(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンとして配置が行われた複数の受光素子と、これら受光素子を上方から覆う受光レンズとから成り、前記受光レンズによりそれぞれの前記受光素子に配布される光量の対比により太陽の仰角を測定する日照センサにおいて、前記受光レンズは前記受光素子の数と一致するエレメントを有する魚眼レンズ状とされ、それぞれの前記エレメントは対応する受光素子の中心を通る垂直軸と同軸とされ、この受光素子を収納するのに必要充分な半径を有する凸球面とされ、且つ、前記各エレメントの頂点は対応する各受光素子の中心を通る垂直軸上に位置し、前記各エレメントの頂点と前記各受光素子の受光面との間隔Ｈを、各受光素子の内接円の半径をＷ、受光レンズの各エレメント表面の臨界角αとしたとき、Ｈ＝Ｗ／ｔａｎαとして、前記複数の受光素子と前記受光レンズとが一体化されていることを特徴とする日照センサ。
【請求項２】
前記受光レンズの凸球面には、シボ加工による反射防止処理が成されていることを特徴とする請求項１記載の日照センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用に設けられた空調装置を制御するときなどに用いられる日照センサに関するものであり、詳細には、太陽の仰角を測定し、例えば、車窓からの直射光が車内に射し込み、乗員が暑さを感じると判断されるときには、空調装置の出力を上げるなど、より一層に緻密な制御を行わせるために用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の日照センサの構成の例としては、特開平９−３１１０７０号公報に示されるものがあり、この日照センサは、２つの受光素子と、外側が凸球面であり、内面が３段階のプリズムを組み合わせたような形状とした受光レンズとが組み合わされて構成されている。
【０００３】
このようにしたことで、太陽が垂直方向にあるときから、ほぼ水平方向にあるときまで受光素子に光が達するものとなり、このときには、２つの受光素子間に仰角に応じる出力差を生じるものとなるので、この出力差に基づき空調装置の制御を行うことで一層に車室内の快適性を向上させるものとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の日照センサにおいては、前記受光レンズが三段階のプリズムを組み合わせたような形状とされていることで、例えば太陽が真上、水平、或いは、仰角４５゜付近の仰角にあるときには、ほぼ正確な太陽の仰角が測定できるものとなるが、それらの中間では、内面の折れ曲がり状となる不連続な形状により、測定される仰角の値もまた不連続なものとなる。
【０００５】
このことは、上記のような中間の仰角の状態では、例えば車窓から太陽光が射し込んでいるにも係わらず空調装置の出力が増加されず、乗員は射し込む直射光により暑さを感じて快適感を損なうなどの問題を生じる可能性が高く、この点の解決が課題とされるものとなっていた。また、上記した従来の日照センサにおいては、受光素子と受光レンズとが別体として形成されているので、日照センサとして組立てるときの組立精度が影響し特性に個体差を生じる問題点もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、所定のパターンとして配置が行われた複数の受光素子と、これら受光素子を上方から覆う受光レンズとから成り、前記受光レンズによりそれぞれの前記受光素子に配布される光量の対比により太陽の仰角を測定する日照センサにおいて、前記受光レンズは前記受光素子の数と一致するエレメントを有する魚眼レンズ状とされ、それぞれの前記エレメントは対応する受光素子の中心を通る垂直軸と同軸とされ、この受光素子を収納するのに必要充分な半径を有する凸球面とされ、且つ、前記各エレメントの頂点は対応する各受光素子の中心を通る垂直軸上に位置し、前記各エレメントの頂点と前記各受光素子の受光面との間隔Ｈを、各受光素子の内接円の半径をＷ、受光レンズの各エレメント表面の臨界角αとしたとき、Ｈ＝Ｗ／ｔａｎαとして、前記複数の受光素子と前記受光レンズとが一体化されていることを特徴とする日照センサを提供することで課題を解決するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１及び図２に符号１で示すものは本発明に係る日照センサであり、この日照センサ１は、例えば４個が正方形など所定の形状として配置された受光素子２（ａ〜ｄ）と、前記受光素子２（ａ〜ｄ）を覆う受光レンズ３とから成るものである点は従来例のものと同様である。
【０００８】
また、前記受光レンズ３は、例えば太陽の照射方向に対して前後方向にある受光素子２（例えば、受光素子２ａと受光素子２ｂなど）に対して、仰角に応じる光量の配布を行い、これにより生じる受光素子２間の出力差から仰角を演算し得るものである点も、従来例のものと同様である。
【０００９】
ここで、本発明の日照センサ１においては、従来例の複数の受光素子２（ａ〜ｄ）を１つの受光レンズ３で覆うものとは異なり、それぞれの受光素子２（ａ〜ｄ）に１対１で対応してエレメント３ａ〜エレメント３ｄが形成される形状とされ、これらエレメント３（ａ〜ｄ）が一体化された受光レンズ３としては、全体形状が魚眼レンズ状を呈するものとされている。
【００１０】
以下に前記受光素子２（ａ〜ｄ）とエレメント３（ａ〜ｄ）との構成を更に詳細に説明する。尚、この説明においては受光素子２ａと受光素子２ｂ、及び、エレメント３ａとエレメント３ｂに関して行うが、上記以外の受光素子２（ｃ、ｄ）とエレメント３（ｃ、ｄ）においても同様な構成とされている。
【００１１】
そして、図２に示すように前記エレメント３ａは受光素子２ａの中心を通る垂直軸Ｘと同軸の凸球面とされ、このときの半径ｒは、以下に説明する受光素子２ａとの位置関係において、この受光素子２ａを少なくとも受光方向からは全面を覆うものとされ、エレメント３ｂと受光素子２ｂとも同様な構成とされている。
【００１２】
従って、前記エレメント３ａの頂点Ｐは前記受光素子２ａの中心を通る垂直軸Ｘ上に位置し、同様にエレメント３ｂの頂点Ｐは受光素子２ｂの中心を通る垂直軸Ｘ上に位置するものとなる。ここで、本発明では前記頂点Ｐと受光素子２（ａ、ｂ）との間隔Ｈを（間隔Ｈ＝（受光素子の有効半径Ｗ／ｔａｎ（臨界角α））の式に基づいて規定するものである。
【００１３】
ここで、受光素子２の有効半径Ｗは通常には正方形である受光素子２の内接円の半径であり、臨界角αはエレメント３ａ、３ｂ（即ち、受光レンズ３）が形成される部材の屈折率により定まる値であり、このように間隔Ｈを定めたことで、前記図２中に矢印Ｆで示す前記垂直軸Ｘと直交する方向、即ち、水平方向からエレメント３ａに入射する光は受光素子２ａの入射方向とは反対側の端部に達するものとなる。
【００１４】
従って、前記エレメント３ａの中心Ｃは前記垂直軸Ｘ上には存在するが、必ずしも受光素子２ａの表面上に一致するものとは成らず、例えば、エレメント３ａが形成される部材の屈折率が小さい場合には間隔Ｈも小さい値となり、受光素子２ａは中心Ｃよりも頂点Ｐ寄りに設置されるものとなる。よって、このような場合には、エレメント３ａは、上記のように頂点Ｐからの間隔Ｈが短く設定された場合にも受光素子２ａが完全に覆えるように半径ｒを適宜に調整する必要を生じるものとなる。
【００１５】
次いで、上記の構成とした本発明の日照センサ１の作用、及び、効果について説明を行う。先ず、太陽が水平位置にあるときには、水平方向Ｆから光が入射するときには、図２にも示したようにエレメント３ａに到達した光は、このエレメント３ａで屈折が行われ、受光素子２ａのほぼ全面に光が達するものとなる。
【００１６】
このときに、前記エレメント３ｂは、太陽光の照射方向である前方にエレメント３ａが存在しているので、そのエレメント３ａの影となり太陽光は達することがなく、従ってエレメント３ｂに付属する受光素子２ｂにも出力を生じることはない。よって、太陽の仰角が水平状態における受光素子２ａと受光素子２ｂとの出力比は１：０である。
【００１７】
そして、太陽の仰角が増して行くに従いエレメント３ｂにも光が達するものとなり、受光素子２ｂからの出力も仰角の増加に応じて次第に増えるものとなって行き、太陽の仰角が垂直（９０゜）に達すると、受光素子２ａと受光素子２ｂとは同じ出力を生じるもの、即ち、出力比が１：１のものとなる。
【００１８】
図３は、上記説明の受光素子２ａと受光素子２ｂとの出力比Ｎを太陽の仰角毎にプロットしたグラフであり、この出力比Ｎの曲線を子細に検討してみると、それぞれが隣り合う仰角間で値が同一となることもなく、また、極端に急激な傾斜の変化も認められない右上がりの曲線となっているので、それぞれの仰角の測定がほぼ正確に行えるものであることが理解できる。
【００１９】
また、上記の構成とした本発明の日照センサ１においては、従来例のものと異なり、受光レンズ３（エレメント３ａ〜３ｄ）と受光素子２ａ〜２ｄとの間に空気層が存在してなく、両者が一体化されている。このことは、例えばＬＥＤランプを形成するときにＬＥＤチップに、エポキシ樹脂のポティング・モールドでケースを形成するのと同様な金型などを用いる手段で日照センサ１が形成できるものとなる。
【００２０】
このことは、日照センサ１の製造工程から組立工程が省略でき生産の効率化が可能となると共に、金型などの利用により両者に正確な位置合わせが可能となり、個々の日照センサ１における個体差、即ち、特性のバラツキも少なくすることが可能となる。尚、この種の日照センサ１は自動車のダッシュボードなどに設置されることが通常であるので、受光レンズ３がより小型のエレメント３ａ〜３ｄの組合せとして形成されたことで、太陽光の反射などにより運転者の幻惑を感じさせる度合いも低減される。従って、受光レンズ３にシボ加工などの反射防止処理を行う際にも軽度のもので良く、測定精度を損なわない。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、受光レンズは受光素子の数と一致するエレメントを有する魚眼レンズ状とされ、それぞれのエレメントは対応する受光素子の中心に軸を一致させ、この受光素子を収納するのに必要充分な半径を有する凸球面とされ、且つ、エレメントの頂点と受光素子の受光面との間隔Ｈを（間隔Ｈ＝（受光素子の有効半径Ｗ／ｔａｎ（臨界角α））として、受光素子と受光レンズとが一体化されている日照センサとしたことで、太陽の仰角の増減に略比例する出力が得られるものとして、測定結果に不連続性をなくし全ての仰角に対して適正な制御が行えるものとして、乗員の快適性の向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００２２】
また、本発明の構成により受光レンズと受光素子とを一体成形することを可能とし、生産工程の簡素化によりコストダウンに優れた効果を奏すると共に、従来は日照センサの組立工程時に生じていた組立誤差などを生じないものとし、日照センサ間の特性のバラツキも格段に少ないものとして、品質、性能の向上にも極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る日照センサの実施形態を示す正面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】  本発明に係る日照センサの出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１……日照センサ
２（ａ〜ｄ）……受光素子
３……受光レンズ
３ａ〜３ｄ……エレメント
Ｘ……垂直軸
Ｐ……頂点
Ｈ……頂点と受光素子との間隔
ｒ……エレメントの半径
Ｗ……受光素子の有効半径
【図１】
0004598981.tif 000002
【図２】
0004598981.tif 000003
【図３】
0004598981.tif 000004