JP3510696B2 - 光軸の方向と角度及び曇りの検出方法 - Google Patents
光軸の方向と角度及び曇りの検出方法Info
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- JP3510696B2 JP3510696B2 JP05211695A JP5211695A JP3510696B2 JP 3510696 B2 JP3510696 B2 JP 3510696B2 JP 05211695 A JP05211695 A JP 05211695A JP 5211695 A JP5211695 A JP 5211695A JP 3510696 B2 JP3510696 B2 JP 3510696B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光源の光軸の方向と角度
の検出方法と曇りの検出方法に関するもので、とりわけ
自然光源である太陽光を対象とする太陽光採光装置（天
窓型のものも含む）や太陽光発電装置及び太陽光温水器
等の太陽光利用装置における採光制御を行う場合に有効
な光軸の方向と角度及び曇りの検出方法の改良に関す
る。
の検出方法と曇りの検出方法に関するもので、とりわけ
自然光源である太陽光を対象とする太陽光採光装置（天
窓型のものも含む）や太陽光発電装置及び太陽光温水器
等の太陽光利用装置における採光制御を行う場合に有効
な光軸の方向と角度及び曇りの検出方法の改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来技術のものとしては、垂直に立てた
棒状物体の陰の方向と長さとから太陽光の光軸の方向と
角度を検出する方法が知られている。また、曇りの検出
は目視によって行われていた。
棒状物体の陰の方向と長さとから太陽光の光軸の方向と
角度を検出する方法が知られている。また、曇りの検出
は目視によって行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術の
ものは、次のような問題点があった。 （１）まず、太陽光の光軸の方向と角度を検出する方法
については、棒状物体の陰の方向と長さを感知するため
には、多数の光センサを必要とするため高価となる。 （２）また、曇りの検出を目視で行うためには必ず係員
を必要とし、自動制御には適さない。このため、太陽光
採光装置の平板プリズムに対面して光量センサを配置
し、この光量センサが検出した光量とその日時の過去の
平均的な光量とを比較して所定の割合以下になったら曇
りと判定することも考えられるが、このような判定方法
の場合には、設定値の算定が困難であり、設定値によっ
ては曇りの検出が不的確となる。 本発明は上記従来技術の課題（問題点）を解決するよう
にした光軸の方向と角度及び曇りの検出方法を提供する
ことを目的とする。
ものは、次のような問題点があった。 （１）まず、太陽光の光軸の方向と角度を検出する方法
については、棒状物体の陰の方向と長さを感知するため
には、多数の光センサを必要とするため高価となる。 （２）また、曇りの検出を目視で行うためには必ず係員
を必要とし、自動制御には適さない。このため、太陽光
採光装置の平板プリズムに対面して光量センサを配置
し、この光量センサが検出した光量とその日時の過去の
平均的な光量とを比較して所定の割合以下になったら曇
りと判定することも考えられるが、このような判定方法
の場合には、設定値の算定が困難であり、設定値によっ
ては曇りの検出が不的確となる。 本発明は上記従来技術の課題（問題点）を解決するよう
にした光軸の方向と角度及び曇りの検出方法を提供する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の光軸の方向と角
度及び曇りの検出方法は、上記課題を解決するために、
回転体と、この回転体の上面の外周側の所定範囲に亙っ
て、上方垂直方向に向かって設けられる回転方向に高さ
が連続的に変化するように形成されたつい立てと、上記
回転体の回転中心に当該光センサの電子素子を備えた基
板を介して取り付けた光センサ又は上記回転体の上方の
回転中心軸線上の上記つい立てとの関連で決まる所要位
置に配置される光センサとを備え、上記回転体、即ち、
つい立てを回転させたとき、上記光センサの出力に基づ
いて光軸の方向と角度を検出するようにした。この場
合、上記第１のつい立てとして三角形のつい立てを用
い、上記回転体のみ、又は回転体と光センサの両者を回
転させて光センサが影となる位置に基づいて、光軸の方
向と角度を検出するすることができる。また、回転体
と、第１のつい立てと、上記回転体の回転中心に当該光
センサの電子素子を備えた基板を介して取り付けた光セ
ンサ又は上記回転体の上方の回転中心軸線上の上記第１
のつい立てとの関連で決まる所要位置に配置される光セ
ンサとを備え、上記回転体を回転させたとき光センサが
光と影との区別ができない状態のときは、天候は曇りと
検出するようにした。なお、この場合、上記第１のつい
立てとして三角形のつい立てを用い、回転体のみ、又は
回転体と光センサの両者を回転させたとき、光センサが
光と影との区別ができない状態のときは、天候は曇りと
検出するようにしても良い。さらに、上記第１のつい立
てに代え、回転体の上面の外周側の所定範囲に亙って、
上方垂直方向に向かって設けられる正面形状が１／４球
体で、内方側に上記球体の半径の長さＲを直径の長さと
する円弧で切り欠くような形状に形成され、この直径Ｒ
の底辺部が回転体に固定されるように構成される第２の
つい立てを用い、この第２のつい立てを回転させたとき
の光センサの出力に基づいて所要の演算を行って光軸の
方向と角度を検出するようにしても良い。なお、この第
２のつい立てによっても、第１のつい立ての場合と同様
に天候の曇りの検出を行うことができる。
度及び曇りの検出方法は、上記課題を解決するために、
回転体と、この回転体の上面の外周側の所定範囲に亙っ
て、上方垂直方向に向かって設けられる回転方向に高さ
が連続的に変化するように形成されたつい立てと、上記
回転体の回転中心に当該光センサの電子素子を備えた基
板を介して取り付けた光センサ又は上記回転体の上方の
回転中心軸線上の上記つい立てとの関連で決まる所要位
置に配置される光センサとを備え、上記回転体、即ち、
つい立てを回転させたとき、上記光センサの出力に基づ
いて光軸の方向と角度を検出するようにした。この場
合、上記第１のつい立てとして三角形のつい立てを用
い、上記回転体のみ、又は回転体と光センサの両者を回
転させて光センサが影となる位置に基づいて、光軸の方
向と角度を検出するすることができる。また、回転体
と、第１のつい立てと、上記回転体の回転中心に当該光
センサの電子素子を備えた基板を介して取り付けた光セ
ンサ又は上記回転体の上方の回転中心軸線上の上記第１
のつい立てとの関連で決まる所要位置に配置される光セ
ンサとを備え、上記回転体を回転させたとき光センサが
光と影との区別ができない状態のときは、天候は曇りと
検出するようにした。なお、この場合、上記第１のつい
立てとして三角形のつい立てを用い、回転体のみ、又は
回転体と光センサの両者を回転させたとき、光センサが
光と影との区別ができない状態のときは、天候は曇りと
検出するようにしても良い。さらに、上記第１のつい立
てに代え、回転体の上面の外周側の所定範囲に亙って、
上方垂直方向に向かって設けられる正面形状が１／４球
体で、内方側に上記球体の半径の長さＲを直径の長さと
する円弧で切り欠くような形状に形成され、この直径Ｒ
の底辺部が回転体に固定されるように構成される第２の
つい立てを用い、この第２のつい立てを回転させたとき
の光センサの出力に基づいて所要の演算を行って光軸の
方向と角度を検出するようにしても良い。なお、この第
２のつい立てによっても、第１のつい立ての場合と同様
に天候の曇りの検出を行うことができる。
【０００５】
【作用】本発明の光軸の方向と角度及び曇りの検出方法
は、回転体と一体的に駆動されるつい立と、上記回転体
の回転中心に当該光センサの電子素子を備えた基板を介
して取り付けた光センサ又は上記回転体の上方の回転中
心軸上の所定位置に配置した光センサを備え、この光セ
ンサの検出出力に基づいて光軸の方向と角度を演算によ
って検出するものであるから、光センサは１個設置すれ
ば良い。また、光センサに影が当たるか否かによって曇
りの検出ができるので、曇りの検出は容易である。この
場合、上記回転体及び第１又は第２のつい立てをステッ
ピングモータにより駆動し、このステッピングモータの
ステップ角により上記つい立ての所要の回転角を検出す
るようにすればつい立ての回転角を迅速、的確に検出す
ることが可能である。なお、光センサをその電子素子を
備えた基板を介して回転体の回転中心に対して直接取り
付けるようにすると、装置の組みつけ時におけるつい立
てと光センサとの精度の良いセンター合わせが可能とな
る。また、本発明の関連機器である例えば、太陽光採光
装置における回転体の上に、本発明のつい立て及び光セ
ンサを設置するようにすれば、上記第１又は第２のつい
立てを回転駆動するための回転体及びステッピングモー
タ等の駆動機構は太陽光採光装置の平板プリズムの駆動
機構により兼用することができる。
は、回転体と一体的に駆動されるつい立と、上記回転体
の回転中心に当該光センサの電子素子を備えた基板を介
して取り付けた光センサ又は上記回転体の上方の回転中
心軸上の所定位置に配置した光センサを備え、この光セ
ンサの検出出力に基づいて光軸の方向と角度を演算によ
って検出するものであるから、光センサは１個設置すれ
ば良い。また、光センサに影が当たるか否かによって曇
りの検出ができるので、曇りの検出は容易である。この
場合、上記回転体及び第１又は第２のつい立てをステッ
ピングモータにより駆動し、このステッピングモータの
ステップ角により上記つい立ての所要の回転角を検出す
るようにすればつい立ての回転角を迅速、的確に検出す
ることが可能である。なお、光センサをその電子素子を
備えた基板を介して回転体の回転中心に対して直接取り
付けるようにすると、装置の組みつけ時におけるつい立
てと光センサとの精度の良いセンター合わせが可能とな
る。また、本発明の関連機器である例えば、太陽光採光
装置における回転体の上に、本発明のつい立て及び光セ
ンサを設置するようにすれば、上記第１又は第２のつい
立てを回転駆動するための回転体及びステッピングモー
タ等の駆動機構は太陽光採光装置の平板プリズムの駆動
機構により兼用することができる。
【０００６】
【実施例】以下図１乃至図９に示す第１及び第２の各実
施例により本発明を具体的に説明する。
施例により本発明を具体的に説明する。
【０００７】第１の実施例：まず、図１乃至図６により
本発明の第１の実施例を説明する。図１は本発明の検出
方法を適用した検出装置の一実施例の全体構成を示す斜
視図で、同図において、１は机状の基台、２は駆動源と
なるステッピングモータである。３は円柱状の回転体
で、この回転体３はステッピングモータ２によって駆動
される。なお、２ａはステッピングモータ２の回転軸
で、図示のように基台１の略中央部に設けられた穴１Ｈ
内に所要の間隙を隔てて嵌入されている。４は回転体３
の外周の所定範囲に沿って一体的に設置された第１のつ
い立てで、このつい立て４は図示のように回転方向に高
さが連続的に変化する形状、例えば三角形に形成され、
三角形の底辺部は後述する光センサ７に及ぼす影との関
係で、図示のように若干上方に持ち上げるような連結部
４ａが設けられている。また、つい立て４の材質として
は、鮮明な影を生じるために成るべく不透明材料を用い
て壁面を形成するのが望ましい。なお、ステッピングモ
ータ２は地上等の基盤に配置されると共に、必要なら基
台１に支承されて、回転体３及びつい立て４を支承する
ものとする。５は回転体３の原点検出用リミットスイッ
チで、このリミットスイッチ５はＬ状の支持体６の上端
の内周面に取り付けられ、回転体３の外周面に対して所
定の間隙を隔てて対向するように配置される。なお、支
持体６の下端部は基台１に固着される。７は支持腕８に
支承された光センサで、回転体３の上面の直上方に当た
る回転中心軸線上のつい立て４から投影される影との関
連で決まる所定位置に配置される。なお、支持腕８の下
端部は基台１にビス８ａ等により固定される。光センサ
７の出力信号は、その光センサ７付属の電子素子を備え
た基板（図示せず）及びリード線（図示せず）を介して
図示しないマイクロコンピュータ等の記憶・演算機能を
有する中央処理装置（以下ＣＰＵという）に入力され、
後述する所要の演算がなされるものとする。なお、ステ
ッピングモータ２の回転制御も上記ＣＰＵからの指令で
駆動されるものとする。なお、図１に示す実施例では、
光センサ７を支持腕８によって回転体３の上方の回転中
心軸上の位置に支持・固定する構成であったが、このよ
うな構成の場合には、光センサ７とつい立て４との精度
の良いセンター合わせが困難となるので、実質上、光セ
ンサの基板の回路調整によって光センサの中心とつい立
の中心とを合わる必要があった。そこで、図２に示すよ
うに、光センサ７Ａを回転体３の上面にビス１０ａ、１
０ｂ等により固定される基板９上に設け、回転体３と一
体に回転するようにするのが望ましい。この場合、光セ
ンサ７Ａは、予め回転体３の回転中心となる位置に光セ
ンサ７Ａの中心がくるように基板９上に配置して取り付
けるものとする。また、図示しないが、基板９中には光
センサ７Ａに付属の電子素子とこの電子素子を経由して
ＣＰＵに接続されるリード線とを備えているものとす
る。次に、図３乃至図５のほか図６に示す流れ図も参照
して、本発明の方法を以下に説明する。なお、以下の説
明では本発明の検出方法の動作を図６に示す流れ図に記
載したステップの符号ＳＴ１〜ＳＴ１２を用いて説明す
る。図１又は図２の検出装置を太陽光線が当たる場所に
設置し、図示しないＣＰＵからの駆動指令によってステ
ッピングモータ２を原点検出のため、例えば、時計方向
に初期駆動すると、回転体３の原点は原点検出用リミッ
トスイッチ５によって、回転体３の原点が検出され（Ｓ
Ｔ１）、ステッピングモータ２は一旦停止する。この場
合、図３（Ａ）に示すように回転体３は原点方向Ｎ（例
えば北方向）に整合され、そのとき、例えば三角形状の
つい立て４の前方端４ａが該原点Ｏと一致している。次
いで、以下光軸の方向と角度（仰角）の検出開始の指令
（ＳＴ２）に基づき、ＣＰＵから与えられる正規の駆動
指令によりステッピングモータ２が駆動され、回転体３
が図３（Ａ）に示すように矢印方向（反時計方向）に回
転され始める（ＳＴ３）。この結果、図３（Ｂ）に示す
ようについ立て４の前方端４ａが原点方向Ｎから角度θ
1だけ回転した時点で光センサ７又は７Ａの出力が低下
したとすると（ＳＴ４）、この角度θ1に相当する信号
を上記ＣＰＵ内に入力することにより上記ＣＰＵはステ
ッピングモータ２から与えられるステップ角の信号と光
センサ７又は７Ａからの出力低下の信号によって上記角
度θ1を演算によって求め、光軸の方向（方位）をθ1と
して検出する（ＳＴ５）。次に、回転体３、即ち、つい
立て４の回転が継続し、即ち、ＳＴ５からさらに△θ1
だけ回転され（ＳＴ６）、図３（Ｃ）に示すように、θ
1＋△θ1だけ回転したとき、光センサ７又は７Ａの出力
が再び上昇し高出力に復帰したとすると（ＳＴ７）、Ｓ
Ｔ８で制御回路は、△θ1に基づいて光軸の角度（仰
角）α1を次のように算出する。即ち、図４に示すよう
に、つい立て４の前方端４ａ及び中間位置Ｐ点での各高
さを夫々ｈ及びｈｐとすれば、この高さｈｐは、次の
（１）式をもとに前記ＣＰＵで演算されて算出される。 ｈｐ＝ｈ（θ−Δθ1）／θ・・・・・・・（１） 但し、θは、三角形のつい立て４の両端４ａ、４ｂ間の
角度（図３（Ｃ））であるが、比例的に見て、つい立て
４の底辺の長さに換算したものである。同様な理由か
ら、Δθ1もつい立て４の底辺４ａ〜Ｐ間の長さに換算
してある（図３（Ｃ）及び図４）。次に、光軸の角度
（仰角）α1は図５から（２）式で与えられる。 α1＝ｔａｎ-1（ｈｐ／ｒ）・・・・・・・（２） 従って、（２）式に（１）式を代入することにより、光
軸の角度α1は（３）式のように求められる。 α1＝ｔａｎ-1｛（ｈ／ｒ）・（θ−Δθ1）／θ｝・・・・・（３） よって、光軸の角度α1は、ＣＰＵに対してｈ、ｒ、
θ、△θ1に相当する信号を入力することにより、
（３）式に基づいて演算され、算出される（ＳＴ８）。
なお、光軸の角度α1が求められれば、太陽光採光装置
の取付位置を考慮して太陽の高度を求めることが可能で
ある。一方、光センサ７又は７Ａの出力が低下しない場
合は回転体３が全範囲回転するように制御がされ（ＳＴ
９）、ＳＴ１０で天候は曇りと判定し、曇りの検出出力
が出される。また、光センサ７又は７Ａの出力低下後
（ＳＴ４）、つい立て４の回転が継続しても（ＳＴ
６）、光センサ７又は７Ａの出力が上昇せず（ＳＴ
７）、全範囲回転した場合には（ＳＴ１１）、ＣＰＵは
ＳＴ１２で検出範囲外の光軸の角度と判定する。この検
出範囲外となるのは、太陽の高度が高くなる正午頃近辺
の場合で、この範囲についてはＳＴ１２で検出は除外さ
れるものである。以下上述の検出動作が繰り返し行われ
る。
本発明の第１の実施例を説明する。図１は本発明の検出
方法を適用した検出装置の一実施例の全体構成を示す斜
視図で、同図において、１は机状の基台、２は駆動源と
なるステッピングモータである。３は円柱状の回転体
で、この回転体３はステッピングモータ２によって駆動
される。なお、２ａはステッピングモータ２の回転軸
で、図示のように基台１の略中央部に設けられた穴１Ｈ
内に所要の間隙を隔てて嵌入されている。４は回転体３
の外周の所定範囲に沿って一体的に設置された第１のつ
い立てで、このつい立て４は図示のように回転方向に高
さが連続的に変化する形状、例えば三角形に形成され、
三角形の底辺部は後述する光センサ７に及ぼす影との関
係で、図示のように若干上方に持ち上げるような連結部
４ａが設けられている。また、つい立て４の材質として
は、鮮明な影を生じるために成るべく不透明材料を用い
て壁面を形成するのが望ましい。なお、ステッピングモ
ータ２は地上等の基盤に配置されると共に、必要なら基
台１に支承されて、回転体３及びつい立て４を支承する
ものとする。５は回転体３の原点検出用リミットスイッ
チで、このリミットスイッチ５はＬ状の支持体６の上端
の内周面に取り付けられ、回転体３の外周面に対して所
定の間隙を隔てて対向するように配置される。なお、支
持体６の下端部は基台１に固着される。７は支持腕８に
支承された光センサで、回転体３の上面の直上方に当た
る回転中心軸線上のつい立て４から投影される影との関
連で決まる所定位置に配置される。なお、支持腕８の下
端部は基台１にビス８ａ等により固定される。光センサ
７の出力信号は、その光センサ７付属の電子素子を備え
た基板（図示せず）及びリード線（図示せず）を介して
図示しないマイクロコンピュータ等の記憶・演算機能を
有する中央処理装置（以下ＣＰＵという）に入力され、
後述する所要の演算がなされるものとする。なお、ステ
ッピングモータ２の回転制御も上記ＣＰＵからの指令で
駆動されるものとする。なお、図１に示す実施例では、
光センサ７を支持腕８によって回転体３の上方の回転中
心軸上の位置に支持・固定する構成であったが、このよ
うな構成の場合には、光センサ７とつい立て４との精度
の良いセンター合わせが困難となるので、実質上、光セ
ンサの基板の回路調整によって光センサの中心とつい立
の中心とを合わる必要があった。そこで、図２に示すよ
うに、光センサ７Ａを回転体３の上面にビス１０ａ、１
０ｂ等により固定される基板９上に設け、回転体３と一
体に回転するようにするのが望ましい。この場合、光セ
ンサ７Ａは、予め回転体３の回転中心となる位置に光セ
ンサ７Ａの中心がくるように基板９上に配置して取り付
けるものとする。また、図示しないが、基板９中には光
センサ７Ａに付属の電子素子とこの電子素子を経由して
ＣＰＵに接続されるリード線とを備えているものとす
る。次に、図３乃至図５のほか図６に示す流れ図も参照
して、本発明の方法を以下に説明する。なお、以下の説
明では本発明の検出方法の動作を図６に示す流れ図に記
載したステップの符号ＳＴ１〜ＳＴ１２を用いて説明す
る。図１又は図２の検出装置を太陽光線が当たる場所に
設置し、図示しないＣＰＵからの駆動指令によってステ
ッピングモータ２を原点検出のため、例えば、時計方向
に初期駆動すると、回転体３の原点は原点検出用リミッ
トスイッチ５によって、回転体３の原点が検出され（Ｓ
Ｔ１）、ステッピングモータ２は一旦停止する。この場
合、図３（Ａ）に示すように回転体３は原点方向Ｎ（例
えば北方向）に整合され、そのとき、例えば三角形状の
つい立て４の前方端４ａが該原点Ｏと一致している。次
いで、以下光軸の方向と角度（仰角）の検出開始の指令
（ＳＴ２）に基づき、ＣＰＵから与えられる正規の駆動
指令によりステッピングモータ２が駆動され、回転体３
が図３（Ａ）に示すように矢印方向（反時計方向）に回
転され始める（ＳＴ３）。この結果、図３（Ｂ）に示す
ようについ立て４の前方端４ａが原点方向Ｎから角度θ
1だけ回転した時点で光センサ７又は７Ａの出力が低下
したとすると（ＳＴ４）、この角度θ1に相当する信号
を上記ＣＰＵ内に入力することにより上記ＣＰＵはステ
ッピングモータ２から与えられるステップ角の信号と光
センサ７又は７Ａからの出力低下の信号によって上記角
度θ1を演算によって求め、光軸の方向（方位）をθ1と
して検出する（ＳＴ５）。次に、回転体３、即ち、つい
立て４の回転が継続し、即ち、ＳＴ５からさらに△θ1
だけ回転され（ＳＴ６）、図３（Ｃ）に示すように、θ
1＋△θ1だけ回転したとき、光センサ７又は７Ａの出力
が再び上昇し高出力に復帰したとすると（ＳＴ７）、Ｓ
Ｔ８で制御回路は、△θ1に基づいて光軸の角度（仰
角）α1を次のように算出する。即ち、図４に示すよう
に、つい立て４の前方端４ａ及び中間位置Ｐ点での各高
さを夫々ｈ及びｈｐとすれば、この高さｈｐは、次の
（１）式をもとに前記ＣＰＵで演算されて算出される。 ｈｐ＝ｈ（θ−Δθ1）／θ・・・・・・・（１） 但し、θは、三角形のつい立て４の両端４ａ、４ｂ間の
角度（図３（Ｃ））であるが、比例的に見て、つい立て
４の底辺の長さに換算したものである。同様な理由か
ら、Δθ1もつい立て４の底辺４ａ〜Ｐ間の長さに換算
してある（図３（Ｃ）及び図４）。次に、光軸の角度
（仰角）α1は図５から（２）式で与えられる。 α1＝ｔａｎ-1（ｈｐ／ｒ）・・・・・・・（２） 従って、（２）式に（１）式を代入することにより、光
軸の角度α1は（３）式のように求められる。 α1＝ｔａｎ-1｛（ｈ／ｒ）・（θ−Δθ1）／θ｝・・・・・（３） よって、光軸の角度α1は、ＣＰＵに対してｈ、ｒ、
θ、△θ1に相当する信号を入力することにより、
（３）式に基づいて演算され、算出される（ＳＴ８）。
なお、光軸の角度α1が求められれば、太陽光採光装置
の取付位置を考慮して太陽の高度を求めることが可能で
ある。一方、光センサ７又は７Ａの出力が低下しない場
合は回転体３が全範囲回転するように制御がされ（ＳＴ
９）、ＳＴ１０で天候は曇りと判定し、曇りの検出出力
が出される。また、光センサ７又は７Ａの出力低下後
（ＳＴ４）、つい立て４の回転が継続しても（ＳＴ
６）、光センサ７又は７Ａの出力が上昇せず（ＳＴ
７）、全範囲回転した場合には（ＳＴ１１）、ＣＰＵは
ＳＴ１２で検出範囲外の光軸の角度と判定する。この検
出範囲外となるのは、太陽の高度が高くなる正午頃近辺
の場合で、この範囲についてはＳＴ１２で検出は除外さ
れるものである。以下上述の検出動作が繰り返し行われ
る。
【０００８】第２の実施例：次に、図７乃至図９により
本発明の第２の実施例を説明する。第１の実施例の場
合、その測定原理から太陽の高度が９０゜では第１のつ
い立て４の高さを無限大の大きさにしないと判定不能に
なるが、つい立ての高さは関連要素との関係で所定の高
さに制限されるから、太陽の高度が高くなる正午近辺で
の判定が困難になるという欠点があった。本実施例は第
１の実施例のもののこのような欠点を補うための実施例
である。まず、図７（Ａ）及び（Ｂ）は夫々本発明の検
出方法を適用した検出装置の第２の実施例の全体構成を
示す平面図及び正面図で、各図において、１１は第１の
支持体、１２は駆動源となるステッピングモータであ
る。１３は円柱状の回転体で、この回転体１３はステッ
ピングモータ１２によって駆動される。なお、１２ａは
ステッピングモータ１２の回転軸である。１４は回転体
１３と一体的に設置された第２のつい立てで、このつい
立て１４は図示のように正面形状が１／４球体で、内方
側は図７（Ａ）に示すように上記球体の半径の長さＲを
直径の長さとする円弧で切り欠くような形状に形成さ
れ、この直径Ｒの底辺部が部材１４Ｌを介して回転体１
３に固定されるようになっている。この場合、本実施例
のものでは、図示のように、つい立て１８と部材１４Ｌ
とはビスＢ1 により連結され、一方、部材１４Ｌと回転
体１３とはビスＢ2 により連結されるようになってい
る。なお、つい立て１４の材質も、鮮明な影を生じるた
めに成るべく不透明材料を用いて壁面を形成するのが望
ましい。また、ステッピングモータ１２は、例えば第２
の支持体１５により支承されるものとする。１６は原点
検出用リミットスイッチ、１７はつい立て１４の回転阻
止用のストッパーである。１８は光センサで、この光セ
ンサ１８は付属する電子素子を備えた基板１１ａを介し
て第１の支持体１１に支承され、回転体１３の回転中心
軸線上のつい立て１４から投影される影との関連で決ま
る所定位置に配置される。なお、本実施例の場合も、図
示しないが、光センサ１８は図２に示した第１実施例の
場合と同様、回転体１３の回転中心に光センサ１８の中
心がくるように配置し、回転体１３に対して基板を介し
て固着することができ、光センサ１８とつい立て１８と
のセンター合わせの点では、このように構成する方が望
ましい。光センサ１８の出力信号は、第１の実施例の場
合と同様、光センサ１８は基板１１ａに配置された電子
素子（図示せず）及びそのリード線（図示せず）を介し
て図示しないＣＰＵに入力され、後述する所要の演算又
は検出がなされるものとする。なお、ステッピングモー
タ１２の回転制御も上記ＣＰＵからの指令で駆動される
ものとする。次に、図８のほか図９に示す流れ図、さら
に図３も参照して、本発明の方法を以下に説明する。図
３を参照する理由は第２の実施例と第１の実施例とはつ
い立ての形状は異なるが、つい立ての動作は全く同等で
あるため、図３（Ｂ）、（Ｃ）に相当する図を図８の
（Ｂ）、（Ｃ）として重複して記載するのを省略して説
明するためである。なお、以下の説明では本発明の検出
方法の動作を図９に示す流れ図に記載したステップの符
号ＳＴ１〜ＳＴ１２を用いて説明する。図７の検出装置
を太陽光線が当たる場所に設置し、図示しないＣＰＵか
らの駆動指令によってステッピングモータ１２を原点検
出のため、例えば時計方向に初期駆動すると、リミット
スイッチ１６の作動棒がストッパー１７に当たることに
よって、回転体１３の原点が検出され（ＳＴ１）、ステ
ッピングモータ１２は一旦停止する。この場合、回転体
１３は原点方向Ｎ（例えば北方向）に整合され、そのと
き、つい立て１４の前方端１４ａが該原点Ｏと一致して
いる（図３（Ａ）相当）。次いで、以下光軸の方向と角
度（仰角）の検出開始の指令（ＳＴ２）に基づき、ＣＰ
Ｕから与えられる正規の駆動指令によりステッピングモ
ータ１２が今度は反時計方向に駆動され、回転体１３も
図８に示すように矢印方向（反時計方向）に回転され始
める（ＳＴ３）。この結果、ＳＴ４に示すようについ立
て１４の前方端１４ａが原点方向Ｎから角度θ1だけ回
転した時点で光センサ１８の出力が低下したとすると
（図３（Ｂ）相当）、この角度θ1に相当する信号を上
記ＣＰＵ内に入力することにより上記ＣＰＵはステッピ
ングモータ１２から与えられるステップ角の信号と光セ
ンサ１８からの出力低下の信号によって上記角度θ1を
演算によって求め、光軸の方向（方位）をθ1として検
出する（ＳＴ５）。次に、回転体１３、即ち、つい立て
１４の回転が継続し、即ち、ＳＴ５から△θ1だけ回転
が継続し（ＳＴ６）、図３（Ｃ）に示すように、原点か
らθ2＝θ1＋△θ1だけ回転したとき光センサ１８の出
力が再び上昇し高出力に復帰したとすると（ＳＴ７）、
ＳＴ８で制御回路は、この現象を踏まえ、以下の原理に
基づいて光軸の角度（仰角）α2を算出する。即ち、図
８に示すように、つい立て１４と太陽の光軸の交点の座
標（ｘ，ｙ）とつい立て１４の底辺の長さをＲ、また上
記光軸の勾配ａ＝ｔａｎ（９０゜−△θ1）とすると、
次の（１）、（２）式が成立する。 ｛ｘ−（Ｒ／２）｝2＋ｙ2＝（Ｒ／２）2・・・・・・・・（４） ｙ＝ａｘ＝｛ｔａｎ（９０゜−△θ1）｝ｘ・・・・・・（５） また、交点（ｘ，ｙ）の座標は、（４）、（５）式から ｘ＝Ｒ／（１＋ａ2）・・・・・・・・（６） ｙ＝Ｒａ／（１＋ａ2）・・・・・・・（７） 一方、交点（ｘ，ｙ）の球表面におけるｚは次の（８）
式を満足する。 ｘ2＋ｙ2＋ｚ2＝Ｒ2 ・・・・・・・・（８） （６）〜（８）式からｚは ｚ＝±Ｒａ（１＋ａ2）1/2／（１＋ａ2）・・・・・・・（９） したがって、光軸の角度（仰角）α2は（６）、（７）
及び（９）式から、 ｔａｎα2＝ｚ／（ｘ2＋ｙ2）1/2 ＝ａ・・・・・・・（１０） 従って、（１０）式に（５）式の関係を代入することに
より、光軸の角度α2は（１１）式のように求められ
る。 α2＝（９０゜−△θ1）・・・・・・・（１１） よって、光軸の角度α2は、ＣＰＵに対してθ1及び△θ
1に相当する信号を入力することにより、（１１）式に
基づいて演算され、算出される（ＳＴ８）。なお、光軸
の角度α2が求められれば、太陽光採光装置の取付け位
置を考慮し、太陽の高度を求めることが可能である。一
方、光センサ１８の出力が低下しない場合には（ＳＴ
４）、回転体１３がストッパー１７で停止されるまでの
全範囲回転するように制御がされ（ＳＴ９）、全範囲回
転した場合に、ＳＴ１０で天候は曇りと判定し、曇りの
検出出力が出される。また、光センサ１８の出力低下後
（ＳＴ４）、つい立て１４の回転が継続しても（ＳＴ
６）、光センサ１８の出力が上昇せず（ＳＴ７）全範囲
回転した場合には（ＳＴ１１）、ＣＰＵはＳＴ１２で検
出範囲外の光軸の角度と判定するが、本実施例の場合の
検出範囲外となる範囲は、極めて少なくなるもので、実
用上差し支えない範囲として除外される。以下上述の検
出動作が繰り返し行われる。上記した第１及び第２の各
実施例においては、回転体３及び１３を駆動するための
専用のステッピングモータ２及び１２を設置して使用す
る場合、即ち、回転体３及び１３のみ夫々回転し、光セ
ンサ７(又は７Ａ）及び１８は夫々固定される場合を述
べた。しかし、このような構成に代えて、例えば太陽光
を時々刻々追尾して太陽光を採光する太陽光採光装置に
おける回転体の上に、つい立て及び光センサを設置し、
回転体と光センサの両者が回転する構成とし、専用のス
テッピングモータを省略することが可能である。
本発明の第２の実施例を説明する。第１の実施例の場
合、その測定原理から太陽の高度が９０゜では第１のつ
い立て４の高さを無限大の大きさにしないと判定不能に
なるが、つい立ての高さは関連要素との関係で所定の高
さに制限されるから、太陽の高度が高くなる正午近辺で
の判定が困難になるという欠点があった。本実施例は第
１の実施例のもののこのような欠点を補うための実施例
である。まず、図７（Ａ）及び（Ｂ）は夫々本発明の検
出方法を適用した検出装置の第２の実施例の全体構成を
示す平面図及び正面図で、各図において、１１は第１の
支持体、１２は駆動源となるステッピングモータであ
る。１３は円柱状の回転体で、この回転体１３はステッ
ピングモータ１２によって駆動される。なお、１２ａは
ステッピングモータ１２の回転軸である。１４は回転体
１３と一体的に設置された第２のつい立てで、このつい
立て１４は図示のように正面形状が１／４球体で、内方
側は図７（Ａ）に示すように上記球体の半径の長さＲを
直径の長さとする円弧で切り欠くような形状に形成さ
れ、この直径Ｒの底辺部が部材１４Ｌを介して回転体１
３に固定されるようになっている。この場合、本実施例
のものでは、図示のように、つい立て１８と部材１４Ｌ
とはビスＢ1 により連結され、一方、部材１４Ｌと回転
体１３とはビスＢ2 により連結されるようになってい
る。なお、つい立て１４の材質も、鮮明な影を生じるた
めに成るべく不透明材料を用いて壁面を形成するのが望
ましい。また、ステッピングモータ１２は、例えば第２
の支持体１５により支承されるものとする。１６は原点
検出用リミットスイッチ、１７はつい立て１４の回転阻
止用のストッパーである。１８は光センサで、この光セ
ンサ１８は付属する電子素子を備えた基板１１ａを介し
て第１の支持体１１に支承され、回転体１３の回転中心
軸線上のつい立て１４から投影される影との関連で決ま
る所定位置に配置される。なお、本実施例の場合も、図
示しないが、光センサ１８は図２に示した第１実施例の
場合と同様、回転体１３の回転中心に光センサ１８の中
心がくるように配置し、回転体１３に対して基板を介し
て固着することができ、光センサ１８とつい立て１８と
のセンター合わせの点では、このように構成する方が望
ましい。光センサ１８の出力信号は、第１の実施例の場
合と同様、光センサ１８は基板１１ａに配置された電子
素子（図示せず）及びそのリード線（図示せず）を介し
て図示しないＣＰＵに入力され、後述する所要の演算又
は検出がなされるものとする。なお、ステッピングモー
タ１２の回転制御も上記ＣＰＵからの指令で駆動される
ものとする。次に、図８のほか図９に示す流れ図、さら
に図３も参照して、本発明の方法を以下に説明する。図
３を参照する理由は第２の実施例と第１の実施例とはつ
い立ての形状は異なるが、つい立ての動作は全く同等で
あるため、図３（Ｂ）、（Ｃ）に相当する図を図８の
（Ｂ）、（Ｃ）として重複して記載するのを省略して説
明するためである。なお、以下の説明では本発明の検出
方法の動作を図９に示す流れ図に記載したステップの符
号ＳＴ１〜ＳＴ１２を用いて説明する。図７の検出装置
を太陽光線が当たる場所に設置し、図示しないＣＰＵか
らの駆動指令によってステッピングモータ１２を原点検
出のため、例えば時計方向に初期駆動すると、リミット
スイッチ１６の作動棒がストッパー１７に当たることに
よって、回転体１３の原点が検出され（ＳＴ１）、ステ
ッピングモータ１２は一旦停止する。この場合、回転体
１３は原点方向Ｎ（例えば北方向）に整合され、そのと
き、つい立て１４の前方端１４ａが該原点Ｏと一致して
いる（図３（Ａ）相当）。次いで、以下光軸の方向と角
度（仰角）の検出開始の指令（ＳＴ２）に基づき、ＣＰ
Ｕから与えられる正規の駆動指令によりステッピングモ
ータ１２が今度は反時計方向に駆動され、回転体１３も
図８に示すように矢印方向（反時計方向）に回転され始
める（ＳＴ３）。この結果、ＳＴ４に示すようについ立
て１４の前方端１４ａが原点方向Ｎから角度θ1だけ回
転した時点で光センサ１８の出力が低下したとすると
（図３（Ｂ）相当）、この角度θ1に相当する信号を上
記ＣＰＵ内に入力することにより上記ＣＰＵはステッピ
ングモータ１２から与えられるステップ角の信号と光セ
ンサ１８からの出力低下の信号によって上記角度θ1を
演算によって求め、光軸の方向（方位）をθ1として検
出する（ＳＴ５）。次に、回転体１３、即ち、つい立て
１４の回転が継続し、即ち、ＳＴ５から△θ1だけ回転
が継続し（ＳＴ６）、図３（Ｃ）に示すように、原点か
らθ2＝θ1＋△θ1だけ回転したとき光センサ１８の出
力が再び上昇し高出力に復帰したとすると（ＳＴ７）、
ＳＴ８で制御回路は、この現象を踏まえ、以下の原理に
基づいて光軸の角度（仰角）α2を算出する。即ち、図
８に示すように、つい立て１４と太陽の光軸の交点の座
標（ｘ，ｙ）とつい立て１４の底辺の長さをＲ、また上
記光軸の勾配ａ＝ｔａｎ（９０゜−△θ1）とすると、
次の（１）、（２）式が成立する。 ｛ｘ−（Ｒ／２）｝2＋ｙ2＝（Ｒ／２）2・・・・・・・・（４） ｙ＝ａｘ＝｛ｔａｎ（９０゜−△θ1）｝ｘ・・・・・・（５） また、交点（ｘ，ｙ）の座標は、（４）、（５）式から ｘ＝Ｒ／（１＋ａ2）・・・・・・・・（６） ｙ＝Ｒａ／（１＋ａ2）・・・・・・・（７） 一方、交点（ｘ，ｙ）の球表面におけるｚは次の（８）
式を満足する。 ｘ2＋ｙ2＋ｚ2＝Ｒ2 ・・・・・・・・（８） （６）〜（８）式からｚは ｚ＝±Ｒａ（１＋ａ2）1/2／（１＋ａ2）・・・・・・・（９） したがって、光軸の角度（仰角）α2は（６）、（７）
及び（９）式から、 ｔａｎα2＝ｚ／（ｘ2＋ｙ2）1/2 ＝ａ・・・・・・・（１０） 従って、（１０）式に（５）式の関係を代入することに
より、光軸の角度α2は（１１）式のように求められ
る。 α2＝（９０゜−△θ1）・・・・・・・（１１） よって、光軸の角度α2は、ＣＰＵに対してθ1及び△θ
1に相当する信号を入力することにより、（１１）式に
基づいて演算され、算出される（ＳＴ８）。なお、光軸
の角度α2が求められれば、太陽光採光装置の取付け位
置を考慮し、太陽の高度を求めることが可能である。一
方、光センサ１８の出力が低下しない場合には（ＳＴ
４）、回転体１３がストッパー１７で停止されるまでの
全範囲回転するように制御がされ（ＳＴ９）、全範囲回
転した場合に、ＳＴ１０で天候は曇りと判定し、曇りの
検出出力が出される。また、光センサ１８の出力低下後
（ＳＴ４）、つい立て１４の回転が継続しても（ＳＴ
６）、光センサ１８の出力が上昇せず（ＳＴ７）全範囲
回転した場合には（ＳＴ１１）、ＣＰＵはＳＴ１２で検
出範囲外の光軸の角度と判定するが、本実施例の場合の
検出範囲外となる範囲は、極めて少なくなるもので、実
用上差し支えない範囲として除外される。以下上述の検
出動作が繰り返し行われる。上記した第１及び第２の各
実施例においては、回転体３及び１３を駆動するための
専用のステッピングモータ２及び１２を設置して使用す
る場合、即ち、回転体３及び１３のみ夫々回転し、光セ
ンサ７(又は７Ａ）及び１８は夫々固定される場合を述
べた。しかし、このような構成に代えて、例えば太陽光
を時々刻々追尾して太陽光を採光する太陽光採光装置に
おける回転体の上に、つい立て及び光センサを設置し、
回転体と光センサの両者が回転する構成とし、専用のス
テッピングモータを省略することが可能である。
【０００９】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるから、
次のような優れた効果を有する。 （１）回転体の回転中心軸上の所要位置に配置した光セ
ンサの検出出力と回転体の回転角とに基づいて光軸の方
向と角度を演算によって検出するものであるから、光セ
ンサは１個設置すれば良い。従って、従来のもののよう
に多数の光センサを設置するものに比べ安価にできる。 （２）また、この場合の光軸の方向と角度は上記の検出
出力に基づいてＣＰＵで所定の演算式で容易に求めるこ
とができるので、その検出は迅速・的確に行うことがで
きる。なお、太陽光採光装置において、光軸の角度が判
れば、その検出を行った日時等の他のデータとの関連で
ＣＰＵで演算すれば、太陽の高度を求めることも可能で
ある。 （３）つい立てとして第１の実施例（図１）のように構
成すれば、簡単に製作できるという特長を有する。な
お、第１の実施例のつい立て４の場合は、つい立ての高
さを可成り大としても太陽の高度が９０゜の近辺で光軸
の方向や角度が検出不能になる領域が存在するが、第２
の実施例ではつい立て１４の表面が球体状に形成される
から、高さを第１の実施例のように大にしなくても良
く、また太陽の高度が９０゜の近辺で光軸の方向や角度
が検出不能になる領域は第１の実施例に比べると大幅に
削減でき、実質上、太陽光の採光制御に支障を生じな
い。 （４）上記第１及び第２の各実施例において、回転体の
回転中心に対して光センサの中心が配置されるように基
板を介して取り付けるようにすれば、光センサのつい立
てに対する精度の良いセンサ合わせができるから、装置
の組みつけのときに、つい立てと光センサとのセンター
合わせを調整する煩雑な作業がなくなり作業性が向上す
る。 （５）また、上記回転体及びつい立てをステッピングモ
ータにより駆動し、このステッピングモータのステップ
角により上記つい立ての所要の回転角を検出するように
すれば、つい立ての回転角を迅速、的確に検出すること
が可能である。 （６）また、本発明の実施例のように専用の回転体を別
置せず関連機器である太陽光採光装置における回転体の
上に、本発明のつい立て及び光センサを設置するように
すれば、つい立てを回転駆動するための回転体及びステ
ッピングモータ等の駆動機構は太陽光採光装置の平板プ
リズムの駆動機構により兼用できるので、その分コスト
ダウンとなる。 （７）さらに、曇りの検出も光センサに影が当たるか否
かという明確な判定基準によって行うものであるから、
曇りの検出を簡単な装置で自動的に行うことができる。
従って、従来の目視によるもの等に比べて実益が大であ
る。
次のような優れた効果を有する。 （１）回転体の回転中心軸上の所要位置に配置した光セ
ンサの検出出力と回転体の回転角とに基づいて光軸の方
向と角度を演算によって検出するものであるから、光セ
ンサは１個設置すれば良い。従って、従来のもののよう
に多数の光センサを設置するものに比べ安価にできる。 （２）また、この場合の光軸の方向と角度は上記の検出
出力に基づいてＣＰＵで所定の演算式で容易に求めるこ
とができるので、その検出は迅速・的確に行うことがで
きる。なお、太陽光採光装置において、光軸の角度が判
れば、その検出を行った日時等の他のデータとの関連で
ＣＰＵで演算すれば、太陽の高度を求めることも可能で
ある。 （３）つい立てとして第１の実施例（図１）のように構
成すれば、簡単に製作できるという特長を有する。な
お、第１の実施例のつい立て４の場合は、つい立ての高
さを可成り大としても太陽の高度が９０゜の近辺で光軸
の方向や角度が検出不能になる領域が存在するが、第２
の実施例ではつい立て１４の表面が球体状に形成される
から、高さを第１の実施例のように大にしなくても良
く、また太陽の高度が９０゜の近辺で光軸の方向や角度
が検出不能になる領域は第１の実施例に比べると大幅に
削減でき、実質上、太陽光の採光制御に支障を生じな
い。 （４）上記第１及び第２の各実施例において、回転体の
回転中心に対して光センサの中心が配置されるように基
板を介して取り付けるようにすれば、光センサのつい立
てに対する精度の良いセンサ合わせができるから、装置
の組みつけのときに、つい立てと光センサとのセンター
合わせを調整する煩雑な作業がなくなり作業性が向上す
る。 （５）また、上記回転体及びつい立てをステッピングモ
ータにより駆動し、このステッピングモータのステップ
角により上記つい立ての所要の回転角を検出するように
すれば、つい立ての回転角を迅速、的確に検出すること
が可能である。 （６）また、本発明の実施例のように専用の回転体を別
置せず関連機器である太陽光採光装置における回転体の
上に、本発明のつい立て及び光センサを設置するように
すれば、つい立てを回転駆動するための回転体及びステ
ッピングモータ等の駆動機構は太陽光採光装置の平板プ
リズムの駆動機構により兼用できるので、その分コスト
ダウンとなる。 （７）さらに、曇りの検出も光センサに影が当たるか否
かという明確な判定基準によって行うものであるから、
曇りの検出を簡単な装置で自動的に行うことができる。
従って、従来の目視によるもの等に比べて実益が大であ
る。
【図１】本発明の第１の実施例の全体構成を示す斜視図
である。
である。
【図２】本発明の第１の実施例の全体構成を示す斜視図
で、図１のものとは異なる光センサの取り付け構成例を
示すものある。
で、図１のものとは異なる光センサの取り付け構成例を
示すものある。
【図３】同図（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、夫々第１の
実施例の動作原理を説明するための要部平面図である。
実施例の動作原理を説明するための要部平面図である。
【図４】第１の実施例のつい立ての中間位置Ｐにおける
高さｈｐを算出する原理を説明するための図面である。
高さｈｐを算出する原理を説明するための図面である。
【図５】第１の実施例のつい立てを利用して光軸の角度
α1を算出する原理を説明するための図面である。
α1を算出する原理を説明するための図面である。
【図６】第１の実施例による制御動作を示す流れ図であ
る。
る。
【図７】本発明の第２の実施例の全体構成を示すもの
で、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は正面図である。
で、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は正面図である。
【図８】本発明の第２の実施例の動作原理を説明するた
めの要部平面図である。
めの要部平面図である。
【図９】第２の実施例による制御動作を示す流れ図であ
る。
る。
【符号の説明】
１：基台
２、１２：ステッピングモータ
３、１３：回転体
４、１４：つい立て
５、１６：原点検出用リミットスイッチ
７、７Ａ、１８：光センサ
９、１１ａ：基板
１１、１５：支持体
１７：ストッパー
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小林 清人
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 小平 隆志
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 高橋 一夫
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 高澤 正志
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(56)参考文献 特開 昭62−80510（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−71954（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−241414（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 1/00
G01J 1/02
G01W 1/10
F21S 11/00
Claims (10)
- 【請求項１】 回転体と、この回転体の上面の外周側の
所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられる
回転方向に高さが連続的に変化するように形成されたつ
い立てと、上記回転体の回転中心に当該光センサの電子
素子を備えた基板を介して取り付けた光センサ又は上記
回転体の上方の回転中心軸線上の上記つい立てとの関連
で決まる所要位置に配置される光センサとを備え、上記
回転体、即ち、つい立てを回転させたとき、上記光セン
サの出力に基づいて光軸の方向と角度を検出するように
したことを特徴とする光軸の方向と角度の検出方法。 - 【請求項２】 回転体と、この回転体の上面の外周側の
所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられる
三角形のつい立てと、上記回転体の回転中心に当該光セ
ンサの電子素子を備えた基板を介して取り付けた光セン
サ又は上記回転体の上方の回転中心軸線上の上記つい立
てとの関連で決まる所要位置に配置される光センサとを
備え、上記回転体のみ、又は回転体と光センサの両者を
回転させて光センサが影となる位置に基づいて、光軸の
方向と角度を検出するようにしたことを特徴とする光軸
の方向と角度の検出方法。 - 【請求項３】 回転体と、この回転体の上面の外周側の
所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられる
回転方向に高さが連続的に変化するように形成されたつ
い立てと、上記回転体の回転中心に当該光センサの電子
素子を備えた基板を介して取り付けた光センサ又は上記
回転体の上方の回転中心軸線上の上記つい立てとの関連
で決まる所要位置に配置される光センサとを備え、上記
回転体、即ち、つい立てを回転させたとき、上記光セン
サへの入射光が回転原点からθ1回転したとき遮断した
ことを検出し、光軸の方向を角度θ1と検出するように
したことを特徴とする光軸の方向の検出方法。 - 【請求項４】 回転体と、この回転体の上面の外周側の
所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられる
回転方向に高さが連続的に変化するように形成されたつ
い立てと、上記回転体の回転中心に当該光センサの電子
素子を備えた基板を介して取り付けた光センサ又は上記
回転体の上方の回転中心軸線上の上記つい立てとの関連
で決まる所要位置に配置される光センサとを備え、上記
回転体、即ち、つい立てを回転させたとき上記光センサ
への入射光が回転原点からθ1回転したとき遮断し、さ
らに、つい立てを回転したとき光センサに再度光があた
ったときの回転角をΔθ1とし、つい立ての高さをｈ、
上記回転体の半径をｒとするとき、光軸の角度α1を下
記式 α1＝ｔａｎ-1｛（ｈ／ｒ）・（θ−Δθ1）／θ｝ によって算出するようにしたことを特徴とする光軸の角
度の検出方法。 - 【請求項５】 回転体と、この回転体の上面の外周側の
所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられる
回転方向に高さが連続的に変化するように形成されたつ
い立てと、上記回転体の回転中心に当該光センサの電子
素子を備えた基板を介して取り付けた光センサ又は上記
回転体の上方の回転中心軸線上の上記つい立てとの関連
で決まる所要位置に配置される光センサとを備え、上記
回転体、即ち、つい立てを回転させたとき光センサが光
と影との区別ができない状態のときは、天候は曇りと検
出するようにしたことを特徴とする曇りの検出方法。 - 【請求項６】 回転体と、この回転体の上面の外周側の
所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられる
三角形のつい立てと、上記回転体の回転中心に当該光セ
ンサの電子素子を備えた基板を介して取り付けた光セン
サ又は上記回転体の上方の回転中心軸線上の上記つい立
てとの関連で決まる所要位置に配置される光センサとを
備え、回転体のみ又は回転体と光センサの両者を回転さ
せたとき光センサが光と影との区別ができない状態のと
きは、天候は曇りと検出するようにしたことを特徴とす
る曇りの検出方法。 - 【請求項７】 回転体と、この回転体の上面の外周側の
所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられる
正面形状が１／４球体で、内方側に上記球体の半径の長
さＲを直径の長さとする円弧で切り欠くような形状に形
成され、この直径Ｒの底辺部が回転体に固定されるよう
に構成されたつい立てと、上記回転体の回転中心に当該
光センサの電子素子を備えた基板を介して取り付けた光
センサ又は上記回転体の上方の回転中心軸線上の上記つ
い立てとの関連で決まる所要位置に配置される光センサ
とを備え、上記回転体、即ち、つい立てを回転させたと
き、上記光センサの出力に基づいて光軸の方向と角度を
検出するようにしたことを特徴とする光軸の方向と角度
の検出方法。 - 【請求項８】 回転体と、この回転体の上面の外周側の
所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられる
正面形状が１／４球体で、内方側に上記球体の半径の長
さＲを直径の長さとする円弧で切り欠くような形状に形
成され、この直径Ｒの底辺部が回転体に固定されるよう
に構成されたつい立てと、上記回転体の回転中心に当該
光センサの電子素子を備えた基板を介して取り付けた光
センサ又は上記回転体の上方の回転中心軸線上の上記つ
い立てとの関連で決まる所要位置に配置される光センサ
とを備え、上記回転体、即ち、つい立てを回転させたと
き上記光センサへの入射光が回転原点からθ1回転した
とき遮断したことを検出し、光軸の方向を角度θ1と検
出するようにしたことを特徴とする光軸の方向の検出方
法。 - 【請求項９】 回転体と、この回転体の上面の外周側の
所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられる
正面形状が１／４球体で、内方側に上記球体の半径の長
さＲを直径の長さとする円弧で切り欠くような形状に形
成され、この直径Ｒの底辺部が回転体に固定されるよう
に構成されたつい立てと、上記回転体の回転中心に当該
光センサの電子素子を備えた基板を介して取り付けた光
センサ又は上記回転体の上方の回転中心軸線上の上記つ
い立てとの関連で決まる所要位置に配置される光センサ
とを備え、上記回転体、即ち、つい立てを回転させたと
き上記光センサへの入射光が回転原点からθ1回転した
とき遮断し、さらに、つい立てをΔθ1回転したとき光
センサに再度光があたった場合、光軸の角度α2を下記
式 α2＝９０゜−Δθ1 によって算出するようにしたことを特徴とする光軸の角
度の検出方法。 - 【請求項１０】 回転体と、この回転体の上面の外周側
の所定範囲に亙って、上方垂直方向に向かって設けられ
る正面形状が１／４球体で、内方側に上記球体の半径の
長さＲを直径の長さとする円弧で切り欠くような形状に
形成され、この直径Ｒの底辺部が回転体に固定されるよ
うに構成されたつい立てと、上記回転体の回転中心に当
該光センサの電子素子を備えた基板を介して取り付けた
光センサ又は上記回転体の上方の回転中心軸線上の上記
つい立てとの関連で決まる所要位置に配置される光セン
サとを備え、回転体のみ又は回転体と光センサの両者を
回転させたとき光センサが光と影との区別ができない状
態のときは、天候は曇りと検出するようにしたことを特
徴とする曇りの検出方法。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05211695A JP3510696B2 (ja) | 1994-09-02 | 1995-02-17 | 光軸の方向と角度及び曇りの検出方法 |
| AU20382/95A AU689873B2 (en) | 1994-05-31 | 1995-05-18 | Solar lighting apparatus and controller for controlling the solar lighting apparatus |
| EP95304078A EP0685681B1 (en) | 1994-05-31 | 1995-05-26 | Solar lighting apparatus and controller for said apparatus |
| DE69532058T DE69532058T2 (de) | 1994-05-31 | 1995-05-26 | Vorrichtung zum Beleuchten mittels Sonnenlicht und Steuereinrichtung für eine solche Vorrichtung |
| ES95304078T ES2210276T3 (es) | 1994-05-31 | 1995-05-26 | Aparato de iluminacion solar y controlador para dicho aparato. |
| CN95107312A CN1086786C (zh) | 1994-05-31 | 1995-05-30 | 太阳光采光装置 |
| KR1019950013801A KR100397099B1 (ko) | 1994-05-31 | 1995-05-30 | 태양광채광장치및이태양광채광장치를제어하는태양광채광제어장치 |
| SG1995000547A SG41914A1 (en) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | Solar lighting apparatus and controller for controlling the solar lighting apparatus |
| US08/831,182 US5729387A (en) | 1899-02-17 | 1997-04-02 | Solar lighting apparatus and controller for controlling the solar lighting apparatus |
| CNB011394749A CN1201111C (zh) | 1994-05-31 | 2001-11-27 | 太阳光采光控制装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-209907 | 1994-09-02 | ||
| JP20990794 | 1994-09-02 | ||
| JP05211695A JP3510696B2 (ja) | 1994-09-02 | 1995-02-17 | 光軸の方向と角度及び曇りの検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122094A JPH08122094A (ja) | 1996-05-17 |
| JP3510696B2 true JP3510696B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=26392726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05211695A Expired - Fee Related JP3510696B2 (ja) | 1899-02-17 | 1995-02-17 | 光軸の方向と角度及び曇りの検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510696B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6029204B2 (ja) * | 2012-10-30 | 2016-11-24 | 株式会社 マテリアルハウス | 採光装置 |
| CN108279711A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-07-13 | 安徽东升新能源科技有限公司 | 一种高精度太阳位置检测装置及其自动检测方法 |
-
1995
- 1995-02-17 JP JP05211695A patent/JP3510696B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08122094A (ja) | 1996-05-17 |
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