JPH09311070A - 車輌用日射センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽がどの方向にあっても、日射量及び日射
方向を正確に検知する簡単な構成の車輌用日射センサを
提供する。 【解決手段】 １つの光半導体素子４を覆うカバー３
と、カバー３を介し光半導体素子４の受光面５に入射す
る日射量を検出する光検出部２とを備え、光半導体素子
４は、その受光面５を２分割して第１受光面５ａと第２
受光面５ｂとし、カバー３は、光の入射角の違いにより
入射光Ｌを透過、反射及び屈折させて前光半導体素子４
の受光面５に到達する光量分布をその受光面５の場所に
より変えるようにした集光レンズ３ａで構成し、第１受
光面５ａと第２受光面５ｂのそれぞれの受光量に応じた
電気信号を出力するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、日射量を検知し、
この検知信号に基づいて自動車等の空調装置を制御する
車輌用日射センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用空気調和装置は、外気温
や内気温の他に車両が受ける日射量を感知して車室内の
温度をよりきめ細かく自動調整するものが多くなってき
ている。

【０００３】従来のこの種の日射センサには、例えば、
実開平７−３５１１６号公報で示されているものがあ
る。すなわち、図１０、図１１に示すように、透光カバ
ー１０１の内側に１チップタイプのフォトダイオード１
０２と、この周囲に遮光板１０３を配置し、フォトダイ
オード１０２の表面に左右の受光面１０２ａ、１０２ｂ
を形成している。そして日射Ｓの方向によって遮光板１
０３により日射Ｓの一部を遮らせてこれによる影をつく
らせ、一方の受光面１０２ａに照射される日射量を他方
の受光面１０２ｂに比して少なくし、このようにして生
ずる日射量の差、すなわち、受光面１０２ａ、１０２ｂ
から出力される光量信号の差を用いて日射Ｓの方向を検
知し、自動車用空気調和装置等の風量、温度等を制御す
るようにしている。なお、１０４は遮光板１０３と一体
成形のコネクタであり、１０５は基板である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の日射センサの構成では、太陽が自動車の進行方
向に対して左または右にある場合、図１１に示すよう
に、太陽の入射角θと遮光板１０３の高さｈにより受光
面１０２ａまたは受光面１０２ｂ、ないしは両方に影を
つくり、左右の受光面１０２ａ、１０２ｂに出力差を発
生させることで、太陽の左右方位を判別することはでき
るが、入射角θが小さくなり遮光板１０３によって左右
の受光面１０２ａ、１０２ｂが共に影になったときは、
太陽の位置が左側なのか右側なのか判別できない。

【０００５】また遮光板１０３の高さｈが大きいほど太
陽が高い（入射角θが大きい）場合でも太陽の左右方位
を判別できるが、このときは、両受光面１０２ａ、１０
２ｂに影がさしやすく、太陽が少し低くなっただけで前
記同様に太陽の左右方位が判別不可になる。

【０００６】また、受光面１０２ａは全部影に、受光面
１０２ｂは半分影になるような場合は、夏など太陽の日
差しが強いときであっても、日射部分の面積が小さいた
め、出力が小さくなってそのときの正しい日差しに合っ
た的確な空調制御を得ることができない。また遮光板１
０３を設けることは、センサ自体をコスト的に高くする
ということになる。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するもので、太
陽がどの方向にあっても、日射量及び日射方向を正確に
検知する簡単な構成の車輌用日射センサを提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、１つの光半導体素子の受光面を複数個の
分割受光面で形成し、この光半導体素子を覆うカバーを
集光レンズとして光の入射角の違いにより入射光を透
過、反射及び屈折させて前記光半導体素子の受光面に到
達する光量分布をその受光面の場所により変えるように
し、前記光半導体素子の各分割受光面よりそれぞれの受
光量に応じた電気信号を出力するようにしたものであ
り、これにより、カバーの集光レンズ作用によって太陽
がどの角度から入射しても光半導体素子の受光面には光
量分布に差を生じさせるようにして、各分割受光面より
それぞれの受光量に相当する電気信号を出力するように
し、これらの各出力値を制御装置等で比較処理すること
により、日射の高さ、すなわち日射の強さ及び日射方向
を正確に検知することができ、日射状況に応じた車輌空
調が可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために本発
明は、１つの光半導体素子を覆うカバーと、このカバー
を介し前記光半導体素子の受光面に入射する日射量を検
出する光検出部とを備え、前記光半導体素子の受光面を
複数個の分割受光面または２個の第１受光面と第２受光
面に分割し、前記カバーを集光レンズとして入射角の違
いにより入射光を透過、反射及び屈折させて前記光半導
体素子の受光面に到達する光量分布をその受光面の場所
により変えるようにし、前記光半導体素子の各分割受光
面または第１受光面と第２受光面のそれぞれの受光量に
応じて電気信号を出力するようにしたものであり、これ
によって、複数個の各分割受光面または第１受光面と第
２受光面から出力される光量信号を制御装置等で比較処
理することにより、日射の高さ及び日射の左右方位を検
知することができ、このため太陽の位置に応じた自動車
等の空調制御が可能になるとともに、特に、受光面の分
割数を多くし各分割受光面からの出力数を多くすること
により、その検知精度をより高めることができる。

【００１０】また、本発明は、光検出部を、光半導体素
子と、その第１受光面に接続される第１リード足と、同
第２受光面に接続される第２リード足と、前記光半導体
素子の下部電極に直接固定される第３リード足と、カバ
ーを覆着する本体ケースとを一体に形成するようにした
もので、これによって、各リード足と半導体素子との接
続は、介在部材が減って直接固定となり、しかも本体ケ
ースとは一体成形しているので、組立の手間や工数が減
って構成が簡単になり、より安価に製造することができ
る。

【００１１】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図９を用いて説明する。 （実施の形態）図１は一実施例の自動車用空気調和装置
における日射センサの断面図である。同図に示すよう
に、日射センサ１は光検出部２とこれを覆う透光性のカ
バー３とで構成され、カバー３を介して入射した太陽の
光を光検出部２に設けた光半導体素子４の受光面５で受
光し、そのときの太陽の日射量を検出するようにしてい
る。また、６は自動車のダッシュボードであり、日射セ
ンサ１は、図２（ａ）のように日射が当たる自動車の前
部ダッシュボード６の運転席の右側に配置している。

【００１２】光検出部２は、カバー３を覆着する例えば
ナイロン６６（白色系）にガラス繊維を略１５％充填し
た材料からなる合成樹脂製の本体ケース７と、本体ケー
ス７の上面中央部に配される１個の光半導体素子４と、
光半導体素子４の出力を導き出す例えば金メッキを施し
た黄銅製の３本のリード足８、９、１０よりなり、光半
導体素子４とリード足８、９、１０は本体ケース７と一
体に形成されている。

【００１３】また、光半導体素子４は、上側の受光面５
を２分割して対称形状にした第１受光面５ａと第２受光
面５ｂとからなり、第１受光面５ａと第２受光面５ｂと
は互いに電気的に絶縁され、第１、第２受光面５ａ、５
ｂで生じた光電流出力は、それぞれ、例えば金線等から
なる接続線１１を介してリード足８（第１リード足）、
リード足９（第２リード足）から取り出すようにしてい
る。なお、１２は光半導体素子４の下部電極であり、リ
ード足１０（第３リード足）に直接固定している。

【００１４】カバー３は、例えばポリカーボネート樹脂
（黒色）等からなる表面が円形ドーム状の、内面に複数
平面を有した凹状の集光レンズ３ａからなり、集光レン
ズ３ａは、図３、図４に示すように、表面より入射する
光の入射角θ１の違いにより入射光Ｌを透過、反射及び
屈折させて光半導体素子４の受光面５に到達する光量分
布（光線分布）をその受光面５の場所により変えるよう
にしている。すなわち、図３（ａ）に示す入射光Ｌが集
光レンズ３ａの真上（θ１＝９０°）から照射される場
合は、受光面５の左右で受光量が同じ分布を示し、図３
（ｂ）、（ｃ）のように入射光Ｌが集光レンズ３ａの斜
め方向（θ１＝４５°）または水平方向（θ１＝０°）
から照射される場合は、受光面５の左右で受光量の分布
が変わり入射光Ｌの来る左側の光量が多くなる。なお、
図４は入射光Ｌが斜め方向から来るときの受光面部の光
線分布を拡大して示した平面図である。

【００１５】次に、上記構成の日射センサ１について、
その作用を説明する。図５は、太陽の光が集光レンズ３
ａを介して光半導体素子４の受光面５に入射したときの
光電流出力の出力特性を示すグラフである。

【００１６】すなわち、図２（ｂ）のような太陽の高さ
（強さ）の度合を表わす入射角θ１と受光面５全体の出
力Ｉｃ（相対出力値）の関係は、図５の曲線Ｃのように
なり、太陽の入射角θ１が０°のときには相対出力値が
５０％、同θ１が４５°のときには同出力値が１００
％、同θ１が９０°のときには同出力値が略８０％の出
力特性を示すようにしており、太陽が図２（ａ）に示す
どの方位角θ２、すなわち、日射センサ１の左右側また
は真上にあってもカバー３の集光レンズ作用により曲線
Ｃの出力特性の関係が保たれる。なお、入射角θ１が９
０°を越え自動車の後方に移動した場合は、図５の曲線
Ｃの逆方向（９０°から０°の方向）に向かう相対出力
値で変化し、その変化は方位角θ２が自動車の後方の左
右または真上であっても前記と同様に変わらない。

【００１７】また、図５に記載の曲線Ａ、Ｂは、第１受
光面５ａ、第２受光面５ｂのそれぞれの出力Ｉａ、Ｉｂ
（相対出力値）を示す曲線であり、自動車の進行方向Ｆ
と日射センサ１の中心を基準に左側に第１受光面５ａ、
右側に第２受光面５ｂが配置されたもので、しかも、図
２（ａ）のように太陽がこの日射センサ１の右側すなわ
ち方位角θ２が０°〜９０°にあるときの曲線である。
この場合、出力Ｉｂの曲線Ｂが出力Ｉａの曲線Ａより大
きいのは、前述した集光レンズ３ａの光量分布作用で第
２受光面５ｂの方が第１受光面５ａより多く受光し（日
射をより強く受ける）Ｉｂ＞Ｉａになるためである。ま
た、曲線Ａと曲線Ｂを加えたものが曲線ＣすなわちＩａ
＋Ｉｂ＝Ｉｃであるが、これは、受光面５を第１受光面
５ａと第２受光面５ｂとで形成していることから明らか
である。

【００１８】また、図６は太陽が日射センサ１の真上、
すなわち方位角θ２が９０°のときの出力特性のグラフ
であり、この場合は、第１、第２受光面５ａ、５ｂの出
力Ｉａ、Ｉｂが同一（Ｉａ＝Ｉｂ）となり曲線Ａ、曲線
Ｂが重なる。図７は太陽が日射センサ１の左側、すなわ
ち方位角θ２が９０°〜１８０°のときの出力特性のグ
ラフであり、この場合は、前述の太陽が右側にあるとき
の第１受光面５ａの出力１ａと第２受光面５ｂの出力Ｉ
ｂとが丁度反対になり、Ｉａ＞Ｉｂすなわち曲線Ａの方
が曲線Ｂより大きくなる。なお、曲線Ｃはいずれの方位
角θ２であっても同一である。

【００１９】上記した日射センサ１の出力特性により、
第１、第２受光面５ａ、５ｂの出力Ｉａ、Ｉｂとを自動
車の空調用制御装置（図示せず）に入力し、その和及び
差等の比較処理を行うことにより、太陽の高さ及び方位
を容易に検出することができる。

【００２０】例えば、太陽の高さ（入射角θ１）を一定
にし、太陽の方位角θ２を０°〜１８０°変化させた場
合は、図８に示すような、出力Ｉａ、Ｉｂの関係グラフ
が得られるが、これによって、Ｉｂ−Ｉａ≧０のときは
太陽の位置が車輌の進行方向に対し運転席の右側、Ｉｂ
−Ｉａ＜０であれば太陽の左側であることがわかり、太
陽が左右のどの方位にあるかを正確に知ることができ
る。

【００２１】また、太陽の高さは、図５、図６または図
７の曲線Ｃより、太陽が水平（θ１＝０°）か真上（θ
１＝９０°）か斜め方向（θ１＝４５°）かを正確に検
知できるとともに、どの程度の高さ範囲にあるかも知る
ことができる。図９は、太陽が運転席の右側で一定の方
位角θ２にあるときの太陽の高さ（入射角θ１）と出力
Ｉａ、Ｉｂの出力比率｛１００×（Ｉｂ−Ｉａ）／Ｉ
ｂ｝との関係を示すグラフであり、太陽の高さがθ１＝
６０°〜９０°では運転席には日射が当たるが、助手席
には殆ど当たらず、また、θ１＝１０°〜６０°では運
転席と助手席に同程度に日射が当り共に暑いことを示し
ている。したがって、例えば自動車のオートエアコン制
御として用いる場合、太陽が運転席の右側、すなわちＩ
ｂ−Ｉａ≧０で、太陽の高さがθ１＝１０°〜６０°の
とき、すなわち出力比率が｛１００×（Ｉｂ−Ｉａ）／
Ｉｂ｝＞２５であれば、運転席側と助手席側とを同じ空
調制御とし、太陽が運転席の右側、すなわちＩｂ−Ｉａ
≧０で、太陽の高さがθ１＝６０°〜９０°のとき、す
なわち出力比率が｛１００×（Ｉｂ−Ｉａ）／Ｉｂ｝＜
２５であれば、運転席側は日が当たって暑いが助手席側
は殆ど当たらないので運転席側と助手席側との制御を変
え、それぞれへの吹出し風量や吹出し温度等を可変する
ことによって、より快適な空調制御を行うことが可能に
なる。

【００２２】なお、上記実施例では、光半導体素子４
に、その受光面５を２つに分割したものを用いたが、こ
れら２つの受光面をさらに２分割して用いてもよく、こ
の場合には、太陽または他の光源の位置等をよりきめ細
かく検出することが可能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の車輌用日射セン
サによれば、１つの光半導体素子を覆うカバーと、この
カバーを介し前記光半導体素子の受光面に入射する日射
量を検出する光検出部とを備え、前記光半導体素子の受
光面を複数個の分割受光面または２個の第１受光面と第
２受光面に分割し、前記カバーを集光レンズとして入射
角の違いにより入射光を透過、反射及び屈折させて前記
光半導体素子の受光面に到達する光量分布をその受光面
の場所により変えるようにし、前記光半導体素子の各分
割受光面または第１受光面と第２受光面のそれぞれの受
光量に応じて電気信号を出力するようにしたものであ
り、これによって、複数個の各分割受光面または第１受
光面と第２受光面から出力される光量信号を制御装置等
で比較処理することにより、どの方向に太陽があって
も、日射の高さ（強さ）及び日射の左右方位を検知する
ことができ、太陽の位置に応じた自動車等の空調制御を
可能にすることができる。また、受光面の分割数を多く
して用いることにより、その検知精度をより高めること
ができ、一層きめの細かい空調制御が可能となる。

【００２４】また、本発明は、光検出部を、光半導体素
子と、その第１受光面に接続される第１リード足と、同
第２受光面に接続される第２リード足と、前記光半導体
素子の下部電極に直接固定される第３リード足と、カバ
ーを覆着する本体ケースとを一体に形成するようにした
もので、これによって、各リード足と半導体素子との接
続は、介在部材が減って直接固定となり、しかも本体ケ
ースとは一体成形しているので、信頼性の向上を図るこ
とができるとともに、組立の手間や工数が減り、より安
価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の車輌用日射センサの断面図

【図２】（ａ）同日射センサを有する自動車の平面図 （ｂ）（ａ）の側面図

【図３】（ａ）同日射センサの真上より入射するとき受
光面の光量分布を示す部分断面図 （ｂ）同日射センサの斜め方向より入射するとき受光面
の光量分布を示す部分断面図 （ｃ）同日射センサの水平方向より入射するとき受光面
の光量分布を示す部分断面図

【図４】同日射センサに斜め方向から入射したときの受
光面部の光線分布を拡大して示した平面図

【図５】同日射センサの日射方位が右側のときの出力特
性を示すグラフ

【図６】同日射センサの日射方位が真上のときの出力特
性を示すグラフ

【図７】同日射センサの日射方位が左側のときの出力特
性を示すグラフ

【図８】同日射センサの日射方位を可変したとき第１、
第２受光面の各出力特性を示すグラフ

【図９】同日射センサの日射方位が右側での第１、第２
受光面の出力比率の特性を示すグラフ

【図１０】従来の日射センサの断面図

【図１１】同日射センサの入射光と遮光板の関係を説明
するための図

【符号の説明】

２ 光検出部 ３ カバー ３ａ 集光レンズ ４ 光半導体素子 ５ 受光面 ５ａ 第１受光面 ５ｂ 第２受光面 ７ 本体ケース ８ 第１リ−ド足（リード足） ９ 第２リ−ド足（リード足） １０ 第３リ−ド足（リード足） １２ 下部電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの光半導体素子を覆うカバーと、この
   カバーを介し前記光半導体素子の受光面に入射する日射
   量を検出する光検出部とを備え、前記光半導体素子の受
   光面は複数個に分割した分割受光面からなり、前記カバ
   ーは光の入射角の違いにより入射光を透過、反射及び屈
   折させて前記光半導体素子の受光面に到達する光量分布
   をその受光面の場所により変えるようにした集光レンズ
   からなり、前記光半導体素子の各分割受光面よりそれぞ
   れの受光量に応じた電気信号を出力するようにした車輌
   用日射センサ。
2. 【請求項２】分割受光面は、２分割した第１受光面と第
   ２受光面とからなる請求項１記載の車輌用日射センサ。
3. 【請求項３】光検出部は、光半導体素子と、その第１受
   光面、第２受光面にそれぞれ接続される第１リード足、
   第２リード足と、同光半導体素子の下部電極に直接固定
   される第３リード足と、カバーを覆着する本体ケースと
   を有し、前記光半導体素子、第１リード足、第２リード
   足、第３リード足及び本体ケースを一体に形成した請求
   項２記載の車輌用日射センサ。