JP2011013172A - 光検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受光素子の位置等を調整することなく角度の異なるウィンドシールドに取付け可能であり、製造容易な光検出装置を提供する。
【解決手段】ケース２０は、車両のウィンドシールド１に取付け可能であり、ウィンドシールド１を透過した車両の周辺光が通過可能な開口２３を有している。第１導光体３０の入射面３１は、開口２３に位置し、ウィンドシールド１を透過した車両の周辺光のうち前方光６が入射するよう設けられている。第１導光体３０の射出面３２は、入射面３１に入射し第１導光体３０を透過してきた光を射出する。第１受光素子４０は、ケース２０内に設けられ、射出面３２から射出された光を受光し、その光の強度に応じた信号を出力する。射出面３２は、当該射出面３２の頂点と第１導光体３０の焦点Ｆとの距離が当該射出面３２の頂点と第１受光素子４０の受光面４１との距離よりも短くなるよう、凸レンズ状に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の周辺光を検出可能な光検出装置に関する。

従来、車両の周辺光を検出可能な光検出装置を用い、検出した周辺光の強度に基づいて車両のヘッドライトのオン／オフ等を制御することが知られている。
特許文献１に記載された光検出装置は、車両のウィンドシールドを透過した周辺光のうち特定方向の光を導く導光体、および当該導光体から射出された光を受光する受光素子を備えている。この導光体の射出面は、凸レンズ状に形成されている。また、受光素子は、受光面が導光体の焦点における集光スポットと一致するよう設けられている。ところで、車両に対するウィンドシールドの角度は、車種により様々である。そのため、特許文献１の光検出装置の場合、取付け先のウィンドシールドの角度によっては、受光素子の受光面と導光体の焦点とがずれ、特定方向の光を検出できなくなるおそれがある。よって、この光検出装置により特定方向の光を検出するためには、取付け先の車種毎に受光素子の位置または導光体の焦点の位置を調整する必要がある。

一方、特許文献２には、導光体の射出面を曲率が部分的に変わるよう加工することで、焦点における集光スポット径を大きくした光検出装置が開示されている。この光検出装置では、焦点における集光スポット径が特許文献１の光検出装置等のそれよりも大きいため、取付け先のウィンドシールドの角度、あるいは受光素子の位置または導光体の焦点の位置に多少の誤差があっても特定方向の光を検出可能である。

特表２００２−５００７６９号公報 特開２００５−３１０１６号公報

しかしながら、特許文献２の光検出装置では、焦点における集光スポット径を大きくするために、導光体の射出面の曲率を部分的に変えるといった高精度の加工が要求される。また、射出面の曲率を変えることで大きくできる集光スポット径の大きさには限界がある。そのため、取付け先のウィンドシールドの角度が大きく異なる場合、集光スポットが受光素子の受光面の位置からずれ、特許文献１の光検出装置と同様、特定方向の光を検出できなくなるおそれがある。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、受光素子の位置等を調整することなく角度の異なるウィンドシールドに取付け可能であり、製造容易な光検出装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、車両の周辺光を検出可能な光検出装置であって、ケースと第１導光体と第１受光素子とを備えている。ケースは、車両のウィンドシールドに取付け可能であり、当該ウィンドシールドを透過した車両の周辺光が通過可能な開口を有している。第１導光体は、入射面および射出面を有している。入射面は、ケースの開口に位置し、ウィンドシールドを透過した車両の周辺光のうち特定方向の光が入射するよう設けられている。射出面は、入射面に入射し第１導光体を透過してきた光を射出する。第１受光素子は、ケース内に設けられ、第１導光体の射出面から射出された光を受光し、その光の強度に応じた信号を出力する。これにより、光検出装置は、第１受光素子の出力信号に基づき車両の周辺光を検出可能である。

ここで、本発明では、第１導光体の射出面は、当該射出面の頂点と第１導光体の焦点との距離が当該射出面の頂点と第１受光素子の受光面との距離よりも短くなるよう、凸レンズ状に形成されていることを特徴とする。これにより、射出面から射出された光の第１受光素子の受光面の位置における幅を、第１受光素子の受光面のサイズよりも大きくすることができる。

上述の構成により、本発明では、光検出装置の取付け先のウィンドシールドの角度が所定の範囲内であれば、光検出装置の取付け角度が異なっても、車両の周辺光のうち特定方向の光を第１受光素子の受光面に受光させることができる。よって、上記条件の下、光検出装置を角度の異なるウィンドシールドに取付ける場合、ウィンドシールドの角度に応じて第１受光素子の位置または第１導光体の焦点の位置を調整することなく、前記特定方向の光を第１受光素子の受光面に受光させることができる。したがって、本発明の光検出装置は、受光素子の位置等を調整することなく角度の異なるウィンドシールドに取付け可能である。また、本発明では、第１導光体の射出面を高精度に加工する必要がないので、光検出装置を容易に製造することができる。

請求項２に記載の発明では、第１導光体の射出面は、当該射出面から射出された光の第１受光素子の受光面の位置における所定方向の幅が入射面の所定方向の幅よりも大きくなるよう形成されている。ここで、前記「所定方向」について説明する。例えば、車両の前後方向をｘ軸、車両の左右方向をｙ軸、および車両の上下方向をｚ軸とすると、「所定方向」は、光検出装置がウィンドシールドに取付けられた状態において、第１導光体の入射面およびｘｚ平面のいずれにも平行な方向のことをいう。以下、「所定方向」という場合、同様の意味とする。

上述の構成により、本発明では、第１導光体の体格を大きくすることなく、車両の周辺光のうち特定方向の光の第１受光素子の受光面の位置における所定方向の幅を、前記受光面のサイズに対し十分大きくすることができる。そのため、光検出装置の取付け先のウィンドシールドの角度が所定の範囲内であれば、光検出装置の取付け角度が大きく異なっても、前記特定方向の光を第１受光素子の受光面に受光させることができる。したがって、本発明の光検出装置は、受光素子の位置等を調整することなく、より広範囲に角度の異なるウィンドシールドに対し取り付けることができるとともに、第１導光体の体格を小さく抑えることで、光検出装置を小型化できる。さらに、第１導光体の入射面を小さくできるので、車両のウィンドシールドの外から、第１導光体の入射面が見えにくく、搭載状態の装置の見栄えが良い。

請求項３に記載の発明は、車両の周辺光を検出可能な光検出装置であって、ケースと第１導光体と第１受光素子とを備えている。ケースは、車両のウィンドシールドに取付け可能であり、当該ウィンドシールドを透過した車両の周辺光が通過可能な開口を有している。第１導光体は、入射面および射出面を有している。入射面は、ケースの開口に位置し、ウィンドシールドを透過した車両の周辺光のうち特定方向の光が入射するよう設けられている。射出面は、入射面に入射し第１導光体を透過してきた光を射出する。第１受光素子は、ケース内に設けられている。また、第１受光素子は、第１導光体の射出面から射出された光を受光し、その光の強度に応じた信号を出力する。これにより、光検出装置は、第１受光素子の出力信号に基づき車両の周辺光を検出可能である。

ここで、本発明では、第１導光体の射出面は、当該射出面から射出された光の第１受光素子の受光面の位置における所定方向の幅が入射面の所定方向の幅よりも大きくなるよう、凹レンズ状に形成されていることを特徴とする。
上述の構成により、本発明では、車両の周辺光のうち特定方向の光の第１受光素子の受光面の位置における所定方向の幅を、前記受光面のサイズに対し十分大きくすることができる。そのため、光検出装置の取付け先のウィンドシールドの角度が所定の範囲内であれば、光検出装置の取付け角度が大きく異なっても、前記特定方向の光を第１受光素子の受光面に受光させることができる。よって、上記条件の下、光検出装置を角度の異なるウィンドシールドに取付ける場合、ウィンドシールドの角度に応じて第１受光素子の位置を調整することなく、前記特定方向の光を第１受光素子の受光面に受光させることができる。したがって、本発明の光検出装置は、受光素子の位置を調整することなく、広範囲に角度の異なるウィンドシールドに対し取付け可能である。また、本発明では、第１導光体の射出面を高精度に加工する必要がないので、光検出装置を容易に製造することができる。

請求項４に記載の発明は、雨滴検出部と第２導光体とをさらに備えている。雨滴検出部は、発光素子および第２受光素子を有している。発光素子は、ケース内に設けられ、ウィンドシールドに向けて光を照射する。第２受光素子は、発光素子から照射された光のうちウィンドシールドと車両外部との境界面で反射された光を受光し、その光の強度に応じた信号を出力する。これにより、雨滴検出部は、第２受光素子の出力信号に基づきウィンドシールドの車両外部側に付着した雨滴の量を検出可能である。第２導光体は、発光素子および第２受光素子とウィンドシールドとの間に位置するよう設けられている。発光素子から照射された光および前記境界面で反射された光は、第２導光体を透過する。

本発明によれば、車両の周辺光を検出する手段とウィンドシールドに付着した雨滴の量を検出する手段とを一体にした光検出装置を実現することができる。しかしながら、本発明では、第１受光素子が受光する光は第１導光体によって「集光後に拡散」あるいは「拡散」された状態の光であって「集光」された状態の光ではないため、第１受光素子は、比較的少ない光量の光を受光することとなる。そのため、発光素子から照射された光が第１受光素子に到達した場合、このことが第１受光素子の信号出力に影響を与えるおそれがある。

そこで、本発明では、第１導光体および第２導光体は、第１導光体を透過する前記特定方向の光の光路と第２導光体を透過する発光素子から照射された光および前記境界面で反射された光の光路とが両導光体内において交わらないよう設けられている。これにより、発光素子から照射された光が第２導光体および第１導光体を経由して第１受光素子に到達するのを防ぐことができる。したがって、本発明では、雨滴検出部を設けても第１受光素子の信号出力に影響がなく、車両の周辺光を高精度に検出することができる。

請求項５に記載の発明では、第１導光体と第２導光体とは、別体に形成されている。そのため、第１導光体を透過する前記特定方向の光の光路と第２導光体を透過する発光素子から照射された光および前記境界面で反射された光の光路とを物理的に別の光路とすることができる。これにより、発光素子から照射された光が第２導光体および第１導光体を経由して第１受光素子に到達するのをより確実に防ぐことができる。

請求項６に記載の発明では、第２導光体は、第１受光素子とウィンドシールドとの間に位置するよう設けられている。そのため、車両の周辺光がウィンドシールドおよび第２導光体を透過して第１受光素子に到達するおそれがある。この場合、車両の周辺光のうち特定方向の光を検出するための第１受光素子の信号出力に影響を与えかねない。

そこで、本発明では、第２導光体は、所定範囲の波長の光を遮蔽可能に着色されている。そのため、例えば、第１受光素子を特に可視光を検出可能な素子とし、第２導光体を可視光の波長範囲に属する波長の光を遮蔽可能に着色して構成すれば、車両の周辺光に含まれる可視光を第２導光体によって遮ることができる。よって、当該可視光が第２導光体を経由して第１受光素子に到達するのを抑制することができる。これにより、第１受光素子は、ウィンドシールドおよび第２導光体を透過してきた周辺光の影響を受けることなく、前記特定方向の光を高精度に検出することができる。また、上に例示した構成において、例えば発光素子を赤外線を照射可能な素子として構成すれば、発光素子から照射された光（赤外線）は、第２導光体を透過することができる。さらに、第２受光素子を特に赤外線を検出可能な素子として構成すれば、発光素子および第２受光素子等からなる雨滴検出部は、その機能を良好に発揮することができる。

請求項７に記載の発明では、第１受光素子は、発光素子と第２受光素子との間に位置している。本発明では、第１受光素子が受光する光は、第１導光体によって「集光後に拡散」あるいは「拡散」された状態の光である。そのため、第１導光体の射出面から射出された光が外乱光となって第２受光素子に到達するおそれがある。この場合、発光素子から照射された光を検出するための第２受光素子の信号出力に影響を与えかねない。

そこで、本発明では、第１受光素子と第２受光素子との間に、第１導光体の射出面から射出された前記特定方向の光を遮蔽可能な遮光体をさらに備えている。これにより、第１導光体の射出面から射出された前記特定方向の光が第２受光素子に到達するのを遮光体によって防ぐことができる。したがって、車両の周辺光を第１受光素子により高精度に検出しつつ、ウィンドシールドに付着した雨滴の量を第２受光素子により高精度に検出することができる。

請求項８に記載の発明では、第１受光素子、発光素子および第２受光素子が設置される基板と、当該基板に設置される少なくとも１つの電子部品と、をさらに備えている。本発明では、上述の遮光体は、前記電子部品により構成されている。すなわち、基板上の電子部品が遮光体としての機能をも備えているのである。そのため、遮光体として、電子部品とは別の部材を新たに設ける必要がない。これにより、光検出装置の大型化を抑制するとともに製造コストの低下を図ることができる。

本発明の第１実施形態による光検出装置を示す断面図。 図１に示す光検出装置を矢印ＩＩ方向から見た図。 本発明の第１実施形態による光検出装置の一部を示す図であって、（Ａ）は光検出装置を角度θ１のウィンドシールドに取り付けた状態を示す図、（Ｂ）は光検出装置を角度θ２のウィンドシールドに取り付けた状態を示す図。 本発明の第２実施形態による光検出装置の一部を示す図であって、（Ａ）は光検出装置を角度θ１のウィンドシールドに取り付けた状態を示す図、（Ｂ）は光検出装置を角度θ２のウィンドシールドに取り付けた状態を示す図。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による光検出装置およびその一部を図１〜図３に示す。光検出装置１０は、車両のウィンドシールド１に取り付けられる。ここで、当該ウィンドシールド１は、車両の進行方向前側に設置されるフロントガラスとする。光検出装置１０は、ウィンドシールド１のワイパー払拭領域内で、かつ、運転者の視界を妨げないようウィンドシールド１の上方に取り付けられる。図１は、光検出装置１０がウィンドシールド１に取り付けられた状態を示している。

光検出装置１０は、図１に示すようにケース２０、第１導光体３０、第１受光素子４０、発光素子５０、第２受光素子６０および第２導光体７０などを備えている。光検出装置１０は、車両の周辺光を検出し、車両のヘッドライト等のオン／オフ等を制御するのに用いられる。
ケース２０は、樹脂等からなる遮光材料によって略直方体状に形成されている。ケース２０は、有底箱状のケース本体２１および板状の蓋部材２２を有している。蓋部材２２は、ケース本体２１の底部とは反対側の端部を覆っている（図１および図２参照）。ケース２０の蓋部材２２側には、ブラケット２が装着される。ケース２０は、ブラケット２を経由して接着剤３によりウィンドシールド１の車室内側に取り付けられる。

ここで、以下の説明のために、図１においてｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を示すことでｘｙｚ空間を定義する。ｘ軸は車両の前後方向を示し、ｙ軸は車両の左右方向を示し、ｚ軸は車両の上下方向を示す。すなわち、ｘｙ平面は車両（地面）に対し水平な面であり、ｚ軸は鉛直方向の直線と一致する。
ケース２０は、ケース本体２１と蓋部材２２との間に開口２３を有している。ケース２０が取り付けられたウィンドシールド１は、ｘ軸（水平）に対して傾斜角θ１を有している。光検出装置１０がウィンドシールド１に取り付けられた状態において、車両の周辺光は、ウィンドシールド１を透過し、開口２３を通過することでケース２０内へ入射可能である。

第１導光体３０は、ケース２０の内側、開口２３の近傍に配置されている。第１導光体３０は、透明な樹脂またはガラス等により形成されている。第１導光体３０は、入射面３１および射出面３２を有している。入射面３１は、開口２３に位置する。入射面３１には、ウィンドシールド１を透過した車両の周辺光のうち特定方向の光６が入射する。ここで、「特定方向」とは、車両の前方から車両に向かう方向のことである。つまり、特定方向の光６は、車両前方の光であって、ｘ軸に一致する方向の光である。以下、特定方向の光６を前方光６という。入射面３１に入射した前方光６は、第１導光体３０の内部を透過し、射出面３２から射出される。

第１導光体３０は、入射面３１および射出面３２の他に、入射面３３および射出面３４を有している。入射面３３には、ウィンドシールド１を透過した車両の周辺光のうち上方光７が入射する。ここで、上方光７は、車両の上方から車両に向かう方向、すなわち車両上方の光である。上方光７は、ｚ軸に一致する方向の光である。入射面３３に入射した上方光７は、第１導光体３０の内側と外側との境界面で全反射し、その光路を変更する。第１導光体３０の前記境界面で反射された上方光７は、射出面３４から射出される。

ケース２０の内側には、基板１１が設けられている。この基板１１に、第１受光素子４０、発光素子５０および第２受光素子６０などが設置されている。
第１受光素子４０は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ等から構成されている。第１受光素子４０は、第１導光体３０の射出面３２から射出された前方光６を受光可能な位置に設置されている。第１受光素子４０と射出面３２との位置関係等については、後に詳述する。

第１受光素子４０は、受光面４１で前方光６を受光すると、前方光６の強度に応じた信号を出力する。本実施形態では、第１受光素子４０は、特に可視光の強度に応じた信号を出力するよう構成されている。第１受光素子４０からの出力信号は、基板１１上の図示しない信号増幅器に送られ、その信号レベルが増幅される。当該信号増幅器により信号レベルが増幅された信号は、前方光の強度信号として、基板１１上の図示しない演算回路素子等、およびコネクタ１２を経由し図示しない制御装置に伝送される。

基板１１には、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ等から構成された第３受光素子８０が設置されている。第３受光素子８０は、第１導光体３０の射出面３４から射出された上方光７を受光可能な位置に設置されている。第３受光素子８０は、受光面８１で上方光７を受光すると、上方光７の強度に応じた信号を出力する。本実施形態では、第３受光素子８０は、第１受光素子４０と同様、特に可視光の強度に応じた信号を出力するよう構成されている。第３受光素子８０からの出力信号は、上方光の強度信号として、基板１１上の図示しない演算回路素子等、およびコネクタ１２を経由して図示しない制御装置に伝送される。

制御装置は、第１受光素子４０から伝送された前方光の強度信号、および第３受光素子８０から伝送された上方光の強度信号に基づき、車両のヘッドライト等のオン／オフ等の制御を行う。

発光素子５０は、基板１１上に、第３受光素子８０を間に挟むようにして２つ設置されている（図２参照）。本実施形態では、発光素子５０は、例えば赤外線を照射可能に構成されている。

ケース２０の蓋部材２２には、中央部に略矩形の開口２４が形成されている。第２導光体７０は、この開口２４から一方の面７１が露出した状態となるよう、蓋部材２２に設けられている。光検出装置１０がウィンドシールド１に取り付けられるとき、第２導光体７０とウィンドシールド１との間には、透明な板状の弾性部材４が、第２導光体７０およびウィンドシールド１と接するようにして設けられる。また、第２導光体７０は、光検出装置１０がウィンドシールド１に取り付けられた状態では、第１受光素子４０とウィンドシールド１との間に位置する。

第２導光体７０は、透明な樹脂またはガラス等により形成されている。また、第２導光体７０は、所定範囲の波長の光を遮蔽可能に着色されている。本実施形態では、第２導光体７０は、例えば可視光の波長範囲に属する波長の光を遮蔽可能に着色されている。よって、赤外線は、第２導光体７０を透過可能である。
第２受光素子６０は、基板１１上に、２つの発光素子５０からほぼ同じ距離離れた位置に１つ設置されている（図２参照）。第２受光素子６０は、受光面６１で光を受光すると、その光の強度に応じた信号を出力する。本実施形態では、第２受光素子６０は、特に赤外線の強度に応じた信号を出力するよう構成されている。

図１に示すように、光検出装置１０がウィンドシールド１に取り付けられた状態において、発光素子５０が赤外線８を照射すると、当該赤外線８は、第２導光体７０の他方の面７２に入射し、一方の面７１から射出される。第２導光体７０の一方の面７１から射出された赤外線８は、弾性部材４を透過し、ウィンドシールド１と車両外部との境界面５で反射される。境界面５で反射された赤外線８は、再び弾性部材４を透過して第２導光体７０の一方の面７１に入射し、他方の面７２から射出される。第２受光素子６０は、第２導光体７０の他方の面７２から射出された赤外線８を受光面６１で受光する。第２受光素子６０は、受光面６１で赤外線８を受光すると、その強度に応じた信号を出力する。第２受光素子６０からの出力信号は、基板１１上の図示しない演算回路素子に伝送される。

ここで、発光素子５０、第２受光素子６０および演算回路素子は、特許請求の範囲における「雨滴検出部」を構成している。なお、第２導光体７０の他方の面７２は、発光素子５０から照射された赤外線８が境界面５で効率的に反射（全反射）されるよう、かつ、境界面５で反射された赤外線８が第２受光素子６０に効果的に到達するよう、レンズ状に形成されている。また、本実施形態では、第１導光体３０と第２導光体７０とが、別体で構成されている。そのため、第１導光体３０を透過する前方光６の光路と第２導光体７０を透過する発光素子５０から照射された赤外線８および境界面５で反射された赤外線８の光路とを物理的に別の光路とすることができる。

続いて、雨滴検出部の作動について説明する。ウィンドシールド１の車両外部側に雨滴が付着すると、境界面５で反射される赤外線８の量（強度）が低下する。これにより、第２受光素子６０から出力される信号が変化する。そのため、第２受光素子６０からの出力信号が伝送される演算回路素子は、当該出力信号の変化に基づき、ウィンドシールド１の車両外部側に付着した雨滴の量を検出可能である。当該検出された雨滴の量に関する信号は、コネクタ１２を経由して図示しない制御装置に伝送される。制御装置は、雨滴検出部から伝送された雨滴の量に関する信号に基づき、ワイパーの払拭モードを制御する。

次に、第１受光素子４０と第１導光体３０の射出面３２との位置関係等について、図３を用いて説明する。
図３（Ａ）は、角度θ１のウィンドシールド１に取り付けられた光検出装置１０のうち、第１受光素子４０および第１導光体３０の一部を示したものである。本実施形態では、第１導光体３０の射出面３２は、射出面３２の頂点と第１導光体３０の焦点Ｆとの距離ｆ（焦点距離）が射出面３２の頂点と第１受光素子４０の受光面４１との距離ｄ１０よりも短くなるよう、凸レンズ状に形成されている。また、射出面３２は、当該射出面３２から射出された光の受光面４１の位置における所定方向の幅ｗ１１が入射面３１の前記所定方向の幅ｗ１０よりも大きくなるよう形成されている。ここで、「所定方向」とは、光検出装置１０がウィンドシールド１に取付けられた状態において、第１導光体３０の入射面３１およびｘｚ平面のいずれにも平行な方向のことをいう。以下、「所定方向」という場合、同様の意味とする。

上記構成により、ウィンドシールド１を透過し入射面３１に入射した前方光６は、射出面３２から射出されると焦点Ｆに集光される。焦点Ｆに集光された前方光６は、その後、拡散して第１受光素子４０の受光面４１に到達する。また、本実施形態では、幅ｗ１１が入射面３１の幅ｗ１０よりも大きくなるよう構成されている。そのため、前方光６の受光面４１の位置における所定方向の幅ｗ１１は、受光面４１のサイズに対し十分大きなものとなる。

続いて、本実施形態の光検出装置１０を、角度の異なるウィンドシールド１に取り付けた場合について説明する。図３（Ｂ）は、角度θ２のウィンドシールド１に取り付けられた光検出装置１０のうち、第１受光素子４０および第１導光体３０の一部を示したものである。ここで、角度θ２は、図３（Ａ）で示した角度θ１よりも大きな角度である。このとき、本実施形態の光検出装置１０によれば、射出面３２から射出された前方光６の受光面４１の位置における所定方向の幅ｗ１２は、図３（Ａ）で示した幅ｗ１１よりは小さいものの、入射面３１の前記所定方向の幅ｗ１０よりは大きい。また、第１受光素子４０の受光面４１は、射出面３２から射出されて焦点Ｆを通過後に拡散した前方光６の範囲内に位置している。

図３（Ａ）および（Ｂ）で示したように、本実施形態による光検出装置１０では、取り付け先のウィンドシールド１の角度が所定の範囲内であれば、第１受光素子４０は、射出面３２から射出された前方光６を受光可能である。ここで、前記「所定の範囲内」とは、射出面３２から射出された前方光６を第１受光素子４０によって受光可能となるような角度範囲のことをいう。

図１および図２に示すように、本実施形態では、第１受光素子４０は、基板１１上において発光素子５０と第２受光素子６０との間に位置している。そして、基板１１上の第１受光素子４０と第２受光素子６０との間には、コンデンサ９０が設置されている。コンデンサ９０は、第１受光素子４０、第２受光素子６０、第３受光素子８０および発光素子５０等に供給される電流のノイズを除去する等のために設置される電子部品である。コンデンサ９０は、第１導光体３０の射出面３２から射出された前方光６を遮蔽可能な体格を有している。これにより、射出面３２から射出された前方光６が第２受光素子６０に到達するのをコンデンサ９０によって防ぐことができる。すなわち、コンデンサ９０は、特許請求の範囲における「遮光体」を構成している。

以上説明したように、本実施形態では、第１導光体３０の射出面３２は、射出面３２の頂点と第１導光体３０の焦点Ｆとの距離ｆが射出面３２の頂点と第１受光素子４０の受光面４１との距離ｄ１０よりも短くなるよう、凸レンズ状に形成されている。これにより、射出面３２から射出された光（前方光６）の受光面４１の位置における幅（ｗ１１）を、第１受光素子４０の受光面４１のサイズよりも大きくすることができる。そのため、光検出装置１０の取付け先のウィンドシールド１の角度が所定の範囲内であれば、光検出装置１０の取付け角度が異なっても、車両の周辺光のうち前方光６を第１受光素子４０の受光面４１に受光させることができる。よって、上記条件の下、光検出装置１０を角度の異なるウィンドシールド１に取付ける場合、ウィンドシールド１の角度に応じて第１受光素子４０の位置または第１導光体の焦点Ｆの位置を調整することなく、前方光６を第１受光素子４０の受光面４１に受光させることができる。したがって、本実施形態による光検出装置１０は、受光素子（第１受光素子４０）の位置等を調整することなく角度の異なるウィンドシールド１に取付け可能である。また、本実施形態では、第１導光体３０の射出面３２を高精度に加工する必要がないので、光検出装置１０を容易に製造することができる。

また、本実施形態では、第１導光体３０の射出面３２は、当該射出面３２から射出された光（前方光６）の第１受光素子４０の受光面４１の位置における所定方向の幅（ｗ１１、ｗ１２）が入射面３１の所定方向の幅（ｗ１０）よりも大きくなるよう形成されている。これにより、第１導光体３０の体格を大きくすることなく、車両の周辺光のうち前方光６の受光面４１の位置における所定方向の幅（ｗ１１、ｗ１２）を、受光面４１のサイズに対し十分大きくすることができる。そのため、光検出装置１０の取付け先のウィンドシールド１の角度が所定の範囲内であれば、光検出装置１０の取付け角度が大きく異なっても、前方光６を第１受光素子４０の受光面４１に受光させることができる。したがって、本実施形態による光検出装置１０は、受光素子（第１受光素子４０）の位置等を調整することなく、より広範囲に角度の異なるウィンドシールド１に対し取り付けることができるとともに、第１導光体３０の体格を小さく抑えることで、光検出装置１０を小型化できる。さらに、第１導光体３０の入射面３１を小さくできるので、車両のウィンドシールドの外から、第１導光体３０の入射面３１が見えにくく、搭載状態の装置の見栄えが良い。

また、本実施形態では、発光素子５０および第２受光素子６０を有する雨滴検出部と第２導光体７０とをさらに備えている。これにより、車両の周辺光（前方光６）を検出する手段とウィンドシールド１に付着した雨滴の量を検出する手段とを一体にした光検出装置１０を実現することができる。ここで、第１導光体３０および第２導光体７０は、第１導光体３０を透過する前方光６の光路と第２導光体７０を透過する発光素子５０から照射された光（赤外線８）および境界面５で反射された光（赤外線８）の光路とが両導光体内において交わらないよう、別体に設けられている。そのため、第１導光体３０を透過する前方光６の光路と第２導光体７０を透過する発光素子５０から照射された光および境界面５で反射された光の光路とを物理的に別の光路とすることができる。これにより、発光素子５０から照射された光が第２導光体７０および第１導光体３０を経由して第１受光素子４０に到達するのを確実に防ぐことができる。したがって、本実施形態では、雨滴検出部を設けても第１受光素子４０の信号出力に影響がなく、車両の周辺光（前方光６）を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、第２導光体７０は、第１受光素子４０とウィンドシールド１との間に位置するよう設けられている。ここで、第１受光素子４０は、特に可視光を検出可能な素子として構成されている。第２導光体７０は、可視光の波長範囲に属する波長の光（所定範囲の波長の光）を遮蔽可能に着色されている。そのため、車両の周辺光に含まれる可視光を第２導光体７０によって遮ることができる。よって、当該可視光が第２導光体７０を経由して第１受光素子４０に到達するのを抑制することができる。これにより、第１受光素子４０は、ウィンドシールド１および第２導光体７０を透過してきた周辺光の影響を受けることなく、前方光６を高精度に検出することができる。

なお、本実施形態では、発光素子５０は赤外線を照射可能な素子として構成されているため、発光素子５０から照射された光（赤外線８）は、第２導光体７０を透過することができる。さらに、第２受光素子６０は、特に赤外線を検出可能な素子として構成されている。したがって、発光素子５０および第２受光素子６０等からなる雨滴検出部は、その機能を良好に発揮することができる。

また、本実施形態では、第１受光素子４０は、発光素子５０と第２受光素子６０との間に位置している。ここで、本実施形態は、第１受光素子４０と第２受光素子６０との間に、第１導光体３０の射出面３２から射出された前方光６を遮蔽可能な遮光体（コンデンサ９０）をさらに備えている。これにより、射出面３２から射出された前方光６が第２受光素子６０に到達するのを遮光体によって防ぐことができる。したがって、車両の周辺光（前方光６）を第１受光素子４０により高精度に検出しつつ、ウィンドシールド１に付着した雨滴の量を第２受光素子６０により高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、第１受光素子４０、発光素子５０および第２受光素子６０が設置される基板１１と、当該基板１１に設置される少なくとも１つの電子部品（コンデンサ９０）と、をさらに備えている。本実施形態では、上述の遮光体は、コンデンサ９０により構成されている。すなわち、基板１１上のコンデンサ９０が遮光体としての機能をも備えているのである。そのため、遮光体として、コンデンサ９０とは別の部材を新たに設ける必要がない。これにより、光検出装置１０の大型化を抑制するとともに製造コストの低下を図ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による光検出装置の一部を図４（Ａ）および（Ｂ）に示す。第２実施形態では、第１導光体の射出面の形状が第１実施形態と異なる。
図４（Ａ）は、角度θ１のウィンドシールド１に取り付けられた第２実施形態による光検出装置のうち、第１受光素子４０および第１導光体３０の一部を示したものである。本実施形態では、第１導光体３０の射出面３５は、当該射出面３５から射出された光の第１受光素子４０の受光面４１の位置における所定方向の幅ｗ２１が第１導光体３０の入射面３１の前記所定方向の幅ｗ１０よりも大きくなるよう、凹レンズ状に形成されている。ここで、第１受光素子４０は、第１導光体３０の射出面３５から所定の距離ｄ２０離れた位置に設けられている。

この構成により、ウィンドシールド１を透過し入射面３１に入射した前方光６は、射出面３５から射出されると、拡散して第１受光素子４０の受光面４１に到達する。本実施形態では、幅ｗ２１が入射面３１の幅ｗ１０よりも大きくなるよう構成されている。そのため、第１導光体３０の体格を大きくしなくても、前方光６の受光面４１の位置における所定方向の幅ｗ２１は、受光面４１のサイズに対し十分大きなものとなる。

続いて、本実施形態の光検出装置を、角度の異なるウィンドシールド１に取り付けた場合について説明する。図４（Ｂ）は、角度θ２のウィンドシールド１に取り付けられた本実施形態による光検出装置のうち、第１受光素子４０および第１導光体３０の一部を示したものである。ここで、角度θ２は、図４（Ａ）で示した角度θ１よりも大きな角度である。このとき、本実施形態の光検出装置によれば、射出面３５から射出された前方光６の受光面４１の位置における所定方向の幅ｗ２２は、図４（Ａ）で示した幅ｗ２１よりは小さいものの、入射面３１の前記所定方向の幅ｗ１０よりも大きい。また、第１受光素子４０の受光面４１は、射出面３５から射出されて拡散した前方光６の範囲内に位置している。

図４（Ａ）および（Ｂ）で示したように、本実施形態による光検出装置では、取り付け先のウィンドシールド１の角度が所定の範囲内であれば、第１受光素子４０は、射出面３５から射出された前方光６を受光可能である。ここで、前記「所定の範囲内」とは、射出面３５から射出された前方光６を第１受光素子４０によって受光可能となるような角度範囲のことをいう。

以上説明したように、本実施形態では、第１導光体３０の射出面３５は、当該射出面３５から射出された光（前方光６）の第１受光素子４０の受光面４１の位置における所定方向の幅（ｗ２１、ｗ２２）が入射面３１の所定方向の幅（ｗ１０）よりも大きくなるよう、凹レンズ状に形成されている。これにより、第１導光体３０の体格を大きくすることなく、車両の周辺光のうち前方光６の受光面４１の位置における所定方向の幅（ｗ２１、ｗ２２）を、受光面４１のサイズに対し十分大きくすることができる。そのため、光検出装置の取付け先のウィンドシールド１の角度が所定の範囲内であれば、光検出装置の取付け角度が大きく異なっても、前方光６を第１受光素子４０の受光面４１に受光させることができる。よって、上記条件の下、光検出装置を角度の異なるウィンドシールド１に取付ける場合、ウィンドシールド１の角度に応じて第１受光素子４０の位置を調整することなく、前方光６を第１受光素子４０の受光面４１に受光させることができる。したがって、本発明の光検出装置は、受光素子（第１受光素子４０）の位置を調整することなく、広範囲に角度の異なるウィンドシールド１に対し取付け可能であるとともに、第１導光体３０の体格を小さく抑えることで、光検出装置を小型化できる。さらに、第１導光体３０の入射面３１を小さくできるので、車両のウィンドシールドの外から、第１導光体３０の入射面３１が見えにくく、搭載状態の装置の見栄えが良い。また、本実施形態では、第１導光体３０の射出面３５を高精度に加工する必要がないので、光検出装置を容易に製造することができる。

（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、第１導光体の射出面から射出された光の第１受光素子の受光面の位置における所定方向の幅が入射面の所定方向の幅よりも大きくなるよう形成された射出面を示した。これに対し、本願発明の他の実施形態では、第１導光体の射出面は、当該射出面の頂点と第１導光体の焦点との距離が当該射出面の頂点と第１受光素子の受光面との距離よりも短くなるよう形成されていれば、射出面から射出された光の第１受光素子の受光面の位置における所定方向の幅が入射面の所定方向の幅よりも小さくなるよう形成されていてもよい。このような構成であっても、射出面から射出された光（前方光）の第１受光素子の受光面の位置における幅を、第１受光素子の受光面のサイズよりも大きくすることができるからである。

また、本発明の他の実施形態では、第１導光体と第２導光体とは、一つ（一体）の導光体として形成されていてもよい。この場合、導光体を透過する前方光の光路と導光体を透過する発光素子から照射された光およびウィンドシールドの境界面で反射された光の光路とが導光体内において交わらないようにし、導光体のうち第２導光体にあたる部分に着色すればよい。第１導光体と第２導光体とを一体の導光体で構成すれば、部品点数を削減することができる。

また、本発明の他の実施形態では、発光素子は、赤外線ではなく、赤外線の波長とは異なる波長の光を照射可能に構成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、遮光体は、コンデンサ以外の基板上の電子部品であってもよい。また、遮光体は、前記電子部品ではなく、専ら遮光体として利用するための部材であってもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１：ウィンドシールド、６：前方光（特定方向の光）、１０：光検出装置、２０：ケース、２３：開口、３０：第１導光体、３１：入射面、３２：射出面、４０：第１受光素子、Ｆ：焦点

Claims (8)

1. 車両の周辺光を検出可能な光検出装置であって、
   前記車両のウィンドシールドに取付け可能であり、当該ウィンドシールドを透過した前記周辺光が通過可能な開口を有するケースと、
   前記開口に位置し前記ウィンドシールドを透過した前記周辺光のうち特定方向の光が入射する入射面、および当該入射面に入射した光を射出する射出面を有する第１導光体と、
   前記ケース内に設けられ、前記射出面から射出された光を受光し、その光の強度に応じた信号を出力する第１受光素子と、を備え、
   前記射出面は、当該射出面の頂点と前記第１導光体の焦点との距離が当該射出面の頂点と前記第１受光素子の受光面との距離よりも短くなるよう、凸レンズ状に形成されていることを特徴とする光検出装置。
2. 前記射出面は、当該射出面から射出された光の前記受光面の位置における所定方向の幅が前記入射面の前記所定方向の幅よりも大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
3. 車両の周辺光を検出可能な光検出装置であって、
   前記車両のウィンドシールドに取付け可能であり、当該ウィンドシールドを透過した前記周辺光が通過可能な開口を有するケースと、
   前記開口に位置し前記ウィンドシールドを透過した前記周辺光のうち特定方向の光が入射する入射面、および当該入射面に入射した光を射出する射出面を有する第１導光体と、
   前記ケース内に設けられ、前記射出面から射出された光を受光し、その光の強度に応じた信号を出力する第１受光素子と、を備え、
   前記射出面は、当該射出面から射出された光の前記受光面の位置における所定方向の幅が前記入射面の前記所定方向の幅よりも大きくなるよう、凹レンズ状に形成されていることを特徴とする光検出装置。
4. 前記ケース内に設けられ前記ウィンドシールドに向けて光を照射する発光素子、および、当該発光素子から照射された光のうち前記ウィンドシールドと前記車両外部との境界面で反射された光を受光し、その光の強度に応じた信号を出力する第２受光素子を有し、前記第２受光素子の出力信号に基づき前記ウィンドシールドの前記車両外部側に付着した雨滴の量を検出可能な雨滴検出部と、
   前記発光素子および前記第２受光素子と前記ウィンドシールドとの間に位置するよう設けられ、前記発光素子から照射された光および前記境界面で反射された光が透過する第２導光体と、をさらに備え、
   前記第１導光体および前記第２導光体は、前記第１導光体を透過する前記特定方向の光の光路と前記第２導光体を透過する前記発光素子から照射された光および前記境界面で反射された光の光路とが両導光体内において交わらないよう設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光検出装置。
5. 前記第１導光体と前記第２導光体とは、別体に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光検出装置。
6. 前記第２導光体は、前記第１受光素子と前記ウィンドシールドとの間に位置するよう設けられ、所定範囲の波長の光を遮蔽可能に着色されていることを特徴とする請求項４または５に記載の光検出装置。
7. 前記第１受光素子は、前記発光素子と前記第２受光素子との間に位置し、
   前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に、前記射出面から射出された前記特定方向の光を遮蔽可能な遮光体をさらに備えることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の光検出装置。
8. 前記第１受光素子、前記発光素子および前記第２受光素子が設置される基板と、
   前記基板に設置される少なくとも１つの電子部品と、をさらに備え、
   前記遮光体は、前記電子部品により構成されていることを特徴とする請求項７に記載の光検出装置。

Images