JP2008089311A - 日射センサ - Google Patents

Abstract

【課題】外乱による影響を排除することが可能な日射センサを提供する。
【解決手段】受光路１５の始端側に紫外線カットフィルタ１９を配置して、日射センサ２２の受光センサ１２に受光される太陽光より紫外線成分を除去し、紫外線による外乱の影響を排除する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光の入射方向を検出するために使用される日射センサに関する。

従来技術として、自動車用サンバイザ装置の実現方法において、太陽光位置検出に必要な構成及び手段が、特許文献１の請求項４〜６で述べられている。例えば、その構成及び手段によれば、センサに対してFrガラスを介して入射する太陽光が、センサを構成する直径ｄの受光窓部へ入射され、直径ｄの太陽光が受光面へ投影される。受光面は４分割されており、それぞれの受光素子から得られる信号をもとに演算処理を行う事で、太陽光の入射状況に応じた出力を得る事が可能であるとしている。
特開２００３−１５９９４２号公報

前記特許文献１記載の公知例の構造における課題は、外乱光により入射方向検知精度が悪化し、その事がシステムへの大きな制約事項となることが懸念される。そこで、出願人は、上記のような外乱光を排除するため、入射光が受光センサに到達するまでの信号導入路の形状を工夫することを考え、試作して実験を行った。その結果、実際には、太陽光に含まれている、主に紫外線成分が屈折して外乱光となり、受光センサに到達しており、それが入射角検知精度へ大きな影響を与えていることが判明した。
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、外乱光による影響を排除することが可能な日射センサを提供することにある。

請求項１記載の日射センサによれば、太陽光を受光するための受光路を形成するもので、太陽光の入射角を制限するように配置される遮光壁と、
前記受光路の終端側に配置され、当該受光路よりも開口面積が小さくなるように構成されて受光領域を決定する受光窓と、
この受光窓を介して太陽光を受光し、前記受光領域を複数に分割した各領域における受光強度の差を検出可能に構成される受光センサ部と、
前記受光路を介して前記受光センサ部に入射しようとする太陽光から紫外線成分を除去する光学フィルタ手段とを備えることを特徴とする。
斯様に構成すれば、受光窓を介して受光領域に到達しようとする太陽光の入射角は、受光路の長さや、遮光壁を備える受光路と受光窓との開口面積の差によって制限される。そして、光学フィルタ手段が太陽光の紫外線成分を除去するので、外乱の影響を排除することができる。

請求項２記載の日射センサによれば、光学フィルタ手段は、太陽光が有する赤外線成分を透過させる特性を備えるので、赤外線成分に基づく受光強度によって入射方向を検出することができる。

請求項３記載の日射センサによれば、光学フィルタ手段は、太陽光が有する赤外線成分と可視光線成分の一部も透過させる特性を備えるので、赤外線成分のみならず、可視光線成分に基づく受光強度も加えて入射方向を検出することができる。

請求項４乃至６記載の日射センサによれば、光学フィルタ手段を、具体的には、受光路の始端側を覆うように（請求項４）、受光路の内部に（請求項５）、受光窓と受光センサ部との間に（請求項６）配置するので、何れも紫外線成分を確実に除去することができる。

請求項７記載の日射センサによれば、受光センサ部をプリント基板上に搭載し、受光路，受光窓及び光学フィルタ手段を一体に形成してなる受光路部材を、受光センサ部の上方からプリント基板上に取り付け固定する。従って、日射センサの組立て性が良好となる。

本発明の日射センサによれば、光学フィルタ手段が太陽光の紫外線成分を除去することで外乱の主たる影響を排除して、太陽光の入射方向をより高い精度で検出することができる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１を参照して説明する。図１は、日射センサの（ａ）平面図，（ｂ）縦断正面図，（ｃ）側面図である。プリント基板１１には、受光センサ（受光センサ部）１２が表面実装されており、受光センサ１２の上方側より、受光路部材１３が取り付けられている。受光路部材１３は、４面の遮光壁１４（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）により取り囲まれて形成された空間よりなる四角形状の受光路１５を備えており、受光路１５の終端側（図１（ｂ）中で下端側）は、中央部分に開口面積が小さい受光窓１６が形成された底面部１７となっている。即ち、図１（ｂ）中上方より受光路１５内に入射した光は、受光窓１６を介して受光センサ１２の受光面１２Ｓに到達するようになっている。
受光面１２Ｓは、図１（ａ）に示す中心線に合わせてその受光領域が４分割されており、分割された各領域における受光強度が夫々独立に検出可能となっている。従って、それら４つの領域間における受光強度の差を検出することで、受光路１５に入射される太陽光の入射方向を検出できるようになっている。

受光路１５の始端側には、極浅い段差を有する取付け段部１８が形成されており、その取付け段部１８に対して、上方側より紫外線カットフィルタ（光学フィルタ手段）１９が圧入・嵌合されている（必要に応じて、接着剤を使用しても良い）。紫外線カットフィルタ１９は、例えば、樹脂やガラス等を基材として紫外線の透過を阻止するように形成されており、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ等の群からなる１種以上の金属元素を極少量含有した酸化亜鉛の薄膜を、基材に蒸着もしくはスパッタすることで構成される。

遮光壁１４ａ，１４ｂの両外側には、取付け部２０ａ，２０ｂが形成されている。取付け部２０ａ，２０ｂには、図１（ｂ）中下方側よりねじ穴が設けられており、プリント基板１１の裏面より、基板１１に形成されている取付け穴を介してねじ２１ａ，２１ｂが螺入されることで、受光路部材１３がプリント基板１１に固定されている。以上により、日射センサ２２が構成されている。

次に、本実施例の作用について説明する。日射センサ２２の受光路１３に入射する太陽光は、遮光壁１４及び受光窓１６の寸法に応じて入射角が制限される。受光センサ１２の中心から、図１（ｂ）に破線で示すように、受光路１３の端部と受光窓１６とを結ぶ領域内の入射角を有する光だけが、受光窓１６を介して受光センサ１２の受光面１２Ｓに到達する。そして、受光路１３に入射する際に、太陽光に含まれている紫外線は、紫外線カットフィルタ１９によって阻止されるため、その他の赤外線や可視光成分の一部が透過して受光センサ１２により受光される。
そして、受光センサ１２により検出・出力される各受光領域毎の受光強度は、図示しない制御回路に出力されて各領域の受光強度の大小が比較され、その比較結果に基づいて、日射センサ２２の中心が向いている方向を基準とする太陽光の入射方向が検出される。

以上のように本実施例によれば、受光路１５の始端側に紫外線カットフィルタ１９を配置して、日射センサ２２の受光センサ１２に受光される太陽光より紫外線成分を除去するので、紫外線による外乱の影響を排除することができ、受光センサ１２の検出出力に基づく太陽光の入射方向を、従来よりも高い精度で検出することができる。また、日射センサ２２は、受光センサ１２をプリント基板１１上に搭載し、受光路１５，受光窓１６及び紫外線カットフィルタ１９を一体に形成してなる受光路部材１３を、受光センサ１２の上方からプリント基板１１上に取り付けて固定するので、日射センサ２２の組立て性が良好となる。

（第２実施例）
図２は、本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例の日射センサ２３は、受光路部材２４の形状が若干異なっており、受光路１５の始端側に第１実施例のような取付け段部１８は形成されていない。それに替えて、底面部１７には、受光窓１６の周辺を矩形状に取り囲む取付け凸部２５が形成されている。そして、取付け凸部２５の内部に、紫外線カットフィルタ（光学フィルタ手段）２６が圧入・嵌合されている。

以上のように構成された第２実施例によれば、紫外線カットフィルタ２６を受光路１５の内部に配置したので、受光窓１６を介して受光センサ１２に入射しようとする太陽光の紫外線成分を、第１実施例と同様に除去することができる。また、第１実施例よりも紫外線カットフィルタ２６のサイズを小さくすることができる。

（第３実施例）
図３は、本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。第３実施例の日射センサ２７は、受光路部材２８の形状が若干異なっており、第１実施例のような取付け段部１８や、第２実施例のような取付け凸部２５は形成されていない。それらに替えて、底面部１７が受光センサ１２と対向する側に凹部２９が形成されている。凹部２９は、受光センサ１２の受光面１２Ｓを取り囲む本体部１２Ｂと底面部１７との間に、紫外線カットフィルタ（光学フィルタ手段）３０を配置するスペースを形成するために設けられている。

即ち、日射センサ２７を組み立てる場合は、プリント基板１１に受光センサ１２を搭載した後、本体部１２Ｂの上方に紫外線カットフィルタ３０を載置し、その上方から、紫外線カットフィルタ３０を凹部２９に収めるように受光路部材２８を覆い被せて、第１実施例と同様に基板１１の裏面側より螺子止め固定する。その結果、紫外線カットフィルタ３０は、受光窓１６と受光センサ１２との間に保持されるようになる。
以上のように構成される第３実施例によれば、紫外線カットフィルタ３０を受光窓１６と受光センサ１２との間に配置したので、受光窓１６を介して受光センサ１２に入射しようとする太陽光の紫外線成分を、第１実施例と同様に除去することができる。

本発明は、上記し且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、以下のような変形又は拡張が可能である。
光学フィルタ手段は、少なくとも紫外線を透過させない光学的特性を備えていれば良い。従って、光学フィルタ手段が透過させる太陽光成分としては、赤外線成分のみであっても良い。斯様に構成すれば、赤外線成分だけに基づく受光強度により、太陽光の入射方向を検出することができる。
受光センサ部は、受光センサ１２のように１つのセンサの受光領域を４分割するものに限らず、設計仕様に応じて２分割や３分割以上であっても良い。また、複数の受光センサを配置して、それら各センサの受光強度を個別に検出しても良い。
受光路の横断面形状や受光窓の形状は、円形であっても良い。

本発明の第１実施例であり、日射センサの（ａ）平面図，（ｂ）縦断正面図，（ｃ）側面図 本発明の第２実施例を示す図１（ａ），（ｂ）相当図 本発明の第３実施例を示す図１（ｂ）相当図

符号の説明

図面中、１１はプリント基板、１２は受光センサ（受光センサ部）、１２Ｓは受光面、１３は受光路部材、１４は遮光壁、１５は受光路、１６は受光窓、１９は紫外線カットフィルタ（光学フィルタ手段）、２２，２３は日射センサ、２４は受光路部材、２６は紫外線カットフィルタ（光学フィルタ手段）、２７は日射センサ、２８は受光路部材、３０は紫外線カットフィルタ（光学フィルタ手段）を示す。

Claims (7)

1. 太陽光を受光するための受光路を形成するもので、太陽光の入射角を制限するように配置される遮光壁と、
   前記受光路の終端側に配置され、当該受光路よりも開口面積が小さくなるように構成されて受光領域を決定する受光窓と、
   この受光窓を介して太陽光を受光し、前記受光領域を複数に分割した各領域における受光強度の差を検出可能に構成される受光センサ部と、
   前記受光路を介して前記受光センサ部に入射しようとする太陽光から紫外線成分を除去する光学フィルタ手段とを備えることを特徴とする日射センサ。
2. 前記光学フィルタ手段は、前記太陽光が有する赤外線成分を透過させる特性を備えていることを特徴とする請求項１記載の日射センサ。
3. 前記光学フィルタ手段は、前記太陽光が有する赤外線成分と可視光線成分の一部も透過させる特性を備えていることを特徴とする請求項２記載の日射センサ。
4. 前記光学フィルタ手段は、前記受光路の始端側を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の日射センサ。
5. 前記光学フィルタ手段は、前記受光路の内部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の日射センサ。
6. 前記光学フィルタ手段は、前記受光窓と前記受光センサ部との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の日射センサ。
7. 前記受光センサ部は、プリント基板上に搭載されており、
   前記受光路，前記受光窓及び前記光学フィルタ手段を一体に形成してなる受光路部材を、前記受光センサ部の上方から前記プリント基板上に取り付け固定したことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の日射センサ。

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