DE19913955A1

DE19913955A1 - Optical sensor providing light intensity signal, e.g. for sunlight sensor installed in automobile

Info

Publication number: DE19913955A1
Application number: DE1999113955
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Sumiya; Keiji Horiba; Masaki Takashima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: JP3882378B2; DE19913955B4; JPH11337405A

Abstract

The sensor (1) has an optical detection device with a number of photodetectors (D1-D4), coupled to a light quantity control or regulation device, to control the quantity of light received by the photodetectors as a function of the incidence angle. The photodetector sensitivities are weighted to provide a detection signal characteristic corresponding to the incidence angle.

Description

Diese Erfindung betrifft einen optischen Sensor zum Detektieren von Licht und Erzeugen eines Detektionssignals.This invention relates to an optical sensor for detecting light and Generate a detection signal.

Ein optischer Sensor mit einer Linse zum Empfangen von Licht und ein Photodetektor zum Erzeugen eines Lichtintensitätssignals in Abhängigkeit des empfangenen Lichts ist bekannt. Das US-Patent Nr. 5 432 599 offenbart ein Temperaturregelsystem mit einer Lichtintensitätsdetektionsvorrichtung zum Herstellen einer Temperaturkompensation gemäß der Änderung des Winkels des einfallenden Sonnenlichts. Das US-Patent Nr. 5 022 725 offenbart einen optischen Sensor mit einem Lichtdetektor, einer zwischen dem Lichtdetektor und einer Lichtquelle, deren Lichtstrahlen durch den Lichtdetektor detektiert werden, befindlichen Sammellinse und einer Lichtabschirmeinheit, die auf einem Teil der Sammellinse vorgesehen ist. Das US-Pa tent Nr. 4 933 550 offenbart ein Photodetektorsystem zum Produzieren elektrischer Signale in Abhängigkeit der Orientierung einer Lichtquelle, z. B. der Sonne. Im Hinblick darauf wird ein Diffusor zum Eliminieren von positionsabhängigen Empfindlichkeiten der Photokathode verwendet. Darüber hinaus offenbart das US-Patent Nr. 5 693 934 eine Leuchtdichtedetektionsschaltung, in der mehrere photoinduzierte Ströme auf einem gemeinsamen Stromleiter verstärkt und kombiniert werden, wobei die Stromverstärker durch Regelsignale an- oder abgeschaltet werden und die Leuchtdichtedetektionsschaltung daher den Strom nur des benötigten Photodetektionselements verstärkt.An optical sensor with a lens for receiving light and a Photodetector for generating a light intensity signal depending on the received light is known. U.S. Patent No. 5,432,599 discloses one Temperature control system with a light intensity detection device for manufacturing temperature compensation according to the change in the angle of the incident Sunlight. U.S. Patent No. 5,022,725 discloses an optical sensor with a Light detector, one between the light detector and a light source, the Rays of light can be detected by the light detector, the converging lens and a light shielding unit provided on a part of the converging lens. The U.S. Pa tent No. 4 933 550 discloses a photodetector system for producing electrical Signals depending on the orientation of a light source, e.g. B. the sun. With regard then a diffuser for eliminating position-dependent sensitivities the photocathode used. In addition, U.S. Patent No. 5,693,934 discloses a luminance detection circuit in which several photo-induced currents on one common conductors are amplified and combined, the current amplifier can be switched on or off by control signals and the Luminance detection circuit therefore only the current of the required Reinforced photodetection element.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines besseren optischen Sensors. The aim of the present invention is to provide a better one optical sensor.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Sensor bereitgestellt mit:
einer optischen Detektionseinheit einschließlich mehrerer Photodetektoren zum Empfangen von Licht und Erzeugen von Detektionssignalen; einer Lichtmengenregel- bzw. Steuereinheit, die oberhalb der optischen Detektionseinheit angebracht ist, zum Regeln bzw. Steuern von Mengen des Lichts zu den Photodetektoren gemäß einem Einfallswinkel des Lichts; und einem Wichtungsabschnitt zum entsprechenden Gewichten von Empfindlichkeiten der Photodetektoren und Ausgeben eines gewichteten Detektionssignals aus den Detektionssignalen, wobei eine Eigenschaft des gewichteten Detektionssignals entsprechend dem Einfallswinkel variiert, um eine gewünschte Richtwirkung, die den Einfallswinkel (Höhenwinkel) berücksichtigt, zu erzielen.According to the present invention, an optical sensor is provided with:
an optical detection unit including a plurality of photodetectors for receiving light and generating detection signals; a light quantity control unit, which is mounted above the optical detection unit, for regulating quantities of the light to the photodetectors according to an angle of incidence of the light; and a weighting section for appropriately weighting sensitivities of the photodetectors and outputting a weighted detection signal from the detection signals, wherein a property of the weighted detection signal varies according to the angle of incidence in order to achieve a desired directivity that takes the angle of incidence (elevation angle) into account.

Bei diesem optischen Sensor kann der Wichtungsabschnitt eine Signalverarbeitungsschaltung zum Regeln bzw. Steuern von Verstärkungen der Detektionssignale umfassen, um eine gewünschte Richtwirkung, die einen Einfallswinkel (Höhenwinkel) berücksichtigt, zu erzielen.In this optical sensor, the weighting section can be a Signal processing circuit for regulating or controlling gains of the Detection signals include a desired directivity that a Angle of incidence (elevation angle) is taken into account.

Bei diesem optischen Sensor können undurchsichtige Filme auf der optischen Detektionseinheit zum Regeln der Lichtmengen zu entsprechenden Photodetektoren durch Regeln von Verhältnissen zwischen Anwesenheit und Abwesenheit von undurchsichtigen Filmen pro Flächeneinheit über den entsprechenden Photodetektoren vorgesehen werden.With this optical sensor, opaque films on the optical Detection unit for regulating the amounts of light to corresponding photodetectors by regulating relationships between presence and absence of opaque films per unit area over the corresponding photodetectors be provided.

Bei diesem optischen Sensor kann ein lichtdurchlässiger Film zum Regeln der Lichtdurchlässigkeit durch Regeln von Dicken der Abschnitte das lichtdurchlässigen Films oberhalb der entsprechenden Photodetektoren vorgesehen sein.With this optical sensor, a translucent film for regulating the Translucency by regulating thicknesses of the sections that translucent Film provided above the corresponding photodetectors.

Bei diesem optischen Sensor kann die Lichtmengenregeleinheit eine Meniskuslinse umfassen. With this optical sensor, the light quantity control unit can be a Include meniscus lens.

Bei diesem optischen Sensor können die Photodetektoren unterschiedliche Ausgangscharakteristiken hinsichtlich der Antwort auf die gleiche Lichtmenge besitzen.With this optical sensor, the photodetectors can be different Have output characteristics in response to the same amount of light.

Bei diesem optischen Sensor sind die Photodetektoren koaxial angeordnet.In this optical sensor, the photodetectors are arranged coaxially.

In diesem Fall kann eine Ausgabeschaltung zum Ausgeben eines der Detektionssignale von einem der Photodetektoren, der in der Nähe des Zentrums der Photodetektoren angeordnet ist, als ein erstes Sonnenlichtmengendetektionssignal, das eine erste Menge des Lichts mit einer ersten Richtwirkung anzeigt, weiterhin bereitgestellt werden, wobei der Wichtungsabschnitt eine Signalverarbeitungsschaltung zum Regeln bzw. Steuern von Verstärkungen der Detektionssignale und Ausgeben eines zweiten Sonnenlichtmengensignals, das eine zweite Menge des Lichts mit einer zweiten Richtwirkung anzeigt, umfaßt.In this case, an output circuit for outputting one of the Detection signals from one of the photodetectors located near the center of the Photodetectors is arranged as a first amount of sunlight detection signal indicating a first amount of light with a first directivity continues are provided, the weighting section being a signal processing circuit for regulating or controlling gains of the detection signals and outputting one second sunlight amount signal, which is a second amount of light with a second Indicates directivity, includes.

In diesem Fall kann einer der Photodetektoren, der in der Nähe des Zentrums der Photodetektoren angeordnet ist, von den anderen Detektoren in einer vorbestimmten Entfernung beabstandet sein, und der Wichtungsabschnitt umfaßt eine Signalverarbeitungsschaltung, die zwischen einem der Photodetektoren und den anderen Photodetektoren angeordnet ist.In this case, one of the photodetectors located near the center of the Photodetectors is arranged by the other detectors in a predetermined Distance, and the weighting section includes one Signal processing circuit between one of the photodetectors and the other Photodetectors is arranged.

In diesem Fall regelt die Lichtmengenregeleinheit die Mengen des Lichts zu den Photodetektoren, so daß die Detektionssignale von den anderen Photodetektoren einen ersten Satz von Größen bzw. Amplituden zeigen, wenn der Einfallswinkel im wesentlichen Null ist, und einen zweiten Satz an Größen zeigen, wenn der Einfallswinkel von Null getrennt bzw. verschieden ist, die entsprechend geringer als die ersten Sätze von Größen sind.In this case, the light quantity control unit regulates the quantities of light Photodetectors so that the detection signals from the other photodetectors one show first set of sizes or amplitudes if the angle of incidence in is substantially zero, and show a second set of sizes if the Angle of incidence is separated or different from zero, which is correspondingly less than that are first sets of sizes.

In diesem Fall besitzt die Lichtmengenregeleinheit eine Färbung bzw. einen Schirm zum Abschatten eines Teiles des Lichts zu den anderen Photodetektoren, wenn der Einfallswinkel im wesentlichen Null ist.In this case, the light quantity control unit has one color or one Screen to shade some of the light to the other photodetectors if the angle of incidence is essentially zero.

Die Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich ohne weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen zeigen:The object and features of the present invention result without further from the following detailed description in connection with the accompanying drawings, showing:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Sonnenlichtsensors einer ersten Ausführungsform; Fig. 1 is a plan view of a sun light sensor of a first embodiment;

Fig. 2 eine Querschnittsseitenansicht des Sonnenlichtsensors der ersten Ausführungsform, betrachtet entlang der Linie A-A in Fig. 1; FIG. 2 is a cross-sectional side view of the sunlight sensor of the first embodiment, viewed along the line AA in FIG. 1;

Fig. 3 eine Teildraufsicht der ersten Ausführungsform, die einen Sensorchip des Sonnenlichtsensors zeigt; Fig. 3 is a partial plan view of the first embodiment showing a sensor chip of the sun light sensor;

Fig. 4 eine perspektivische Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform, die eine innere Struktur des Sensorchips zeigt; Fig. 4 is a cross sectional perspective view of the first embodiment, showing an internal structure of the sensor chip;

Fig. 5 eine Draufsicht der ersten Ausführungsform, die die in Fig. 2 gezeigte Schlitz- bzw. Blendenplatte zeigt; Fig. 5 is a plan view of the first embodiment, showing the slit plate shown in Fig. 2;

Fig. 6 ein schematisches Schaltungsdiagramm der ersten Ausführungsform, die die in Fig. 3 gezeigte Verarbeitungsschaltung zeigt; Fig. 6 is a schematic circuit diagram of the first embodiment showing the processing circuit shown in Fig. 3;

Fig. 7 eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Betriebsweise der in Fig. 2 gezeigten optischen Linse; Fig. 7 is a partial cross sectional view of the first embodiment to show the operation of the optical lens shown in Fig. 2;

Fig. 8 eine Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine Lichtauftrefffläche auf dem Lichtempfangsbereich des Sensorchips zeigt, wenn der Höhenwinkel 0° ist; Fig. 8 is an illustration of the first embodiment, showing a light incident on the light receiving area of the sensor chip when the elevation angle is 0 °;

Fig. 9 eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Betriebsweise der in Fig. 2 gezeigten optischen Linse; Fig. 9 is a partial cross-sectional view of the first embodiment showing the operation of the optical lens shown in Fig. 2;

Fig. 10 eine Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine Lichtauftrefffläche auf dem Lichtempfangsbereich des Sensorchips zeigt, wenn der Höhenwinkel 40° beträgt; FIG. 10 is an illustration of the first embodiment, showing a light incident on the light receiving area of the sensor chip when the elevation angle is 40 °;

Fig. 11 eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Betriebsweise der in Fig. 2 dargestellten optischen Linse; FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the first embodiment to show the operation of the optical lens shown in FIG. 2;

Fig. 12 eine Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine Lichtauftrefffläche auf dem Lichtempfangsbereich des Sensorchips zeigt, wenn der Höhenwinkel 90° beträgt; FIG. 12 is an illustration of the first embodiment, showing a light incident on the light receiving area of the sensor chip when the elevation angle is 90 °;

Fig. 13 eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die Charakteristiken der durch den Sensorchip empfangenen Lichtmengen unter Berücksichtigung des Höhenwinkels des einfallenden Lichts zeigt; Fig. 13 shows a graphical representation of the first embodiment, the characteristics of the signals received by the sensor chip light quantities taking into account the elevation angle of the incident light;

Fig. 14 eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine gewünschte Richtwirkung zeigt; Fig. 14 is a graphical representation of the first embodiment showing a desired directivity;

Fig. 15 eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die Meßergebnisse der Ausgangsspannungen zeigt; Fig. 15 is a graphical representation of the first embodiment showing measurement results of the output voltages;

Fig. 16 bis 18 Draufsichten von Sensorchips von Modifikationen; . 16 to 18 are plan views of modifications of the sensor chip;

Fig. 19 eine graphische Darstellung der Modifikation, die die Richtwirkungen (I) und (II) zeigt; Fig. 19 is a graphical representation of the modification showing the directives (I) and (II);

Fig. 20 bis 22 Draufsichten von Modifikationen; Fig. 20 to 22 are plan views of modifications;

Fig. 23 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer zweiten Ausführungsform; Fig. 23 is a schematic circuit diagram of a second embodiment;

Fig. 24A eine Draufsicht eines Sensorchips einer dritten Ausführungsform; FIG. 24A is a plan view of a sensor chip of a third embodiment;

Fig. 24B eine Querschnittsseitenansicht des in Fig. 24A gezeigten Sensorchips, betrachtet entlang der Linie B-B in Fig. 24A; FIG. 24B is a cross-sectional side view of the sensor chip shown in FIG. 24A, viewed along line BB in FIG. 24A;

Fig. 25A eine Draufsicht eines Sensorchips einer dritten Ausführungsform; FIG. 25A is a plan view of a sensor chip of a third embodiment;

Fig. 25B eine Querschnittsseitenansicht des in Fig. 25A gezeigten Sensorchips, betrachtet entlang der Linie C-C in Fig. 25A; FIG. 25B is a cross-sectional side view of the sensor chip shown in FIG. 25A, viewed along line CC in FIG. 25A;

Fig. 26A eine Draufsicht eines Sensorchips einer dritten Ausführungsform; FIG. 26A is a plan view of a sensor chip of a third embodiment;

Fig. 26B eine Querschnittsseitenansicht des in Fig. 26A gezeigten Sensorchips, betrachtet entlang der Linie D-D in Fig. 26A; FIG. 26B is a cross-sectional side view of the sensor chip shown in FIG. 26A, viewed along line DD in FIG. 26A;

Fig. 27 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform, die einen Sonnenlichtsensor zeigt; und Fig. 27 is a side view of the first embodiment, showing a sun light sensor; and

Fig. 28 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Modifikation. Fig. 28 is a schematic circuit diagram of a modification.

Die gleichen oder entsprechenden Elemente oder Teile sind in den Zeichnungen durchwegs mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.The same or corresponding elements or parts are in the drawings consistently designated by the same reference numerals.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Fig. 27 ist eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform, die einen Sonnenlichtsensor als optischen Sensor zeigt. Der Sonnenlichtsensor 1 ist auf eine Trennwand 10 montiert. Fig. 27 is a side view of a first embodiment showing a sunlight sensor as the optical sensor. The sunlight sensor 1 is mounted on a partition 10 .

Fig. 1 ist eine Draufsicht des Sonnenlichtsensors 1 der ersten Ausführungsform. Fig. 2 ist eine Querschnittsseitenansicht des Sonnenlichtsensors 1 der ersten Ausführungsform. Fig. 2 zeigt den Sonnenlichtsensor 1 mit einer optischen Linse 4 und einer Schlitz- bzw. Blendenplatte (Abschirmplatte) 5, die in Fig. 1 abgenommen sind. Fig. 1 is a plan view of the sun light sensor 1 of the first embodiment. Fig. 2 is a cross-sectional side view of the sun light sensor 1 of the first embodiment. FIG. 2 shows the sunlight sensor 1 with an optical lens 4 and a slit or aperture plate (shielding plate) 5 , which are removed in FIG. 1.

Gemäß Fig. 2 umfaßt der Sonnenlichtsensor 1 ein Sensorgehäuse 2, das auch als Steckverbinder dient, einen Sensorchip 3, die optische Linse 4, die Blendenplatte 5 und Anschlüsse 6, wobei mehr als zwei Anschlüsse 6 vorgesehen sein können, die in Fig. 2 teilweise verborgen sind. Das Sensorgehäuse 2 umfaßt einen Mantel bzw. Rahmen 7 und einen Halter 8, die aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Der Mantel 7 besitzt einen Zylinderabschnitt und wird in aufrechter Form verwendet. Der Halter 8 wird in den oberen Innenabschnitt des Mantels 7 eingepaßt. Der Mantel 7 wird bei verschiedenen Fahrzeugtypen gemeinsam benutzt und die Gestalt des Halters 8 wird entsprechend den Spezifikationen des Fahrzeugs geändert.Referring to FIG. 2, the solar radiation sensor 1 includes a sensor housing 2 which also serves as a connector, a sensor chip 3, the optical lens 4, aperture plate 5 and terminals 6, wherein more than two terminals may be provided 6, partially in Fig. 2 are hidden. The sensor housing 2 comprises a jacket or frame 7 and a holder 8 , which consist of a plastic material. The jacket 7 has a cylindrical portion and is used in an upright shape. The holder 8 is fitted into the upper inner portion of the jacket 7 . The jacket 7 is shared among different types of vehicles and the shape of the holder 8 is changed according to the specifications of the vehicle.

Gemäß Fig. 2 ist ein Sperrhaken 9 auf einer Außenumfangsfläche des Mantels 7 vorgesehen. Der Mantel 7 wird durch ein Loch 10a in die Trennwand 10 in der Richtung X eingeführt, so daß der Sonnenlichtsensor 1 auf der Trennwand 10 durch Kräfte, die durch den Sperrhaken 9 erzeugt sind, in Richtung der Kante des Lochs 10a montiert wird. In der Mitte der oben liegenden Oberfläche des Halters 8 wird ein Sensorchip 3 fixiert. Der Halter 8 besitzt Anschlüsse 6 als Masseanschluß, Stromversorgungsanschluß und Ausgangsanschlüsse zum Ausgeben des Sensorsignals. Die Anschlüsse 6 sind in dem Halter 8 durch Einsetzgießen befestigt. Die Enden der Anschlüsse 6 sind an der oberen Oberfläche des Halters 8 freigelegt, und die anderen Enden sind an der unteren Oberfläche des Halters 8 freigelegt.Referring to FIG. 2, a locking hook 9 is provided on an outer circumferential surface of the jacket 7. The jacket 7 is inserted through a hole 10 a in the partition 10 in the direction X, so that the sunlight sensor 1 is mounted on the partition 10 by forces generated by the locking hook 9 in the direction of the edge of the hole 10 a. A sensor chip 3 is fixed in the middle of the upper surface of the holder 8 . The holder 8 has connections 6 as a ground connection, power supply connection and output connections for outputting the sensor signal. The connections 6 are fastened in the holder 8 by insert molding. The ends of the terminals 6 are exposed on the upper surface of the holder 8 , and the other ends are exposed on the lower surface of the holder 8 .

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, werden vier Photodioden (Photodetektoren) D1, D2, D3 und D4 in dem Sensorchip 3 ausgebildet, die entsprechend den auf sie einfallenden Lichtmengen Detektionssignale erzeugen.As shown in Fig. 1, four photodiodes (photodetectors) D1, D2, D3 and D4 are formed in the sensor chip 3 , which generate detection signals according to the amounts of light incident thereon.

Fig. 3 ist eine Teildraufsicht der ersten Ausführungsform, die den Sensorchip 3 zeigt. Der Sensorchip 3 umfaßt die Photodioden D1 bis D4 in einem Lichtempfangsbereich 11 und eine Signalverarbeitungsschaltung 70a zur Verarbeitung der Detektionssignale von den Photodioden D1 bis D4. Der Lichtempfangsbereich 11 ist unterteilt in einen Kreislichtempfangsbereich 12 im Zentrum des Lichtempfangsbereichs 11, einen Ringlichtempfangsbereich 13 um den Kreislichtempfangsbereich 12, einen Ringlichtempfangsbereich 14 um den Ringlichtempfangsbereich 13 und einen Ringlichtempfangsbereich 15 um den Ringlichtempfangsbereich 14. Fig. 3 is a partial plan view of the first embodiment, showing the sensor chip 3. The sensor chip 3 comprises the photodiodes D1 to D4 in a light receiving area 11 and a signal processing circuit 70 a for processing the detection signals from the photodiodes D1 to D4. The light receiving area 11 is divided into a circular light receiving area 12 in the center of the light receiving area 11 , a ring light receiving area 13 around the circular light receiving area 12 , a ring light receiving area 14 around the ring light receiving area 13 and a ring light receiving area 15 around the ring light receiving area 14 .

Fig. 4 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform, die eine innere Struktur des Sensorchips 3 zeigt. In einer obersten Oberflächenschicht aus n-Siliziumsubstrat 16 ist ein kreisförmiger p-Bereich 17 ausgebildet; um ihn herum sind Ring-p-Bereiche 18, 19 und 20 ausgebildet. An der unteren Oberfläche des n-Sili ziumsubstrats 16 ist eine Kathodenelektrode 21 ausgebildet, und Anodenelektroden 22, 23, 24 und 25 sind auf den p-Bereichen 17, 18, 19 und 20 vorgesehen. Daher ist die Photodiode D1 an dem p-Bereich 17, die Photodiode D2 an dem p-Bereich 18, die Photodiode D3 an dem p-Bereich 19 und die Photodiode D4 an dem p-Bereich 20 ausgebildet, so daß, wenn Licht auf die entsprechenden Bereiche 12 bis 15 fällt, die Detektionssignale (Photoströme) entsprechend den Lichtmengen erzeugt werden. In Fig. 3 ist die Signalverarbeitungsschaltung 70a außerhalb des Lichtempfangsbereichs 11 auf dem Sensorchip 3 ausgebildet. Fig. 4 is a perspective cross-sectional view of the first embodiment, showing an internal structure of the sensor chip 3. A circular p-region 17 is formed in an uppermost surface layer made of n-silicon substrate 16 ; ring p regions 18 , 19 and 20 are formed around it. On the lower surface of the n-silicon substrate 16 , a cathode electrode 21 is formed, and anode electrodes 22 , 23 , 24 and 25 are provided on the p regions 17 , 18 , 19 and 20 . Therefore, the photodiode D1 is formed on the p region 17 , the photodiode D2 on the p region 18 , the photodiode D3 on the p region 19 and the photodiode D4 on the p region 20 , so that when light is applied to the corresponding areas 12 to 15 falls, the detection signals (photocurrents) are generated in accordance with the amounts of light. In Fig. 3, the signal processing circuit 70 a is formed outside of the light receiving area 11 on the sensor chip 3 .

In Fig. 2 wird die Blendenplatte 5 oberhalb des Sensorchips 3 durch eine oberste Oberfläche des Halters 8 derart getragen, daß sie den Sensorchip 3 teilweise gegenüber dem einfallenden Licht abdeckt.In FIG. 2, the shutter plate 5 is supported above the sensor chip 3 by a top surface of the holder 8 so that it partially covers the sensor chip 3 with respect to the incident light.

Fig. 5 ist eine Draufsicht der ersten Ausführungsform, die die Blendenplatte zeigt. Die Blendenplatte 5 besteht aus einem undurchsichtigen Material und besitzt eine Blende bzw. einen Schlitz (Durchgangsloch) 26 in ihrer Mitte. Die Blende 26 mit Kreisform erlaubt den Durchgang einfallenden Lichts und ist gerade oberhalb des Sensorchips 3 positioniert. Fig. 5 is a plan view of the first embodiment, showing the aperture plate. The aperture plate 5 is made of an opaque material and has an aperture or a slot (through hole) 26 in the middle. The aperture 26 with a circular shape allows the passage of incident light and is positioned just above the sensor chip 3 .

In Fig. 2 besteht die optische Linse 4 aus einem gefärbten Glas oder einem Kunststoff (durchscheinendes Material) und besitzt eine Schalenform. Die Oberfläche 4a der optischen Linse 4 ist so bearbeitet, daß sie eine Mattglasoberfläche besitzt. Die optische Linse 4 ist um die Außenfläche des Halters 8 gepaßt und von dem Gehäuse 2 oberhalb des Sensorchips 3 getragen. Darüber hinaus ist an einer Innenfläche (untere Fläche) der optischen Linse 4 ein Hohlabschnitt 27 ausgebildet, um eine Meniskuslinsenfunktion zu gewährleisten. Daneben können zur Gewährleistung der Meniskuslinsenfunktion andere Linsen, wie etwa eine Fresnel-Linse, verwendet werden.In Fig. 2, the optical lens 4 consists of a colored glass or a plastic (translucent material) and has a shell shape. The surface 4 a of the optical lens 4 is processed so that it has a matt glass surface. The optical lens 4 is fitted around the outer surface of the holder 8 and carried by the housing 2 above the sensor chip 3 . In addition, a hollow portion 27 is formed on an inner surface (lower surface) of the optical lens 4 to ensure a meniscus lens function. In addition, other lenses, such as a Fresnel lens, can be used to ensure the meniscus lens function.

Die optische Linse 4 und die Blendenplatte 5 schaffen eine Lichtmengenregelfunktion (erste Empfindlichkeitsregelfunktion), die die Lichtmenge zu dem Sensorchip 3 entsprechend einem Einfallswinkel (Höhenwinkel) des Lichts regelt bzw. steuert.The optical lens 4 and the diaphragm plate 5 create a light quantity control function (first sensitivity control function) which regulates or controls the light quantity to the sensor chip 3 in accordance with an angle of incidence (elevation angle) of the light.

Fig. 6 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm der ersten Ausführungsform, das die Verarbeitungsschaltung 70a zum Verarbeiten der Detektionssignale zeigt. Fig. 6 is a schematic circuit diagram of the first embodiment, which shows the processing circuit 70 a for processing the detection signals.

Eine Kathode der Photodiode D1 ist mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers OP1 verbunden. Die Photodiode D1 erzeugt einen Photostrom I_D1 entsprechend einer darauffallenden Lichtmenge. Der Operationsverstärker OP1 besitzt einen Lasertrimmwiderstand R1 zum Rückkoppeln seines Ausgangssignals an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß. Daher variiert eine Ausgangsspannung E1 des Operationsverstärkers OP1 mit dem Photostrom I_D1 (Detektionssignal), der durch die Photodiode fließt, und somit bilden der Operationsverstärker OP1 und der Lasertrimmwiderstand R1 eine Strom-Spannungs- Wandlerschaltung (I-V-Wandlerschaltung). Bei dieser I-V-Wandlerschaltung wird durch Einstellen des Widerstandswerts des Lasertrimmwiderstands R1 die Verstärkung des Detektionssignals von der Photodiode D1 geregelt.A cathode of the photodiode D1 is connected to a non-inverting input terminal of an operational amplifier OP1. The photodiode D1 generates a photocurrent I _D1 corresponding to an amount of light incident thereon. The operational amplifier OP1 has a laser trimming resistor R1 for feeding back its output signal to the non-inverting input terminal. Therefore, an output voltage E1 of the operational amplifier OP1 varies with the photocurrent I _D1 (detection signal) flowing through the photodiode, and thus the operational amplifier OP1 and the laser trimming resistor R1 form a current-voltage converter circuit (IV converter circuit). In this IV converter circuit, the gain of the detection signal from the photodiode D1 is regulated by adjusting the resistance value of the laser trimming resistor R1.

In ähnlicher Weise ist eine Kathode der Photodiode D2 mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers OP2 verbunden. Die Photodiode D2 erzeugt einen Photostrom I_D2 entsprechend einer darauffallenden Lichtmenge. Der Operationsverstärker OP2 besitzt einen Lasertrimmwiderstand R2 zum Rückkoppeln seines Ausgangssignals an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß. Daher variiert eine Ausgangsspannung E2 des Operationsverstärkers OP2 mit dem Photostrom I_D2 (Detektionssignal), der durch die Photodiode fließt, und somit bildet der Operationsverstärker OP2 und der Lasertrimmwiderstand R2 eine Strom-Spannungs- Wandlerschaltung (I-V-Wandlerschaltung). Bei dieser I-V-Wandlerschaltung wird durch Einstellen des Widerstandswerts des Lasertrimmwiderstands R2 die Verstärkung des Detektionssignals von der Photodiode D2 geregelt.Similarly, a cathode of the photodiode D2 is connected to a non-inverting input terminal of an operational amplifier OP2. The photodiode D2 generates a photocurrent I _{D2 in} accordance with an amount of light incident thereon. The operational amplifier OP2 has a laser trimming resistor R2 for feeding back its output signal to the non-inverting input connection. Therefore, an output voltage E2 of the operational amplifier OP2 varies with the photocurrent I _D2 (detection signal) flowing through the photodiode, and thus the operational amplifier OP2 and the laser trimming resistor R2 form a current-voltage converter circuit (IV converter circuit). In this IV converter circuit, the gain of the detection signal from the photodiode D2 is regulated by adjusting the resistance value of the laser trimming resistor R2.

Des weiteren ist eine Kathode der Photodiode D3 mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers OP3 verbunden. Die Photodiode D3 erzeugt einen Photostrom I_D3 entsprechend einer darauffallenden Lichtmenge. Der Operationsverstärker OP3 besitzt einen Lasertrimmwiderstand R3 zum Zurückkoppeln seines Ausgangssignals an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß. Daher variiert eine Ausgangsspannung E3 des Operationsverstärker OP3 mit dem Photostrom I_D3 (Detektionssignal), der durch die Photodiode fließt, und somit bildet der Operationsverstärker OP3 und der Lasertrimmwiderstand R3 eine Strom-Spannungs- Wandlerschaltung (I-V-Wandlerschaltung). Bei dieser I-V-Wandlerschaltung wird durch Einstellen des Widerstandswerts des Lasertrimmwiderstands R3 die Verstärkung des Detektionssignals von der Photodiode D3 geregelt.Furthermore, a cathode of the photodiode D3 is connected to a non-inverting input terminal of an operational amplifier OP3. The photodiode D3 generates a photocurrent I _D3 corresponding to an amount of light incident thereon. The operational amplifier OP3 has a laser trimming resistor R3 for feeding back its output signal to the non-inverting input terminal. Therefore, an output voltage E3 of the operational amplifier OP3 varies with the photocurrent I _D3 (detection signal) flowing through the photodiode, and thus the operational amplifier OP3 and the laser trimming resistor R3 form a current-voltage converter circuit (IV converter circuit). In this IV converter circuit, the gain of the detection signal from the photodiode D3 is regulated by adjusting the resistance value of the laser trimming resistor R3.

Des weiteren ist eine Kathode der Photodiode D4 mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers OP4 verbunden. Die Photodiode D4 erzeugt einen Photostrom I_D4 entsprechend einer darauffallenden Lichtmenge. Der Operationsverstärker OP4 besitzt einen Lasertrimmwiderstand R4 zum Zurückkoppeln seines Ausgangssignals an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß. Daher variiert eine Ausgangsspannung E4 des Operationsverstärker OP4 mit dem Photostrom I_D4 (Detektionssignal), der durch die Photodiode fließt, und somit bildet der Operationsverstärker OP4 und der Lasertrimmwiderstand R4 eine Strom-Spannungs- Wandlerschaltung (I-V-Wandlerschaltung). Bei dieser I-V-Wandlerschaltung wird durch Einstellen des Widerstandswerts des Lasertrimmwiderstands R4 die Verstärkung des Detektionssignals von der Photodiode D4 geregelt.Furthermore, a cathode of the photodiode D4 is connected to a non-inverting input terminal of an operational amplifier OP4. The photodiode D4 generates a photocurrent I _D4 corresponding to an amount of light incident thereon. The operational amplifier OP4 has a laser trimming resistor R4 for feeding back its output signal to the non-inverting input terminal. Therefore, an output voltage E4 of the operational amplifier OP4 varies with the photocurrent I _D4 (detection signal) flowing through the photodiode, and thus the operational amplifier OP4 and the laser trimming resistor R4 form a current-voltage converter circuit (IV converter circuit). In this IV converter circuit, the gain of the detection signal from the photodiode D4 is regulated by adjusting the resistance value of the laser trimming resistor R4.

Die Widerstandswerte der Widerstände R1 bis R4 werden durch Laserbearbeitung getrimmt, um die Verstärkungen der Detektionssignale einzustellen, damit die Empfindlichkeiten der Photodioden D1 bis D4 gewichtet werden.The resistance values of the resistors R1 to R4 are made by laser machining trimmed to adjust the gains of the detection signals so that the Sensitivities of the photodiodes D1 to D4 are weighted.

Die Ausgangsanschlüsse der Operationsverstärker OP1 bis OP4 sind mit einem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers über Widerstände R11 bis R14 entsprechend verbunden. Der Operationsverstärker OP10 summiert die Ausgangssignale (Spannungen) E1 bis E4 der entsprechenden Operationsverstärker OP1 bis OP4. Der Operationsverstärker OP10 besitzt einen Rückkopplungswiderstand R20. Daher wird der Summenwert (E1 + E2 + E3 + E4) mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt und als Sensorsignal (Ausgangsspannung V_OUT) an den Ausgangsanschluß des Operationsverstärker OP10 ausgegeben.The output connections of the operational amplifiers OP1 to OP4 are correspondingly connected to a non-inverting input of the operational amplifier via resistors R11 to R14. The operational amplifier OP10 sums the output signals (voltages) E1 to E4 of the corresponding operational amplifiers OP1 to OP4. The operational amplifier OP10 has a feedback resistor R20. Therefore, the sum value (E1 + E2 + E3 + E4) is amplified with a predetermined amplification factor and output as a sensor signal (output voltage V _OUT ) to the output terminal of the operational amplifier OP10.

Die Verstärkungsfaktoren der Verstärker OP1 bis OP4, d. h. die Wichtungskoeffizienten, sind k1 = 1, k2 = 0, k3 = 3, k4 = 5. Darüber hinaus kann der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers OP10 durch Ändern des Widerstandswerts des Widerstands R20 mittels Lasertrimmen eingestellt werden.The amplification factors of the amplifiers OP1 to OP4, i.e. H. the Weighting coefficients are k1 = 1, k2 = 0, k3 = 3, k4 = 5. In addition, the Gain of the operational amplifier OP10 by changing the Resistance value of the resistor R20 can be set by means of laser trimming.

Nachfolgend wird eine Betriebsweise des Sonnenlichtsensors 1 beschrieben.An operation of the sunlight sensor 1 will be described below.

Gemäß Fig. 2 strahlt auf die Oberfläche 4a der optischen Linse einfallendes Licht durch die optische Linse 4. Ein Teil des Lichtstrahls von der Linse 4 wird durch die Blende 5 gestoppt und der andere Teil des Strahls geht durch die Blende 26 und trifft auf die Photodioden D1 bis D4 des Sensorchips 3. In Abhängigkeit von dem anderen Teil des Lichtstrahls geben die Photodioden D1 bis D4 die Detektionssignale E1 bis E4 aus. D.h. das Licht tritt in die optische Linse 4 ein und geht durch sie hindurch, wobei der Lichtpfad durch die Gestalt und den Brechungsindex der Linse 4 geändert wird und das Licht als Lichtstrahl zu dem Sensorchip 3 emittiert wird. Der Lichtstrahl geht durch die Blende 26 der Blendenplatte 5 und erreicht den Sensorchip 3. Bei diesem Aufbau kann man durch Schaffen eines Hohlabschnitts 27 in der unteren Fläche der Linse 4 Licht in horizontaler Richtung (Höhenwinkel = 0°) in den Sensorchip 3 einfallen lassen.According to FIG. 2, light incident on the surface 4 a of the optical lens radiates through the optical lens 4 . Part of the light beam from the lens 4 is stopped by the aperture 5 and the other part of the beam passes through the aperture 26 and strikes the photodiodes D1 to D4 of the sensor chip 3 . Depending on the other part of the light beam, the photodiodes D1 to D4 output the detection signals E1 to E4. That is, the light enters the optical lens 4 and passes through it, the light path being changed by the shape and the refractive index of the lens 4 and the light being emitted as a light beam to the sensor chip 3 . The light beam passes through the aperture 26 of the aperture plate 5 and reaches the sensor chip 3 . With this construction, by creating a hollow section 27 in the lower surface of the lens 4, light in the horizontal direction (elevation angle = 0 °) can be incident on the sensor chip 3 .

Fig. 7 ist eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Funktion der optischen Linse 4. Fig. 7 is a partial cross-sectional view of the first embodiment for illustrating the function of the optical lens 4.

Das mit einem Höhenwinkel von 0° einfallende Licht tritt in die Linse 4, die Linse 4 beugt den Lichtpfad und der emittierte Lichtstrahl trifft durch die Blende 26 auf den Sensorchip 3.The incident light with an elevation angle of 0 ° enters the lens 4 , the lens 4 bends the light path and the emitted light beam strikes the sensor chip 3 through the aperture 26 .

Fig. 8 ist eine Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine Lichtauftrefffläche auf dem Lichtempfangsbereich 11 des Sensorchips 3 zeigt, wenn der Höhenwinkel 0° beträgt. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, trifft das Licht auf einen Randabschnitt des Lichtempfangsbereichs 11 des Sensorchips 3. Fig. 8 is an illustration of the first embodiment directed to the light receiving region 11 of the sensor chip 3 is a light incident surface, when the elevation angle is 0 °. As shown in FIG. 8, the light strikes an edge portion of the light receiving area 11 of the sensor chip 3 .

Fig. 9 ist eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Funktion der optischen Linse 4. Fig. 9 is a partial cross-sectional view of the first embodiment for illustrating the function of the optical lens 4.

Das mit einem Höhenwinkel von 40° einfallende Licht tritt in die Linse 4, die Linse 4 streut das Licht und der emittierte Lichtstrahl trifft durch die Blende 26 auf den Sensorchip 3.The incident light with an elevation angle of 40 ° enters the lens 4 , the lens 4 scatters the light and the emitted light beam strikes the sensor chip 3 through the aperture 26 .

Fig. 10 ist eine Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine Lichtauftrefffläche auf dem Lichtempfangsbereich 11 des Sensorchips 3 zeigt, wenn der Höhenwinkel 40° beträgt. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, trifft das Licht etwa auf die halbe Fläche des Lichtempfangsbereichs 11 des Sensorchips 3 (linke Hälfte in Fig. 10). Fig. 10 is an illustration of the first embodiment directed to the light receiving region 11 of the sensor chip 3 is a light incident surface, when the elevation angle is 40 °. As shown in FIG. 10, the light strikes approximately half the area of the light receiving region 11 of the sensor chip 3 (left half in FIG. 10).

Fig. 11 ist eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Funktion der optischen Linse 4. Fig. 11 is a partial cross-sectional view of the first embodiment for illustrating the function of the optical lens 4.

Das mit einem Höhenwinkel von 90° (Einfallswinkel = 0°) einfallende Licht tritt in die Linse, die Linse 4 streut das Licht und der emittierte Lichtstrahl trifft durch die Blende 26 auf den Sensorchip 3, wobei ein Teil des Lichts durch die Blendenplatte 5 gestoppt wird, welcher die Photodiode 4 erreichen würde, wenn die Blendenplatte 5 nicht vorhanden wäre.The incident light with an elevation angle of 90 ° (angle of incidence = 0 °) enters the lens, the lens 4 scatters the light and the emitted light beam strikes the sensor chip 3 through the aperture 26 , a portion of the light being stopped by the aperture plate 5 which would reach the photodiode 4 if the aperture plate 5 were not present.

Fig. 12 ist eine Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine Lichtauftrefffläche auf den Lichtempfangsbereich 11 des Sensorchips 3 zeigt, wenn der Höhenwinkel 90° beträgt. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, trifft der Lichtstrahl auf einen Mittelabschnitt des Lichtempfangsbereichs 11 des Sensorchips 3. Wie sich aus den Fig. 7, 9 und 11 deutlich ergibt, liegt, wenn der Höhenwinkel gering ist, die Lichtauftrefffläche auf der gegenüberliegenden Seite der Einfallsseite auf dem Lichtempfangsbereich 11. Fig. 12 is an illustration of the first embodiment directed to the light receiving region 11 of the sensor chip 3 is a light incident surface, when the elevation angle is 90 °. As shown in FIG. 12, the light beam strikes a central portion of the light receiving area 11 of the sensor chip 3 . As clearly shown in FIGS. 7, 9 and 11, if the elevation angle is small, the light incidence surface is on the opposite side of the incident side on the light receiving area 11 .

Wie bereits erwähnt trifft der Lichtstrahl, dessen Menge durch die Lichtmengenregelfunktion mit der optischen Linse 4 und der Blendenplatte 5 geregelt wird, auf den Lichtempfangsbereich 11, wobei sich die Lichtauftrefffläche entsprechend dem Höhenwinkel des einfallenden Lichts ändert.As already mentioned, the light beam, the amount of which is regulated by the light quantity control function with the optical lens 4 and the diaphragm plate 5 , strikes the light receiving region 11 , the light incident surface changing in accordance with the height angle of the incident light.

Fig. 13 ist eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die die Charakteristiken der von dem Sensorchip 3 empfangenen Lichtmengen unter Berücksichtigung des Höhenwinkels des einfallenden Lichts (Richtwirkung) für die Fälle, daß die optische Linse vorhanden ist und nicht vorhanden ist, zeigt. Fig. 13 is a graphical representation of the first embodiment, showing the characteristics of the amounts of light received by the sensor chip 3 taking into account the elevation angle of the incident light (directivity) in the case where the optical lens is present and is not present.

In Fig. 13 stellt eine Kurve L1 die Charakteristik der Menge empfangenen Lichts dar, wenn die optische Linse 4 nicht vorhanden ist, und eine Kurve L2 stellt die Charakteristik der Menge empfangenen Lichts dar, wenn die optische Linse 4 vorhanden ist. Die Kurve L1 zeigt, daß die Menge empfangenen Lichts hoch ist, wenn der Höhenwinkel hoch ist, und fast Null ist, wenn der Höhenwinkel gering ist. Andererseits zeigt die Kurve L2, daß die Menge empfangenen Lichts herabgesetzt ist, wenn der Höhenwinkel hoch ist, und in einem gewissen Maße erhöht ist, wenn der Höhenwinkel gering ist. Daher wird die erste Lichtmengenregelfunktion durch die optische Linse 4 und die Blendenplatte 5 gewährleistet. Die optische Linse 4 erhöht die Menge empfangenen Lichts, wenn der Höhenwinkel gering ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist, wobei die Blendenplatte 5 nicht den von der optischen Linse 4 emittierten Lichtstrahl abschirmt. Andererseits hält die Blendenplatte 5 die Menge empfangenen Lichts gering, wenn der Höhenwinkel hoch ist, wie in Fig. 11 gezeigt ist, wobei die Blendenplatte 5 einen Randabschnitt des von der optischen Linse 4 emittierten Lichtstrahls abschirmt.In Fig. 13, curve L1 represents the characteristic of the amount of received light when the optical lens 4 is not present, and curve L2 represents the characteristic of the amount of received light when the optical lens 4 is present. Curve L1 shows that the amount of light received is high when the elevation angle is high and is almost zero when the elevation angle is low. On the other hand, curve L2 shows that the amount of light received is decreased when the elevation angle is high, and is increased to some extent when the elevation angle is low. Therefore, the first light quantity control function is ensured by the optical lens 4 and the diaphragm plate 5 . The optical lens 4 increases the amount of light received when the elevation angle is small, as shown in FIG. 7, and the diaphragm plate 5 does not shield the light beam emitted from the optical lens 4 . On the other hand, the diaphragm plate 5 keeps the amount of received light small when the elevation angle is high, as shown in FIG. 11, the diaphragm plate 5 shielding an edge portion of the light beam emitted from the optical lens 4 .

Diese Lichtmengen-(Richtwirkung)-Regelfunktion kann durch Justieren der Gestalt des Hohlabschnitts 27 der optischen Linse 4 und der Gestalt oder eines Abschnitts der Blendenplatte 5 kontrolliert werden, um eine gewünschte Richtwirkung zu gewährleisten. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch die Richtwirkung durch Einstellen der Widerstandswerte der Lasertrimmwiderstände R1 bis R4 geregelt, um die gewünschte Richtwirkung zu erzielen.This light quantity (directivity) control function can be controlled by adjusting the shape of the hollow section 27 of the optical lens 4 and the shape or a section of the diaphragm plate 5 in order to ensure a desired directivity. In this embodiment, however, the directivity is controlled by adjusting the resistance values of the laser trimming resistors R1 to R4 in order to achieve the desired directivity.

Es wird nun die Prozedur zum Erzielen einer gewünschten Richtwirkung beschrieben.It will now be the procedure to achieve a desired directivity described.

Fig. 14 ist eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine gewünschte Richtwirkung (resultierende Richtwirkung) zeigt. Fig. 14 is a graphical representation of the first embodiment, showing a desired directivity (directivity resulting).

Zunächst werden die optische Linse 4 mit einer vorbestimmten Linsencharakteristik, die Blendenplatte 5 und der Sensorchip 3 vor dem Trimmen zusammengebaut. Daraufhin werden die Photoströme der Photodioden D1 bis D4 gemessen, wobei der Höhenwinkel des Einfallslichts verändert wird. Dann werden die Lasertrimmwiderstände R1 bis R4 getrimmt, um für den Sensorausgang V_OUT mit der gewünschten Richtwirkung zu sorgen, wie in Fig. 14 gezeigt ist.First, the optical lens 4 with a predetermined lens characteristic, the diaphragm plate 5 and the sensor chip 3 are assembled before trimming. The photocurrents of the photodiodes D1 to D4 are then measured, the elevation angle of the incident light being changed. Then the laser trimming resistors R1 to R4 are trimmed to provide the sensor output V _OUT with the desired directivity, as shown in FIG. 14.

Fig. 15 ist eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die ein Meßergebnis der Ausgangsspannungen E1 bis E4 zeigt. L10 stellt die Änderung des Photostroms der Photodiode D1 mit dem Kreislichtempfangsbereich 12, L20 die Änderung des Photostroms der Photodiode D2 mit dem Ringlichtempfangsbereich 13, L30 die Änderung des Photostroms der Photodiode D3 mit dem Ringlichtempfangsbereich 14 und L40 die Änderung des Photostroms der Photodiode D4 mit dem Ringlichtempfangsbereich 15 dar. In Fig. 15 sind die Photoströme der Photodioden D1 und D2 bei großen Höhenwinkeln relativ hoch und bei kleinen Höhenwinkeln niedrig, wie durch L10 und L20 gezeigt ist. Andererseits sind die Photoströme der Photodioden D3 und D4 bei niedrigen Höhenwinkeln relativ hoch und bei mittleren sowie großen Höhenwinkeln verglichen mit den Photodioden D1 und D2 niedrig, wie durch L30 und L40 gezeigt ist. Fig. 15 is a graphical representation of the first embodiment, showing a measurement result of the output voltages E1 to E4. L10 represents the change in the photocurrent of the photodiode D1 with the circular light receiving area 12 , L20 represents the change in the photocurrent of the photodiode D2 with the ring light receiving area 13 , L30 represents the change in the photocurrent of the photodiode D3 with the ring light receiving area 14 and L40 represents the change in the photocurrent of the photodiode D4 with that Ring light receiving area 15. In Fig. 15, the photocurrents of the photodiodes D1 and D2 are relatively high at large elevation angles and low at small elevation angles, as shown by L10 and L20. On the other hand, the photocurrents of the photodiodes D3 and D4 are relatively high at low elevation angles and low at medium and large elevation angles compared to the photodiodes D1 and D2, as shown by L30 and L40.

Diese Charakteristiken werden durch die Gestalt und den Brechungsindex der optischen Linse 4 und der Blende 26 der Blendenplatte 5 erzielt, wie oben erwähnt ist. D.h. bei großen Höhenwinkeln werden die Photodioden D3 und D4 durch die Blende 26 von dem emittierten Lichtstrahl abgeschirmt und bei kleinen Höhenwinkeln werden die Lichtmengen zu den Photodioden D1 und D2 niedrig gehalten.These characteristics are achieved by the shape and refractive index of the optical lens 4 and the aperture 26 of the aperture plate 5 , as mentioned above. That is, at large elevation angles, the photodiodes D3 and D4 are shielded by the aperture 26 from the emitted light beam, and at small elevation angles, the amounts of light to the photodiodes D1 and D2 are kept low.

Die gewünschte Richtwirkung in dem in Fig. 14 gezeigten Ausgangssignal V_OUT erhält man durch Verstärken der in Fig. 15 gezeigten Photoströme mit Verstärkungsfaktoren, die durch die Verarbeitungsschaltung 70a getrimmt werden. Aus den Charakteristiken der Photoströme der Photodioden D1 bis D4 werden die Verstärkungsfaktoren als k1 = 1, k2 = 0, k3 = 3 und k4 = 5 bestimmt. Sodann werden die Lasertrimmwiderstände R1 bis R4 dem Lasertrimmprozeß unterworfen.The desired directivity in the output signal V _OUT shown in FIG. 14 is obtained by amplifying the photocurrents shown in FIG. 15 with amplification factors which are trimmed by the processing circuit 70 a. From the characteristics of the photocurrents of the photodiodes D1 to D4, the amplification factors are determined as k1 = 1, k2 = 0, k3 = 3 and k4 = 5. The laser trimming resistors R1 to R4 are then subjected to the laser trimming process.

Daraufhin summiert der Operationsverstärker OP10 die Ausgangsspannungen E1 bis E4, um das in Fig. 14 gezeigte Sensorausgangssignal V_OUT zu liefern. In Fig. 14 zeigt die Sensorausgangsspannung V_OUT einen Spitzenwert, wenn die Höhenwinkel zwischen 40° und 50° liegen, und einen niedrigen Spannungswert, wenn der Höhenwinkel gering ist. Diese Charakteristik gewährleistet in gleicher Weise eine andere Lichtmengen- (Richtwirkung)-Regelfunktion und entspricht einer Aufheizcharakteristik zum Regeln einer Klimaanlage (Fahrzeugklimaanlage) und sie wird entsprechend der Form des Fahrzeugs (insbesondere der Form der Frontwindschutzscheibe) bestimmt. The operational amplifier OP10 then sums the output voltages E1 to E4 to provide the sensor output signal V _OUT shown in FIG. 14. In Fig. 14, the sensor output voltage V _{OUT shows} a peak value when the elevation angle is between 40 ° and 50 ° and a low voltage value when the elevation angle is small. This characteristic likewise guarantees a different light quantity (directivity) control function and corresponds to a heating characteristic for regulating an air conditioning system (vehicle air conditioning system) and is determined in accordance with the shape of the vehicle (in particular the shape of the front windshield).

Wie oben erwähnt ist, wird bei dieser Ausführungsform die Lichtmengenregelfunktion durch die Gestalt der optischen Linse 4 und der Blende 26 und die andere Lichtmengenregelfunktion durch eine Vielzahl von Photodioden D1 bis D4 und die Verarbeitungsschaltung 70a gewährleistet, die die Verstärkungsfaktoren der Detektionssignale von den Photodioden D1 bis D4 regelt, um die Sensorausgangsspannung V_OUT zu liefern, die eine Summe der verstärkten Detektionssignale, deren Verstärkungsfaktoren getrimmt sind, darstellt.As mentioned above, the light quantity control function provided by the shape of the optical lens 4 and the diaphragm 26 and the other light quantity control function by a plurality of photodiodes D1 to D4 and the processing circuit 70 a in this embodiment, the gain factors of the detection signals from the photodiodes D1 through D4 controls to provide the sensor output voltage V _OUT , which is a sum of the amplified detection signals whose gain factors are trimmed.

Wie erwähnt werden bei der ersten Ausführungsform vier Photodioden D1 bis D4 in dem Lichtempfangsbereich 11 angeordnet und die Empfindlichkeiten der Photodioden D1 bis D4 unterschiedlich gewichtet. Daher kann, nachdem die optische Linse 4, die Blendenplatte 5 und der Sensorchip 3 vorbereitet bzw. hergestellt worden sind, die gewünschte Richtwirkung in dem Sensorausgangssignal V_OUT durch Gewichten der Detektionssignale von den Photodioden D1 bis D4 mittels Trimmen der Lasertrimmwiderstände R1 bis R4 zur Verfügung gestellt werden. Diese Verarbeitung ist einfacher als das nochmalige Herstellen bzw. Vorbereiten der optischen Linse 4. Darüber hinaus wird die Richtwirkung entsprechend der gewünschten Richtwirkung geregelt, die gemäß der Gestalt des unterschiedlichen Fahrzeugtyps bestimmt wird. Sodann ist dieser optische Sensor mit allen Fahrzeugen kompatibel, indem die Trimmwerte der Lasertrimmwiderstände R1 bis R4 für jeden Fahrzeugtyp bestimmt werden.As mentioned in the first embodiment, four photodiodes D1 to D4 are arranged in the light receiving region 11 and the sensitivities of the photodiodes D1 to D4 are weighted differently. Therefore, after the optical lens 4 , the aperture plate 5 and the sensor chip 3 have been prepared, the desired directivity in the sensor output signal V _{OUT can be made available} by weighting the detection signals from the photodiodes D1 to D4 by trimming the laser trimming resistors R1 to R4 be put. This processing is simpler than the repeated production or preparation of the optical lens 4 . In addition, the directivity is regulated in accordance with the desired directivity, which is determined in accordance with the shape of the different vehicle type. This optical sensor is then compatible with all vehicles by determining the trim values of the laser trim resistors R1 to R4 for each vehicle type.

Darüber hinaus werden die entsprechenden Photodioden koaxial ausgebildet, so daß eine Tendenz besteht, daß die Richtwirkungen der entsprechenden Photodioden D1 bis D4 bezüglich des Höhenwinkels nicht einer Orientierung des einfallenden Lichts unterworfen sind. D.h. der in dem Fahrzeug montierte optische Sensor detektiert das Sonnenlicht, dessen Orientierungswinkel variiert. Die koaxial angeordneten Photodioden D1 bis D4 genügen der Charakteristik eines konstanten Orientierungswinkels. Daher kann die konstante Richtwirkung betreffend den Höhenwinkel unabhängig von der Orientierung der Sonne erhalten werden. In addition, the corresponding photodiodes are formed coaxially, so that there is a tendency that the directional effects of the corresponding photodiodes D1 to D4 not an orientation of the incident light with respect to the elevation angle are subject. I.e. the optical sensor installed in the vehicle detects this Sunlight, the orientation angle of which varies. The coaxially arranged Photodiodes D1 to D4 meet the characteristic of a constant Orientation angle. Therefore, the constant directivity regarding the Elevation angles can be obtained regardless of the orientation of the sun.

Diese Ausführungsform ist beschrieben, um die gewünschte Richtwirkung entsprechend der Aufheizcharakteristik der Klimaanlage zu erhatten. Diese Erfindung ist jedoch auch auf andere optische Sensoren zum Messen einer Lichtmenge, deren Richtwirkung geregelt wird, anwendbar.This embodiment is described to achieve the desired directivity according to the heating characteristics of the air conditioning system. This invention However, is also applicable to other optical sensors for measuring an amount of light, the Directivity is regulated, applicable.

Nachfolgend werden Modifikationen beschrieben.Modifications are described below.

Die Fig. 16 bis 18 sind Draufsichten auf Sensorchips von Modifikationen. Figs. 16 to 18 are plan views of the sensor chip of modifications.

Bezüglich des Aufbaus des Sensorchips 3 ist der Lichtempfangsbereich 11 in vier Abschnitte geteilt. Eine größere Anzahl an Abschnitten schafft jedoch einen Freiheitsgrad beim Gestalten des Sensorchips. Beispielsweise ergeben, wie in Fig. 16 gezeigt ist, in einer Matrix angeordnete Photodioden 28 einen solchen Sensorchip 163. Darüber hinaus umfaßt, wie in Fig. 17 gezeigt ist, der Sensorchip 173 Photodioden 29, die so angeordnet sind, daß eine Zentrumskreisstruktur und Ringstrukturen gleichwinklig geteilt sind.With regard to the construction of the sensor chip 3 , the light receiving area 11 is divided into four sections. However, a larger number of sections creates a degree of freedom in the design of the sensor chip. For example, as shown in FIG. 16, photodiodes 28 arranged in a matrix result in such a sensor chip 163 . In addition, as shown in Fig. 17, the sensor chip 173 includes photodiodes 29 which are arranged so that a center circle structure and ring structures are equally divided.

Ferner sorgt, wie in Fig. 18 gezeigt ist, der Sensorchip 183 für eine Vielzahl von Richtwirkungen. Der Sensorchip 183 umfaßt einen Kreislichtempfangsbereich 30 in der Mitte der Oberfläche des Sensorchips 183, Bogenlichtempfangsbereiche 31 bis 34 und Außenbogenlichtempfangsbereiche 35 bis 38, wobei die Bogenlichtempfangsbereiche 31 bis 34 von dem Kreislichtempfangsbereich 30 durch eine Distanz d1 beabstandet sind.Furthermore, as shown in FIG. 18, the sensor chip 183 provides a multitude of directional effects. The sensor chip 183 comprises a circular light receiving area 30 in the middle of the surface of the sensor chip 183 , arc light receiving areas 31 to 34 and external arc light receiving areas 35 to 38 , the arc light receiving areas 31 to 34 being spaced apart from the circular light receiving area 30 by a distance d1.

Das Detektionssignal von dem Kreislichtempfangsbereich 30 wird verwendet, um eine Richtwirkung (I) zu liefern, und die Detektionssignale von dem Kreislichtempfangsbereich 30 und den Bogenlichtempfangsbereichen 31 bis 38 werden verwendet, um eine Richtwirkung (II) zu liefern. The detection signal from the circular light receiving area 30 is used to provide directivity (I), and the detection signals from the circular light receiving area 30 and the arc light receiving areas 31 to 38 are used to provide directivity (II).

Fig. 19 ist eine graphische Darstellung der Modifikation, die die Richtwirkungen (I) und (II) zeigt. Fig. 19 is a graphical representation of the modification showing the directives (I) and (II).

Bei der Richtwirkung (I) ist die Empfindlichkeit bei einem geringen Höhenwinkel gering und bei einem großen Höhenwinkel hoch. Andererseits zeigt die Richtwirkung (II) eine Spitzenempfindlichkeit um den Höhenwinkel von 35° und geringe Empfindlichkeiten bei kleinen Winkeln.With the directivity (I) the sensitivity is at a small elevation angle low and high at a large elevation angle. On the other hand, the directivity shows (II) a peak sensitivity around the elevation angle of 35 ° and low Sensitivities at small angles.

Eine Vielzahl von Richtwirkungen sorgt für unterschiedliche Regelungen. Beispielsweise wird die Richtwirkung (I) zum Steuern bzw. Regeln des An- und Abschaltens von Scheinwerfern (nicht gezeigt) und die Richtwirkung (II) zum Regeln der Klimaanlage (nicht gezeigt) wie bereits erwähnt verwendet. D.h. ein Sensorchip 183 gibt zwei unterschiedliche Sensorsignale mit unterschiedlichen Richtwirkungen aus, so daß die räumliche Effizienz bzw. Einsparung bei der Bereitstellung des optischen Sensors auf einer Trennwand 10 hoch ist.A variety of directional effects ensure different regulations. For example, the directivity (I) is used to control the switching of headlights on and off (not shown) and the directivity (II) is used to regulate the air conditioning system (not shown) as already mentioned. That is, a sensor chip 183 outputs two different sensor signals with different directional effects, so that the spatial efficiency or savings in providing the optical sensor on a partition 10 is high.

Um ein Sensorsignal mit der Richtwirkung (I) zu erhalten, wird ein Transistor, der von dem Transistor Q2 unterschiedlich ist, hinsichtlich des Transistors Q1 in einem Miller-Stromkreis einschließlich D1 gemäß der später erläuterten Fig. 23 verwendet, wobei das Miller-Stromverhältnis in dem verwendeten Transistor eingestellt wird.In order to obtain a sensor signal with directivity (I), a transistor different from transistor Q2 is used with respect to transistor Q1 in a Miller circuit including D1 according to FIG. 23 explained later, with the Miller current ratio in the transistor used is set.

Fig. 28 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Modifikation. Eine Verarbeitungsschaltung 70b ist ähnlich der in Fig. 6 gezeigten Verarbeitungsschaltung 70a. Der Unterschied ist, daß acht I-V-Wandlerschaltungen mit jeweils einer Photodiode und einem Operationsverstärker mit Rückkopplungswiderstand vorgesehen sind und ein Ausgangssignal E31 des Operationsverstärkers OP31 unabhängig als das Sensorsignal V_OUTI mit der Richtwirkung (I) ausgegeben wird. Andererseits summiert der Operationsverstärker OP40 die Ausgangssignale E31 bis E38 der Operationsverstärker OP31 bis OP38 und gibt das Sensorsignal V_OUTII mit der Richtwirkung (II) aus. Fig. 28 is a schematic circuit diagram of a modification. A processing circuit 70 b is similar to the processing circuit 70 a shown in FIG. 6. The difference is that eight IV converter circuits are provided, each with a photodiode and an operational amplifier with feedback resistor, and an output signal E31 of the operational amplifier OP31 is output independently as the sensor signal V _OUTI with the directional effect (I). On the other hand, the operational amplifier OP40 sums the output signals E31 to E38 of the operational amplifiers OP31 to OP38 and outputs the sensor signal V _OUTII with the directivity (II).

In Fig. 18 ist die Verarbeitungsschaltung 70b zwischen dem Kreislichtempfangsbereich 30 und dem Bogenlichtempfangsbereich 34 vorgesehen, da durch den Abstand d1 eine Fläche bzw. ein Raum 39 zwischen dem Kreislichtempfangsbereich 30 und den Bogenlichtempfangsbereichen 31 bis 34 vorhanden ist. Der Raum 39 trägt nicht zur Erzielung der Richtwirkung II bei, was indirekt bei der ersten Ausführungsform angedeutet wurde. D.h. bei der ersten Ausführungsform ist der Verstärkungsfaktor k2 des Operationsverstärkers OP2 0. Dieser tote Raum wird dann verwendet, um die Verarbeitungsschaltung 70b anzuordnen, damit die Raumeffizienz in dem Schaltungsbildungsbereich 71 auf dem Sensorchip 183 erhöht wird, was zur Miniaturisierung des optischen Sensors beiträgt.In FIG. 18, the processing circuit 70 b is provided between the circular light receiving area 30 and the arc light receiving area 34 , since the distance d1 means that there is an area or space 39 between the circular light receiving area 30 and the arc light receiving areas 31 to 34 . The space 39 does not contribute to achieving the directional effect II, which was indicated indirectly in the first embodiment. That is, with the first embodiment, the gain K2 of the operational amplifier OP2 0. This dead space is then used to arrange the processing circuit 70 b, so that the space efficiency is increased in the circuit formation region 71 on the sensor chip 183, which contributes to miniaturization of the optical sensor.

Die Fig. 20 bis 22 sind Draufsichten von Modifikationen. Figs. 20 to 22 are plan views of modifications.

Die Gestalt des Schlitzes in der Schlitz- bzw. Blendenplatte kann modifiziert werden. Nach Fig. 20 ist ein quadratischer Schlitz (Durchgangsloch) 40 in der Blendenplatte 205 ausgebildet. Nach Fig. 21 ist ein L-förmiger Schlitz (Durchgangsloch) 41 in der Blendenplatte 215 ausgebildet. Nach Fig. 22 ist ein Balkenschlitz (Durchgangsloch) 42 in der Blendenplatte 225 ausgebildet.The shape of the slot in the slot or diaphragm plate can be modified. According to Fig. 20, a square slot (through hole) is formed in the aperture plate 205 40th According to FIG. 21, an L-shaped slot (through hole) is formed in the aperture plate 215 41st Of FIG. 22 is a bar slot (through hole) is formed in the aperture plate 225 42nd

Darüber hinaus werden bei dem Aufbau des optischen Sensors der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform sowohl die Blendenplatte 5 als auch die optische Linse 4 verwendet, um die Lichtmengenregelfunktion zu erzielen. Es liefert aber jeder der Blendenplatte 5 und der optischen Linse eine solche Lichtmengenregelfunktion. Mit anderen Worten, entweder auf die Blendenplatte 5 oder die optische Linse 4 kann verzichtet werden. Hinsichtlich des Freiheitsgrads beim Gestalten des optischen Sensors ist es besser, daß sowohl die Blendenplatte 5 als auch die optische Linse 4 vorgesehen werden. In addition, in the construction of the optical sensor of the first embodiment shown in FIG. 2, both the diaphragm plate 5 and the optical lens 4 are used to achieve the light quantity control function. However, it provides such a light quantity control function to each of the diaphragm plate 5 and the optical lens. In other words, either the diaphragm plate 5 or the optical lens 4 can be dispensed with. With regard to the degree of freedom when designing the optical sensor, it is better that both the diaphragm plate 5 and the optical lens 4 are provided.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Fig. 23 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer zweiten Ausführungsform. Fig. 23 is a schematic circuit diagram of a second embodiment.

Der optische Sensor der zweiten Ausführungsform ist im wesentlichen der gleiche wie der der ersten Ausführungsform. Der Unterschied besteht darin, daß eine Verarbeitungsschaltung 70c mit Miller-Stromkreisen anstelle der Verarbeitungsschaltung 70a verwendet wird.The optical sensor of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. The difference is that a processing circuit 70 c with Miller circuits is used instead of the processing circuit 70 a.

Bei der Verarbeitungsschaltung 70c werden die Verstärkungsfaktoren der Detektionssignale geregelt, indem Miller-Stromverhältnisse in Miller-Stromkreisen geregelt werden.In the processing circuit 70 c, the amplification factors of the detection signals are regulated by regulating Miller current ratios in Miller circuits.

In Fig. 23 ist die Photodiode D1 mit einem Miller-Stromkreis 231, der die Transistoren Q1 und Q2 enthält, verbunden, um den Photostrom I_D1 mit dem geregelten Verstärkungsfaktor zu verstärken. In ähnlicher Weise ist die Photodiode D2 mit einem Miller-Stromkreis 232, der die Transistoren Q3 und Q4 umfaßt, verbunden, um den Photostrom I_D2 mit dem geregelten Verstärkungsfaktor zu verstärken. Darüber hinaus ist die Photodiode D3 mit einem Miller-Stromkreis 233, der die Transistoren Q5 und Q6 umfaßt, verbunden, um den Photostrom I_D3 mit dem geregelten Verstärkungsfaktor zu verstärken. Ferner ist die Photodiode D4 mit einem Miller-Stromkreis 234, der die Transistoren Q7 und Q8 umfaßt, verbunden, um den Photostrom I_D4 mit dem geregelten Verstärkungsfaktor zu verstärken. Darüber hinaus sind die Emitter der Transistoren Q1, Q3 und Q4 an Masse angeschlossen, und die Kollektoren der Transistoren Q2, Q4, Q6 und Q8 sind an den Kollektor eines Transistors Q9 eines Miller-Stromkreises 235, der ferner den Transistor Q10 umfaßt, angeschlossen.In Fig. 23, the photodiode D1 is connected to a Miller circuit 231 , which includes the transistors Q1 and Q2, to amplify the photocurrent I _D1 with the regulated gain. Similarly, photodiode D2 is connected to a Miller circuit 232 , including transistors Q3 and Q4, to amplify photocurrent I _D2 with the regulated gain. In addition, the photodiode D3 is connected to a Miller circuit 233 , which includes the transistors Q5 and Q6, in order to amplify the photocurrent I _D3 with the regulated amplification factor. Furthermore, the photodiode D4 is connected to a Miller circuit 234 , which includes the transistors Q7 and Q8, in order to amplify the photocurrent I _D4 with the regulated amplification factor. In addition, the emitters of transistors Q1, Q3 and Q4 are connected to ground and the collectors of transistors Q2, Q4, Q6 and Q8 are connected to the collector of a transistor Q9 of a Miller circuit 235 , which further comprises transistor Q10.

Bei den Transistoren Q2, Q4, Q6 und Q8 können die Flächen bzw. Bereiche der Emitter getrimmt werden, so daß durch Einstellen der Bereiche der Emitter der Transistoren Q2, Q4, Q6 und Q8 die Miller-Stromverhältnisse der Miller-Stromkreise 231 bis 234 geregelt werden können. Tatsächlich werden bei dem Ausbildungsprozeß des Sensorchips 3 dieser Ausführungsform die Bereiche der Emitter der Transistoren Q2, Q4, Q6 und Q8 differenziert. Diese Einstellung bringt die Verstärkungsfaktoren k1, k2, k3 und k4 der Detektionssignale von den Photodioden D1 bis D4, wobei die Verstärkungsfaktoren als ähnlich zu der ersten Ausführungsform festgelegt werden, damit die gewünschte, in Fig. 14 gezeigte Richtwirkung erzielt wird. Das Sensorsignal I_OUT kann durch Trimmen eines Widerstands (nicht gezeigt) mit einem Laserlicht eingestellt werden.With the transistors Q2, Q4, Q6 and Q8, the areas of the emitters can be trimmed so that the Miller current ratios of the Miller circuits 231 to 234 are regulated by adjusting the areas of the emitters of the transistors Q2, Q4, Q6 and Q8 can be. In fact, in the process of forming the sensor chip 3 of this embodiment, the areas of the emitters of the transistors Q2, Q4, Q6 and Q8 are differentiated. This setting brings the gains k1, k2, k3 and k4 of the detection signals from the photodiodes D1 to D4, the gains being set to be similar to the first embodiment in order to achieve the desired directivity shown in FIG. 14. The sensor signal I _OUT can be adjusted by trimming a resistor (not shown) with a laser light.

Wie erwähnt werden bei der zweiten Ausführungsform die Verstärkungsfaktoren der Detektionssignale von den Photodioden D1 bis D4 durch Trimmen der Bereiche der Emitter der Transistoren Q2, Q4, Q6 und Q8 während des Gestaltungsprozesses des Sensorchips eingestellt, um zur Erzielung der gewünschten Richtwirkung für Wichtung zu sorgen.As mentioned in the second embodiment, the gain factors of the detection signals from the photodiodes D1 to D4 by trimming the areas of the Emitters of transistors Q2, Q4, Q6 and Q8 during the design process of the Sensor chips set to achieve the desired directivity for weighting to care.

Dritte AusführungsformThird embodiment

Fig. 24A ist eine Draufsicht eines Sensorchips einer dritten Ausführungsform und Fig. 24B ist eine Querschnittsseitenansicht des Sensorchips von Fig. 24A, betrachtet entlang der Linie B-B. Bei der dritten Ausführungsform werden die Empfindlichkeiten der Photodioden D1 bis D4 durch unabhängiges Regeln der Mengen einfallenden Lichts auf die entsprechenden Photodioden D1 bis D4 geregelt. FIG. 24A is a plan view of a sensor chip of a third embodiment and Fig. 24B is a cross-sectional side view of the sensor chip of FIG. 24A, taken along line BB. In the third embodiment, the sensitivities of the photodiodes D1 to D4 are regulated by independently controlling the amounts of incident light on the corresponding photodiodes D1 to D4.

In Fig. 24A ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform in der obersten bzw. oben liegenden Oberflächenschicht aus n-Siliziumsubstrat 16 ein kreisförmiger p-Be reich 17 ausgebildet, und Ring-p-Bereiche 18, 19 und 20 sind um diesen ausgebildet. Auf der Grundfläche des n-Siliziumsubstrats 16 ist eine Kathodenelektrode 21 ausgebildet, und Anodenelektroden 22, 23, 24 und 25 sind auf den p-Bereichen 17, 18, 19 und 20 vorgesehen. Daher ist die Photodiode D1 an dem p-Bereich 17, die Photodiode D2 an dem p-Bereich 18, die Photodiode D3 an dem p-Bereich 19 und die Photodiode D4 an dem p-Bereich 20 ausgebildet, so daß, wenn Licht auf die entsprechenden Bereiche 12 bis 15 auftrifft, die Detektionssignale (Photoströme) entsprechend den Lichtmengen erzeugt werden.In Fig. 24A is similar to 16, a circular in the first embodiment on the top or overhead surface layer of n-type silicon substrate p-Be rich 17 is formed, and ring-p-regions 18, 19 and 20 are formed around these. A cathode electrode 21 is formed on the base surface of the n-type silicon substrate 16 , and anode electrodes 22 , 23 , 24 and 25 are provided on the p regions 17 , 18 , 19 and 20 . Therefore, the photodiode D1 is formed on the p region 17 , the photodiode D2 on the p region 18 , the photodiode D3 on the p region 19 and the photodiode D4 on the p region 20 , so that when light is applied to the corresponding areas 12 to 15 strikes, the detection signals (photocurrents) are generated in accordance with the amounts of light.

Darüber hinaus werden Aluminiumfilme 51, 52, 53 und 54 auf den Photodioden D1, D2, D3 bzw. D4 ausgebildet, so daß das Verhältnis der Größen der Photoströme I_D1, I_D2, I_D3 und I_D4 zu 1 : 0 : 3 : 5 wird, wenn Licht darauf gleichmäßig einfällt. Der Aluminiumfilm 50 wird durch Abscheiden von Aluminium gebildet, und unnötige Abschnitte werden durch Ätzen entfernt.In addition, aluminum films 51 , 52 , 53 and 54 are formed on the photodiodes D1, D2, D3 and D4, respectively, so that the ratio of the sizes of the photocurrents I _D1 , I _D2 , I _D3 and I _D4 to 1: 0: 3: 5 becomes when light falls on it evenly. The aluminum film 50 is formed by depositing aluminum, and unnecessary portions are removed by etching.

Wie erwähnt werden die Empfindlichkeiten der Photodioden D1 bis D4 durch Bilden der Aluminiumfilme 51 bis 54, die undurchlässig sind, gewichtet, um das Verhältnis der Größen der Photoströme I_D1, I_D2, I_D3 und I_D4 einzustellen. Das Verhältnis wird durch das Vorhandensein und Nichtvorhandensein des Aluminiumfilms 50 auf den Lichtempfangsflächen der Photodioden D1 bis D4 geregelt.As mentioned, the sensitivities of the photodiodes D1 to D4 are weighted by forming the aluminum films 51 to 54 , which are opaque, to adjust the ratio of the sizes of the photocurrents I _D1 , I _D2 , I _D3 and I _D4 . The ratio is controlled by the presence and absence of the aluminum film 50 on the light receiving surfaces of the photodiodes D1 to D4.

Fig. 25A ist eine Draufsicht eines Sensorchips einer dritten Ausführungsform und Fig. 25B ist eine Querschnittsseitenansicht des Sensorchips gemäß Fig. 25A betrachtet entlang einer Linie C-C. FIG. 25A is a plan view of a sensor chip of a third embodiment and Fig. 25B is considered a cross-sectional side view of the sensor chip shown in FIG. 25A taken along a line CC.

Auf der oben liegenden Oberfläche des Sensorchips 253 wird ein lichtdurchlässiger Siliziumdioxidfilm 60 ausgebildet. Die Dicken t1 bis t4 der entsprechenden Photodioden D1 bis D4 sind unterschiedlich, um die Durchlässigkeiten zu regeln, wobei t2 < t1 < t3 < t4 ist. Insbesondere werden die Dicken t1, t2, t3 und t4 so bestimmt, daß sie das Verhältnis der Photoströme I_D1, I_D2, I_D3 und I_D4 von 1 : 0 : 3 : 5 besitzen, wenn Licht auf sie gleichmäßig fällt. Der Siliziumdioxidfilm 60 kann teilweise mit der in Fig. 24A gezeigten Strukturierung ausgebildet werden.A translucent silicon dioxide film 60 is formed on the upper surface of the sensor chip 253 . The thicknesses t1 to t4 of the corresponding photodiodes D1 to D4 are different in order to regulate the transmissions, where t2 <t1 <t3 <t4. In particular, the thicknesses t1, t2, t3 and t4 are determined so that they have the ratio of the photocurrents I _D1 , I _D2 , I _D3 and I _D4 of 1: 0: 3: 5 when light falls on them uniformly. The silicon dioxide film 60 can be partially formed with the pattern shown in FIG. 24A.

Fig. 26A ist eine Draufsicht eines Sensorchips einer dritten Ausführungsform und Fig. 26B ist eine Querschnittsansicht des Sensorchips nach Fig. 26A betrachtet entlang der Linie D-D. FIG. 26A is a plan view of a sensor chip of a third embodiment and Fig. 26B is a cross-sectional view of the sensor chip of FIG. 26A taken along line DD.

In einer oben liegenden Oberflächenschicht eines n-Siliziumsubstrats 16 wird ein kreisförmiger p-Bereich 17' gebildet, und Ring-p-Bereiche 18', 19' und 20' werden um ihn gebildet, wobei die Verunreinigungsmengen differenziert werden, um das Verhältnis der Photoströme I_D1, I_D2, I_D3 und I_D4 zu 1 : 0 : 3 : 5 zu machen, wenn Licht darauf gleichmäßig einfällt, um die Empfindlichkeiten der Photodioden D1 bis D4 zu gewichten.A circular p-type region 17 'is formed in an overlying surface layer of an n-type silicon substrate 16 , and ring p-type regions 18 ', 19 'and 20 ' are formed around it, differentiating the amounts of impurities by the ratio of the photocurrents Make I _D1 , I _D2 , I _D3 and I _D4 1: 0: 3: 5 when light is incident on them evenly in order to weight the sensitivities of the photodiodes D1 to D4.

Bei den oben genannten Ausführungsformen werden Photodioden D1 bis D4 als Photodetektoren verwendet. Es können aber auch andere Photodetektoren, wie etwa Phototransistoren, in ähnlicher Weise verwendet werden.In the above embodiments, photodiodes D1 to D4 are used as Photodetectors used. However, other photodetectors, such as Phototransistors can be used in a similar way.

Claims

1. Optischer Sensor umfassend:
eine optische Detektionseinrichtung mit einer Vielzahl von Photodetektoren zum Empfangen von Licht und Erzeugen von Detektionssignalen,
eine Lichtmengensteuer- bzw. -regeleinrichtung, die über der optischen Detektionseinrichtung angeordnet ist, zum Steuern bzw. Regeln der Mengen des Lichts zu den Photodetektoren entsprechend einem Einfallswinkel des Lichts und
eine Wichtungseinrichtung zum entsprechenden Wichten der Empfindlichkeiten der Photodetektoren und Ausgeben eines gewichteten Detektionssignals aus den Detektionssignalen, wobei eine Charakteristik des gewichteten Detektionssignals entsprechend dem Einfallswinkel variiert.1. Optical sensor comprising:
an optical detection device with a multiplicity of photodetectors for receiving light and generating detection signals,
a light quantity control device, which is arranged above the optical detection device, for controlling the quantity of light to the photodetectors according to an angle of incidence of the light and
a weighting device for correspondingly weighting the sensitivities of the photodetectors and outputting a weighted detection signal from the detection signals, a characteristic of the weighted detection signal varying in accordance with the angle of incidence.

2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, wobei die Wichtungseinrichtung eine Signalverarbeitungsschaltung zum Regeln der Verstärkungsfaktoren der Detektionssignale umfaßt.2. Optical sensor according to claim 1, wherein the weighting device Signal processing circuit for regulating the amplification factors of the Detection signals includes.

3. Optischer Sensor nach Anspruch 1, wobei die Wichtungseinrichtung auf der optischen Detektionseinrichtung ein Filmmittel zum Steuern bzw. Regeln der Lichtdurchlässigkeiten der Abschnitte des Filmmittels oberhalb der entsprechenden Photodetektoren umfaßt.3. Optical sensor according to claim 1, wherein the weighting device on the optical detection device a film means for controlling or regulating the Translucency of the sections of the film above the corresponding photodetectors.

4. Optischer Sensor nach Anspruch 3, wobei das Filmmittel ein undurchlässiges Filmmittel auf der optischen Detektionseinrichtung zum Steuern bzw. Regeln der Lichtmengen zu den entsprechenden Photodetektoren durch Regeln der Verhältnisse zwischen dem Vorhandensein und Nichtvorhandensein des undurchlässigen Filmmittels pro Einheitsfläche auf Abschnitten des Filmmittels oberhalb der entsprechenden Photodetektoren umfaßt.4. Optical sensor according to claim 3, wherein the film means an impermeable Film means on the optical detection device for controlling or regulating the Amounts of light to the corresponding photodetectors by regulating the Relationships between the presence and absence of the impermeable film medium per unit area on portions of the film medium includes above the corresponding photodetectors.

5. Optischer Sensor nach Anspruch 3, wobei das Filmmittel einen lichtdurchlässigen Film umfaßt, der die Lichtdurchlässigkeit durch Steuern der Dicken der Abschnitte des lichtdurchlässigen Films oberhalb der entsprechenden Photodetektoren steuert.5. Optical sensor according to claim 3, wherein the film means a translucent Film comprising the light transmittance by controlling the thicknesses of the Portions of the translucent film above the corresponding one Controls photodetectors.

6. Optischer Sensor nach Anspruch 1, wobei die Lichtmengenregeleinrichtung eine Meniskuslinse umfaßt.6. Optical sensor according to claim 1, wherein the light quantity control device Meniscus lens includes.

7. Optischer Sensor nach Anspruch 1, wobei die Photodetektoren entsprechend unterschiedliche Ausgangscharakteristiken in Abhängigkeit von der gleichen Menge des Lichts besitzen.7. Optical sensor according to claim 1, wherein the photodetectors accordingly different output characteristics depending on the same Own quantity of light.

8. Optischer Sensor nach Anspruch 1, wobei die Photodetektoren koaxial angeordnet sind.8. Optical sensor according to claim 1, wherein the photodetectors are arranged coaxially are.

9. Optischer Sensor nach Anspruch 8 mit ferner einer Ausgabeschaltung zum Ausgeben eines der Detektionssignale von einem der Photodetektoren, der nahe des Zentrums der Photodetektoren angeordnet ist, als erstes Sonnenlichtmengendetektionssignal, das eine erste Menge des Lichts angibt, mit einer ersten Richtwirkung, wobei die Wichtungseinrichtung eine Signalverarbeitungsschaltung zum Regeln der Verstärkungsfaktoren der Detektionssignale und Ausgeben eines zweiten Sonnenlichtmengensignals, das eine zweite Menge des Lichts angibt, mit einer zweiten Richtwirkung umfaßt.9. Optical sensor according to claim 8, further comprising an output circuit for Output one of the detection signals from one of the photodetectors that is close the center of the photodetectors is arranged, first Sunlight amount detection signal indicating a first amount of light with a first directivity, the weighting device a Signal processing circuit for regulating the amplification factors of the Detection signals and outputting a second sunlight amount signal, the indicates a second amount of light, comprising a second directivity.

10. Optischer Sensor nach Anspruch 8, wobei einer der Photodetektoren, der nahe des Zentrums der Photodetektoren angeordnet ist, von den anderen Photodetektoren in einem vorbestimmten Abstand entfernt ist, und die Wichtungseinrichtung eine Signalverarbeitungsschaltung, die zwischen dem einen der Photodetektoren und den anderen Photodetektoren angeordnet ist, umfaßt.10. Optical sensor according to claim 8, wherein one of the photodetectors, the near the Center of the photodetectors is arranged by the other photodetectors in is a predetermined distance, and the weighting means Signal processing circuit between one of the photodetectors and the other photodetectors is arranged.

11. Optischer Sensor nach Anspruch 8, wobei die Lichtmengenregeleinrichtung die Mengen des Lichts zu den Photodetektoren derart regelt, daß die Detektionssignale von den anderen Photodetektoren einen ersten Satz an Größen zeigen, wenn der Einfallswinkel im wesentlichen Null ist, und einen zweiten Satz an Größen zeigen, wenn der Einfallswinkel von Null verschieden ist, welcher entsprechend geringer als der erste Satz an Größen ist.11. The optical sensor according to claim 8, wherein the light quantity control device Regulates amounts of light to the photodetectors so that the Detection signals from the other photodetectors a first set of sizes show when the angle of incidence is substantially zero and a second sentence show sizes if the angle of incidence is different from zero, which is correspondingly smaller than the first set of sizes.

12. Optischer Sensor nach Anspruch 8, wobei die Lichtmengenregeleinrichtung eine Abdunklungseinrichtung zum Abdunkeln eines Teils des Lichts zu den anderen Photodetektoren, wenn der Einfallswinkel im wesentlichen Null ist, besitzt.12. Optical sensor according to claim 8, wherein the light quantity control device Dimming device for darkening part of the light to the others Has photodetectors when the angle of incidence is substantially zero.