JPH09297054A - 光検出器 - Google Patents

光検出器

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JPH09297054A
JPH09297054A JP8112489A JP11248996A JPH09297054A JP H09297054 A JPH09297054 A JP H09297054A JP 8112489 A JP8112489 A JP 8112489A JP 11248996 A JP11248996 A JP 11248996A JP H09297054 A JPH09297054 A JP H09297054A
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JP
Japan
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incident light
semiconductor element
optical semiconductor
wavelength
photodetector
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JP8112489A
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Maki Shimoyama
真樹 下山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数センサ機能の光検出器を光半導体素子自
体の分光感度特性を変えずに安価な手段によって得る。 【解決手段】 入射光窓部８を有するキャップ７で光半
導体素子２を覆い、入射光窓部８を透過して光半導体素
子２への入射光量を検出する光検出器において、入射光
窓部８は入射光の波長の内の所定領域の波長の透過光量
を制御する材料で構成し、入射光窓部８の透過光によっ
て光半導体素子２の光電流出力値を制御することによ
り、光半導体素子２一個で複数センサの機能を兼ねるよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種機器の動作を
制御したり、環境測定のために用いる可視光センサや赤
外線センサ等に用いられる光検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の光検出器には、特開昭５
２−４２３９０号公報または特開平６−１２２４６１号
公報で示されているように、図１４に示すリード足１０
１を具備したセラミックケース１０２内のエポキシ系樹
脂部１０３に所要の染料１０４を添加することによっ
て、半導体受光素子１０５の分光感度の最大値を、図１
５に示す、波長６５０ｎｍから５７０ｎｍに移し、最大
視感度波長に近づけるようにしたものとか、光の透過率
の異なるプレート（図示せず）を複数個作製し、光半導
体素子の分光感度特性のばらつき値に応じて前記プレー
トと組合わせることにより、光電流出力値のばらつきの
小さい光検出器を得るようにしたものがある。 また、
この他には、単に入射光量を光半導体素子の波長感度範
囲全体で検知し、その光量を検出するものとか、光半導
体素子の可視光の分光感度範囲またはある波長の分光感
度範囲をカットした光量を検出するものがある。すなわ
ち、たとえば、自動車等においては、空調制御に用いら
れる日射センサは、日射の熱エネルギーの変化を計るた
め、図１２の分光感度特性をもつ４００ｎｍ〜１２００
ｎｍの波長感度範囲の半導体素子を用いているが入射窓
部のガラスにおいて、可視光カット剤により４００ｎｍ
〜７００ｎｍの波長範囲の光をカットして７００ｎｍ〜
１２００ｎｍの日射量を検知して、その信号をオートエ
アコンの制御アンプに送り、また、オートライト制御装
置に用いられるライトセンサは、周囲の明るさの変化を
計るため図１３の分光感度特性をもつ４００ｎｍ〜１２
００ｎｍの波長感度範囲の光半導体素子で、４００ｎｍ
〜１２００ｎｍの光量を検知して、その信号をライト制
御アンプに送る構成であり、エアコン分野とライト分野
で別々に２個のセンサを用いている。なお、オートライ
ト制御装置とは、人の感じる周囲の明るさに応じて、暗
くなると自動的に車輌のライトを自動的に灯し、明るく
なれば自動的にライトを消す装置のことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光検出器の構成では、エポキシ系樹脂部１０３
に添加物を加えて半導体受光素子１０５の分光感度を補
正するとか、同一入射光量に対する個々の光検出器の光
電流出力値のばらつきを単に小さくするというものであ
った。
【０００４】また、日射センサとしての図１２に示す分
光感度特性をもった光半導体素子をオートライトセンサ
に適用すると、人の眼には明るく見えない赤外光に感度
が強く、たとえば、自動車の車輌番号認識装置の光（９
００ｎｍにピークをもつ赤外光ランプ）等に夜間動作
し、人には明るく見えず暗いのに、センサは反応し車輌
ライトを消してしまうという不具合があり、日射センサ
をオートライトセンサに兼用できないという課題があっ
た。また、光半導体素子の検出する分光感度特性を変え
るには、半導体素子のウエハー素材から変えたりプロセ
ス工程を変えることになり、標準品ではなく特殊品にな
り、小量生産においては非常なコスト高になるという課
題を有していた。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するもので、一
つの光半導体素子によって、たとえば日射センサとオー
トライトセンサのように、センサ機能を兼ねることので
きる光検出器を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、入射光量を検出する光半導体素子の受
光面側に入射光窓部を設け、この入射光窓部を入射光の
波長の内の所定領域の波長の透過光量を制御する材料で
構成し、前記入射光窓部の透過光によって前記光半導体
素子の光電流出力値を制御することにより、前記光半導
体素子一個で複数センサの機能を兼ねるようにしたもの
で、これにより、測定や用途によって技術的、コスト的
に困難な光半導体素子の分光感度特性を変えなくても、
入射光窓部に予め定めた分光透過率を有する材料を用い
るだけで、複数用途や機能を兼ねたセンサを一つの光検
出器で実現することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、入射光窓部を形成したキャップで光半導体素子を覆
い、前記入射光窓部を透過して前記光半導体素子への入
射光量を検出する光検出器において、前記入射光窓部を
入射光の波長の内の所定領域の波長の透過光量を制御す
る材料で構成し、前記入射光窓部の透過光によって前記
光半導体素子の光電流出力値を制御することにより、前
記光半導体素子一個で複数センサの機能を兼ねるように
したものであり、これによって機器等の光検出器の構成
が簡単になり、しかも安価に提供できる。
【０００８】また、請求項２に記載の発明は、前記の入
射光窓部を入射光の波長の内の略７００ｎｍ以下と略９
００ｎｍ以上の波長の透過光量が制御される材料で構成
したものであり、これによって略７００ｎｍまでの可視
光域と９００ｎｍ以上の赤外光域ので光半導体素子の感
度を抑制することができる。
【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
記載の入射光窓部を用いることによって、光半導体素子
一個で日射用熱感知センサとオートライト用光感知セン
サを兼ねる構成にしたものであり、日射用とオートライ
ト用等二つ必要であったセンサを一つにできる。
【００１０】また、請求項４に記載の発明は、前記のキ
ャップ全体を合成樹脂製のケース、すなわち、樹脂ケー
スにしたものである。
【００１１】さらに請求項５に記載の発明は、前記のキ
ャップに代えて光半導体素子を直接合成樹脂材によって
樹脂コートしたものである。
【００１２】さらにまた請求項６に記載の発明は、前記
のキャップに代えて光半導体素子を直接合成樹脂材によ
って樹脂モールドしたものであり、これら請求項４〜６
記載の発明により、光検出器をより安価なものにするこ
とができる。
【００１３】また、請求項７に記載の発明は、光半導体
素子を樹脂コートして覆い、かつ前記光半導体素子を入
射光窓部を有するキャップまたは樹脂ケースで覆い、前
記入射光窓部または樹脂ケースと樹脂コート部を透過し
て前記光半導体素子への入射光量を検出する光検出器に
おいて、前記樹脂コート部を入射光の波長の内の所定領
域の波長の透過光量を制御する材料で構成し、前記樹脂
コート部の透過光によって前記光半導体素子の光電流出
力値を制御することにより、前記光半導体素子一個で複
数センサの機能を兼ねるようにしたものであり、これに
よって、樹脂コートされた光半導体素子を、キャップや
樹脂ケースで囲うことから、樹脂コートされた光半導体
素子を保護することができ、信頼性を向上することがで
きる。
【００１４】また、同請求項８に記載の発明は、請求項
７記載の樹脂コート部を入射光の波長の内の略７００ｎ
ｍ以下と略９００ｎｍ以上の波長の透過光量が制御され
る材料にしたものである。
【００１５】また、請求項９に記載の発明は、請求項８
記載の樹脂コート部を有する光半導体素子一個で日射用
熱感知センサとオートライト用光感知センサを兼ねる構
成にしたものである。
【００１６】また、請求項１０に記載の発明は、入射光
窓部を複数個の入射光透過部材で構成し、この入射光透
過部材を介して光半導体素子への入射光量を検出する光
検出器において、前記入射光透過部材の内の少なくとも
一つは、入射光の波長の内の所定領域の波長の透過光量
を制御する材料で構成し、前記入射光窓部の透過光によ
って前記光半導体素子の光電流出力値を制御することに
より、前記光半導体素子一個で複数センサの機能を兼ね
るようにしたものであり、これによって、入射光を分散
させることができ、分光感度を向上することができる。
【００１７】また、請求項１１に記載の発明は、請求項
１０記載の入射光窓部を入射光の波長の内の略７００ｎ
ｍ以下と略９００ｎｍ以上の波長の透過光量が制御され
る材料で構成したものである。
【００１８】また、請求項１２に記載の発明は、請求項
１１記載の入射光窓部を受光面側に用いることによっ
て、光半導体素子一個で日射用熱感知センサとオートラ
イト用光感知センサを兼ねる構成にしたものである。
【００１９】また、請求項１３に記載の発明は、光半導
体素子の表面を複数個の入射光透過部材で覆い、この入
射光透過部材を介して光半導体素子への入射光量を検出
する光検出器において、前記入射光透過部材の内の少な
くとも１つは、入射光の波長の内の所定領域の波長の透
過光量を制御する材料で構成し、前記入射光透過部材の
透過光によって前記光半導体素子の光電流出力値を制御
することにより、前記光半導体素子一個で複数センサの
機能を兼ねるようにしたものであり、請求項１０記載の
発明同様分光感度を向上することができる。
【００２０】また、請求項１４に記載の発明は、請求項
１３記載の発明の入射光透過部材を入射光の波長の内の
略７００ｎｍ以下と略９００ｎｍ以上の波長の透過光量
が制御される材料で構成したものでる。
【００２１】また、請求項１５に記載の発明は、請求項
１４記載の入射光透過部材を有する光半導体素子一個で
日射用熱感知センサとオートライト用光感知センサを兼
ねる構成にしたものである。
【００２２】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【００２３】（実施例１）図１において、１は導電性金
属ベース（以下ベースと略す）で、ベース１の略中心位
置には光半導体素子２が導電性接着剤等で取付けられて
いる。ベース１の光半導体素子２の近くには、ガラス３
を封入した貫通孔に、ハーメチックシール法によって一
方のリード足４を絶縁して取付け、リード足４の先端と
光半導体素子２とは金ワイヤ５等で接続している。ま
た、ベース１の下面には他方のリード足６が結合され、
またベース１の外周部には金属製のキャップ７が取付け
られ、キャップ７の天面に入射光窓部８が設けられてい
る。
【００２４】入射光窓部８は、光半導体素子２への光の
分光透過率を制御するための材料を添加したガラス質の
ものや樹脂系のもので構成している。たとえば、入射光
窓部８の材料を、リン酸塩ガラスより鉄分を２重量％含
有するリン酸塩ガラスとすることにより、光半導体素子
２の入射光の分光感度特性を図２に示す曲線Ａから曲線
Ｂの分光感度特性に変えることができる。すなわち、曲
線Ａは日射センサ用光半導体素子の分光感度特性であ
り、曲線Ａを曲線Ｂに変えることで４００〜略７００ｎ
ｍ近くまでの可視光と略９００ｎｍ以上の赤外光の分光
感度を抑制することができる。
【００２５】したがって、上記材料からなる入射光窓部
８を日射センサの特性をもつ光半導体２に適応すること
により、図２の曲線Ｂに示すように、オートライトセン
サとしては４００ｎｍ〜７００ｎｍの光を従来のカット
でなく抑制しているだけであるため、自動車等の場合、
昼間はこの明るさによる感度（光電流出力）によって消
灯され、夜間はこの逆の作用とともに、夜間走行時にた
とえ車輌番号認識装置からの人工光（９００ｎｍにピー
クをもつ赤外光）を受光しても、略９００ｎｍ以上の感
度を略１／１０程度に抑制しているために消灯動作をさ
せることがない。また、日射センサとしては、この分光
感度特性によって太陽光の熱エネルギー大きさを充分検
知することができる。
【００２６】（実施例２）図３、図４は実施例２の光検
出器の断面図であり、図３に示すように、前記キャップ
の全体を合成樹脂製の樹脂ケース９にしたもので、樹脂
ケース９は光半導体素子２への光の分光透過率を実施例
１と同様に制御する材料で構成している。また、図４は
さらにベースも単なる封止樹脂１０とした他の例であ
り、これによって、部品の構成や成形性及び組立性が簡
単になる。
【００２７】（実施例３）図５、図６は実施例３の光検
出器の断面図であり、図５に示すように、半導体素子２
を直接合成樹脂によって樹脂コートしたものであり、こ
の樹脂コート部１１は光半導体素子２への光の分光透過
率を実施例１と同様に制御する材料で構成している。ま
た、図５はベースをさらに金属ケース１２とした他の例
である。
【００２８】（実施例４）図７は実施例４の光検出器の
断面図であり、実施例１のキャップと入射光窓部とベー
スをなくして、光半導体素子２を合成樹脂で樹脂モール
ドしたものであり、この樹脂モールド部１３は光半導体
素子２への光の分光透過率を実施例１と同様に制御する
材料で構成している。
【００２９】（実施例５）図８、図９は実施例５の光検
出器の断面図であり、実施例１、２の入射窓部または樹
脂ケースを、単に光をそのまま透過する材料の入射窓部
８ａまたは樹脂ケース９ａとし、かつ光半導体素子２表
面に直接樹脂コートしてこの樹脂コート１４部を実施例
３と同様の分光透過率を制御する材料で構成したもので
ある。このため、樹脂コート１４部は、図８、図９のよ
うに、常に入射窓部８ａを有するキャップ７や樹脂ケー
ス９ａによつて外部より保護される構成になる。
【００３０】（実施例６）図１０は実施例６の光検出器
の断面図であり、実施例１の図１で示した入射光窓部
を、たとえば、ガラス、樹脂製のシート材及びコーティ
ング材等の複数の光透過部材１５で構成し、その内の一
つの部材を光半導体素子２への光の分光透過率を実施例
１と同様に制御する材料で構成している。これにより、
入射光の分散性をよくすることができ、シャープな分光
感度特性が得られるため、出力幅の拡大、精度の向上を
図ることができる。
【００３１】（実施例７）図１１は実施例７の光検出器
の断面図であり、実施例５の樹脂コート部１４を、たと
えば、樹脂製のシート材およびコーティング材等の複数
の光透過部材１６で構成し、その内の１つの部材を実施
例１と同様の光半導体素子２への光の分光透過率を制御
する材料で構成して、光透過部材１６を保護しながら入
射光の分散性をよくするようにしている。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明の光検出器によれ
ば、入射光量を検出する光半導体素子の受光面側に入射
光窓部を設け、この入射光窓部を入射光の波長の内の所
定領域の波長の透過光量を制御する材料で構成し、前記
入射光窓部の透過光によって前記光半導体素子の光電流
出力値を制御することにより、前記光半導体素子一個で
複数センサの機能を兼ねるようにしたもので、これによ
り、測定や用途によって技術的、コスト的に困難な光半
導体素子の分光感度特性を変えなくても、入射光窓部に
予め定めた分光透過率を有する材料を用いるだけの簡単
な手段で、複数用途や機能を兼ねたセンサを一個の光半
導体素子によって実現することができる。
【００３３】また、前記入射光窓部を入射光の波長の内
の略７００ｎｍ以下と略９００ｎｍ以上の波長の透過光
量が制御される材料で構成することにより、所定の可視
光域と赤外光域ので光半導体素子の感度を抑制すること
ができるとともに、この入射光窓部を用いることによっ
て、光半導体素子一個で日射用熱感知センサとオートラ
イト用光感知センサを兼ねる構成にでき、日射用とオー
トライト用等二つ必要であったセンサを一つにできるの
で、装着性、作業性が向上し、コスト的にも安価なもの
にできる。
【００３４】また、キャップ全体を前記同様の分光透過
率を制御する合成樹脂製のケースとしたり、その合成樹
脂材により光半導体素子を直接樹脂コートや樹脂モール
ドすることによって、光検出器をより安価なものにする
ことができる。
【００３５】また、光半導体素子を前記合成樹脂材で樹
脂コートし、周囲を単に光を透過するキャップや樹脂ケ
ースで覆うことにより、樹脂コートされた光半導体素子
を保護することができ、光検出器としての経年変化の抑
制、信頼性の向上を図ることができる。
【００３６】また、入射光窓部または光半導体素子の表
面を直接複数個の入射光透過部材で構成し、入射光透過
部材の内の少なくとも一つは、入射光の波長の内の所定
領域の波長の透過光量を制御する材料とすることによ
り、入射光の分散性をよくすることができ、光検出器と
しての出力幅の拡大と精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の光検出器の断面図
【図２】同光半導体素子の分光感度特性を説明するため
のグラフ
【図３】同実施例２の光検出器の断面図
【図４】同実施例２の他の光検出器の断面図
【図５】同実施例３の光検出器の断面図
【図６】同実施例３の他の光検出器の断面図
【図７】同実施例４の光検出器の断面図
【図８】同実施例５の光検出器の断面図
【図９】同実施例５の光検出器の断面図
【図１０】同実施例６の光検出器の断面図
【図１１】同実施例７の光検出器の断面図
【図１２】自動車用日射センサの半導体素子の分光感度
特性を示すグラフ
【図１３】自動車用オートライトセンサの半導体素子の
分光感度特性を示すグラフ
【図１４】従来の光検出器の断面図
【図１５】同半導体受光素子の受光感度を示すグラフ
【符号の説明】
２ 光半導体素子 ８、８ａ 入射光窓部 ９、９ａ 樹脂ケース １１、１４ 樹脂コート部 １３ 樹脂モールド部 １５、１６ 入射光透過部

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入射光窓部を有するキャップで光半導体素
    子を覆い、前記入射光窓部を透過して前記光半導体素子
    への入射光量を検出する光検出器において、前記入射光
    窓部は入射光の波長の内の所定領域の波長の透過光量を
    制御する材料で構成し、前記入射光窓部の透過光によっ
    て前記光半導体素子の光電流出力値を制御することによ
    り、前記光半導体素子一個で複数センサの機能を兼ねる
    ようにした光検出器。
  2. 【請求項２】入射光窓部は入射光の波長の内の略７００
    ｎｍ以下と略９００ｎｍ以上の波長の透過光量を制御す
    る材料で構成した請求項１記載の光検出器。
  3. 【請求項３】光半導体素子一個で日射用熱感知センサと
    オートライト用光感知センサを兼ねるようにした請求項
    ２記載の光検出器。
  4. 【請求項４】キャップ全体を一体の樹脂ケースにした請
    求項１、２または３記載の光検出器。
  5. 【請求項５】キャップに代えて光半導体素子を樹脂コー
    トして覆い、入射光窓部を樹脂コート部にした請求項
    １、２または３記載の光検出器。
  6. 【請求項６】キャップに代えて光半導体素子を樹脂モー
    ルドして覆い、入射光窓部を樹脂モールド部にした請求
    項１、２または３記載の光検出器。
  7. 【請求項７】光半導体素子を樹脂コートして覆い、かつ
    前記光半導体素子を入射光窓部を有するキャップまたは
    樹脂ケースで覆い、前記入射光窓部または樹脂ケースと
    樹脂コート部を透過して前記光半導体素子への入射光量
    を検出する光検出器において、前記樹脂コート部は入射
    光の波長の内の所定領域の波長の透過光量を制御する材
    料で構成し、前記樹脂コート部の透過光によって前記光
    半導体素子の光電流出力値を制御することにより、前記
    光半導体素子一個で複数センサの機能を兼ねるようにし
    た光検出器。
  8. 【請求項８】樹脂コート部は入射光の波長の内の略７０
    ０ｎｍ以下と略９００ｎｍ以上の波長の透過光量を制御
    する材料で構成した請求項７記載の光検出器。
  9. 【請求項９】光半導体素子一個で日射用熱感知センサと
    オートライト用光感知センサを兼ねるようにした請求項
    ８記載の光検出器。
  10. 【請求項１０】入射光窓部を複数個の入射光透過部材で
    構成し、この入射光透過部材を介して光半導体素子への
    入射光量を検出する光検出器において、前記入射光透過
    部材の内の少なくとも一つは、入射光の波長の内の所定
    領域の波長の透過光量を制御する材料で構成し、前記入
    射光窓部の透過光によって前記光半導体素子の光電流出
    力値を制御することにより、前記光半導体素子一個で複
    数センサの機能を兼ねるようにした光検出器。
  11. 【請求項１１】入射光窓部は入射光の波長の内の略７０
    ０ｎｍ以下と略９００ｎｍ以上の波長の透過光量を制御
    する材料で構成した請求項１０記載の光検出器。
  12. 【請求項１２】光半導体素子一個で日射用熱感知センサ
    とオートライト用光感知センサを兼ねるようにした請求
    項１１記載の光検出器。
  13. 【請求項１３】光半導体素子の表面を複数個の入射光透
    過部材で覆い、この入射光透過部材を介して光半導体素
    子への入射光量を検出する光検出器において、前記入射
    光透過部材の内の少なくとも一つは、入射光の波長の内
    の所定領域の波長の透過光量を制御する材料で構成し、
    前記入射光透過部材の透過光によって前記光半導体素子
    の光電流出力値を制御することにより、前記光半導体素
    子一個で複数センサの機能を兼ねるようにした光検出
    器。
  14. 【請求項１４】入射光透過部材は入射光の波長の内の略
    ７００ｎｍ以下と略９００ｎｍ以上の波長の透過光量を
    制御する材料で構成した請求項１３記載の光検出器。
  15. 【請求項１５】光半導体素子一個で日射用熱感知センサ
    とオートライト用光感知センサを兼ねるようにした請求
    項１４記載の光検出器。
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