(57)【要約】【課題】設置場所を問わずに、そしてまたいかなる光源であっても、その移動に適切に追尾させることができる光源位置追尾装置および追尾方法を提供する。【解決手段】光源からの光Ｌが照射される照射面２ａと、照射面を、その上で互いに直交する２軸Ｘ，Ｙ周りに傾動させる上下・左右モーターと、照射面の周囲に互いに等しい間隔を隔てて配列され、かつ球体状に形成されて当該球面に沿って受光が可能で、明暗の検知信号を出力する受光センサー５ａ〜５ｄと、照射面に受光センサーに近接させて設けられ、照射面が光源の光軸と直交しないときに、いずれかの受光センサーに対して影となる暗部Ｂを生成する暗部生成部材６と、照射面上に設けられ、光源からの光の照射を受けて比較用基準信号を出力する主センサー７と、受光センサーからの各検知信号を主センサーからの比較用基準信号と比較して上下・左右モーターを駆動制御する制御部とを備えた。【選択図】図１
2005078606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が照射される照射面と、該照射面を、当該照射面上で互いに直交する２軸それぞれの周りに傾動させる傾動手段と、上記照射面の周囲に互いに等しい間隔を隔てて配列され、かつ球体状に形成されて当該球面に沿って受光が可能で、明暗を検知して検知信号を出力する、少なくとも４つの明暗検知用受光センサーと、上記照射面に各明暗検知用受光センサーに近接させて設けられ、該照射面が光源の光軸と直交しないときに、いずれかの該明暗検知用受光センサーに対して影となる暗部を生成する暗部生成部材と、上記照射面上に設けられ、光源からの光の照射を受けて比較用基準信号を出力する比較用受光センサーと、上記明暗検知用受光センサーそれぞれからの各検知信号を上記比較用受光センサーからの比較用基準信号と比較して上記傾動手段を駆動制御する制御部とを備えたことを特徴とする光源位置追尾装置。
【請求項２】
前記比較用受光センサーは、前記照射面上に立設された柱部材に当該照射面から離隔させて取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の光源位置追尾装置。
【請求項３】
前記照射面と反対側に前記明暗検知用受光センサーに近接させて、いずれかの該明暗検知用受光センサーに対して当該照射面の反対側から入射しようとする光を遮って影となる暗部を生成する第２の暗部生成部材が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の光源位置追尾装置。
【請求項４】
前記暗部生成部材には、これと前記明暗検知用受光センサーとの間への光の侵入を阻止する遮光部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の光源位置追尾装置。
【請求項５】
前記傾動手段が可動範囲限界に達したことを検出して、前記制御部による該傾動手段の制御を停止させるリミッタを備えたことを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の光源位置追尾装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記照射面を２軸周りに傾動させる傾動手段を、１軸ごとに個々に時間間隔をあけて傾動制御することを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載の光源位置追尾装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記比較用受光センサーから比較用基準信号が入力されるとともに前記各明暗検知用受光センサーから検知信号が入力され、比較用基準信号と各検知信号とを比較する処理を実行して、各明暗検知用受光センサーが明部に位置しているか暗部に位置しているかの判定結果を出力する比較演算部と、該比較演算部からの判定結果に応じて、前記傾動手段を駆動制御するドライバーに駆動制御のための制御値を出力する演算部とを備えることを特徴とする請求項１〜６いずれかの項に記載の光源位置追尾装置。
【請求項８】
請求項１の光源位置追尾装置を用い、前記照射面を傾動させる前記傾動手段の駆動制御を、前記制御部により、前記明暗検知用受光センサーおよび前記比較用受光センサーが出力する検知信号および比較用基準信号のみに基づいて実行するようにしたことを特徴とする光源位置追尾装置を用いた光源位置追尾方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設置場所を問わずに、そしてまたいかなる光源であっても、その移動に適切に追尾させることができる光源位置追尾装置および追尾方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源、例えば太陽を追尾するようにしたシステムとしては、例えば特許文献１や特許文献２に開示されたものが知られている。特許文献１では、太陽光受光部を太陽に追尾させるもので、この太陽光受光部は、駆動手段により東西と南北のそれぞれの仰角方向に回動される。駆動手段の動作は、時計手段からの時刻情報および日付情報に基づいて制御手段により制御される。時計手段は、標準電波信号を受信するようになっている。また特許文献２では、太陽電池を太陽に追尾させるもので、この太陽電池の方向を変更する駆動手段、駆動手段を制御する駆動制御手段、太陽電池の出力を検出する出力検出手段、および駆動制御手段に日時情報を出力するクロック手段を有する。
【特許文献１】特開２００２−２０２８１７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらいずれの特許文献にあっても、太陽の位置を特定するために、時計手段やクロック手段という日時情報を提供する手段を用いて、追尾システムを構成していることから、システムの設置場所を変えると、設定を変えなければならないという煩雑さがあり、地球上のどこでも簡単に太陽を追尾できるものではなかった。また、その運行が日時で特定される太陽ではなく、任意の光源を追尾させる場合には、利用することができないものであった。
【０００４】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、設置場所を問わずに、そしてまたいかなる光源であっても、その移動に適切に追尾させることができる光源位置追尾装置および追尾方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる光源位置追尾装置は、光源からの光が照射される照射面と、該照射面を、当該照射面上で互いに直交する２軸それぞれの周りに傾動させる傾動手段と、上記照射面の周囲に互いに等しい間隔を隔てて配列され、かつ球体状に形成されて当該球面に沿って受光が可能で、明暗を検知して検知信号を出力する、少なくとも４つの明暗検知用受光センサーと、上記照射面に各明暗検知用受光センサーに近接させて設けられ、該照射面が光源の光軸と直交しないときに、いずれかの該明暗検知用受光センサーに対して影となる暗部を生成する暗部生成部材と、上記照射面上に設けられ、光源からの光の照射を受けて比較用基準信号を出力する比較用受光センサーと、上記明暗検知用受光センサーそれぞれからの各検知信号を上記比較用受光センサーからの比較用基準信号と比較して上記傾動手段を駆動制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、前記比較用受光センサーは、前記照射面上に立設された柱部材に当該照射面から離隔させて取り付けられることを特徴とする。
【０００７】
また、前記照射面と反対側に前記明暗検知用受光センサーに近接させて、いずれかの該明暗検知用受光センサーに対して当該照射面の反対側から入射しようとする光を遮って影となる暗部を生成する第２の暗部生成部材が設けられることを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記暗部生成部材には、これと前記明暗検知用受光センサーとの間への光の侵入を阻止する遮光部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記傾動手段が可動範囲限界に達したことを検出して、前記制御部による該傾動手段の制御を停止させるリミッタを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御部は、前記照射面を２軸周りに傾動させる傾動手段を、１軸ごとに個々に時間間隔をあけて傾動制御することを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記制御部は、前記比較用受光センサーから比較用基準信号が入力されるとともに前記各明暗検知用受光センサーから検知信号が入力され、比較用基準信号と各検知信号とを比較する処理を実行して、各明暗検知用受光センサーが明部に位置しているか暗部に位置しているかの判定結果を出力する比較演算部と、該比較演算部からの判定結果に応じて、前記傾動手段を駆動制御するドライバーに駆動制御のための制御値を出力する演算部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明にかかる光源位置追尾装置を用いた光源位置追尾方法は、請求項１の光源位置追尾装置を用い、前記照射面を傾動させる前記傾動手段の駆動制御を、前記制御部により、前記明暗検知用受光センサーおよび前記比較用受光センサーが出力する検知信号および比較用基準信号のみに基づいて実行するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる光源位置追尾装置および追尾方法にあっては、時間要素を利用しないので、設置場所を問わずに、そしてまたいかなる光源であっても、その移動に適切に追尾させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる光源位置追尾装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる光源位置追尾装置１は基本的には図１〜図５に示すように、光源からの光Ｌが照射される照射面２ａと、照射面２ａを、当該照射面２ａ上で互いに直交する２軸Ｘ，Ｙそれぞれの周りに傾動させる傾動手段としての上下モーター３および左右モーター４と、照射面２ａの周囲に互いに等しい間隔を隔てて配列され、かつ球体状に形成されて当該球面に沿って受光が可能で、明暗を検知して検知信号を出力する、少なくとも４つの明暗検知用受光センサーとしての上・下・右・左の各受光センサー５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、照射面２ａ上に各受光センサー５ａ〜５ｄに近接させて設けられ、照射面２ａが光源の光軸と直交しないときに、いずれかの受光センサー５ａ〜５ｄに対して影となる暗部Ｂを生成する暗部生成部材６と、照射面２ａ上に設けられ、光源からの光Ｌの照射を受けて比較用基準信号を出力する比較用受光センサーとしての主センサー７と、受光センサー５ａ〜５ｄそれぞれからの各検知信号を主センサー７からの比較用基準信号と比較してモーター３，４を駆動制御する制御部８とを備えて構成される。以下、太陽を光源として、その移動を追尾する場合を例にとって説明する。
【００１５】
図１〜図３に示すように照射面２ａは、矩形状の板材２の一面に平坦に形成される。この照射面２ａには、少なくとも４つの上受光センサー５ａ、下受光センサー５ｂ、右受光センサー５ｃ、並びに左受光センサー５ｄが設けられる。これら受光センサー５ａ〜５ｄは、球体状に形成されてその球面に沿ってほぼ全方位からの受光が可能なものであって、このような受光センサー５ａ〜５ｄとしては、例えば京都セミコンダクター製の「ＫＳＰＤ１８４０Ｃ（商品名）」や「ＫＳＰＤ１６４０Ｍ（商品名）」などの球状センサーを採用することができる。この受光センサー５ａ〜５ｄは具体的には、検知される光の強度に応じた電圧値もしくは電流値を、明暗の検知信号として出力する。
【００１６】
受光センサー５ａ〜５ｄは、空間内で照射面２ａを特定するために、当該照射面２ａ上で互いに直交する２軸Ｘ，Ｙを特定する目的で、少なくとも４つ設けられる。すなわち、互いに直交する一方の軸Ｘ上に２つのセンサー５ｃ，５ｄ、他方の軸Ｙ上に２つのセンサー５ａ，５ｂが配置されて、計４つが設けられる。しかしながら、４つ以上設けてもよいことはもちろんである。図示例にあっては、これら受光センサー５ａ〜５ｄは照射面２ａの周囲、具体的には照射面２ａの周縁部に互いに等しい間隔を隔てて環状に配列され、そのうちの４つで２軸Ｘ，Ｙが特定される。
【００１７】
特に本実施形態にあっては、これら受光センサー５ａ〜５ｄは、照射面２ａの周囲に設けられていて、これによりそれら内方の照射面２ａ全面に、太陽電池パネル９ａやレンズを利用した集光装置９ｂなどの各種採光手段を設置することができるようになっている。また受光センサー５ａ〜５ｄは、照射面２ａの周縁部、具体的には板材２の周縁部から外方に突出させて設けられていて、これにより照射面２ａ側のみならず当該照射面２ａとは反対側に光源が存在するときでも、その光Ｌ１を受光することが可能となっている。
【００１８】
この照射面２ａには図示しないけれども、これを傾動させる傾動手段として、上下方向に傾動させる上下モーター３と、左右方向に傾動させる左右モーター４との２つのモーターが設けられる。これらモーター３，４としてはＤＣモーターが採用され、受光センサー５ａ〜５ｄの配置によって特定される上記２軸Ｘ，Ｙ、すなわち上下方向軸周りおよび左右方向軸周りに、照射面２ａをそれぞれ個別に傾動させる。
【００１９】
また、照射面２ａには、各受光センサー５ａ〜５ｄに近接させて暗部生成部材６が設けられる。図示例にあっては、これら暗部生成部材６は板状に形成され、照射面２ａの周縁部に各受光センサー５ａ〜５ｄそれぞれに対応させてかつ照射面２ａ側から各受光センサー５ａ〜５ｄを遮るように、当該照射面２ａからおおよそ垂直に起立させて４つ設けられている。暗部生成部材６の高さは任意に設定してよい。また、これら暗部生成部材６は、その４つを連結するように、照射面２ａの周囲に沿う１つの枠体状に形成してもよい。しかしながら、照射面２ａ上への光量を多く確保するには、暗部生成部材６を分離して設置することが好ましい。
【００２０】
暗部生成部材６は起立されて相当の高さを有することから、照射面２ａが太陽の光軸と直交しないときには、いずれかの暗部生成部材６が照射面２ａよりも外側に向かって影を作ることになり、すなわちいずれかの受光センサー５ａ〜５ｄに対して、影となる暗部Ｂを生成するようになっている。他方、暗部生成部材６による影ができずに光Ｌの照射を受ける受光センサー５ａ〜５ｄは暗部Ｂ以外の明部に位置することになる。
【００２１】
暗部生成部材６には、受光センサー５ａ〜５ｄから離隔されたその上端側の適宜位置に遮光部６ａが形成される。図示例にあっては、遮光部６ａは暗部生成部材６の上端に一体的に、受光センサー５ａ〜５ｄ側へ張り出して形成される。しかしながら、暗部生成部材６の高さ方向の途中に設けるようにしてもよい。
【００２２】
受光センサー５ａ〜５ｄは、暗部生成部材６によって作り出される暗部Ｂと、これに対し暗部生成部材６の影に覆われずに光Ｌの照射を受ける明部との明暗状態を検知すべきものであるが、この受光センサー５ａ〜５ｄはその球面に沿う全方位からの受光が可能であることから、受光センサー５ａ〜５ｄの取り付け位置よりも照射面２ａ側となる当該受光センサー５ａ〜５ｄと暗部生成部材６との間に侵入する光も受光してしまう場合が考えられ、これにより検知の精度が低下してしまうおそれがある。本実施形態にあっては、受光センサー５ａ〜５ｄによる検知精度を高めるために、上述した暗部生成部材６と受光センサー５ａ〜５ｄとの間に侵入する光Ｌを遮断する目的で、遮光部６ａが設けられている。
【００２３】
また照射面２ａ上には、比較用受光センサーとして主センサー７が設けられる。本実施形態にあっては主センサー７は、照射面２ａ上に立設された柱部材１０の上端に当該照射面２ａから離隔させて取り付けられる。取り付け高さ位置は、任意に設定してよい。この主センサー７は、受光センサー５ａ〜５ｄと同じものが用いられる。
【００２４】
主センサー７は、光Ｌの照射を受け、これにより受光センサー５ａ〜５ｄから出力される検知信号との比較に用いられる比較用基準信号を出力する。この比較用基準信号と検知信号との相関関係、具体的にはその大小関係を比較することで、各受光センサー５ａ〜５ｄが暗部Ｂに位置しているか、明部に位置しているかを判定することが可能となる。照射面２ａに対する主センサー７の位置は、照射面２ａの中央に限らず、偏った位置に設定してもよい。
【００２５】
他方、主センサー７は、照射面２ａ上に直接設置した場合には、照射面２ａ上に広がる３６０°の半球状の領域からの光Ｌしか受光できず、例えば追尾を開始する際に、光源としての太陽の日の出位置がこの領域を超えたところであった場合には、主センサー７に受光させることができない。本実施形態にあっては、柱部材１０を備えて、主センサー７の位置を照射面２ａから離隔させるようにしているので、主センサー７の受光範囲を３６０°展開される半球状よりも広い球面領域Ｒとすることができ、追尾を開始する際の光源に対する照射面２ａの向きにかかわらず、より広範な範囲で光源、例えば太陽からの光Ｌを主センサー７に検知させることができる。
【００２６】
そして主センサー７およびすべての受光センサー５ａ〜５ｄが明部に位置する状態では、光源に対する追尾が適切に完了して照射面２ａが光源の光軸と直交している一方で、いずれかの受光センサー５ａ〜５ｄが暗部Ｂに位置する状態では、追尾過程にあって照射面２ａが光源の光軸と直交していない状態を意味する。
【００２７】
ところで、上述したように照射面２ａ上の３６０°の半球状の領域よりも広い範囲で主センサー７に受光させるようにしていることは、すなわち主センサー７が照射面２ａとは反対側からの光Ｌ１の入射をも検知できることを意味する。本実施形態にあっては照射面２ａが板材２で形成されていて、その裏面２ｂから光Ｌ１が照射される場合があり、このとき４つの受光センサー５ａ〜５ｄが適宜に照射面２ａとは反対側からの光Ｌ１を受光してしまうことが考えられ、このために安定的に光源を追尾し得ないおそれがある。この場合には、照射面２ａと反対側に受光センサー５ａ〜５ｄに近接させて、いずれかの受光センサー５ａ〜５ｄに対して当該照射面２ａの反対側から入射しようとする光Ｌ１を遮って影となる暗部Ｂ１を生成する第２の暗部生成部材１１を設けるようにすればよい。
【００２８】
第２の暗部生成部材１１は、照射面２ａ側の暗部生成部材６と同様に板状に形成され、照射面２ａの裏面２ｂ周縁部に各受光センサー５ａ〜５ｄそれぞれに対応させて、当該照射面２ａの裏面２ｂからおおよそ垂直に起立させて４つ設けられている。第２の暗部生成部材１１の高さも任意に設定してよい。これら第２の暗部生成部材１１も、その４つを連結するように、照射面２ａの周囲に沿う１つの枠体状に形成してもよい。
【００２９】
第２の暗部生成部材１１も起立されて相当の高さを有することから、いずれかの第２の暗部生成部材１１が照射面裏面２ｂよりも外側に向かって影を作ることになり、すなわちいずれかの受光センサー５ａ〜５ｄに対して、影となる暗部Ｂ１を生成するようになっている。他方、第２の暗部生成部材１１による影ができずに光Ｌ１の照射を受ける受光センサー５ａ〜５ｄは明部に位置することになる。またこの第２の暗部生成部材１１にも、暗部生成部材６と同様に、遮光部１１ａが形成される。
【００３０】
そしてこの第２の暗部生成部材１１により、すべての受光センサー５ａ〜５ｄが明部に位置するときには、主センサー７は暗部Ｂ１に位置することとなって追尾状態にあり、他方、主センサー７が明部に位置するときには必ずいずれかの受光センサー５ａ〜５ｄが暗部Ｂ１に位置して、この場合にも追尾状態となり、これにより照射面２ａ上の３６０°の領域を超えて主センサー７に受光させるようにした場合であっても、照射面２ａの裏面２ｂからの光Ｌ１の入射に影響されることなく、これら主センサー７および受光センサー５ａ〜５ｄによる光源の追尾を安定的に行わせることができる。
【００３１】
制御部８は図４に示すように、比較演算部１２と、比較演算部１２と接続されその出力が入力されるＰＩＣ（米マイクロチップテクノロジー社製）で構成される演算部１３と、演算部１３と接続されその出力が入力されるモータードライバー１４と、モータードライバー１４と接続されその出力が入力されるモーター速度調整制御部１５とから構成され、これらは電源部１６から供給される電源電圧にて作動される。比較演算部１２は、主センサー７から比較用基準信号が入力されるとともに、上・下・左・右の各センサー５ａ〜５ｄから検知信号が入力され、各検知信号を比較用基準信号と比較する処理を実行し、上・下・左・右の各センサー５ａ〜５ｄが明部に位置しているか、暗部Ｂに位置しているかを判定し、その判定結果を演算部１３へ出力する。例えば、比較用基準信号と検知信号とを電圧値で比較した場合には、電圧値の差が判定結果として出力される。
【００３２】
演算部１３は、判定結果に基づいて制御値をモータードライバー１４へと出力する。モータードライバー１４は、モーター制御値をモーター速度調整制御部１５へ出力する。そしてモーター速度調整制御部１５は、モーター制御値に対して速度制御補正の処理を実行し、上下モーター３および左右モーター４それぞれに駆動制御信号を出力する。すなわち、制御部８は、受光センサー５ａ〜５ｄおよび主センサー７からの各検知信号と比較用基準信号とを比較する処理を実行し、この比較結果に従って各モーター３，４を駆動制御するようになっている。
【００３３】
また制御部８には、各モーター３，４が可動範囲限界に達したことを検出して、制御部８によるモーター３，４の制御を停止させるリミッタが備えられる。このリミッタは、上下モーター３の上下リミット位置、並びに左右モーター４の左右リミット位置に設置され、演算部１３と接続されて、モーター３，４が各リミット位置に達したことを検出して検出信号を出力する上・下・左・右のリミットスイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから構成される。演算部１３は、リミットスイッチ１７ａ〜１７ｄから検出信号が入力されると、モータードライバー１４に制御停止、具体的には後述するように、モーター３，４を設定した待避位置に待避させる制御を実行する。この待避制御のために、演算部１３には、待避時にモーター３，４を所定時間だけ回転駆動させる待避用タイマー１９が組み込まれている。これにより、モーター３，４の制御を安全かつ円滑に行うことができる。
【００３４】
また、演算部１３には、太陽が沈んだ夜間を検知するための夜間センサー１８が接続される。この夜間センサー１８は、照射面２ａ以外の適宜な箇所に設けられ、暗い状態を検出することで、検知信号を演算部１３に出力する。演算部１３はこの検知信号が入力されると、比較演算部１２からの入力に対する演算処理を停止し、内部に設定されている、例えば照射面２ａを日の出の方向に向かわせる初期状態へ復帰させる制御信号をモータードライバー１４へ出力し、これにより照射面２ａを初期状態に復帰させる。これにより、日没まで太陽を追尾した翌日の日の出からの新たな追尾を、確実かつ円滑に行わせることができる。
【００３５】
またさらに、演算部１３には、照射面２ａを１軸ごとに個々に時間間隔をあけて傾動制御するために、照射面２ａを２軸Ｘ，Ｙ周りに傾動させる各モーター３，４を、１台ずつ個々に時間間隔をあけて駆動制御する制御シフト用タイマー２０が組み込まれている。２軸Ｘ，Ｙ周りに一挙に傾動制御すると、モーター３，４の制御にハンチングが発生するおそれがあるが、このように１軸ごとに制御することで、照射面２ａの傾動制御を安定的に行わせることができる。しかしながら、これらモーター３，４については、シーケンスに従う並行処理によって同時的に制御を実行するようにしてもよいことはもちろんである。
【００３６】
以上の構成を有する太陽追尾装置１の作用について、図５に従って説明する。電源部１６の電源を投入すると、制御部８が起動して制御動作が開始（スタート）される。図示例にあっては、まず左右の水平動作の制御が実行される。まず、軸ごとの制御のために、制御シフト用タイマー２０のカウントが開始され（Ｓ１）、その後まず、右リミットスイッチ１７ｃおよび左リミットスイッチ１７ｄがＯＮ（リミット位置）であるか否かが判断され（Ｓ２，Ｓ３）、その後右センサー５ｃがＯＮ（明）であるか、ＯＦＦ（暗）あるかが判断される（Ｓ４）。この判断は、比較演算部１２において実行される。ＯＮである場合には、次に、左センサー５ｄがＯＮ（明）であるか、ＯＦＦ（暗）あるかが判断される（Ｓ５）。ＯＮである場合には、左右の各センサー５ｃ，５ｄはともに光Ｌの照射を受ける明部に存在しているから、左右モーター４を傾動制御する必要はなく、このモーター４は停止状態とされる（Ｓ７）。
【００３７】
他方、（Ｓ４）において、ＯＦＦである場合には、次に、左センサー５ｄがＯＮ（明）であるか、ＯＦＦ（暗）あるかが判断される（Ｓ６）。左センサー５ｄがＯＮである場合には、暗部生成部材６による暗部Ｂが右センサー５ｃにかかっていることから、左右モーター４を左回転させて（Ｓ９）、照射面２ａを左右方向の左側に傾斜させ、右センサー５ｃが明部に位置するようにする。これにより左右方向に関して、左・右の両センサー５ｃ，５ｄを明部に位置させることができる。
【００３８】
また、（Ｓ５）において、左センサー５ｄがＯＦＦである場合には、暗部生成部材６による暗部Ｂが左センサー５ｄにかかっていることから、左右モーター４を右回転させて（Ｓ８）、照射面２ａを左右方向の右側に傾斜させ、左センサー５ｄが明部に位置するようにする。
【００３９】
さらに、（Ｓ６）において、左センサー５ｄがＯＦＦである場合には、左右ともに暗部Ｂに存在することから、この場合は左右モーター４の制御を停止する（Ｓ７）。
【００４０】
リミッタについては、右リミットスイッチ１７ｃもしくは左リミットスイッチ１７ｄがＯＮである場合には、照射面２ａを待避位置、例えば左右モーター４の中立位置まで復帰させるのに必要な時間を待避用タイマー１９でカウントし（Ｓ１０，Ｓ１１）、カウントアップするまで左右モーター４を右または左回転させ、カウントアップしたならばこのモーター４を停止させる（Ｓ７）。
【００４１】
上下の垂直動作の制御も、上記左右の水平動作の制御と同様に、「右」を「上」、「左」を「下」と読み替える制御内容で実行される（Ｓ２２〜Ｓ３１）。これにより、上・下の各センサー５ａ，５ｂが明部に位置するように、上下モーター３によって照射面２ａが傾動される。特にこの垂直動作の制御は、制御シフト用タイマー２０のカウントアップ後、すなわち水平動作制御に対して時間間隔をあけて開始される（Ｓ１）。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態にかかる太陽追尾装置１およびこれによって実行される太陽追尾方法にあっては、従来のように、提供される日時情報を利用した追尾制御ではなく、太陽ないしは任意の光源の移動に対し、照射面２ａ上の受光センサー５ａ〜５ｄ、照射面２ａが光源の光軸と直交しているか否かによって暗部Ｂを生成する暗部生成部材６、比較用基準信号を出力する主センサー７、並びにこれら比較用基準信号および検知信号のみに基づいてモーター３，４を駆動制御する制御部８の組み合わせによって、現実に照射面２ａもしくはその周囲に照射される光Ｌに基づいて追尾を実行させるようにしたので、地球上のどこであっても、その設置場所を問わずに、そしてまたいかなる光源であっても、その移動に適切に追尾させることができる。
【００４３】
特に本実施形態にあっては、受光センサー５ａ〜５ｄを照射面２ａの周囲に配設したので、例えば照射面２ａ上にまとめて受光センサー５ａ〜５ｄを配設する場合に比べて、光源が照射面２ａに対して直交しているか否かの検知精度を向上させることができる。また、照射面２ａ上に採光装置などを設置する場合に、受光センサー５ａ〜５ｄが邪魔になることがなく、きわめて広範な設置スペースを照射面２ａ上に確保することができる。
【００４４】
また、柱部材１０により主センサー７を照射面２ａから離隔させて取り付けるようにしたので、主センサー７による光Ｌの検知領域Ｒを広範に確保することができる。そしてまた、光源位置を追尾する基準面となる照射面２ａの反対側から入射しようとする光Ｌ１を遮って受光センサー５ａ〜５ｄに対して暗部Ｂ１を生成する第２の暗部生成部材１１を設けているので、主センサー７による検知領域Ｒを広げるようにしても、安定した光源の追尾制御を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明にかかる光源位置追尾装置の好適な一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の光源位置追尾装置の側断面図である。
【図３】図１の光源位置追尾装置の平面図である。
【図４】図１の光源位置追尾装置に適用される制御部の構成を示す回路図である。
【図５】図１の光源位置追尾装置の制御フローを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  光源位置追尾装置
２ａ  照射面
３  上下モーター
４  左右モーター
５ａ  上受光センサー
５ｂ  下受光センサー
５ｃ  左受光センサー
５ｄ  右受光センサー
６  暗部生成部材
６ａ，１１ａ  遮光部
７  主センサー
８  制御部
１０  柱部材
１１  第２の暗部生成部材
１２  比較演算部
１３  演算部
１４  モータードライバー
１７ａ  上リミットスイッチ
１７ｂ  下リミットスイッチ
１７ｃ  左リミットスイッチ
１７ｄ  右リミットスイッチ
２０  制御シフト用タイマー
Ｂ，Ｂ１  暗部
Ｌ，Ｌ１  光
Ｘ，Ｙ  照射面上で互いに直交する２軸
【図１】
2005078606.tif 000003
【図２】
2005078606.tif 000004
【図３】
2005078606.tif 000005
【図４】
2005078606.tif 000006
【図５】
2005078606.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月24日(2003.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が照射される照射面と、該照射面を、当該照射面上で互いに直交する２軸それぞれの周りに傾動させる傾動手段と、上記照射面の周囲に互いに等しい間隔を隔てて配列されるとともに、該照射面側および該照射面とは反対側の光を受光させるために、該照射面から外方に突出させて設けられ、かつ球体状に形成されて当該球面に沿ってほぼ全方位からの受光が可能で、明暗を検知して検知信号を出力する４つの明暗検知用受光センサーと、上記照射面に各明暗検知用受光センサーに近接させて設けられ、該照射面が光源の光軸と直交しないときに、いずれかの該明暗検知用受光センサーに対して影となる暗部を生成する暗部生成部材と、上記照射面上に立設された柱部材に当該照射面から離隔させて取り付けられ、かつ球体状に形成されて当該球面に沿ってほぼ全方位からの受光が可能であって、該照射面上の半球状の領域よりも広い範囲で光源からの光の照射を受光して比較用基準信号を出力する比較用受光センサーと、上記明暗検知用受光センサーそれぞれからの各検知信号を上記比較用受光センサーからの比較用基準信号と比較して上記傾動手段を駆動制御する制御部とを備えたことを特徴とする光源位置追尾装置。
【請求項２】
前記照射面と反対側に前記明暗検知用受光センサーに近接させて、いずれかの該明暗検知用受光センサーに対して当該照射面の反対側から入射しようとする光を遮って影となる暗部を生成する第２の暗部生成部材が設けられることを特徴とする請求項１に記載の光源位置追尾装置。
【請求項３】
前記暗部生成部材には、これと前記明暗検知用受光センサーとの間への光の侵入を阻止する遮光部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源位置追尾装置。
【請求項４】
前記傾動手段が可動範囲限界に達したことを検出して、前記制御部による該傾動手段の制御を停止させるリミッタを備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の光源位置追尾装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記照射面を２軸周りに傾動させる傾動手段を、１軸ごとに個々に時間間隔をあけて傾動制御することを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の光源位置追尾装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記比較用受光センサーから比較用基準信号が入力されるとともに前記各明暗検知用受光センサーから検知信号が入力され、比較用基準信号と各検知信号とを比較する処理を実行して、各明暗検知用受光センサーが明部に位置しているか暗部に位置しているかの判定結果を出力する比較演算部と、該比較演算部からの判定結果に応じて、前記傾動手段を駆動制御するドライバーに駆動制御のための制御値を出力する演算部とを備えることを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載の光源位置追尾装置。
【請求項７】
請求項１の光源位置追尾装置を用い、前記照射面を傾動させる前記傾動手段の駆動制御を、前記制御部により、前記明暗検知用受光センサーおよび前記比較用受光センサーが出力する検知信号および比較用基準信号のみに基づいて実行するようにしたことを特徴とする光源位置追尾装置を用いた光源位置追尾方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明にかかる光源位置追尾装置は、光源からの光が照射される照射面と、該照射面を、当該照射面上で互いに直交する２軸それぞれの周りに傾動させる傾動手段と、上記照射面の周囲に互いに等しい間隔を隔てて配列されるとともに、該照射面側および該照射面とは反対側の光を受光させるために、該照射面から外方に突出させて設けられ、かつ球体状に形成されて当該球面に沿ってほぼ全方位からの受光が可能で、明暗を検知して検知信号を出力する４つの明暗検知用受光センサーと、上記照射面に各明暗検知用受光センサーに近接させて設けられ、該照射面が光源の光軸と直交しないときに、いずれかの該明暗検知用受光センサーに対して影となる暗部を生成する暗部生成部材と、上記照射面上に立設された柱部材に当該照射面から離隔させて取り付けられ、かつ球体状に形成されて当該球面に沿ってほぼ全方位からの受光が可能であって、該照射面上の半球状の領域よりも広い範囲で光源からの光の照射を受光して比較用基準信号を出力する比較用受光センサーと、上記明暗検知用受光センサーそれぞれからの各検知信号を上記比較用受光センサーからの比較用基準信号と比較して上記傾動手段を駆動制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明にかかる光源位置追尾装置および追尾方法にあっては、時間要素を利用しないので、設置場所を問わずに、そしてまたいかなる光源であっても、その移動に適切に追尾させることができる。また、柱部材により比較用受光センサーを照射面から離隔させて取り付けるようにしたので、比較用受光センサーによる光の検知領域を広範に確保することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
以下に、本発明にかかる光源位置追尾装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる光源位置追尾装置１は基本的には図１〜図５に示すように、光源からの光Ｌが照射される照射面２ａと、照射面２ａを、当該照射面２ａ上で互いに直交する２軸Ｘ，Ｙそれぞれの周りに傾動させる傾動手段としての上下モーター３および左右モーター４と、照射面２ａの周囲に互いに等しい間隔を隔てて配列されるとともに、照射面２ａ側および照射面２ａとは反対側の光Ｌ１を受光させるために、照射面２ａから外方に突出させて設けられ、かつ球体状に形成されて当該球面に沿ってほぼ全方位からの受光が可能で、明暗を検知して検知信号を出力する４つの明暗検知用受光センサーとしての上・下・右・左の各受光センサー５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、照射面２ａ上に各受光センサー５ａ〜５ｄに近接させて設けられ、照射面２ａが光源の光軸と直交しないときに、いずれかの受光センサー５ａ〜５ｄに対して影となる暗部Ｂを生成する暗部生成部材６と、照射面２ａ上に立設された柱部材１０に当該照射面２ａから離隔させて取り付けられ、かつ球体状に形成されて当該球面に沿ってほぼ全方位からの受光が可能であって、照射面２ａ上の半球状の領域よりも広い範囲で光源からの光Ｌの照射を受光して比較用基準信号を出力する比較用受光センサーとしての主センサー７と、受光センサー５ａ〜５ｄそれぞれからの各検知信号を主センサー７からの比較用基準信号と比較してモーター３，４を駆動制御する制御部８とを備えて構成される。以下、太陽を光源として、その移動を追尾する場合を例にとって説明する。