JP2015004666A - 光検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現しつつ、全方位から所定の傾斜角度で入射する周辺光を検出することができる光検出装置を提供する。
【解決手段】上方にあるレンズ１ａを通過した光を、導光部材５により導いて、下方にある光検出素子６により検出する光検出装置１００において、導光部材５が、レンズ１ａ側で中心軸Ｑの周囲に環状に設けられた入射曲面５ａと、入射曲面５ａの内側にあって当該入射曲面５ａと対向するように中心軸Ｑの周囲に設けられた反射曲面５ｂとを有し、レンズ１ａを通過して入射曲面５ａに所定の傾斜角度θ_３で入射した光を、反射曲面５ｂで反射して、光検出素子６の受光面６ａへ導く。
【選択図】図８Ｃ

Description

本発明は、入射光を光検出素子へ導くための導光部材を備えた光検出装置に関する。

従来、車両の灯火やエアコンを自動的に制御するために、車両に設けられた光検出装置が知られている。この光検出装置は、たとえば特許文献１〜５に開示されているように、車内に入射する光の照度や日射量を光検出素子により検出し、該検出結果に基づいて灯火やエアコンを制御する。

光検出装置の具体的な構造として、光検出素子の光源側には、光を通過させる光通過部が設けられている。光通過部は、たとえば、特許文献１、４、および５では、レンズ若しくはプリズムなどの光学素子から成り、特許文献２および３では、筐体の開口部などから成る。特許文献１では、光通過部（レンズ）の直下に光検出素子が配置され、光通過部を通過した光を光検出素子により検出する。

たとえば、エアコンを制御して、車室内の温度を適切に設定するためには、単に車両周囲の明るさを検出するだけではなく、乗車しているユーザに直接当たる光を検出しなければならない。そのため、所定の斜め方向から車室内に向かう光の量（赤外線量など）を検出する必要がある。また、車両の灯火を制御するために、車両周囲の明るさを検出する場合にも、運転者が感じる明るさに、より合致した制御を行うには、所定の斜め方向から車両に向かう光を検出する必要がある。

そこで、特許文献２では、光通過部（切欠部や切抜部）と光検出素子の間に、透明なまたは着色した樹脂またはガラスから成る導光体を設けている。そして、切欠部を通過した前方光を、第１導光体を透過させて、第１光検出素子へ導いている。また、切欠部を通過した上方光を、第１導光体の入射面から入射させた後、境界面で全反射させて、光路を変更し、第１光検出素子へ導いている。さらに、切抜部を通過した周辺光を、第２導光体に設けた集光レンズ部で集光して、第２光検出素子へ導いている。

特許文献３では、光通過部（開口部）と３つの光検出素子の間に、入射面が３つの傾斜面に分割されたプリズムを設けている。そして、光通過部を通過した光のうち、前方光を第１傾斜面により第１光検出素子に導き、左上方光を第２傾斜面により第２光検出素子に導き、右上方光を第３傾斜面により第３光検出素子に導いている。

特許文献４では、光通過部を構成する光学素子の光源側の面を凸面にし、光検出素子側の面をプリズム面の集合体にしている。プリズム面の中心は、光学素子の光軸上の点を起点として光検出素子側に開口した錘状になっている。これにより、垂直方向から水平方向までの全範囲の入射角に対して所定の出力特性が得られる。

特許文献５では、光通過部を構成するレンズの光検出素子側の面に、円錐レンズ部や凹レンズ部や凸レンズ部を設けている。そして、円錐レンズ部により、真上からの光を遮蔽し、斜めからの光を透過させている。また、凹レンズ部により、斜めから水平までの光を光検出素子へ導き、凸レンズ部により、所定の範囲の斜めの光を光検出素子へ導いている。

また、特許文献６には、レンズの一部に透過減衰シートを張り付けることで、該一部の光透過量を他部の光透過量と異ならせる技術が開示されている。

特開２０１１−２２６９４６号公報 特開２０１２−１８３８８６号公報 特開２０１０−２７６４２１号公報 特許第３２６８８８８号公報 特許第３２１８５５８号公報 特開２０１２−２０２６８３号公報

特許文献２および３のように、導光部材（導光体やプリズム）を用いると、光通過部に対する光検出素子の配置の自由度を大きくすることができる。しかし、特許文献２および３では、１つの光検出素子で検出できる光が、特定の一方向から入射する光に限定されている。このため、車両の灯火やエアコンの制御を的確に行うことを目的として、全ての方位から所定の傾斜角度で入射する周辺光を検出するには、光検出素子の数を増やさなければならない。しかし、光検出素子の数を多くすると、光検出装置が大型化してしまい、小型化の要求に反することになる。

本発明の課題は、小型化を実現しつつ、全方位から所定の傾斜角度で入射する周辺光を検出することができる光検出装置を提供することである。

本発明では、上方にある光通過部を通過した光を、導光部材により導いて、下方にある光検出素子により検出する光検出装置において、導光部材が、光通過部側で中心軸の周囲に環状に設けられた入射曲面と、入射曲面の内側にあって当該入射曲面と対向するように中心軸の周囲に設けられた反射曲面とを有し、光通過部を通過して入射曲面に所定の傾斜角度で入射した光を、反射曲面で反射して、光検出素子の受光面へ導く。なお、「上方」とは、鉛直方向における上方向をいい、「下方」とは、鉛直方向における下方向をいう（以下同様）。

このように、導光部材の中心軸の周囲に環状の入射曲面と反射曲面とを設けたことにより、全方位から所定の傾斜角度で光検出装置に入射する周辺光を、導光部材により導いて、光検出素子で検出することができる。またこの結果、光検出素子を多数設ける必要がないので、光検出装置の小型化を実現することができる。

また、本発明では、上記光検出装置において、導光部材は、中心軸の方向に延びる軸部と、軸部の上部に中心軸を囲むように設けられた環状の頭部とを有し、頭部の外側に入射曲面が形成され、頭部の内側に反射曲面が形成され、軸部の先端に光検出素子へ光を出射する出射面が形成されていてもよい。

また、本発明では、上記光検出装置において、環状の頭部の入射曲面は、導光部材を中心軸を含む面で切断した場合に、当該切断面において外側に突出する曲線部を含む形状であってもよい。あるいは、環状の頭部の入射曲面は、導光部材を中心軸を含む面で切断した場合に、当該切断面において直線部を含む形状であってもよい。

また、本発明では、上記光検出装置において、出射面は、凸レンズ状に形成されていてもよい。

また、本発明では、上記光検出装置において、光通過部の内面の、反射曲面と対向する部分に、導光部材側へ突出する突出部を設けてもよい。

また、本発明では、上記光検出装置において、光検出素子を含む電子部品が実装された基板を備え、光検出素子は、光を受光する受光面を有し、受光面は、中心軸と平行に配置され、導光部材は、入射曲面に所定の傾斜角度で入射して反射曲面で反射した光を、光検出素子の方へ反射する反射面をさらに有していてもよい。

さらに、本発明では、上記光検出装置は、光検出素子により車両の周辺の光の照度を検出し、該検出結果に基づいて車両の灯火を制御してもよい。

本発明によれば、小型化を実現しつつ、全方位から所定の傾斜角度で入射する周辺光を検出することができる光検出装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態による光検出装置の斜視図である。 図１の光検出装置の断面図である。 図１の光検出装置の分解図である。 図１の光検出装置に備わる保持部材の斜視図である。 図１の光検出装置に備わる取付部材の斜視図である。 図１の光検出装置に備わる導光部材の斜視図および断面図である。 図４の保持部材と図５の取付部材の係合状態を示した断面図である。 図１の光検出装置への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。 図１の光検出装置への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。 図１の光検出装置への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。 図１の光検出装置への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。 本発明の他の実施形態による光検出装置の断面図である。 図９の光検出装置への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。 導光部材の他の実施形態を示した斜視図および断面図である。 図１１の導光部材を備えた光検出装置の断面図である。 図１２の光検出装置の分解図である。 図１２の光検出装置への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。 図１２の光検出装置への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。 図１２の光検出装置への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。 図１２の光検出装置への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

まず、本実施形態の光検出装置１００の構造を、図１〜図７を参照しながら説明する。

光検出装置１００は、自動四輪車の前照灯と尾灯の点消灯を自動的に制御するための、オートライトセンサである。図１では、光検出装置１００を上方から見た斜視図を（ａ）に示し、光検出装置１００を下方から見た斜視図を（ｂ）に示している。

図２および図３に示すように、光検出装置１００には、筐体１、基板２、保持部材３、取付部材４、および導光部材５が備わっている。図２は、図１の光検出装置１００のＡ−Ａ断面図である。図３は、光検出装置１００の分解図である。

筐体１は、合成樹脂の成型品から成る。筐体１は、下方側に開口した箱状に形成されている。筐体１の上部には、鍔部１ｔが形成されている。図２に示すように、筐体１の短手方向の両側面１ｖ、１ｗには、爪部１ｎが形成されている。図３に示すように、筐体１の長手方向の一方の側面１ｘには、ロック孔１ｒが形成されている。同様に、筐体１の反対側の側面１ｙにも、ロック孔が形成されている（図示省略）。

筐体１の上面には、上向きで凸形のレンズ１ａが設けられている。レンズ１ａは、たとえば入射光の赤外線成分や可視光成分を透過する。光検出装置１００の周辺光は、レンズ１ａを通過して、筐体１内に入射する。レンズ１ａは、本発明の「光通過部」の一例である。

筐体１内には、図２に示すように、基板２、保持部材３、取付部材４、および導光部材５が収納される。

基板２は、プリント配線基板から成る。基板２には、図３に示すように、光検出素子６やマイコン（マイクロコンピュータ）７などの電子部品が実装され、通信回路８などの電気回路が形成されている。また、基板２には、複数の接続孔２ａと、ボス孔２ｂとキー溝２ｃが形成されている。

図４は、保持部材３の斜視図であって、図３で左側から見た状態を（ａ）に示し、右側から見た状態を（ｂ）に示している。保持部材３は、合成樹脂の成型品から成る。保持部材３の長手方向の両側面３ｘ、３ｙには、ロック突起３ｒが形成されている。

保持部材３の短手方向の一方側には、図４（ａ）に示すように、第１保持部３ａとコネクタ部３ｃが形成され、他方側には、図４（ｂ）に示すように、第２保持部３ｂが形成されている。

図４（ａ）に示すように、コネクタ部３ｃの上方には、複数の貫通孔３ｄが形成されている。各貫通孔３ｄにＬ字形の複数のピン端子９が圧入されることで、図３に示すように、各ピン端子９がコネクタ３ｃに取り付けられている。各ピン端子９の一方の端部９ａは、コネクタ部３ｃで下方に向かって突出している。

各ピン端子９の他方の端部９ｂは、図４（ｂ）に示すように、第２保持部３ｂへ突出している。第２保持部３ｂには、ボス３ｅ、キー突起３ｆ、および導光孔３ｇが形成されている。

図３および図４（ａ）に示すように、第１保持部３ａの奥壁３ｊには、導光部材５を係合するための係合溝３ｋが形成されている。係合溝３ｋの上部には、該溝３ｋを幅方向に広げた幅広部３ｔが設けられている。係合溝３ｋの下部は、導光孔３ｇと連通している。

第１保持部３ａの対向する両側壁３ｐ、３ｑには、取付部材４を保持するための保持溝３ｍが横向きに形成されている。各保持溝３ｍには、図７に示すように、段差部３ｎが形成されている。

図７は、保持部材３と取付部材４の係合状態を示した図であって、図３のＢ平面により部材３〜５を切断して上方から見た断面を示している。

図５は、取付部材４の斜視図であって、図３で左側から見た状態を（ａ）に示し、右側から見た状態を（ｂ）に示している。取付部材４は、合成樹脂の成型品から成る。取付部材４には、１対のアーム４ｍが設けられている。各アーム４ｍの先端部には、図５および図７に示すように、外側へ向かって台形状に膨らんだロック部４ｎが設けられている。

図５（ｂ）に示すように、取付部材４の側面４ｊには、導光部材５を係合するための係合溝４ｋが形成されている。係合溝４ｋの上部には、該溝４ｋを幅方向に広げた幅広部４ｔが設けられている。係合溝４ｋの下部には、傾斜面４ｉが設けられている。

図６は、導光部材５を示した図であって、（ａ）に斜視図を示し、（ｂ）に断面図を示している。導光部材５は、透明な合成樹脂で形成されている。導光部材５は、中心軸Ｑの方向に延びる軸部５ｊと、この軸部５ｊの上部に中心軸Ｑを囲むように設けられた環状の頭部５ｈと、この頭部５ｈの下方に設けられた鍔部５ｔとを有している。

頭部５ｈは、概ねドーナツ状に形成されていて、軸部５ｊより外径が大きくなっている。頭部５ｈの外側には、入射曲面５ａが形成されている。頭部５ｈの内側には、漏斗状の反射曲面５ｂが形成されている。これにより、入射曲面５ａは、中心軸Ｑの周囲に環状に設けられ、反射曲面５ｂは、入射曲面５ａの内側にあって入射曲面５ａと対向するように中心軸Ｑの周囲に設けられる。

詳しくは、図２や図６（ｂ）に示されるように、環状の頭部５ｈの入射曲面５ａは、導光部材５を中心軸Ｑを含む面で切断した場合に、当該切断面において外側に突出する曲線部を含む形状になっている。ここでは、外側に突出する部分が全て曲線部となっているが、一部（端部など）に直線部を含んでいてもよい。また、環状の頭部５ｈの反射曲面５ｂは、導光部材５を中心軸Ｑを含む面で切断した場合に、当該切断面において内側に窪んだ曲線部を含む形状になっている。この場合も、内側に窪んだ部分が全て曲線部であってもよいし、一部に直線部を含んでいてもよい。

軸部５ｊは、円柱状に形成されていて、下端部が一側方に向けて直角に屈曲されている。この軸部５ｊの屈曲部分の外側には、中心軸Ｑに対して所定の角度で傾斜するように反射面５ｃが設けられている。また、軸部５ｊの先端には、中心軸Ｑと平行で一側方を向いた出射面５ｄが設けられている。鍔部５ｔは、直方体状に形成されている。

次に、光検出装置１００の組立方法を説明する。

図３において、まず、保持部材３の第２保持部３ｂ（図４（ｂ））に光検出素子６を対向させた状態で、保持部材３に基板２を近づけて行って、各ピン端子９の端部９ｂ（図４（ｂ））を基板２の接続孔２ａに貫通させる。また、基板２のボス孔２ｂに保持部材３のボス３ｅ（図４（ｂ））を嵌入させ、基板２のキー溝２ｃに保持部材３のキー突起３ｆ（図４（ｂ））を嵌入させる。そして、基板２を第２保持部３ｂの当接面３ｉ（図４（ｂ））に当接させた状態で、各ピン端子９の端部９ｂを基板２にはんだ付けする。

これにより、図２に示すように、基板２が縦向きで第２保持部３ｂに保持された状態となる。また、基板２に実装された光検出素子６の受光面６ａが、保持部材３の導光孔３ｇ（図４（ｂ））に対向した状態となる。

次に、図３などに示した、保持部材３の第１保持部３ａにある係合溝３ｋと幅広部３ｔに、導光部材５の軸部５ｊと鍔部５ｔを挿入する。また、保持部材３の導光孔３ｇに、導光部材５の出射面５ｄの近傍部分を挿入する。

これにより、導光部材５の半分（図２で右半分）が係合溝３ｋに係合され、導光部材５が第１保持部３ａに仮止めされた状態となる。また、導光部材５の出射面５ｄが導光孔３ｇから露出して、光検出素子６の受光面６ａと対向した状態になる。

次に、保持部材３の第１保持部３ａにある各保持溝３ｍに、取付部材４の各アーム４ｍを挿入して行って、図７（ｂ）に示すように、各保持溝３ｍの段差部３ｎに各アーム４ｍのロック部４ｎを係合させる。

これにより、図２に示すように、取付部材４が第１保持部３ａに保持された状態となる。また、取付部材４の係合溝４ｋと幅広部４ｔと傾斜面４ｉに、導光部材５の軸部５ｊと鍔部５ｔと反射面５ｃがそれぞれ係合され、導光部材５が取付部材４と保持部材３により挟持された状態となる。また、導光部材５の頭部５ｈが、保持部材３と取付部材４の上部に突出し、入射曲面５ａと反射曲面５ｂがレンズ１ａ側に配置される。

次に、保持部材３を筐体１の下方から内部に挿入して、図１に示すように、保持部材３のロック突起３ｒを筐体１のロック孔１ｒに係合する。

これにより、保持部材３が筐体１に固定されて、図２に示すように、筐体１内に基板２、保持部材３、取付部材４、および導光部材５が収納された状態となる。つまり、光検出装置１００が組み立てられた状態となる。

上記のように組み立てられた光検出装置１００において、導光部材５はレンズ１ａの直下に位置し、導光部材５とレンズ１ａの中心軸Ｑが一致する。また、基板２と光検出素子６の受光面６ａが、中心軸Ｑと平行に配置される。中心軸Ｑは、導光部材５とレンズ１ａの光軸でもある。

また、光検出装置１００の下端には、図１（ｂ）に示すように、コネクタ部３ｃが開口している。コネクタ部３ｃには、図示しないハーネスの一端に設けられたコネクタが嵌合される。そのハーネスの他端は、図示しない車両制御装置に接続されている。

これにより、ハーネス、コネクタ部３ｃのピン端子９、および基板２などを介して、車両制御装置と基板２上のマイコン７とが電気的に接続され、通信回路８などにより通信可能となる。

光検出装置１００は、図２に示すように、自動四輪車のダッシュボード５０に設けられた取付孔５１に挿入される。そして、筐体１の鍔部１ｔと爪部１ｎが、取付孔５１の上下の縁に係合することで、光検出装置１００がダッシュボード５０に取り付けられる。

次に、光検出装置１００への周辺光の射し込み状態を、図８Ａ〜図８Ｄを参照しながら説明する。

たとえば太陽などの光源は移動するし、光検出装置１００が設けられた車両も移動するため、車外から車内に入射する周辺光の入射角は変化する。図８Ａ〜図８Ｄに太線で示すような、入射角θ_１〜θ_４の光は、光検出装置１００の上方からレンズ１ａを通過して、導光部材５の入射曲面５ａや反射曲面５ｂから内部に入射する。

本例では、入射角θ_１〜θ_４は、中心軸Ｑに対する傾斜角度を示していて、θ_１、θ_２、θ_３、θ_４の順に大きくなっている（θ_１＜θ_２＜θ_３＜θ_４）。また、入射角θ_１〜θ_４の光は、中心軸Ｑと平行でない光である（θ_１、θ_２、θ_３、θ_４＞０°）。また、入射角θ_３の光は、車両の灯火（前照灯、尾灯）の点消灯制御に影響を及ぼす周辺光（たとえば、θ_３＝３０°〜７０°）である。他の入射角θ_１、θ_２、θ_４の光は、車両の灯火の点消灯制御にあまり影響を及ぼさない周辺光の一例である。

図８Ａに太線で示すように、入射角θ_１で導光部材５の入射曲面５ａに入射した光は、入射曲面５ａで屈曲された後、保持部材３や取付部材４に当たり、下方の光検出素子６の方へ導かれることはない。また、入射角θ_１で導光部材５の反射曲面５ｂに入射した光のうち、一部の光は、反射曲面５ｂで屈曲された後、反射面５ｃで反射されて、出射面５ｄから光検出素子６の方へ出射されるが、光検出素子６の受光面６ａで受光されることはない。

また、図８Ｂおよび図８Ｄに太線で示すように、入射角θ_２、θ_４で導光部材５の入射曲面５ａに入射した光は、入射曲面５ａで屈曲された後、反射曲面５ｂで反射されて、保持部材３に当たり、下方の光検出素子６の方へ導かれることはない。また、入射角θ_２、θ_４で導光部材５の反射曲面５ｂに入射した光は、反射曲面５ｂで屈曲され、下方の光検出素子６の方へ導かれることはない。

さらに、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｄに太線で示した光と異なる他の全ての方位より、入射角θ_１、θ_２、θ_４で導光部材５の入射曲面５ａや反射曲面５ｂに入射した光も、同様に光検出素子６の方へ導かれることはない。

一方、図８Ｃ（ａ）に太線で示すように、入射角θ_３で導光部材５の入射曲面５ａに入射した光は、入射曲面５ａで屈曲された後、反射曲面５ｂで反射されて、下方へ向かって軸部５ｊ内を進む。そして、この光は、反射面５ｃで反射されて、出射面５ｄから光検出素子６の方へ出射され、光検出素子６の受光面６ａで受光される。

また、図８Ｃ（ａ）に太線で示した光と異なる他の全ての方位より、入射角θ_３で導光部材５の入射曲面５ａに入射した光も、たとえば図８Ｃ（ｂ）に太線で示すように、入射曲面５ａで屈曲された後、反射曲面５ｂで反射されて、下方へ向かって軸部５ｊ内を進む。そして、この光は、反射面５ｃで反射されて、出射面５ｄから出射され、光検出素子６の受光面６ａで受光される。

このようにして、光検出装置１００は、入射する周辺光の中から所望する入射角近傍（上記の例ではθ_３）の光を検出することができる。

なお、入射角θ_３で導光部材５の反射曲面５ｂに入射した光は、反射曲面５ｂで屈曲され、下方の光検出素子６の方へ導かれることはない。

上記のような、入射角θ_３で入射する光を光検出素子６の受光面６ａに導く導光部材５の入射曲面５ａと反射曲面５ｂは、次の手順で設計することができる。

まず、光検出素子６の受光面６ａから導光部材５の反射面５ｃに向かって任意の直線（光に相当）を引き、該直線が反射面５ｃにおいて反射されて、仮設定した反射曲面５ｂとぶつかる点Ｘ（不図示）を求める。次に、その点Ｘにおける反射曲面５ｂの曲率をＡと仮設定する。そして、点Ｘにぶつかった上記直線は、曲率Ａに応じて反射曲面５ｂで反射されて、頭部５ｈの内部を通過し、仮設定した入射曲面５ａにぶつかる。上記直線が入射曲面５ａにぶつかった点をＹ（不図示）とし、入射曲面５ａの曲率をＢと仮設定する。

点Ｙから空気中に出射する光は、導光部材５と空気との相対屈折率と、入射曲面５ａの曲率Ｂとから決定される角度で屈折する。導光部材５と空気との相対屈折率は、導光部材５の材料により決まる。次に、点Ｙから空気中に出射した光の角度が中心軸Ｑに対する傾斜角度θ_３と一致するような曲率Ｂを求める。そして、以上の一連の作業を、受光面６ａから反射面５ｃに向かって引く直線の角度を微小に変化させながら繰り返し行うことにより、入射曲面５ａと反射曲面５ｂの形状を決定して行く。

ところで、光検出素子６は、受光面６ａで受光した光の照度を検出する。そして、この光検出素子６の検出結果に基づいて、マイコン７（図３）が車両の周囲の明暗を判断し、前照灯と尾灯の点灯指令または消灯指令を、通信回路８（図３）により車両制御装置に出力する。車両制御装置は、光検出装置１００から点灯指令を受信した場合、前照灯と尾灯を点灯し、光検出装置１００から消灯指令を受信した場合、前照灯と尾灯を消灯する。

また、マイコン７は光検出素子６で検出した光の照度や光に含まれる赤外線の照度に基づいて、エアコンを制御し、車室内の温度の調整を行う。本実施形態では、光検出素子６を、車両の前照灯や尾灯などの灯火の制御用とエアコンの制御用とに共用している。

上記実施形態によると、導光部材５の中心軸Ｑの周囲に、環状の入射曲面５ａと、これに対向する反射曲面５ｂとが設けられている。このため、車両の灯火の点消灯制御に影響を及ぼす、全方位から所定の傾斜角度θ_３で光検出装置１００に入射する周辺光（図８Ｃ）を、導光部材５により導いて、１つの光検出素子６で検出することができる。また、車両の灯火の点消灯制御にあまり影響を及ぼさない、傾斜角度θ_１、θ_２、θ_４で光検出装置１００に入射する周辺光（図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｄ）や、真上から入射する周辺光を、光検出素子６の受光面６ａで受光されないようにすることができる。したがって、入射する周辺光のうち、検出が必要な光のみを効率良く光検出素子６へ導くことが可能となる。

この結果、レンズ１ａや導光部材５の下方に光検出素子６を多数設ける必要がないので、中心軸Ｑに対して垂直な幅方向に光検出装置１００が大型化せず、光検出装置１００の小型化を実現することができる。

また、導光部材５の反射曲面５ｂを入射曲面５ａの内側に設けているので、中心軸Ｑに対して垂直な径方向に導光部材５が大型化するのを抑えて、光検出装置１００の小型化を実現することができる。

また、光検出素子６やマイコン７や通信回路８などが設けられた基板２を、中心軸Ｑと平行に配置しているので、光検出装置１００の幅方向の一層の小型化を実現することができる。

また、それにより光検出素子６の受光面６ａも中心軸Ｑと平行に配置され、受光面６ａとレンズ１ａが対向しなくなる。然るに、全方位から所定の傾斜角度θ_３で入射する周辺光を、導光部材５の入射曲面５ａから入射させた後、反射曲面５ｂと反射面５ｃで順次反射させて、光検出素子６の受光面６ａへ導くので、該周辺光を光検出素子６で確実に検出することができる。

そして、車両の灯火の点消灯制御に影響を及ぼす、全方位から所定の傾斜角度θ_３で入射する周辺光の照度を光検出素子６により検出して、該検出結果に基づいて車両の前照灯や尾灯の点消灯を的確に制御することができる。

本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、光検出素子６が実装された基板２を中心軸Ｑと平行な縦向きに配置した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、図９に示すように、基板２’や該基板２’に実装された光検出素子６の受光面６ａを、中心軸Ｑに対して垂直に配置してもよい。この場合、導光部材５’の軸部５ｊ’の下端に出射面５ｄ’を設ければよく、図３などに示した反射面５ｃを省略することができる。また、出射面５ｄ’と対向するように光検出素子６の受光面６ａを設ければよい。

これにより、全方位から所定の傾斜角度θ_３でレンズ１ａを通過して導光部材５の入射曲面５ａに入射した光は、たとえば図１０（ａ）、（ｂ）に太線で示すように、入射曲面５ａで屈曲された後、反射曲面５ｂで反射される。そして、該光は、下方へ向かって軸部５ｊ’を進み、出射面５ｄ’から出射されて、光検出素子６の受光面６ａで受光される。

また、以上の実施形態では、光通過部として筐体１の上部に上向きで凸形のレンズ１ａを設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これに代えて、たとえば、下向きで凸形のレンズや凹形のレンズ、またはレンズ以外の光を通過させる光学素子などを、光通過部として設けてもよい。また、光通過部を、凸凹のない平板部としてもよい。さらに、単なる孔や開口などを、光通過部として設けてもよい。

また、以上の実施形態では、概ねドーナツ状に形成された頭部５ｈを備えた導光部材５を例に挙げたが、これに代えて、図１１に示すような形状の導光部材１５を用いてもよい。導光部材１５は、中心軸Ｑの方向に延びる軸部１５ｊと、この軸部１５ｊの上部に中心軸Ｑを囲むように設けられた環状の頭部１５ｈと、この頭部１５ｈの下側に一体的に設けられた円盤状の鍔部１５ｔと、この鍔部１５ｔの下側に一体的に設けられた小径部１５ｍとを有している。鍔部１５ｔの外周には、円周方向に９０°間隔で、４個の突起１５ｋ（図１１では２個のみ図示）が形成されている。

頭部１５ｈは、上面の中央が凹んでいる円錐台状に形成されていて、軸部１５ｊより外径が大きくなっている。頭部１５ｈの外側には、入射曲面１５ａが形成されている。頭部１５ｈの内側には、漏斗状の反射曲面１５ｂが形成されている。これにより、入射曲面１５ａは、中心軸Ｑの周囲に環状に設けられ、反射曲面１５ｂは、入射曲面１５ａの内側にあって入射曲面１５ａと対向するように中心軸Ｑの周囲に設けられる。

詳しくは、図１２や図１１（ｂ）に示されるように、環状の頭部１５ｈの入射曲面１５ａは、導光部材１５を中心軸Ｑを含む面で切断した場合に、当該切断面において直線部を含む形状になっている。ここでは、全てが直線部となっているが、一部（端部など）に曲線部を含んでいてもよい。また、環状の頭部１５ｈの反射曲面１５ｂは、導光部材５を中心軸Ｑを含む面で切断した場合に、当該切断面において直線部を含む形状になっている。ここでは、直線部のほかに曲線部が存在しているが、全てを直線部または曲線部としてもよい。

軸部１５ｊは、円柱状に形成されていて、下端部が一側方に向けて直角に屈曲されている。この軸部１５ｊの屈曲部分の外側には、中心軸Ｑに対して所定の角度で傾斜するように反射面１５ｃが設けられている。また、軸部１５ｊの先端には、一側方を向いた出射面１５ｄが設けられている。図１１（ｂ）からわかるように、出射面１５ｄは凸レンズ状に形成されている。このため、出射面１５ｄから出射する光は、凸レンズで集光された光となり、図１２に示す光検出素子６の受光面６ａに効率良く入射する。

図１２は、上記の導光部材１５を備えた光検出装置２００の断面図、図１３は分解図である。図１２に示すように、筐体１の上面は、平板部からなる光通過部１０ａとなっている。この光通過部１０ａの内面の、反射曲面１５ｂと対向する部分には、導光部材１５側へ突出する突出部１０ｂが設けられている。光通過部１０ａは、たとえば入射光の赤外線成分や可視光成分を透過する。この場合、突出部１０ｂの存在により、特に真上から入射する光のうち、光通過部１０ａを通過して導光部材１５に至る入射光は、たとえば５０％程度に抑えられる。これにより、真上から入射する光が軸部１５ｊを通って、光検出素子６に入射するのを抑制することができる。その結果、所定の傾斜角度以外の角度からの入射光による、光検出素子６の出力を低減することができる。

導光部材１５は、保持部材３および取付部材４にそれぞれ形成された凹部３ｚ、４ｐ（図１３も参照）に小径部１５ｍが収納された状態で、保持部材３と取付部材４により挟持されている。このとき、鍔部１５ｔの外周の突起１５ｋによって、導光部材１５の中心軸Ｑ周りの回転が規制される。その他の構成については、図２および図３と基本的に同じであるので、説明を省略する。

図１４Ａ〜図１４Ｄは、光検出装置２００への周辺光の射し込み状態を示した断面図である。ここでは、図８Ａ〜図８Ｄの入射角θ_１〜θ_４を、θ_１＝１０°、θ_２＝４５°、θ_３＝５５°、θ_４＝６５°とした場合を例に挙げている。図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｄの場合は、光通過部１０ａに入射した光は、太線のような光路を辿り、光検出素子６の受光面６ａで受光されない。一方、図１４Ｃの場合は、光通過部１０ａに入射した光は、太線のような光路を辿り、光検出素子６の受光面６ａで受光される。したがって、入射角５５°で全方位から入射する周辺光のみを、導光部材１５によって光検出素子６の受光面６ａへ導くことができる。

詳しくは、入射角５５°で入射曲面１５ａに入射した周辺光は、導光部材１５と空気との相対屈折率にしたがって屈折する。その屈折した光は、反射曲面１５ｂに到達し、反射曲面１５ｂへの入射角と同じ角度で反射する。その反射光は、軸部１５ｊを通って反射面１５ｃに到達し、反射面１５ｃで反射して光検出素子６の受光面６ａへ入射する。このようにして、光検出装置２００は、入射する周辺光の中から所望する入射角近傍（上記の例では５５°）の光を検出することができる。

なお、図１１（ｂ）のように、出射面１５ｄを凸レンズ状に形成することや、図１２のように、光通過部１０ａの内面に突出部１０ｂを設けることは、図１〜図１０の実施形態においても採用することができる。

また、図９のように、導光部材５’の軸部５ｊ’の下端に出射面５ｄ’を設け、基板２’および光検出素子６を図示のように配置する構成は、図１１〜図１３の実施形態においても採用することができる。

さらに、以上の実施形態では、自動四輪車の前照灯と尾灯の点消灯を自動的に制御するための光検出装置１００、２００に本発明を適用した例を挙げたが、他の灯火やエアコンなどを制御するための光検出装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

１ａ レンズ（光通過部）
２、２’ 基板
５、５’、１５ 導光部材
５ａ、１５ａ 入射曲面
５ｂ、１５ｂ 反射曲面
５ｃ、１５ｃ 反射面
６ 光検出素子
６ａ 受光面
１０ａ 光通過部
１００、２００ 光検出装置
Ｑ 中心軸
θ_３ 光の所定の傾斜角度

Claims (8)

1. 上方にある光通過部を通過した光を、導光部材により導いて、下方にある光検出素子により検出する光検出装置において、
   前記導光部材は、前記光通過部側で中心軸の周囲に環状に設けられた入射曲面と、前記入射曲面の内側にあって当該入射曲面と対向するように中心軸の周囲に設けられた反射曲面と、を有し、前記光通過部を通過して前記入射曲面に所定の傾斜角度で入射した光を、前記反射曲面で反射して、前記光検出素子の受光面へ導く、ことを特徴とする光検出装置。
2. 請求項１に記載の光検出装置において、
   前記導光部材は、前記中心軸の方向に延びる軸部と、前記軸部の上部に前記中心軸を囲むように設けられた環状の頭部とを有し、
   前記頭部の外側に前記入射曲面が形成され、前記頭部の内側に前記反射曲面が形成され、前記軸部の先端に前記光検出素子へ光を出射する出射面が形成されている、ことを特徴とする光検出装置。
3. 請求項２に記載の光検出装置において、
   前記環状の頭部の前記入射曲面は、前記導光部材を前記中心軸を含む面で切断した場合に、当該切断面において外側に突出する曲線部を含む形状である、ことを特徴とする光検出装置。
4. 請求項２に記載の光検出装置において、
   前記環状の頭部の前記入射曲面は、前記導光部材を前記中心軸を含む面で切断した場合に、当該切断面において直線部を含む形状である、ことを特徴とする光検出装置。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の光検出装置において、
   前記出射面は、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。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光検出装置において、
   前記光通過部の内面の、前記反射曲面と対向する部分に、前記導光部材側へ突出する突出部を設けた、ことを特徴とする光検出装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光検出装置において、
   前記光検出素子を含む電子部品が実装された基板を備え、
   前記光検出素子は、光を受光する受光面を有し、
   前記受光面は、前記中心軸と平行に配置され、
   前記導光部材は、前記入射曲面に前記所定の傾斜角度で入射して前記反射曲面で反射した光を、前記光検出素子の方へ反射する反射面を、さらに有する、ことを特徴とする光検出装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光検出装置において、
   前記光検出素子により車両の周辺の光の照度を検出し、該検出結果に基づいて前記車両の灯火を制御する、ことを特徴とする光検出装置。

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