JPH0868626A

JPH0868626A - 光検出装置

Info

Publication number: JPH0868626A
Application number: JP20782794A
Authority: JP
Inventors: Eiji Iwanaga; 英治岩永; Mamoru Shibuya; 守渋谷
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Current assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-12
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: JP2930877B2

Abstract

(57)【要約】【目的】位置決めが容易であり、しかも着脱も容易で
ある光検出装置を提供する。【構成】太陽の位置をおおまかに検出する相検出用セ
ンサ部と、太陽の位置を高精度に検出する微検出用セン
サ部とが在る。微検出用センサ部２は、プレート８７，
１６２に、フォトセンサ８８〜８８ｄが収納してある。
プレート８７の表面には、テーパ面１６０ａを有する開
口部が形成してあり、この開口部からフォトセンサ８８
ａ〜８８ｄに外部からの光に入射する。フォトセンサ８
８ａ〜８８ｄは、スポンジなどの弾性部材を用いたプレ
ート１６８を介してプレート１６０によってプレート１
６２に向かって押圧されている。プレート８７には、ネ
ジ１６３によって継手８６が固定してあり、継手８６の
先端には遮光部７０が固定してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光検出装置に関し、特
に、センサの取り付け構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、本出願人による平成５年特許願
第２７２６１１号に開示される太陽光採光装置において
は、粗検出用センサ部と微検出用センサ部とを用いて太
陽の位置を検出している。粗検出用センサ部は、所定の
位置に固定して取り付けられた複数の光センサを有し、
これらの光センサのうち太陽光の検出光量が最大の光セ
ンサを特定することで太陽位置を粗検出する。また、微
検出用センサ部は、太陽光がほぼ正面から入射されると
きに遮光部による影がそれぞれ一部の領域に投影され、
太陽の仰角方向を検出する一対の光センサを用いて太陽
の仰角方向の位置を特定する。また、微検出用センサ部
は、同様に、太陽の方位方向を検出する一対の光センサ
を有し、この一対の光センサを用いて太陽の方位方向の
位置を特定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た粗検出用センサ部および微検出用センサ部では、太陽
の位置を高精度に検出するためには、光センサを高精度
に位置決めして配置する必要がある。また、粗検出用セ
ンサ部および微検出用センサ部を太陽光採光装置に容易
に着脱できるようにしたいという要請がある。

【０００４】本発明は上述した従来技術の背景に鑑みて
なされ、位置決めが容易であり、しかも着脱も容易であ
る光検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の光
検出装置は、光検出手段と、前記光検出手段の一端を第
１の方向に位置決めする第１の凸部を有する取付手段
と、前記取付手段に装着され、前記光検出手段の検出側
に相当する他端を前記第１の方向に位置決めする第２の
凸部と、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記光
検出手段を位置決めする案内部とを有する装着手段とを
有する。

【０００６】また、本発明の光検出装置の前記光検出手
段は、好ましくは、所定の扁平面を有する略円柱型をし
ており、前記装着手段を前記取付手段に装着したとき
に、前記扁平面と前記取付手段の所定の面とを接合して
位置決めされる。

【０００７】また、本発明の光検出装置は、前記取付手
段に設けられた係合部と前記装着手段に設けられた被係
合部とを係合させることで位置決めを行って、前記取付
手段に前記装着手段を装着する。

【０００８】また、本発明の光検出装置は、光検出手段
と、所定の位置に固定され、前記光検出手段を弾性部材
を介して正面から押圧して固定するフレームとを有す
る。

【０００９】また、本発明の光検出装置の前記光検出手
段は、好ましくは、所定の扁平面を有する略円柱型をし
ており、前記フレームに固定されたときに、前記扁平面
と前記フレームの所定の面とを接合して位置決めされ
る。

【００１０】また、本発明の光検出装置は、好ましく
は、遮光部と、前記遮光部を支持する継手とをさらに有
し、前記光検出手段は、光がほぼ正面から入射されると
きに前記遮光部による影がそれぞれ一部の領域に投影さ
れ、光が入射する仰角方向を検出するための一対の第１
の光検出部と、光がほぼ正面から入射されるときに前記
遮光部による影がそれぞれ一部の領域に投影され、光が
入射する方位方向を検出する一対の第２の光検出部とで
構成され、前記フレームは、前記継手を固定すると共
に、前記第１の光検出部および前記第２の光検出部を弾
性部材を介して正面から押圧して固定する。

【００１１】さらに、本発明の光検出装置は、好ましく
は、正面側に向かって内径が拡大するテーパ状の開口部
を有する第２のフレームが前記フレームの正面側に設け
てあり、前記第１の光検出部および第２の光検出部は、
前記第２のフレームの開口部を介して前記正面側に露出
している。

【００１２】

【作用】本発明の光検出装置では、光検出手段および装
着手段を取付手段に装着するときに、先ず、取付手段の
第１の凸部に光検出手段の一端を当接させて光検出手段
を第１の方向に位置決めする。次に、前記光検出手段を
前記取付手段に固定して状態で、装着手段を前記取付手
段に装着する。このとき、装着手段の第２の凸部を前記
光検出手段の検出側に相当する他端に当接させることで
前記光検出手段を第１の方向に位置決めする。それと同
時に、装着手段の案内部によって前記光検出手段を前記
第２の方向に位置決めする。

【００１３】また、本発明の光検出装置では、弾性部材
を介して光検出手段をフレームに押圧した状態で、光検
出手段をフレームに固定する。

【００１４】

【実施例】第１実施例以下、本発明の第１実施例に係わる光検出装置を用いた
太陽位置検出装置について説明する。本実施例では、光
検出装置を用いて検出した太陽の位置に基づいて、シャ
ッター開閉動作駆動部を制御する場合について例示す
る。図１は太陽位置検出装置の正面側の構成を説明する
ための図、図２は太陽位置検出装置の側面側の構成を説
明するための図、図３は太陽位置検出装置の仰角方向回
転駆動部の平面側の構成を説明するための図、図４は太
陽位置検出装置の方位方向回転駆動部の平面側の構成お
よびリミットスイッチおよびリターンスイッチの配置を
説明するための図、図５は太陽位置検出装置の制御系を
説明するための図である。

【００１５】図１，５に示すように、太陽位置検出装置
１は、主に、光検出装置としての微検出用光センサ部
２、光検出装置としての粗検出用光センサ部４、仰角方
向回転駆動部６、方位方向回転駆動部８、方位方向回転
領域規定部９および制御部１２５で構成される。微検出
用光センサ部２は、太陽の位置を高精度に検出できる
が、方位方向の検出範囲は比較的狭い。粗検出用光セン
サ部４は、図３に示すように、光センサ８０ａ，８０
ｂ，８０ｃで構成され、太陽の位置を粗くしか検出でき
ないが、方位方向の検出範囲は広い。方位方向回転駆動
部８は、微検出用光センサ部２の方位方向の回転を駆動
する。

【００１６】仰角方向回転駆動部６は、方位方向回転駆
動部８の上部に固定され、方位方向回転駆動部８からの
駆動によって方位方向に回転すると共に、微検出用光セ
ンサ部２の仰角方向の回転を駆動する。方位方向回転領
域規定部９は、リターンスイッチおよびリミットスイッ
チを有し、微検出用光センサ部２が予め規定された方位
方向回転領域を越えて回転したときに、これらのスイッ
チをオンする。制御部１２５は、図５に示すように、仰
角方向回転駆動部６および方位方向回転駆動部８からの
角度データに基づいて、太陽の位置を算出し、かかる算
出結果に基づいて、シャッター開閉駆動部５に制御信号
Ｓ１２５を出力する。シャッター開閉駆動部５は、制御
信号Ｓ１２５に基づいてシャッターの開閉動作を駆動す
る。

【００１７】太陽位置検出装置１では、粗検出用光セン
サ部４を用いて太陽の位置を粗く検出する。そして、粗
検出用光センサ部４の検出結果に基づいて、仰角方向回
転駆動部６および方位方向回転駆動部８からの駆動によ
って、検出範囲内に太陽が位置するように、微検出用光
センサ部２を仰角および方位方向に回転させる。その
後、微検出用光センサ部２の検出結果に基づいて、仰角
方向回転駆動部６および方位方向回転駆動部８からの駆
動によって微検出用光センサ部２が移動し、微検出用光
センサ部２が太陽に高精度に向かい合う。そして、その
時の微検出用光センサ部２の仰角および方位方向の角度
データが仰角方向回転駆動部６および方位方向回転駆動
部８から制御部１２５に出力される。制御部１２５で
は、当該角度データに基づいて太陽の位置が検出され、
当該検出結果に基づいて制御信号Ｓ１２５がシャッター
開閉動作駆動部５に出力され、シャッターの開閉動作が
制御される。この場合、当該角度とは、使用目的に合わ
せ入力した角度データであり、方位角データ仰角
データ方位角データおよび仰角データである。

【００１８】以下、太陽位置検出装置１の各構成要素に
ついて詳細に説明する。先ず、方位方向回転駆動部８に
ついて図１，２，４を参照しながら説明する。方位方向
回転駆動部８はモータ１０を有し、モータ１０の駆動軸
には歯車１２が固定してある。回転軸１７には歯車１４
とウォーム１９とが固定してある。回転軸１７はフレー
ム５６に設けられた軸受け７２，７３によって軸受けし
てある。歯車１４は歯車１２と噛み合っており、ウォー
ム１９はホイール１８と噛み合っており、ホイール１８
は回転軸１１に固定してある。回転軸１１の上部には仰
角方向回転駆動部６が固定してあり、回転軸１１の回転
に応じて仰角方向回転駆動部６と共に微検出用センサ部
２が方位方向に回転する。

【００１９】方位方向回転駆動部８では、図５に示すよ
うに、微検出用センサ部２および粗検出用センサ部４か
ら方位駆動信号Ｓ２ａ，Ｓ４ａを入力し、これらの信号
に基づいてモータ１０の駆動軸が所定の回転向きに所定
の回転速度で回転する。モータ１０の駆動軸の回転は、
歯車１２、歯車１４、回転軸１７、ウォーム１９および
ホイール１８を順次に介して、回転軸１１に伝達され、
回転軸１１の回転に応じて仰角方向回転駆動部６が回転
する。このように、方位方向回転駆動部８では、モータ
１０の駆動軸の回転を回転軸１１に伝達する経路の最終
減速部にウォーム１９とホイール１８とを用いているた
め、回転を伝達する際に生じるバックラッシュの影響を
低減でき、回転軸１１の回転角度のズレを抑制できる。
その結果、微検出用センサ部２の方位方向の位置決めを
高精度に行うことができ、太陽位置を高精度に検出する
ことができる。

【００２０】次に、方位方向回転領域規定部９について
図１，２，４，６を参照しながら説明する。土台７０に
固定してあるフレーム５６の上部には、図１，２，４，
６に示すように、回転軸１１の周囲の所定の位置にリミ
ットスイッチ１３とリターンスイッチ１５ａ，１５ｂと
が固定して設けてある。回転軸１１には地板５２を介し
て突起物５０が固定してあり、突起物５０が微検出用光
センサ部２の方位方向の回転に応じて回転し、突起物５
０によってリミットスイッチ１３およびリターンスイッ
チ１５ａ，１５ｂがオン／オフされる。

【００２１】図６に示すように、リターンスイッチ１５
ａ，１５ｂは、微検出用光センサ部２の方位方向回転領
域を規定するためのスイッチである。リターンスイッチ
１５ａ，１５ｂは、微検出用光センサ部２が予め決めら
れた方位方向回転領域を越えるような方位方向の回転角
度に達したときにオンになり、このオンをトリガーとし
て制御部１２５からモータ１０に対して回転方向を逆向
きにする制御信号が出力される。

【００２２】リターンスイッチ１５ａは、一端が固定さ
れたレバー１５ａ１を有し、回転軸１１が正方向に回転
する際の突起物５０の進入によってのみレバー１５ａ１
が押し込まれてオンになる。突起物５０は、テーパ面５
０ａ，５０ｂを有し、テーパ面５０ｂによって、レバー
１５ｂ１を押し込む。突起物５０の材質としては例えば
ステンレスなどの弾性部材が用いられている。このよう
に突起物５０の材質として弾性部材を用いることで、突
起物５０によってリターンスイッチ１５ａのレバー１５
ａ１が押し込まれるときに、突起物５０あるいはレバー
１５ａ１が破壊されることを抑制できる。リターンスイ
ッチ１５ｂは、一端が固定されたレバー１５ｂ１を有
し、回転軸１１が逆方向に回転する際の突起物５０の進
入によってのみレバー１５ｂ１が押し込まれてオンにな
る。このとき、突起物５０はテーパ面５０ｂによってレ
バー１５ａ１を押し込む。

【００２３】リミットスイッチ１３は、リターンスイッ
チ１５ａ，１５ｂによるモータ１０の制御が適切に機能
せず、微検出用光センサ部２が方位方向回転領域を越え
て回転する非常事態が発生したときにモータ１０の供給
電源を強制的に切ることで太陽位置検出装置１の破壊が
防止される。

【００２４】リミットスイッチ１３は半球形状の被押圧
部１３ａを有し、回転軸１１の正方向の回転によって突
起物５０が進入したときに、突起物５０のテーパ面５０
ｂによって被押圧部１３ａが押圧されてオンになる。ま
た、リミットスイッチ１３は、回転軸１１の逆方向の回
転によって突起物５０が進入したときに、突起物５０の
テーパ面５０ａによって被押圧部１３ａが押圧されてオ
ンになる。

【００２５】上述したように、本実施例では、リミット
スイッチ１３およびリターンスイッチ１５ａ，１５ｂの
双方が突起物５０によってオン／オフされるため、その
構成は簡単であり、経済性に優れ、しかも装置の小規模
化が図れる。

【００２６】次に、仰角方向回転駆動部６について図
１，２，３を参照しながら説明する。仰角方向回転駆動
部６は、回転軸１１の上部に固定してあり、回転軸１１
に応じて方位方向に回転する。仰角方向回転駆動部６の
フレーム５２には、バネ５３の一端が固定してあり、バ
ネ５３の他端は方位方向回転駆動部８のフレーム５６に
固定してある。バネ５３は、微検出用光センサ部２が南
向きに位置するときに仰角方向回転駆動部６を東向きに
付勢するように取り付けられている。

【００２７】モータ２６の駆動軸には歯車２８が固定し
てある。回転軸６０には歯車２２と歯車２４とが固定し
てある。歯車２８と歯車２４とは噛み合っている。回転
軸６１には歯車２０とウォーム３０とが固定してある。
歯車２０は歯車２２と噛み合っている。回転軸３４には
ホイール３２と継手３８とが固定してあり、回転軸３４
はフレーム４１に軸受けしてある。ホイール３２とウォ
ーム３０とが噛み合っている。

【００２８】仰角方向回転駆動部６では、図５に示すよ
うに、微検出用センサ部２および粗検出用センサ部４か
ら仰角駆動信号Ｓ２ｂ，Ｓ４ｂを入力し、これらの信号
に基づいてモータ２６の駆動軸が所定の回転向きに所定
の回転速度で回転する。モータ２６の駆動軸の回転は、
歯車２８、歯車２４、歯車２２、歯車２０、ウォーム３
０、ホイール３２を順次に介して、回転軸３４に伝達さ
れる。微検出用光センサ部２は回転軸３４に応じて仰角
方向に回転する。このように、仰角方向回転駆動部６で
は、モータ２６の駆動軸の回転を回転軸３４に伝達する
経路の最終減速部にウォーム３０とホイール３２とを用
いているため、回転を伝達する際に生じるバックラッシ
ュによる回転軸３４の回転角度のズレを低減できる。そ
の結果、微検出用センサ部２の仰角方向の位置決めを高
精度に行うことができ、太陽位置を高精度に検出するこ
とができる。

【００２９】回転軸３４にはバネ３６が巻き付けられて
おり、バネ３６の一端は継手３８に固定してあり、バネ
３６の他端はフレーム４１に固定してある。バネ３６に
よって回転軸３４の回転が一方の向き、例えば図２に示
す矢印Ｃの向きに付勢してある。

【００３０】回転軸３４には突起物６５ａ，６５ｂ，６
５ｃが固定してあり、突起物６５ｃによってリターンス
イッチ６４ａ，６４ｂのレバーがそれぞれ押し込まれ、
それによってリターンスイッチ６４ａ，６４ｂがオン／
オフされる。リターンスイッチ６４ａ，６４ｂを適切に
配置して設けることで、微検出用光センサ部２の仰角方
向回転領域を規定している。すなわち、リターンスイッ
チ６４ａ，６４ｂは、微検出用光センサ部２が予め決め
られた仰角方向回転領域を越えるような仰角方向の回転
角度に達したときにオンになり、このオンをトリガーと
して制御部１２５からモータ２６に対して回転方向を逆
向きにする制御信号が出力される。リミットスイッチ１
３は、突起物６５ａ，６５ｂの進入により、被押圧部が
押圧されてオンになる。

【００３１】次に、粗検出用光センサ部４について説明
する。粗検出用光センサ部４は、図７に示すように、点
Ｏから方位方向にそれぞれ約７０度の間隔で、光センサ
８０ａ、８０ｂ、８０ｃが設けられており、これらの光
センサのうち太陽光を最も強く検出した光センサに対応
した方位方向に太陽が位置すると判断する。

【００３２】光センサ８０ａの構造について説明する。
図８は図７に示す光センサ８０ａの取付具１３０を説明
するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図
である。図８（Ｂ）に示すように、取付具１３０は、中
央部付近が略「ク」の字型をした取付板１３１に２個の
穴１３１ｂと２個の穴１３１ｃとが形成してある。取付
具１３０は、図１０（Ｂ）に示すように、穴１３１ｃを
貫通するネジ１３４によって図１に示すフレーム７０に
固定される。また、取付具１３０には、図１０に示すよ
うに、穴１３１ｂと図９に示す装着具１４０の穴１４４
ａとを貫通するネジ１５１によって、装着具１４０が固
定される。取付板１３１には、図８に示すように、くり
抜き部１３１ａが形成してあると共に、第１の凸部とし
てのボス１３３および所定間隔を置いて位置する凸部１
３２が形成してある。ボス１３３は、図８（Ｂ）および
図１０に示すように、取付具１３０に装着具１４０を装
着したときに、フォトセンサ８１ａの図１０（Ｂ）に示
すＸ軸方向についての位置決めを行い、フォトセンサ８
１ａの受光範囲を決定する。

【００３３】図９は光センサ８０ａの装着具１４０を説
明するための図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は
（Ａ）に示す矢印Ｂの方向から見た図、（Ｃ）は（Ａ）
に示す矢印Ｃの方向から見た図である。図９に示すよう
に、装着具１４０は、略「Ｕ」の字型のプレート１４１
と、プレート１４１に直交して位置するプレート１４４
とが一体構造で形成してある。

【００３４】プレート１４４には、装着具１４０を図８
に示す取付具１３０に装着したときに取付板１３１の穴
１３１ｂと一致して位置する２個の穴１４４ａが形成し
てある。プレート１４１には、内側に向かって突出し、
フォトセンサ８１ａの位置決めを行う第２の凸部として
の凸部１４３が形成してある。プレート１４１の底部に
は、フォトセンサ８１ａの位置決め用の案内部としての
プレート１４２が固定してある。プレート１４２の先端
は「Ｖ」字型のテーパ面１４２ａになっており、テーパ
面１４２ａに沿ってフォトセンサ８１ａを配置すること
で、フォトセンサ８１ａを図１０に示すＹ軸方向に位置
合わせし、フォトセンサの受光範囲を決定する。また、
テーパ面１４２ａの弾性を利用してフォトセンサ８１ａ
を適当な強さで固定している。フォトセンサ８１ａの保
持部材には、一部の側面に扁平面を形成するＤカット１
５０が施してあり、Ｄカット１５０と対向する側面がテ
ーパ面１４２ａに沿って置かれる。フォトセンサ８１ａ
のＤカット１５０は、図９（Ａ）に示すように装着具１
４０を取付具１３０に装着したときに、取付具１３０の
取付板１３１と面着し、フォトセンサ８１ａを安定した
状態で位置合わせし、フォトセンサ８１ａの受光範囲を
決定する。

【００３５】図１０は、図８に示す取付具１３０に図９
に示す装着具１４０を装着したときの光センサ８０ａの
構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図であ
る。装着具１４０は、図８に示すようにフォトセンサ８
１ａを装着した状態で、図８（Ａ），（Ｂ）および図９
（Ｂ），（Ｃ）に示す矢印の方向から取付具１３０の凸
部１３２の間に位置するように挿入される。そして、図
１０（Ｂ）に示すように、プレート１４１の先端部とく
り抜き部１３１ａとを凹凸を用いて組み合わせること
で、プレート１４１が開いた場合でも必要寸法を確保で
き、受光範囲を一定に保つことが可能である。そして、
穴１４４ａと穴１３１ｂとにネジ１５１を貫通させて止
め、プレート１４４と取付板１３１とを固定すること
で、装着具１４０を取付具１３０に装着する。

【００３６】装着具１４０を取付具１３０に固定した状
態では、フォトセンサ８１ａは、図８に示すボス１３３
と、図９および図１０に示す凸部１４３とによって、図
１０（Ｂ）に示すＸ軸方向について位置決めされてい
る。このように、本実施例の光センサ８０ａによれば、
装着具１４０の取付具１３０に対しての着脱を容易に行
うことができる。また、本実施例の光センサ８０ａによ
れば、位置決めを高精度に行うことができるため、太陽
位置を検出を比較的高精度に行うことができる。尚、光
センサ８０ｂ，８０ｃの構造は、上述した光センサ８０
ａの構造と基本的に同じである。

【００３７】図１１は、フォトセンサ８１ａ、８１ｂ、
８１ｃから出力される信号の処理を説明するための図で
ある。尚、フォトセンサ８１ｂ，８１ｃは、光センサ８
０ｂ，８０ｃに設けられたフォトセンサである。図１１
に示すように、フォトセンサ８１ａ、８１ｂ、８１ｃか
らの出力信号は増幅器１２０にて増幅され、出力信号Ｓ
８１ａ、Ｓ８１ｂ、Ｓ８１ｃとしてＡ／Ｄ変換器１２１
に出力される。Ａ／Ｄ変換器１２１において、出力信号
Ｓ８１ａ、Ｓ８１ｂ、Ｓ８１ｃがディジタル変換され、
変換された出力信号Ｓ１２１ａ、Ｓ１２１ｂ、Ｓ１２１
ｃが比較器１２２に出力される。比較器１２２におい
て、出力信号Ｓ１２１ａ、Ｓ１２１ｂ、Ｓ１２１ｃに基
づいて、光を一番強く検出したフォトセンサが特定さ
れ、その結果を示す信号Ｓ１２２が判定器１２３に出力
される。

【００３８】判定器１２３において、信号Ｓ１２２に基
づいて、微検出用光センサ部２が上記光を一番強く検出
したフォトセンサに対応した方位方向を向くように方位
駆動信号Ｓ４ａが生成され、この方位駆動信号Ｓ４ａが
モータ１０に出力される。このとき、判定器１２３で
は、上記特定されたフォトセンサ、および、特定された
フォトセンサに対応したデータとして予め記憶された太
陽の仰角方向の位置を示すデータに基づいて、微検出用
光センサ部２が太陽の仰角方向の位置に向くように仰角
駆動信号Ｓ４ｂが生成され、この仰角駆動信号Ｓ４ｂが
モータ２６に出力される。

【００３９】例えば、判定器１２３は、光を一番強く検
出したフォトセンサが８１ａである場合には微検出用光
センサ部２の仰角が４０度となるように仰角駆動信号Ｓ
４ｂを生成し、光を一番強く検出したフォトセンサが８
１ｂ、８１ｃである場合には微検出用光センサ部２の仰
角が３０度となるように仰角駆動信号Ｓ４ｂを生成す
る。また、判定器１２３は、フォトセンサ８１ａと８１
ｂとが同程度の強さの光を検出した場合、および、フォ
トセンサ８１ａと８１ｃとが同程度の強さの光を検出し
た場合には、微検出用光センサ部２の仰角が３５度とな
るように仰角駆動信号Ｓ４ｂを生成する。

【００４０】このような粗検出用光センサ部４を設ける
ことで、微検出用光センサ部２による検出範囲外に太陽
が位置する場合にも、粗検出用光センサ部４による検出
結果に基づいてモータ２６、１０を駆動して微検出用光
センサ部２を回転させ、微検出用光センサ部２の検出範
囲内に太陽が位置するようにすることができる。

【００４１】次に、微検出用光センサ部２について説明
する。図１２は、微検出用光センサ部２を説明するため
の図である。微検出用光センサ部２は、図１２に示すよ
うに、基板８７に支持棒８６が設けられ、支持棒８６の
先端には正方形状あるいは丸形状の遮光板７０が取り付
けられている。基板８７には、遮光板７０の各辺の中心
に対応する位置に、照射された光の強度に応じた出力信
号を出力するフォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８
８ｄが設けられている。すなわち、太陽の位置と遮光板
７０とが正確に向かい合っている場合には、フォトセン
サ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄの全てについて内側
の半分に遮光板７０による影が投影される。このとき、
例えば、フォトセンサ８８ａ、８８ｃの検出光量の差分
は太陽の位置の遮光板７０に対する方位方向のずれに対
応し、フォトセンサ８８ｂ、８８ｄの検出光量の差分は
太陽の位置の遮光板７０に対する仰角方向のずれに対応
する。

【００４２】図１３は、微検出用センサ部２の断面構造
を説明するための断面図である。微検出用センサ部２
は、図１３に示すように、プレート８７が継手３８にネ
ジ１６７によって固定してある。プレート８７，１６２
には、中心から所定距離だけ隔てた位置に４つの穴が設
けてあり、この穴にフォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８
ｃ、８８ｄが収納してある。また、図１３に示すよう
に、プレート８７，１６２には支持棒８６の一端が貫通
可能な穴が設けてあり、この穴を介して、ネジ溝が形成
してある支持棒８６の一端８６ａがプレート１６２の左
側に突出し、ネジ１６３によって止められている。この
とき、プレート１６０は支持棒８６によってプレート８
７に向かって押圧して固定され、同時に、フォトセンサ
８８ａ〜８８ｄを固定する。また、フォトセンサ８８ａ
〜８８ｄは、スポンジなどの弾性部材プレート１６８を
介して、プレート１６０に向かって押圧されている。フ
ォトセンサ８８ａ〜８８ｄは、図９を参照して説明した
フォトセンサ８１ａと同じであり、フォトセンサ８８ａ
〜８８ｄの保持部材にも、一部の側面に扁平面を形成す
るＤカットが施してある。このＤカットの面とフレーム
８７の内面とを面着させることで、フォトセンサ８８ａ
〜８８ｄがフレーム８７に高精度に位置決めして固定さ
れる。

【００４３】プレート１６０には、支持棒８６を貫通さ
せる穴と、フォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８
ｄを露出させるためのテーパ面を有する開口部としての
穴１６０ａが設けてある。このように、穴１６０ａをテ
ーパ面を用いて形成することで、外部からの太陽光を広
範囲の方向から受光部８８ａ１，８８ｃ１に入射でき、
フォトセンサ８８ａ〜８８ｄに広い受光範囲を持たせる
ことができる。支持棒８６の他端には、遮光板７０がネ
ジ１６６を用いて固定してある。

【００４４】図１４は、フォトセンサ８８ａ、８８ｂ、
８８ｃ、８８ｄから出力される出力信号の処理を説明す
るための図である。図１４に示すように、フォトセンサ
８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄからの出力信号Ｓ８８
ａ、Ｓ８８ｂ、Ｓ８８ｃ、Ｓ８８ｄは、増幅器８９にて
増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１０に出力される。Ａ／Ｄ変
換器１１０において、出力信号Ｓ８８ａ、Ｓ８８ｂ、Ｓ
８８ｃ、Ｓ８８ｄがディジタル変換され、変換された出
力信号Ｓ１１０ａ、Ｓ１１０ｃが比較器１１１ａに出力
され、出力信号Ｓ１１０ｂ、Ｓ１１０ｄが比較器１１１
ｂに出力される。比較器１１１ａにおいて、出力信号Ｓ
１１０ａ、Ｓ１１０ｃが比較され、例えば、フォトセン
サ８８ａ、８８ｃのいずれが強い光を感知したかの判断
が行われ、また、両フォトセンサの出力値の差分が求め
られ、これらの比較結果を示す信号Ｓ１１１ａが判定器
１１２ａに出力される。比較器１１１ｂにおいて、出力
信号Ｓ１１０ｂ、Ｓ１１０ｄが比較され、比較器１１１
ａと同様に、比較結果を示す信号Ｓ１１１ｂが判定器１
１２ｂに出力される。

【００４５】判定器１１２ａにおいて、信号Ｓ１１１ａ
に基づいて、遮光板７０が太陽と正確に向かい合うよう
に、微検出用光センサ部２の方位方向の回転を駆動する
方位駆動信号Ｓ２ａが生成され、この方位駆動信号Ｓ２
ａがモータ１０に出力される。判定器１１２ｂにおい
て、信号Ｓ１１１ｂに基づいて、遮光板７０が太陽と正
確に向かい合うように、微検出用光センサ部２の仰角方
向の回転を駆動する仰角駆動信号Ｓ２ｂが生成され、こ
の仰角駆動信号Ｓ２ｂがモータ２６に出力される。上述
したＡ／Ｄ変換器１１０、比較器１１１ａ、１１１ｂ、
判定器１１２ａ、１１２ｂにおける処理は、例えばマイ
コンなどを用いて行われる。

【００４６】上述した処理は、遮光板７０が太陽と正確
に向かい合うまで、つまり、フォトセンサ８８ａと８８
ｃ、および、フォトセンサ８８ｂと８８ｄからの出力信
号の値が等しくなるまで行われる。すなわち、上述した
処理が終了した時点では、遮光板７０は太陽と正確に向
かい合っており、このときの微検出用光センサ部２の姿
勢に基づいて、制御部１２５において太陽の位置が算出
される。

【００４７】図１５は、太陽の位置と微検出用光センサ
部２の姿勢との関係に応じた、微検出用光センサ部２の
フォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄに投影さ
れる遮光板７０の影を説明するための図である。微検出
用光センサ部２では、遮光板７０が太陽の方向を正確に
指しているときに、フォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８
ｃ、８８ｄの全てにおいて、その半分の領域に遮光板７
０による影が投影される。

【００４８】例えば、図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）
は遮光板７０に対して太陽が方位方向にずれている場合
であり、図１５（Ｃ）および図１５（Ｄ）は遮光板７０
に対して太陽が仰角方向にずれている場合である。

【００４９】図１５（Ａ）は、遮光板７０に対して太陽
がフォトセンサ８８ａ寄りの位置にある場合における遮
光板７０の影を説明するための図であり、フォトセンサ
８８ｃにはフォトセンサ８８ａに比べて影が投影される
面積が大きくなっている。この場合には、フォトセンサ
８８ａからの出力値は、太陽の方位方向のずれの程度に
応じた大きさで、フォトセンサ８８ｃの出力値より大き
くなる。図１５（Ｂ）は、遮光板７０に対して太陽がフ
ォトセンサ８８ｃ寄りの位置にある場合における遮光板
７０の影を説明するための図であり、フォトセンサ８８
ａにはフォトセンサ８８ｃに比べて影が投影される面積
が大きくなっている。

【００５０】図１５（Ｃ）は、遮光板７０に対して太陽
がフォトセンサ８８ｄ寄りの位置にある場合における遮
光板７０の影を説明するための図であり、フォトセンサ
８８ｂにはフォトセンサ８８ｄに比べて影が投影される
面積が大きくなっている。この場合には、フォトセンサ
８８ｄからの出力値は、太陽の仰角方向のずれの程度に
応じた大きさで、フォトセンサ８８ｂの出力値より大き
くなる。図１５（Ｄ）は、遮光板７０に対して太陽がフ
ォトセンサ８８ｂ寄りの位置にある場合における遮光板
７０の影を説明するための図であり、フォトセンサ８８
ｄにはフォトセンサ８８ｂに比べて影が投影される面積
が大きくなっている。

【００５１】微検出用光センサ部２によれば、太陽と遮
光板７０とに微小な位置のずれがある場合にも、対向す
る位置に設けられたフォトセンサからの出力値の差分は
従来の場合に比べて大きくなり、太陽の位置を高精度に
検出することができる。

【００５２】以下、上述した太陽位置検出装置１の作用
について簡単にまとめる。図１６は太陽位置検出装置１
における処理のフローチャートである。ステップＳ１：ユーザによる操作によって、シャッタの
開閉位置が決定される。ステップＳ２：粗検出用光センサ部４によって太陽の方
向をおおまかに検出され、この検出結果に応じた方位駆
動信号Ｓ４ａおよび仰角駆動信号Ｓ４ｂ（図１１参照）
が方位方向回転駆動部８および仰角方向回転駆動部６に
出力され、微検出用光センサ部２は太陽の方向に回転す
る。

【００５３】ステップＳ３：微検出用光センサ部２にお
いて太陽の方位方向および仰角方向が高精度に検出さ
れ、この検出結果に応じた方位駆動信号Ｓ２ａおよび仰
角駆動信号Ｓ２ｂ（図１４参照）が方位方向回転駆動部
８および仰角方向回転駆動部６にそれぞれ出力され、微
検出用光センサ部２は方位方向および仰角方向にさらに
回転する。この処理は、遮光板７０が太陽に正確に向か
い合うまで行われ、方位方向回転駆動部８から方位方向
の回転位置を示す信号Ｓ８、仰角方向回転駆動部６から
仰角方向の回転位置を示す信号Ｓ６が制御部１２５に出
力される。

【００５４】ステップＳ４：上記処理が終了すると、制
御部１２５において、方位方向回転駆動部８および仰角
方向回転駆動部６から入力した信号Ｓ８、Ｓ６に基づい
て、太陽の位置が算出される。

【００５５】ステップＳ５：制御部１２５において、ス
テップＳ４で算出された太陽の位置に基づいて、前もっ
て入力されたデータにより、シャッターを開閉する必要
があるか否かが判断され、必要であれば、開閉指示信号
Ｓ１２５をシャッター開閉動作駆動部５に出力する。シ
ャッター１閉動作駆動部５は、開閉指示信号Ｓ１２５を
入力すると、当該信号Ｓ１２５に基づいて、シャッター
の開動作あるいは閉動作を駆動する。

【００５６】第２実施例以下、本発明の第２実施例に係わる光検出装置を用いた
太陽光採光装置について説明する。図１７は太陽光採光
装置２０１の正面側の構成について説明するための図、
図１８は太陽光採光装置２０１の側面側の構成について
説明するための図、図１９は太陽光採光装置２０１の平
面側の構成について説明するための図である。図１７〜
１９に示す太陽光採光装置２０１は、例えば一般家屋の
屋上に取り付けられ、太陽光を検出することで反射ミラ
ーの方位および仰角方向の姿勢を制御し、太陽光を反射
ミラーにて反射して屋内に照射する。

【００５７】太陽光採光装置２０１は、図１７〜１９に
示すように、Ｌ字型の支持台２０２の上部に方位方向回
転駆動部２１０が設けられており、方位方向回転駆動部
２１０によって回転される回転軸２０９にミラー把持部
２０８が取り付けられており、仰角方向回転駆動部２０
７および軸受け部２０６を介して円盤状の反射ミラー２
０４がミラー受板２２０を介してミラー把持部２０８に
対して仰角方向に回転自在に取り付けられている。ミラ
ー受板２２０にはくり抜き部２２０ａが形成してあり、
このくり抜き部２２０ａに図２０に示すような断面構造
をした微検出用センサ部３０２が固定される。

【００５８】また、太陽光採光装置２０１には、反射ミ
ラー２０４、ミラー把持部２０８、仰角方向回転駆動部
２０７および軸受け部２０６を覆うようにケース２０３
が設けられ、ケース２０３はケース把持部２０５を介し
て支持台２０２に固定されている。さらに、支持台２０
２は、例えば一般家屋の屋上に設けられた支柱２９０に
留め具２９１によって固定されている。

【００５９】太陽光採光装置２０１は、図７〜１１を参
照して説明した粗検出用センサ部４を用いて太陽の位置
を粗検出し、この粗検出の結果に基づいて反射ミラー２
０４を移動する。そして、光検出装置としての鏡微検出
用センサ部３０２を用いて太陽光の入射する方向を検出
し、この検出結果に基づいて方位方向回転駆動部２１０
および仰角方向回転駆動部２０７の駆動を制御し、太陽
を対向させ、図１に示す太陽位置検出装置１と太陽採光
装置２０１の方位角データおよび仰角データの位置合わ
せを行う。

【００６０】太陽光を反射ミラー２０４で反射して窓２
１２を介して屋内に照射させる。このとき、方位方向回
転駆動部２１０の回転駆動によって回転軸２０９および
ミラー把持部２０８が方位方向に回転し、この回転に連
動して仰角方向回転駆動部２０７および軸受け部２０６
と共にミラー把持部２０８が方位方向に回転する。ま
た、仰角方向回転駆動部２０７の回転駆動によって反射
ミラー２０４が仰角方向に回転する。

【００６１】微検出用センサ部３０２の断面構造につい
て説明する。図２０は微検出用センサ部３０２の断面構
造を説明するための断面図である。微検出用センサ部３
０２は、図１５を参照して説明した微検出用センサ部２
と同一の機能を有するが、その取り付け構造が異なる。
微検出用センサ部３０２は、図２０に示すように、ミラ
ー受板２２０に形成されたくり抜き部２２０ａにプレー
ト２３４を嵌め込んで固定してある。反射ミラー２０４
には穴２０４ａが形成してあり、穴２０４ａにプラスチ
ックなどを用いたプレート２３２が嵌め込まれている。
プレート２３４，２３３，２０４，２３０は、それぞれ
重ね合うようにネジ２３１によって４箇所で止められて
いる。

【００６２】また、プレート２３０，２３２には、４箇
所に所定形状の穴が形成してあり、この穴に図１２，２
０に示すように、フォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８
ｃ、８８ｄが収納してある。フォトセンサ８８ａ〜８８
ｄとプレート２３２との間にはスポンジなどの弾性部材
を用いたプレート２３５が設けてある。

【００６３】プレート２３０の表面にはプレート１６０
が設けてある。プレート１６０には、支持棒８６支持棒
８６を貫通させる穴と、フォトセンサ８８ａ、８８ｂ、
８８ｃ、８８ｄを露出させるためのテーパ面を有する穴
１６０ａとが設けてある。このように、穴１６０ａをテ
ーパ面を用いて形成することで、外部からの太陽光を広
範囲の方向から受光部８８ａ１，８８ｃ１に入射でき、
フォトセンサ８８ａ〜８８ｄに広い受光範囲を持たせる
ことができる。

【００６４】支持棒８６の一方の先端８６ａにはネジ溝
が形成してあり、図２０に示すように、この先端８６ａ
がプレート１６０，２３０，２３２を貫通し、プレート
２３２の左側においてナット２３６によって止められて
いる。支持棒８６の他方の先端には、遮光板７０がネジ
１６６を用いて固定してある。

【００６５】図２０に示す鏡微検出用センサ部３０２
は、その構成からミラー受板２２０への着脱が容易であ
る。また、ネジ２３１による押圧力によって、フォトセ
ンサ８８ａ〜８８ｄをスポンジなどを用いたプレート２
３５を介して、プレート２３２に向かって押圧している
ため、フォトセンサ８８ａ〜８８ｄの位置決めを高精度
に行うことができる。

【００６６】

【発明の効果】本発明の光検出装置によれば、太陽位置
検出装置や太陽光採光装置などの装置への着脱を容易に
行うことができる。また、本発明の光検出装置によれ
ば、光検出部を高精度に位置決めすることができ、その
結果、受光範囲を高精度に決定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる太陽位置検出装置
の正面側の構成を説明するための図である。

【図２】図１に示す太陽位置検出装置の側面側の構成を
説明するための図である。

【図３】図１に示す太陽位置検出装置の仰角方向回転駆
動部の平面側の構成を説明するための図である。

【図４】図１に示す太陽位置検出装置の方位方向回転駆
動部の平面側の構成およびリミットスイッチおよびリタ
ーンスイッチの配置を説明するための図である。

【図５】図１に示す太陽位置検出装置の制御系を説明す
るための図である。

【図６】リターンスイッチおよびリミットスイッチを説
明するための図である。

【図７】粗検出用センサ部を説明するための図である。

【図８】粗検出用センサ部の取付具を説明するための図
であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

【図９】粗検出用センサ部の光センサの装着具を説明す
るための図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）に
示す矢印Ｂの方向から見た図、（Ｃ）は（Ａ）に示す矢
印Ｃの方向から見た図である。

【図１０】図８に示す取付具に図９に示す装着具を装着
したときの光センサ８０ａの構成図であり、（Ａ）は平
面図、（Ｂ）は側面図である。

【図１１】粗検出光センサ部のフォトセンサから出力さ
れる出力信号の処理を説明するための図である。

【図１２】微検出用光センサ部を説明するための図であ
る。

【図１３】微検出用センサ部の断面構造を説明するため
の図である。

【図１４】微検出用光センサ部のフォトセンサから出力
される出力信号の処理を説明するための図である。

【図１５】太陽の位置と微検出用光センサの姿勢との関
係に応じた、微検出用光センサ部のフォトセンサに投影
される影を説明するための図である。

【図１６】太陽位置検出装置にける処理のフローチャー
トである。

【図１７】本発明の第２実施例に係わる太陽光採光装置
の正面側の構成を説明するための図である。

【図１８】図１７に示す太陽光採光装置の側面側の構成
を説明するための図である。

【図１９】図１７に示す太陽光採光装置の仰角方向回転
駆動部の平面側の構成を説明するための図である。

【図２０】図１７に示す太陽光採光装置に装着される微
検出用センサ部の断面構造を説明するための断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・太陽位置検出装置２・・・微検出用センサ部４・・・粗検出用センサ部５・・・シャッター開閉動作駆動部６・・・仰角方向回転駆動部８・・・方位方向回転駆動部９・・・方位方向回転領域規定部１３・・・リミットスイッチ１５ａ，１５ｂ・・・リターンスイッチ５０・・・突起物８１ａ〜８１ｃ，８８ａ〜８８ｄ・・・フォトセンサ１３０・・・取付具１４０・・・装着具２０１・・・太陽光採光装置２０４・・・反射ミラー２２０・・・ミラー受板２２０ａ・・・くり抜き部３０２・・・鏡微検出用センサ部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０５Ｄ 3/12 ＨＷ３０５Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光検出手段と、前記光検出手段の一端を第１の方向に位置決めする第１
の凸部を有する取付手段と、前記取付手段に装着され、前記光検出手段の検出側に相
当する他端を前記第１の方向に位置決めする第２の凸部
と、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記光検出
手段を位置決めする案内部とを備えた装着手段とを有す
る光検出装置。
【請求項２】前記光検出手段は、所定の扁平面を有する
略円柱型をしており、前記装着手段を前記取付手段に装
着したときに、前記扁平面と前記取付手段の所定の面と
を接合して位置決めされる請求項１に記載の光検出装
置。
【請求項３】前記扁平面は、弾性部材を用いて形成され
る請求項２に記載の光検出装置。
【請求項４】前記取付手段に設けられた係合部と前記装
着手段に設けられた被係合部とを係合させることで位置
決めを行って、前記取付手段に前記装着手段を装着する
請求項１〜３のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項５】光検出手段と、所定の位置に固定され、前記光検出手段を弾性部材を介
して正面から押圧して固定するフレームとを有する請求
項１〜４のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項６】前記光検出手段は、所定の扁平面を有する
略円柱型をしており、前記フレームに固定されたとき
に、前記扁平面と前記フレームの所定の面とを接合して
位置決めされる請求項５に記載の光検出装置。
【請求項７】遮光部と、前記遮光部を支持する継手とをさらに有し、前記光検出手段は、光がほぼ正面から入射されるときに
前記遮光部による影がそれぞれ一部の領域に投影され、
光が入射する仰角方向を検出するための一対の第１の光
検出部と、光がほぼ正面から入射されるときに前記遮光
部による影がそれぞれ一部の領域に投影され、光が入射
する方位方向を検出する一対の第２の光検出部とで構成
され、前記フレームは、前記継手を固定すると共に、前記第１
の光検出部および前記第２の光検出部を弾性部材を介し
て正面から押圧して固定する請求項５または６に記載の
光検出装置。
【請求項８】正面側に向かって内径が拡大するテーパ状
の開口部を有する第２のフレームが前記フレームの正面
側に設けてあり、前記第１の光検出部および第２の光検出部は、前記第２
のフレームの開口部を介して前記正面側に露出している
請求項７に記載の光検出装置。