(57)【要約】【課題】ＣｄＳに代えて光電変換素子を用いながらも、照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなる明るさセンサを提供する。【解決手段】明るさセンサは照度に比例して通過電流の大きさを変化させるフォトトランジスタＰＴｒとダイオードＤ１とで直列回路を構成し、直列回路の両端に直流電圧を印加したときにダイオードＤ１の両端電圧を検出電圧Ｖ０として出力する。ダイオードＤ１は両端電圧が順方向降下電圧に達するまでの低電流領域において通過電流が大きくなるほど通過電流に対する両端電圧の変化率が小さくなる非線形特性を有するので、ダイオードＤ１を低電流領域で動作させるためにフォトトランジスタＰＴｒには照度に対する通過電流が比較的小さいものを選定して、照度が小さくなるほど照度に対する検出電圧Ｖ０の変化率が大きくなるようにしている。【選択図】図１
2005241306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照度に応じた光起電力を生じる光起電力手段を有し両端間を通過する通過電流の大きさが光起電力に対して一対一に決まる光電変換素子と、光電変換素子との直列回路に直流電圧が印加されるダイオードであって電流を順方向に通過させる向きに接続され両端電圧を検出電圧として出力する非線形素子とからなり、非線形素子において通過電流が大きくなるほど通過電流に対する検出電圧の変化率が小さくなる非線形特性を有する領域で通過電流を流すことにより検出電圧を前記非線形特性に従って変化させることを特徴とする明るさセンサ。
【請求項２】
照度に応じた光起電力を生じる光起電力手段を有し両端間を通過する通過電流の大きさが光起電力に対して一対一に決まる光電変換素子と、光電変換素子との直列回路に直流電圧が印加されるツェナダイオードであって電流を逆方向に通過させる向きに接続され両端電圧を検出電圧として出力する非線形素子とからなり、非線形素子において通過電流が大きくなるほど通過電流に対する検出電圧の変化率が小さくなる非線形特性を有する領域で通過電流を流すことにより検出電圧を前記非線形特性に従って変化させることを特徴とする明るさセンサ。
【請求項３】
前記検出電圧を増幅するようにオペアンプを用いた増幅回路が付加されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の明るさセンサ。
【請求項４】
前記光電変換素子および前記非線形素子と直列に接続される出力用抵抗が付加され、非線形素子の両端電圧に出力用抵抗の両端電圧を加えて検出電圧とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の明るさセンサ。
【請求項５】
前記光電変換素子と前記非線形素子との接続点に前記通過電流の大きさを制限する制限用抵抗が挿入されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の明るさセンサ。
【請求項６】
前記光電変換素子における前記非線形素子とは反対側の一端には、光電変換素子および非線形素子とともに直列回路を形成することによって前記通過電流の大きさを制限する制限用抵抗が接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の明るさセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照度に応じた光起電力を生じる光起電力手段を有し両端間を通過する通過電流の大きさが光起電力に対して一対一に決まる光電変換素子を用いた明るさセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図１８に示すように、照度に応じて抵抗値が変化するＣｄＳ３を用いた明るさセンサが知られている。この種の明るさセンサは、ＣｄＳ３と直列に検出用抵抗Ｒ５が接続された構成を有し、ＣｄＳ３と検出用抵抗Ｒ５との直列回路に直流電圧を印加した状態で検出用抵抗Ｒ５の両端電圧を検出電圧Ｖ０として出力することによって照度を検出する。
【０００３】
たとえば検出可能な照度範囲が５〜１００００Ｌｘ程度の一般的な明るさセンサの場合には、図１９に示すように、照度が大きくなるほど照度に対する検出電圧Ｖ０の変化率が小さくなるように、検出電圧Ｖ０は照度に対して非線形的に変化する。換言すると照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなるので、１００００Ｌｘまでの広い照度範囲を検出しながらも、たとえば１００Ｌｘ以下の照度領域における照度の僅かな変化も検出することができる。一般に、人の視感度特性は照度が小さくなるほど分解能が高くなるように照度に対して非線形的であることが知られており、ＣｄＳ３を用いた明るさセンサは人の視感度特性に近い特性を有することになる。
【０００４】
しかし、上述した明るさセンサではＣｄＳ３がカドミウムを含み製造時や廃棄時において環境に対する負荷が大きいという問題があるので、ＣｄＳ３の代わりに、フォトトランジスタ、フォトダイオード、フォトＩＣのいずれかの光電変換素子を用いることが提案されている（たとえば特許文献１参照）。ＣｄＳ３に代えて用いるこれらの光電変換素子は、照度に応じた光起電力を生じる光起電力手段を有し両端間を通過する通過電流の大きさが光起電力に対して一対一に決まる。たとえばフォトトランジスタＰＴｒを用いた明るさセンサは、図２０に示すように、図１８に示すＣｄＳ３を用いた明るさセンサにおいて検出用抵抗Ｒ５との直列回路をＣｄＳ３に代えてフォトトランジスタＰＴｒで構成しており、上述した明るさセンサと同様に検出用抵抗Ｒ５の両端電圧を検出電圧Ｖ０として検出することによって照度を検出する。
【０００５】
上述した各種の明るさセンサでは、それぞれ検出電圧Ｖ０と可変抵抗ＶＲ１により設定されるしきい値電圧Ｖ２とを比較するコンパレータＣＰ１が設けられ、照度としきい値電圧Ｖ２に相当する照度との大小が入れ替わるとコンパレータＣＰ１の出力Ｖｏｕｔが反転するようにしてある。
【０００６】
ところで、光電変換素子を用いた明るさセンサにおいては、たとえば検出可能な照度範囲が５〜１００００Ｌｘ程度の一般的な明るさセンサの場合には通過電流の大きさが照度に対して線形的に変化する。したがって、通過電流が検出用抵抗Ｒ５を通過することによって検出用抵抗Ｒ５の両端に生じる検出電圧Ｖ０は照度に対して線形的に変化することになる。要するに、明るさセンサにおける照度検出の分解能は検出可能なすべての照度範囲に亘って一律に設定され、たとえば０〜１００Ｌｘ程度の照度範囲を検出可能とした明るさセンサでは、照度（横軸）を対数表示した図２１に示すように、０〜１００Ｌｘのすべての照度範囲に亘って照度検出の分解能が比較的高くなる。
【特許文献１】特開２００３−１３０７２９号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、光電変換素子を用いて明るさセンサを構成すると、検出可能なすべての照度範囲に亘って照度検出の分解能が一律であるから、ＣｄＳ３を用いた明るさセンサのように照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなるような人の視感度特性に近い特性を有することはできず、人の視感度特性に合わせた照度検出を実現することができないという問題が生じる。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、ＣｄＳに代えて光電変換素子を用いながらも、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に、照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなる明るさセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、照度に応じた光起電力を生じる光起電力手段を有し両端間を通過する通過電流の大きさが光起電力に対して一対一に決まる光電変換素子と、光電変換素子との直列回路に直流電圧が印加されるダイオードであって電流を順方向に通過させる向きに接続され両端電圧を検出電圧として出力する非線形素子とからなり、非線形素子において通過電流が大きくなるほど通過電流に対する検出電圧の変化率が小さくなる非線形特性を有する領域で通過電流を流すことにより検出電圧を前記非線形特性に従って変化させることを特徴とする。
【００１０】
一般に、ダイオードは、順方向に通過する通過電流が低電流であって両端電圧が順方向降下電圧に達するまでの領域において、通過電流が大きくなるほど両端電圧の通過電流に対する変化率が小さくなるように両端電圧が通過電流に対して非線形的に変化する特性を有する。請求項１の構成は、このダイオードの特性に着目して提案したものであって、光電変換素子が照度に対して比例する大きさの通過電流を通過させたときに、通過電流が大きくなるほどダイオードの両端電圧の通過電流に対する変化率が小さくなるので、結果的に、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に、照度が大きくなるほど照度に対する検出電圧の変化率が小さくなるように検出電圧が照度に対して非線形的に変化する。したがって、光電変換素子を用いて、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に、照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなる明るさセンサを実現できる。
【００１１】
請求項２の発明は、照度に応じた光起電力を生じる光起電力手段を有し両端間を通過する通過電流の大きさが光起電力に対して一対一に決まる光電変換素子と、光電変換素子との直列回路に直流電圧が印加されるツェナダイオードであって電流を逆方向に通過させる向きに接続され両端電圧を検出電圧として出力する非線形素子とからなり、非線形素子において通過電流が大きくなるほど通過電流に対する検出電圧の変化率が小さくなる非線形特性を有する領域で通過電流を流すことにより検出電圧を前記非線形特性に従って変化させることを特徴とする。
【００１２】
一般に、ツェナダイオードは、逆方向に通過する通過電流が低電流であって両端電圧がツェナ電圧に達するまでの領域において、通過電流が大きくなるほど両端電圧の通過電流に対する変化率が小さくなるように両端電圧が通過電流に対して非線形的に変化する特性を有する。請求項２の構成は、このツェナダイオードの特性に着目して提案したものであって、光電変換素子が照度に対して比例する大きさの通過電流を通過させたときに、通過電流が大きくなるほどツェナダイオードの両端電圧の通過電流に対する変化率が小さくなるので、結果的に、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に、照度が大きくなるほど照度に対する検出電圧の変化率が小さくなるように検出電圧が照度に対して非線形的に変化する。したがって、光電変換素子を用いて、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に、照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなる明るさセンサを実現できる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記検出電圧を増幅するようにオペアンプを用いた増幅回路が付加されることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、増幅回路の出力電圧を検出すれば、検出可能なすべての照度範囲に亘って照度検出の分解能が高くなる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記光電変換素子および前記非線形素子と直列に接続される出力用抵抗が付加され、非線形素子の両端電圧に出力用抵抗の両端電圧を加えて検出電圧とすることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、通過電流に対する検出電圧の変化率が出力用抵抗の抵抗値の分だけ底上げされることになるので、結果的に検出可能なすべての照度範囲に亘って照度検出の分解能が高くなる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記光電変換素子と前記非線形素子との接続点に前記通過電流の大きさを制限する制限用抵抗が挿入されることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、制限用抵抗によって通過電流の大きさを制限しているので、照度が大きくなったときに光電変換素子および非線形素子が過電流により損壊することを防止できる。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記光電変換素子における前記非線形素子とは反対側の一端には、光電変換素子および非線形素子とともに直列回路を形成することによって前記通過電流の大きさを制限する制限用抵抗が接続されることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、制限用抵抗によって通過電流の大きさを制限しているので、照度が大きくなったときに光電変換素子および非線形素子が過電流により破壊されることを防止できる。さらに、消費電流が制限される効果も期待できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、非線形素子における通過電流に対して両端電圧が非線形的に変化する特性に着目して提案したものであって、光電変換素子が照度に対して比例する大きさの通過電流を通過させたときに、通過電流が大きくなるほど非線形素子の両端電圧の通過電流に対する変化率が小さくなるので、結果的に、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に、照度が大きくなるほど照度に対する検出電圧の変化率が小さくなるように検出電圧が照度に対して非線形的に変化する。したがって、光電変換素子を用いて、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に、照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなる明るさセンサ実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）
本実施形態の明るさセンサは、図１に示すように、光電変換素子としてのフォトトランジスタＰＴｒと非線形素子としてのダイオードＤ１とが直列に接続された構成を有する。本実施形態では、従来構成で説明したＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に検出可能な照度範囲を５〜１００００Ｌｘとした明るさセンサについて説明する。
【００２３】
フォトトランジスタＰＴｒおよびダイオードＤ１の直列回路は、この直列回路を通過する通過電流が、フォトトランジスタＰＴｒによって制限されるとともにダイオードＤ１をダイオードＤ１の順方向に通過するように、フォトトランジスタＰＴｒのエミッタとダイオードＤ１のアノードとを接続して構成され、直流電源によってフォトトランジスタＰＴｒのコレクタ側を正とする直流電圧が両端間に印加される。この状態で、ダイオードＤ１の両端電圧を検出電圧Ｖ０として出力するように構成してある。ここで、照度が検出可能な照度範囲の最大値に達してもダイオードＤ１を通過する通過電流は十分に低電流であって検出電圧Ｖ０がダイオードＤ１の順方向降下電圧に達することがないように、１００００Ｌｘの照度に対しても通過電流が比較的小さいフォトトランジスタＰＴｒを選定してある。
【００２４】
ところで、フォトトランジスタＰＴｒは、照度に応じた光起電力を生じるとともに、コレクタを正とする直流電圧が印加されたときにコレクタからエミッタに通過する通過電流の大きさが光起電力の大きさに対して一対一に決まるものである。本実施形態の明るさセンサで使用する５〜１００００Ｌｘの照度範囲においてはフォトトランジスタＰＴｒの通過電流と照度とは比例の関係にある。一方、ダイオードＤ１は、通過電流（縦軸）を対数表示した図２に示すように、順方向に通過する通過電流が低電流であって両端電圧が順方向降下電圧に達するまでの領域において、通過電流が大きくなるほど通過電流に対する両端電圧の変化率が小さくなる特性を有する。すなわち、通過電流が低電流のときに、両端電圧が通過電流に対して非線形的に変化する特性を有する。この特性を以下ではダイオードＤ１の非線形特性と称する。
【００２５】
本実施形態では、上述したように、照度に対して線形的に変化する通過電流をダイオードＤ１の順方向に通過させることによって、ダイオードＤ１の非線形特性を利用して、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなる明るさセンサを実現している。
【００２６】
以下に、この明るさセンサの動作を説明する。フォトトランジスタＰＴｒおよびダイオードＤ１の直列回路の両端間に直流電圧が印加されると、この直列回路を通過する通過電流はフォトトランジスタＰＴｒによって照度に対して線形的に変化する。この通過電流がダイオードＤ１を順方向に通過すると、ダイオードＤ１の非線形特性によって、ダイオードＤ１の両端間には通過電流が大きくなるほど通過電流に対する変化率が小さくなる検出電圧が生じる。したがって、検出電圧Ｖ０は、図３（ａ）に示すように、照度が大きくなるほど照度に対する変化率が小さくなるように照度に対して非線形的に変化することになる。
【００２７】
換言すると、照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなるから、たとえば１００Ｌｘ以下の照度領域において、照度の僅かな変化を検出電圧Ｖ０の変化として出力することができ、結果的に、本実施形態の光電変換素子を用いた明るさセンサは、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に人の視感度特性に近い特性を有することになる。
【００２８】
また、本実施形態の明るさセンサは、検出電圧Ｖ０を増幅して出力するようにオペアンプＯＰ１を用いた増幅回路１を備えている。増幅回路１は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間に帰還用抵抗Ｒ１を介在させるとともに、オペアンプＯＰ１の反転入力端子と直流電源の負極との間に入力用抵抗Ｒ２を介在させることによって構成された非反転増幅回路であって、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子がフォトトランジスタＰＴｒとダイオードＤ１との接続点に接続されている。増幅回路１を備えることによって、明るさセンサの出力電圧Ｖ１は、図３（ｂ）に示すように、検出電圧Ｖ０を定数倍した出力電圧Ｖ１になるので、検出可能なすべての照度範囲に亘って照度検出の分解能が高くなり、より僅かな照度の変化を検出することができる。
【００２９】
ところで、本実施形態の明るさセンサは、増幅回路１の出力電圧Ｖ１をしきい値電圧Ｖ２と比較して、増幅回路１の出力電圧Ｖ１としきい値電圧Ｖ２との大小が入れ替わると出力Ｖｏｕｔが反転するコンパレータＣＰ１を従来構成と同様に備えている。このしきい値電圧Ｖ２は、両端間に直流電圧が印加された可変抵抗ＶＲ１の引出線Ｐから引き出されるものであって、可変抵抗ＶＲ１による分圧を利用して、図４に示すように、可変抵抗ＶＲ１の一端と引出線Ｐとの間の抵抗値に対して比例する。コンパレータＣＰ１は、反転入力端子に増幅回路１の出力端子が接続されるとともに非反転入力端子に可変抵抗ＶＲ１の引出線Ｐが接続されることによって、図５に示すように増幅回路１の出力電圧Ｖ１がしきい値電圧Ｖ２より小さい期間に出力ＶｏｕｔをＨレベルとし、図６に示すように増幅回路１の出力電圧Ｖ１がしきい値電圧Ｖ２より大きい期間に出力ＶｏｕｔをＬレベルとするように動作する。
【００３０】
（実施形態２）
本実施形態の明るさセンサは、図７に示すように、フォトトランジスタＰＴｒとともに直列回路を構成する非線形素子として、ダイオードに代えてツェナダイオードＺＤ１を通過電流がツェナダイオードＺＤ１の逆方向に流れるように接続した点が実施形態１の明るさセンサと相違する。ツェナダイオードＺＤ１の両端電圧は検出電圧Ｖ０として出力される。ここで、照度が検出可能な照度範囲の最大値に達してもツェナダイオードＺＤ１を通過する通過電流は十分に低電流であって検出電圧Ｖ０がツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧に達することがないように、１００００Ｌｘの照度に対しても通過電流が比較的小さいフォトトランジスタＰＴｒを選定してある。
【００３１】
ところで、ツェナダイオードＺＤ１は、通過電流（縦軸）を対数表示した図８に示すように、逆方向に通過する通過電流が低電流であって両端電圧がツェナ電圧に達するまでの領域において、通過電流が大きくなるほど通過電流に対する両端電圧の変化率が小さくなる特性を有する。すなわち、通過電流が低電流のときに、両端電圧が通過電流に対して非線形的に変化する特性を有する。この特性を以下ではツェナダイオードＺＤ１の非線形特性と称する。
【００３２】
本実施形態では、照度に対して線形的に変化する通過電流をツェナダイオードＺＤ１の逆方向に通過させることによって、ツェナダイオードＺＤ１の非線形特性を利用して、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなる明るさセンサを実現している。
【００３３】
以下に、この明るさセンサの動作を説明する。フォトトランジスタＰＴｒおよびツェナダイオードＺＤ１の直列回路の両端間に直流電圧が印加されると、この直列回路を通過する通過電流はフォトトランジスタＰＴｒによって照度に対して線形的に変化する。この通過電流がツェナダイオードＺＤ１を逆方向に通過すると、ツェナダイオードＺＤ１の非線形特性によって、ツェナダイオードＺＤ１の両端間には通過電流が大きくなるほど通過電流に対する変化率が小さくなる検出電圧Ｖ０が生じる。したがって、検出電圧Ｖ０は、図９に示すように、照度が大きくなるほど照度に対する変化率が小さくなるように照度に対して非線形的に変化することになる。
【００３４】
換言すると、照度が小さくなるほど照度検出の分解能が高くなるから、たとえば１００Ｌｘ以下の照度領域において、照度の僅かな変化を検出電圧Ｖ０の変化として出力することができ、結果的に、本実施形態の光電変換素子を用いた明るさセンサは、ＣｄＳを用いた明るさセンサと同様に人の視感度特性に近い特性を有することになる。
【００３５】
ところで、ツェナダイオードＺＤ１の両端間に生じる検出電圧Ｖ０の大きさは通過電流の大きさが同じであってもツェナ電圧の大きいツェナダイオードＺＤ１ほど大きくなる。本実施形態では、一般に豊富に提供されているツェナダイオードの中から比較的大きなツェナ電圧を有するものを選択して使用しており、検出電圧Ｖ０を増幅する増幅回路１（図１参照）を用いることなく比較的大きな検出電圧Ｖ０を出力できるようにしてある。
【００３６】
また、ダイオードは一般に、同じ大きさの通過電流が通過しても、周囲温度が高くなることによって両端電圧が小さくなる向きにシフトする負の温度係数を有している。図１０は横軸を通過電流として周囲温度の異なるダイオードの両端電圧を示しており、周囲温度が「２５度」の場合を実線で示し、周囲温度が「−２５」度の場合を一点鎖線で示し、周囲温度が「１００度」の場合を破線で示す。対して、本実施形態のようにツェナダイオードＺＤ１を用いれば、ダイオードの負の温度係数をアバランシェ効果の正の温度係数によって低減することができ、周囲温度によって感度が変化してしまうことを防止できる。
【００３７】
なお、図７に示す明るさセンサでは、コンパレータＣＰ１の反転入力端子に対してフォトトランジスタＰＴｒとツェナダイオードＺＤ１との接続点を接続する構成を採用し、検出電圧Ｖ０としきい値電圧Ｖ２とを比較して検出電圧Ｖ０としきい値電圧Ｖ２との大小が入れ替わるとコンパレータＣＰ１の出力Ｖｏｕｔが反転するようにしてある。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００３８】
（実施形態３）
本実施形態の明るさセンサは、図１１に示すように、光電変換素子としてフォトトランジスタＰＴｒに代えてフォトＩＣ２を用いた点と、フォトＩＣ２と直流電源の正極との間に制限用抵抗Ｒ３を挿入した点とが実施形態２と異なる。すなわち、フォトＩＣ２およびツェナダイオードＺＤ１が制限用抵抗Ｒ３とともに直列回路を構成している。
【００３９】
フォトＩＣ２は、照度に応じた光起電力を生じる光起電力手段としてのフォトダイオード２０を有し、フォトダイオード２０の生じる光起電力を増幅する増幅器２１と増幅器２１の出力端子がベースに接続されたトランジスタ２２とを備えた構成を有する。トランジスタ２２のコレクタおよびエミッタはそれぞれ実施形態２におけるフォトトランジスタＰＴｒのコレクタおよびエミッタに代えて、制限用抵抗Ｒ３とツェナダイオードＺＤ１のカソードとにそれぞれ接続される。増幅器２１への電力供給は直流電源から為されている。
【００４０】
この構成によれば、照度に応じてフォトダイオード２０が光起電力を生じた際に、増幅器２１がトランジスタ２２に対してベース電流を流すように機能し、結果的に、トランジスタ２２のコレクタとエミッタとの間を照度に応じた大きさの通過電流が通過することになる。制限用抵抗Ｒ３は、フォトＩＣ２およびツェナダイオードＺＤ１を通過する通過電流の大きさを制限して、照度が大きくなり過ぎた場合にフォトＩＣ２およびツェナダイオードＺＤ１を過電流が通過してフォトＩＣ２およびツェナダイオードＺＤ１が破壊されることを防止する。さらに、制限用抵抗Ｒ３は、フォトＩＣ２を動作させるためにフォトＩＣ２に流入する電流の大きさを制限するので、消費電流を制限する効果も期待できる。なお、図１１には示していないが、実施形態２の明るさセンサと同様に、検出電圧Ｖ０をしきい値電圧Ｖ２と比較するコンパレータＣＰ１を設けてもよい。その他の構成および機能は実施形態２と同様である。
【００４１】
（実施形態４）
本実施形態では、上述した各実施形態の明るさセンサにおいて、光電変換素子と非線形素子との直列回路に対して抵抗を直列に接続する例を示す。基本構成は、上述した各実施形態の明るさセンサと同様であるから、重複する内容に関しては説明を省略する。
【００４２】
まず、非線形素子と直流電源の負極との間に出力用抵抗Ｒ４を挿入した明るさセンサについて説明する。実施形態１の明るさセンサに出力用抵抗Ｒ４を設けたものを図１２に示し、実施形態２の明るさセンサに出力用抵抗Ｒ４を設けたものを図１３に示し、図１４では実施形態３の明るさセンサにおいて制限用抵抗Ｒ３に代えて出力用抵抗Ｒ４を設けたものを示す。出力用抵抗Ｒ４を備えた明るさセンサでは、非線形素子の両端電圧に出力用抵抗Ｒ４の両端電圧を加算した電圧を検出電圧Ｖ０としており、照度に対する非線形素子の両端電圧の変化率に出力用抵抗Ｒ４の抵抗値を加えたものが照度に対する検出電圧Ｖ０の変化率となる。すなわち、照度に対する検出電圧Ｖ０の変化率が全体的に底上げされるので、結果的に検出可能な照度範囲のすべてに亘って照度検出の分解能を高くすることができる。
【００４３】
次に、実施形態３で示したような光電変換素子および非線形素子の直列回路を通過する通過電流の大きさを制限する制限用抵抗Ｒ３を、光電変換素子と非線形素子との接続点に挿入した明るさセンサについて説明する。実施形態１の明るさセンサに制限用抵抗Ｒ３を設けたものを図１５に示し、実施形態２の明るさセンサに制限用抵抗Ｒ３を設けたものを図１６に示し、図１７では実施形態３の明るさセンサにおいて制限用抵抗Ｒ３をフォトＩＣ２と直流電源の正極との間に代えてフォトＩＣ２とツェナダイオードＺＤ１との接続点に挿入したものを示す。制限用抵抗Ｒ３を備えた明るさセンサでは、光電変換素子および非線形素子を通過する通過電流の大きさが制限されるので、照度が大きくなり過ぎた場合に光電変換素子および非線形素子を過電流が通過して光電変換素子および非線形素子が破壊されることが防止される。
【００４４】
また、図１７に示したフォトＩＣ２とツェナダイオードＺＤ１との接続点に制限用抵抗Ｒ３を設けた明るさセンサでは、コンパレータＣＰ１を実施形態２と同様に備えている。コンパレータＣＰ１は、反転入力端子にツェナダイオードＺＤ１のカソードが接続されるとともに非反転入力端子に可変抵抗ＶＲ１の引出線Ｐが接続されることによって、検出電圧Ｖ０がしきい値電圧Ｖ２より小さい期間に出力ＶｏｕｔをＨレベルとし、検出電圧Ｖ０がしきい値電圧Ｖ２より大きい期間に出力ＶｏｕｔをＬレベルとするように動作する。
【００４５】
ところで、図１７に示す明るさセンサでは、制限用抵抗Ｒ３で通過電流の大きさを制限することによって、ツェナダイオードＺＤ１の両端間に生じる検出電圧Ｖ０の大きさを制限し、明るさセンサが検出可能な照度範囲を越える大きな照度を検出しても、検出電圧Ｖ０が可変抵抗ＶＲ１によって設定されるしきい値電圧Ｖ２の最大値を越えることがないようにしてある。したがって、明るさセンサを停止させる場合に、可変抵抗ＶＲ１によってしきい値電圧Ｖ２を最大値に設定するだけで、照度が変化しても検出電圧Ｖ０がしきい値電圧Ｖ２より常に小さくなるようにしてコンパレータＣＰ１の出力ＶｏｕｔをＨレベルに保持することができる。この機能は、たとえば明るさセンサの他に人感センサを備え、外光の照度が小さくかつ人感センサが人を検出したときに負荷を動作させるように構成した装置において、明るさセンサに関係なく人感センサの出力によってのみ負荷を動作させる場合に有用である。
【００４６】
なお、本実施形態で示した複数の明るさセンサにおいて、コンパレータＣＰ１は図１７にのみ示されているが、他の図に示す明るさセンサにもコンパレータＣＰ１を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態１を示す回路図。
【図２】同上のダイオードの非線形特性を示す説明図。
【図３】（ａ）は同上の検出電圧を示す動作説明図、（ｂ）は同上の増幅回路の出力電圧を示す動作説明図。
【図４】同上のしきい値電圧を示す説明図。
【図５】同上の「出力電圧＜しきい値電圧」の場合を示し、（ａ）はコンパレータの入力を示す動作説明図、（ｂ）はコンパレータの出力を示す動作説明図。
【図６】同上の「出力電圧＞しきい値電圧」の場合を示し、（ａ）はコンパレータの入力を示す動作説明図、（ｂ）はコンパレータの出力を示す動作説明図。
【図７】本発明の実施形態２を示す回路図。
【図８】同上のツェナダイオードの非線形特性を示す説明図。
【図９】同上の検出電圧を示す動作説明図。
【図１０】ダイオードの温度特性を示す説明図。
【図１１】本発明の実施形態３を示す回路図。
【図１２】本発明の実施形態４において出力用抵抗を設けた１例を示す回路図。
【図１３】同上の出力用抵抗を設けた他の例を示す回路図。
【図１４】同上の出力用抵抗を設けたさらに他の例を示す回路図。
【図１５】同上の制限用抵抗を設けた１例を示す回路図。
【図１６】同上の制限用抵抗を設けた他の例を示す回路図。
【図１７】同上の制限用抵抗を設けたさらに他の例を示す回路図。
【図１８】ＣｄＳを用いた従来例を示す回路図。
【図１９】同上の検出電圧を示す動作説明図。
【図２０】フォトトランジスタを用いた従来例を示す回路図。
【図２１】同上の検出電圧を示す動作説明図。
【符号の説明】
【００４８】
１  増幅回路
２  フォトＩＣ（光電変換素子）
Ｄ１  ダイオード（非線形素子）
ＰＴｒ  フォトトランジスタ（光電変換素子）
ＯＰ１  オペアンプ
Ｒ３  制限用抵抗
Ｒ４  出力用抵抗
Ｖ０  検出電圧
ＺＤ１  ツェナダイオード（非線形素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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