WO1994011703A1 - Pyrheliometric sensor - Google Patents

Description

明 細 書 日射セ ンサ 技術分野

本発明は、 日射セ ンサに関する ものであ り 、 特に車両等に搭載され る空気調和装置の制御に用い られる 日射セ ンサに関する ものである。 背景技術

従来、 例えば自動車の空気制御に用いる 日射セ ンサと して、 U S P 3 2 6 8 1 8 5 によ って開示される第 8 1 図の日射セ ンサ 1 が知られ ている。

この日射セ ンサ 1 は、 光検出部 2 a の上部に日射光を選択的に透過 させる光導入孔 3 a が形成された遮光手段 3 が設け られている。 そ し て、 日射光が光検出部 2 a へ照射された総照射面積を一定と して、 日 射光の仰角によ って変化する熱量を光検出部 2 a によ って検出 してい る。

さ らに、 特開平 2 — 2 1 6 4 0 2 号公報によ って開示される第 8 2 図の日射セ ンサ 5 がある。

こ の日射セ ンサ 5 は、 図示 しない光検出部を所定の覆い形状を有す る覆い 6 によ って覆う と と もに、 これら覆い 6 と光検出部との間には 、 ディ フ ュ ーザ 7 が設け られている。 そ して、 覆い 6 およびディ フ ユ 一ザ 7 によ っ て、 日射光の仰角及び方位角に対応する光検出部への照 射強度を定義している。

しか しながら、 第 8 1 図の日射セ ンサにおいては、 低仰角からの日 射光の場合には、 遮光手段 3 を透過 した日射光では、 光検出部 2 a に おける照射面積を高仰角の時と同一にする こ と は非常に困難である。 そのため光検出部 2 a の周囲に低仰角用の光検出部 2 b をさ らに設け る必要があ り 、 そのため、 日射セ ンサ 1 の大型化さ らには構造の複雑 化と い う 問題が生 じて しま う。

さ らに第 8 2 図の日射セ ンサにおいては、 覆い 6 によ って、 光検出 部の日射光の仰角及び方位角の領域に対応 した照射強度を定義 してい る。 しか しながら、 こ の よ う に光検出部の上部に覆い 6 を設けた場合 には、 覆い 6 の箇所に日射光が位置 した時、 光検出部の出力が急激に 低下して しま い、 所望の検出信号を得る こ と は非常に困難である。 そ のため、 ディ フ ュ ーザ 7 を覆い 6 と光検出部との間に設ける必要があ り 、 やはり 日射セ ンサ 5 においても大型化さ らには構造の複雑化と い う問題が生じて しま う。

本発明は上記問題を鑑みてなされた ものであ り 、 本発明の目的は、 日射方向に対応する 日射強度 （日射熱負荷） を精度良 く 検出する こ と ができ る小型かつ構造が簡素な日射セ ンサを提供する こ と にある。 発明の開示

上記目的を達成するために、 本発明の日射セ ンサは、 日射光を選択 的に透過させる遮光手段と、 同一平面内に位置する平面状の光検出部 と、 前記遮光手段によ り選択された前記日射光が前記光検出部へ透過 するよ う に、 前記遮光手段と前記光検出部との間に介在された介在部 材とを備えた構成とな っている。

こ の構成によれば、 一平面内に設け られた所定の平面形状の光検出 部に対 して遮光手段によ り 日射光を部分的に遮光 して入射させる。 こ れによ り 、 日射方向に応 じて各光検出部の日射光の総被照射領域が変 化 して、 各光検出部から 日射光の総被照射面積 · 光強度に応 じた信号 が出力される。 この構成では、 遮光手段と光検出部との間に介在部材 を介在させているので、 日射光が介在部材を透過する際に屈折される ので、 光検出部への入射仰角が大き く な り 、 低高度日射光を精度良 く 検出する こ とができ る。 また、 選択された日射光のみを透過可能とする遮光手段と 、 こ の遮 光手段を透過 した前記日射光の総被照射面積が変化する こ と によ っ て 、 前記日射光の日射方向に対応 した検出信号を出力する光検出部とを 備えた構成とする こ と によ っ て、 日射熱負荷を精度よ く 検出可能とな る。

上記構成とする こ と によ って、 日射方向に対応する 日射熱負荷を精 度よ く 検出する こ とができ る小型かつ構造の簡素な日射セ ンサを提供 する こ とができ る。 図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の第 1 実施例を示す光セ ンサ素子の斜視図、 第 2 図は 光セ ンサ素子の縦断面図、 第 3 図は光セ ンサ素子の分解斜視図、 第 4 図は日射セ ンサの縦断面図、 第 5 図は光セ ンサ素子を多数個取りする ガラ ス基板の平面図、 第 6 図は作用を説明する光セ ンサ素子の縦断面 図、 第 7 図は左右の光検出部と光導入孔との位置関係 · 形状を説明す る図 （その 1 ) 、 第 8 図は左右の光検出部と光導入孔と の位置関係 · 形状を説明する図 （その 2 ) 、 第 9 図は空調装置全体のシ ステム構成 図、 第 1 0 図は検出回路の電気回路図、 第 1 1 図は左右の光検出部の 出力特性図、 第 1 2 図は合計光電流と 日射強度との関係を示す図、 第 1 3 図は日射高度に対する出力変化特性図、 第 1 4 図は空調制御の流 れを示すフ ロ ーチ ャ ー ト 、 第 1 5 図は本発明の第 2 実施例を示す光セ ンサ素子の斜視図、 第 1 6 図は本発明の第 3 実施例を示す光セ ンサ素 子の斜視図、 第 1 7 図は本発明の第 4 実施例を示す光セ ンサ素子の斜 視図、 第 1 8 図は本発明の第 5 実施例を示す光セ ンサ素子の断面図、 第 1 9 図は本発明の第 6 実施例を示す光セ ンサ素子の縦断面図、 第 2 0 図は本発明の第 7 実施例を示す光セ ンサ素子の斜視図、 第 2 1 図は 本発明の第 8 実施例を示す光セ ンサ素子の斜視図、 第 2 2 図は本発明 の第 9 実施例を示す光セ ンサ素子の斜視図、 第 2 3 図は光セ ンサ素子 の縦断面図、 第 2 4 図は光セ ンサ素子の分解斜視図、 第 2 5 図は左右 の光検出部と光導入孔との位置関係 * 受光領域を説明する図 （その 1 ) 、 第 2 6 図は左右の光検出部と光導入孔との位置関係 · 受光領域を 説明する図 （ そ の 2 ) 、 第 2 7 図は左右の光検出部の出力特性図、 第 2 8 図は合計光電流と 日射強度との関係を示す図、 第 2 9 図は日射高 度に対する出力変化特性図、 第 3 0 図は本発明の第 1 0 実施例を示す 光セ ンサ素子の斜視図、 第 3 1 図は本発明の第 1 1 実施例を示す光セ ンサ素子の斜視図、 第 3 2 図は本発明の第 1 2 実施例を示す光セ ンサ 素子の斜視図、 第 3 3 図は本発明の第 1 3 実施例を示す光セ ン サ素子 の斜視図、 第 3 4 図は本発明の第 1 4 実施例を示す光セ ンサ素子の斜 視図、 第 3 5 図は本発明の第 1 5 実施例を示す光セ ンサ素子の断面図 、 第 3 6 図はある車の理想的な日射熱負荷の範囲を示す特性図、 第 3 7 図は日射高度と必要な光検出部受光面積との関係を示す特性図 第 3 8 図は本発明の第 1 7 実施例における光検出部パタ ー ンを示す図 ( a ) と遮光膜パター ンを示す図 （ b ) 、 第 3 9 図は左右の光検出部 と光導入孔 · ス リ ッ 卜 との位置関係 · 受光領域を説明する図、 第 4 0 図は本発明の第 1 8 実施例における光検出部パター ンを示す図 （ a ) と遮光膜パタ ー ンを示す図 （ b ) 、 第 4 1 図は左右の光検出部と光導 入孔 ， ス リ ッ 卜 と の位置関係 * 受光領域を説明する図、 第 4 2 図は曰 射高度に対する出力変化特性図、 第 4 3 図は本発明の第 1 9 実施例に おける光検出部パター ンを示す図 （ a ) と遮光膜パター ンを示す図 （ b ) 、 第 4 4 図は左右の光検出部と光導入孔 * ス リ ッ ト との位置関係 • 受光領域を説明する図、 第 4 5 図は日射高度に対する出力変化特性 図、 第 4 6 図は本発明の第 2 0 実施例における光検出部パタ ー ンを示 す図 （ a ) と遮光膜パタ ー ンを示す図 （ b ) 、 第 4 7 図は本発明の第 2 1 実施例における左右の光検出部と光導入孔との位置関係 · 受光領 域を説明する図、 第 4 8 図は本発明の第 2 2 実施例における左右の光 検出部と光導入孔と の位置関係 * 受光領域を説明する図、 第 4 9 図は 本発明の第 2 3 実施例を示す光セ ンサ素子の斜視図、 第 5 0 図は本発 明を適用 した種々 の形状の光検出部パタ ー ンと遮光膜パタ ー ンの組み 合わせを示す図 （その 1 ) 、 第 5 1 図は本発明を適用 した種々 の形状 の光検出部パター ンと遮光膜パタ ー ンの組み合わせを示す図 （その 2 ) 、 第 5 2 図は本発明の第 2 4 実施例を示す光セ ンサ素子の縦断面図 、 第 5 3 図は光学素子と してフ レネルレ ンズを用いた場合の光セ ンサ 素子の縦断面図、 第 5 4 図は光学素子と してプリ ズムを用いた場合の 光セ ンサ素子の縦断面図、 第 5 5 図は光検出部パタ ー ンや遮光膜パ夕 ー ンの設計方法を説明する図、 第 5 6 図は受光面積比 S ( Θ ) / S ( Θ ma x ) の変化の様子を示す図、 第 5 7 図は レ ンズ変換角度 , 受 光面積比 S 2 ( 0 ) / S ( Θ ma x ) の変化率 a , 日射高度 0 によ り変化 しない受光面積比 b , ピー ク仰角 0 ma x , 日射高度 9 0 ° におけ る出 力比の低下率 日射高度， 出力比の関係を説明する図、 第 5 8 図は 本発明の第 2 5 実施例を示す光セ ンサ素子の縦断面図、 第 5 9 図は本 発明の第 2 6 実施例を示す光セ ンサ素子の縦断面図、 第 6 0 図は本発 明の第 2 7 実施例を示す光セ ンサ素子の縦断面図、 第 6 1 図は本発明 の第 2 8 実施例を示す光セ ンサ素子の縦断面図、 第 6 2 図は本発明の 第 2 9 実施例を示す日射セ ンサ全体の縦断面図、 第 6 3 図は本発明の 第 3 0 実施例を示す日射セ ンサ全体の縦断面図、 第 6 4 図は光セ ンサ 素子の傾斜角 と 出力比との関係を説明する図、 第 6 5 図は本発明の第 3 1 実施例を示す日射セ ンサ全体の縦断面図、 第 6 6 図は本発明の第 3 2 実施例における光検出部パタ ー ン と遮光膜パタ ー ンを示す図、 第 6 7 図は日射高度と出力比との関係を説明する図、 第 6 8 図は本発明 の第 3 3 実施例における光検出部パター ン と遮光膜パター ンを示す図 第 6 9 図は本発明の第 3 4 実施例における遮光膜パター ン と光検出部 パタ ー ンを示す図、 第 7 0 図は本発明の第 3 5 実施例における遮光膜 パタ ー ンと光検出部パタ ー ンを示す図、 第 7 1 図は本発明の第 3 6 実 施例における遮光膜パ タ ー ン と光検出部パター ンを示す図、 第 7 2 図 は日射高度と出力比との関係を示す図、 第 7 3 図は本発明の第 3 7 実 施例を示す光セ ンサ素子の縦断面図、 第 7 4 図は本発明の第 3 8 実施 例を示す光セ ンサ素子の縦断面図、 第 7 5 図は光セ ンサ素子の斜視図 、 第 7 6 図は本発明の第 3 9 実施例を示す光セ ンサ素子の斜視図、 第 7 7 図は光セ ンサ素子の分解斜視図、 第 7 8 図は フ ォ 卜 ダイ ォー ドと 増幅回路とを一体化 した光セ ンサ素子の断面図、 第 7 9 図は遮光膜パ タ ー ンの変形例を示す斜視図、 第 8 0 図は光検出部パター ンと遮光膜 パター ンの組合せの変形例を示す図、 第 8 1 図は従来の日射セ ンサの 断面図、 第 8 2 図は従来の日射セ ンサの斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の第 1 実施例を第 1 図乃至第 1 4 図に基づいて説明す る。 まず、 第 4 図を用いて日射セ ンサ 1 1 の全体構成を概略的に説明 する。 日射セ ンサ 1 1 の光セ ンサ素子 1 2 は、 上面中央部分を除き、 遮光性のモール ド樹脂 1 3 によ りモール ドされた形態で透明ホルダ 1 4 に保持されている。 こ の透明ホルダ 1 4 は筒状のケー ス 1 5 内に収 納され、 このケース 1 5 の上部には透明カバー 1 6 が装着されている 。 上記光セ ンサ素子 1 2 から下方に導出された リ ー ド線 1 7 は、 ケー ス 1 5 に固定された配線基板 1 8 に半田付けされてい る。 こ の配線基 板 1 8 に半田付けされた接続端子 1 9 に リ ー ド線 2 0 の端末が圧着固 定され、 こ の リ ー ド線 2 0 を通 して検出信号が取り 出されるよ う にな つ ている。

上記光セ ンサ素子 1 2 は、 第 1 図及び第 2 図に示すよ う に、 相対向 する平面を有する透明基板 2 1 の下面に左右 2 つの光検出部 2 2 L , 2 2 Rを形成 し、 上面に遮光手段たる遮光膜 2 3 を形成して構成され ている。 この遮光膜 2 3 は、 例えば黒色エポキシ樹脂の印刷や金属薄 膜の蒸着によ り極めて薄く 形成され、 その中心部には、 日射光を導入 する光導入孔 2 4 が形成されている。 こ の光導入孔 2 4 の深さ寸法 （ 遮光膜 2 3 の厚さ 寸法） が薄 く な る ほど、 斜め上方か ら光導入孔 2 4 内に入射する 日射光が光導入孔 2 4 の端面で遮 られる割合が少な く な つ て、 低い高度の 日射光の通過量が増え るので、 遮光膜 2 3 の厚さ は 薄い方が好ま し い。

一方、 透明基板 2 1 は、 例えば厚 さ 1 . 1 mmの ソ一ダガラ ス板に S i 0 2 を コ ー ト したガラ ス基板を使用 してい るが、 透明プラ スチ ッ ク 等で形成 して も良い。 こ の透明基板 2 1 は、 本発明の必須構成要件で あ る "介在部材 " に相当 し、 屈折率が空気の屈折率 1 . 0 よ り も大き い材料で形成さ れてい る。 こ の透明基板 2 1 の下面に形成さ れた左右 2 つの光検出部 2 2 L， 2 2 Rは、 第 2 図及び第 3 図に示すよ う に、 光の入射方向か ら順に透明導電膜 2 5 L , 2 5 R、 光電変換膜 2 6 及 び裏面電極 2 7 を積層 して構成さ れてい る。

こ の場合、 透明導電膜 2 5 L , 2 5 Rは、 S n 0 2 によ り 例えば厚 さ 4 5 0 オ ン グス ト ロ ー ムの薄膜状に形成さ れ、 その シー ト抵抗値は 1 0 Ω mm' に設定さ れてい る。 こ の透明導電膜 2 5 L , 2 5 Rの必 要な機能と しては、 光を透過する こ と 及びシ ー 卜 抵抗値が小さ い こ と であ り 、 S n 0₂ 以外に も、 Z n O、 I T O、 その他の金属薄膜で形 成 して も良い。 両光検出部 2 2 L , 2 2 R は、 半導体製造技術に よ り パタ ー ン形成さ れてい る。 こ のパタ ー ン形成方法と しては、 金属マ ス ク を用 いた成膜又は全面に形成 した透明導電膜をフ ォ 卜 リ ソ グラ フ ィ 技術によ つ て所定形状に微細加工する よ う に して も良い。

こ のよ う に してパタ ー ン形成さ れた透明導電膜 2 5 L , 2 5 Rの下 面に光電変換膜 2 6 がパ タ ー ン形成さ れてい る。 こ の光電変換膜 2 6 は、 アモルフ ァ ス シ リ コ ン （以下 「 a — S i 」 と 略称する ） 合金膜を p - i - n 層構造に積層 し た フ ォ ト ダイ ォ ー ド構造と な っ てお り 、 光の入 射方向か ら順に a — S i Cの p型半導体膜 2 8 、 真性 a - S i の i 型 半導体膜 2 9 、 c 一 S i (微結晶） の n型半導体膜 3 0 を積層 した 3 層構造にな っ てい る。 こ れ ら各層の半導体膜 2 8 , 2 9 , 3 0 の成



図 而 符 号 28 29 30 p型半導体膜 i型半導体膜 n型半導体膜 ( a - Si C) (真性 a - S i C ) ( //c— S i )

S i IU 6.6 50 8 ガ

ス CI14 15.4

D2IIG/H2 68.0

PU3/H2 8

(SCCM )

II2 130 200 381 内 圧 （Torr) 1.0 1.1 0.5

RFパワー （W) 40 40 100 基板温度 rc) 180 180 180 膜 厚 （λ) 15 450 60

1 ) B2II6の濃度は 500ppm

2) ΡΠ3の濃度は 1 %

3) SCCMは、 圧力温度が標¾¾のときの流量 (cc/min)

4 ) RFパワーは、 プラズマ CVD製法における高周波電界のパワー

尚、 光電変換膜 2 6 は、 上述 し た p - i - n 層構造に限 らず、 n - i - p 層 構造に して も良い。 ま た、 温度 ド リ フ ト が検出特性に影響 しな い場合 に は、 光電変換膜 2 6 は i 単膜 （真性半導体） を用 いた光導電型の も のであ っ て も良い。 更に、 光電変換膜 2 6 の形成材料は、 a — S i に 限定さ れず、 例えば、 c 一 S i 、 G a A s 、 C u I n S e 2 C d S 、 C d T e等の p n接合、 n p接合、 p i n接合、 n i p接合を有す る ものな らば何で も良い。

一方、 光電変換膜 2 6 の下面に形成さ れてい る裏面電極 2 7 は、 A 1 の蒸着又はスパ ッ タ によ り 厚さ 6 0 0 0 オ ン グス ト ロ ームの薄膜状 に形成さ れている。 こ の裏面電極 2 7 は光を透過 さ せる必要がな く 、 A 1 以外に も、 例えば T i 、 C r 、 N i 、 M o等の金属や こ れ らの合 金、 或は、 T i N、 A gペー ス ト 、 N i ペー ス ト 、 C uペー ス ト 等を 使用 して も良い。

第 3図に示すよ う に、 光電変換膜 2 6 と裏面電極 2 7 は、 同一形状 の凸形に形成さ れ、 その突出部分 2 7 a に入力電極 3 1 がパタ ー ン形 成さ れてい る。 ま た、 各透明導電膜 2 5 L , 2 5 Rには、 光電変換膜 2 6 (裏面電極 2 7 ) か ら突出する部分 2 5 L a , 2 5 R aが形成さ れ、 その突出部分 2 5 L a , 2 5 R a に出力電極 3 2 L , 3 2 Rがパ タ ー ン形成さ れてい る。 こ の場合、 光検出部 2 2 L , 2 2 Rと して機 能する領域は、 透明導電膜 2 5 L , 2 5 R、 光電変換膜 2 6及び裏面 電極 2 7 の三者が重な り 合 っ た領域であ り 、 こ の領域と遮光膜 2 3 の 光導入孔 2 4 と の位置関係によ り 日射セ ンサ 1 1 の検出特性が決定さ れる。

上記各電極 3 1 , 3 2 L , 3 2 Rは、 N i の蒸着又はスパ ッ 夕 によ り 厚さ 3 0 0 0 オ ン グス 卜 ロ ームの薄膜状に形成さ れてい る。 こ の形 成材料と して、 N i 以外に、 例えば T i 、 C r 、 A 1 、 M o等の金属 や これ らの合金、 或は、 T i N、 A gペー ス 卜 、 N i ペー ス ト 、 C u ペー ス ト 等を使用 して も良い。 以上のよ う な構成の光セ ンサ素子 1 2 は、 品質の良い ものが半導体 製造技術によ り次のよ う に して製造される。 例えば、 第 5 図に示すよ う に、 光セ ンサ素子 1 2 の 1 チ ッ プが多数個取れる大き さのガラ ス基 板 3 3 の四隅にァラ イ メ ン トマー ク 3 4 を形成する。 そ して、 これら のァラ イ メ ン ト マ一 ク 3 4 を基準に して位置決め した状態で、 ガラ ス 基板 3 3 の片面に左右の光検出部 2 2 L , 2 2 Rを形成し、 他面に光 導入孔 2 4 付の遮光膜 2 3 を形成する。 その後、 ガラ ス基板 3 3 をス ク ラ イ ブ線 3 5 に沿って切断 して光セ ンサ素子 1 2 のチ ッ プを量産す る ものである。 このよ う に して製造された各光セ ンサ素子 1 2 のチ ッ プは、 左右の光検出部 2 2 L , 2 2 R間の出力特性にばらつきがな く 、 同一の出力特性とな り、 しかも、 左右の光検出部 2 2 L , 2 2 Rに 対する光導入孔 2 4 の位置がァラ イ メ ン 卜 マー ク 3 と ガラ ス基板 3 3 (透明基板 2 1 ) の厚みによ って正確に位置決めされ、 高い位置精 度が確保される。

次に、 左右の光検出部 2 2 L， 2 2 R と光導入孔 2 4 の位置関係と 大き さ · 形状について第 6 図及び第 7 図を用いて説明する。 第 6 図に 示すよ う に、 光が光導入孔 2 4 に入射する角度を 0 1 、 その入射光が 光検出部 2 2 L , 2 2 R に入射する角度を 0 2 、 光導入孔 2 4 と光検 出部 2 2 L , 2 2 R との間の媒質 （透明基板 2 1 ) の屈折率を n 、 空 気の屈折率を 1 とする と、 次の （ 1 ) 式の関係が成り立つ。

s i n ( π / 2 - θ \ ) = η · s i n ( π / 2 - θ 2 )

…… （ 1 ) こ の （ 1 ) 式の関係から、 例えば、 透明基板 2 1 の屈折率 ηが 1 . 5 の場合には、 θ 1 = 0 ° のと き に 0 2 = 4 8 ° と なる。

また、 左側の光検出部 2 2 L に当たる光束の左端の位置を Ρ 1 、 右 側の光検出部 2 2 Rに当たる光束の右端の位置を Ρ 2 、 透明基板 2 1 の厚みを d とする と、 光導入孔 2 4 の真下位置から P 1 と P 2 が移動 する距離 a は次の （ 2 ) 式で表される。 a = d / t a n θ 2 ( 2 )

の （ 2 ) 式は、 ( 1 ) 式の関係から次の （ 3 ) 式のよ う に表され る。

(3)

π 一 1

tan — sin s l n '丄 - ^

、 2 ノ この場合、 左右の両光検出部 2 2 L , 2 2 Rで日射の左右方向の熱 負荷を検出する必要があるため、 0 > 0 ° において左右の両光検出部 2 2 L , 2 2 Rの双方に同時に入射光が当たる必要があ り 、 従って、 P 1 点が光検出部 2 2 Lの右側縁からはみ出さないよ う にする必要が ある。 従って、 光導入孔 2 4 の横幅 2 Wは、 入射光の移動距離 a の 2 倍と両光検出部 2 2 L , 2 2 R間の間隔 b との合計値よ り も大き く す る必要があ り、 一般的には、 次の （ 4 ) 式の条件を満たす必要がある

2d

2W> + b (4)

π n

tan s l n -]

s l n 0\

2 n 2

こ の第 1 実施例では、 第 7 図に示すよ う に、 各光検出部 2 2 L , 2 2 R と光導入孔 2 4 は共に矩形状に形成されており 、 日射光が日射セ ンサ 1 1 の水平左右方向 （日射高度 e =約 0 ° , 方位 0 = ± 9 0 。 ） から入射する状態にな ったと き に、 は じめて、 第 7 図 （ a ) , ( b ) に示すよ う に、 一方の光検出部 2 2 L又は 2 2 Rの全面が光の照射領 域 A (斜線部） に入り 、 他方の光検出部 2 2 R又は 2 2 Lの全面が遮 光領域に入るよ う に設定されている。 ま た、 光導人孔 2 4 の縦幅 2 H [第 7 図 （ a ) 参照] は光検出部 2 2 L , 2 2 Rの縦幅よ り も大き く 設定されており 、 日射光が日射セ ンサ 1 1 の水平前後方向 （日射高度 0 =約 0 ° , 方位 ø = 0 ° , 1 8 0 ° ) から入射する状態にな っ たと き に、 第 7 図 （ c ) ， ( d ) に示すよ う に、 光の照射領域 Aの前縁又 は後縁が光検出部 2 2 L , 2 2 Rの前緣又は後縁に一致するよ う に設 定されている。 但 し、 日射セ ンサ 1 1 を自動車の前席側のダッ シュボ ー ドに設置する場合には、 日射セ ンサ 1 1 の後方からの日射光が自動 車の屋根で遮られて しま うので、 それを考慮 して、 光導入孔 2 4 の縦 幅 2 H と位置を設定 しても良い。

また、 左右の光検出部 2 2 L , 2 2 Rの出力差は、 第 8 図 （ a ) , ( b ) , ( c ) のよ う に、 光導入孔 2 4 の横幅 2 Wの変更又は両光検 出部 2 2 L , 2 2 R間の間隔 b の変更によ って任意に設定可能である 。 第 8 図 （ a ) , ( b ) , ( c ) は、 いずれも、 日射高度 0 力 < 9 0 ° のと きの光の照射領域を実線 A 1 で示 し、 日射高度 0 が一定角度だけ 低下した と きの光の照射領域を点線 A 2 で示 し、 光の照射領域が A 1 から A 2 に移動 したと きの左側の光検出部 2 2 L における光の照射面 積の減少分を斜線で示 している。

第 8 図 （ a ) では、 光の照射領域が A 1 から A 2 に移動する と、 左 側の光検出部 2 2 Lの出力が 1 ノ 3 減少するよ う に設定されている。

第 8 図 （ b ) では、 左右の光検出部 2 2 L , 2 2 Rの間隔 b を拡大 する こ と によ り 、 左側の光検出部 2 2 Lの出力が 1 Z 2 減少するよ う に設定されている。 第 8 図 （ c ) では、 光導入孔 2 4 の横幅 2 Wを狭 める こ と によ り 、 左側の光検出部 2 2 Lの出力力く 1 2 減少するよ う に設定されている。 従 っ て、 日射セ ンサ 1 1 の使用目的等によ って両 光検出部 2 2 L , 2 2 Rの間隔 b や光導入孔 2 4 の横幅 2 Wを適宜変 更 して、 所望の出力特性を得る よ う にすれば良い。

以上のよ う に構成された日射セ ンサ 1 1 は、 図示は しないが、 自動 車の前席側のダッ シユボー ドの上面に、 両光検出部 2 2 L， 2 2 尺が 左右に位置 した状態で水平に取り付け らのよ う に、 光導入孔 2 4 の横 幅 2 Wの変更又は両光検出部 2 2 L , 2 2 R間の間隔 bの変更によ つ て任意に設定可能である。 第 8 図 （ a ) , ( b ) , ( c ) は、 いずれ も、 日射高度 0 が 9 0 ° のと きの光の照射領域を実線 A 1 で示 し、 日 射高度 0 が一定角度だけ低下 したと きの光の照射領域を点線 A 2 で示 し、 光の照射領域が A 1 から A 2 に移動 したと きの左側の光検出部 2 2 L における光の照射面積の減少分を斜線で示 している。 第 8 図 （ a ) では、 光の照射領域が A 1 から A 2 に移動する と 、 左側の光検出部 2 2 Lの出力力く 1 3 減少するよ う に設定されている。 第 8 図 （ b ) では、 左右の光検出部 2 2 L , 2 2 Rの間隔 b を拡大する こ と によ り 、 左側の光検出部 2 2 Lの出力が 1 Z 2 減少するよ う に設定されてい る。 第 8 図 （ c ) では、 光導入孔 2 4 の横幅 2 Wを狭める こ と によ り 、 左側の光検出部 2 2 Lの出力が 1 Z 2 減少するよ う に設定されてい る。 従って、 日射セ ンサ 1 1 の使用目的等によ って両光検出部 2 2 L , 2 2 Rの間隔 b や光導入孔 2 4 の横幅 2 Wを適宜変更 して、 所望の 出力特性を得るよ う にすれば良い。

以上のよ う に構成された日射セ ンサ 1 1 は、 図示は しないが、 自動 車の前席側のダッ シュボー ドの上面に、 両光検出部 2 2 L ， 2 2 尺が 左右に位置 した状態で水平に取り付け られている。 こ の自動車には、 第 9 図に示すよ う に、 日射セ ンサ 1 1 の他、 外気温セ ンサ 3 6 、 室内 気温セ ンサ 3 7 、 冷却器 （図示せず） の後部温度を検出するエバ後温 セ ンサ 3 8 、 エンジ ン冷却水の温度を検出する水温セ ンサ 3 9 、 各種 の操作スィ ッ チ （図示せず） を備えた操作パネル 4 0 等が設け られ、 これらから入力されるデータを制御回路 4 1 で演算処理 して、 空調装 置 4 2 の動作を制御するよ う にな っている。

こ の空調装置 4 2 の構成を簡単に説明すれば、 内気吸入□ 4 3 又は 外気吸入口 4 4 からブロ ワ一 4 5 によ り吸入 した空気は、 エバポ レー 夕 4 6 によ り冷却される。 冷却された空気は、 ヒ ータ コア 4 7 側に送 られる と共に、 2 つの冷風バイパスダク ト 4 8 , 4 9 を通 して左右の ベ ン 卜吹出口 5 0 , 5 1 に も送られる。 各冷風バイ パスダク 卜 4 8 , 4 9 の入口側には、 冷風バ イ パ ス量を可変する ダ ンバ 5 2 , 5 3 が設 け られている。 また、 ヒータ コア 4 7 の上流側にはエア ミ ッ ク スダン パ 5 4 が設け られ、 このエア ミ ッ ク スダンバ 5 4 の開度調節によ って ヒータ コア 4 7 を通過する空気と通過 しない空気との混合比が調節さ れる。 上記 ヒータ コア 4 7 の下流側には、 左右のベン ト吹出ロ 5 0 , 5 1 と共に足元吹出口 5 5 が設け られ、 足元吹出口 5 5 がダンバ 5 6 によ って開閉され、 左右のベン 卜吹出口 5 0 ， 5 1 の風量比がダンバ

5 7 によ って調節される。 尚、 内気吸入口 4 3 と外気吸入口 4 4 は、 内外気切替ダンバ 5 8 によ って選択的に開閉される。

日射セ ンサ 1 1 の出力信号に基づく 日射補正制御時には、 日射強度 (車室内の日射熱負荷） に応 じて、 冷風バ イ パ スダク ト 4 8 , 4 9 の ダ ンバ 5 2 , 5 3 の開度を調節 し、 ベ ン 卜吹出口 5 0 , 5 1 の吹出温 度と足元吹出口 5 5 の吹出温度との温度差を調節 して、 日射光の影響 を自動補正する。 また、 日射方向が左右いずれかに傾いている場合に は、 冷風バイパスダク ト 4 8 , 4 9 のダンバ 5 2 , 5 3 の開度を左右 で異な らせて、 左右の吹出温度 · 風量を異な らせた り 、 ダンバ 5 7 の 開度調節によ って左右のベン ト吹出口 5 0 , 5 1 の風量比を調節する 一方、 日射セ ンサ 1 1 の両光検出部 2 2 L , 2 2 Rの出力を検出す るための検出回路 7 0 は、 制御回路 4 1 内に設け られ、 そ の詳細は第 1 0 図に示されている。 裏面電極 2 7 に導通する入力電極 3 1 は、 グ ラ ウ ン ド側に接続され、 裏面電極 2 7 を 0 V に保っている。 左側の光 検出部 2 2 Lから出力電極 3 2 Lを通 して出力される光電流 I L は、 電流 電圧変換回路 7 1 L によ って電圧値 V L に変換される。 同様に 、 右側の光検出部 2 2 Rから出力電極 3 2 Rを通 して出力される光電 流 I R は、 電流 Z電圧変換回路 7 1 R に よ っ て電圧値 V R に変換され る。 尚、 入力電極 3 1 に逆バ イ ア ス （例えば + 5 V ) を印加 して光電 流を検出するよ う に して も良い。 以上のよ う に構成された日射セ ンサ 1 1 の検出原理は次の通りであ る。 日射光は遮光膜 2 3で部分的に遮光されて、 選択的に光導入孔 2 4 からス リ ツ ト状の光束と な って透明基板 2 1 に入射 し、 左右の光検 出部 2 2 L , 2 2 Rの光電変換膜 2 6 に当たる。 これによ り、 日射方 向に応 じて左右の光検出部 2 2 L , 2 2 Rの光電変換膜 2 6 への日射 光の照射領域が変化して、 その光電変換膜 2 6で光の照射面積 · 光強 度に応じた光電流 I L， I R が発生する。 こ の光電流 I L, I R は出力電 極 3 2 L , 3 2 Rから出力され、 電流ノ電圧変換回路 7 1 L , 7 1 R で電圧値 V L, V R に変換される。

例えば、 日射光が左側から入射 した場合には、 右側の光検出部 2 2 Rの方に日射光が多 く 当たるため、 右側の光検出部 2 2 Rの光電流 I R ( V R ) が左側の光検出部 2 2 Lの光電流 I L ( V L ) よ り も大き く な り、 左側から 日射光がどの程度当たっているかが分かる。 本発明 者の測定結果によれば、 第 1 1 図 （ a ) . ( b ) , ( c ) に示すよ う な左右出力特性が測定されている。 こ の第 1 1 図は垂直入射光 （日射 高度 0 = 9 0 ° , 方位 0 = 0 ° ) の と き の光電流 I L, I R の値を 1 . 0 と した場合の出力比率で表されている。

また、 第 1 2 図に示すよ う に、 日射強度は、 左右の光電流 I L, I R の合計値と して求められ、 日射光の強さ に比例する。 一方、 日射高度 0 に対する出力特性は、 第 1 3 図に示されている。 こ の第 1 3 図は、 垂直入射光 （日射高度 0 = 9 0 ° , 方位 0 = 0 ° ) の と き の光電流 I L, I R の合計値 （ I L + I R ) を 1 . 0 と した場合の出力比率で表さ れている。 こ の第 1 3図において、 日射高度 0 = 0 ° のと きに、 0. 2 の出力が得られる理由は、 天空日射 （雲等による散乱光） が存在す るためである。 このよ う な出力特性は、 車両が日射光によ って受ける 車室内の日射熱負荷を正確に反映 した ものとな り 、 実際の車室内の曰 射熱負荷に適応 した快適な空調制御が可能となる。

しかも、 左右の光検出部 2 2 L , 2 2 Rは同一平面内に設け られて い るので、 日射セ ンサ 1 1 の出力特性に方位依存性が無く な り 、 方位 øが変化 して も、 前述 した第 1 3 図の出力特性は変動せず、 正確な日 射強度 （日射熱負荷） の検出が可能である。

また、 第 1 実施例では、 入射する 日射光は、 透明基板 2 1 (介在部 材） の表面で屈折されて光検出部 2 2 L ， 2 2 R に到達するため、 こ の光検出部 2 2 L , 2 2 Rへの日射光の入射仰角 0 2 は、 上記光の屈 折作用によ り 日射高度 0 1 (透明基板 2 1 への入射仰角） よ り も大き く なる。 こ のため、 日射高度 0 1 の低下に伴って日射光の照射領域が 光検出部 2 2 L ， 2 2 R内を外側に移動する割合が従来よ り も少な く な り、 光検出部 2 2 L ， 2 .2 Rの小型化と低高度日射光の検出精度向 上とを両立させる こ とができ る。

次に、 制御回路 4 1 による空調制御の流れを第 1 4 図のフ ロ ーチ ヤ ― 卜 に従って説明する。

まず、 日射セ ンサ 1 1 や他のセ ンサ 3 6 - 3 9 と操作パネル 4 0 か ら入力されるデータを読み込む （ステ ッ プ 1 0 1 ) 。 こ の後、 左右の 光検出部 2 2 L , 2 2 Rから出力される左右の光電流 I L, I R に応 じ た電圧値 V L, V R に補正係数 K L , K R を掛け合わせて、 日射方向に 対応する左右の日射熱負荷 Q SL, Q SRを算出する （ステ ッ プ 1 0 2 ) 。 次いで、 車室内の左右両側の空調に必要な熱量 （左右の目標吹出 温度 T AOL, T A0R ) を上記左右の日射熱負荷 Q SL, Q SRを用いて次式 に よ り算出する （ステ ッ プ 1 0 3 ) 。

T AOL = K set T set 一 K r · Τ Κ am · T arn - Κ s Q sL + C T A0R = K set Τ set - Κ r · Τ Κ am · Τ am— Κ s Q sR+ C こ こで、 K s e t , K r , K am · K s , C は定数、 T s e t は操作パネ ル 4 0 の温度設定ス ィ ッ チ （図示せず） によ り手動設定される設定温 度、 T r は室内気温セ ンサ 3 7 に よ り検出される室内温度、 T amは外 気温セ ンサ 3 9 によ り検出される外気温度である。

この様に して求めた左右の目標吹出温度 T AOL, T A0R と、 エバ後温 セ ンサ 3 8 によ り検出 したエバ後温度に基づいて、 左右 · 上下の吹出 風量と吹出温度を算出する （ステ ッ プ 1 0 4 ) 。 以後、 上述 したステ ッ プ 1 0 1 ~ 1 0 4 を繰り返 し実行 し、 その都度、 算出された左右 · 上下の吹出風量、 吹出温度に応 じて空調装置 4 2 を制御する。

以上説明 した第 1 実施例では、 左右の光検出部 2 2 L , 2 2 Rを同 —平面内に設けているので、 ステ ッ プ 1 0 2 で算出 した左右の日射熱 負荷 Q SL, Q SRは、 方位依存性を示さず、 方位 øが変化しても、 正確 な値が求められる。 このため、 左右の日射熱負荷 Q SL, Q SRを合計す る と、 車両が日射光によ って受ける車室内の全日射熱負荷 Q S に正確 に一致 し、 Q S = Q SL+ Q SRとな り 、 実際の車室内の日射熱負荷に適 応した快適な空調制御が可能となる。

尚、 上記第 1 実施例では、 光検出部 2 2 L , 2 2 R と光導入孔 2 4 の形状を矩形状に形成したが、 第 1 5 図に示す本発明の第 2 実施例の よ う に、 光導入孔 8 0 を円形状に形成 し、 これに対応して、 左右の光 検出部 8 1 L , 8 1 Rを半円形状に形成 して も良 く 、 勿論、 これ以外 の形状に形成 しても良いこ と は言う までもない。 また、 光検出部の数 も 2 個に限定されず、 例えば、 第 1 6 図に示す本発明の第 3 実施例の よ う に、 3 つの扇形の光検出部 8 2 a , 8 2 b , 8 2 c を組み合わせ て、 3 方向の日射熱負荷を独立 して検出でき るよ う に しても良 く 、 或 は、 第 1 7 図に示す本発明の第 4 実施例のよ う に、 4 つの扇形の光検 出部 8 3 a ， 8 3 b , 8 3 c , 8 3 d を組み合わせて、 4 方向の日射 熱負荷を独立 して検出でき るよ う に して も良い。

また、 前記第 1 実施例の光セ ンサ素子 1 2 は、 裏面電極 2 7 を共通 入力電極と し、 透明導電膜 2 5 L , 2 5 Rを左右に分割 して、 各透明 導電膜 2 5 L , 2 5 Rから出力信号を取り 出すよ う に したが、 これと は反対に、 第 1 8 図に示す本発明の第 5 実施例のよ う に、 透明導電膜 2 5 を共通入力電極と し、 裏面電極 2 7 L , 2 7 Rを左右に分割 して 、 各裏面電極 2 7 L , 2 7 Rから出力信号を取り 出すよ う に して も良 い o

また、 前述 した第 1 実施例では、 光セ ンサ素子 1 2 を、 上面中央部 分を除き 、 遮光性のモール ド樹脂 1 3 によ り モール ド して、 透明基板 2 1 の側面や下面から光が侵入 しないよ う に したが、 例えば第 1 9 図 に示す本発明の第 6 実施例のよ う に光セ ンサ素子 1 2 全体 （上面も含 む） を透明な シ リ コー ン樹脂等の透明モール ド樹脂 9 0 でモール ド し て、 光セ ンサ素子 1 2 の上面と透明ホルダ 1 4 との間の隙間に透明モ —ル ド樹脂 9 0 を充塡するよ う に して も良い。 この場合には、 透明基 板 2 1 の側面や下面から光が侵入 しないよ う に、 透明基板 2 1 の側面 や下面も遮光膜で覆った り 、 或は、 透明ホルダ 1 4 の周側面に遮光性 をもたせるよ う にすれば良い。

こ の第 6 実施例のよ う に、 光セ ンサ素子 1 2 の上面と透明ホルダ 1 4 との間の隙間に透明モール ド樹脂 9 0 を充塡すれば、 入射光が透明 ホルダ 1 4 の下面と光セ ンサ素子 1 2 の上面を透過する際に発生する 光の反射を少な く でき、 光セ ンサ素子 1 2 へ入射する光量を多 く でき る利点がある。 これに対し、 光セ ンサ素子 1 2 の上面と透明ホルダ 1 4 との間に空気層 （屈折率 n = 1 ) がある と、 透明ホルダ 1 4 と空気 層との間の界面及び空気層と光セ ンサ素子 1 2 との間の界面で光の反 射が発生 し易い。

以上、 第 1 〜 6 実施例では 2 ~ 4 方向の日射熱負荷を検出する例を 示 したが、 第 3 〜 4 実施例のよ う に光検出部が 3 つ以上ある場合には 、 この情報を も と に日射高度 0 1 と 日射方位 0 、 日射強度 Aを算出す る こ とができ る。

以下、 第 2 0 図に示す本発明の第 7 実施例に基づいて、 日射高度 0 1 と 日射方位 ø の算出方法を説明する。 こ の第 7 実施例では、 透明基 板 2 1 の下面に 4 つの正方形状の光検出部 S l ， S 2 , S 3 , S 4 を 形成している。 これ以外の構成は前述 した第 1 実施例と同 じである。 こ こで、 光検出部 S I , S 2 , S 3 , S 4 のそれぞれの出力電流を I I , 1 2 , 1 3 , 1 4 と し、 遮光膜 2 3 の光導入孔 2 4 の形状を一 辺 r の正方形とする と、 入射光の照射面積の重心 X , Y は次の （ 5 ) ， （ 6 ) 式によ り求め られる。

X = r x ( I I - I 2 ) / ( 2 I 1 + 2 1 2 ) …… ( 5 )

Y = r X ( I 1 - I 4 ) （ 2 I 1 + 2 I 4 ) …… （ 6 ) また、 透明基板 2 1 の厚みを t とする と、 光検出部 S I , S 2 . S 3 , S 4 への日射光の入射仰角 0 2 は次の （ 7 ) 式によ り求められる

更に、 透明基板 2 1 の屈折率を η ( η > 1 ) とする と 、 日射高度 Θ 1 (透明基板 2 1 への入射仰角） は次の （ 8 ) 式によ り求められる。

0 1 = c o s - l ( n x c o s 0 2 ) ( 8 )

一方、 日射方位 ø は次の （ 9 ) ~ ( 1 1 ) 式によ り算出される。

① X > 0 かつ Y 〉 0 のと き

ø = t a η -' ( X / Υ ) - π …… ( 9 )

② X く 0 かつ Υ > 0 のと き

ø = t a n "¹ ( X / Y ) + π …… ( 1 0 )

③ Υ < 0 のと き

ø = t a η - ¹ ( X Z Y ) …… （ 1 1 ) また、 日射強度 Αは次の （ 1 2 ) 式によ り求められる。

A = ( I l + I 2 + I 3 + I 4 ) / s i n 0 1 …… ( 1 2 ) 以上説明 した第 7 実施例では、 光検出部を 4 分割 したが、 第 2 1 図 に示す本発明の第 8 実施例のよ う に、 3 分割 した光検出部 S 1 , S 2 , S 3 を用いる場合には前述 した （ 6 ) 式のみを次のよ う に変更すれ ば良い。 Y = r x ( I I + 1 2 - I 3 ) / ( 2 I 1 + 2 1 2 + 2 1 3 )

…… （ 6 , ) これ以外は、 全 く 同 じ式を用いて算出すれば良い。

次に、 本発明の第 9 実施例を第 2 2 図乃至第 3 5 図に基づいて説明 する。

こ の第 9 実施例の日射セ ンサの全体構成は、 第 1 実施例の全体構成 を示す第 4 図の構成と略同一であるので、 同一部分については同一符 号を付 して説明を省略 し、 異なる部分について説明する。

こ の第 9 実施例の日射セ ンサの全体構成は、 第 2 2 図. 第 2 3 図， 第 2 4 図に示すよ う にな つており 、 第 1 実施例と異なる点は、 左右の 光検出部 2 2 0 L . 2 2 0 Rの形状にある。 以下、 こ の第 9 実施例の 特徴部分を詳細に説明する。

第 2 2 図に示すよ う に、 光導入孔 2 4 は矩形状に形成されているが 、 各光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rには、 日射光を検出 しないス リ ッ 卜 状の非検出領域 E， Fが前方 （図示上方） から後方 （図示下方） に延 びるよ う に形成されている。 各非検出領域 Ε , F は、 第 2 4 図に示す よ う に、 透明導電膜 2 5 L . 2 5 Rにス リ ッ ト e , f を形成する こ と によ り作られている。 こ の第 1 実施例における光導入孔 2 4 と各光検 出部 2 2 0 L , 2 2 0 R と の位置関係は、 第 2 5 図 （ a ) に示すよ う に、 日射高度 0 = 9 0 ° のと きに、 斜線で示された光の照射領域 Aの 左右側縁が左右の非検出領域 E , F の外縁と一致 し、 光の照射領域 A の後縁 （図示下縁） が非検出領域 E , Fの後縁 （図示下縁） と一致す るよ う に設定されている。

更に、 第 2 5 図 （ b ) , ( c ) に示すよ う に、 日射高度 e = 6 0 ° ， 日射方位 0 = ± 9 0 ° (左右方向からの日射） のと き に、 光の照射 領域 Aが非検出領域 E , Fの一方から外れた状態になる。 従って、 日 射方位 0 = ± 9 0 ° のと き には日射高度 0 力く 9 0 ° 〜 6 0 ° の範囲で は、 日射高度 0 が低下 して も、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 O Rの一方に ついては光の照射面積が変化せず、 他方のみ光の照射面積が増加する こ と になるが、 日射高度 0 力〈 6 0 。 以下になる と、 光の照射領域 Aが 非検出領域 E， Fの一方から外れて離れてい く ので、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rの一方の光の照射面積が減少し、 その減少分だけ、 他方 の光の照射面積が増加する こ と にな る。

一方、 第 2 5 図 （ d ) に示すよ う に、 日射方位 0 = 0 ° (前方から の日射） のと き には、 日射高度 0 = 6 0 ° になる と、 光の照射領域 A の後縁 （図示下縁） が光検出部 2 2 0 L , 2 2 O Rの後緣 （図示下縁 ) と一致するよ う になる。 従って、 日射方位 0 = 0 ° のと きには、 日 射高度 0が 9 0 。 - 6 0 ° の範囲では、 日射高度 0 が低く なるに従つ て、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 O Rに対する光の照射面積が増大するが 、 日射高度 0 の低下に伴って、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rの単位面 積当りの出力が、 s i n 0 に比例 して減少するので、 日射高度 0が 9 0 ° ~ 6 0 ° の範囲では、 光の照射面積の増大と単位面積当りの出力 の減少とが相殺 し合って、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rの出力変化が 少な く なる。

し力、し、 日射方位 ø = 0 ° のと きには、 日射高度 0 力《 6 0 ° 以下に なる と、 光検出部 2 2 O L , 2 2 O Rに対する光の照射面積が増大せ ずに一定になるので、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rの出力が s i η θ に比例 して減少 し、 日射強度 （日射熱負荷） に対応 した出力が得られ る。

また、 日射光が日射セ ンサ 1 1 の水平左右方向 （日射高度 0 =約 0 。 , 方位 ø = ± 9 0 。 ） 力、ら入射する状態にな っ たと きに、 第 2 6 図 ( a ) , ( b ) に示すよ う に、 一方の光検出部 2 2 0 L又は 2 2 0 R の全面が光の照射領域 Aに入る。 更に、 日射光が日射セ ンサ 1 1 の水 平前方 （日射高度 0 =約 0 ° , 方位 0 = 0 ° ) から入射する状態にな つたと きに、 第 2 6 図 （ c ) に示すよ う に、 光の照射領域 Aの前緣 （ 図示上縁） が光検出部 2 2 0 L , 2 2 O Rの前緣 （図示上縁） に一致 した状態と なる。 尚、 日射セ ンサ 1 1 を自動車の前席側のダッ シュ ボ ー ドに設置する場合には、 日射セ ンサ 1 1 の後方からの日射光が自動 車の屋根で遮られて しま う ので、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 O Rの形状 も これを考慮した形状とすれば良い。

以上のよ う に構成された第 9 実施例の日射セ ンサ も、 ま た第 1 実施 例のごと く 、 自動車の前席側のダッ シ ュボー ドの上面に、 両光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rが左右に位置 した状態で水平に取り付け られる。 こ の自動車には、 第 1 実施例の第 9 図と 同様、 日射セ ンサの他、 外気 温セ ンサ、 室内気温セ ンサ、 冷却器 （図示せず） の後部温度を検出す るエバ後温セ ンサ、 エン ジ ン冷却水の温度を検出する水温セ ンサ、 各 種の操作ス ィ ッ チ （図示せず） を備えた操作パネル等が設け られ、 こ れらから入力されるデータを制御回路で演算処理 して、 空調装置の動 作を制御するよ う になっている。 尚、 こ の第 9 実施例で採用される検 出回路も、 ま た第 1 実施例と略同一であ り 、 空調制御の流れも、 また 第 1 実施例のフ ロ ーチ ャ ー ト （第 1 4 図参照） と同一である。

以上のよ う に構成された日射セ ンサ 1 1 の検出原理も、 また第 1 実 施例と同一であるが、 その出力値が以下のよ う に異なる。

例えば、 日射光が左側から入射した場合には、 右側の光検出部 2 2 O Rの方に日射光が多 く 当たるため、 右側の光検出部 2 2 O Rの光電 流 I R ( V R ) が左側の光検出部 2 2 Lの光電流 I L ( V L ) よ り も 大き く な り、 左側から 日射光がどの程度当た っているかが分かる。 本 発明者の測定結果によれば、 第 2 7 図 （ a ) , ( b ) ， （ c ) に示す よ うな左右出力特性が測定されている。 こ の第 2 7 図は垂直入射光 （ 日射高度 0 = 9 0 ° ， 方位 ξό = 0 ° ) の と き の光電流 I L , I R の値を 1 . 0 と した場合の出力比率で表されている。

ま た、 第 2 8 図に示すよ う に、 日射強度は、 左右の光電流 I L . I R の合計値と して求められ、 日射光の強さ に比例する。 一方、 日射高度 0 に対する出力特性は、 第 2 9 図に示されている。 この第 2 9 図は、 垂直入射光 （日射高度 θ = 9 0 ° , 方位 0 = 0 ° ) の と き の光電流 I L , I R の合計値 （ I L + I R ) を 1 . 0 と した場合の出力比率で表さ れている。 こ の第 2 9 図において、 日射高度 0 = 0 ° のと き に、 0 . 2 の出力が得られる理由は、 天空日射 （雲等による散乱光） が存在す るためである。

こ の第 2 9 図の出力特性の特徴は、 日射高度 0が例えば 6 0 ° 以下 の範囲 （車室内の日陰の割合が比較的少ない範囲） では、 日射高度 0 が高 く なるに従って、 出力がほぼ正弦曲線状に増加するが、 日陰の割 合が多 く なる例えば 6 0 ° 付近から出力の増加率が頭打ちにな り、 7 0 ° 〜 8 0 ° 付近から出力が逆に低下するよ う になる。 このよ う な出 力特性は、 日射セ ンサ 1 1 を自動車の空調制御に用いる場合に好適 し 、 日射高度 0 が高 く なるほど、 車室内が自動車の屋根で曰陰になる割 合が増えるので、 日射高度 0 が例えば 6 0 ° 以上では、 日射高度 0が 高 く なっても、 車室内の日射熱負荷が増えないと いう 自動車特有の事 情を正確に反映 した理想的な出力特性になり 、 実際の車室内の日射熱 負荷に適応した快適な空調制御が可能となる。 こ のよ う な理想的なセ ンサ出力特性は、 左右の光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 R にス リ ッ 卜状の 非検出領域 E , Fを形成する こ と によ っ て得られた ものであ る。

これに対し、 第 9 実施例と は異な り 、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 R に非検出領域 E ， Fを設けない構成 （領域 E , F で も光を検出する構 成） と した場合には、 日射高度 0 力く 6 0 ° 以上にな ったと きで も、 引 き続き、 出力が正弦曲線状に増加する特性を示 して しま い、 車室内の 日射熱負荷を正確に反映した出力を得る こ とができない。

また、 第 9 実施例では、 左右の光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rは同一 平面内に設け られているので、 日射セ ンサ 1 1 の出力特性に方位依存 性が無く なり 、 方位 0が変化 しても、 前述した第 2 9 図の出力特性の 変動幅が少な く 、 車室内の日射熱負荷を反映した日射強度の検出が可 能である。 以上説明 した第 9 実施例でも、 また、 左右の光検出部 2 2 O L , 2 2 O Rを同一平面内に設けているので、 ステ ッ プ 1 0 2 で算出 した左 右の日射熱負荷 Q SL, Q SRは、 方位依存性を示さず、 方位 øが変化 し ても、 精度の高い値が求められる。 こ のため、 左右の日射熱負荷 Q SL , Q SRを合計する と 、 車両が日射光によ って受ける車室内の全日射熱 負荷 Q S にほぼ一致 し、 Q S = Q SL+ Q SRとみなせる。

しかも、 第 9 実施例では、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 O Rの所定位置 に非検出領域 E , Fを設けてい るので、 車室内が自動車の屋根で日陰 になる割合が増える 日射高度 0 の範囲 （例えば 6 0 ° 以上） では、 日 射高度 0が高 く な つて も、 光検出部 2 2 0 L ， 2 2 0 Rの合計出力の 増加率が頭打ちにな り 、 7 0 ° ~ 8 0 ° 付近から逆に低下する と いう 出力特性が得られる。 こ のため、 日射高度 0が例えば 6 0 ° 以上では 、 曰射高度 0が高く なつて も、 車室内の日射熱負荷があま り増えない と いう 自動車特有の事情を正確に反映 した理想的な出力特性が得られ 、 実際の車室内の日射熱負荷に適応 した快適な空調制御が可能となる すなわち、 光検出部に非検出領域を形成する こ と によ り 、 光検出部 に照射される 日射光の総被照射面積が変化する こ と によ つて、 日射光 の熱量を測定する こ とができ る。

以上説明 した第 9 実施例では、 自動車特有の事情を考慮 して、 日射 高度 0が 6 0 ° 以上のと き に、 光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rの合計出 力の増加率が頭打ちになるよ う に出力変化特性を補正 しているが、 こ の補正範囲は、 日射セ ンサ 1 1 が設置される車種や、 その他の設置場 所の事情に応じて適宜変更 して も良いこ と は言う までもない。

例えば、 左右方向からの日射に対 して補正範囲を拡大する場合には 、 非検出領域 E ， F間の間隔 m [第 2 6 図 （ d ) 参照] を小さ く し、 反対に、 補正範囲を狭める場合には非検出領域 E , F間の間隔 mを大 き く すれば良い。 また、 補正度合を変更するには、 日射高度 0 の高低 に拘らず、 常時日射光が当たっている範囲の比率を変更すれば良い。 この場合、 補正度合を大き く するには、 例えば光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 R間の間隔 b を大き く すれば良 く 、 反対に、 補正度合を小さ く す るには例えば光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 R間の間隔 b を小さ く すれば 良い。

—方、 前方からの日射に対 して補正範囲を拡大する場合には、 非検 出領域 E， F よ り も後方 （図示下方） の検出領域の幅 p [第 2 6 図 （ d ) 参照] を大き く し、 反対に、 補正範囲を狭める場合には p を小さ く すれば良い。 また、 補正度合を変更するには、 p に対する非検出領 域 E， Fの長さ q の比率を変更すれば良い。 この場合、 補正度合を大 き く するには P に対する q の比率を小さ く すれば良 く 、 反対に、 補正 度合を小さ く するには p に対する q の比率を大き く すれば良い。

尚、 本発明は、 上記実施例に限定されず、 第 3 0 図に示す本発明の 第 1 0 実施例のよ う に、 第 1 実施例と同 じ構造の 2 個の光セ ンサ素子 1 2 a , 1 2 b を組み合わせて、 合計 4 個の光検出部 2 2 0 L , 2 2 O R , 2 2 O F , 2 2 O Rを同一平面内に配置する構成と して も良い 。 この場合、 一方の光セ ンサ素子 1 2 b を、 光検出部 2 2 0 F , 2 2 O Rが前後に位置するよ う に配置すれば、 全光検出部 2 2 0 L , 2 2 O R , 2 2 0 F , 2 2 0 Rの合計出力特性が全方位 （ 0 ° ~ 3 6 0 ° ) で完全に一致するよ う にな り 、 方位依存性が完全に無 く なる。

こ の第 1 0 実施例の構成に代えて、 第 3 1 図に示す本発明の第 1 1 実施例のよ う に、 2 つの光セ ンサ素子 1 2 a , 1 2 b を一体化 した構 成、 即ち、 同一の透明基板 6 0 の下面に合計 4 個の光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 R , 2 2 0 F , 2 2 0 Rを形成すれば、 更に良好な空調制御 が可能となる。

尚、 上記各実施例では、 光検出部 2 2 L , 2 2 R , 2 2 0 L , 2 2 O R , 2 2 0 F , 2 2 0 R と光導入孔 2 4 の形状を矩形状に形成した が、 第 3 2 図に示す本発明の第 1 2 実施例のよ う に、 光導入孔 2 8 0 を円形状に形成 し、 これに対応 して、 左右の光検出部 2 8 1 L ， 2 8 1 Rを半円形状に形成 して も良い。 こ のよ う な点対称の構成にする こ と によ り 、 更に方位依存性のない構成とする こ とができ る。 この場合 、 各光検出部 2 8 1 L , 2 8 1 R の所定位置に、 光導入孔 2 8 0 の形 状に対応する円弧状の非検出領域 Gを形成すれば、 第 9 実施例と同 じ 出力特性等、 所望の特性が得られる。 勿論、 光検出部と光導入孔の形 状は矩形状、 円形状に限定されず、 これ以外の形状であっても良いこ と は言う までもな く 、 要は、 各光検出部の所定位置に、 光導入孔の形 状に対応する形状の非検出領域を形成すれば良い。

また、 光検出部の数も 2 個に限定されず、 例えば、 第 3 3 図に示す 本発明の第 1 3 実施例のよ う に、 3 つの扇形の光検出部 2 8 2 a , 2 8 2 b , 2 8 2 c を組み合わせて 3 方向の日射熱負荷を独立して検出 でき るよ う に しても良 く 、 或は、 第 3 4 図に示す本発明の第 1 4 実施 例のよ う に、 4 つの扇形の光検出部 2 8 3 a , 2 8 3 b , 2 8 3 c , 2 8 3 d を組み合わせて、 4 方向の日射熱負荷を独立して検出でき る よ う にて も良い。 これら第 1 3 及び第 1 4 実施例において も、 各光検 出部 2 8 2 a ~ 2 8 2 c ， 2 8 3 a 〜 2 8 3 d の所定位置に、 光導入 孔 2 8 0 の形状に対応する円弧状の非検出領域 Gを形成している。

以上説明 した各実施例では、 各光検出部を非検出領域で完全に分断 せずに、 一部に検出領域 （導通領域） を残すよ う に しているが、 各光 検出部を非検出領域で完全に分断 した構成と して も良 く 、 この場合で も、 各光検出部の非検出領域の両側の光検出信号を合計すれば、 上記 各実施例と ほぼ同 じ出力が得られる。

また、 前記第 1 実施例の光セ ンサ素子 1 2 は、 裏面電極 2 7 を共通 入力電極と し、 透明導電膜 2 5 L , 2 5 Rを左右に分割 して、 各透明 導電膜 2 5 L , 2 5 Rから出力信号を取り 出すよ う に したが、 これと は反対に、 第 3 5 図に示す本発明の第 1 5 実施例のよ う に、 透明導電 膜 2 5 を共通入力電極と し、 裏面電極 2 7 L , 2 7 Rを左右に分割 し て、 各裏面電極 2 7 L , 2 7 Rから出力信号を取り 出すよ う に して も 良い。

尚、 上記各実施例では、 複数の光検出部 2 2 L , 2 2 R ( 2 2 0 L , 2 2 O R ) を半導体製造技術によ り 1 チ ッ プ化しているので、 各光 検出部 2 2 L , 2 2 R ( 2 2 0 L , 2 2 0 R ) の出力特性にばらつき が無く なる と共に、 日射セ ンサ 1 1 の部品点数 · 組立工数も削減でき る利点がある。 しか しながら、 本発明は、 別々のチ ッ プで形成された 複数の受光素子 （光検出部） を組み合わせて構成して も良 く 、 こ の場 合でも、 本発明の所期の目的を達成でき る。

また、 上記各実施例では、 透明基板 2 1 の上面に遮光膜 2 3 (遮光 手段） を形成し、 透明基板 2 1 の下面に光検出部 2 2 L , 2 2 R ( 2 2 0 L , 2 2 O R ) を形成しているが、 基板の上面に複数の光検出部 を設け、 この光検出部の上方に間隔をあけて光導入孔付きの遮光板 （ 遮光手段） を平行に配置する構成と しても良い。 この場合、 遮光板と 光検出部との間に透明な充塡剤 （ シ リ コ ー ン， エポキシ等） を充塡す れば、 こ の充塡剤によ り 日射光を屈折させて光検出部へ入射させる こ とができ、 充塡剤が上記各実施例の透明基板 2 1 , 6 0 と同 じ光学的 作用を果たすよ う になる。

また、 第 9 実施例では、 日射セ ンサ 1 1 を水平に取り付けているが 、 日射セ ンサ 1 1 を車両前方に少し傾けて、 日射光の入射仰角を大き く するよ う に して も良い。 また、 遮光手段は光導入孔 2 4 付きの遮光 膜 2 3 (遮光板） に限定されず、 例えば基板に垂直に設けられた 1 又 は 2 以上の遮光壁で構成 しても良い。

また、 第 9 実施例では、 光セ ンサ素子 1 2 を、 上面中央部分を除き 、 遮光性のモール ド樹脂 1 3 によ り モール ド して、 透明基板 2 1 の側 面や下面から光が侵入しないよ う に したが、 例えば前述 した第 6 実施 例 （第 1 9 図参照） と同 じ く 、 本発明の第 1 6 実施例のよ う に、 光セ ンサ素子 1 2 全体 （上面も含む） を透明な シ リ コ ー ン樹脂等の透明モ 一ル ド樹脂でモール ド して、 光セ ンサ素子 1 2 の上面と透明ホルダ 1 4 との間の隙間に透明モール ド樹脂を充塡するよ う に して も良い。 こ の場合には、 透明基板 2 1 の側面や下面から光が侵入しないよ う に、 透明基板 2 1 の側面や下面も遮光膜で覆った り、 或は、 透明ホルダ 1 4 の周側面に遮光性を もたせるよ う にすれば良い。 こ のよ う な構成に よ って第 6 実施例と同様の効果を得る こ とができ る。

前述 した第 9 実施例では、 日射高度が 6 0 ° 以上でセ ンサ出力の增 加率が頭打ちになる検出特性をもたせる こ と によ って、 実際の車室内 の日射熱負荷に対応した快適な空調制御が可能にな っているが、 日射 熱負荷が最大になる 日射高度は、 日射セ ンサが設置される車種や設置 場所によって、 例えば 4 0 ° 〜 6 0 ° の範囲で変化する。 また、 第 3 6 図に、 ある車種の理想的な熱負荷特性を示すが、 この例では、 日射 高度 6 0 ° で日射熱負荷 （セ ンサ出力） 力《ピー ク にな り 、 こ の ピー ク を過ぎる と 日射高度の上昇と と もに日射熱負荷が低下し、 日射高度 9 0 ° でピーク値の 8 割程度 （これも車種によ って異なる） になる方が 、 よ り理想的な日射熱負荷特性に近付く こ とが確認されている。 従つ て、 さ らに快適な空調制御を実現するためには、

①日射高度 4 0 ° 〜 6 0 ° の範囲で出力 ピー ク を車種に応 じて設定 する こ と、

②出力 ピー クを越えた領域でセ ンサ出力が低下する こ と、

の 2 条件が必要となる。

前述した第 9 実施例の光検出部 2 2 O L , 2 2 O Rのパター ン （以 下 「光検出部パター ン」 と いう ） の場合でも、 第 2 6 図 （ d ) の mの 値を小さ く する こ と によ って、 上記①， ②の条件を満たすこ と は可能 であるが、 光セ ンサ素子 1 2 のサイ ズや光導入孔 2 4 のサイ ズが一定 のと きには、 絶対出力が低下して しま い、 ノ イ ズによる誤検出等の問 題が生じる可能性がある。

この問題を解決するために、 素子面積を有効に利用 し、 絶対出力の 低下を極力抑えた理想的な日射熱負荷特性に近い光検出部パタ ー ンを 創作したので、 その設計法を説明する。 まず、 設計の基本式は次式で 表される。

出力電流 （ 0 ) °=光検出部受光面積 （ 0 ) X s i η θ 実際の出力電流は、 上式に単位面積当 り の出力電流値等を掛け合わ せて得られる。 上式の中で、 s i n 0 に関 しては、 その特性を変化させ る こ と は物理的に不可能であるので、 実際の日射熱負荷特性にセ ンサ 出力を近付けるためには、 光検出部受光面積の日射高度依存性を意図 的に変化させる必要がある。 例えば、 第 3 6 図のよ う な日射熱負荷特 性の場合、 上式を用いて逆算する と、 日射高度の変化に応じて第 3 7 図のよ う な光検出部受光面積の変化が必要になる。 この第 3 8 図のデ 一夕 と前記 （ 3 ) 式とを用いて設計すれば、 理想的な光検出部パター ン （又は遮光膜パター ン） が求められる。

こ こで、 第 3 7 図に示されている光検出部受光面積の変化を 2 つの 領域に分けて考える と、 第 1 領域は日射高度 9 0 ° で日射光が照射さ れる領域であ り 、 日射高度が低く なつても、 受光面積は減少せず、 一 定である。 この第 1 領域は、 出力の絶対値を決定するため、 出来る限 り面積を大き く する必要がある。 これに対 し、 第 2 領域は日射熱負荷 特性を左右する領域であ り 、 日射高度 9 0 ° ではこ の領域の受光面積 が 0 であ り、 日射高度が低く なるに従って受光面積が増加する領域で ある。 こ の第 2 領域を適正に確保すれば、 前記①， ②の条件を満たす こ とが可能となる。

後述する各実施例は、 光セ ンサ素子のサイ ズを有効利用するために 、 上記第 2 領域の確保の仕方を 2 通りの考え方で設計 した ものである まず 1 つめの方法は、 光導入孔の外側における光セ ンサ素子を有効 利用 していない遮光膜に、 サイ ドス リ ツ 卜を設けて、 第 2 領域を補助 する方法であ り 、 これを具体化 した ものが第 3 8 図及び第 3 9 図に示 す本発明の第 1 7 実施例である。

こ の第 1 7 実施例では、 矩形状の光導入孔 2 4 の左右両側に、 所定 間隔を開けて 2 本のサイ ドス リ ッ ト 9 1 L , 9 1 Rを平行に形成し、 これら各サイ ドス リ ツ 卜 9 1 L , 9 1 R と光導入孔 2 4 との間隔 gを 光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rの幅 wと一致させている。 これによ つて 、 第 3 9 図 （ a ) , ( d ) に示すよ う に、 日射高度 0 = 9 0 ° 又は日 射方位 0 = 0 ° のと き には、 各サイ ドス リ ツ 卜 9 1 L , 9 1 Rを通過 した日射光の照射領域 Bが光検出部 2 2 0 L , 2 2 0 Rの外側に位置 し、 一方、 日射高度 0 力 9 0 ° よ り も低いと き には、 日射方位 øが左 右いずれかに傾 く と、 第 3 9 図 （ b ) , ( c ) に示すよ う にサイ ドス リ ッ ト 9 1 L , 9 1 Rを通過 した日射光の照射領域 Bのいずれか一方 が光検出部 2 2 0 L又は 2 2 O Rにオーバーラ ッ プ して受光面積を增 加させ、 前述 した第 2 領域を確保する ものであ る。

上記第 1 7 実施例では、 サイ ドス リ ッ 卜 9 1 L , 9 1 Rを光導入孔 2 4 の左右両側に設けたが、 光導入孔 2 4 の前後両側にも設けるよ う に しても良い （この場合には光検出部 2 2 O L , 2 2 O Rの前後方向 の寸法を長 く する必要がある） 。 更に、 光導入孔 2 4 の左右前後の 4 方向に設ける 4 つのサイ ドス リ ッ 卜 を互いに連続させて 1 つの枠状ス リ ツ ト を形成するよ う に して も良い。 勿論、 設置場所によ っては、 光 導入孔 2 4 の前後両側のみにサイ ドス リ ッ トを設けた り 、 或は光導入 孔 2 4 の 3 方向にサイ ドス リ ッ 卜 を設けるよ う に して も良いこ と は言 う までもない。

また、 第 2 領域を確保する 2 つめの方法と して、 第 4 0 図乃至第 4 2 図に示す本発明の第 1 8 実施例がある。 この第 1 8 実施例では、 遮 光膜 2 3 に四角形の枠状ス リ ッ ト 9 2 を形成し、 こ の枠状ス リ ッ ト 9 2 の内側に、 四角形の光導入孔 9 3 を形成する一方、 光検出部 9 4 L ， 9 4 Rに、 上記枠状ス リ ッ 卜 9 2 と同形状の非検出領域 9 5 を形成 している。 各光検出部 9 4 L , 9 4 Rにおける非検出領域 9 5 の内側 部分 L i nと外側部分 R ou t は、 細い接続部 9 6 で電気的に接続されて いる。

こ の第 1 8 実施例では、 第 4 1 図 （ a ) に示すよ う に、 日射高度 0 = 9 0 ° のと きには、 枠状ス リ ッ 卜 9 2 を通過 した日射光の照射領域 Sが光検出部 9 4 L , 9 4 Rの非検出領域 9 5 内に位置 し、 内側の光 導入孔 9 3 を通過 した日射光の照射領域 Tのみが光検出部 9 4 L , 9 4 R の内側部分 L i n, R i nにオーバーラ ッ プする （斜線が重複する部 分が光検出部 9 4 L . 9 4 Rの受光領域である） 。 そ して、 日射高度 Θ が 0 ° から低く なるに従って、 枠状ス リ ッ 卜 9 2 を通過 した日射 光の照射領域 Sが徐々 に光検出部 9 4 L , 9 4 Rに入り込み、 第 4 1 図 （ b ) . ( d ) に示すよ う に、 日射高度 0 = 6 0 ° で日射方位 = 0 ° 又は 9 0 ° のと き には、 照射領域 Sの対向する 2 辺部 （照射領域 Sの 1 / 2 に相当） が完全に光検出部 9 4 L , 9 4 R内に入り込んだ 状態になる （図示はしないが、 日射方位 ø = 1 8 0 ° , 2 7 0 ° のと き も同 じである） 。

この場合、 日射高度 0 = 9 0 ° ~ 6 0 ° の範囲では、 内側の光導入 孔 9 3 を通過 した日射光の照射領域 Tの全体が常に光検出部 9 4 L , 9 4 Rの受光領域内に収ま り、 内側の光導入孔 9 3 が前述 した第 1 領 域を確保する働きをするよ う になる。 また、 日射高度 0 = 9 0 ° ~ 6 0 ° の範囲では、 日射高度 0が低 く なるに従って、 外側の枠状ス リ ッ 卜 9 2 を通過 した日射光の照射領域 Sが徐々 に光検出部 9 4 L , 9 4 Rに入り込み、 受光面積を増加させて前述 した第 2 領域を確保する働 きをするよ う になる。

と こ ろで、 上記第 1 8 実施例では、 第 2 領域を確保するための枠状 ス リ ッ 卜 9 2 が四角形状であるため、 日射光が斜め横方向から入射す る場合 （日射方位 0 ≠ 0 ° , 9 0 。 ， 1 8 0 ° , 2 7 0 ° の場合） に は、 第 4 1 図 （ c ) に示すよ う に、 日射光の照射領域 Sの 4 辺部が光 検出部 9 4 L , 9 4 Rに部分的にオーバーラ ッ プ した状態にな り 、 日 射方位 øの相違によ って受光面積が若干相違 して、 僅かながら方位依 存性が生じる （第 4 2 図参照） 。

こ の方位依存性を無 く すこ とを優先する場合には、 第 4 3 図乃至第 4 5 図に示す本発明の第 1 9 実施例のよ う に、 枠状ス リ ッ 卜 9 7 と光 導入孔 9 8 を円形に形成する と共に、 光検出部 1 1 1 L， 1 1 1 R と これに形成する非検出領域 1 1 2 も円形に形成すれば良い。

こ の第 1 9 実施例において も、 第 4 4 図 （ a ) に示すよ う に日射高 度 6 = 9 0 ° のと き に、 枠状ス リ ッ 卜 9 7 を通過 した日射光の照射領 域 Sが光検出部 1 1 1 L， 1 1 1 Rの非検出領域 1 1 2 内に位置 し、 内側の光導入孔 9 8 を通過 した日射光の照射領域 Tのみが光検出部 1 1 1 L , 1 1 1 Rの内側部分 L i n , R i nにオーバ一ラ ッ プする。 そ し て日射高度 0 が低く なるに従って、 外側の枠状ス リ ッ ト 9 7 を通過 し た日射光の照射領域 Sが徐々 に光検出部 1 1 1 L , 1 1 1 Rに入り込 み、 受光面積を増加させて前述 した第 2 領域を確保する ものであるが 、 こ の第 1 9 実施例では、 第 2 領域を確保するための枠状ス リ ッ ト 9 7 が円形であるため、 第 4 5 図 （ b ) , ( c ) , ( d ) に示すよ う に 、 日射高度 0が同一であれば、 日射方位 øが異な って も、 受光面積が 同一にな り、 方位依存性が完全に無く なる （第 4 5 図参照） 。 但し、 絶対出力電流値 （受光面積） は、 前記第 1 8 実施例のよ う な四角形に 比べる と、 若干低下する。

と こ ろで、 上述 した第 1 7 〜第 1 9 実施例のよ う に、 第 2 領域を確 保するためにサイ ドス リ ツ 卜 （又は枠状ス リ ツ 卜） を設ける と、 左右 の光検出部の出力差が'减少して、 日射方位 ø の検出精度は若干低下す るかも しれないが、 サイ ドス リ ッ ト （又は枠状ス リ ッ 卜） を設ける こ と によ って、 これを設けない ものよ り も、 左右の光検出部の合計出力 の変化特性を実際の車室内の日射熱負荷特性にさ らに近付ける こ とが でき る。

また、 サイ ドス リ ツ 卜 （又は枠状ス リ ツ 卜） を設ける場合、 左右の 光検出部の出力差を増大させるには、 第 4 6 図に示す本発明の第 2 0 実施例のよ う に、 各光検出部 1 1 1 L ， 1 1 1 Rの内側部分 L in, R i nを、 細い接続部 1 1 3 に よ り互いに反対側の外側部分 R 0 u t , L out に電気的に接続すれば良い。

つま り 、 L in+ R out と R in+ L out との出力差によ って左右の出 力差を求め、 日射方位 ø を精度良く 検出する ものであ る。 こ のよ う に すれば、 第 2 領域の確保と 日射方位 øの検出精度向上とを両立させる こ とができ る。 上記第 2 0 実施例のよ う な左右の出力差の求め方は前 述 した第 1 7 , 第 1 8 実施例についても同様に適用でき る。

また、 第 4 7 図に示す本発明の第 2 1 実施例のよ う に、 各光検出部 1 2 1 L , 1 2 1 Rを同心状に 3 分割 して 3 つの光検出領域 L 1， L 2, L 3. R 1. R 2, R 3 を形成し、 中間の光検出領域 L 2, R 2 を互いに反対 側の光検出領域 R 1. R 3, L 1, L 3 に電気的に接続するよ う に して も良 い。 この場合、 光検出部 1 2 1 L , 1 2 1 Rのパター ンと遮光膜 1 2 0 のパタ ー ンとの位置関係や寸法関係を第 4 7 図に示すよ う に設定し 、 L 1 + R 2 + L 3 と R l + L 2 + R 3 との出力差によ って左右の出 力差を求めるよ う にすれば、 日射方位 ø を更に精度良 く 検出する こ と ができ る。

しか し、 第 4 6 図や第 4 7 図のよ う に光検出部パタ ー ンの一部を左 右入れ替えな く て も、 第 4 8 図に示す本発明の第 2 2 実施例のよ う に 、 光検出部パタ ー ンと遮光膜パター ン と の寸法関係を変更すれば、 左 右の光検出部 1 2 2 L , 1 2 2 Rの出力差を増大させる こ とができ る 。 こ の第 2 2 実施例では、 遮光膜 1 2 3 の光導入孔 1 2 4 の径を光検 出部 1 2 2 L ， 1 2 2 Rの外側検出領域 R out , L out の内径よ り も 大き く する こ とで、 左右の光検出部 1 2 2 L , 1 2 2 Rの出力差を增 大させるよ う に している。 尚、 第 4 6 図， 第 4 7 図および第 4 8 図の 実施例の光検出部パター ンと遮光膜パタ ー ン と を適宜組み合わせて も 良い。 但 し、 本発明は、 必ず し も左右の出力差を求める必要はな く 、 光検 出部全体の合計出力の変化特性を実際の車室内の日射熱負荷特性に合 わせた設計にすれば、 車室内の空調快適性を確保でき る。 これを具体 化 した ものが第 4 9 図に示す本発明の第 2 3 実施例である。

こ の第 2 3 実施例の光検出部パタ ー ンは、 前述 した第 9 実施例の も のを変形 した ものであ り、 左右の光検出部 2 2 0 L , 2 2 O Rを連続 形成して、 光検出部 3 2 0 と した点に特徴がある。 この場合でも、 左 右の光検出部 3 2 0の合計出力は第 9 実施例の ものと実質的に同一と な り 、 第 9 実施例と同程度の空調快適性を確保でき る。 尚、 こ の第 2 3 実施例では、 左右の出力差を検出 しないため、 2 つの電極 3 1 , 3 2 を設ければ良い。

以上説明 した各実施例以外に も、 第 5 0 図及び第 5 1 図に示すよ う に、 種々 の形状の光検出部パター ン と遮光膜パター ンの組み合わせが 考え られる。 これら第 5 0 図及び第 5 1 図において、 斜線で示す領域 が、 日射高度 9 0 ° のと き に遮光膜の光導入孔を通過 した日射光の照 射領域である。

例えば、 日射高度が所定高度以上の範囲でセ ンサ出力の増加率が頭 打ちになるよ う にするには、 日射光の入射方向によ って、 光検出部の 総被照射面積が変化すれば良い。 すなわち、 第 5 0 図 （ a ) ， ( b ) ， ( c ) に示すよ う に、 日射高度が所定高度以上の範囲で日射光の照 射領域 （斜線部分） の一部が光検出部 1 2 5 a ， 1 2 5 b , 1 2 5 c からはみ出すよ う にする と共に、 こ の日射高度の範囲で、 日射高度が 低下するに従って、 光検出部 1 2 5 a ， 1 2 5 b , 1 2 5 c に当たる 日射光の照射面積 （受光面積） が増加するよ う に構成 したり 、 或は、 第 5 0 図 （ d ) 〜 ( g ) に示すよ う に、 光検出部 1 2 5 d 〜 l 2 5 g 内に光を検出 しない非検出領域 Hを設けるよ う にすれば良い。 勿論、 上述 した 2 つの手法を組み合わせた ものでも良い （第 9 実施例がこれ に相当する） 。 また、 第 5 0 図 （ d ) は、 遮光膜の光導入孔 （日射光の照射領域） を二重にする こ と によ り 、 日射高度や日射方位の変化による受光面積 の変化率を大き く した ものであ り 、 第 5 0 図 （ e ) は、 前述 した第 4 6 図， 第 4 7 図の実施例と同 じ く 、 光検出部 1 2 5 e のパター ンの一 部を左右入れ替えて、 左右の出力差を増大させるよ う に した ものであ る。

一方、 第 5 1 図は、 前述 した第 4 8 図の実施例と同 じ く 、 光検出部 1 2 6 a ~ 1 2 6 hを左右に分割せずに 1 つに した ものである。 こ の 場合で も、 第 3 6 図 （ a ) 〜 ( e ) に示すよ う に、 日射高度が所定高 度以上の範囲で日射光の照射領域の一部が光検出部 1 2 6 a 〜 1 2 6 e 力、らはみ出すよ う に構成した り 、 或は、 第 5 1 図 （ e ) ~ ( h ) に 示すよ う に、 光検出部 1 2 6 e ~ l 2 6 h内に光を検出 しない非検出 領域 Hを設けるよ う に構成すれば、 セ ンサ出力の変化特性を実際の車 室内の日射熱負荷特性に合わせる こ とができ る。

と こ ろで、 日射高度が低 く なるに従って、 入射光量その ものが低下 するのに加え、 光セ ンサ素子 1 2 の上面での反射光量が増加するので 、 日射高度の低下に伴な つてセ ンサ出力が低下して、 検出精度が悪 く なる。 従って、 何等かの対策を採らないと、 日射高度 0 ° 近 く の日射 光を精度良 く 検出する こ と は困難である。

これを解決するには、 第 5 2 図に示す本発明の第 2 4 実施例のよ う に、 光セ ンサ素子 1 2 の上方に ドーム状の レ ンズ 1 3 0 を配置すれば 良い。 この レ ンズ 1 3 0 は、 例えばポ リ カーボネー 卜樹脂、 ア ク リ ル 樹脂等の透明樹脂やガラ スによ り形成され、 上面側に凸面部 1 3 0 a が形成され、 下面側に凹面部 1 3 0 bが形成されている。 こ の レ ン ズ 1 3 0 は、 焦点距離が無限大にな っていて、 光導入孔 2 4 へ向かう 日 射光の光束が平行に屈折されるよ う に設計されている。

この レ ンズ 1 3 0 に日射光が入射する場合、 第 5 2 図に示すよ う に 日射光は上面部 （凸面部 1 3 0 a ) と下面部 （凹面部 1 3 O b ) でそ れぞれ屈折して光導入孔 2 4 に導かれる。 これによ り 、 透明基板 2 1 (光セ ンサ素子 1 2 の上面） への日射光の入射仰角 0 2 が実際の日射 高度 0 よ り も大き く な り 、 透明基板 2 1 上面での反射光量を減少させ る こ とができて、 低高度日射時のセ ンサ出力を大き く する こ とができ 、 その分、 低高度日射時の検出精度を向上させる こ とができて、 日射 高度 0 ° 近 く の日射光も検出可能になる。

この場合、 日射光が入射する透明基板 2 1 は屈折率が空気の屈折率 よ り も大き いため、 こ の透明基板 2 1 の上面で も入射光が屈折される

。 これによ り 、 光電変換膜 2 6 への日射光の入射仰角 0 3 は、 透明基 板 2 1 への日射光の入射仰角 0 2 よ り も更に大き く な り 、 透明基板 2

1 も、 レ ンズ 1 3 0 と同 じ く 、 低高度の日射光のセ ンサ出力を増大さ せる役割を果たす。

しか しながら、 本発明は、 遮光膜 2 3 と光電変換膜 2 6 との間に介 在部材 （透明基板 2 1 ) を介在させずに、 遮光膜 2 3 (遮光手段） と 光電変換膜 2 6 (光検出部） との間を空間に して も良 く 、 この場合で も、 レ ンズ 1 3 0 を設ければ、 低高度日射時のセ ンサ出力を大き く す る こ とができ る。

尚、 入射光を屈折する光学素子は第 5 2 図に示された レ ンズ 1 3 0 に限定されず、 第 5 3 図に示すよ う なフ レネ ル レ ンズ 1 3 1 を用いた り、 或は第 5 4 図に示すよ う なプリ ズム 1 3 2 を用いるよ う に しても 良い。

また、 レ ンズ 1 3 0 やフ レ ネル レ ンズ 1 3 1 については、 外周底面 1 3 0 c , 1 3 1 c で反射 した光がレ ンズ下面の凹面部 1 3 0 b ， 1 3 1 b へ到達する と、 この反射光が凹面部 1 3 0 b ， 1 3 1 bで光導 入孔 2 4 側へ屈折されて光電変換膜 2 6 へ侵入 して しま い、 検出精度 を低下させる原因となる。

そ こで、 この反射光の侵入を防ぐために、 上記実施例では、 第 5 2 図， 第 5 3 図に示すよ う に、 レ ン ズ 1 3 0 ( フ レネ ル レ ンズ 1 3 1 ) の外周底面 1 3 0 c ( 1 3 1 c ) を外周側に向けて下り傾斜させる こ と で、 外周底面 1 3 0 c , 1 3 1 c に当た った光がレ ンズ上面 （凸面 部 1 3 0 a , 1 3 1 a ) 側へ反射されるよ う にな っている。

こ の他、 外周底面 1 3 0 c , 1 3 1 c からの反射光の侵入を防ぐ手 段と して、 外周底面 1 3 0 c , 1 3 1 c をいわゆる シボ加工 （つや消 し加工） したり、 或は光の反射を減少させるよ う な着色処理 （例えば 光を吸収しゃすい色の塗料の塗布や二色成形等） を行う よ う に しても 良い。

次に、 このよ う な レ ンズを装着 した場合の光検出部パター ンや遮光 膜パター ンの設計方法を第 5 5 図及び第 5 6 図を用いて具体的に説明 する。 説明の便宜上、 光検出部パター ンと遮光膜パター ンは、 第 5 5 図に示すよ う に設計されている ものとする。

まず、 光セ ンサ素子 1 2 への入射仰角 0 2 は 次の （ 1 2 ) 式によ り算出される。

02 = ( 9 O - 0 L ) / 9 O X 0 + ^ L …… （ 1 2 )

( Θ L ； レ ン ズ 1 3 0 の変換角度， Θ 日射高度） また、 光検出部 1 3 5 の出力電流 I ( 0 ) は 次の （ 1 3 ) 式によ り算出される。

I ( Θ ) = c · S ( Θ ) · ( P · s in Θ 2 ) ( 1 3 ) こ こで、 S ( Θ ) は光検出部 1 3 5 の受光面積、 P - sin Θ 2 は光 セ ンサ素子 1 2 への単位面積当 り の入射強度、 c は入射強度 P - sin Θ 2 に対する光検出部 1 3 5 の発生電流密度である。

上記 （ 1 3 ) 式において、 S ( 0 ) が一定である とする と、 θ = Θ 2 = 9 0 ° で出力電流 I ( 0 ) が最大になる。 従って、 出力電流 I ( Θ ) が最大になる 日射高度 （以下 「 ピー ク仰角 j と いう ） Θ max を 9 0 ° よ り も小さ く するためには、 光検出部 1 3 5 に光を検出 しない非 検出領域 Hを形成した り （或は遮光膜パター ンの位置をずら した り ） する こ とで、 受光面積 S ( Θ ) を変化させる必要がある。 こ こでは、 第 5 5 図に示すよ う に、 円形の光検出部 1 3 5 に円環状 の非検出領域 Hを設け、 遮光膜の光導入孔の径を非検出領域 Hの外径 と同一に設定したモデルを用いて、 その受光面積変化の様子を説明す る。 このモデルについての受光面積比 S ( Θ ) / S ( Θ max ) の変化 は第 5 6 図に示されている。

こ のモデルでは、 第 5 5 図 （ a ) に示すよ う に 0 = 9 0 ° の と き に は、 入射光は内側の光検出部 1 3 5 のみに受光されるため、 受光面積 S ( Θ ) は内側にある受光面積 S 1 のみになる。 し力、 し、 第 5 5 図 （ b ) に示すよ う に 0 max ≤ Θ < 9 0 ° の範囲では、 受光面積 S ( Θ ) は、 内側の受光面積 S 1 に加え、 外側の受光面積 S 2( 0 ) が加算され るため、 出力電流 I ( 0 ) は、 0 = 9 0 ° のと き よ り も増加する。 更 に、 第 5 5 図 （ c ) に示すよ う に、 0 く 0 max のと き には、 入射光の —部が光検出部 1 3 5 の最外周を飛び出 して しま う ため、 外側の受光 面積 S 2(0 ) の増加が頭打ち傾向とな り 、 受光面積 S ( Θ ) は一定化 する。

以上のこ とから、 受光面積 S ( Θ ) は、

S ( Θ ) = S I + S 2(0 ) …… ( 1 4 )

と表すこ と がで き 、 日射高度 0 に よ っ て変化 しない S 1 と、 変化する S 2 ( 0 ) と に分離 して考え る こ と がで き る。

と こ ろで、 0 max ≤ Θ < 9 0 ° の と き に、 日射高度 0 によ り変化す る受光面積比 S 2(0 ) / S ( Θ max ) の変化率 a は、

a = S 2 ( Θ max ) / { S ί Θ max ) · ( 9 0 - θ max ) }

…… ( 1 5 )

と表される。 また、 日射高度 e によ り変化しない受光面積比 b は、 b = S 1 / S ( Θ max ) …… ( 1 6 )

と表される。 また、 日射高度 9 0 ° における出力比の低下率 α は、 α = 1 - I ( 9 0 ° ) ハ （ ax ) …… ( 1 7 )

と定義される。 これら a , b と レ ンズ 1 3 0 の変換角度 がピー ク仰角 0 max と 日射高度 9 0 ° における出力比の低下率 な に与える影響を第 5 7 図に 示 している。 例えば、 a， b ， の値を第 5 7 図 （ a ) の N o . 1

~ 3 のよ う に設定する と 、 出力比は第 5 8 図 （ b ) のよ う に変化する 。 ま た、 a , b ， の値を第 5 7 図 （ a ) の N o . 4 ~ 6 の よ う に 設定する と、 出力比は第 5 8 図 （ c ) のよ う に変化する。

従って、 a . b , の値を変更する こ と によ って、 ピー ク仰角 Θ max と 日射高度 9 0 ° における出力比の低下率 α を任意に変化させる こ と がで き る。

前述 した各実施例では、 遮光膜 2 3 と光電変換膜 2 6 (光検出部） とを透明基板 2 1 (介在部材） の上下両面に印刷パター ン等によ り形 成するよ う に したが、 第 5 8 図又は第 5 9 図に示す本発明の第 2 5 又 は第 2 6 実施例のよ う に構成 して も良い。

第 5 8 図の実施例では、 光検出部 1 4 0 と遮光手段たる遮光プレー ト 1 4 1 とを ドーム状の透明カバー 1 4 2 内に収納し、 こ の透明カバ 一 1 4 2 内に空気よ り も屈折率が大き い透明な介在部材 1 4 3 (例え ばガラ ス， 透明樹脂等） を充填 した ものである。

また、 第 5 9 図の実施例では、 透明カバ一 1 4 2 がな く 、 ケー ス 1 4 4 内に光検出部 1 4 0 と遮光プレー 卜 1 4 1 とを収納 し、 これらを 透明な介在部材 1 4 3 (例えばガラ ス， 透明樹脂等） でモール ド し た 構成とな っている。

—方、 第 6 0 図は本発明の第 2 7 実施例を示 した ものである。 こ の 実施例では、 透明基板 2 1 の上面に光電変換膜 1 5 0 のパター ンを形 成する と共に、 この光電変換膜 1 5 0 の上面に遮光膜 1 5 1 のバタ 一 ンを形成 し、 透明基板 2 1 の下面に入射光を反射する 日射方向変更手 段たる反射膜 1 5 2 を形成している。 この場合、 遮光膜 1 5 1 の光導 入孔 1 5 3 を通過 して透明基板 2 1 に入射 した光は、 反射膜 1 5 2 で 上方に反射されて、 光電変換膜 1 5 0 に下方から入射し、 セ ンサ出力 を発生する。 こ の ものでは、 光電変換膜 1 5 0 と遮光膜 1 5 1 とが重 な り合っているため、 両者間の位置ずれが全 く 発生 しな く なる利点が ある。

上記実施例では、 日射高度が 9 0 ° のと き に、 セ ンサ出力が発生 し な く なる。 そ こで、 日射高度が 9 0 ° のと き に も、 セ ンサ出力を発生 させるには、 第 6 1 図に示す本発明の第 2 8 実施例のよ う に、 遮光膜 1 5 1 の上面に更に光電変換膜 1 5 4 を形成すれば良い。

以上説明 した各実施例の光セ ンサ素子 1 2 は、 第 6 2 図に示す本発 明の第 2 9 実施例のよ う に、 セ ンサケース 1 6 0 内に上向き に固定さ れ、 リ ー ド 1 6 1 を介 して配線基板 1 6 2 に電気的に接続されている 。 この配線基板 1 6 2 には、 コネ ク タ 1 6 3 を有する信号取出 し線 1 6 4 が接続されている。 また、 光セ ンサ素子 1 2 の上方には レ ンズ 1 3 0 が装着され、 この レ ンズ 1 3 0 の上方に透明カバー 1 6 5 が被せ られている。

この場合、 透明カバー 1 6 5 は、 日射セ ンサの外観を良 く するため に装着された ものであるが、 この透明カバー 1 6 5 を省いて、 レ ンズ 1 3 0 の表面に均一厚さの着色透明層を塗料の塗布や二色成形等によ つて形成するよ う に しても良い。 これに対 し、 レ ンズ 1 3 0 全体を着 色樹脂や着色ガラ スで成形する と、 レ ンズ 1 3 0 の厚みが均一でない ため、 日射高度によ って光透過率が変化して しま い、 検出精度が低下 して しま う。 但 し、 第 5 4 図に示すよ う なフ レ ネ ル レ ンズ 1 3 1 は、 厚みがほぼ均一であるため、 着色樹脂や着色ガラ スで成形 しても良い と こ ろで、 上記各実施例の日射セ ンサは、 例えば自動車のダ ッ シ ュ ボ一 ド 1 6 6 の上面にフ ロ ン 卜 ガラ ス （図示せず） の近傍に位置 して 取り付け られるが、 自動車には屋根があるため、 日射セ ンサに入射す る光は車両前方から フ ロ ン 卜 ガラ スを透過 して く る光が多 く なる。

このよ う な事情を考慮 して、 第 6 3 図に示す本発明の第 3 0 実施例 では、 光セ ンサ素子 1 2 を車両前方に向けて傾斜させるよ う に取り付 けている。 これによ り 、 光セ ンサ素子 1 2 の上面に対する 日射光の入 射仰角を全般的に大き く する こ と ができて、 光セ ンサ素子 1 2 の上面 における光の反射を効果的に抑制する こ とができ、 レ ンズがな く て も 、 車両前方からの低高度入射光を精度良 く 検出する こ とができ る。

参考までに、 光セ ンサ素子 1 2 の傾斜角 と出力比との関係の一例を 第 6 4 図に示す。 この第 6 4 図の例では、 日射高度が 8 0 ° 〜 9 0 ° の範囲で出力比が僅かに増加する傾向があるが、 光検出部パタ ー ンと 遮光膜パター ンを適宜変更すれば、 こ の傾向を改善する こ とができ る 尚、 上記実施例では、 光セ ンサ素子 1 2 のみを車両前方に向けて傾 斜させたが、 第 6 5 図に示す本発明の第 3 1 実施例のよ う に、 日射セ ンサ全体を車両進行方向に向けて傾斜させるよ う にダッ シ ユボー ド 1 6 6 に取り付けても良い。

と ころで、 一般の乗用車は、 前面のフ ロ ン ト ガラ スよ り も側面の ド ァの窓ガラ スの面積が大き いため、 日射光から車両が受ける熱量 （以 下 「車両受熱量」 と いう ） は、 前面よ り も側面から受ける 日射光の影 響を強く 受ける。 従って、 前方日射と側方日射とを同等に取り扱った のでは、 車両受熱量を精度良 く 検出する こ とができない。

これを解決するには、 第 6 6 図に示す本発明の第 3 2 実施例のよ う に、 光検出部 1 Ί 1 のパタ ー ンと遮光膜 1 7 2 のパター ンを共に車両 前後方向に沿って長 く するよ う に形成すれば良い。 これによ り 、 第 6 7 図に示すよ う に、 側方日射時の出力が前方日射時の出力よ り も大き く な り、 実車の車両受熱量を反映 した検出特性が得られる。 また、 第 6 6 図 （ a ) に示すよ う に、 光検出部 1 7 1 の四方向に切欠部 Aを形 成すれば、 日射方位 4 5 ° 近傍における受光面積を'减少させて、 日射 方位 9 0 ° (車両の側方からの日射） におけるセ ンサ出力を最大にす る こ とができ、 実車の車両受熱量を忠実に反映させる こ とができ る。 上記実施例は、 光検出部 1 7 1 のパタ ー ン と遮光膜 1 7 2 のパタ ー ンを共に四角形状に形成 したが、 第 6 8 図に示す本発明の第 3 3 実施 例のよ う に、 光検出部 1 7 3 のパタ ー ンと遮光膜 1 7 4 のパター ンを 共に車両前後方向に沿って長 く 延びる楕円形状に形成しても良い。 尚、 第 6 6 図の実施例は、 光検出部 1 7 1 のパタ ー ンを左右 2 分割 しているが、 分割せずに 1 つに して も良い。 また、 第 6 8 図の実施例 において、 光検出部 1 7 1 のパ タ ー ンを左右 2 分割 して も良いこ と は 言う までもない。

ま た、 第 6 9 図に示す本発明の第 3 4 実施例では、 遮光膜 1 9 0 の 光導入孔 1 9 1 の形状を、 第 6 9 図 （ a ) に示すよ う に単に円形状に 形成しているが、 光検出部 1 9 2 のパタ ー ンを、 第 6 9 図 （ b ) に示 すよ う に光導入孔 1 9 1 の径よ り も小さ い ドーナツ と している。 この よ う なパター ン形状とする こ と によ って、 日射光の高度が低いか否か の検出のみを確実に行い得るよ う に している。

一方、 第 7 0 図に示す本発明の第 3 5 実施例において も、 遮光膜 1 9 4 の光導入孔 1 9 5 の形状を、 第 7 0 図 （ a ) に示すよ う に単に円 形状に形成しているが、 光検出部 1 9 6 のパター ンを、 第 7 0 図 （ b ) に示すよ う に内側円形部と外側円環状部に 2 分割 し、 双方の出力信 号を比較する こ と によ って日射光方向を判定でき るよ う に している。

また、 第 7 1 図に示す本発明の第 3 6 実施例においては、 遮光膜 1 9 7 の光導入孔 1 9 8 の形状を、 第 7 1 図 （ a ) に示すよ う に、 内側 円 と外側円環の二重円形状と している。 そ して、 第 7 1 図 （ b ) に示 すよ う に、 光検出部 1 9 9 のパ タ ー ンを第 7 1 図 （ b ) に示すよ う に 内側円形部と外側円環状部に 2 分割 している。

この第 3 6 実施例における 日射高度と 出力比との関係を第 7 2 図に 示す。 この場合、 日射高度が例えば 6 0 ° 〜 9 0 ° の範囲で、 光検出 部 1 9 9 の外側円環状部の出力が最高値から " 0 " にまで低下するの で、 光検出部 1 9 9 の内側円形部と外側円環状部の合計出力比は、 前 述 した第 9 実施例 と 同 じ く 、 日射高度が 6 0 ° の と き に ピー ク と な り 、 6 0 ° 以上の範囲では、 日射高度が高 く な る に従 っ て、 合計出力比 が低下する よ う にな る。 こ の場合、 合計出力比が ピー ク にな る と き の 日射高度は、 光検出部 1 9 9 の内側円形部 と 外側円環状部と の面積比 率を変え る こ と に よ っ て、 容易に変更する こ と がで き る。

—方、 第 7 3 図は、 本発明の第 3 7 実施例を示 した ものであ る。 こ の第 3 7 実施例においては、 半導体光検出素子と して単結晶 シ リ コ ン 基板 2 0 5 の上面に p n 接合構造の フ ォ 卜 ダイ ォー ド 2 0 0 (光検出 部） を形成 し、 その上面に、 パ ッ シベ一 シ ヨ ン膜 2 0 1 を介 して電極 2 0 2 を形成 し 、 その上か ら透明絶縁膜 2 0 3 を介 して遮光膜 2 0 4 を形成 した構成と な っ てい る。

こ の場合、 電極 2 0 2 はア ル ミ ニ ウ ム の蒸着 · フ ォ 卜 エ ッ チ ン グに よ り 形成さ れてい る。 ま た、 透明絶縁膜 2 0 3 は "介在部材 " に相当 し、 例えば酸化 シ リ コ ン （ S 1 0 2 ) を C V Dで成長させて形成 した ものであ る。 ま た、 遮光膜 2 0 4 はア ル ミ ニ ウ ムの蒸着によ り 形成さ れてい る。 こ のよ う な構成とする こ と によ っ て、 従来の フ ォ 卜 ダイ ォ 一 ドに対 して も本発明を適用で き 、 半導体製造プロ セ ス によ っ て量産 性に優れた 日射セ ンサが得 られる。

ま た、 第 7 4 図及び第 7 5 図に示す本発明の第 3 8 実施例において も、 光セ ンサ素子 1 8 0 を、 単結晶 シ リ コ ン基板 1 8 1 の上面に、 半 導体製造プロセ ス によ り p n接合構造の フ ォ 卜 ダイ オー ド 1 8 2 を形 成 して構成 してい る。 こ の場合、 光検出部 と な る フ ォ ト ダイ オ ー ド 1 8 2 の形成パタ ー ンを前述 した各実施例の光検出部パタ ー ンの いずれ かにすれば良い。 こ の光セ ンサ素子 1 8 0 は、 リ ー ドフ レ ー ム 1 8 3 上にボ ンディ ン グワ イ ヤ法によ り 実装 さ れ、 こ れ ら両者が透明なモ 一 ル ド樹脂 1 8 4 に よ り モール ドさ れてい る。 こ のモー ル ド樹脂 1 8 4 の上面には、 遮光膜 1 8 5 が例えば黒色エポキ シ樹脂の印刷や金属薄 膜の蒸着等によ り 極めて薄 く 形成さ れ、 そ の中心部に は、 フ ォ 卜 ダイ オー ド 1 8 2 のパタ ー ン形状に対応 した形状の光導入孔 1 8 6 が形成 されている。 この場合、 遮光膜 1 8 5 と光セ ンサ素子 1 8 0 との間に 位置するモール ド樹脂 1 8 4 が、 入射光を屈折させる介在部材と して 機能する。

以上説明 した各実施例では、 遮光手段 （遮光膜） を同一平面内に設 けたが、 第 7 6 図及び第 7 7 図に示す本発明の第 3 9 実施例のよ う に 、 複数の遮光膜 2 1 1 , 2 1 2 を上下の位置関係で配置する構成と し て も良い。

即ち、 こ の第 3 9 実施例では、 第 1 の遮光膜 2 1 1 (第 1 の遮光手 段） を第 1 の透光性平板 2 . 1 3 (介在部材） の上面に形成する と共に 、 第 2 の遮光膜 2 1 2 (第 2 の遮光手段） を第 2 の透光性平板 2 1 4 (介在部材） の上面に形成 し、 これら第 1 及び第 2 の透光性平板 2 1 3 , 2 1 4 を接合する と共に、 第 2 の透光性平板 2 1 4 の下面に光検 出部 2 1 5 を接合 している。 これら各部材の接合は、 光透過性 * 耐光 性に優れた光学接着剤を使用 している。

この場合、 光検出部 2 1 5 は、 複雑な形状のパター ン に形成する必 要はな く 、 四角形， 円形等の単純な形状の受光面で受光するよ う にす れば良い。 また、 こ の光検出部 2 1 5 は、 第 1 実施例のよ う にァモル フ ァ ス S i によ り形成された p i n層構造 （太陽電池） を採用 しても 良いが、 単結晶 S i によ り形成された フ ォ 卜 ダイ ォ一 ドを採用 しても 良 く 、 また、 フ ォ ト ダイ オー ドの場合には、 第 2 の透光性平板 2 1 4 への接合を陽極酸化によ り行う よ う に しても良い。

一方、 第 1 及び第 2 の透光性平板 2 1 3 , 2 1 4 は、 日射光を透過 するガラ スや透明樹脂等によ り形成されている。 また、 第 1 及び第 2 の遮光膜 2 1 1 , 2 1 2 は、 光透過率が小さ いイ ン ク， 金属等の材料 を印刷， 蒸着， スパ ッ タ等の手法を用いて成膜 した ものであ り 、 第 1 の遮光膜 2 1 1 の中央部には円形の光導入孔 2 1 6 が形成されている 。 一方、 第 2 の遮光膜 2 1 2 は円環状に形成され、 第 1 の遮光膜 2 1 1 の光導入孔 2 1 6 から導入された日射光をこ の第 2 の遮光膜 2 1 2 で部分的に遮光して光検出部 2 1 5 に入射させるよ う にな つている。

こ のよ う に構成 した第 3 9 実施例において も、 日射方向 （日射高度 又は日射方位） に応じた出力信号を得る こ とができ る。

尚、 上記第 3 9 実施例では、 2 枚の遮光膜 2 1 1 , 2 1 2 を上下 2 段に配置 したが、 3枚以上の遮光膜を 3 段以上に配置する構成と して も良 く 、 また、 下段に位置する遮光膜の位置 も適宜変更 しても良い。 更には、 これら複数枚の遮光膜を透明モール ド樹脂でモール ドする構 成と して も良い。

第 4 0 実施例と して、 第 3 7 実施例においては、 半導体光検出素子 であるフ ォ ト ダイオー ドを用いたが、 第 7 8 図の如 く 、 このフ ォ 卜 ダ ィ ォー ドと このフ ォ 卜 ダイォー ドよ り得られた信号を増幅調整する増 幅回路とを一体と してもよい。

更に、 本発明の遮光膜の形状は、 上記実施例に限る ものでは もちろ んない。 即ち、 第 7 9 図， 第 8 0 図に示すごと く 、 上記実施例の遮光 部分を光導入部と し、 上記実施例の光導入部を遮光部と して もよい。

また、 第 5 2 図〜第 5 4 図， 第 5 8 図〜第 6 3 図. 第 6 5 図に示す 構成に採用する光セ ンサ素子は、 第 9 実施例の光セ ンサ素子に適用で き る他、 例えば第 1 実施例に示す光セ ンサ素子に適用 しても良い。 こ の場合において、 光検出部パター ンや遮光膜パター ンの形状が各実施 例の形状に限定される ものではないこ と は言 う まで もない。

その他、 本発明の日射セ ンサは、 自動車用空調装置に使用する もの に限定されず、 種々の場所で、 日射強度を検出する 日射セ ンサ と して 広 く 利用でき る等、 種々変更 して実施でき る こ と は言う までもない。 産業上の利用可能性

以上のよ う に、 本発明にかかる 日射セ ンサは、 特に自動車用の空気 調和装置の制御に用いられる 自動車の車室内の熱量を測定する 日射セ

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Claims

請求の範囲

1 . 日射光を選択的に透過させる遮光手段と、

同一平面内に位置する平面状の光検出部と、

前記遮光手段によ り選択された日射光が透過するよ う に、 前記光検 出部と前記遮光手段との間に介在する介在部材と、

を有する こ とを特徴とする 日射セ ンサ。

2 . 前記遮光手段には、 前記日射光を選択的に透過させる光導入孔 が形成されている こ とを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の日射セ ン サ。

3 . 前記光検出部は、 複数有する こ とを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の日射セ ンサ。

4 . 前記日射光は、 屈折手段を透過 した後に、 前記遮光手段によ つ て、 選択される こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の日射セ ンサ

5 . 前記屈折手段は、 プリ ズムまたは レ ン ズである こ とを特徴とす る請求の範囲第 4 項記載の日射セ ンサ。

6 . 前記介在部材は、 ガラ スま たは透明樹脂よ り なる こ と を特徴と する請求の範囲第 1 項記載の日射セ ンサ。

7 . 前記介在部材は、 前記遮光手段と前記光検出部とを一体に固定 させる こ とを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の日射セ ンサ。

8 . 前記介在部材は、 相対向する平面を有する透光性の基板であ り 、 前記遮光手段は、 前記基板の一方側の面に設け られる と と もに、 前 記光検出部は、 前記基板の他方側の面に設け られる こ とを特徴とする 請求の範囲第 1 項記載の日射セ ンサ。

9 . 前記光検出部は、 空気調和装置の空気調和制御を行う制御回路 に信号を出力する こ とを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の日射セ ン サ。

1 0 . 選択された日射光のみを透過可能とする遮光手段と、 受光総量 に対応 した検出信号を出力する光検出部とを備えた日射セ ンサにおい て、

前記遮光手段を透過 した前記日射光の前記光検出部への総照射面積 が前記日射光の入射方向に応 じて変化するよ う に構成したこ とを特徴 とする 日射セ ンサ。

1 1 . 前記遮光手段には、 前記日射光を選択的に透過させる光導入孔 が形成されている こ とを特徴とする請求の範囲第 1 0 項記載の日射セ ンサ。

1 2 . 前記日射光が前記光検出部に対 して真上に位置する時、 前記遮 光手段に設け られた前記光導入孔の形状と前記光検出部の形状とが略 重な らないこ とを特徴とする請求の範囲第 1 1 項記載日射セ ンサ。

1 3 . 前記日射光は、 屈折手段を透過 した後に、 前記遮光手段によ つ て、 選択される こ とを特徴とする請求の範囲 1 0 記載の日射セ ンサ。

1 4 . 前記屈折手段は、 プ リ ズムまたはレ ンズである こ とを特徴とす る請求の範囲第 1 3 項記載の日射セ ンサ。

1 5 . 前記遮光手段によ って選択された前記日射光が透過するよ う に 前記遮光手段と前記光検出部との間に介在する介在部材を有する こ と を特徴とする請求の範囲第 1 0 記載の日射セ ンサ。

1 6 . 前記介在部材は、 ガラ スまたは透明樹脂よ り なる こ とを特徴と する請求の範囲第 1 5項記載の日射セ ンサ。

1 7 . 前記介在部材は、 前記遮光手段と前記光検出部とを一体に固定 させる こ とを特徴とする請求の範囲第 1 5 項記載の日射セ ンサ。

1 8 . 前記介在部材は、 相対向する平面を有する透光性の基板であ り 、 前記遮光手段は、 前記基板の一方側の面に設け られる と と もに、 前 記光検出部は、 前記基板の他方側の面に設け られる こ とを特徴とする 請求の範囲第 1 5 項記載の日射セ ンサ。

1 9 . 前記光検出部は、 空気調和装置の空気調和制御を行う制御回路 に信号を出力する こ とを特徴とする請求の範囲第 1 0 項記載の日射セ ンサ。

2 0 . 前記光検出部は、 前記日射光側に傾け られている こ とを特徴と する請求の範囲第 1 0 項記載の日射セ ンサ。

2 1 . 前記日射セ ンサは、 前記日射光側に傾け られている こ とを特徴 とする請求の範囲第 1 0 項記載の日射セ ンサ。

2 2 . 選択された日射光のみを透過可能とする遮光手段と、

該遮光手段を透過 した前記日射光の総被照射面積が変化する こ と に よ っ て、 前記日射光の入射方向に対応する出力信号を出力する光検出 部と、

を有する こ とを特徵とする 日射セ ンサ。

2 3 . 前記遮光手段によ って選択された前記日射光が透過する と と も に、 前記遮光手段と前記光検出部との間に介在する介在部材が設け ら れている こ と を特徴とする請求の範囲第 2 2 記載の日射セ ンサ。

2 4 . 選択された日射光のみを透過可能とする遮光手段と、 受光総量 に対応した検出信号を出力する光検出部とを備えた日射セ ンサにおい て、

所定の日射高度範囲内において、 前記日射光の高度が高 く なるにつ れて、 前記光検出部の総被照射面積を減少させる こ と によ っ て、 前記 光検出部の前記検出信号を変化させるよ う に、 前記遮光手段と前記光 検出部とを構成したこ とを特徴とする 日射セ ンサ。

2 5 . 前記遮光手段によ って選択された前記日射光が透過するよ う に 前記遮光手段と前記光検出部との間に介在する介在部材を有する こ と を特徴とする請求の範囲第 2 4 記載の日射セ ンサ。

2 6 . 選択された 日射光のみを透過可能とする遮光手段と 、

室内に配置され、 前記遮光手段によ って選択された日射光の総被照 射面積によ り 、 前記室内が受ける熱量に対応 した検出信号を出力する 光検出部と、

を有する こ とを特徴とする 日射セ ンサ。

2 7 . 前記光検出部を複数設ける こ と によ り 、 前記室内の所定領域の 日射による受熱量に対応 した検出信号を出力する こ とを特徴とする請 求の範囲第 2 6 記載の日射セ ンサ。

2 8 . 日射光を選択的に透過させる遮光手段と、

該遮光手段の日射光照射方向側と対向する側に設け られ、 受光総量 に対応 した信号を出力する光検出部と、

前記遮光手段によ り選択された前記日射光を前記光検出部に照射さ せる 日射方向変更手段と、

を有する こ とを特徴とする 日射セ ンサ。

2 9 . 前記光検出部と前記日射方向変更手段との間に、 前記日射方向 変更手段によ り方向変更された前記日射光が透過する介在部材が設け られ、 こ の介在部材に前記遮光手段， 前記光検出部および前記日射方 向変更手段が一体的に保持されている こ とを特徴とする請求の範囲第

2 8 項記載の日射セ ンサ。

3 0 . 受光総量に対応 した検出信号を出力する半導体光検出素子と、 該半導体光検出素子上に形成された光透過性を有する絶縁膜と、 該絶縁膜上に形成され、 日射光を選択的に透過させる遮光手段と、 からなる こ とを特徴とする 日射セ ンサ。

3 1 . 前記半導体光検出素子と一体化され、 前記半導体光検出素子の 検出信号を増幅調整する増幅回路を設ける こ と を特徴とする請求の範 囲第 3 0 項記載の日射セ ンサ。

3 2 . 半導体素子よ り な り、 受光総量に対応 した検出信号を出力する 光検出素子と、

該光検出素子によ つて出力された検出信号を取り 出す信号取り 出 し 手段と、

前記光検出素子および前記信号取り 出 し手段とを一体とする透明樹 脂層と、

該樹脂層上に形成され日射光を選択的に透過させる遮光手段と からなる こ とを特徴とする 日射セ ンサ。

3 3 . 選択された日射光のみを透過させる第 1 の遮光手段と 、

受光総量に対応 した検出信号を出力する光検出部と、

前記第 1 の遮光手段と前記光検出部との間に介在 し、 前記光検出部 が前記第 1 の遮光手段を透過 した前記日射光による総被照射面積が変 化する こ と によ って、 前記日射光の入射方向に対応する検出信号を出 力するよ う に形成された第 2 の遮光手段と、

からなる こ とを特徴とする 日射セ ンサ。