JP2013234875A - 光センサ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増大、及び、体格の増大それぞれが抑制された光センサを提供する。
【解決手段】雨滴を検出する雨滴検出部１０と、入射光を検出する光検出部３０と、これらを収納し、透明な被取付部材９０に固定される収納部５０と、を有する光センサであって、雨滴検出部は、発光素子１１と、第１受光素子１２と、発光素子から照射された光を被取付部材に導きつつ、被取付部材にて反射された光を第１受光素子に導く第１レンズ１３と、を有し、位置検出部は、第２受光素子３１と、該第２受光素子に入射する光の入射角度を規定する規定部３２と、該規定部によって規定された光を第２受光素子に集光する第２レンズ３３と、を有し、第１レンズは、可視光を遮光しつつ、発光素子の光を透過する性質を有し、規定部は、第１レンズの一部に形成されたスリットである。
【選択図】図１

Description

本発明は、雨滴を検出する雨滴検出部と、入射光を検出する光検出部と、雨滴検出部と光検出部それぞれを収納し、透明な被取付部材に固定される収納部と、を有する光センサに関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、発光素子と、発光素子にて発光された光の内、フロントウィンドシールドにて反射された光を受光する雨滴検出用受光素子と、周辺光を受光する周辺光検出用受光素子と、がそれぞれ基板に設けられた雨滴及び光検出装置が提案されている。この雨滴及び光検出装置は、発光素子から発光された光をフロントウィンドシールドに導き、フロントウィンドシールドで反射された光を雨滴検出用受光素子に集光するプリズムと、周辺光を周辺光検出用受光素子に集光するレンズ手段と、を有する。

特開２００３−２５４８９７号公報

ところで、特許文献１に示される雨滴及び光検出装置において、周辺光検出用受光素子の受光範囲をある特定の範囲に絞る場合、レンズ手段に入射する光を規定する必要がある。これを実現する構成としては、フロントウィンドシールドとレンズ手段との間に遮光性の板が設けられた構成が考えられる。しかしながら、この構成の場合、部品点数が増大し、体格が増大する、という問題があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、部品点数の増大、及び、体格の増大それぞれが抑制された光センサを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明は、雨滴を検出する雨滴検出部（１０）と、入射光を検出する光検出部（３０）と、雨滴検出部と光検出部それぞれを収納し、透明な被取付部材（９０）に固定される収納部（５０）と、を有する光センサであって、雨滴検出部は、発光素子（１１）と、第１受光素子（１２）と、発光素子から照射された光を被取付部材に導きつつ、被取付部材にて反射された光を第１受光素子に導く第１レンズ（１３）と、を有し、位置検出部は、第２受光素子（３１）と、該第２受光素子に入射する光の入射角度を規定する規定部（３２）と、該規定部によって規定された光を第２受光素子に集光する第２レンズ（３３）と、を有し、第１レンズは、可視光を遮光しつつ、発光素子から照射された光を透過する性質を有し、規定部は、第１レンズの一部に形成されたスリット（３４）であることを特徴とする。

これによれば、規定部が、第１レンズとは別体で形成される構成と比べて、部品点数の増大が抑制される。これにより、光センサ（１００）の体格の増大が抑制される。

第１実施形態に係る光センサの概略構成を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 スリットの変形例を示す断面図である。 スリットの変形例を示す断面図である。 第２レンズの変形例を示す断面図である。

以下、本発明に係る光センサを、車両のフロントウィンドに取り付けた場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１，図２に基づいて、本実施形態に係る光センサを説明する。なお、図２では、光センサ１００に入射する光を実線矢印で、入射する光の仰角、及び、方位角を曲線矢印で示している。

光センサ１００は、要部として、雨滴を検出する雨滴検出部１０と、入射光を検出する光検出部３０と、これら検出部１０，３０それぞれを収納し、フロントウィンド９０に取り付けられる収納部５０と、を有する。

図１に示すように、雨滴検出部１０は、発光素子１１と、第１受光素子１２と、第１レンズ１３と、を有する。発光素子１１は、フロントウィンド９０に光を照射する機能を果たし、第１受光素子１２は、フロントウィンド９０にて反射された発光素子１１の光を受光する機能を果たす。そして、第１レンズ１３は、発光素子１１から照射された光をフロントウィンド９０に導きつつ、フロントウィンド９０にて反射された光を第１受光素子１１に導く機能を果たす。フロントウィンド９０に雨滴が附着している場合、光はフロントウィンド９０にて反射されないため、第１受光素子１２にて受光する光量が変動する。この光量の変動により、雨量が検出される。

発光素子１１は、可視光以外の光、例えば赤外線や紫外線を照射するものである。本実施形態に係る発光素子１１は、ＬＥＤであり、プリント基板５１に搭載されている。

第１受光素子１２は、光を電気信号に変換するものである。本実施形態に係る第１受光素子１２は、ＰＮ接合を有するフォトダイオードであり、プリント基板５１に搭載されている。

第１レンズ１３は、可視光を遮光しつつ、発光素子１１から照射される光を透過する性質の材料から成るものである。第１レンズ１３は、レンズとしての主要な機能を果たす集光部１３ａと、集光部１３ａと一体的に連結された平板部１３ｂと、平板部１３ｂと一体的に連結された環状部１３ｃと、を有する。集光部１３ａは、凸形状を成し、発光素子１１から照射された光をフロントウィンド９０に導きつつ、フロントウィンド９０にて反射された光を第１受光素子１１に導く機能を果たす。平板部１３ｂは、収納部５０の開口部を閉塞しつつ、フロントウィンド９０に照射される車両周囲の光が第１受光素子１２に入射することを妨げる機能を果たす。環状部１３ｃは、プリント基板５１の周囲を囲むことで、フロントウィンド９０に照射される車両周囲の光が第１受光素子１２に入射することを妨げる機能を果たす。

図１に示すように、光検出部３０は、第２受光素子３１と、規定部３２と、第２レンズ３３と、を有する。第２受光素子３１は、フロントウィンド９０に照射される車両周囲の光を受光する機能を果たし、規定部３２は、第２受光素子３１に入射する光の入射角度を規定する機能を果たす。そして、第２レンズ３３は、規定部３２によって規定された光を第２受光素子３１に集光する機能を果たす。

第２受光素子３１は、光を電気信号に変換するものである。本実施形態に係る第２受光素子３１は、ＰＮ接合を有するフォトダイオードであり、プリント基板５１に複数搭載されている。

規定部３２は、図２に示すように、第１レンズ１３の平板部１３ｂに形成されたスリット３４である。１つの第２受光素子３１に対して、１つのスリット３４が対応しており、各第２受光素子３１に入射する光の入射角度が異なっている。そのため、各第２受光素子３１によって得られる仰角特性及び方位角特性は、それぞれ異なっている。本実施形態に係るスリット３４は、平板部１３ｂの厚さ方向において、径が一定の円筒形状を成している。

第２レンズ３３は、規定部３２によって規定された光を、一度平行光に屈折させた後に集光して、集光した光を第２受光素子３１に出射する凸レンズ３３ａと、規定部３２によって規定された光を反射して、第２受光素子３１に出射する反射レンズ３３ｂと、を有する。図２に示すように、レンズ３３ａ，３３ｂそれぞれは回転対称形を成し、反射レンズ３３ｂによって凸レンズ３３ａの周囲が囲まれる態様で、反射レンズ３３ｂと凸レンズ３３ａとが一体になっている。

凸レンズ３３ａは、円筒形状を成し、その端面が湾曲している。この湾曲した一方の端面に、規定部３２によって規定された光が入射し、他方の湾曲した端面から出射された光が、第２受光素子３１に入射する。本実施形態では、上記した湾曲した端面は非球面となっている。

反射レンズ３３ｂは、環状を成し、その内環面が凸レンズ３３ａの側面と一体的に連結され、その外環面が湾曲している。そして、内環面よりも外環面の方が広く、外環面と内環面とを連結する２つの連結面それぞれが、外環面の端から凸レンズ３３ａの中心に向かう方向に傾斜している。この傾斜した一方の面に、規定部３２によって規定された光が入射し、その入射した光が湾曲した外環面にて反射され、反射された光が、他方の傾斜した面を介して、第２受光素子３１に入射する。本実施形態では、上記した外環面は球面となっている。

以上、示したように、第２受光素子３１に入射する光の仰角、及び、方位角は、規定部３２によって規定され、第２受光素子３１に入射する光の量は、第２レンズ３３によって規定されている。

収納部５０は、遮光性を有する材料で形成されており、１つの開口部を有する箱状を成している。図１に示すように、収納部５０の底部にプリント基板５１が設けられ、収納部５０の開口部が、第１レンズ１３の平板部１３ｂによって閉塞されている。本実施形態に係る収納部５０は、第２レンズ３３の位置を固定する固定部５２を有し、この固定部５２によって、第２レンズ３３と規定部３２との相対的な位置が定められている。

次に、本実施形態に係る光センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、第１レンズ１３は、可視光を遮光する性質の材料で形成され、規定部３２は、第１レンズ１３の平板部１３ｂに形成されたスリット３４である。これによれば、規定部が、第１レンズとは別体で形成される構成と比べて、部品点数の増大が抑制される。これにより、光センサ１００の体格の増大が抑制される。

第２レンズ３３は、凸レンズ３３ａと、反射レンズ３３ｂと、を有する。これによれば、第２レンズが、凸レンズのみを有する構成と比べて、より多くの光を、第２受光素子３１に集光することができる。

反射レンズ３３ｂと凸レンズ３３ａとが一体になっている。これによれば、反射レンズと凸レンズとが別体である構成と比べて、第２レンズ３３の体格の増大が抑制される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、図２に示すように、スリット３４は、平板部１３ｂの厚さ方向において、径が一定の円筒形状である例を示した。しかしながら、スリット３４の形状としては、上記例に限定されない。例えば、図３に示すように、スリット３４が、厚さ方向に対して、斜めの方向に孔が形成され、断面形状が平行四辺形となった円筒形状を採用することもできる。若しくは、図４に示すように、スリット３４が、厚さ方向に対して徐々に径が狭まる、断面形状が台形となった円筒形状を採用することもできる。これら変形例に示すように、スリット３４の形状を変更することで、第２受光素子３１に入射する光の仰角、及び、方位角の規定が調整される。

本実施形態では、第２レンズ３３は、凸レンズ３３ａと、反射レンズ３３ｂと、を有する例を示した。しかしながら、図５に示すように、第２レンズ３３は、凸レンズ３３ａのみを有する構成を採用することもできる。

本実施形態では、光センサ１００が車両のフロントウィンドに搭載された例を示した。しかしながら、光センサ１００の搭載対象としては、上記例に限定されない。例えば、光センサ１００が車両のリアウィンドに搭載された構成を採用することもできる。

１０・・・雨滴検出部
１１・・・発光素子
１２・・・第１受光素子
１３・・・第１レンズ
３０・・・光検出部
３１・・・第２受光素子
３２・・・規定部
３３・・・第２レンズ
３４・・・スリット
１００・・・光センサ

Claims (8)

1. 雨滴を検出する雨滴検出部（１０）と、
   入射光を検出する光検出部（３０）と、
   前記雨滴検出部と前記光検出部それぞれを収納し、透明な被取付部材（９０）に固定される収納部（５０）と、を有する光センサであって、
   前記雨滴検出部は、発光素子（１１）と、第１受光素子（１２）と、前記発光素子から照射された光を前記被取付部材に導きつつ、前記被取付部材にて反射された光を前記第１受光素子に導く第１レンズ（１３）と、を有し、
   前記位置検出部は、第２受光素子（３１）と、該第２受光素子に入射する光の入射角度を規定する規定部（３２）と、該規定部によって規定された光を前記第２受光素子に集光する第２レンズ（３３）と、を有し、
   前記第１レンズは、可視光を遮光しつつ、前記発光素子から照射された光を透過する性質を有し、
   前記規定部は、前記第１レンズの一部に形成されたスリット（３４）であることを特徴とする光センサ。
2. 前記第２レンズは、前記規定部によって規定された光を、一度平行光に屈折させた後に集光して、集光した光を前記第２受光素子に出射する凸レンズ（３３ａ）を有することを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
3. 前記第２レンズは、前記凸レンズの他に、前記規定部によって規定された光を反射して、前記第２受光素子に出射する反射レンズ（３３ｂ）を有することを特徴とする請求項２に記載の光センサ。
4. 前記反射レンズは環状を成し、
   該反射レンズによって凸レンズの周囲が囲まれる態様で、前記反射レンズと前記凸レンズとが一体になっていることを特徴とする請求項３に記載の光センサ。
5. 前記第１レンズは、前記発光素子から照射された光を前記被取付部材に導きつつ、前記被取付部材にて反射された光を前記第１受光素子に集光する集光部（１３ａ）と、該集光部と一体的に連結された平板部（１３ｂ）と、を有し、
   前記スリットは、前記平板部に形成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の光センサ。
6. スリットは、平板部の厚さ方向に対して、徐々に径が狭まる、断面形状が台形となった円筒形状であることを特徴とする請求項５に記載の光センサ。
7. スリットは、平板部の厚さ方向に対して、斜めの方向に孔が形成され、断面形状が平行四辺形となった円筒形状であることを特徴とする請求項５に記載の光センサ。
8. スリットは、平板部の厚さ方向において、径が一定の円筒形状であることを特徴とする請求項５に記載の光センサ。

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