JPH05248948A - 日照量センサー用カバーレンズ - Google Patents

日照量センサー用カバーレンズ

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JPH05248948A
JPH05248948A JP8504792A JP8504792A JPH05248948A JP H05248948 A JPH05248948 A JP H05248948A JP 8504792 A JP8504792 A JP 8504792A JP 8504792 A JP8504792 A JP 8504792A JP H05248948 A JPH05248948 A JP H05248948A
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JP
Japan
Prior art keywords
cover lens
lens
sensor
external light
incident angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP8504792A
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English (en)
Inventor
Shinichi Sekizawa
伸一 関沢
Takahisa Koyakata
隆寿 古館
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KORUKOOTO ENG KK
Original Assignee
KORUKOOTO ENG KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】自動車等に装備されたエアーコンディショナー
において、その温度制御を外光(外部光量)を、検知し
ながら行なう方式のものにおいては、外光に対する感度
特性に優れたレンズが不可欠である。本発明は外光の入
射角に依存しない感度特性を有する日照量センサー用の
カバーレンズを提供する。 【構成】本発明の日照量センサー用カバーレンズは、
(i) 日照側(前部)からみた形状が、平面図形状が円形
で、中央部(A) に平坦な円形部(a) と周側部(B) に凸球
面部(b) を有するものであり、かつ、(ii)センサー側
(後部)からみた形状が、前記平坦な円形部(A) に対応
する部位に円錐部(a')と前記凸球面部(b) に対応する部
位に凹球面部(b')を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、日照量を検知する受光
素子などからなる日照量センサーの前記に配置されて使
用される日照量センサー用のカバーレンズに関する。更
に詳しくは、本発明は、自動車等に装備されたエアーコ
ンディショナーの温度制御を最適な状態に管理するため
に外部の日照量の変化(一日の太陽光の入射角度の経時
変化)を完全に検知することができる日照量センサー用
のカバーレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】エアーコンディショナーの温度制御にお
いて、温度変化のパラメータとして外部の光量を選び、
該外部光量を感知することにより快適な空間を作ろうと
する動きがある。特に、自動車等に装備されたエアーコ
ンディショナーにおいて、車内の窓に近い人間の快適性
を改善するためには、体感温度の変化に対する細かな制
御が必要である。このためには、外部の日照量の変化、
即ち一日の太陽光の入射角度の経時変化を十分に検出で
きるセンサー(以下、日照量センサーという。)が必要
である。
【0003】最近、自動車用エアーコンディショナーの
温度制御システムとして、前記した外部光量を検知して
行なうという方式が提案されているが、外光の入射角度
の経時変化に対する追随性が悪く十分なものでない。即
ち、この種の温度制御システムにおいては、受光素子
(受光センサー)の前部に外部光量を捕捉するレンズが
配設されるが、かかるレンズの外光の入射角に対する感
度特性が悪く、十分な温度抑制を行なうことができな
い。より具体的には、従来の日照量センサーにおいて
は、外光(太陽光)がレンズに直進する場合(別言すれ
ばレンズに対する入射角が0度の場合で、このような条
件は昼間の時間帯に満たされる。)、十分に外部光量を
検知することができる。しかし、外光(太陽光)がレン
ズに斜進する場合(別言すればレンズに対する入射角が
70〜90゜などと大きい場合で、このような条件は夕
方の時間帯に満たされる。)、極めて受光感度が悪くな
る。これは、日照量センサーの核心となるレンズの外光
の入射角度に対する追随性が悪く、斜進方向の場合、受
光素子(受光センサー)に対する集光機能が大きく低下
することを意味する。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記した
従来技術の欠点に鑑みなされたものであり、日照量セン
サーの核心ともなる集光レンズにおいて、外部光量の感
知機能に優れたレンズ、即ち、外光(太陽光)の入射角
に対する感度特性に優れた日照量センサーに使用される
カバーレンズを提供しようとするものである。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明を概説すれば、
本発明は、日照量を検知する日照量センサーの前部に配
置される日照量センサー用カバーレンズにおいて、該カ
バーレンズが、(i) 日照側(前部)からみた形状が、平
面図形状が円形で、中央部(A) に平坦な円形部(a) と周
側部(B) に凸球面部(b) を有するものであり、かつ、(i
i)センサー側(後部)からみた形状が、前記平坦な円形
部(A) に対応する部位に円錐部(a')と前記凸球面部(b)
に対応する部位に凹球面部(b')を有するものである、こ
とを特徴とする日照量センサー用カバーレンズに関する
ものである。
【0006】以下、本発明の技術的構成及び実施態様に
ついて図面を参照して詳しく説明する。なお、本発明は
図示のものに限定されないことはいうまでもないことで
ある。
【0007】図1は、本発明の日照量センサー用の集光
レンズ、即ち、カバーレンズ(L) の日照側(前部)から
みたときの平面図である。また、図2は、左右対称であ
ることを考慮して一部を省略したカバーレンズ(L) の断
面図である。なお、図2には、日照量センサーの受光素
子(D) が示され、本発明カバーレンズ(L) と受光素子
(D) の配置関係が理解できる。
【0008】本発明のカバーレンズ(L) の日照側(前
部)からみた形状は、図示されるように平面図が円形状
のものであり、その中央部(A) に平坦な円形部(a) 、そ
の周側部(B) に凸球面部(b) を有する形状のものであ
る。なお、本発明において周側部(B) は、全体が凸球面
部(b) であってもよいし、図2に示されるように該凸球
面部(b) に引続いて平坦面部(c) を有したものであって
もよい。
【0009】また、本発明のカバーレンズ(L) のセンサ
ー(受光素子)側(後部)からみた形状は、図2に示さ
れるように前記平坦な円形部(a) に対応する部位に円錐
形(a')と前記凸球面部(b) に対応する部位に凹球面部(b
')を有する形状のものである。本発明において、後述す
るように受光素子(D) 面への集光機能を高めるために、
前記したカバーレンズ(L) の前部及び後部の表面形状は
極めて重要な意味をなすものである。即ち、前記した前
部の平坦部(a) とそれに対応する後部の円錐形(a')、及
び前部の凸球面部(b) (凸レンズの機能を果す)とそれ
に対応する後部の凹球面部(b')(凹レンズの機能を果
す)の組合せにより、本発明のカバーレンズ(L) は外光
がどのような入射角度であってもセンサー(受光素子)
面に対して優れた集光機能を発揮することができる。
【0010】本発明のカバーレンズ(L) のセンサー(受
光素子)側(後部)からみた形状として、図2に示され
るように前記円錐部(a')と凹球面部(b')の間に、レンズ
設計の自由度を確保したりレンズの肉厚調整を行なうな
どの意味でレンズ肉厚調整部(e) を有するものにした
り、あるいは該レンズ肉厚調整部(e) に引続いてカバー
レンズ(L) を、例えば自動車の車体側に固定するための
フランジ部(f) を有するものにしたりすることができ
る。前記レンズ肉厚調整部(e) は、その表面が平坦なも
のであることが好ましい。これは、後述する図4に示さ
れるように外光が90°方向から入射するとき、光路が
この部分で屈折や反射により変化するのを防止し、90
°方向の外光を適切に受光素子(D) に入射させるためで
ある。また、本発明において、カバーレンズ(L) の外表
面と受光素子(D) との間の距離(h) は、レンズ系に入射
する横方向の光束(例えば90°方向)が該受光素子
(D) から外れないように適宜、設定されなければならな
いことはいうまでもないことである。なお、図4のレン
ズ系において、h=4.5mmである。
【0011】本発明のカバーレンズ(L) において、後述
の受光素子(D) 面での外光の照度(感度特性)の計算法
の説明にあるように、円錐部(a')の傾き(β)(図3参
照)は、レンズ設計において受光素子(D) の大きさ(例
えば3mm×3mmの大きさのもの)などを考慮して適宜に
設定すればよい。また、同様に凸球面部(b) と凹球面部
(b')の曲面形状(例えば両者ともR=7mmとする)も適宜
に設定すればよい。なお、両者の曲率半径を同一にして
もよいし、相違したものにしてもよいことはいうまでも
ないことである。
【0012】本発明のカバーレンズ(L) は、ガラスや合
成樹脂(例えばアクリル系樹脂)で製作されるが、合成
樹脂の射出成形による方法が経済的であることはいうま
でもないことである。
【0013】前記したように、本発明のカバーレンズ
(L) は、そのレンズの特定の形状規定のもとで外光(太
陽光)の入射角がどのように変化しても優れた感度特性
を示す。次に、この点を種々の入射角(i) における受光
素子(D) 面上の照度計算を図4〜図5により説明する。
【0014】その前に、まず、図3により照度(S) の計
算法を説明する。受光素子(D) 面上の照度(S) は、(1)
スネル(Snell) の法則、(2) 入射角の余弦法則、を組合
せて計算することができる。前記したスネル(Snell) の
法則とは、媒質の屈折率を夫々、(n0 ) 、(n1 ) 、入射
角を(i) 、射出角(i')とすれば、次の関係式で表わされ
るものである。 n0 ・Sin(i) =n1 ・Sin(i')………(式1) また、入射角の余弦法則とは集光面の照度(S) は入射角
(α)の余弦に比例するというもので、下記で表わされ
るものである。 S=k・cos(α)…………………………(式2) 簡単化のために、k(比例定数)として、カバーレンズ
(L) に入射する光線の光路幅とする。
【0015】前記したスネル(Snell) の法則を利用し、
受光素子(D) 面へ外光が入射する角度(α)は、図3の
条件のもとで次のようにして求めることができる。な
お、図3において、 i…………カバーレンズ(集光レンズ)への外光の入射
角 n0 ………媒質(空気)の屈折率(=1.0 ) n…………媒質(レンズ)の屈折率(例えば、1.56935
) β…………円錐面の傾き(例えば、21.8°) α…………受光素子への入射角 をそれぞれ示す。 (1) まず、入射角(i) と射出角(i')の関係から、 (i')=Sin-1(Sini/n)、 (2) 次いで、入射角(i')と射出角(i")の関係から、 (i")=Sin-1[nSin(i'−β)]、 (3) 最後に、α=(i")+β、 の関係式から受光素子(D) への入射角(α)を求めれば
よい。
【0016】図4に示されるように、外光の入射角(i)
が0°のとき、α=13.8°になる。そして、(式
2)のk値として図4に示される光路幅1.4(mm)を
採用すると、S(0°)=1.36になる。また、外光
の入射角(i) が30°のとき、α=16.8°になる。
そして、(式2)のk値として、図4に示される光路幅
2.15(mm)を採用すると、S(30°)=2.06に
なる。同様に、外光の入射角(i) が60°,90°のと
き(なお、この場合、図示されるようにレンズの外表面
に曲面部分があるため計算が複雑になるが、それを簡略
化する)、S(60°)=1.36,S(90°)=
0.23となる。このような計算結果をまとめたのが下
記の[表1]である。なお、[表1]において、種々の
外光の入射角(i) のもとにおける照度として、入射角
(i) が0°のときの受光素子(D) 面の照度(S) を100
(%)としたときの相対値(%)が示されている。ま
た、上記の照度計算においてはレンズの肉厚(図2参
照)を考慮しなかったが、[表1]には入射光路幅にお
けるレンズの肉厚(平均値)を考慮した値も示されてい
る。これは、カバーレンズの肉厚による遮光性を考慮し
たものであり、[表1]には肉厚補正照度と表示されて
いる。いずれにしても、[表1]から、本発明のカバー
レンズ(L) は、入射角(i) が大きくなっても外光を確実
に受光素子(D) 面上に集光させる能力をもっていること
がわかる。
【0017】
【表1】
【0018】図5は、前記した[表1]の結果をグラフ
化したものである。図5において実線は本発明のカバー
レンズ(L) の外光の入射角(i) に対する感度特性を示す
もので、点線は従来のカバーレンズの特性である。な
お、従来のカバーレンズでは、センサー側(後部)から
みたレンズ形状が、平面形状のものであり、本発明のよ
うに円錐形(a')と凹球面部(b')を持たないものである。
図5において、本発明のカバーレンズ(L) は外光の入射
角が30°のとき、0°のときよりも照度(S) が大きく
なっている。これは、例えば自動車の運転手の体感温度
が最も高くなるのが、外光の入射角(i) が30°近傍で
あるということを反映しており、本発明のカバーレンズ
(L) により自動車に配備されたエアーコンディションを
体感温度に合致させて制御できることを示している。
【0019】
【発明の効果】本発明の日照量センサー用カバーレンズ
は、自動車等に装備されたエアーコンディショナーにお
いて、その温度制御を外光(外部光量)を、検知しなが
ら行なうものにおいて不可欠のものである。即ち、本発
明の日照量センサー用カバーレンズは、入射する外光の
入射角がどのような角度であっても温度制御系の受光素
子上に外光を入射させ、適切なコントロールを行なわし
めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のカバーレンズの平面図である。
【図2】 本発明のカバーレンズの断面図である。
【図3】 外光の入射角(i) と受光素子(D) 面への入射
角(α)の関係を説明する図である。
【図4】 種々の外光の入射角(i) の光線軌跡図であ
る。
【図5】 本発明と従来のカバーレンズの入射角(i) に
対する感度特性を説明する図である。
【符号の説明】
L……カバーレンズ A……中央部 B……周側部 a……平坦な円形部 b……凸球面部 a'……円錐部 b'……凹球面部 D……受光素子 i……外光の入射角 α……外光の受光素子への入射角

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 日照量を検知する日照量センサーの前部
    に配置される日照量センサー用カバーレンズにおいて、
    該カバーレンズが、 (i) 日照側(前部)からみた形状が、平面図形状が円形
    で、中央部(A) に平坦な円形部(a) と周側部(B) に凸球
    面部(b) を有するものであり、かつ、 (ii)センサー側(後部)からみた形状が、前記平坦な円
    形部(A) に対応する部位に円錐部(a')と前記凸球面部
    (b) に対応する部位に凹球面部(b')を有するものであ
    る、 ことを特徴とする日照量センサー用カバーレンズ。
  2. 【請求項2】 周側部(B) が、凸球面部(b) と該凸球面
    部に引続く平坦面部(C) で構成されるものである日照量
    センサー用カバーレンズ。
  3. 【請求項3】 カバーレンズが、合成樹脂製のものであ
    る日照量センサー用カバーレンズ。
  4. 【請求項4】 カバーレンズのセンサー側(後部)にお
    いて、円錐部(a')と凹球面部(b')の間にレンズの肉厚を
    調整するレンズの肉厚調整部(e) を有するものである日
    照量センサー用カバーレンズ。
  5. 【請求項5】 カバーレンズのセンサー側(後部)にお
    いて、凹球面部(b')に引続いてブランジ部(f)を有す
    るものである日照量センサー用カバーレンズ。
JP8504792A 1992-03-09 1992-03-09 日照量センサー用カバーレンズ Pending JPH05248948A (ja)

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JP8504792A JPH05248948A (ja) 1992-03-09 1992-03-09 日照量センサー用カバーレンズ

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JP8504792A JPH05248948A (ja) 1992-03-09 1992-03-09 日照量センサー用カバーレンズ

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JPH05248948A true JPH05248948A (ja) 1993-09-28

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JP (1) JPH05248948A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2055512A1 (de) * 2007-10-10 2009-05-06 Robert Bosch GmbH Optischer Sensor für ein Kraftfahrzeug
JP2011223238A (ja) * 2010-04-08 2011-11-04 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 画像表示装置
JP2019090661A (ja) * 2017-11-14 2019-06-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 日射センサ

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EP2055512A1 (de) * 2007-10-10 2009-05-06 Robert Bosch GmbH Optischer Sensor für ein Kraftfahrzeug
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