JP2004122928A

JP2004122928A - 移動体用防眩装置

Info

Publication number: JP2004122928A
Application number: JP2002289771A
Authority: JP
Inventors: Motoi Noba; 野場　基; Masaru Suzuki; 鈴木　勝
Original assignee: Noba Denkoh Co Ltd
Current assignee: Noba Denkoh Co Ltd
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】より高い精度で太陽光の入射状態を検出することができ、必要に応じてその入射を遮ることができる移動体用防眩装置を提供する。
【解決手段】防眩装置の制御回路は、自動車の位置と太陽の軌道位置とを得ることで（ステップＳ１〜Ｓ３）、その太陽の位置が、運転者の標準視点位置高さを下限とする水平線とフロントガラス等の上端との間にあり（ステップＳ８，「ＹＥＳ」）、且つ、フロントガラス等付近の受光強度が所定値以上である場合は（ステップＳ９，「ＹＥＳ」）、太陽の位置と標準視点位置とを結ぶ直線がフロントガラス等を通過する点を含む所定範囲に入射する外部光を遮光するように透明液晶パネルを制御する（ステップＳ１０）。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体に設けられている視界窓を介して内部に入射しようとする外部光を遮光して、搭乗者が眩惑されることを防止するための移動体用防眩装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体たる自動車や船舶などを運転する者が太陽光の直射を受けることにより、眩しさから運転に支障をきたすことは度々ある。そのような太陽光の直射を避けるため、例えば自動車では、フロントガラスの上方にサンバイザが配設されている。
【０００３】
しかしながら、このサンバイザは、運転者が太陽光を眩しいと感じた時に手動で下ろすようになっている。そして、サンバイザを降ろした状態になるとフロントガラス上方の視界が遮られて圧迫感があることから、運転者は、自動車の走行方向が変化することで眩しさを感じなくなった場合には、直ちに元の位置に戻したくなるものである。その結果、例えば西日が差しているような時間帯に自動車を運転する際には、サンバイザを頻繁に上げ下ろしすることになり、運転者の注意が削がれてしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献１には、光センサで太陽の日射強度を検出すると共に車両の傾き角と暦・時間情報から太陽光の入射角度を検出し、ＣＣＤカメラで乗員の目の位置を検出して、太陽からの直射光が乗員の目に入射すると判定した場合は、フロントガラスに配置した透明液晶パネル上において直射光が入射する部分を不透明とすることで、自動的に遮光するようにした装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−８７０６０（
【０００７】〜
【００１７】，第１図，第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術では、太陽光の入射角度を検出するに当たって自動車の位置が考慮されていない。即ち、暦や時間情報から太陽の軌道位置が判ったとしても、その時々における自動車が地球上の何処に位置しているかによって太陽光の入射角は当然に変化する。例えば、図９は、冬至の日における太陽位置を示す極射影図であるが、１２時の太陽の高度は日本南端側である北緯２５度では約４２度であるのに対して北端側である北緯４５度では約２３度であり、２０度近くの差が有る。これでは、正確な入射角度を得ることは困難である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より高い精度で太陽光の入射状態を検出することができ、必要に応じてその入射を遮ることができる移動体用防眩装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の移動体用防眩装置は、移動体に搭乗する者が外周視界を得るための視界窓の一部に配置され、視界窓を介して入射しようとする外部光を部分的に遮光可能に構成される遮光手段と、
地球上における移動体の位置を検出するための移動体位置検出手段と、
太陽の軌道位置を検出するための太陽位置検出手段と、
外部光による視界窓付近の受光強度を検出するための受光強度検出手段と、
前記移動体の位置と前記太陽の軌道位置とを得ることで、その太陽の位置が、前記搭乗者の標準視点位置高さを下限とする水平線と前記視界窓の上端との間にあり、且つ、前記視界窓付近の受光強度が所定値以上である場合は、前記太陽の位置と前記搭乗者の標準視点位置とを結ぶ直線が前記視界窓を通過する点を含む所定範囲に入射する外部光を遮光するように前記遮光手段を制御する遮光制御手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
斯様に構成すれば、移動体が様々な方向に移動することで太陽との位置関係が変化する場合でも、その時々の移動体の位置と太陽の軌道位置とに基づいて、搭乗者の標準視点位置に対する太陽の相対位置が高い精度で得られるので、搭乗者の目に入射しようとする太陽光を確実に遮光することができる。
【００１０】
この場合、請求項２に記載したように、前記遮光手段を、光の透過率が可変となるように構成し、
前記遮光制御手段を、前記視界窓付近の受光強度に応じて前記遮光手段の透過率を制御するように構成すると良い。即ち、受光強度が遮光を要するレベルを僅かに上回る場合は入射光を多少減衰させるだけでも良い時があるので、受光強度が強くなるほど透過率が小さくなるようにすれば、運転者の視界をより良好に確保することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載したように、前記受光強度検出手段を、前記移動体の進行方向側に配置されている視界窓の左右方向の略中央で且つ上端側に配置すると共に、主に上方側より入射しようとする光を遮るための遮光壁を備えることが好ましい。斯様に構成すれば、搭乗者が移動体の進行方向側を向いている場合における視界窓の左右方向について入射光を極力均等に捉えることができる。また、例えば時刻１２時において天頂付近に位置する太陽の光は、車両の搭乗者の目に直接入射することがないので、受光強度検出手段に遮光壁を備えれば、そのような検出不要である光の受光を回避したり、受光レベルを調整することができる。
【００１２】
更に、請求項４に記載したように、前記移動体が水平に対して傾斜している角度を検出するための傾斜角検出手段を備え、
前記遮光制御手段を、前記傾斜角を加味して前記太陽の位置と前記搭乗者の標準視点位置とを結ぶ直線のなす角度を補正するように構成すると良い。即ち、移動体が水平に対して傾斜しているとその分だけ搭乗者の標準視点位置に対する太陽の相対位置にずれを生じるため、前記角度に応じて補正を行なうことで制御精度を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両（移動体）たる自動車に適用した場合の一実施例について図面を参照して説明する。図３は、車両用防眩装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。防眩装置１は、マイクロコンピュータよりなる制御回路（遮光制御手段）２を中心として構成されている。制御回路２には、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ，移動体位置検出手段）３，リアルタイムクロック（太陽位置検出手段）４，太陽軌道位置プログラム（太陽位置検出手段）５，受光センサ（受光強度検出手段）６，傾斜角センサ（傾斜角検出手段）７から各種データが出力されるようになっている。
【００１４】
ＧＰＳ３は、周知のように、衛星軌道上を周回する複数のＧＰＳ衛星より送信されるＧＰＳ信号を受信して演算することで自動車８（図４参照）の地球上の位置、即ち、緯度，経度，高度の座標データを出力するものである。リアルタイムクロック４は時計機能を有するＩＣであり、ユーザによって年月日及び時刻の設定が行われるとその設定に基づいて計時を行い、必要に応じて現在の年月日及び時刻データが読み出せるようになっている。
【００１５】
太陽軌道位置プログラム５は、制御回路２によって実行されるソフトウエアであり、リアルタイムクロック４より得られる現在の年月日及び時刻データに基づいて太陽の軌道位置（太陽高度ｈ，方位角Ａ）を算出するものである。受光センサ６は例えばフォトダイオードで構成され、自動車８のフロントガラス９（視界窓，図４参照）を介して入射する太陽光などの外部光の強度を検出するものである。傾斜角センサ７は、地球重心に対する傾斜角を検出して、水平に対する傾斜角データを電気信号で出力するようになっている。
【００１６】
そして、制御回路２は、以上の構成要素より出力される各種データに基づいて演算を行なった結果、各走査タイミング毎に走査電圧を出力する走査側駆動回路１０Ｒ，遮光パターンに応じてデータ電圧を出力するデータ側駆動回路１０Ｃを介して透明液晶パネル（遮光手段）１１を駆動するようになっている。
【００１７】
透明液晶パネル１１は、透明電極の間に液晶を封止してなる素子をマトリクス状に配置して構成され、図４に示すように、自動車８のフロントガラス９と左右前方のドアガラス（視界窓）１２に配置されている。尚、図４では左側のドアガラス１２Ｌのみ図示している。従って、透明液晶パネル１１は実際には３枚（１１Ｆ，１１Ｌ，１１Ｒ（図示せず））に分かれている。また、透明液晶パネル１１は、図４及び図５ではハッチングで示している。
【００１８】
自動車８の縦断側面を示す図５（ａ）において、透明液晶パネル１１（Ｆ，Ｌ）は、運転者の標準視点位置（９０〜９５％タイルで設定）を通過する水平線Ｈを下限として、フロントガラス９並びにドアガラス１２の上端まで配置されており、通常は外部光を殆ど透過するようになっている。そして、制御回路２により駆動回路１０を介して液晶素子の両端に電圧が印加されると、液晶分子が配向して光の透過を阻止し遮光するようになる。
【００１９】
従って、運転者の視点位置を中心として、フロントガラス９の上端を通過する線Ｌ１と水平線Ｈとの間（角度θ１）が、後述するように太陽が位置した場合に透明液晶パネル１１によって遮光される範囲である。また、水平線Ｈと自動車８のボンネットの上端を通過する線Ｌ２との間（角度θ２）は、遮光されず運転を行うための視界が常に確保される範囲となる。
【００２０】
受光センサ６は、フロントガラス９の上端側ほぼ中央に配置されている。そして、図５（ｂ）に示すように、受光センサ６は、断面形状がコ字型をなす遮光ケース（遮光壁）１３に収納されており、その受光面は、線Ｌ１と垂直を成すようにして前方に向けられている。また、自動車８が水平上にあるとした場合、受光面の下端と遮光ケース１３の上端側がフロントガラス９に接する箇所とを通過する線は略垂直をなしており、受光面の上端と遮光ケース１３の下端側がフロントガラス９に接する箇所とを通過する線は、水平に対して角度θ２の俯角を成している。そして、遮光ケース１３の両側部は開放されているので、受光センサ６は、その受光面でドアガラス１２を介して入射する外部光も検出できるようになっている。
【００２１】
図６は、受光センサ６の出力特性の一例を示すもので、横軸は太陽位置（時刻）、縦軸はセンサ信号の出力強度である。尚、時刻と太陽の位置との関係も一例であることは言うまでもない。例えば、時刻１２時に太陽位置が天頂にあるとすると（Ａ）、その時点から、受光センサ６は太陽光を受光できるようになる。そして、太陽位置が次第に低くなり位置Ｂ（即ち、線Ｌ１の角度θ１に一致する位置）に達するまでは（１６時）、受光センサ６の出力強度は順次上昇する。即ち、位置Ａから位置Ｂまでの間は、遮光ケース１３が受光センサ６に対して上方から入射しようとする太陽光の一部を遮っており、位置Ｂに達すると、太陽光は受光センサ６の受光面に対して垂直に入射するようになるからである。
【００２２】
そして、太陽が位置Ｂから略水平となる位置Ｃを介して（１８時）遮光ケース１３の下端側で遮られる位置Ｄに達するまでは、受光センサ６の出力強度は順次下降する。位置Ｃから位置Ｄの間は、略夕暮れ時であり、太陽の位置は低くその光はかなり弱くなっているので遮光を行う必要はない。従って、太陽が位置Ｂから位置Ｃにある場合に、透明液晶パネル１１によって遮光を行うようにする。
【００２３】
次に、本実施例の作用について図１及び図２並びに図８及び図９をも参照して説明する。図１は、制御回路２による制御内容を示すフローチャートである。先ず、制御回路２は、ＧＰＳ３により自動車８の現在位置データ及び自動車８の進行方位データを取得すると（ステップＳ１）、リアルタイムクロック４より暦及び現在時刻データを取得する（ステップＳ２）。そして、これらのデータに基づき、太陽軌道位置プログラム５を起動して太陽の軌道位置（太陽高度ｈ，方位角Ａ）を演算する（ステップＳ３）。
【００２４】
図２は、太陽軌道位置プログラム５のフローチャートを示す。先ず、真太陽時ＳＴを（１）式によって演算する（ステップＰ１）。
ＳＴ＝現在時刻＋（経度−１３５度）／１５度＋均等時　　　　・・（１）
尚、均等時は、暦データに基づきテーブル若しくは近似計算式より求める。
【００２５】
次に、真太陽時ＳＴを、（２）式により時角ｔに変換する（ステップＰ２）。
ｔ＝（ＳＴ−現在時刻）×１５　　　　　　　　　　　　　　　・・（２）
それから、太陽高度ｈを（３）式によって演算する（ステップＰ３）。
ｈ＝ｓｉｎ^−１（ｓｉｎφｓｉｎδ＋ｃｏｓφｃｏｓδｃｏｓｔ）‥（３）
但し、φは緯度、δは太陽の赤緯である。赤緯δは暦データより決定される。尚、太陽高度ｈは、太陽の軌道位置と水平面とがなす角度である。
【００２６】
そして、方位角Ａを、（４）式によって演算する（ステップＰ４）。
Ａ＝ｓｉｎ^−１（ｃｏｓδ・ｓｉｎｔ・ｓｅｃｈ）‥（４）
尚、方位角Ａは、観測点（この場合、標準視点位置）の子午線と、太陽位置及び天頂並びに天底を通過する円とがなす角であり、真南を０度とする。
【００２７】
再び、図１を参照する。以上のようにして太陽の軌道位置を演算すると、制御回路２は、運転者の標準視点位置を内部のＲＯＭから読み出し（ステップＳ４）、太陽位置と標準視点位置とを結ぶ直線式を得るための演算を行なう（ステップＳ５）。続いて、傾斜角センサ７より自動車８が水平に対して傾斜している角度のデータを得ると（ステップＳ６）、ステップＳ５で得た直線式について傾斜角データを加味した補正を行なう（ステップＳ７）。
【００２８】
ここで、傾斜角に応じて直線式を補正するのは、図７に示すように、自動車８が水平に対して傾斜していると太陽位置にずれを生じるからであり、自動車８が仰角方向に傾斜している場合は直線の傾きを傾斜角θ３分だけ減算し、俯角方向に傾斜している場合は逆に傾斜角分だけ加算する。尚、図７は、本来運転者の視点位置を回転中心として傾斜状態を図示すべきだが、都合上、傾斜状態の視点位置をずらしている。
【００２９】
次に、制御回路２は、補正した直線がフロントガラス９等に配置している透明液晶パネル１１を通過するか否かを判断する（ステップＳ８）。即ち、太陽位置が図５（ｂ）に示す（Ｂ−Ｃ）の範囲内にあるかどうかを判断する。直線が透明液晶パネル１１を通過しなければ（「ＮＯ」）ステップＳ１に戻り、通過する場合は（「ＹＥＳ」）ステップＳ９に移行する。
【００３０】
ステップＳ９において、制御回路２は、受光センサ６より得られる受光強度が図６に示すレベルＸ以上であるか否かを判断する。即ち、太陽が透明液晶パネル１１にかかる位置にあるとしても、天候状態によっては遮光するまでもないからである。例えば、雨天や曇天などにより受光強度がレベルＸ未満である場合は（「ＮＯ」）ステップＳ１に戻り、晴天でありレベルＸ以上である場合は（「ＹＥＳ」）ステップＳ１０に移行する。
【００３１】
ステップＳ１０において、制御回路２は、太陽光が標準視点位置に向かって透明液晶パネル１１に入射する位置座標を直線式との交点から得ると、その位置座標を中心とする所定領域の液晶素子を駆動して、例えば図８に示すようにピンポイントで遮光を行なう。それから、ステップＳ１に戻る。
【００３２】
以上のように本実施例によれば、制御回路２は、自動車８の位置と太陽の軌道位置とを得ることで、その太陽の位置が、運転者の標準視点位置高さを下限とする水平線とフロントガラス等９の上端との間にあり、且つ、フロントガラス９付近の受光強度が所定値以上である場合は、太陽の位置と標準視点位置とを結ぶ直線がフロントガラス等９を通過する点を含む所定範囲に入射する外部光を遮光するように透明液晶パネル１１を制御するようにした。
【００３３】
斯様に構成すれば、自動車８が様々な方向に移動することで太陽との位置関係が変化する場合でも、その時々の自動車８の位置と太陽の軌道位置とに基づいて、搭乗者の標準視点位置に対する太陽の相対位置が高い精度で得られるので、運転者の目に直接入射しようとする太陽光を従来よりも確実に遮光することができる。
【００３４】
また、受光センサ６を、フロントガラス９の左右方向の略中央で且つ上端側に配置すると共に、主に垂直方向より入射しようとする光を遮るための遮光ケース１３を備えたので、運転者の目に直接入射することがない検出不要な光を受光することを回避したり受光レベルを調整することができる。
【００３５】
更に、自動車８が水平に対して傾斜している角度を検出するための傾斜角センサ７を備え、制御回路２は、検出される傾斜角を加味して太陽の位置と搭乗者の標準視点位置とを結ぶ直線のなす角度を補正するので、制御精度を向上させることができる。
【００３６】
本発明は上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
透明液晶パネル１１は、例えばフロントガラスのみに配置しても良い。
制御回路２が、受光センサによって出力される受光強度に応じて駆動電圧を変化させ、透明液晶パネル１１における光の透過率を段階的に制御しても良い。即ち、受光強度が遮光を要するレベルを僅かに上回る場合は入射光を多少減衰させるだけでも良い時があるので、受光強度が強くなるほど透過率が小さくなるようにすれば、運転者の視界をより良好に確保することができる。
遮光ケース１３は必要に応じて設ければ良い。
遮光手段は、液晶を用いるものに限らず、その他、エレクトロクロミック素子などを用いても良い。
自動車８の進行方位データは必ずしも必要ではなく受光センサ６のみで遮光を行なうか否かを判断しても良い。また、座標データが変化する奇跡に基づいて制御回路２側で進行方位を判定しても良い。
傾斜角センサ７は、必要に応じて設ければ良い。
運転者に限ることなく、助手席の搭乗者の視点位置についても同様の制御を適用しても良い。
移動体は、自動車に限ることなく、その他電車の車両や船舶などに適用しても良い。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１記載の移動体用防眩装置によれば、遮光制御手段は、移動体の位置と太陽の軌道位置とを得ることで、その太陽の位置が、搭乗者の標準視点位置高さを下限とする水平線と視界窓の上端との間にあり、且つ、視界窓付近の受光強度が所定値以上である場合は、太陽の位置と搭乗者の標準視点位置とを結ぶ直線が前記視界窓を通過する点を含む所定範囲に入射する外部光を遮光するように遮光手段を制御するようにした。従って、移動体が様々な方向に移動することで太陽との位置関係が変化する場合でも、その時々の移動体の位置と太陽の軌道位置とに基づいて搭乗者の標準視点位置に対する太陽の相対位置が高い精度で得られるので、搭乗者の目に直接入射しようとする太陽光を従来よりも確実に遮光することができる。
【００３８】
請求項２記載の移動体用防眩装置によれば、遮光制御手段は、視界窓付近の受光強度に応じて遮光手段の透過率を制御するので、受光強度が遮光を要するレベルを僅かに上回る場合は入射光を多少減衰させるようにして、運転者の視界をより良好に確保することができる。
【００３９】
請求項３記載の移動体用防眩装置によれば、受光強度検出手段を、移動体の進行方向側に配置されている視界窓の左右方向の略中央で且つ上端側に配置すると共に、主に上方側より入射しようとする光を遮るための遮光壁を備えるので、搭乗者が移動体の進行方向側を向いている場合における視界窓の左右方向について入射光を極力均等に捉えることができる。また、車両の搭乗者の目に直接入射することがない検出不要な光の受光を回避したり、受光レベルを調整することができる。
【００４０】
請求項４に記載の移動体用防眩装置によれば、遮光制御手段は、傾斜角を加味して太陽の位置と前記搭乗者の標準視点位置とを結ぶ直線のなす角度を補正するので、制御精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車に適用した場合の一実施例であり、防眩装置の制御回路による制御内容を示すフローチャート
【図２】太陽軌道位置プログラムのフローチャート
【図３】車両用防眩装置の電気的構成を示す機能ブロック図
【図４】自動車のフロント部分を示す斜視図
【図５】（ａ）は自動車の縦断側面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す図
【図６】受光センサの出力特性の一例を示す図
【図７】自動車が水平に対して傾斜している状態を示す図
【図８】透明液晶パネルによって遮光を行っている状態を示す図４相当図
【図９】冬至の日における太陽位置を示す極射影図
【符号の説明】
１は防眩装置（移動体用防眩装置）、２は制御回路（遮光制御手段）、３はＧＰＳ（位置検出手段）、４はリアルタイムクロック（太陽位置検出手段）、５は太陽軌道位置プログラム（太陽位置検出手段）、６は受光センサ（受光強度検出手段）、７は傾斜角センサ（傾斜角検出手段）、８は自動車（移動体）、９はフロントガラス９（視界窓）、１１は透明液晶パネル（遮光手段）、１２はドアガラス（視界窓）、１３は遮光ケース（遮光壁）を示す。

Claims

移動体に搭乗する者が外周視界を得るための視界窓の一部に配置され、視界窓を介して入射しようとする外部光を部分的に遮光可能に構成される遮光手段と、
地球上における移動体の位置を検出するための移動体位置検出手段と、
太陽の軌道位置を検出するための太陽位置検出手段と、
外部光による視界窓付近の受光強度を検出するための受光強度検出手段と、
前記移動体の位置と前記太陽の軌道位置とを得ることで、その太陽の位置が、前記搭乗者の標準視点位置高さを下限とする水平線と前記視界窓の上端との間にあり、且つ、前記視界窓付近の受光強度が所定値以上である場合は、前記太陽の位置と前記搭乗者の標準視点位置とを結ぶ直線が前記視界窓を通過する点を含む所定範囲に入射する外部光を遮光するように前記遮光手段を制御する遮光制御手段とを備えてなることを特徴とする移動体用防眩装置。
前記遮光手段は、光の透過率が可変に構成され、
前記遮光制御手段は、前記視界窓付近の受光強度に応じて前記遮光手段の透過率を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の移動体用防眩装置。
前記受光強度検出手段は、前記移動体の進行方向側に配置されている視界窓の左右方向の略中央で且つ上端側に配置されていると共に、主に上方側より入射しようとする光を遮るための遮光壁を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の移動体用防眩装置。
前記移動体が水平に対して傾斜している角度を検出するための傾斜角検出手段を備え、
前記遮光制御手段は、前記傾斜角を加味して前記太陽の位置と前記搭乗者の標準視点位置とを結ぶ直線のなす角度を補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の移動体用防眩装置。