DE19913955B4

DE19913955B4 - Optical sensor with controlled directivity

Info

Publication number: DE19913955B4
Application number: DE1999113955
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Kariya Sumiya; Keiji Kariya Horiba; Masaki Kariya Takashima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: DE19913955A1; JP3882378B2; JPH11337405A

Abstract

Optischer Sensor umfassend:
eine optische Detektionseinrichtung (3) mit einer Vielzahl von Photodetektoren (D1, D2, D3, D4) zum Empfangen von Licht und Erzeugen von Detektionssignalen,
eine Lichtmengensteuer- bzw. -regeleinrichtung (4, 5, 26, 27), die über der optischen Detektionseinrichtung (3) angeordnet ist, zum Steuern bzw. Regeln der Mengen des Lichts zu den Photodetektoren (D1, D2, D3, D4) entsprechend einem Einfallswinkel des Lichts und
einer Wichtungseinrichtung zum Wichten der Empfindlichkeiten der Photodetektoren (D1, D2, D3, D4) und Ausgeben eines gewichteten Detektionssignals aus den Detektionssignalen, wobei eine Charakteristik des gewichteten Detektionssignals entsprechend dem Einfallswinkel variiert, und wobei die Wichtungseinrichtung eine Signalverarbeitungsschaltung (70a) umfaßt, die Laser-Trimm-Widerstände (R1 bis R4) zum Regeln der Verstärkungsfaktoren der Detektionssignale enthält.Optical sensor comprising:
an optical detection device (3) having a plurality of photodetectors (D1, D2, D3, D4) for receiving light and generating detection signals,
a light quantity controller (4, 5, 26, 27) disposed above the optical detection means (3) for controlling the amounts of light to the photodetectors (D1, D2, D3, D4), respectively an angle of incidence of the light and
weighting means for weighting the sensitivities of the photodetectors (D1, D2, D3, D4) and outputting a weighted detection signal from the detection signals, wherein a characteristic of the weighted detection signal varies according to the angle of incidence, and wherein the weighting means comprises a signal processing circuit (70a) comprising the lasers Trimming resistors (R1 to R4) for controlling the amplification factors of the detection signals.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor nach dem Anspruch 1.The The invention relates to an optical sensor according to claim 1.

Aus der US 5 602 384 A ist ein optischer Sensor bekannt, der eine optische Detektionseinrichtung mit einer Vielzahl von Photodetektoren umfasst, um Licht zu empfangen und um Detektionssignale zu erzeugen. Ferner ist auch eine Lichtmengensteuereinrichtung realisiert, die über der optischen Detektionseinrichtung angeordnet ist, um die Lichtmenge zu den Photodetektoren entsprechend einem Einfallswinkel des Lichtes zu steuern. Schließlich ist auch eine Wichtungseinrichtung vorhanden, um eine entsprechende Bewertung der Signale der jeweiligen Photodetektoren durchzuführen und um gewichtete Detektionssignale auszugeben, deren Charakteristik entsprechend einem Lichteinfallswinkel variiert.From the US 5 602 384 A For example, an optical sensor is known that includes an optical detection device having a plurality of photodetectors for receiving light and generating detection signals. Further, a light amount control means is also provided, which is arranged above the optical detection means to control the amount of light to the photodetectors according to an angle of incidence of the light. Finally, there is also a weighting means for performing a corresponding evaluation of the signals of the respective photodetectors and for outputting weighted detection signals whose characteristics vary in accordance with a light incidence angle.

Aus der DE 43 02 442 A1 ist ein Sensor zur Erfassung der Bestrahlungsstärke und des Einfallwinkels der Sonnenstrahlung bekannt. Gemäß diesem bekannten Sensor sind eine Vielzahl von untereinander identisch ausgerichteten Photoelementen rasterartig in einer Ebene an einer Aufnahmefläche angeordnet. Oberhalb der Aufnahmefläche ist eine die durch eine Messöffnung einfallende Sonnenstrahlung in Abhängigkeit des Einfallswinkels auf unterschiedliche Bereiche der Aufnahmefläche richtende optische Anordnung vorgesehen. Da die Photoelemente alle in einer Ebene angeordnet sind, können sehr viele Photoelemente auf sehr kleinem Raum als CCD-Bildsensor angeordnet werden.From the DE 43 02 442 A1 a sensor for detecting the irradiance and the angle of incidence of solar radiation is known. According to this known sensor, a plurality of mutually identically aligned photoelements are arranged like a grid in a plane on a receiving surface. Above the receiving surface, an incident through a measuring aperture solar radiation as a function of the angle of incidence on different areas of the receiving surface directing optical arrangement is provided. Since the photoelements are all arranged in one plane, a large number of photoelements can be arranged in a very small space as a CCD image sensor.

Ein optischer Sensor mit einer Linse zum Empfangen von Licht und ein Photodetektor zum Erzeugen eines Lichtintensitätssignals in Abhängigkeit des empfangenen Lichts ist ebenfalls bekannt. Das US-Patent Nr. 5 432 599 offenbart ein Temperaturregelsystem mit einer Lichtintensitätsdetektorvorrichtung 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-Patent 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 having a lens for receiving light and a photodetector for generating a light intensity signal in response to the received light is also known. The U.S. Patent No. 5,432,599 discloses a temperature control system having a light intensity detecting device for establishing temperature compensation according to the change in the angle of the incident sunlight. The U.S. Patent No. 5,022,725 discloses an optical sensor including a light detector, a converging lens located between the light detector and a light source whose light beams are detected by the light detector, and a light shielding unit provided on a part of the condenser lens. The U.S. Patent No. 4,933,550 discloses a photodetector system for producing electrical signals depending on the orientation of a light source, eg the sun. In view of this, a diffuser for eliminating position-dependent sensitivities of the photocathode is used. In addition, that reveals U.S. Patent No. 5,693,934 a luminance detection circuit in which a plurality of photoinduced currents are amplified and combined on a common conductor, the current amplifiers being turned on or off by control signals, and the luminance detection circuit therefore amplifies the current of only the required photodetection element.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin einen optischen Sensor zu schaffen, der eine verbesserte Justiermöglichkeit aufweist.The The problem underlying the invention is an optical Sensor to provide an improved adjustment having.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.These The object is achieved by the listed in claim 1 Characteristics solved.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen optischen Sensors ergeben sich aus den Unteransprüchen.Especially advantageous embodiments and further developments of the optical sensor according to the invention emerge from the dependent claims.

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 Lichtmengenregelbzw. 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 The invention provides an optical sensor comprising: an optical detection unit including a plurality of photodetectors for receiving light and generating Detection signals; a Lichtmengenregelbzw. Control unit, the is mounted above the optical detection unit, for controlling or controlling amounts of the light to the photodetectors according to a Angle of incidence of the light; and a weighting section to the corresponding one Weighing sensitivities of photodetectors and outputting a weighted detection signal from the detection signals, wherein a property of the weighted detection signal is corresponding varies the angle of incidence to a desired directivity, the Angle of incidence (elevation angle) considered, to achieve.

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.at In this optical sensor, the weighting section may be a signal processing circuit for Rules or controls of reinforcements the detection signals comprise a desired directivity, the one Considered angle of incidence (elevation angle), to achieve.

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.at this optical sensor can opaque films on the optical detection unit for controlling the amounts of light to corresponding photodetectors by regulating conditions between the presence and absence of opaque films per unit area over the corresponding one Photodetectors are provided.

Bei diesem optischen Sensor kann ein lichtdurchlässiger Film zum Regeln der Lichtdurchlässigkeit durch Regeln von Dicken der Abschnitte des lichtdurchlässigen Films oberhalb der entsprechenden Photodetektoren vorgesehen sein.at This optical sensor, a translucent film for regulating the Light transmission by controlling thicknesses of the sections of the translucent film be provided above the corresponding photodetectors.

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

Bei diesem optischen Sensor können die Photodetektoren unterschiedliche Ausgangscharakteristiken hinsichtlich der Antwort auf die gleiche Lichtmenge besitzen.In this optical sensor, the photodetectors may have different output characteristics teristics with regard to the response to the same amount of light.

Bei diesem optischen Sensor sind die Photodetektoren koaxial angeordnet.at 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 In this case, an output circuit for outputting one of the detection signals from one of the photodetectors, near the center of the photodetectors is arranged as a first sunlight quantity detection signal, which indicates a first quantity of the light with a first directivity, be further provided, wherein the weighting section a Signal processing circuit for controlling gains of the Detecting signals and outputting a second sunlight quantity signal, that a second amount of light with a second directivity indicates includes.

In diesem Fall kann einer der Photodetektoren, der in der Nähe des Zentrums der Photodetektoren angeordneten 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 In this case, one of the photodetectors, near the center the photodetectors is arranged, from the other detectors at a predetermined distance, and the weighting section comprises a signal processing circuit connected between one of the photodetectors and the other photodetectors.

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 In this case, the light quantity control unit controls the amounts of the light to the photodetectors, so that the Detection signals from the other photodetectors a first set of sizes or amplitudes show when the angle of incidence is substantially zero, and a second set of sizes show if the angle of incidence is separated from zero or different, which are correspondingly smaller than the 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 In this case, the light amount control unit has a coloring or a screen for shading one part of the light to the other Photodetectors, when the angle of incidence is substantially 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 The object and features of the present invention are without Further, from the following detailed description with the accompanying drawings, in which show:

1 eine Draufsicht eines Sonnenlichtsensors einer ersten Ausführungsform; 1 a plan view of a sunlight sensor of a first embodiment;

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

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

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

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

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

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

8 eine Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine Lichtauftrefffläche auf dem Lichtempfangsbereich des Sensorchips zeigt, wenn der Höhenwinkel 0° ist; 8th Fig. 10 is an illustration of the first embodiment showing a light incident surface on the light receiving area of the sensor chip when the elevation angle is 0 °;

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

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

11 eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Betriebsweise der in 2 dargestellten optischen Linse; 11 a partial cross-sectional view of the first embodiment illustrating the operation of in 2 illustrated optical lens;

12 eine Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine Lichtauftrefffläche auf dem Lichtempfangsbereich des Sensorchips zeigt, wenn der Höhenwinkel 90° beträgt; 12 Fig. 10 is an illustration of the first embodiment showing a light incident surface on the light receiving area of the sensor chip when the elevation angle is 90 °;

13 eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die Charakteristiken der durch den Sensorchip empfangenen Lichtmengen unter Berücksichtigung des Höhenwinkels des einfallenden Lichts zeigt; 13 Fig. 10 is a diagram of the first embodiment showing characteristics of the quantities of light received by the sensor chip in consideration of the elevation angle of the incident light;

14 eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine gewünschte Richtwirkung zeigt; 14 FIG. 4 is a graph of the first embodiment showing a desired directivity; FIG.

15 eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die Meßergebnisse der Ausgangsspannungen zeigt; 15 Fig. 10 is a graph showing the first embodiment showing results of measurement of the output voltages;

16 bis 18 Draufsichten von Sensorchips von Modifikationen; 16 to 18 Top views of sensor chips of modifications;

19 eine graphische Darstellung der Modifikation, die die Richtwirkungen (I) und (II) zeigt; 19 a diagram of the modification showing the directivities (I) and (II);

20 bis 22 Draufsichten von Modifikationen; 20 to 22 Top views of Modifi cations;

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

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

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

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

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

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

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

27 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform, die einen Sonnenlichtsensor zeigt; und 27 a side view of the first embodiment, which shows a sunlight sensor; and

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

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

Erste AusführungsformFirst embodiment

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

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

Gemäß 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 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.According to 2 includes the sunlight sensor 1 a sensor housing 2 , which also serves as a connector, a sensor chip 3 , the optical lens 4 , the aperture plate 5 and connections 6 , where more than two ports 6 can be provided in the 2 partially hidden. The sensor housing 2 includes a jacket or frame 7 and a holder 8th , which consist of a plastic material. The coat 7 has a cylindrical section and is used in an upright position. The holder 8th gets into the upper interior section of the mantle 7 fitted. The coat 7 is shared among different types of vehicles and the shape of the owner 8th is changed according to the specifications of the vehicle.

Gemäß 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.According to 2 is a pawl 9 on an outer peripheral surface of the shell 7 intended. The coat 7 gets through a hole 10a in the partition 10 introduced in the direction X, so that the sunlight sensor 1 on the partition 10 by forces passing through the pawl 9 are generated, towards the edge of the hole 10a is mounted. In the middle of the top surface of the holder 8th becomes a sensor chip 3 fixed. The holder 8th has connections 6 as ground terminal, power supply terminal and output terminals for outputting the sensor signal. The connections 6 are in the holder 8th fixed by insert molding. The ends of the connections 6 are on the top surface of the holder 8th exposed, and the other ends are on the bottom surface of the holder 8th exposed.

Wie in 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 in 1 is shown, four photodiodes (photodetectors) D1, D2, D3 and D4 in the sensor chip 3 are formed, which generate according to the incident light amount of detection signals.

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. 3 is a partial plan view of the first embodiment, the sensor chip 3 shows. The sensor chip 3 includes the photodiodes D1 to D4 in a light receiving area 11 and a signal processing circuit 70a 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 ,

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-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 fällt, die Detektionssignale (Photoströme) entsprechend den Lichtmengen erzeugt werden. In 3 ist die Signalverarbeitungsschaltung 70a außerhalb des Lichtempfangsbereichs 11 auf dem Sensorchip 3 ausgebildet. 4 FIG. 15 is a perspective cross-sectional view of the first embodiment showing an internal structure of the sensor chip. FIG 3 shows. In a top surface layer of n-type silicon substrate 16 is a circular p-area 17 educated; around it are ring-p-areas 18 . 19 and 20 educated. On the lower surface of the n-type silicon substrate 16 is a cathode electrode 21 formed, and anode electrodes 22 . 23 . 24 and 25 are on the p-ranges 17 . 18 . 19 and 20 intended. Therefore, the photodiode D1 is at the p-region 17 , the photodiode D2 at the p-region 18 , the photodiode D3 at the p-region 19 and the photodiode D4 at the p-region 20 formed so that when light on the corresponding areas 12 to 15 falls, the detective onssignale (photocurrents) are generated according to the amounts of light. In 3 is the signal processing circuit 70a outside the light receiving area 11 on the sensor chip 3 educated.

In 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 2 becomes the aperture plate 5 above the sensor chip 3 through a top surface of the holder 8th carried so that they the sensor chip 3 partially covering the incident light.

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. 5 Fig. 10 is a plan view of the first embodiment showing the aperture plate. The aperture plate 5 consists of an opaque material and has an aperture or slot (through hole) 26 in their midst. The aperture 26 with circular shape allows the passage of incident light and is just above the sensor chip 3 positioned.

In 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 2 is the optical lens 4 made of a colored glass or plastic (translucent material) and has a shell shape. The surface 4a the optical lens 4 is processed so that it has a frosted glass surface. The optical lens 4 is around the outside surface of the holder 8th fitted and from the housing 2 above the sensor chip 3 carried. In addition, on an inner surface (lower surface) of the optical lens 4 a hollow section 27 designed to ensure a Meniskuslinsenfunktion. Besides, other lenses such as a Fresnel lens may be used to provide 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 aperture plate 5 create a light amount control function (first sensitivity control function) that controls the amount of light to the sensor chip 3 according to an angle of incidence (elevation angle) of the light controls.

6 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm der ersten Ausführungsform, das die Verarbeitungsschaltung 70a zum Verarbeiten der Detektionssignale zeigt. 6 FIG. 12 is a schematic circuit diagram of the first embodiment that includes the processing circuit. FIG 70a 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 its output signal back 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 conversion circuit (IV converter circuit). In this IV conversion circuit, by adjusting the resistance of the laser trimming resistor R1, the gain of the detection signal from the photodiode D1 is controlled.

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 noninverting input terminal of an operational amplifier OP2. The photodiode D2 generates a photocurrent I _D2 corresponding to an amount of light incident thereon. The operational amplifier OP2 has a laser trim resistor R2 for feeding its output signal back to the non-inverting input terminal. 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 converting circuit (IV converter circuit). In this IV converter circuit, by adjusting the resistance of the laser trimming resistor R2, the gain of the detection signal from the photodiode D2 is controlled.

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 noninverting 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 conversion circuit (IV converter circuit). In this IV converter circuit, by adjusting the resistance value of the laser trimming resistor R3, the gain of the detection signal from the photodiode D3 is controlled.

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.Further, 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 its output back 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 converting circuit (IV converter circuit). In this IV conversion circuit, by adjusting the resistance of the laser trimming resistor R4, the gain of the detection signal from the photodiode D4 is controlled.

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 trimmed to the reinforcements by laser processing set the detection signals, so that the sensitivities 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 terminals of the operational amplifiers OP1 to OP4 are connected to a non-inverting input of the operational amplifier via resistors R11 to R14, respectively. The operational amplifier OP10 sums the output signals (voltages) E1 to E4 of the respective operational amplifiers OP1 to OP4. The operational amplifier OP10 has a feedback resistor R20. Therefore, the sum value (E1 + E2 + E3 + E4) is amplified at a predetermined gain and output as the 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 gains the amplifier OP1 to OP4, i. the weighting coefficients are k1 = 1, k2 = 0, k3 = 3, k4 = 5. Above In addition, the gain factor of the operational amplifier OP10 by changing the resistance value of the resistor R20 adjusted by means of laser trimming become.

Nachfolgend wird eine Betriebsweise des Sonnenlichtsensors 1 beschrieben.Below is an operation of the sunlight sensor 1 described.

Gemäß 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 2 shines on the surface 4a the optical lens incident light through the optical lens 4 , Part of the light beam from the lens 4 is through the aperture 5 stopped and the other part of the beam goes through the aperture 26 and hits 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 them, the light path being determined by the shape and refractive index of the lens 4 is changed and the light as a light beam to the sensor chip 3 is emitted. The light beam goes through the aperture 26 the aperture plate 5 and reaches the sensor chip 3 , In this construction, one can by creating a hollow section 27 in the lower surface of the lens 4 Light in horizontal direction (elevation angle = 0 °) in the sensor chip 3 to come up with.

7 ist eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Funktion der optischen Linse 4. 7 Fig. 10 is a partial cross-sectional view of the first embodiment for illustrating the operation 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 light incident with an elevation angle of 0 ° enters the lens 4 , the Lens 4 bends the light path and the emitted light beam hits through the aperture 26 on the sensor chip 3 ,

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 8 gezeigt ist, trifft das Licht auf einen Randabschnitt des Lichtempfangsbereichs 11 des Sensorchips 3. 8th FIG. 12 is an illustration of the first embodiment including a light incident surface on the light receiving area. FIG 11 of the sensor chip 3 shows when the elevation angle is 0 °. As in 8th is shown, the light strikes a peripheral portion of the light receiving area 11 of the sensor chip 3 ,

9 ist eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Funktion der optischen Linse 4. 9 Fig. 10 is a partial cross-sectional view of the first embodiment for illustrating the operation 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 hits through the aperture 26 on the sensor chip 3 ,

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 10 gezeigt ist, trifft das Licht etwa auf die halbe Fläche des Lichtempfangsbereichs 11 des Sensorchips 3 (linke Hälfte in 10). 10 FIG. 12 is an illustration of the first embodiment including a light incident surface on the light receiving area. FIG 11 of the sensor chip 3 shows when the elevation angle is 40 °. As in 10 is shown, the light strikes about half the area of the light receiving area 11 of the sensor chip 3 (left half in 10 ).

11 ist eine Teilquerschnittsansicht der ersten Ausführungsform zur Darstellung der Funktion der optischen Linse 4. 11 Fig. 10 is a partial cross-sectional view of the first embodiment for illustrating the operation 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 light incident with an elevation angle of 90 ° (angle of incidence = 0 °) enters the lens, the lens 4 scatters the light and the emitted light beam hits through the aperture 26 on the sensor chip 3 , wherein a part of the light through the aperture plate 5 is stopped, which is the photodiode 4 would reach if the aperture plate 5 would not exist.

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 12 gezeigt ist, trifft der Lichtstrahl auf einen Mittelabschnitt des Lichtempfangsbereichs 11 des Sensorchips 3. Wie sich aus den 7, 9 und 11 deutlich ergibt, liegt, wenn der Höhenwinkel gering ist, die Lichtauftrefffläche auf der gegenüberliegenden Seite der Einfallsseite auf dem Lichtempfangsbereich 11. 12 Fig. 12 is an illustration of the first embodiment which shows a light incident surface on the light receiving area 11 of the sensor chip 3 shows when the elevation angle is 90 °. As in 12 is shown, the light beam strikes a central portion of the light receiving area 11 of the sensor chip 3 , As is clear from the 7 . 9 and 11 shows clearly, when the elevation angle is small, the light incident surface 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, whose quantity is incident on the optical lens by the light amount regulation function 4 and the aperture plate 5 is regulated to the light receiving area 11 wherein the light incident surface changes according to the elevation angle of the incident light.

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. 13 FIG. 12 is a graphical representation of the first embodiment that illustrates the characteristics of the sensor chip. FIG 3 received light quantities taking into account the elevation angle of the incident light (directivity) for the cases that the optical lens is present and does not exist, shows.

In 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 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 11 gezeigt ist, wobei die Blendenplatte 5 einen Randabschnitt des von der optischen Linse 4 emittierten Lichtstrahls abschirmt.In 13 A curve L1 represents the characteristic of the amount of received light when the optical lens 4 is not present, and a curve L2 represents the characteristic of the amount of received light when the optical lens 4 is available. The curve L1 shows that the amount of received light is high when the elevation angle is high, and almost zero when the elevation angle is low. On the other hand, the curve L2 shows that the amount of received light is lowered when the elevation angle is high, and is increased to some extent when the elevation angle is small. Therefore, the first light amount control function by the optical lens 4 and the aperture plate 5 guaranteed. The optical lens 4 increases the amount of received light when the elevation angle is low, as in 7 is shown, wherein the aperture plate 5 not that of the optical lens 4 shielded emitted light beam. On the other hand, the aperture plate stops 5 the amount of received light is small when the elevation angle is high, as in 11 is shown, wherein the aperture plate 5 a peripheral portion of the optical lens 4 shielded emitted light beam.

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 amount (directivity) control function can be achieved by adjusting the shape of the hollow section 27 the optical lens 4 and the shape or a portion of the aperture plate 5 be controlled 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 to obtain the desired directivity.

Es wird nun die Prozedur zum Erzielen einer gewünschten Richtwirkung beschrieben.It Now, the procedure for obtaining a desired directivity will be described.

14 ist eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform, die eine gewünschte Richtwirkung (resultierende Richtwirkung) zeigt. 14 Fig. 12 is a diagram of the first embodiment showing a desired directivity (resulting directivity).

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 14 gezeigt ist.First, the optical lens 4 with a predetermined lens characteristic, the aperture plate 5 and the sensor chip 3 assembled before trimming. Thereafter, the photocurrents of the photodiodes D1 to D4 are measured, whereby the elevation angle of the incident light is changed. Then, the laser trimming resistors R1 to R4 are trimmed to provide the desired directivity to the sensor output V _OUT , as in FIG 14 is shown.

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 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. 15 Fig. 12 is a diagram of the first embodiment showing a result of measurement of the output voltages E1 to E4. L10 represents the change of the photocurrent of the photodiode D1 with the circulating light receiving area 12 , L20 is the change of the photocurrent of the photodiode D2 with the ring light receiving area 13 , L30 is the change of the photocurrent of the photodiode D3 with the ring light receiving area 14 and L40, the change of the photocurrent of the photodiode D4 with the ring light receiving area 15 in this 15 For example, the photocurrents of photodiodes D1 and D2 are relatively high at high elevation angles and low at low elevation angles, as shown by L10 and L20. On the other hand, the photocurrents of photodiodes D3 and D4 are relatively high at low elevation angles and low at medium and high elevation angles as compared to 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 determined by the shape and refractive index of the optical lens 4 and the aperture 26 the aperture plate 5 achieved as mentioned above. That is, at high elevation angles, the photodiodes D3 and D4 pass through the aperture 26 shielded from the emitted light beam and at low elevation angles, the amounts of light to the photodiodes D1 and D2 are kept low.

Die gewünschte Richtwirkung in dem in 14 gezeigten Ausgangssignal V_OUT erhält man durch Verstärken der in 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 in 14 shown output signal V _OUT is obtained by amplifying the in 15 shown photocurrents with gains, by the processing circuit 70a be trimmed. From the characteristics of the photocurrents of the photodiodes D1 to D4, the gain factors are determined as k1 = 1, k2 = 0, k3 = 3 and k4 = 5. Then, the laser trimming resistors R1 to R4 are subjected to the laser trimming process.

Daraufhin summiert der Operationsverstärker OP10 die Ausgangsspannungen E1 bis E4, um das in 14 gezeigte Sensorausgangssignal V_OUT zu liefern. In 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.Then, the operational amplifier OP10 sums the output voltages E1 to E4 to produce the in 14 to provide shown sensor _output signal V _OUT . In 14 For example, the sensor output voltage V _OUT indicates a peak when the elevation angles are between 40 ° and 50 °, and a low voltage value when the elevation angle is small. This characteristic likewise ensures a different light quantity (directivity) control function and corresponds to a heating characteristic for controlling an air conditioner (vehicle air conditioner) and is determined according to 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, in this embodiment, the light quantity control function becomes by the shape of the optical lens 4 and the aperture 26 and the other light quantity control function by a plurality of photodiodes D1 to D4 and the processing circuit 70a which controls the amplification factors of the detection signals from the photodiodes D1 to D4 to provide the sensor output voltage V _OUT representing a sum of the amplified detection signals whose amplification 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 in the light receiving area 11 arranged and the sensitivities of the photodiodes D1 to D4 weighted differently. Therefore, after the optical lens 4 , the aperture plate 5 and the sensor chip 3 The desired directivity in the sensor output signal V _{OUT is provided} by weighting the detection signals from the photodiodes D1 to D4 by trimming the laser trimming resistors R1 to R4. This processing is easier than re-preparing the optical lens 4 , In addition, the directivity is controlled according to the desired directivity, which is determined according to the shape of the different vehicle type. Then, this optical sensor is compatible with all vehicles by determining the trimming values of the laser trimming 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.Furthermore The corresponding photodiodes are formed coaxially, so that a tendency exists that the Directional effects of the corresponding photodiodes D1 to D4 with respect to elevation angle are not subjected to an orientation of the incident light. That the optical sensor mounted in the vehicle detects this Sunlight whose orientation angle varies. The coaxially arranged Photodiodes D1 to D4 are sufficient the characteristic of a constant orientation angle. Therefore can the constant directivity regarding the elevation angle regardless of the orientation of the sun are obtained.

Diese Ausführungsform ist beschrieben, um die gewünschte Richtwirkung entsprechend der Aufheizcharakteristik der Klimaanlage zu erhalten. Diese Erfindung ist jedoch auch auf andere optische Sensoren zum Messen einer Lichtmenge, deren Richtwirkung geregelt wird, anwendbar.These embodiment is described to the desired Directivity according to the heating characteristics of the air conditioner to obtain. However, this invention is also applicable to other optical devices Sensors for measuring a quantity of light whose directivity is regulated becomes, applicable.

Nachfolgend werden Modifikationen beschrieben.following modifications are described.

Die 16 bis 18 sind Draufsichten auf Sensorchips von Modifikationen.The 16 to 18 are plan views of sensor chips 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 16 gezeigt ist, in einer Matrix angeordnete Photodioden 28 einen solchen Sensorchip 163. Darüber hinaus umfaßt, wie in 17 gezeigt ist, der Sensorchip 173 Photodioden 29, die so angeordnet sind, daß eine Zentrumskreisstruktur und Ringstrukturen gleichwinklig geteilt sind.Regarding the structure of the sensor chip 3 is the light receiving area 11 divided into four sections. However, a larger number of sections provide a degree of freedom in designing the sensor chip. For example, as shown in FIG 16 is shown arranged in a matrix photodiodes 28 such a sensor chip 163 , In addition, as in 17 shown is the sensor chip 173 photodiodes 29 , which are arranged so that a center circle structure and ring structures are divided equiangularly.

Ferner sorgt, wie in 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.Further, as in 18 shown is the sensor chip 183 for a variety of directivities. The sensor chip 183 includes a circular light receiving area 30 in the middle of the surface of the sensor chip 183 , Arc light reception areas 31 to 34 and outdoor arc light receiving areas 35 to 38 wherein the arc light receiving areas 31 to 34 from the circular light receiving area 30 are spaced 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 a 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).

19 ist eine graphische Darstellung der Modifikation, die die Richtwirkungen (I) und (II) zeigt. 19 Fig. 12 is a graphical representation of the modification showing the directivities (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.at the directivity (I) is the sensitivity at a low elevation angle low and a big one elevation angle high. On the other hand, the directivity (II) shows a peak sensitivity around the elevation angle from 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 provides for different regulations. For example, the directivity (I) for controlling the turning on and off of headlights (not shown) and the directivity (II) for controlling the air conditioner (not shown) are used as already mentioned. Ie a sensor chip 183 outputs two different sensor signals with different directional effects, so that the spatial efficiency or saving in providing the optical sensor on a partition wall 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 23 verwendet, wobei das Miller-Stromverhältnis in dem verwendeten Transistor eingestellt wird.In order to obtain a sensor signal with the directivity (I), a transistor different from the transistor Q2 will be referred to the transistor Q1 in a Miller circuit including D1 as explained later 23 used, the Miller current ratio is set in the transistor used.

28 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Modifikation. Eine Verarbeitungsschaltung 70b ist ähnlich der in 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. 28 Fig. 10 is a schematic circuit diagram of a modification. A processing circuit 70b is similar to the one in 6 shown processing circuit 70a , The difference is that eight IV conversion circuits each having a photodiode and an operational amplifier with feedback resistance are provided, and an output signal E31 of the operational amplifier OP31 is independently output as the sensor signal V _OUTI having directivity (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 having the directivity (II). out.

In 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 OP20. 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 18 is the processing circuit 70b between the circular light receiving area 30 and the arc light receiving area 34 provided because by the distance d1 a surface or a room 39 between the circular light receiving area 30 and the arc light receiving areas 31 to 34 is available. The space 39 does not contribute to the achievement of directivity II, which was indirectly indicated in the first embodiment. That is, in the first embodiment, the gain factor k2 of the operational amplifier is OP20. This dead space is then used to process the processing 70b order, so that the space efficiency in the circuit formation area 71 on the sensor chip 183 is increased, which contributes to the miniaturization of the optical sensor.

Die 20 bis 22 sind Draufsichten von Modifikationen.The 20 to 22 are top views of modifications.

Die Gestalt des Schlitzes in der Schlitz- bzw. Blendenplatte kann modifiziert werden. Nach 20 ist ein quadratischer Schlitz (Durchgangsloch) 40 in der Blendenplatte 205 ausgebildet. Nach 21 ist ein L-förmiger Schlitz (Durchgangsloch) 41 in der Blendenplatte 215 ausgebildet. Nach 22 ist ein Balkenschlitz (Durchgangsloch) 42 in der Blendenplatte 225 ausgebildet.The shape of the slot in the slot plate can be modified. To 20 is a square slot (through hole) 40 in the aperture plate 205 educated. To 21 is an L-shaped slot (through hole) 41 in the aperture plate 215 educated. To 22 is a bar slot (through hole) 42 in the aperture plate 225 educated.

Darüber hinaus werden bei dem Aufbau des optischen Sensors der in 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.Moreover, in the structure of the optical sensor, the in 2 shown both the aperture plate 5 as well as the optical lens 4 used to achieve the light amount control function. But it delivers each of the aperture plate 5 and the optical lens such a light quantity control function. In other words, either on the aperture plate 5 or the optical lens 4 can be dispensed with. With regard to the degree of freedom in designing the optical sensor, it is better that both the aperture plate 5 as well as the optical lens 4 be provided.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

23 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer zweiten Ausführungsform. 23 Fig. 12 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 70c with Miller circuits instead of the processing circuitry 70a is used.

Bei der Verarbeitungsschaltung 70c werden die Verstärkungsfaktoren der Detektionssignale geregelt, indem Miller-Stromverhältnisse in Miller-Stromkreisen geregelt werden.In the processing circuit 70c For example, the gain factors of the detection signals are controlled by controlling Miller current ratios in Miller circuits.

In 23 ist die Photodiode D1 mit einem Miller-Stromkreis 231, der die Transistoren Q1 und Q2 enthält, verbunden, um den Photostrom I_DI 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 23 is the photodiode D1 with a Miller circuit 231 , which includes the transistors Q1 and Q2, connected to amplify the photocurrent I _DI with the controlled gain factor. Similarly, the photodiode D2 is a Miller circuit 232 , which comprises the transistors Q3 and Q4, connected to amplify the photocurrent I _D2 with the controlled gain factor. In addition, the photodiode is D3 with a Miller circuit 233 comprising the transistors Q5 and Q6 connected to amplify the photocurrent I _D3 with the controlled gain. Further, the photodiode D4 is a Miller circuit 234 , which comprises the transistors Q7 and Q8, connected to amplify the photocurrent I _D4 with the controlled gain 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 the transistor Q10 connected.

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 14 gezeigte Richtwirkung erzielt wird. Das Sensorsignal I_OUT kann durch Trimmen eines Widerstands (nicht gezeigt) mit einem Laserlicht eingestellt werden.In transistors Q2, Q4, Q6 and Q8, the areas of the emitters can be trimmed so that by adjusting the regions of the emitters of transistors Q2, Q4, Q6 and Q8, the Miller current ratios of the Miller circuits 231 to 234 can be regulated. In fact, in the training process of the sensor chip 3 In this embodiment, the regions of the emitters of the transistors Q2, Q4, Q6 and Q8 are differentiated. This adjustment brings the amplification factors k1, k2, k3 and k4 of the detection signals from the photodiodes D1 to D4, the gain factors being determined to be similar to the first embodiment so that the desired, in 14 shown directivity is achieved. 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 be in the second embodiment the gain factors the detection signals from the photodiodes D1 to D4 by trimming the regions of the emitters of the transistors Q2, Q4, Q6 and Q8 during the Design process of the sensor chip set to achieve the desired Directivity for Weighting.

Dritte AusführungsformThird embodiment

24A ist eine Draufsicht eines Sensorchips einer dritten Ausführungsform und 24B ist eine Querschnittsseitenansicht des Sensorchips von 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. 24A is a plan view of a sensor chip of a third embodiment and 24B is a cross-sectional side view of the sensor chip of 24A , viewed along the line BB. In the third embodiment, the sensitivities of the photodiodes D1 to D4 are controlled by independently controlling the amounts of incident light to the corresponding photodiodes D1 to D4.

In 24A ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform in der obersten bzw. oben liegenden Oberflächenschicht aus n-Siliziumsubstrat 16 ein kreisförmiger p-Bereich 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 24A is similar to the first one Embodiment in the top or top surface layer of n-type silicon substrate 16 a circular p-area 17 trained, and ring-p areas 18 . 19 and 20 are trained around this. On the base of the n-type silicon substrate 16 is a cathode electrode 21 formed, and anode electrodes 22 . 23 . 24 and 25 are on the p-ranges 17 . 18 . 19 and 20 intended. Therefore, the photodiode D1 is at the p-region 17 , the photodiode D2 at the p-region 18 , the photodiode D3 at the p-region 19 and the photodiode D4 at the p-region 20 formed so that when light on the corresponding areas 12 to 15 incident, the detection signals (photocurrents) are generated according to 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 is formed on the photodiodes D1, D2, D3 and D4, respectively, so that the ratio of the magnitudes of the photocurrents I _D1 , I _D2 , I _D3 and I _D4 becomes 1: 0: 3: 5 when light is uniformly incident thereto. 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 formed by forming the aluminum films 51 to 54 , which are opaque, weighted to adjust the ratio of the magnitudes of photocurrents I _D1 , I _D2 , I _D3 and I _D4 . The ratio is determined by the presence and absence of the aluminum film 50 regulated on the light receiving surfaces of the photodiodes D1 to D4.

25A ist eine Draufsicht eines Sensorchips einer dritten Ausführungsform und 25B ist eine Querschnittsseitenansicht des Sensorchips gemäß 25A betrachtet entlang einer Linie C-C. 25A is a plan view of a sensor chip of a third embodiment and 25B is a cross-sectional side view of the sensor chip according to 25A considered 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 24A gezeigten Strukturierung ausgebildet werden.On the top surface of the sensor chip 253 becomes a translucent silica film 60 educated. The thicknesses t1 to t4 of the respective photodiodes D1 to D4 are different to control the transmittances, where t2>t1>t3> t4. Specifically, the thicknesses t1, t2, t3 and t4 are determined to have the ratio of the photocurrents I _D1 , I _D2 , I _D3 and I _D4 of 1: 0: 3: 5 when light is uniformly incident thereto. The silicon dioxide film 60 can partially with the in 24A be formed structuring shown.

26A ist eine Draufsicht eines Sensorchips einer dritten Ausführungsform und 26B ist eine Querschnittsansicht des Sensorchips nach 26A betrachtet entlang der Linie D-D. 26A is a plan view of a sensor chip of a third embodiment and 26B is a cross-sectional view of the sensor chip after 26A considered along the 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.In an upper surface layer of an n-type silicon substrate 16 becomes a circular p-region 17 ' formed, and ring-p areas 18 ' . 19 ' and 20 ' are formed around it, with the amounts of impurities differentiated to make the ratio of the photocurrents I _D1 , I _D2 , I _D3 and I _D4 to 1: 0: 3: 5 when light is uniformly incident thereto to reduce the sensitivities of the photodiodes D1 to weight 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.at the above embodiments Photodiodes D1 to D4 used as photodetectors. But it can also other photodetectors, such as phototransistors, in a similar way be used.

Claims

An optical sensor comprising: an optical detection device ( 3 ) having a plurality of photodetectors (D1, D2, D3, D4) for receiving light and generating detection signals, a light quantity controller ( 4 . 5 . 26 . 27 ) located above the optical detection device ( 3 ) for controlling the amounts of light to the photodetectors (D1, D2, D3, D4) corresponding to an incident angle of the light and a weighting means for weighting the sensitivities of the photodetectors (D1, D2, D3, D4) and outputting a weighted detection signal from the detection signals, wherein a characteristic of the weighted detection signal varies according to the angle of incidence, and wherein the weighting means comprises a signal processing circuit ( 70a ) including laser trimming resistors (R1 to R4) for controlling the amplification factors of the detection signals.

An optical sensor according to claim 1, wherein said light quantity control means comprises a meniscus lens ( 4 . 4a . 27 ).

An optical sensor according to claim 1, wherein the photodetectors (D1, D2, D3, D4) different output characteristics depending of the same amount of light.

An optical sensor according to claim 1, wherein the photodetectors (D1, D2, D3, D4) are arranged coaxially.

An optical sensor according to claim 4, further comprising an output circuit for outputting one of the detection signals from one of the photodetectors (D1, D2, D3, D4) located near the center of the photodetectors (D1, D2, D3, D4) as the first sunlight quantity detection signal indicative of a first quantity of light having a first directivity, the weighting means comprising a signal processing circuit ( 70a ) for controlling the amplification factors of the detection signals and outputting a second sunlight quantity signal, which indicates a second quantity of light, with a second directivity.

An optical sensor according to claim 4, wherein one of the Photodetectors (D1, D2, D3, D4) near the center of the photodetectors (D1, D2, D3, D4) is arranged from the other photodetectors is removed at a predetermined distance, and the weighting device a signal processing circuit connected between the one of the photodetectors and the other photodetectors is arranged.

An optical sensor according to claim 4, wherein said light quantity control means the amounts of light to the photodetectors (D1, D2, D3, D4) such rules that the Detection signals from the other photodetectors a first set to show sizes when the angle of incidence is substantially zero, and a second Set of sizes show if the angle of incidence is different from zero, which corresponds accordingly less than the first set of sizes.

An optical sensor according to claim 4, wherein said light quantity control means comprises a dimming device (10). 51 to 54 ) for darkening a portion of the light to the other photodetectors when the angle of incidence is substantially zero.