JP2015219223A - 光センサ - Google Patents

Abstract

【課題】体格の増大の抑制された光センサを提供する。
【解決手段】受光面にて光を受光して電気信号に変換する受光素子と、受光面の周囲を覆うことで、受光素子を保護する保護部５０と、を有し、車両のダッシュボードに設置される光センサ。保護部は、空気よりも光の屈折率が高い第１樹脂材料と、第１樹脂材料よりも光の屈折率が高い第２樹脂材料と、から成り、第１樹脂材料と第２樹脂材料との界面５３が第２樹脂材料を介して界面に入射した光を反射して、受光素子の受光面へと導いており、界面は、車両の前方上方の光を受光素子にて受光させるべく、車両の走行する路面に対して平行な平行方向と界面に直交する垂線との成す角度が、界面にて全反射が起き始める角度以上となるように傾斜している。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両のダッシュボードに設置され、車両に入射する光を検出する光センサに関するものである。

従来、特許文献１に示されるように、受光素子からの信号に基づいて車両のライトを点消灯制御するための光検出センサが知られている。この光検出センサは、上記した受光素子と、受光素子が配置されるホルダと、ホルダの外周面に嵌入される光学レンズと、受光素子の上方に設けられた光案内通路と、を有する。光検出センサは自動車のダッシュパネルに取り付けられ、光学レンズを介して光案内通路に入射した車両前方からの光（前方光）が受光素子へと導かれる。

特開２００２−３９８５８号公報

上記したように特許文献１に示される光検出センサでは、光学レンズと光案内通路とが別部材となっている。そのために光検出センサの体格が増大する虞がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、体格の増大の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願の第１発明は、受光面（１２ａ）にて光を受光して電気信号に変換する受光素子（１２）と、受光面の周囲を覆うことで、受光素子を保護する保護部（５０）と、を有し、車両（２００）のダッシュボードに設置される光センサであって、保護部は、空気よりも光の屈折率が高い第１樹脂材料と、第１樹脂材料よりも光の屈折率が高い第２樹脂材料と、から成り、第１樹脂材料と第２樹脂材料との界面（５３）が第２樹脂材料を介して界面に入射した光を反射して、受光素子の受光面へと導いており、界面は、車両の前方上方の光を受光素子にて受光させるべく、車両の走行する路面（３００）に対して平行な平行方向と界面に直交する垂線との成す角度が、界面にて全反射が起き始める角度（θｒ）以上となるように傾斜していることを特徴とする。

このように本発明では保護部（５０）の一部（界面（５３））が導光部としての機能を果たしている。したがって保護部とは別体で導光部を有する構成と比べて、光センサ（１００）の体格の増大が抑制される。さらに言えば、車両（２００）の前方上方の光を検出するべく、保護部（５０）に形成した界面（５３）の形状を、保護部（５０）を構成する樹脂材料の特性（屈折率）に基づいて形成している。これにより、保護部を特殊な形状に加工することでその一部に導光部を形成した構成と比べて、その形状が簡素化される。

本願の第２発明は、車両の前方上方の光と平行方向との成す角度をθ、橋げた（４００）の横幅をａ、道路構造令で定められている橋げたの最低高さをｂ、車両のダッシュボードの平均高さをｃとすると、ｔａｎθ＝（ｂ−ｃ）／ａを満し、界面は角度θの入射角度を有する車両の前方上方の光を全反射して、受光素子の受光面へと導く。

これによれば日中において車両前方に車両（２００）への光の入射を妨げる橋げた（４００）が位置する場合、受光素子（１２）に入射角度θの光が入射されなくなる。しかしながら車両（２００）が橋げた（４００）に突入する際、第１受光素子（１２）に入射角度θの光が入射され始める。したがって受光素子（１２）の出力信号の大小に基づいて車両（２００）の前方に橋げた（４００）が有るか否かを検出することができる。

なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけているが、この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。

光センサの概略構成を示す上面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 車両における光センサの搭載位置、および、光の検出範囲を示す模式図である。 受光素子に入射する光を示すセンサ部の断面図である。 界面および反射部それぞれによって反射されて第１受光素子に入射する前方光を示す断面図である。 界面によって全反射された前方光が第１受光素子に入射することを示す模式図である。 反射部によって鏡面反射された前方光が第１受光素子に入射することを示す模式図である。 車両に設けられた光センサが橋げたに突入する前の状態を示す模式図である。 車両に設けられた光センサが橋げたに突入し始めた状態を示す模式図である。 車両に設けられた光センサが橋げたに突入した状態を示す模式図である。 橋げたの横幅ａと前方光の入射角度θとの関係を示すグラフ図である。 規定部および第１受光素子の変形例を示すセンサ部の断面図である。 規定部および第１受光素子の変形例を示すセンサ部の断面図である。 入射部の変形例を示す断面図である。

以下、本願発明の光センサが車両のライト制御に適用され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１１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１では、第１樹脂材料によって被覆された第１樹脂材料と第２樹脂材料との界面５３、および、足部５２の内壁面５０ａそれぞれを破線で示している。そして図２および図５では第１樹脂材料と第２樹脂材料とを明瞭に区別して示すために両者のハッチングを異ならせている。

以下においては互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と示す。ｘ方向とｙ方向は車両２００の走行する路面３００に対して平行であり、ｚ方向は車両２００の天地方向に沿っている。そしてｙ方向は車両２００の進退方向に沿い、ｘ方向は車両２００の左右方向に沿っている。ｙ方向が特許請求の範囲に記載の平行方向に相当する。

図１および図２に示すように光センサ１００は、センサ部１０と、処理部３０と、ホルダー４０と、保護部５０と、を有する。そして図３に概略的に示すように光センサ１００は、車両２００のダッシュボードに設置される。光センサ１００は車両２００に搭載されたライト２０１の制御回路（図示略）と電気的に接続されており、制御回路は光センサ１００から出力された電気信号に基づいてライト２０１の点灯と消灯を自動制御する。

図２に示すようにセンサ部１０と処理部３０それぞれはホルダー４０の一面４０ａに搭載され、ワイヤ（図示略）を介して電気的に接続されている。保護部５０はドーム形状を成し、その開口部がホルダー４０によって閉塞されている。この保護部５０とホルダー４０とによって構成される閉塞空間内にセンサ部１０と処理部３０とが位置している。保護部５０は車両２００の外から入射する可視光（以下外光と示す）を透過する材料から成り、保護部５０を介して閉塞空間内に入射した光がセンサ部１０へ入射される。センサ部１０からは入射した光に応じた電気信号（以下センサ信号と示す）が生成され、このセンサ信号が処理部３０に出力される。処理部３０は入力されたセンサ信号に基づいて橋げた４００やトンネルなどの構造物の有無の判定処理を行い、その処理に応じた電気信号（以下処理信号と示す）が制御回路に出力される。なお、後述するようにホルダー４０はターミナルを有する。このターミナルの一端がワイヤを介して処理部３０と電気的に接続され、他端が制御回路と電気的に接続されている。

図１および図２に示すように本実施形態に係る光センサ１００は上記した構成要素の他に反射部６０も有する。反射部６０は後述する界面５３から漏れた車両２００の前方上方の光（以下前方光と示す）をセンサ部１０へと反射する機能を果たす。以下、光センサ１００の構成要素について個別に説明する。

センサ部１０は、図４および図５に示すように、基板１１と、基板１１のセンサ面１１ａの表層に形成された第１受光素子１２および第２受光素子１３を有する。受光素子１２，１３それぞれは受光面１２ａ，１３ａに入射した光を受光して電気信号に変換する光電変換素子であり、具体的にはフォトダイオードである。第１受光素子１２は上記した前方光を検出し、第２受光素子１３はｚ方向において上方（天方向）から車両２００に入射する光（以下上方光と示す）を検出する。第１受光素子１２が特許請求の範囲に記載の受光素子に相当し、第２受光素子１３が特許請求の範囲に記載の環境光検出素子に相当する。

センサ部１０は上記した構成要素の他に、図４および図５に示すように、受光面１２ａ，１３ａそれぞれに入射する光の角度を規定する規定部１４を有する。受光素子１２，１３それぞれの受光面１２ａ，１３ａはセンサ面１１ａに対して面一となっており、規定部１４はセンサ面１１ａの上方に積層された透光膜１５と遮光膜１６を有する。透光膜１５は外光を透光する性質を有し、遮光膜１６は外光を遮光する性質を有する。センサ面１１ａに１つの透光膜１５が積層され、その上に１つの遮光膜１６が積層されている。そして遮光膜１６の上にさらにもう１つの透光膜１５が積層され、１つの遮光膜１６が２つの透光膜１５の間に位置している。上記した遮光膜１６に開口部１７が形成され、この開口部１７によって受光面１２ａ，１３ａに入射する光の角度が規定されている。

図４に示すようにセンサ部１０は２つの第１受光素子１２を有し、これら２つの第１受光素子１２それぞれに対して１つの第１開口部１７ａが共通して対応している。ｙ方向に２つの第１受光素子１２が並んでおり、その間に第１開口部１７ａが位置している。これに対してセンサ部１０は１つの第２受光素子１３を有し、この１つの第２受光素子１３に対して１つの第２開口部１７ｂが対応している。そして第２受光素子１３と第２開口部１７ｂとがｚ方向において対向している。このため、開口部１７によって規定される光の入射角度が第１受光素子１２と第２受光素子１３とにおいて異なっている。

上記したように受光面１２ａ，１３ａそれぞれに入射する光の入射角度の規定に差異があるのは、第１受光素子１２は前方光を検出し、第２受光素子１３は上方光を検出するためである。検出対象となる前方光と上方光は図３に示す円錐（コーン）によって概略的に示される。上方光を検出するだけであれば、図４に示すように第２受光面１３ａの上方に第２開口部１７ｂが形成されていればよい。しかしながら例えば図５に示すように第１受光面１２ａには界面５３および反射部６０それぞれによって反射された前方光が入射する。界面５３は第１受光素子１２よりも車両前方側に位置し、反射部６０は車両後方側に位置する。したがって界面５３によって全反射された前方光は車両前方側から第１受光面１２ａへと向かい、反射部６０によって鏡面反射された前方光は車両後方側から第１受光面１２ａへと向かう。このように車両前方側と車両後方側それぞれから向かってくる前方光を検出するために、センサ部１０はｙ方向に並ぶ２つの第１受光素子１２を有し、その間に第１開口部１７ａが位置している。車両前方側に位置する第１受光素子１２の第１受光面１２ａに反射部６０によって鏡面反射された前方光が入射され、車両後方側に位置する第１受光素子１２の第１受光面１２ａに界面５３によって全反射された前方光が入射される。

処理部３０は受光素子１２，１３の出力信号に基づいて車両２００への前方光の入射を妨げる橋げた４００やトンネルなどの構造物が車両２００の前方に有るか否かを判定するものである。処理部３０は第２受光素子１３の出力信号に基づいて車両２００の周囲の照度を検出し、第１受光素子１２の出力信号に基づいて車両２００の前方の明暗を検出する。処理部３０は車両２００の環境照度を判定するための照度閾値と、構造物の有無を判定するための構造物閾値と、を有する。処理部３０は、第２受光素子１３の出力信号が照度閾値よりも大きく、第１受光素子１２の出力信号が構造物閾値よりも大きい場合、日中であり、車両２００の前方に橋げた４００やトンネルなどの構造物が無いと判定する。この場合、ライト２０１は消灯状態となっている。しかしながら処理部３０は、第２受光素子１３の出力信号が照度閾値よりも大きく、第１受光素子１２の出力信号が構造物閾値よりも小さくなった場合、例えば図８に示すように車両２００は橋げた４００やトンネルなどの構造物へ突入する前であると判定する。次いで処理部３０は、第２受光素子１３の出力信号が照度閾値よりも小さく、第１受光素子１２の出力信号が構造物閾値よりも大きくなった場合、処理部３０は車両前方の構造物がトンネルではなく橋げた４００であると判定し、例えば図９に示すように車両２００は橋げた４００へ突入したと判定する。この後、図１０に示すように車両２００は橋げた３００内を走行すると、一時的に車両２００の周囲の照度が低くなる。しかしながら一時的に車両２００の周囲の照度が低くなるだけであるので、ライト２０１の点灯は不要であると処理部３０は判定する。したがって処理部３０はこの判定を含む処理信号を制御回路へと出力し、ライト２０１の消灯状態保つ。

これとは異なり、第２受光素子１３の出力信号が照度閾値よりも小さく、第１受光素子１２の出力信号が構造物閾値よりも小さくなった場合、処理部３０は車両前方の構造物が橋げた４００ではなくトンネルであり、車両２００の周囲の照度がしばらく低くなるので、ライト２０１の点灯が必要になると判定する。そして処理部３０はこの判定を含む処理信号を制御回路へと出力し、制御回路によってライト２０１を自動で点灯させる。この後、第２受光素子１３の出力信号が照度閾値よりも小さく、第１受光素子１２の出力信号が構造物閾値よりも大きくなった場合、処理部３０は車両２００がトンネルから脱出する前であり、車両２００のライト２０１の点灯がやがて不要になると判定する。処理部３０はこの判定を含む処理信号を車両２００の制御回路へ出力し、制御回路によってライト２０１を自動で消灯させる。

なお、上記した構造物の有無の判定処理は日中において行われる。日中であれば上記したように構造物の有無によって受光素子１２，１３の出力信号が閾値を上回ったり下回ったりする。しかしながら夜間の場合、構造物が有ろうと無かろうと、受光素子１２，１３それぞれの出力信号は閾値よりも低くなる。したがって処理部３０は受光素子１２，１３それぞれの出力信号が閾値よりも低い場合は夜間であると判定し、構造物の有無の判定処理を行わない。

ホルダー４０は絶縁性の樹脂材料にターミナルがインサート成形されて成るものである。上記したようにホルダー４０は保護部５０とともに閉塞空間を構成し、閉塞空間内に位置する一面４０ａにセンサ部１０と処理部３０とが搭載される。そしてセンサ部１０と電気的に接続された処理部３０がワイヤを介してターミナルと電気的に接続されている。本実施形態に係るホルダー４０の一面４０ａは円形を成しており、ホルダー４０における保護部５０内に位置する部位は円盤形状を成している。この保護部５０内に位置するホルダー４０の側面４０ｂが全周にわたって保護部５０の内壁面５０ａと接触することで、閉塞空間が構成されている。ホルダー４０には保護部５０を固定するための嵌合部（図示略）が形成されており、この嵌合部によって両者が固定されている。

保護部５０は受光面１２ａ，１３ａの周囲を覆うことで、受光素子１２，１３を保護するものである。保護部５０は、外光の入射される屋根部５１と、屋根部５１を支える足部５２と、を有する。図１に示すようにｘ方向とｙ方向とによって規定されるｘ−ｙ平面における屋根部５１の外形輪郭線は円形を成し、足部５２の外形輪郭線は環状を成している。そして図２に示すように屋根部５１におけるホルダー４０側の端面の縁部の全周に沿って足部５２が形成され、足部５２におけるホルダー４０側の端部の内壁面５０ａがホルダー４０の側面４０ｂと全周に渡って接触されている。

屋根部５１の外壁面５０ｂと内壁面５０ａとは緩やかに湾曲しており、その曲率が互いに異なっている。そのために屋根部５１の外壁面５０ｂと内壁面５０ａとの最短距離（厚さ）が、屋根部５１におけるホルダー４０から最も離れた頂点から足部５２へと向かうにしたがって徐々に長く（厚く）なっている。この屋根部５１の外壁面５０ｂの曲率は、検出光である上方光および前方光それぞれが屋根部５１の外壁面５０ｂと空気との界面にて反射されずに屋根部５１内へと入射するように定められている。また後述するように屋根部５１における緩やかに湾曲した内壁面５０ａに金属薄膜の反射部６０が設けられ、この反射部６０にて前方光が第１受光素子１２へと反射される。したがって屋根部５１の緩やかに湾曲した内壁面５０ａの曲率は、前方光が反射部６０の反射面６０ａによって鏡面反射されて第１受光素子１２へと入射するように定められている。

図１および図２に示すように、保護部５０は屈折率の異なる第１樹脂材料と第２樹脂材料とによって２色成形されて成る。屋根部５１は第１樹脂材料から成る本体部５１ａと第２樹脂材料から成る入射部５１ｂとが一体的に連結されて成り、足部５２は第１樹脂材料から成る。第１樹脂材料は空気よりも光の屈折率が高く、第２樹脂材料は第１樹脂材料よりも光の屈折率が高くなっている。したがってこの本体部５１ａと入射部５１ｂとの界面５３では光の反射が起きるようになっている。

図１に示すように入射部５１ｂはｘ−ｙ平面において扇形状を成している。そして入射部５１ｂにおける扇の頂を成す部位が車両前方側に位置し、扇の根もとを成す部位が車両後方側に位置している。これにより車両２００の前方から保護部５０へと進む光は、第２樹脂材料から成る入射部５１ｂを介して界面５３へと入射し易くなっている。入射部５１ｂに入射した前方光は界面５３によって反射され、第１受光素子１２へと入射される。

上記したように入射部５１ｂはｘ−ｙ平面において扇形状を成すが、界面５３は上面と下面の形状の異なる柱体を縦に半分に等分した側面の形状を成しており、その側面は球面形状を成すように湾曲している。図１に示すように界面５３における扇の半径を成す部位はｘ−ｙ平面においてｙ方向に対して傾斜している。そして図２に示すように界面５３におけるホルダー４０から離れた部位はｙ方向とｚ方向とによって規定されるｙ−ｚ平面においてｚ方向に対して傾斜している。この界面５３におけるｘ−ｙ平面の傾斜は車両の左右方向（ｘ方向）における光の検出範囲を規定し、ｙ−ｚ平面の傾斜は車両の天地方向（ｚ方向）における光の検出範囲を規定する。界面５３の反射によって検出したい光は、車両２００の前方上方から光センサ１００へと入射する光（前方光）である。そのために界面５３の傾斜において重要となるのは、ｙ−ｚ平面における界面５３の傾斜である。

図６に示すように界面５３の少なくとも一部は、前方光を第１受光素子１２にて受光させるべく、ｙ方向に沿うガイド線（図６に示す二点鎖線）と界面５３に直交する垂線（図６に示す一点鎖線）との成す鋭角の角度が、界面５３にて全反射が起き始める角度θｒ（以下全反射角度θｒと示す）以上となるように傾斜している。本実施形態では一部の界面５３の垂線とガイド線との成す角度が全反射角度θｒと一致している。例えば図６に実線矢印で示すように、この界面５３にｙ方向に沿う光が入射した場合、この光と上記した垂線との成す角度はθｒ１と成るため、このｙ方向に沿う光は界面５３にて全反射され、この全反射された光が第１受光素子１２へと入射される。また図６に破線矢印で示すように、上記した界面５３にｙ方向よりも角度θだけ上方から光が入射した場合、この光と上記した垂線との成す角度はθｒ１＋θと成る。このため、このｙ方向よりも角度θだけ上方から界面５３へと入射した光は界面５３にて全反射され、この全反射された光も第１受光素子１２へと入射される。

界面５３にて全反射することのできる前方光の入射角度範囲は界面５３のｙ方向に対する傾斜角度θ１によって決定される。上記したように本実施形態ではｙ方向に沿うガイド線と界面５３の垂線との成す角度が全反射角度θｒと一致しているため、ｙ方向からの角度がθ１よりも低く０°以上の入射角度を有する前方光の全てが界面５３によって全反射される。

上記したｙ方向よりも角度θだけ上方から界面５３へと入射する光が、車両２００への前方光の入射を妨げる橋げた４００やトンネルなどの構造物の有無を検出するために有用な光である。図９に示すように、この角度θは、車両２００の走行する路面３００に対して上方にて交差する橋げた４００の横幅をａ、道路構造令で定められている橋げた４００の最低高さをｂ、車両２００のダッシュボードの平均高さをｃとすると、ｔａｎθ＝（ｂ−ｃ）／ａを満たす。最低高さｂは４．５ｍ、平均高さｃは１．３ｍである。横幅ａは対象とする橋げた４００によって様々に変化するが、本実施形態では３０ｍである。この場合、角度θは６°となる。図１１に示すように、対象とする橋げた４００の横幅ａに応じて、角度θの値はｔａｎθ＝（ｂ−ｃ）／ａにしたがって変化する。なおもちろんではあるが、図６に示すように角度θは界面５３の傾斜角度θ１よりも低い値である。そして図６では説明を簡明とするために本来であれば球面形状に湾曲している界面５３を直線によって示している。

以上示したように角度θの前方光を界面５３にて反射し、第１受光素子１２にて受光させることのできる構成となっている。そのために下記事項を判定することができる。例えば図８に示すように車両２００が橋げた４００へ突入する前の場合、第１受光素子１２へ入射される角度θの前方光は弱くなる。しかしながら図９に示すように車両２００が橋げた４００へ突入した場合、および、図１０に示すように車両２００が橋げた４００から脱出する前の場合それぞれにおいて、第１受光素子１２へと入射される角度θの前方光は強くなる。これとは異なり、車両２００が橋げた４００の横幅よりも走行距離の長いトンネルへ突入した場合、第１受光素子１２へと入射される角度θの前方光は依然弱いままである。したがって第１受光素子１２から出力される電気信号の強弱によって車両２００の前方に位置する構造物が橋げた４００であるのかトンネルであるのかを判定することができる。このような判定は上記したように処理部３０にて行われる。

反射部６０は、界面５３にて反射されずに車両後方へと進んだ前方光を第１受光素子１２の第１受光面１２ａへと反射するものである。反射部６０はアルミニウムなどから成る金属薄膜であり、図１および図２に示すように、本体部５１ａの内壁面５０ａにおける緩やかに湾曲した部位に固定されている。そして反射部６０は界面５３よりも下方であり、且つ、界面５３およびセンサ部１０よりも車両後方側に位置している。これにより、例えば図５に示すように界面５３にて反射されずに車両後方へと進んだ前方光を反射部６０にて鏡面反射し、第１受光素子１２へと前方光を入射させることができる。

図７に示すように反射部６０における光の入射する反射面６０ａは、前方光を第１受光素子１２にて受光させるべく傾斜している。具体的に言えば、反射面６０ａはｙ方向に対する傾斜角度θ２で傾斜しており、この傾斜角度θ２は本体部５１ａの内壁面５０ａにおける緩やかに湾曲した部位の曲率によって定められる。例えば図７に実線矢印で示すように、ｙ方向に沿う光が反射部６０にて鏡面反射されて第１受光素子１２へと入射される。同様にして図７に破線矢印で示すように、ｙ方向よりも角度θだけ上方から反射面６０ａへと入射した光も反射部６０にて鏡面反射されて第１受光素子１２へと入射される。なお、図７に示す二点鎖線は角度θを示すためのｙ方向に沿うガイド線である。そして反射面６０ａにて鏡面反射して第１受光素子１２へと光を向かわせることのできる光の入射角度は上記した傾斜角度θ２によって決定される。ｙ方向からの角度がθ２よりも低く０°以上の入射角度を有する前方光が反射部６０によって鏡面反射されて、第１受光素子１２へと入射される。なお図７では説明を簡明とするために本来であれば湾曲している反射面６０ａを直線によって示している。

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。上記したように保護部５０の一部（界面５３）が前方光を第１受光素子１２へと導く導光部としての機能を果たしている。したがって保護部とは別体で導光部を有する構成と比べて、光センサ１００の体格の増大が抑制される。さらに言えば、前方光を検出するべく、保護部５０に形成した界面５３の形状を、保護部５０を構成する樹脂材料の特性（屈折率）に基づいて形成している。これにより、保護部を特殊な形状に加工することでその一部に導光部を形成した構成と比べて、その形状が簡素化される。

界面５３は、橋げた４００の横幅ａ、道路構造令で定められている橋げた４００の最低高さｂ、車両２００のダッシュボードの平均高さｃによって規定される角度θの入射角度を有する前方光を全反射して、第１受光素子１２の受光面１２ａへと入射させる。これによれば日中において車両前方に車両２００への光の入射を妨げる橋げた４００が位置する場合、第１受光素子１２に入射角度θの光が入射されなくなる。しかしながら車両２００が橋げた４００に突入する際、第１受光素子１２に入射角度θの光が入射され始める。したがって第１受光素子１２の出力信号の大小に基づいて車両２００の前方に橋げた４００が有るか否かを検出することができる。

光センサ１００は、界面５３から漏れた前方光を第１受光素子１２の第１受光面１２ａへと反射する反射部６０を有する。これによれば反射部がない構成と比べて、前方光の検出精度が向上される。

センサ部１０は、ｚ方向において上方から車両２００に入射する光（上方光）を検出する第２受光素子１３を有する。これによれば受光素子１２，１３それぞれの検出に基づいて、車両２００の周囲と前方それぞれの明暗を検出することができる。例えば受光素子１２，１３それぞれの出力信号が大きい場合、日中であり、車両２００の前方に橋げた４００やトンネルなどの構造物が無いことがわかる。しかしながら第２受光素子１３の出力信号が大きく、第１受光素子１２の出力信号が小さい場合、車両２００は橋げた４００やトンネルなどの構造物へ突入する前であることがわかる。そして第２受光素子１３の出力信号が小さく、第１受光素子１２の出力信号が大きくなった場合、車両前方の構造物がトンネルではなく橋げた４００であることがわかる。この場合、車両２００の周囲が一時的に暗くなるだけなので、ライト２０１の点灯が不要であることがわかる。これとは異なり、第２受光素子１３と第１受光素子１２それぞれの出力信号が小さくなった場合、車両前方の構造物が橋げた４００ではなくトンネルであることがわかる。この場合、車両２００の周囲がしばらく暗くなるので、ライト２０１の点灯が必要になることがわかる。この後、第２受光素子１３の出力信号が小さく、第１受光素子１２の出力信号が大きくなった場合、車両２００がトンネルから脱出する前であり、ライト２０１の点灯がやがて不要になることがわかる。このような判定は上記したように処理部３０にて行われる。

規定部１４によって受光素子１２，１３の受光面１２ａ，１３ａに入射する光が規定されている。これによれば前方光と上方光をより精度よく検出することができる。

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。

本実施形態において光センサ１００が、センサ部１０と、処理部３０と、ホルダー４０と、保護部５０と、反射部６０と、を有する例を示した。しかしながらセンサ部１０と保護部５０との相対位置が固定され、センサ部１０のセンサ信号が上記した制御回路などに出力されるのであれば、光センサ１００としてはセンサ部１０と保護部５０のみを有する構成を採用することもできる。この場合、本実施形態にて示した処理部３０による構造物の判定処理は制御回路にて行われる。

本実施形態においてセンサ部１０が第２受光素子１３を有する例を示した。しかしながらセンサ部１０は第２受光素子１３を有していなくともよい。この場合、第１受光素子１２の出力信号の時間平均値によって、車両２００の周囲の環境光を検出することができる。車両２００の前方に障害物があり、第１受光素子１２への前方光の入射が遮られたとしても、日中の場合、夜間や車両２００がトンネル内に位置する場合と比べて車両２００への光の入射が高いことが期待される。したがって日中であるのか夜間や車両２００がトンネル内に位置するのかは、第１受光素子１２の出力信号の時間平均に基づいて検出することができる。このような処理は処理部３０にて行われる。上記変形例の場合、処理部３０は第１受光素子１２の出力信号の時間平均値に基づいて車両２００の周囲の照度を検出し、第１受光素子１２の出力信号に基づいて車両２００の前方の明暗を検出する。

本実施形態においてセンサ部１０が規定部１４を有する例を示した。しかしながらセンサ部１０は規定部１４を有していなくとも良い。

本実施形態ではセンサ面１１ａに１層の遮光膜１６が形成された例を示した。しかしながらセンサ面１１ａに複数層の遮光膜１６が形成され、これら遮光膜１６それぞれに開口部１７が形成された構成を採用することもできる。例えば図１２に示すように、センサ面１１ａに２層の遮光膜１６が形成された構成を採用することもできる。図１２に示す変形例ではセンサ面１１ａ側の第１層目の遮光膜１６に形成された第１開口部１７ａは本実施形態で示した第１開口部１７ａと同様である。しかしながら第１層目の上方に位置する第２層目の遮光膜１６に形成された第１開口部１７ａは、１層目の第１開口部１７ａへの上方光の入射を妨げるように形成されている。この場合、第１開口部１７ａを介して上方光が第１受光素子１２へと入射することが抑制される。そのために例えば図１２に示すように、センサ部１０が１つの第１受光素子１２を有する構成を採用することもできる。図１２に示す変形例では、第１受光素子１２の第１受光面１２ａと第１層目の遮光膜１６に形成された第１開口部１７ａとがｚ方向にて対向している。

本実施形態では光センサ１００が反射部６０を有するため、センサ部１０が界面５３によって全反射された前方光を検出する第１受光素子１２と、反射部６０によって鏡面反射された前方光を検出する第１受光素子１２と、を有する例を示した。しかしながら光センサ１００が反射部６０を有さない場合、例えば図１３に示すように、センサ部１０が界面５３によって全反射された前方光を検出する第１受光素子１２のみを有する構成を採用することもできる。図１３に示す変形例では、界面５３によって全反射されて車両前方側から向かってくる前方光を検出するべく、第１受光素子１２は、ｙ方向において第１開口部１７ａよりも車両後方側に位置している。

本実施形態では処理部３０が受光素子１２，１３の出力信号に基づいて車両２００への前方光の入射を妨げる橋げた４００やトンネルなどの構造物が車両２００の前方に有るか否かを検出する例を示した。しかしながら処理部３０は単に受光素子１２，１３それぞれの出力信号を増幅してノイズを除去した後に、その信号を車両２００の制御回路へと出力するだけでもよい。この場合、本実施形態にて示した処理部３０による構造物の判定処理は制御回路にて行われる。

本実施形態では保護部５０内に位置するホルダー４０が円盤形状である例を示した。しかしながらホルダー４０の形状としては上記例に限定されず、例えば直方体を採用することもできる。このようにホルダー４０の形状が変化したとしても、それに合わせて保護部５０の足部５２の形状は変化され、ホルダー４０の側面４０ｂが全周にわたって保護部５０の内壁面５０ａと接触することで、閉塞空間が構成される。

本実施形態ではｙ−ｚ平面において屋根部５１の外壁面５０ｂが緩やかに湾曲している例を示した。しかしながら屋根部５１の形状としては例えば図１４に示す形状を採用することもできる。図１４では、本体部５１ａの外壁面５０ｂは緩やかに湾曲しているが、入射部５１ｂの外壁面５０ｂは直線形状に屈曲している。より詳しく言えば、入射部５１ｂはｙ方向に沿う前方光を効率良く自身の中へと入射させるべく、車両側の外壁面５０ｂがｚ方向とｘ方向とによって規定されるｚ−ｘ平面に面し、ｙ方向に沿う前方光に対して直交している。

本実施形態では屋根部５１における緩やかに湾曲した内壁面５０ａに金属薄膜の反射部６０が設けられるため、屋根部５１の緩やかに湾曲した内壁面５０ａの曲率が、反射面６０ａの傾斜角度θ２を定める例を示した。しかしながら反射部６０として金属薄膜ではなく、反射面６０ａによって前方光が鏡面反射されて第１受光素子１２へと入射する傾斜角度θ２を有する形状を有する金属構造体を採用すれば、屋根部５１の緩やかに湾曲した内壁面５０ａの曲率を反射面６０ａの傾斜角度θ２に依存して定めなくとも良い。なお、もちろんではあるが、反射部６０の設けられる内壁面５０ａは湾曲していなくとも良い。本実施形態で示したように金属薄膜の反射部６０が設けられる場合、傾斜角度θ２を定めるようにｙ方向およびｚ方向それぞれに対して傾斜していれば良い。

本実施形態において入射部５１ｂはｘ−ｙ平面において扇形状を成す例を示した。しかしながら入射部５１ｂの形状としては扇形状でなくとも良い。また図１に示したように入射部５１ｂは、ｘ−ｙ平面における屋根部５１の幾何学的中心ＧＣをｙ方向に貫く中心線（図１に示す一点鎖線）を介して対称形状である例を示した。しかしながら入射部５１ｂは中心線を介して対称でなくとも良い。

本実施形態では界面５３が湾曲している例を示した。しかしながら界面５３の形状としては上記例に限定されることなく、入射角度θを有する前方光を第１受光素子１２へと反射できる形状であれば適宜採用することができる。例えば界面５３が平面形状を成す構成を採用することもできる。すなわち、ｙ−ｚ平面において全ての界面５３の傾斜角度θ１が一定の構成を採用することもできる。

本実施形態では橋げた４００の横幅ａを３０ｍとして、角度θが６°である例を示した。しかしながら角度θの値としては上記例に限定されず、検出対象とする橋げた４００の横幅ａの値に応じて適宜決定される。また、上記した横幅ａだけではなく、対象とする車両２００のダッシュボードの平均高さｃの値に応じても角度θは適宜決定される。

なお本実施形態では第１樹脂材料と第２樹脂材料それぞれの具体的な材料を述べていなかった。しかしながら第１樹脂材料としては例えばポリカーボネートを採用することができる。そしてこれよりも屈折率の高い第２樹脂材料としては、ポリエステル、メラミン樹脂、エボナイト、ポリメタクリル酸メチル樹脂、チオウレタン系樹脂、エピスルフィド系樹脂を採用することができる。例えば第１樹脂材料としてポリカーボネートを採用し、第２樹脂材料としてエボナイトを採用した場合、ポリカーボネートの屈折率は１．５９、エボナイトの屈折率は１．６６なので、スネルの法則により全反射角度θｒは７３．３°となる。

１２・・・第１受光素子
１２ａ・・・第１受光面
５０・・・保護部
５３・・・界面
１００・・・光センサ
３００・・・路面
θｒ・・・全反射角度

Claims (7)

1. 受光面（１２ａ）にて光を受光して電気信号に変換する受光素子（１２）と、
   前記受光面の周囲を覆うことで、前記受光素子を保護する保護部（５０）と、を有し、車両（２００）のダッシュボードに設置される光センサであって、
   前記保護部は、空気よりも光の屈折率が高い第１樹脂材料と、前記第１樹脂材料よりも光の屈折率が高い第２樹脂材料と、から成り、前記第１樹脂材料と前記第２樹脂材料との界面（５３）が前記第２樹脂材料を介して前記界面に入射した光を反射して、前記受光素子の前記受光面へと導いており、
   前記界面は、前記車両の前方上方の光を前記受光素子にて受光させるべく、前記車両の走行する路面（３００）に対して平行な平行方向と前記界面に直交する垂線との成す角度が、前記界面にて全反射が起き始める角度（θｒ）以上となるように傾斜していることを特徴とする光センサ。
2. 前記車両の前方上方の光と前記平行方向との成す角度をθ、橋げた（４００）の横幅をａ、道路構造令で定められている前記橋げたの最低高さをｂ、前記車両のダッシュボードの平均高さをｃとすると、ｔａｎθ＝（ｂ−ｃ）／ａを満し、
   前記界面は前記角度θの入射角度を有する前記車両の前方上方の光を全反射して、前記受光素子の前記受光面へと導くことを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
3. 前記角度θは６°であることを特徴とする請求項２に記載の光センサ。
4. 前記界面にて反射されずに前記車両の後方へと進んだ前記車両の前方上方の光を前記受光素子の前記受光面へと反射する反射部（６０）を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の光センサ。
5. 前記保護部はドーム形状を成し、その内壁面（５０ａ）によって前記受光面の周囲を覆っており、
   前記反射部は前記保護部の前記内壁面における前記界面よりも下方であり、且つ、前記界面および前記受光素子よりも前記車両の後方側に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の光センサ。
6. 前記車両の天地方向における天方向の光を電気信号に変換する環境光検出素子（１３）を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の光センサ。
7. 前記界面にて反射され、前記受光素子の前記受光面に入射する光を規定する規定部（１４）を有し、
   前記規定部は、前記受光素子の前記受光面の上方に積層された透光膜（１５）と遮光膜（１６）を有し、前記遮光膜に開口部（１７）が形成され、前記開口部によって前記受光素子の前記受光面に入射する光が規定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光センサ。

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