２００では、
上記各フォトダイオードＰｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３の光出
力電流を比較し、演算処理することにより、ＬＥＤ光の
入射角度を検出している。

【００１１】次に上記光角度センサの出力信号を演算処
理する信号処理回路について説明する。

【００１２】図１０は上記光角度センサの信号処理回路
の構成を示すブロック図であり、図において、２００ａ
は、光角度センサの受光部２０からの光出力電流を演算
処理する信号処理回路で、該受光部２０を構成する各フ
ォトダイオードＰｄ１，Ｐｄ２，Ｐｄ３の光出力電流を
電圧に変換するＩ−Ｖ変換回路２１１，２１２，２１３
と、該各Ｉ−Ｖ変換回路の電圧出力を、マイクロコンピ
ュータが処理可能なレベルとなるよう増幅する増幅回路
２２１，２２２，２２３とを有している。

【００１３】また、上記信号処理回路２００ａは、上記
各増幅回路の出力を信号処理するマイクロコンピュータ
２３０を有しており、該マイクロコンピュータ２３０に
は、上記各増幅回路２２１，２２２，２２３の出力をア
ナログ−デジタル変換するＡ−Ｄ変換器２３１，２３
２，２３３が設けられている。

【００１４】なお、ここで、３１は光源としての扇風機
用リモートコントロール送信機内のＬＥＤ３０を駆動す
る送信回路で、上記送信機内に搭載されている。

【００１５】次に該信号処理回路の動作について説明す
る。

【００１６】送信機のＬＥＤ３０から発せられた光信号
が扇風機本体側の受光部２０にて受光され、該受光部２
０のフォトダイオードＰｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３から光出
力電流が出力されると、これらの光出力電流が上記信号
処理回路２００ａの各Ｉ−Ｖ変換回路２１１〜２１３に
て電流−電圧変換される。

【００１７】そして該変換回路２１１〜２１３の出力電
圧は、その後段の対応する増幅回路２２１〜２２３に
て、マイクロコンピュータ２３０にて処理可能なレベル
に増幅され、該増幅されたアナログ電圧がマイクロコン
ピュータ内のＡ−Ｄ変換器２３１〜２３３にてデジタル
データに変換される。

【００１８】該マイクロコンピュータ２３０では、デジ
タルデータに変換された各フォトダイオードＰｄ１，Ｐ
ｄ２，Ｐｄ３の出力信号を比較し、どのフォトダイオー
ドが最も多く受光しているかを判断し、光源の角度を認
知する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の光角
度センサ２００及び信号処理回路２００ａではそれぞれ
以下に示すような問題があり、まず従来の光角度センサ
２００の問題点について説明する。

【００２０】図９は上記光角度センサ２００，集光レン
ズ１，及びＬＥＤ（光源）３０の位置関係をＸＹＺ座標
を用いて３次元的に示している。ここでは、ＸＹＺ座標
の原点を上記集光レンズ１の中心に合わせ、また、Ｘ−
Ｙ平面が該光角度センサ２００のフォトダイオードの受
光面と平行になり、Ｘ軸方向がフォトダイオードの配列
方向と一致し、さらにＺ軸が上記中央のフォトダイオー
ドＰｄ２の中心と交わるように、ＸＹＺ座標を設定して
いる。

【００２１】図９に示すように、ＬＥＤが位置Ａ，つま
りＺ軸上にあれば、レンズ１を通過した光はフォトダイ
オードＰｄ２に入射する。また、ＬＥＤがＸ−Ｚ平面上
であって上記位置Ａから離れた位置Ｂ（紙面手前側）に
あれば、レンズ１を通過した光はフォトダイオードＰｄ
１に入射する。

【００２２】ところが、リモートコントロール送信機の
ＬＥＤ３０が常に図９のＸ−Ｚ平面，つまりフォトダイ
オードの配列方向と平行でレンズ１の中心を含む平面内
に位置するとは限らず、ＬＥＤ３０が例えばＹ−Ｚ平面
内の位置Ｃにくる場合もある。

【００２３】この場合、レンズ１を通過した光は、Ｙ−
Ｚ平面内の、フォトダイオードＰｄ２の受光面から外れ
た位置に入射してくるため、位置ＣのＬＥＤからの到来
光があるにもかかわらず、いずれのフォトダイオードＰ
ｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３からも光出力電流が出力されず、
このため、ＬＥＤの位置を検出することができないこと
になる。

【００２４】上記のようにＸ−Ｚ平面から外れた位置Ｃ
からのＬＥＤ光をフォトダイオードＰｄ１、Ｐｄ２、Ｐ
ｄ３にて受けるためには、各フォトダイオードのＹ軸方
向の幅を大きくする必要がある。そうすると、フォトダ
イオードＰｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３の面積が増大する分、
部品コストが上昇してしまう。しかも光角度センサのた
めに必要となるスペースも増大し、小型化の要請に反す
る。

【００２５】また、ＬＥＤがＸ−Ｚ平面内を移動する場
合についても、光角度センサ２００とレンズ１とを組み
合わせた光学系を用いると、広範囲に渡ってＬＥＤの位
置を検出できるようにするためには、フォトダイオード
Ｐｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３の受光面の面積をＸ方向に大き
くしなくてはならない。

【００２６】具体的には、レンズの焦点距離ｆ（図示せ
ず）を極力短くし（例えばｆ≧３ｍｍ）、Ｘ−Ｚ平面内
でＬＥＤが位置する方位が、Ｚ軸方向を基準として仮に
±４５゜以内のどこにあるかを検出する場合、幾何学的
計算により各フォトダイオードのＸ方向の長さは少なく
とも６ｍｍ必要であった。この結果、フォトダイオード
の正面方向を基準とする±４５゜以内の範囲でのＬＥＤ
位置の検出は、部品コスト低減および省スペース化の限
界となっていた。

【００２７】さらに、上記のようなＬＥＤ位置の検出範
囲の拡大は、フォトダイオードＰｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３
についてだけでなく、レンズ１についても大面積化が要
求されることから、レンズ１の部品コストおよび配置ス
ペースについても同時に重要な課題となっていた。

【００２８】次に従来の光角度センサの信号処理回路に
おける問題点について説明する。

【００２９】従来の光角度センサの信号処理回路２００
ａでは、上述したように、複数のフォトダイオードの光
検出信号をマイクロコンピュータにて演算処理により比
較して、光源の位置を認知するようにしている。つまり
このような構成では、光源方向の角度の認知は、実質的
にマイクロコンピュータのソフトウエアにより行われる
こととなる。また、外乱光や電気的ノイズに対する信号
処理についても、マイクロコンピュータのソフトウエア
により行っている。

【００３０】このため、ソフトウエアによる処理に対す
る比重が大きく、ソフトウエアが複雑なものとなってお
り、また、光源方向の角度の認知における精度を厳しく
しようとすると、マイクロコンピュータにおけるソフト
ウエア、つまりプログラムの増大を招くという問題があ
った。

【００３１】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、光源からの光の到来方向を、所定
平面内の、基準方向に対する角度として検出することが
できるだけでなく、この所定平面内での角度検出を、該
光源からの光の到来方向の該所定平面に対する角度の影
響を受けないものとでき、しかも、角度検出範囲を部品
コストや配置スペースの増大を抑えつつ拡大できる光角
度センサを得ることを目的とする。

【００３２】また、本発明は、光検出信号の処理による
光源方向の角度検出を、簡単なソフトウエアにより行う
ことができる光角度センサの信号処理回路を得ることを
目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段】この発明（請求項１）に
係る光角度センサは、光源の位置する方位を、所定平面
内の、基準方位に対する角度として検出する光角度セン
サであって、該光源からの光線を受光する複数個の受光
素子からなる受光部と、該受光部の前方側に配置され、
該受光部に入射する光線を制限する、一方向に長い略短
冊形の絞り窓を有する遮光部とを備えている。そして、
該遮光壁の絞り窓は、光源から受光部への到来光の、該
長手方向と垂直な平面内での光の広がりに対して絞りが
かかり、該到来光の、該長手方向と平行な平面内での光
の広がりに対して絞りがかからないよう構成されてい
る。そのことにより上記目的が達成される。

【００３４】この発明（請求項２）は請求項１記載の光
角度センサにおいて、前記遮光部の絞り窓を、その長手
方向の軸が前記所定平面と垂直となり、かつその開口面
が前記受光部の中央部に対向するよう配置され、その長
手方向の寸法が該受光部の該長手方向の幅寸法より大き
く、かつその短手方向の寸法が該受光部の該短手方向の
幅寸法より小さくなっている構造としたものである。

【００３５】この発明（請求項３）は請求項１又は２記
載の光角度センサにおいて、前記受光部を、対向する２
辺が該絞り窓の長手方向と平行な長方形形状を有し、該
長方形の対角線の対応する部分にて２分割され、該分割
された部分がそれぞれ１個の光電変換チップからなる構
成としたものである。

【００３６】この発明（請求項４）に係る光角度センサ
の信号処理回路は、２個１対の受光素子を有し、該両受
光素子の光検出信号の比が光源の位置する方位情報とな
っている光角度センサの出力信号を処理する信号処理回
路である。この信号処理回路は、該各受光素子の光検出
信号を、これに対応する対数値に変換する対数変換手段
と、該対数変換手段からの、該各受光素子の光検出信号
に対応する対数変換出力を受け、両対数変換出力の差信
号をアナログ信号として出力する信号変換手段とを備
え、該光源が位置する方位に対応した１つのアナログ信
号を出力するよう構成したものである。そのことにより
上記目的が達成される。

【００３７】この発明（請求項５）は、請求項４記載の
光角度センサの信号処理回路において、前記対数変換手
段としてログアンプを、前記信号変換手段として差動増
幅器を備え、該ログアンプ前段に、前記各受光素子の光
検出信号に対応するパルス信号のみを通過させる周波数
フィルタを設け、該周波数フィルタの前段に前記各受光
素子の光検出信号を電流電圧変換する電流電圧変換回路
を設けたものである。この発明（請求項６）は、請求項
５記載の光角度センサの信号処理回路において、前記電
流電圧変換回路、周波数フィルタ、ログアンプ、及び差
動増幅器を、それぞれオペアンプを含む回路構成とし、
該電流電圧変換回路の出力を、コンデンサーによるＡＣ
結合回路を介して該周波数フィルタに接続し、該周波数
フィルタの出力を、コンデンサーによるＡＣ結合回路を
介して該ログアンプに入力するようにし、さらに、該電
流電圧変換回路、周波数フィルタ、ログアンプ、及び差
動増幅器を構成するオプアンプには、所定のリファレン
ス電圧が供給されるようにしたものである。

【００３８】この発明（請求項７）は、請求項６記載の
光角度センサの信号処理回路において、前記ログアンプ
とその前段の回路との間に、該ログアンプからみた前段
回路の出力インピーダンスを低減する電圧増幅率が１で
あるボルテージフォロア回路を設けたものである。

【００３９】以下、作用について説明する。

【００４０】この発明（請求項１，２）においては、受
光部の前面側に配置された遮光部の絞り窓を、光源から
受光部への到来光の、該長手方向と垂直な平面内での光
の広がりに対して絞りがかかり、該到来光の、該長手方
向と平行な平面内での光の広がりに対して絞りがかから
ないよう構成したから、該絞り窓の長手方向を含む平面
内で光源の位置が大きく変動しても、受光部への入射光
による受光面上での光照射領域はほとんど変動しないこ
ととなる。また、上記絞り窓の長手方向と垂直な平面内
での到来光の広がりに対しては、該絞り窓による絞りが
かかるため、該絞り窓の開口部分にレンズを配置しなく
ても、光源からの到来光を受光部上に集光した場合の受
光面上での像と同様な像を、受光面上に形成することが
でき、絞り窓の長手方向と垂直な平面内で光源の位置が
変動すると、受光部への入射光による受光面上での光照
射領域が変動することとなり、これによりレンズを用い
ることなく、光源の位置する方位を、絞り窓の長手方向
と垂直な平面の角度として検出可能となる。

【００４１】これにより、光源からの光の到来方向を、
所定平面内の、基準方向に対する角度として検出するこ
とができるだけでなく、この所定平面内での角度検出
を、該光源からの光の到来方向の該所定平面に対する角
度の影響を受けないものとでき、さらに、レンズを省略
できる分、部品コストを削除できるとともに、従来、遮
光壁と受光部との間に必要であったレンズの焦点距離に
相当するスペースを省略でき、光角度センサにおける省
スペース化も図れる。

【００４２】本発明（請求項３）においては、受光部
を、対向する２辺が該絞り窓の長手方向と平行な長方形
形状を有し、該長方形の対角線の対応する部分にて２分
割され、該分割された部分がそれぞれ１個の光電変換チ
ップからなる構成としているため、該受光部の受光面に
形成された、入射光が短冊状の絞り窓により絞られた短
冊状の像が、該長手方向と垂直な方向に移動した時、各
光電変換チップでの該像の占める面積の比率が変化する
こととなり、該両光電変換チップの光出力電流の比較及
び演算処理により、光源の位置する方位を検出すること
ができる。

【００４３】本発明（請求項４）においては、各受光素
子の光検出信号を、これに対応する対数値に変換する対
数変換手段と、該対数変換手段からの、該各受光素子の
光検出信号に対応する対数変換出力を受け、両対数変換
出力の差信号をアナログ信号として出力する信号変換手
段とを備え、該光源が位置する方位に対応した１つのア
ナログ信号を出力するよう構成したので、光源方向の角
度検出は１つのアナログ信号の処理により行われること
となり、該角度検出のための処理を簡単なソフトウエア
により行うことができる。

【００４４】この発明（請求項５）においては、前記対
数変換手段を構成するログアンプの前段に、前記各受光
素子の光検出信号に対応するパルス信号のみを通過させ
る周波数フィルタを設けたので、２個１対の受光素子か
らの２個のパルス信号に重畳された、電気ノイズや蛍光
灯の光のような、光検出信号とは周波数の異なる外乱光
による信号成分を除去できる。

【００４５】この発明（請求項６）においては、ログア
ンプとその前段の周波数フィルタとの間、及び周波数フ
ィルタとその前段の電流電圧変換回路との間に、ＡＣ結
合回路を設け、さらに、該電流電圧変換回路、周波数フ
ィルタ、ログアンプ、及びログアンプ後段の差動増幅器
を構成するオプアンプには、所定のリファレンス電圧を
供給するようにしたので、微小信号増幅処理において影
響の出てくる、オペアンプのオフセット電圧の影響をな
くすことができる。

【００４６】また、各回路をコンデンサカップリングに
よるＡＣ結合にしているため、太陽光のような変化の少
ない光の影響や、微小信号増幅で問題となるリーク電流
の影響も断ち切ることができる。

【００４７】この発明（請求項７）においては、前記ロ
グアンプとその前段の回路との間に、該ログアンプから
みた前段回路の出力インピーダンスを低減する電圧増幅
率が１であるボルテージフォロア回路を設けたので、ロ
グアンプの前段回路におけるオフセット電圧が増幅され
ることがなく、２つの受光素子からの光検出信号の比に
おける信号誤差が最小限に抑えられることとなる。これ
により光角度センサによる光源方位の検出を高い精度で
もって行うことができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。

【００４９】（実施の形態１）図１〜図４は、本発明の
実施の形態１による光角度センサを説明するための図で
あり、図１は該光角度センサの外観を示す平面図、図２
は該光角度センサの主要部の寸法を示す図、図３は図１
のＡ−Ａ線断面の構造を示す図、図４は図１のＢ−Ｂ線
断面の構造を示す図である。なお、この実施例の光角度
センサは、例えば、リモートコントロール送信機に搭載
された発光ダイオード等の光源（ＬＥＤ）から発せられ
る光を受光し、基準方向に対するＬＥＤの位置する方位
を二次元的に，つまり所定の平面内の角度として検出す
るものである。

【００５０】図において、１００は本実施の形態の光角
度センサで、ＬＥＤからの到来光を受光する受光部２
と、該受光部２の受光面の前方側に配置された遮光壁３
とを備えており、該遮光壁３の、受光部２の受光面中央
部に対応する部分には、該受光部２に入射する光線を制
限する細長い短冊形の絞り窓４が形成されている。ま
た、上記受光部２は平面形状が略正方形形状となってお
り、その対角線にて２分割される部分の一方は第１の光
電変換チップ（フォトダイオード）ＰＤ１から、またそ
の他方は第２の光電変換チップ（フォトダイオード）Ｐ
Ｄ２から構成されている。ここで上記受光部２は遮光壁
３に対して、その絞り窓４が該対角線と略４５度の角度
でそれぞれの中心部分で交差するよう位置決めされてい
る。

【００５１】つまり、上述したＸＹＺ座標を用いて説明
すると、上記絞り窓４はＹ軸方向の寸法（長さ寸法）Ｌ
ｄ２がＸ軸方向の寸法（幅）Ｗｄ２に比べて長い短冊形
に形成されており、また、その絞り窓４の長さ寸法Ｌｄ
２は、受光部２のＹ軸方向の寸法Ｌｄ１より大きくなっ
ている。また、該受光部２のＸ軸方向の寸法Ｗｄ１は該
絞り窓４の幅寸法Ｗｄ２より大きくなっている。以下
に、上記各部分の具体的な寸法を示すと、Ｌｄ１，Ｗｄ
１は３ｍｍ、Ｌｄ２は５ｍｍ、Ｗｄ２は１ｍｍであり、
上記遮光壁３のＸ軸方向の幅は２０ｍｍ、遮光壁３のＹ
軸方向の幅は１５ｍｍである。

【００５２】従って、この光角度センサ１００では、Ｘ
軸方向には絞り窓４により受光部２に対して絞りがかか
り、Ｙ軸方向は該絞り窓４による絞りがかからない構造
となっている。

【００５３】上記構成の光角度センサ単体としての動作
を図３〜図６を用いて説明する。

【００５４】まず、図３のようにＬＥＤがＸ−Ｚ平面内
に位置している場合、該ＬＥＤが正面方向（Ｚ軸方向）
から紙面右方向へ移動すると、受光部２への到来光は、
絞り窓の開口面と垂直な直線上に位置するＬＥＤからく
る光線ｃｈ４から、絞り窓の開口面に対して斜めに傾斜
した直線上のＬＥＤからくる光線ｃｈ５へと変化する。
この場合、これらの光線は絞り窓４によりＸ軸方向の絞
りをかけられるため、光線ｃｈ４は受光部２の中央部に
のみ入射され、また、絞り窓４の右上からくる光線ｃｈ
５は、絞り窓４を通過し、受光部２に対してはその中心
より左側の受光面上に入射することとなる。

【００５５】また、図４のようにＬＥＤがＹ−Ｚ平面内
に位置している場合、該ＬＥＤが正面方向（Ｚ軸方向）
から紙面右方向へ移動すると、受光部２への到来光は、
絞り窓の開口面と垂直な直線上に位置するＬＥＤからく
る光線ｃｈ４から、絞り窓の開口面に対して斜めに傾斜
した直線上のＬＥＤからくる光線ｃｈ６へと変化する。
この場合、絞り窓４による絞りがＹ軸方向にはかからな
いため、光線ｃｈ４及びｃｈ６は同様に受光部２の全面
に入射されることとなる。つまり、受光部の受光面上で
の入射光による像は、光線ｃｈ４及びｃｈ６については
同様なものとなる。

【００５６】図５は、上記受光部２の受光面上での入射
光の照射領域を示す。

【００５７】上述したように、絞り窓４の形状と、該絞
り窓４に対する受光部２の配置から、受光部２の受光面
上での入射光の照射領域は、絞り窓４の形状に対応し
た、Ｙ軸方向に長い短冊状になる。つまり、図３の光線
ｃｈ４については、受光部２に入射される光の像は、受
光部２の受光面中央部にＸ軸方向の一定幅を持つ帯状の
像５となり、その光源（ＬＥＤ）が図４に示すようにＹ
−Ｚ平面内で移動し受光部への到来光が図４の光線ｃｈ
６となっても、この光線ｃｈ６についての受光部２の受
光面上での像は、上記光線ｃｈ４に対する像５のままで
変化しない。

【００５８】ところが、ＬＥＤが図３に示すようにＸ−
Ｚ平面内で位置変動した場合、受光部への到来光が光線
ｃｈ５となる。この場合、受光部２の受光面上での入射
光の像もＬＥＤの移動に対応して、上記ＬＥＤの移動方
向とは逆方向に移動して、受光部２の受光面中央部より
紙面左側に寄った、Ｘ軸方向の一定幅を持つ帯状の像６
となる。

【００５９】次に上記のような構成の光角度センサにお
いて、外部からの到来光に基づいてその光源の方位が検
出される原理について説明する。

【００６０】図５、図６に示すように、受光部２の受光
面上での入射光の像は、Ｙ軸方向に長い短冊状のもので
あり、Ｘ−Ｚ平面内でのＬＥＤの移動により、これに対
応して受光部２の受光面上で、Ｙ軸方向に長い短冊形の
像がＸ軸方向に移動する。

【００６１】ところで、略正方形の平面形状を有する受
光部２は、該正方形の対角線の位置で、第１，第２のフ
ォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に２分割された構造とな
っているため、図５の正面方向から到来する光線ｃｈ４
が、受光部の受光面上の中央部分に像５を形成した場
合、像５のフォトダイオードＰＤ１側で占める面積と、
該像５のフォトダイオードＰＤ２側で占める面積とは等
しくなる。

【００６２】また、受光部への到来光が光線ｃｈ５であ
る場合は、受光部の受光面上での入射光の像は、上記像
５に比べると、図５に示すように紙面左側に平行移動し
た像６となる。この場合、該像６の、フォトダイオード
ＰＤ１側及びＰＤ２側で占める面積は変化し、図６に示
すように、受光部２の受光面上でのＹ軸方向における中
心位置７にて像６は等分されるが、第１及び第２のフォ
トダイオードＰＤ１及びＰＤ２は、受光部２の対角線部
分にて分割されているため、これらのフォトダイオード
ＰＤ１，ＰＤ２での受光面積（受光部２の受光面上で該
像６が占める領域の面積）Ｓ１，Ｓ２は以下のようにな
る。

【００６３】受光面積Ｓ１＝（Ｌｄ１／２×Ｗｄ３）＋（Ｌｄ×Ｗｄ３）・・・（１）受光面積Ｓ２＝（Ｌｄ１／２×Ｗｄ３）−（Ｌｄ×Ｗｄ３）・・・（２）ここで、Ｌｄ３は、像６のＸ軸方向における中心線８と
受光部の対角線とが交わる点と、受光部２のＹ軸方向に
おける中心線７とのＹ軸方向における距離であり、ま
た、像６のＸ軸方向の幅Ｗｄ３は、絞り窓４の幅Ｗｄ
２、絞り窓４の開口面と受光部２の受光面とのＺ軸方向
における距離、及びＬＥＤのＸ−Ｚ平面内での位置によ
る入射角度により決まる寸法である。そして上記（１）
式及び（２）式の第１項の（Ｌｄ１／２×Ｗｄ３）は、
図６に示す領域６ａの面積、その第２項の（Ｌｄ×Ｗｄ
３）は、図６に示す領域６ｃの面積である。なお、領域
６ｂは、フォトダイオードＰＤ２上にて上記像６の占め
る領域である。

【００６４】そして、上記両フォトダイオードＰＤ１，
ＰＤ２の受光面積の差は、（Ｌｄ３×Ｗｄ３）×２であ
り、フォトダイオードＰＤ１での受光面積が大きくな
る。

【００６５】すなわち、この面積の差は、受光部が対角
線部分にて２分割されているため、像６のＸ軸方向の中
心線８がＸ軸方向に水平移動すると、中心線８と対角線
（両フォトダイオードの境界線）との交点が、該対角線
上を移動することとなって生ずる。言い換えると、この
受光面積の比率の変化から、受光部へ入射する光の到来
方向をＸ−Ｚ平面内の角度として検出することができ
る。つまり、光角度センサに対してその光源（ＬＥＤ）
が位置する方位を検出することができる。

【００６６】図７は、その光源位置の方位検出の原理を
説明するための図である。

【００６７】上記第１のフォトダイオードＰＤ１の光出
力電流をＩ₁、第２のフォトダイオードＰＤ２の光出力
電流をＩ₂とする。

【００６８】入射光の角度がＸ−Ｚ平面内で変化する
と、第１及び第２のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の
受光面積は上記のようにその比率が変化する。このた
め、各フォトダイオードからの光出力電流Ｉ₁、Ｉ₂のバ
ランスも変化する。

【００６９】また、ＬＥＤの光量が変化した時、例え
ば、Ｘ−Ｚ平面内でのＬＥＤと受光部との距離が変化し
た時、光出力電流Ｉ₁、Ｉ₂の絶対値は変化するが、その
相対的な比率は、受光部へ入射する光の到来方向によっ
てのみ決まり、入射光の強さによっては影響されない。
このため、光角度センサからみたＬＥＤ（光源）の方位
が変化しない限り、光出力電流Ｉ₁、Ｉ₂の比率は変化せ
ず、ＬＥＤの光角度センサからの距離にかかわらずその
角度を以下のように検出することができる。

【００７０】具体的には、図７に示すようにＬＥＤ光が
絞り窓４の紙面右上より受光部へ入射している状態で
は、受光部２の受光面上には、幅Ｗｄ３をもったＹ軸方
向に長い短冊形の像が形成される。この時各フォトダイ
オードＰＤ１，ＰＤ２はそれぞれ光出力電流Ｉ₁，Ｉ₂を
出力する。

【００７１】ここで、該光出力電流Ｉ₁、Ｉ₂の相対的な
比率は、各フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２での受光面
積比との間で相関関係を持っており、また該受光面積比
は、入射光の受光部の受光面上でのＸ軸方向の重心位置
９との間で、相関関係を有している。このようなことか
ら、光出力電流Ｉ₁、Ｉ₂の相対的な比率は、入射光によ
る受光面上での像のＸ軸方向の重心位置９と対応するこ
ととなる。

【００７２】すなわち光出力電流Ｉ₁、Ｉ₂の比を検出す
ることにより、受光部２のＸ軸方向の中心位置Ｃ０から
重心位置９までの距離ｌ₁を求めることができる。

【００７３】そして該距離ｌ₁が求められれば、図７の
ように、絞り窓４の中心点Ｃ４から受光部２までの距離
ｌ₂は既知の設計値であるため、幾何学的計算より、光
源から受光部への到来光の入射角度θ，つまりＸ−Ｚ面
内での、受光面の法線方向に対してなす到来光の角度を
求めることができる。

【００７４】従って、本実施例の光角度センサでは、該
センサに対するＬＥＤの位置を、遮光部３の短冊状絞り
窓４の長手方向と垂直な平面内での角度として、該光源
の方位が該平面に対してなす角度の影響を受けることな
く求めることができる。

【００７５】このように本実施例では、受光部２の前方
側に配置された遮光壁３の絞り窓４を、その形状が一方
向に長い短冊状であり、その長手方向の寸法Ｌｄ２が受
光部２の幅寸法Ｌｄ１よりも大きい構造としたので、こ
の絞り窓４の長手方向と平行な平面内での到来光の広が
りに対しては、該絞り窓４による絞りがかからないよう
になり、該絞り窓４の長手方向を含む平面内で光源（Ｌ
ＥＤ）の位置が大きく変動しても、受光部２への入射光
による受光面上での光照射領域はほとんど変動しないこ
ととなる。

【００７６】また、絞り窓４の短手方向の寸法Ｗｄ２が
受光部２の幅寸法Ｗｄ１よりも小さいため、この絞り窓
４の長手方向と垂直な平面内での到来光の広がりに対し
ては、該絞り窓４による絞りがかかることとなり、該絞
り窓４の開口部分にレンズを配置しなくても、光源から
の到来光を受光部２上に集光した場合の受光面上での像
と同様な像を、受光面上に形成することができる。この
ため、絞り窓４の長手方向と垂直な平面内で光源の位置
が変動すると、受光部２への入射光による受光面上での
光照射領域が変動することとなり、これによりレンズを
用いることなく、光源の位置する方位を、絞り窓の長手
方向と垂直な平面の角度として検出可能となる。

【００７７】従って、レンズを省略できる分、部品コス
トを省略でき、さらに従来、遮光壁３と受光部２との間
に必要であったレンズの焦点距離に相当するスペースを
省略でき、光角度センサにおける省スペース化も図れ
る。

【００７８】また、該受光部２を、その略正方形形状の
外形の対角線部分にて分割されている第１，第２の光電
変換素子ＰＤ１，ＰＤ２から構成しているため、受光部
の受光面上に形成される入射光の像の移動に伴って、該
像の重心位置９と該対角線との交点が、該対角線に沿っ
て連続して変化することとなる。つまり、両光電変換素
子ＰＤ１，ＰＤ２での入射光による像が占める比率が連
続的に変化する。このため、光源からの到来光の方位検
出を細かく行うことができ、従来のようにフォトダイオ
ードＰｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３の３つの光出力電流によ
る、３〜５箇所の領域，つまり各フォトダイオードの受
光面内の領域及びその受光面外側の領域等に対応する方
位に分割された大まかな方位検出に比べると、方位検出
の高精度化を図ることができる。さらに、受光部の面積
も大きくとる必要がなく、受光部に必要となる部品コス
ト及びスペースの増大を回避できるという効果がある。

【００７９】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２による光角度センサの信号処理回路について説明す
る。図１１は本実施の形態の光角度センサの信号処理回
路の構成を示す図であり、図において、１００ａは、光
源（ＬＥＤ）３０からのパルス光を受光する２個１組の
受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の光検出信号を処理して、光源
の方位を算出するための信号処理を行う信号処理回路で
ある。ここでは、光角度センサとして、上記実施の形態
１の光角度センサ１００を用いており、つまり該受光素
子ＰＤ１，ＰＤ２は、実施の形態１の受光部２における
フォトダイオードと同一構成である。なお、本信号処理
回路１００ａは、リモートコントロール送信機のＬＥＤ
３０から発せられる角度検知用発光パルスについてのみ
信号処理を行うものであり、リモートコントロール送信
機のＬＥＤ３０から発せられる送信コードの処理を行う
ものではない。この送信コードの処理回路は、扇風機本
体側に別途設けられている。

【００８０】上記光角度センサ１００では、光源位置の
認識については、上述したように、例えば図３において
ＬＥＤが正面にある時、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ
２の出力電流は同じである。また、光源位置が紙面右側
に移動すると、フォトダイオードＰＤ１の出力電流が、
フォトダイオードＰＤ２の出力電流より多くなる。従っ
てこれらのフォトダイオードの出力電流の比に基づいて
光源の方位を求めることができる。

【００８１】上記信号処理回路１００ａは、該受光素子
ＰＤ１，ＰＤ２の光出力電流を電圧信号に変換する第
１，第２のＩ−Ｖ変換回路１１１，１１２と、該各Ｉ−
Ｖ変換回路１１１，１１２の出力にそれぞれコンデンサ
によるＡＣ結合回路１１１ａ，１１２ａを介して接続さ
れ、送信側のパルス信号成分のみ通過させる第１，第２
のバンドパス増幅器（以下、バンドパスアンプともい
う。）１２１，１２２とを有している。該バンドパス増
幅器１２１，１２２は周波数フィルタにより構成されて
いる。

【００８２】また、上記各バンドパス増幅器１２１，１
２２の出力には、コンデンサによるＡＣ結合回路１２１
ａ，１２２ａを介してボルテージフォロワ回路１３１，
１３２が接続され、該各ボルテージフォロワ回路１３
１，１３２の出力には、ログアンプ１４１，１４２の一
方の入力が接続されている。

【００８３】そして、これらのログアンプ１４１，１４
２の他方の入力には、第１のリファレンス電圧発生回路
１１０ａの出力が接続されている。この第１のリファレ
ンス電圧発生回路１１０ａの出力は、上記バンドパス増
幅器１２１，１２２の入力には抵抗１２１ｂ，１２２ｂ
を介して接続され、また、上記ボルテージフォロワ回路
１３１，１３２の入力には、抵抗１３１ｂ，１３２ｂを
介して接続されている。

【００８４】さらに上記各ログアンプ１４１，１４２の
後段には、差動増幅器１２０が設けられており、この差
動増幅器１２０の一方の入力には、ログアンプ１４１の
出力が、その他方の入力には、ログアンプ１４２の出力
とともに、第２のリファレンス電圧発生回路１１０ｂの
出力が接続されている。また、ここでは、上記すべての
回路はオペアンプを用いた回路構成となっている。

【００８５】次に動作について説明する。

【００８６】例えば図１２に示すように、リモートコン
トロール送信機のＬＥＤ３０から、送信コードに続いて
角度検知用発光パルスが発せられると、上記光角度セン
サ１００は該光パルスを受け、そのフォトダイオードＰ
Ｄ１，ＰＤ２からは、光源であるＬＥＤ３０の方位に応
じた光出力電流が出力される。

【００８７】ここでは、図１２に示すように、送信コー
ドの送信後、４．５ｍｓ経過した時に、パルス長２００
μｓの角度検知用発光パルスを発するようにしている。
上記パルス長と、パルス間隔（送信コードの送信後、角
度検知用発光パルスが送信されるまでの時間）について
は、送信側の消費電流及び光角度センサでの検知可能な
時間に基づいて設定している。例えば、パルス長が長く
なると、消費電流は大きくなる。またパルス間隔が長く
なると、検知時間も長くなる。また反対にパルス長やパ
ルス間隔を短くすると、高速応答性のデバイスや回路が
必要となり、不経済となる。このような理由から、使い
勝手及びコストの面より、上記パルス長と、パルス間隔
を設定している。

【００８８】該各フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２から
の光出力電流は、Ｉ−Ｖ変換回路１１１，１１２により
電圧信号に変換され、ＡＣ結合回路１１１ａ，１１２ａ
を介してバンドパス増幅器１２１，１２２に印加され
る。

【００８９】このバンドパス増幅器１２１，１２２で
は、上記Ｉ−Ｖ変換回路の出力信号に含まれる不要な外
乱光による信号成分や不要な電気ノイズが遮断され、送
信側のパルス信号成分のみが抽出され、この信号成分が
その後段のボルテージフォロワ回路１３１，１３２にＡ
Ｃ結合回路１２１ａ，１２２ａを介して供給される。

【００９０】そして、ボルテージフォロア回路１３１，
１３２、ログアンプ１４１，１４２、及び差動増幅器１
２０により、上記各フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２か
らの光出力電流に対して次式（１）で示す出力Ｖｏが得
られる。

【００９１】Ｖｏ＝ｌｏｇＶ１−ｌｏｇＶ２＝Ｖ１／Ｖ２・・・（１）ここで、Ｖ₁，Ｖ₂は、上記各ログアンプ１４１，１４２
への入力電圧であり、該ログアンプ入力電圧Ｖ₁，Ｖ
₂と、上記各フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の光出力
電流Ｉ_PDI，Ｉ_PD2 とは、以下の関係式（２），（３）
を満たしている。

【００９２】Ｉ_PDI ∝ Ｖ１・・・（２）Ｉ_PD2 ∝ Ｖ２・・・（３）ここで、上記各ログアンプ１４１，１４２はログダイオ
ードを使用しているため、その他方の入力に供給するリ
ファレンス電圧としては、ログダイオードの順方向電圧
以上の電圧が必要である。また、該ログアンプ１４１，
１４２の一方の入力には、検出パルス信号に加え、リフ
ァレンス電圧と同一の直流電圧を加える必要があり、ロ
グアンプ１４１，１４２の一方の入力とバンドパス増幅
器との間にはボルテージフォロアを設けている。このボ
ルテージフォロアは電圧増幅率１であり、ログアンプ１
４１，１４２前段の回路のオペアンプにおけるオフセッ
ト電圧が増幅されないため、２つのパルスの比の出力誤
差が最小に抑えられ精度の高い光角度センサの出力信号
の処理が実現できる。

【００９３】また、本実施の形態では、上記Ｉ−Ｖ変換
回路とバンドバスアンプとの間、及びバンドバスアンプ
とボルテージフォロア回路との間は、コンデンサによる
ＡＣ結合回路により、ＤＣ的にはアンカップリング状態
とし、バンドバスアンプ及びボルテージフォロア回路の
入力にリファレンス電圧を与えることにより、各回路を
構成するオペアンプのオフセット電圧の影響を受けない
ようにしている。

【００９４】図１３には光源の角度と差動増幅器の出力
電圧Ｖｏの特性例を示している。この図では、図３にお
けるＬＥＤの受光部に対する正面方向を基準（０°）と
して、紙面右側への光源方向のずれ角をθとし、紙面左
側への光源方向のずれ角を−θとして、差動増幅器の出
力Ｖo の変化を示している。

【００９５】このように本実施形態では、各受光素子の
光検出信号を、これに対応する対数値に変換するログア
ンプと、該ログアンプからの、該各受光素子の光検出信
号に対応する対数変換出力を受け、両対数変換出力の差
信号を、該光源が位置する方位に対応した１つのアナロ
グ信号として出力するよう構成したので、光源方向の角
度検出は１つのアナログ信号の処理により行われること
となり、該角度検出のための信号処理を簡単なソフトウ
エアにより行うことができる。

【００９６】また、ログアンプの前段に、前記各受光素
子の光検出信号に対応するパルス信号のみを通過させる
バンドパスアンプを設けたので、２個１対の受光素子か
らの２個のパルス信号に重畳された、電気ノイズや蛍光
灯の光のような、光検出信号とは周波数の異なる外乱光
による信号成分を除去できる。

【００９７】また、ログアンプとその前段のバンドパス
アンプとの間、及びバンドパスアンプとその前段の電流
電圧変換回路との間に、ＡＣ結合回路を設け、さらに、
該電流電圧変換回路、バンドパスアンプ、ログアンプ、
及びログアンプ後段の差動増幅器を構成するオプアンプ
には、所定のリファレンス電圧を供給するようにしたの
で、微小信号増幅処理において影響の出てくる、オペア
ンプのオフセット電圧の影響をなくすことができる。

【００９８】さらに、各回路をコンデンサカップリング
によるＡＣ結合にしているため、太陽光のような変化の
少ない光の影響や、微小信号増幅で問題となるリーク電
流の影響も断ち切ることができる。

【００９９】また、前記ログアンプとその前段の回路と
の間に、該ログアンプからみた前段回路の出力インピー
ダンスを低減する電圧増幅率が１であるボルテージフォ
ロア回路を設けたので、ログアンプの前段回路における
オフセット電圧が増幅されることがなく、２つの受光素
子からの光検出信号の比における信号誤差が最小限に抑
えられることとなる。これにより光角度センサによる光
源方位の検出を高い精度でもって行うことができる。

【０１００】なお、上記実施の形態２では、角度検知用
パルスは送信コードの後に送信される場合について説明
したが、角度検知用パルスは、送信コードの送信前に送
信してもよく、また角度検知用パルスを、送信コードと
は独立して送信するようにしてもよい。

【０１０１】

【発明の効果】以上のように本発明に係る光角度センサ
によれば、光源からの光線を受光する複数個の受光素子
からなる受光部と、該受光部の前方側に配置され、該受
光部に入射する光線を制限する、一方向に長い略短冊形
の絞り窓を有する遮光壁とを備え、該遮光壁の絞り窓
を、光源から受光部への到来光の、該長手方向と垂直な
平面内での光の広がりに対して絞りがかかり、該到来光
の、該長手方向と平行な平面内での光の広がりに対して
絞りがかからないよう構成したので、光源からの光の到
来方向を、所定平面内の、基準方向に対する角度として
検出することができるだけでなく、この所定平面内での
角度検出を、該光源からの光の到来方向の該所定平面に
対する角度の影響を受けないものとでき、しかも、角度
検出範囲を部品コストや配置スペースの増大を抑えつつ
拡大できる効果がある。

【０１０２】また、受光部を、対向する２辺が該絞り窓
の長手方向と平行な長方形形状を有し、該長方形の対角
線の対応する部分にて２分割され、該分割された部分が
それぞれ１個の光電変換チップからなる構成としている
ため、該受光部の受光面に形成された、入射光が短冊状
の絞り窓により絞られた短冊状の像が、該長手方向と垂
直な方向に移動した時、両光電変換チップでの該像の占
める面積の比率が連続して変化することとなり、該両光
電変換チップの光出力電流の比較及び演算処理により、
光源の位置する方位を精度よく検出することができる効
果がある。

【０１０３】本発明に係る光角度センサの信号処理回路
によれば、各受光素子の光検出信号を、これに対応する
対数値に変換する対数変換手段と、該対数変換手段から
の、該各受光素子の光検出信号に対応する対数変換出力
を受け、両対数変換出力の差信号をアナログ信号として
出力する信号変換手段とを備え、該光源が位置する方位
に対応した１つのアナログ信号を出力するよう構成した
ので、光源方向の角度検出は１つのアナログ信号の処理
により行われることとなり、簡単なソフトウエアにより
行うことができる。

【０１０４】この発明によれば、前記対数変換手段を構
成するログアンプの前段に、前記各受光素子の光検出信
号に対応するパルス信号のみを通過させる周波数フィル
タを設けたので、２個１対の受光素子からの２個のパル
ス信号に重畳された、電気ノイズや蛍光灯の光のよう
な、光検出信号とは周波数の異なる外乱光による信号成
分を除去できる。

【０１０５】この発明によれば、ログアンプとその前段
の周波数フィルタとの間、及び周波数フィルタとその前
段の電流電圧変換回路との間に、ＡＣ結合回路を設け、
さらに、該電流電圧変換回路、周波数フィルタ、ログア
ンプ、及びログアンプ後段の差動増幅器を構成するオプ
アンプには、所定のリファレンス電圧を供給するように
したので、微小信号増幅処理において影響の出てくる、
オペアンプのオフセット電圧の影響をなくすことができ
る。

【０１０６】また、各回路をコンデンサカップリングに
よるＡＣ結合にしているため、太陽光のような変化の少
ない光の影響や、微小信号増幅で問題となるリーク電流
の影響も断ち切ることができる。

【０１０７】この発明によれば、前記ログアンプとその
前段の回路との間に、該ログアンプからみた前段回路の
出力インピーダンスを低減する電圧増幅率が１であるボ
ルテージフォロア回路を設けたので、ログアンプの前段
回路におけるオフセット電圧が増幅されることがなく、
２つの受光素子からの光検出信号の比における信号誤差
が最小限に抑えられることとなる。これにより光角度セ
ンサによる光源方位の検出を高い精度でもって行うこと
ができる。

【０１０８】このように本発明に係る光角度センサの信
号処理回路によれば、外乱光や電気ノイズに対して強
く、光源の方位検出の精度の劣化を防ぐことができ、光
源方位に対応した１つのアナログ出力を処理するだけで
光源の方位を認知できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による光角度センサの構
造を示す平面図である。

【図２】上記光角度センサの主要部における寸法を示す
図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面における光角度センサの構
造を示す図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線断面における光角度センサの構
造を示す図である。

【図５】上記光角度センサを構成する受光部の受光面上
で形成される光源の像を示す図である。

【図６】上記受光部の受光面上で形成される光源の像
の、分割されたフォトダイオード上で占める面積を説明
するための図である。

【図７】上記光角度センサにおける、光源の方位検出の
原理を説明すための図である。

【図８】従来の光角度センサの構成を示す図である。

【図９】従来の光角度センサにおける課題を説明するた
めの図である。

【図１０】従来の光角度センサの信号処理回路の構成を
示すブロック図である。

【図１１】本発明の実施の形態２による光角度センサの
信号処理回路の構成を示すブロック図である。

【図１２】リモートコントロール送信機からの角度検知
用発光パルスの送信例を示す図である。

【図１３】実施の形態２による光角度センサの信号処理
回路における、その出力電圧と光源の方位との関係を示
す図である。

【符号の説明】

１レンズ２受光部３遮光壁（遮光部）４絞り窓５光線ｃｈ４による受光面での像６光線ｃｈ５による受光面での像７受光部のＹ軸方向における中心線８受光面での光源像のＸ軸方向の中心線９受光面での光源像のＸ軸方向の重心位置３０ＬＥＤ３１送信回路１００光角度センサ１００ａ信号処理回路１１０ａ，１１０ｂリファレンス電圧発生回路１１１，１１２Ｉ−Ｖ変換回路１２０差動増幅器１２１，１２２バンドパス増幅器１３１，１３２ボルテージフォロワ回路１４１，１４２ログアンプＰＤ１第１のフォトダイオード（受光素子）ＰＤ２第２のフォトダイオード（受光素子）

フロントページの続き (72)発明者川合昇大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源の位置する方位を、所定平面内の、
基準方位に対する角度として検出する光角度センサであ
って、該光源からの光線を受光する複数個の受光素子からなる
受光部と、該受光部の前方側に配置され、該受光部に入射する光線
を制限する、一方向に長い略短冊形の絞り窓を有する遮
光部とを備え、該遮光壁の絞り窓は、光源から受光部への到来光の、該
長手方向と垂直な平面内での光の広がりに対して絞りが
かかり、該到来光の、該長手方向と平行な平面内での光
の広がりに対して絞りがかからないよう構成されている
光角度センサ。
【請求項２】請求項１記載の光角度センサにおいて、前記遮光部の絞り窓は、その長手方向の軸が前記所定平
面と垂直となり、かつその開口面が前記受光部の中央部
に対向するよう配置され、その長手方向の寸法が該受光
部の該長手方向の幅寸法より大きく、かつその短手方向
の寸法が該受光部の該短手方向の幅寸法より小さくなっ
ている光角度センサ。
【請求項３】請求項１または２記載の光角度センサに
おいて、前記受光部は、対向する２辺が前記絞り窓の長手方向と
平行な長方形形状を有し、該長方形の対角線の対応する
部分にて２分割されており、該分割された部分はそれぞ
れ１個の光電変換チップから構成されている光角度セン
サ。
【請求項４】２個１対の受光素子を有し、該両受光素
子の光検出信号の比が光源の位置する方位情報となって
いる光角度センサの出力信号を処理する信号処理回路で
あって、該各受光素子の光検出信号を、これに対応する対数値に
変換する対数変換手段と、該対数変換手段からの、該各受光素子の光検出信号に対
応する対数変換出力を受け、両対数変換出力の差信号を
アナログ信号として出力する信号変換手段とを備え、該光源が位置する方位に対応した１つのアナログ信号を
出力するよう構成した光角度センサの信号処理回路。
【請求項５】請求項４記載の光角度センサの信号処理
回路において、前記対数変換手段としてログアンプを、前記信号変換手
段として差動増幅器を備え、該ログアンプ前段に、前記各受光素子の光検出信号に対
応するパルス信号のみを通過させる周波数フィルタを設
け、該周波数フィルタの前段に前記各受光素子の光検出信号
を電流電圧変換する電流電圧変換回路を設けた光角度セ
ンサの信号処理回路。
【請求項６】請求項５記載の光角度センサの信号処理
回路において、前記電流電圧変換回路、周波数フィルタ、ログアンプ、
及び差動増幅器は、それぞれオペアンプを含む回路構成
となっており、該電流電圧変換回路の出力は、コンデンサーによるＡＣ
結合回路を介して該周波数フィルタに接続され、該周波
数フィルタの出力は、コンデンサーによるＡＣ結合回路
を介して該ログアンプに入力されるようになっており、該電流電圧変換回路、周波数フィルタ、ログアンプ、及
び差動増幅器を構成するオプアンプには、所定のリファ
レンス電圧が供給されるようになっている光角度センサ
の信号処理回路。
【請求項７】請求項６記載の光角度センサの信号処理
回路において、前記ログアンプとその前段の回路との間には、該ログア
ンプからみた前段回路の出力インピーダンスを低減する
電圧増幅率が１であるボルテージフォロア回路が設けら
れている光角度センサの信号処理回路。