JP3329680B2 - 光センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、受光素子に生じ
る光電流を所要に処理してこれを外部出力する光センサ
に関し、特に１つの受光素子に生じる光電流を複数の異
なる制御に適応せしめる上で有益な処理回路構造の具現
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば車載用光センサとしては、
周囲の明るさに応じて自動的にテールランプやヘッドラ
ンプを点灯・消灯制御するいわゆるオートライト装置に
用いられる光センサが知られている。このオートライト
装置用光センサの場合、上記各ランプの点灯・消灯制御
に用いられる性格上、その感度は、薄暮れどきを検出し
得る照度範囲、すなわち０〜１０００［Ｌｘ］の範囲に
設定される。

【０００３】また、同車載用光センサとしては、同じく
周囲の明るさに応じてメータ輝度を補正するメータ輝度
補正装置に用いられる光センサもある。このメータ輝度
補正装置用光センサの場合には、薄暮れどきに至る以前
から適正なメータ輝度補正が行われるよう、その感度も
通常、上記オートライト装置用光センサよりはやや広い
照度範囲、すなわち０〜１万［Ｌｘ］の範囲に設定され
る。

【０００４】一方、これら光センサとは多少趣を異にす
るものの、同じく車載用光センサとしては、日差しの強
さに応じて空調装置の吹き出し温度を制御する空調制御
装置に用いられる光センサ（いわゆる日射センサ）など
もよく知られている。この光センサ（日射センサ）の場
合、上記日差しの強さ検出に用いられる性格上、その感
度は、白昼の明るさに十分に対応できる照度範囲、すな
わち１０００〜１０万［Ｌｘ］の範囲に設定される。

【０００５】なおこれら光センサは何れも、フォトダイ
オードやフォトトランジスタ等からなる受光素子に生じ
る光電流をそれぞれ所要に処理する処理回路を有して構
成されており、上記各用途に見合った感度を有するセン
サ信号がそれら処理回路から上記各制御装置に対し外部
出力されるようになる。そして従来、これら受光素子並
びにその処理回路は、上記各用途においてそれぞれ必要
なＳ／Ｎ比を確保すべく、各々別途に配設されるのが普
通であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、例えば車
載用光センサにあっては、オートライト装置用光セン
サ、メータ輝度補正装置用光センサ、及び空調制御装置
用光センサ（日射センサ）として各別の受光素子並びに
処理回路を具えるようにすることでそれら光センサに必
要とされるＳ／Ｎ比は確かに確保される。

【０００７】しかし一方、１つの車両においてこれら光
センサを各別に具えることは明らかに不経済であるとと
もに、その生産過程における組み付け時間、並びに配線
数も無視できないものとなっている。

【０００８】そこで昨今は、１つの受光素子を共用して
上記各光センサとしての機能を併せ実現すべく処理回路
の開発も進められてはいるが、１つの光電流をもとにそ
れら光センサとして所望される仕様の全てを満たすとな
ると、その実現は未だ難しいものとなっている。

【０００９】例えば、特開平４−１９４６２６号公報に
記載の光センサなども、こうした光センサの統合を意図
して、上記１つの受光素子を複数の光センサで共通利用
するようにしたものであり、ここでは基本的に、 ・受光素子に生じる光電流を増幅出力（電圧変換）する
電流増幅器の帰還抵抗値として、同電流増幅器に第１の
出力特性を持たせる第１の帰還抵抗値と、同じく第２の
出力特性を持たせる第２の帰還抵抗値とを用意する。 ・これら第１の帰還抵抗値と第２の帰還抵抗値とが上記
光電流に応じて自動的に切り替え設定されるようにす
る。 といった構成によって、その出力特性を変更し（出力特
性に屈折点を持たせ）、ひいては同光センサを、例えば
上記オートライト装置用光センサと上記空調制御装置用
光センサ（日射センサ）とで共用しようとしている。

【００１０】しかし同公報に記載の光センサの場合、照
度０〜１万［Ｌｘ］の範囲であれば一応実用に供しうる
Ｓ／Ｎ比を得ることはできるものの、上記空調制御装置
用の光センサ（日射センサ）において必要とされる照度
０〜１０万［Ｌｘ］の範囲となるとＳ／Ｎ比の低下を招
き、実用も難しいものとなっている。このことを図８を
参照して更に詳述する。

【００１１】すなわち図８は、同公報の第７図に対応し
て、その光センサの照度−出力電圧特性を示したもので
あり、この図８に示されるように、例えば上記オートラ
イト装置用光センサとしての上記第１の帰還抵抗値（第
１の出力特性）に基づく照度０〜２０００［Ｌｘ］の範
囲での光検出に際しては好適なＳ／Ｎ比が確保されるも
のの、それ以降、上記第２の帰還抵抗値（第２の出力特
性）に基づき照度１０万［Ｌｘ］までの光を検出しよう
とすると、照度に対する出力電圧の傾きが鈍くなる。す
なわち、上記第２の帰還抵抗値（第２の出力特性）に基
づき、照度１万［Ｌｘ］までの光を検出する場合には、
同図８に破線Ｌ１にて示される特性で照度に対する電圧
が出力されるものの、その検出対象とする照度範囲を１
０万［Ｌｘ］まで拡大した場合には、同図８に実線Ｌ２
として示される特性で、同照度に対する電圧が出力され
るようになる。このため、同光センサを上記空調制御装
置用光センサ（日射センサ）として使用する場合には、
その検出精度も自ずと低いものとなる。

【００１２】なお、このような車載用光センサに限られ
ることなく、１つのシステムに併用される複数の光セン
サおいてそれら検出対象とする照度範囲が異なる場合に
は、上述した課題も概ね共通したものとなっている。

【００１３】また、上記公報に記載の光センサの場合、
照度０〜１万［Ｌｘ］の範囲で一応実用に供しうるＳ／
Ｎ比を得ることができるとはいえ、その出力信号はアナ
ログ信号であることから、ノイズ等の外乱が重畳されや
すいことも否めない。例えばヘッドライトを点灯・消灯
制御する上述したオートライト装置など、安全面からそ
の制御の正確さが望まれる装置にとっては、こうしたノ
イズ等に起因する検出信号の信頼性低下も無視できない
ものとなっている。

【００１４】この発明は、上記実情に鑑みてなされたも
のであり、こうした複数の光センサおいてそれら検出対
象とする照度範囲が異なる場合であれ、それら所望とさ
れる仕様、並びにＳ／Ｎ比を好適に保持してその統合を
図ることのできる光センサを提供することを目的とす
る。

【００１５】またこの発明は、例えば上述したオートラ
イト装置等、特に精度の高い制御が望まれる装置に対し
ても、ノイズ等の外乱に強い極めて信頼性の高いセンサ
信号を出力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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、この発明では、請求項１に記載のように、 （ａ）受光される光量に応じた光電流を発生する受光素
子。 （ｂ）この発生される光電流を各別に増幅する複数の増
幅器を有して同光電流に比例した複数の信号を生成する
前処理回路。 （ｃ）それら生成された信号を各異なる制御内容に適応
可能な各別の信号形態に変換し、該変換した信号を各対
応する制御装置に各別に出力する複数の処理回路。 をそれぞれ具えて光センサを構成する。

【００１７】光センサとしてのこうした構成によれば、
只１つの受光素子から発生される光電流は、上記前処理
回路を通じて、各々完全に独立して且つ同光電流に比例
する複数の信号にいわば分岐増幅されるようになる。

【００１８】このため、上記複数の処理回路を通じてこ
れら信号を各異なる制御内容に適応可能な各別の信号形
態に変換する場合であれ、それら各信号は、従来、各別
の受光素子の光電流を各別の処理回路にて処理していた
ときと同様、十分なＳ／Ｎ比をもって、各々所望とされ
る信号形態に変換されるようになる。

【００１９】すなわち、同光センサが、例えば前述した
車載用光センサのように、各異なる複数の照度範囲の光
を検出対象とする場合であれ、只１つの光センサにて、
それら各異なる照度範囲に対応した各々十分なＳ／Ｎ比
を有する検出信号を出力することができることとなり、
センサ自体の生産コストはもとより、例えば車両生産過
程における光センサ組み付け時間や組み付け工数等も大
幅に削減されるようになる。

【００２０】また、こうした光センサにおいて、（ｃ
１）前記複数の処理回路の少なくとも１つを、前処理回
路にて生成された信号の大きさに比例して発振周波数が
変化する発振回路を具えて構成すると共に、前記光量と
前記発振回路から出力される周波数信号との出力特性を
三直線による特性とし、当該三直線は前記光量の出力が
低い順に、オートライト使用領域、メータ輝度補正使用
領域、リミッタ領域に対応しており、前記オートライト
使用領域における直線の傾きが前記メータ輝度補正使用
領域における直線の傾きより急峻であるといった構成に
よれば、前処理回路にて生成されるアナログ信号をノイ
ズ等の外乱に強い周波数信号に変換することができるよ
うになり、例えば前述したオートライト装置等、特に精
度の高い制御が望まれる装置に対しても極めて信頼性の
高いセンサ信号を出力することができるようになる。

【００２１】また、この請求項１記載の発明の光センサ
において、更に請求項２記載の発明によるように、（ｃ
１１）前記発振回路を具えて構成される処理回路は、前
処理回路にて生成された信号に所定のオフセットを付与
するバイアス回路を更に具える。といった構成によれ
ば、受光素子への受光がなされない状態でも、上記バイ
アス回路によって付与されるオフセット分に対応した周
波数信号は出力されるようになる。すなわち、特に精度
の高い制御が望まれる例えば前記オートライト装置等に
対し、同光センサから常にセンサ信号が出力されること
で、制御装置側では、その信号線の断線の有無等を容易
に判断することができるようになり、同センサ信号の信
頼性も更に向上されるようになる。

【００２２】また、この請求項２記載の発明の光センサ
において、更に請求項３記載の発明によるように、（ｃ
１２）前記発振回路を具えて構成される処理回路は、前
処理回路にて生成された信号を所定の大きさでクランプ
するリミット回路を更に具える。といった構成によれ
ば、上記変換される周波数信号の周波数値にも所定の上
限値が設けられるようになる。すなわち、制御装置側に
おいて、その処理能力以上の高い周波数が入力されるこ
とに起因する誤った周波数カウントが行われるようなこ
とはなくなり、これによっても同センサ信号の信頼性は
更に向上されるようになる。

【００２３】また、以上の各光センサにおいて、請求項
４記載の発明によるように、（ｂ１）前記前処理回路
は、前記光電流に比例した複数の電流信号を生成するカ
レントミラー回路である。といった構成によれば、上記
発生される光電流に比例した複数の信号を容易に、しか
も安定して生成することができるようになる。

【００２４】一方、請求項５記載の発明によるように、
光センサとして、 （Ａ）受光される光量に応じた光電流を発生する受光素
子。 （Ｂ）この発生される光電流の大きさに比例して発振周
波数が変化する発振回路を有して同光電流を周波数信号
に変換し、この変換した周波数信号を制御装置に対し出
力する処理回路。をそれぞれ具え、前記光量の大きさと
前記周波数信号との出力特性を三直線による特性とし、
当該三直線は前記光量が低い順に、オートライト使用領
域、メータ輝度補正使用領域、リミッタ領域に対応して
おり、前記オートライト使用領域における直線の傾きが
前記メータ輝度補正使用領域における直線の傾きより急
峻であるとしても、光電流といったいわばアナログ信号
をノイズ等の外乱に強い周波数信号に変換することがで
きるようになり、例えば前述したオートライト装置等、
特に精度の高い制御が望まれる装置に対して極めて信頼
性の高いセンサ信号を出力することができるようにな
る。

【００２５】また、この請求項５記載の発明の光センサ
において、更に請求項６記載の発明によるように、（Ｂ
１）前記処理回路は、前記光電流に所定のオフセットを
付与するバイアス電流回路を更に具える。といった構成
によれば、上記請求項２記載の発明に準じて、受光素子
への受光がなされない状態でも、上記バイアス電流回路
によって付与されるオフセット電流に対応した周波数信
号は出力されるようになる。すなわちこの場合も、特に
精度の高い制御が望まれる例えば前記オートライト装置
等に対し、同光センサから常にセンサ信号が出力される
ことで、制御装置側では、その信号線の断線の有無等を
容易に判断することができるようになり、同センサ信号
の信頼性も更に向上されるようになる。

【００２６】また、これら請求項５または６記載の発明
の光センサにおいて、更に請求項７記載の発明によるよ
うに、（Ｂ２）前記処理回路は、前記光電流を所定の大
きさでクランプするリミット回路を更に具える。といっ
た構成によれば、上記請求項３記載の発明に準じて、上
記変換される周波数信号の周波数値に所定の上限値が設
けられるようになる。すなわちこの場合も、制御装置側
において、その処理能力以上の高い周波数が入力される
ことに起因する誤った周波数カウントが行われるような
ことはなくなり、同センサ信号の信頼性は更に向上され
るようになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１〜図４に、この発明にかかる
光センサについてその一実施形態を示す。この実施形態
の光センサは、例えば前述した車載用光センサ、すなわ
ちオートライト装置用光センサ、メータ輝度補正装置用
光センサ、空調制御装置用光センサ（日射センサ）を、
それら所望とされるＳ／Ｎ比等を低下させることなく１
つに統合した光センサとして構成されている。

【００２８】以下、図１〜図４を参照して、同実施形態
にかかる光センサの構成並びに動作を詳述する。図１に
示されるように、同実施形態の光センサは基本的に、フ
ォトダイオード等からなる受光素子１と、この受光素子
１から発生される光電流ｉＬに比例した２種類の電流ｉ
１及びｉ２を生成するカレントミラー回路２、そしてこ
れら生成された電流ｉ１及びｉ２をそれぞれ所要に処理
する２種類の処理回路３及び４を集積化された半導体セ
ンサとして１つの基板（基体）に具える構成となってい
る。同基板の端子Ｔ１は電源端子、端子Ｔ２は接地端
子、そして端子Ｔ３及びＴ４はそれぞれ、上記処理回路
３及び４によって処理された信号を各々対応する制御装
置に出力するための出力端子である。

【００２９】ここで、処理回路３は、空調制御装置用光
センサ（日射センサ）として、前述した照度０〜１０万
［Ｌｘ］の範囲で受光素子１の受光量を検出し、これを
電流信号として出力する回路である。

【００３０】これは、従来の日射センサが受光素子のみ
にて構成されていたことを考慮してその互換性を維持す
るための配慮であり、ここでは特に、演算増幅器３１を
はじめ、トランジスタ３２、抵抗３３及び３４からなる
電流増幅回路を構成することで、上記照度範囲０〜１０
万［Ｌｘ］において発生される光電流ｉＬ、ひいては電
流ｉ１に比例した電流信号を生成出力する。

【００３１】因みに同処理回路３によれば、上記抵抗３
３及び３４の抵抗値をそれぞれＲ１及びＲ２とすると
き、その出力電流Ｉｏｕｔは、 Ｉｏｕｔ＝ｉ１×（Ｒ１／Ｒ２） といったかたちで得られることとなり、これら２つの抵
抗３３及び３４の抵抗値Ｒ１及びＲ２を調整すること
で、例えば従来の日射センサの特性に合わせ込むなど、
任意の特性に合わせ込むことができるようになる。

【００３２】しかも同処理回路３によれば、上記光電流
ｉＬに比例した電流ｉ１が上記の式に基づき独自に増幅
されるようになるため、先の公報に記載の光センサのよ
うにＳ／Ｎ比が低下する等の懸念もない。図２に、この
処理回路３から上記出力端子Ｔ３を通じて空調制御装置
等に出力される電流信号の出力特性を示す。

【００３３】この図２に示されるように、同処理回路３
によれば、空調制御装置用光センサ（日射センサ）とし
て必要とされる照度１０万［Ｌｘ］の範囲まで、その都
度の照度に比例したリニアな電流信号が得られるように
なる。

【００３４】一方、図１に示す同実施形態の光センサに
おいて、処理回路４は、主にオートライト装置用光セン
サとして、或いはメータ輝度補正装置用光センサをも兼
ねて、前述した照度１万［Ｌｘ］までの範囲で受光素子
１の受光量を検出し、これを、その光電流ｉＬ、ひいて
は電流ｉ２に比例した周波数信号として出力する回路で
ある。

【００３５】すなわち同処理回路４において、コンデン
サ４１をはじめ、トランジスタ４２ａ〜４２ｃ及び４
３、ヒステリシスを持つコンパレータ４４は、電流ｉ２
の大きさに比例してその発振周波数が変化する発振回路
を構成している。

【００３６】因みにこの発振回路では、図３（ａ）〜
（ｃ）に示されるように、 （１）上記電流ｉ２に比例した電流ｉ２１に応じてコン
デンサ４１への充電が行われる。 （２）その充電電圧が抵抗４６と抵抗４７との分圧値か
らなるコンパレータ４４の第１の閾値Ｖｒｅｆ１に達し
たとき（図３（ｂ）参照）、同コンパレータ４４からは
論理ハイレベルの信号が出力される。そして同時に、出
力端子Ｔ４からは、インバータ４９によってこれが論理
レベル反転された論理ローレベルの信号が出力される
（図３（ｃ）参照）。 （３）上記コンパレータ４４の出力が論理ハイレベルと
なることでトランジスタ４５がオンとなり、同コンパレ
ータ４４の閾値は、抵抗４６と抵抗４７及び４８の並列
回路との分圧値からなる第２の閾値Ｖｒｅｆ２に切り替
わる（図３（ｂ）参照）。また同時に、上記インバータ
４９の出力に応じてコンデンサ４１の放電経路がオンと
なり、同コンデンサ４１の放電が開始される（図３
（ｂ）参照）。なおこのとき、同放電にかかる速度は、
トランジスタ４３から供給される大きな電流ｉ２２（≒
ｉ２１×２）によって加速され、図３（ｂ）に示される
ような、同電圧の立上り速度に匹敵する速い立下りが実
現されている。 （４）その後、このコンデンサ４１の電圧がコンパレー
タ４４の上記第２の閾値Ｖｒｅｆ２に満たなくなるとき
（図３（ｂ）参照）、同コンパレータ４４からは論理ロ
ーレベルの信号が出力され、同時に、出力端子Ｔ４から
は、インバータ４９によってこれが論理レベル反転され
た論理ハイレベルの信号が出力される（図３（ｃ）参
照）。またこれにより、上記コンデンサ４１の放電経路
が絶たれ、再び上記（１）に準じて同コンデンサ４１へ
の充電が開始される。 といったメカニズムにて、上記電流ｉ２（ｉ２１）に基
づき周波数信号（パルス信号、ディジタル信号）を形成
出力する。

【００３７】したがっていま、図３（ａ）に示されるよ
うに、上記電流ｉ２（ｉ２１）が受光素子１の受光量に
応じて徐々に大きくなるものとすると、それら電流の大
きさに応じて上記コンデンサ４１における充放電速度が
高まり、同形成される周波数信号としても図３（ｂ）或
いは（ｃ）に示されるように、電流ｉ２（ｉ２１）の大
きさに比例してその周波数が高まるようになる。

【００３８】同処理回路４においてはこのように、電流
信号といったいわばアナログ信号をノイズ等の外乱に強
い周波数信号に変換することで、上記オートライト装置
等、特に精度の高い制御が望まれる装置に対して信頼性
の高いセンサ信号を出力するようにしている。ヘッドラ
イトを点灯・消灯制御する該オートライト装置など、安
全面からその制御の正確さが望まれる装置にとって、こ
うしたノイズ等に起因する検出信号の信頼性低下が無視
できないものとなっていることは前述した通りである。

【００３９】また、同処理回路４では、図１に併せ示さ
れるように、バイアス電流回路５、及びリミット回路６
を併せ具えることで、上記周波数信号からなるセンサ信
号としての信頼性を更に高いものとしている。

【００４０】まず、トランジスタ５１及び５２と抵抗５
３とを有して構成されるバイアス電流回路５は、バイア
ス電流ｉ３による所定のオフセットを上記電流ｉ２に対
して付与する回路である。

【００４１】因みに、このバイアス電流回路５がない場
合には、受光素子１の受光量が「０」のとき（完全な暗
時）、その光電流ｉＬは「０」となり、したがって上記
電流ｉ２も「０」となる。すなわちこのとき、上記処理
回路４の出力信号は論理ハイレベルに固定され、該信号
を受ける上記オートライト装置やメータ輝度補正装置の
側では、真に受光量が「０」なのか、或いは光センサの
故障（例えばその出力信号線の断線等）なのかの判断が
つかなくなる。

【００４２】ところが、同バイアス電流回路５を通じて
そのバイアス電流ｉ３による所定のオフセットが上記電
流ｉ２に対し付与されることにより、受光素子１の受光
量が「０」のときでも、上記処理回路４には、図３
（ａ）の左端部に示されるような電流（バイアス電流ｉ
３）が流れ続け、同処理回路４からは、同電流に対応し
た図３（ｂ）或いは（ｃ）の左端部に示されるような所
定の周波数信号が出力されるようになる。すなわち、特
に精度の高い制御が望まれる上記オートライト装置等に
対し、同光センサから常にセンサ信号（周波数信号）が
出力されることで、制御装置側では、上記出力信号線の
断線の有無等を容易且つ的確に判断することができるよ
うになる。

【００４３】他方、図１に併せ示されるリミット回路６
は、コンパレータを構成するトランジスタ６１及び６
２、その入力回路を構成する抵抗６３、そして基準値設
定回路を構成する抵抗６４及び６５の分圧回路によって
構成されている。

【００４４】このリミット回路６では、上記電流ｉ２に
比例する電流ｉ２３の上記抵抗６３による電圧降下分が
抵抗６４と抵抗６５とによる分圧値を超えるとき、図中
Ｐ点の電位を論理ハイレベルとすることによりトランジ
スタ４０をオンせしめ、上記発振回路に入力される電流
ｉ２１のレベルを所定レベルでクランプする。

【００４５】ここで、上記抵抗６４と抵抗６５とによる
分圧値（基準値）は、例えば上記オートライト装置やメ
ータ輝度補正装置を構成するマイクロコンピュータにお
いて処理し得る（周波数カウントし得る）任意の周波数
に対応するレベルで上記電流ｉ２１をクランプすること
のできる値に設定される。

【００４６】因みに同実施形態の光センサでは、このク
ランプする電流ｉ２１の値を、・例えば上記オートライ
ト装置用光センサに必要とされる照度範囲が２０００
［Ｌｘ］位までであるため、それよりもやや高い照度範
囲が望ましい。・上記メータ輝度補正装置用光センサと
して兼用するためには、その照度範囲である１万［Ｌ
ｘ］程度までは確保したい。等々の考慮のもとに、照度
約１万［Ｌｘ］に対応する値に設定している。

【００４７】したがってこの場合、上記処理回路４にあ
っては、図３（ａ）の右端部に示される態様で上記電流
ｉ２１がクランプされることとなり、その結果、同処理
回路４から出力される周波数信号も、図３（ｂ）或いは
（ｃ）の右端部に示される態様でその周波数が飽和され
るようになる。

【００４８】また、リミット回路６を通じてこうして周
波数が飽和されることにより、上記オートライト装置や
メータ輝度補正装置等の制御装置側において、その処理
能力以上の高い周波数が入力されることに起因する誤っ
た周波数カウントが行われるようなこともなくなる。

【００４９】図４に、これらバイアス電流回路５及びリ
ミット回路６が併せ設けられた上記処理回路４としての
出力特性を示す。この図４に示されるように、処理回路
４からオートライト装置用光センサ、或いはメータ輝度
補正装置用光センサの検出信号として出力される周波数
信号は、受光素子１への受光量（照度）比例してその周
波数が高くなるとともに、同受光素子１への受光がない
状態でも上記バイアス電流ｉ３によるオフセット分に対
応した所定の周波数を持つようになる。そして、照度約
１万［Ｌｘ］以上では、上記リミット回路６による発振
源電流（電流ｉ２１）のクランプによって、その周波数
値も飽和されるようになる。

【００５０】以上説明したように、同実施形態にかかる
光センサによれば、 （イ）只１つの受光素子１から発生される光電流ｉＬ
は、カレントミラー回路２を通じて、各々完全に独立し
て且つ同光電流ｉＬに比例する複数の電流信号にいわば
分岐増幅されるようになる。このため、上記複数の処理
回路３、４を通じてこれら電流信号を各異なる制御内容
に適応可能な各別の信号形態に変換する場合であれ、そ
れら各電流信号は、従来、各別の受光素子の光電流を各
別の処理回路にて処理していたときと同様、十分なＳ／
Ｎ比をもって各々所望とされる信号形態に変換されるよ
うになる。すなわち、只１つの光センサにて上記各異な
る照度範囲に対応した各々十分なＳ／Ｎ比を有する検出
信号を出力することができることとなり、センサ自体の
生産コストはもとより、車両生産過程における光センサ
組み付け時間や組み付け工数等も大幅に削減されるよう
になる。

【００５１】（ロ）また、上記光電流ｉＬの分岐増幅と
いったいわば前処理に上記カレントミラー回路２を用い
たことで、同光電流ｉＬに比例した複数の電流信号を容
易に、しかも安定して生成することができるようにな
る。

【００５２】（ハ）また、処理回路３では、空調制御装
置用光センサ（日射センサ）として、照度０〜１０万
［Ｌｘ］の範囲で受光素子１の受光量を検出し、これを
電流信号として出力するようにしたことで、従来の日射
センサとの互換性も良好に保たれるようになる。

【００５３】（ニ）一方、処理回路４では、特に精度の
高い制御が望まれる主にオートライト装置用の光センサ
として、ノイズ等の外乱に強い周波数信号を出力するよ
うにしたことで、同オートライト装置等に対し極めて信
頼性の高いセンサ信号を供給することができるようにな
る。

【００５４】（ホ）また、この処理回路４にバイアス電
流回路５を併せ設けたことで、受光素子１への受光がな
されない状態でも、同バイアス電流回路５によって付与
されるオフセット電流に対応した周波数信号が出力され
るようになり、上記オートライト装置等の制御装置側で
は、その出力信号線の断線の有無等を容易に判断するこ
とができるようになる。

【００５５】（ヘ）更に、同処理回路４にリミット回路
６を併せ設けたことで、上記出力される周波数信号の周
波数値にも所定の上限値が設けられ、同制御装置側にお
いてその処理能力以上の高い周波数が入力されることに
起因する誤った周波数カウントが行われるようなことも
なくなる。等々、多くの優れた効果が奏せられるように
なる。

【００５６】これまで説明した実施形態以外にも下記の
ように実施してもよい。図４においては１本の直線に対
しリミット回路による飽和領域を有する特性を得たが、
図５（ａ）に示すように三直線による特性とし、最も低
い照度でのオートライト使用領域においては急峻な傾き
を有するものとしてもよい。これにより、オートライト
使用領域の更なる精度向上が図られる。この特性を得る
ために図１のリミット回路６の代わりに図６の処理回路
６００を用いる。

【００５７】図６において、処理回路（オートライト及
びメータ輝度補正光センサ用処理回路）にはトランジス
タ７１と抵抗７２の直列回路、トランジスタ７３と抵抗
７４の直列回路、定電流回路７５と抵抗７６の直列回路
が備えられている。また、抵抗７４には定電流回路７７
が並列に接続されている。ここで、抵抗７２の抵抗値Ｒ
７２は抵抗７４の抵抗値Ｒ７４よりも大きくなっている
（Ｒ７２＞Ｒ７４）。各直列回路の接続点ａ，ｂ，ｃが
３入力オペアンプ７８の入力端子に接続されている。３
入力オペアンプ７８は３つの入力値の内、最も低い値を
選択して出力を次段の回路（電圧／周波数変換回路）に
伝達する機能を有する。

【００５８】よって、図６に示すように、受光素子１か
ら発生される光電流ｉＬに比例した電流ｉ４が生成さ
れ、更にこの電流ｉ４に比例する電流ｉ４１の上記抵抗
７２による電圧降下分がオペアンプ７８に入力される。
また、光電流ｉＬに比例した電流ｉ５が生成され、更に
この電流ｉ５に比例する電流ｉ５１（詳しくは電流ｉ５
１に定電流回路７７にて生成された電流を加えた電流）
の上記抵抗７４による電圧降下分がオペアンプ７８に入
力される。さらに、定電流回路７５にて生成された定電
流ｉ６０の上記抵抗７６による電圧降下分がオペアンプ
７８に入力される。電流ｉ４１にて図５（ｂ）の特性線
Ｌ３１が得られ、電流ｉ５１にて図５（ｂ）の特性線Ｌ
３２が得られ、定電流ｉ６０にて図５（ｂ）の特性線Ｌ
３３が得られる。このとき、Ｒ７２＞Ｒ７４であるので
特性線Ｌ３２に比べ特性線Ｌ３１の方が傾きが急にな
る。

【００５９】そして、３入力オペアンプ７８は３つの特
性の内、最も低い値を選択して出力するので、３本のリ
ニアな特性Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３の合成したものが最
終的に次段に送られる。即ち、３本の内の最も値の小さ
な特性を選択して出力される。

【００６０】このようにして、図５（ａ）の特性が得ら
れる。また他にも、上記実施形態の光センサでは、空調
制御装置用光センサ（日射センサ）としてのセンサ信号
を生成出力する処理回路３、及びオートライト装置用光
センサやメータ輝度補正装置用光センサとしてのセンサ
信号を出力する処理回路４といった２種類の処理回路を
具える構成としたが、それら同時に配設する処理回路の
数（種類）は任意である。例えば、図７に例示する態様
でカレントミラー回路のトランジスタ段数を変更するこ
とで、上述した２種類の処理回路に限らない更に多くの
用途に対応した各種の処理回路を増設することも容易で
ある。

【００６１】また、用途や種類の異なる処理回路という
ことで、同実施形態の光センサでは電流信号を出力する
処理回路（処理回路３）と周波数信号を出力する処理回
路（処理回路４）とを例示したが、同処理回路としては
他にも例えば、 ・太陽方位検出日射センサ用処理回路として複数の電流
信号を出力する回路。 ・制御装置側がＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換回
路でセンサ信号を受けることを考慮して電圧信号を出力
する回路。 ・車内ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）への接続
を可能とするシリアルデータを出力する回路。 等々も適宜採用することができる。

【００６２】また、図７に示した例も含め、同実施形態
の光センサでは、光電流ｉＬに比例した複数の信号を生
成する前処理回路としてカレントミラー回路を採用した
が、その選択も任意である。要は、光電流ｉＬを各別に
増幅する複数の増幅器を有して同光電流に比例した複数
の電流信号、或いは電圧信号を生成することのできる回
路であれば如何なる回路をも同前処理回路として採用す
ることができる。

【００６３】また、このような光センサが上述した車載
用光センサに限られるものでないことも勿論であり、１
つのシステムに併用される複数の光センサおいてそれら
検出対象とする照度範囲が異なる場合にその統合を図る
技術として、この発明にかかる光センサの上記構成は有
効である。

【００６４】そして更に、例えば上述したオートライト
装置等、特に精度の高い制御が望まれる装置に使用され
る光センサとしては、上記受光素子１から発生される光
電流ｉＬを直接上記処理回路４にて周波数信号に変換す
る構成、或いは必要に応じて上記バイアス電流回路５や
リミット回路６を併せ具える構成なども十分に意義のあ
るものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる光センサの一実施形態を示す
回路図。

【図２】同光センサの日射センサとしての出力特性を示
すグラフ。

【図３】同光センサの電流−周波数変換態様を示すタイ
ムチャート。

【図４】同光センサのオートライト用及びメータ輝度補
正用光センサとしての出力特性を示すグラフ。

【図５】別例の出力特性を示すグラフ。

【図６】別例の処理回路の電気的構成を示す回路図。

【図７】カレントミラー回路による同光センサの拡張例
を示す回路略図。

【図８】従来の統合型光センサによる出力特性を示すグ
ラフ。

【符号の説明】

１…受光素子、２…カレントミラー回路、３…処理回路
（日射センサ用処理回路）、４…処理回路（オートライ
ト及びメータ輝度補正光センサ用処理回路）、５…バイ
アス電流回路、６…リミット回路、Ｔ１…電源端子、Ｔ
２…接地端子、Ｔ３…出力端子（空調制御装置用出力端
子）、Ｔ４…出力端子（オートライト装置及びメータ輝
度補正装置用出力端子）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 信友 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 鈴木 智則 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 酒井 和憲 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 審査官 田邉 英治 (56)参考文献 特開 平６−94525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−167824（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−196500（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−170820（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−197527（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/60 B60Q 1/00 - 1/56

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受光される光量に応じた光電流を発生する
   受光素子と、 この発生される光電流を各別に増幅する複数の増幅器を
   有して同光電流に比例した複数の信号を生成する前処理
   回路と、 それら生成された信号を各異なる制御内容に適応可能な
   各別の信号形態に変換し、該変換した信号を各対応する
   制御装置に各別に出力する複数の処理回路と、 を具え、 前記複数の処理回路の少なくとも１つを、前記前処理回
   路にて生成された信号の大きさに伴い発振周波数が変化
   する発振回路を具えて構成すると共に、 前記光量と前記発振回路から出力される周波数信号との
   出力特性を三直線による特性とし、当該三直線は前記光量の出力が低い順に、オートライト
   使用領域、メータ輝度補正使用領域、リミッタ領域に対
   応しており、 前記オートライト使用領域における直線の傾きが前記メ
   ータ輝度補正使用領域における直線の傾きより急峻であ
   る ことを特徴とする光センサ。
2. 【請求項２】請求項１記載の光センサにおいて、 前記発振回路を具えて構成される処理回路は、前記前処
   理回路にて生成された信号に所定のオフセットを付与す
   るバイアス回路を更に具える ことを特徴とする光セン
   サ。
3. 【請求項３】請求項２記載の光センサにおいて、 前記発振回路を具えて構成される処理回路は、前記前処
   理回路にて生成された信号を所定の大きさでクランプす
   るリミット回路を更に具える ことを特徴とする光セン
   サ。
4. 【請求項４】請求項１〜３の何れかに記載の光センサに
   おいて、 前記前処理回路は、前記光電流に比例した複数の電流信
   号を生成するカレントミラー回路であることを特徴とす
   る 光センサ。
5. 【請求項５】受光される光量に応じた光電流を発生する
   受光素子と、 この発生される光電流の大きさに比例して発振周波数が
   変化する発振回路を有して同光電流を周波数信号に変換
   し、この変換した周波数信号を制御装置に対し出力する
   処理回路とを具え、 前記光量の大きさと前記周波数信号との出力特性を三直
   線による特性とし、当該三直線は前記光量が低い順に、オートライト使用領
   域、メータ輝度補正使用領域、リミッタ領域に対応して
   おり、 前記オートライト使用領域における直線の傾きが前記メ
   ータ輝度補正使用領域における直線の傾きより急峻であ
   る ことを特徴とする光センサ。
6. 【請求項６】請求項５記載の光センサにおいて、 前記処理回路は、前記光電流に所定のオフセットを付与
   するバイアス電流回路を更に 具えることを特徴とする光
   センサ。
7. 【請求項７】請求項５または６記載の光センサにおい
   て、 前記処理回路は、前記光電流を所定の大きさでクランプ
   するリミット回路を 更に具えることを特徴とする光セン
   サ。