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公開番号2024111585
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-19
出願番号2023016177
出願日2023-02-06
発明の名称光学センサ
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類G01S 7/484 20060101AFI20240809BHJP(測定;試験)
要約【課題】耐久性を確保する光学センサの提供。
【解決手段】光学センサは、光源素子により投光ビームを発生させる投光部と、反射ビームを受光することにより、検出信号を出力する受光部と、投光部及び受光部を制御する制御部とを、備える。制御部は、投光部において光源素子の周囲へ伝熱された伝熱温度Ttを監視することと、光源素子において伝熱温度Ttの上昇に応じて減少する発光効率の効率変化量と、伝熱温度Ttの伝熱変化量とに相関する、光源素子でのジャンクション温度Tjの温度変化量を吸収するように光源素子での発光出力Plを制御することとを、実行するように構成される。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
投光ビーム（Ｂｐ）を投光し、前記投光ビームに対して反射された反射ビーム（Ｂｒ）を受光する光学センサ（１０）であって、
光源素子（２４）により前記投光ビームを発生させる投光部（２１）と、
前記反射ビームを受光することにより、検出信号を出力する受光部（４１）と、
前記投光部及び前記受光部を制御する制御部（５１）とを、備え、
前記制御部は、
前記投光部において前記光源素子の周囲へ伝熱された伝熱温度（Ｔｔ）を監視することと、
前記光源素子において前記伝熱温度の上昇に応じて減少する発光効率の効率変化量と、前記伝熱温度の伝熱変化量とに相関する、前記光源素子でのジャンクション温度（Ｔｊ）の温度変化量を吸収するように前記光源素子での発光出力（Ｐｌ）を制御することとを、実行するように構成される光学センサ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記温度変化量を吸収するように前記光源素子への印加電圧（Ｖｌ）を調整することにより、前記発光出力を制御する請求項１に記載の光学センサ。
【請求項３】
前記制御部は、
前記ジャンクション温度に許容される許容温度範囲（τｊ）に対応して前記伝熱温度に設定される温度範囲を基準伝熱範囲（τｔ）として、前記伝熱温度が前記基準伝熱範囲外へ上昇の場合に、前記温度変化量を吸収するように前記発光出力を制御する請求項１に記載の光学センサ。
【請求項４】
前記制御部は、
前記発光出力に許容される出力範囲を許容出力範囲（ρｌ）として、
前記伝熱温度が前記基準伝熱範囲外へ上昇の場合に、前記温度変化量を吸収するように前記発光出力を前記許容出力範囲内に制御する請求項３に記載の光学センサ。
【請求項５】
前記制御部は、
前記伝熱温度が前記基準伝熱範囲内の場合に、前記光源素子への印加電圧（Ｖｌ）を保持することにより、前記発光出力を前記許容出力範囲内に制御する請求項４に記載の光学センサ。
【請求項６】
前記制御部は、
前記基準伝熱範囲内の前記伝熱温度が、前記光源素子への印加電圧（Ｖｌ）を保持する高温範囲（τｔｈ）よりも低い低温範囲（τｔｌ）内の場合に、前記発光出力を前記許容出力範囲の最大出力（Ｐｌｕ）に保持する請求項５に記載の光学センサ。
【請求項７】
前記投光部は、
前記投光ビームを発生させる前記光源素子が複数設けられた投光光源ユニット（２２）を、有し、
前記制御部は、
各前記光源素子から共通の周囲箇所への前記伝熱温度を監視し、
各前記光源素子毎に前記温度変化量を吸収するように、各前記光源素子毎での前記発光出力を個別制御する請求項１～６のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項８】
前記投光部は、
電源電圧（Ｖｓ）を供給する電源回路（２）と、
前記電源電圧から前記光源素子への印加電圧（Ｖｌ）を調整する調整回路（４）とを、有し、
前記制御部は、
前記伝熱温度の上下に応じた、前記電源電圧の変動を吸収するように、前記電源回路を制御する請求項２，５，６のいずれか一項に記載の光学センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学センサに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
投光ビームを投光し、投光ビームに対して反射された反射ビームを受光する光学センサは、広く知られている。こうした光学センサの一種として特許文献１には、投光部の光源素子により発生させた投光ビームに対して、受光部での反射ビームの受光により検出信号を出力するセンサが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第１０６７７８９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の光学センサでは、検出信号が基準信号よりも低いことで飽和しない間は、光源素子からの放射エネルギー量を増大させている。その結果、光源素子の周囲温度が高くなる状況下では、放射エネルギー量の増大に応じて光源素子の温度が上昇し続けることになるため、光源素子の寿命低下という耐久性の問題を招くおそれがあった。
【０００５】
本開示の課題は、耐久性を確保する光学センサを、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、課題を解決するための本開示の技術的手段について、説明する。尚、特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
本開示の一態様は、
投光ビーム（Ｂｐ）を投光し、投光ビームに対して反射された反射ビーム（Ｂｒ）を受光する光学センサ（１０）であって、
光源素子（２４）により投光ビームを発生させる投光部（２１）と、
反射ビームを受光することにより、検出信号を出力する受光部（４１）と、
投光部及び受光部を制御する制御部（５１）とを、備え、
制御部は、
投光部において光源素子の周囲へ伝熱された伝熱温度（Ｔｔ）を監視することと、
光源素子において伝熱温度の上昇に応じて減少する発光効率の効率変化量と、伝熱温度の伝熱変化量とに相関する、光源素子でのジャンクション温度（Ｔｊ）の温度変化量を吸収するように光源素子での発光出力（Ｐｌ）を制御することとを、実行するように構成される。
【０００８】
このように本開示の一態様による投光部では、光源素子の周囲へ伝熱された伝熱温度が、制御部により監視される。そこで制御部ではさらに、光源素子において伝熱温度の上昇に応じて減少する発光効率の効率変化量と、伝熱温度の伝熱変化量とに相関する、光源素子でのジャンクション温度の温度変化量が着目される。これにより制御部では、ジャンクション温度の温度変化量を吸収するように光源素子での発光出力が制御されるので、温度上昇に起因する光源素子の寿命低下を抑制して、耐久性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第一実施形態による光学センサの全体構成を示す断面図である。
第一実施形態による投光光源ユニットを示す模式図である。
第一実施形態による投光光源ユニットの作動を説明するためのタイムチャートである。
第一実施形態による受光検出ユニットを示す模式図である。
第一実施形態による投光光源ユニットの回路構成を示すブロック図である。
第一実施形態による電源回路の詳細構成を示す回路図である。
第一実施形態による調整回路の詳細構成を示す回路図である。
第一実施形態による測温回路の詳細構成を示す回路図である。
第一実施形態の制御部による制御原理を説明するためのグラフである。
第二実施形態の制御部による制御原理を説明するためのグラフである。
第三実施形態による電源回路の特性を示すグラフである。
図７の変形例による調整回路の詳細構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態を図面に基づき複数説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことで、重複する説明を省略する場合がある。また、各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。さらに、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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