JPS61210915A - 日射量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は入射光の強度に応じて導電率の変化する光電半
導体素子から成る日射量検出装置に関し、殊に入射角が
一定でない光の強度検出に用いて好適な日射量検出装置
に関する。

〔発明の背景〕

光量検出装置において従来実公昭５６−１９７０２号公
報に示される如く光質の違いＫよる受光素子の感度特性
の違いに基づく光検出精度の低下を防止すべく所望の光
質に対応するフィルタを受光面の前面に配置し、そのフ
ィルタの面積を光質に応じて変更することが知られてい
る。

ところで同じ光量であっても受光面に対する入射角の違
いによっても受光素子の感度が変化するが、この点につ
いては従来々んら配慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は受光面に対して入射角が異っていても同
じ光量ならば同じ出力が得られる様にする点にある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成する為所定の入射角度の光の強
度を低下させる遮光手段によって同一光量時の入射角度
に対する光電素子の感度特性を平滑化する手段を構成し
、これを光電素子の光入射面の前面に設置すると共に、
光電素子の出力を所定の倍率で増幅する増幅手段を設け
た点にある。

〔発明の実施例〕

以下図面に基づき本発明を自動車用空気調和装置の温度
制御用の補正信号として用いる場合の態様について詳説
する。

自動車用空気調和装置の温度制御装置においては、日射
の強さによってその温度制御状態を補正する必要がある
。これは車室内へ差し込む日射による単室内の熱負荷の
変動は日射に伴う室温の変化よシもはるかに人体に早く
伝わるからである。

そこで、光電素子（例えばフォトダイオードやフォトト
ランジスタ）によって日射ｔｔ検出し、日射が多い時に
は少ない時よシ暖房能力を弱めたシ、冷房能力を高めた
シすることが行われている。

ところが現在市販されている光電素子は受光面に対して
垂直に入射する光に対して一番感度が高く、同じ光量で
あっても入射角が受光面に対して傾むく程光電素子の感
度は弱くなる。

この状態を示し九のが第１図曲線αの特性曲線で、第２
図、３図にこの特性を測定した装置を図示し以下に説明
する。

装置は、写真用ランプを光源１として使用し、光源ｌか
ら３ｍの地点に角度調整機構付三脚２を設置し、保持部
材３に固定したフォトダイオード４の受光面５の中心が
光源１の中心と一致する様に位置決めしてセンサ組体６
を三脚２に固定した。

この様に構成された装置によシ、フォトダイオード４の
受光面５を直接光源１に対面させ受光面５に画直に光が
入射する位置から左右に９０度、所定角度（５度）ずつ
受光面を回転させてリード線７の出力変化を測定した。

フォトダイオード４は第４図に示す如く直流電源と接地
との間に抵抗８を介して接続し、抵抗８の正側端子電圧
を増幅密入ＭＰによって所定の倍率に増幅して出力する
様にした。

第１図の円線はＡＭＰの出力電圧の大きさを示し、放射
線は光源に対する受光面の傾斜角を示す。

実検では傾きを５度ずつ変えた時のＡＭＰの出力電圧を
測定し、グラフにプロットした。

実Ｍｌの結果、曲線人で示す如＜ＡＭＰの出力は受光面
の傾きが大きくなる程小さくなることが解った。

ところで、自動車用空気調和装置の温度制御においては
、日射による補正の必要度合を車室内の運転席について
実験的に測定すると第５図のグラフの如くになる。

第５図グラフの上方が車両の進行方向側で、右ハンドル
車の場合は進行方向に対して右半分め広い範囲にわたっ
て補正強の領域が広がっている。

これは進行方向右４５度からの日射に対して光量が同じ
であれば、進行方向正面からの日射と同じ程度の温度補
正が必要ということを示している。

しかるに、第１図曲線λに示す如く、現在市販されてい
るフォトダイオードでは受光面に直角ＶＣＴ。

たる光に対する感度を１００とするとその感度が約６５
１ｓに低下し、このままの出力特性で温度制御の補正を
行うと、右４５度方向からの日射に対しては補正不足を
生ずる。

フォトダイオードの受光面が常に太陽に対面する様にそ
の姿勢な制御できれば上記問題を解消できるが、太陽の
位置を知る手段、フォトダイオードの姿勢を制御する手
段等多くの付属装置が必要となシ、実用的でない。

本発明者等は、７オトダイオードの受光面の前面にレン
ズやフィルタ等を取付けて、受光感度特性を広けられな
いが検討した。

即ち、第３図に示す如く受光面５の前方にレンズ１０を
密着あるいは所定寸法ｄだけ離して取付は受光感度を広
範囲にわたって一足の感度が得られる様にぜんとするも
のである。

実ｗＬに供したレンズ等の仕様及び結果は下表の通りで
ある。

表　　１ 実験の結果を表２にまとめた。

実験の結果 １、凸レンズは３５度〜４０度を越えると急激に感度が
低下し、左右、４５度の感度も試供品Ｃの７３．６３が
最高で、現行のものを上回わることができなかつ友。

２　凹レンズでに、受光面に密着させ几場合には現行の
ものより良い結果に得られなかつ九が、受光面から約６
頷離し次場合表に示す如く左右４５度での受光感度が現
行のものより改良され九。

λ　試供品Ｇによれば左右６０度の範囲まで入射角０度
での感度の９５．９９を得ることができ次。

以下、本発明の実施例としての試供品Ｇについて詳説す
る。

第５図の様に、光電素子（例えばフォトダイオード）５
の受光面５の上部に、透明な薄膜のフィルタ２３を置く
。この構造にすると、矢印付きの実線で示す入射角θで
入射する光の中で、受光面５に達する光の軌跡は１本の
みで、入射角θが変ればその軌跡も変る。フィルタ３の
入党面に上で、入射角０時に受光面５に達する光が通過
する点を入党点Ｐθとし、入光面に上の中心Ｐと入光点
Ｐ、及び入光面にと受光面５の距離をそれぞれｔ及びｄ
とすると、θ、／、、ｄの３つには次の関係式が成り立
つ。

ｔ＝ｄｔａＩＩθ　　　　　　　　　　−・・−・（１
）即ち、フィルタ２３の中心Ｐから半径ｔの円線上を通
って光電素子４の受光面に到達する光は受光面５に対す
る入射角がθの光だけということができる。従って、こ
のフィルタ２３の中心Ｐから半径ｔの円線に沿って透過
率を低下する遮光手段、例えば遮光塗料やインクの塗布
や印刷、遮光テープの貼着等を被せば他の部分の受光感
度を変えることなく入射角θの光の受光感度だけを低下
することができる。

この原理に基づき、本実施例ではスライドフィルムの様
な透明樹脂板に遮光部材２４を印刷してフィルタ２３を
形成した。遮光部材２４框フイルタ２３の中心で密度が
高い半径方向外側に行くに従ってその密度が粗になる様
にした。

ところが、このフィルタ２３を光電素子４の受光面５の
前方に取付けると全体の受光感度が第１図曲線βで示す
如く、約１／４に低下してしまう。

そこで本実施例でに、光電素子の出力を増幅するＡＭＰ
の増幅率を、フィルタを設けることによって低下しに倍
率を考慮して、約４倍に増大した。

その結果最終的に本実施例の日射センサの出力特性、即
ち、入射角に対する受光感度特性に第１図曲線ｒで示す
様に、左右４５度からの入射光に対しても入射角０度の
光に対する感度と略等しい感度を与えることができた。

同本実施例でに左右約６０度の入射角の光に対してもそ
れぞれ８５．９０Ｘの感度を得ることができ九。

本実施例では受光面５から寸法ｄだけ離れｔ位置にフィ
ルタ２３を設は文が、受光面５上に屈折率がｎで厚さｄ
の透明な部材２６をはさんでその上にフィルタ２３を貼
着してもよい（第７図実施例）。

また、その透明な部材２６の入光面上に遮光部材２４を
被してもよい（第８図実施例）。

この時、上記（１）式は次の様に補正される。

θ １　＝　ｄｔａｏ（ｓｉｆｆ　’　　（ｓｉｒｓ　）　
ｌ　　　　　−、−・−・（２）以上説明し友様に本実
施例によれば、光電素子の受光面を太陽に対面する様に
姿勢制御することなく広い角度範囲の入射光に対して略
同じ受光感度を得ることができ、自動車用空気調和装置
の温度制御補正用として実用性の高い日射センサを得る
ことができ友。

〔発明の効果〕

本発明によれば受光面への入射角が異なる同一光量の入
射光に対して広範囲に均一な感度を得ることができ、入
射角の定まらない光源の光量センナとして有用でめる。

【図面の簡単な説明】

！１図は現行及び本発明になる光量センサの光入射角に
対する受光感度特性を示すグラフ、第２図は本発明の効
果を立証する為の実験設備を示す図面、第３図に実験に
供する光量センサの組体を示す図面、第４図ａセンサ出
力の光電λ換回路を示す図、第５図に本発明の詳細な説
明する為の図、第６図μ本実施例を示す斜視図、第７図
、第８図は他の実力例を示す図である。 第　２の 第３　犯 第　５口 第７０ 第　８　巳

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光の強度に応じて導電率の変化する光電素子を有す
   るものにおいて、所定の入射角度の光の強度を低下させ
   る遮光手段によつて同一光量時の入射角度による前記光
   電素子の感度特性を平滑化する手段を構成し、該手段を
   前記光電素子の光入射面の前面に設置すると共に、前記
   光電素子の出力を所定の倍率に増幅する増幅手段を設け
   たことを特徴とする日射量検出装置。