JP4798125B2 - 照度センサ - Google Patents

Description

本発明は、車両が備える各種灯火の点灯・消灯制御等に用いられる照度センサに関するものである。

従来の照度センサとして、たとえば、受光素子と光を受光素子の受光部へ導く導光体とを備え、ウィンドシールドガラスを透過して車室内に入射した外部からの光を導光体を介して受光素子へ導く構成としたものがある（特許文献１参照）。

一般に、照度センサは、車両外部の明るさを精度良く検出できるようにウィンドシールドガラスの車室内側表面に密着して配置されている。したがって、導光体はウィンドシールドガラスの車室内側表面に接近して配置されている。
特表２００２−５００７６９号公報

車両のオートライトシステムにおいては、照度センサにより検出された車両前方の明るさに基づいて、各種灯火の点灯・消灯制御が実行されている。たとえば、昼間において周囲が明るく前照灯を点灯させる必要を全く感じない状況であっても、走行方向前方にトンネルがある場合には、自動車がトンネル入り口に到達するよりも手前でトンネルの存在を検出し前照灯を点灯させることが望ましい。あるいは、走行方向前方に陸橋が架かっている状況においては、前照灯を点灯させることなく陸橋下を通過することが望ましい。このような制御を実行可能とするためには、照度センサへは車両前方からの光のみが入射するような構成が望ましいことになる。

従来の照度センサでは、ウィンドシールドガラスを透過した光を受光素子へ導く導光体はウィンドシールドガラスの背後に配置されている。また、通常、ウィンドシールドガラスはその下端から上端に向かうに連れて車両前方から後方に向かうように傾斜して配置されている。したがって、従来の照度センサにおいては導光体の入射面、すなわちウィンドシールドガラス側の端面も、ウィンドシールドガラスと略平行な傾斜面として形成されている。このため、導光体の入射面へは、車両前方からの光、詳しくは略水平方向における車両前方からの光だけではなく、車両上方からの光も入射することになる。これらの光が受光素子に入射するため、車両前方の明るさの検出精度を良好に維持することが困難になる可能性がある。

別の従来の照度センサにおいては、導光体の入射面形状が凸レンズ状、すなわちウィンドシールドガラスに向かって凸である球面状に形成されているものがある。この場合、導光体の入射面へは、車両前方からの光だけではなく、車両の上下左右方向からの光も入射するので、やはり、車両前方の明るさの検出精度を良好に維持することが困難になる可能性がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、車両前方の明るさを高精度で検出可能な照度センサを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ウィンドシールドおよびウィンドシールドの室内側に配置された遮光体と、遮光体を貫通する孔に配置された導光体を透過した車外の周辺光を受光する受光素子を備え、受光素子が受光量に応じて発する出力信号に基づいて車外の明るさを検出する照度センサであって、導光体はウィンドシールドガラスに対向し周辺光が入射する入射面および受光素子の受光部に対向し受光部へ向けて導光体内を進行してきた周辺光を出射させる出射面を備え、入射面の法線方向は、照度センサの使用状態において水平方向よりも下向き方向であることを特徴としている。

上述の構成によれば、入射面の法線方向は、照度センサの使用状態において水平方向よりも下向き方向であるので、入射面へは車両上方からの光は入射しない。言い換えると、導光体へは略水平方向における車両前方からの光だけが入射可能であり、したがって、車両前方の明るさを高精度で検出可能な照度センサを提供することができる。

請求項２に記載の発明は、導光体は、ウィンドシールドおよびウィンドシールドの室内側に配置された遮光体を貫通する孔に配置され、入射面は遮光体により照度センサの使用状態における垂直上向き方向に露出していないことを特徴としている。

上述の構成によれば、入射面は遮光体により照度センサの使用状態における垂直上向き方向に露出していないので、入射面へは車両上方からの光は入射しない。言い換えると、導光体へは略水平方向における車両前方からの光だけが入射可能であり、したがって、車両前方の明るさを高精度で検出可能な照度センサを提供することができる。

請求項３に記載の発明は、入射面は平面状に形成されていることを特徴としている。

このような構成とすれば、平面状の入射面は、凸面状あるいは凹面状の入射面に比べて入射可能角度範囲が狭く、ウィンドシールドガラスと平行な斜面と比べて上方および斜め前上方からの光に対する受光面積が小さいので、車両前方からの光のみを確実に入射させて受光素子へ導くことができる。

本発明が適用された照度センサの実施形態を自動車のライトコントロールシステムに用いられている光検出装置１に適用した場合を例に各図を参照して説明する。

（第１実施形態）
光検出装置１は、図１に示すように、ウィンドシールドガラス７の自動車室内側表面に直接取り付けられている。光検出装置１は運転者の前方視界を妨げない位置、たとえばリヤビューミラーの陰等に配置されている。光検出装置１のウィンドシールドガラス７への取り付けは、図示しない光透過性テープあるいはブラケット等を介してなされる。図１において左右方向が自動車の前後方向であり、図１において上下方向が自動車の上下方向であり、図１の左方が自動車前方、上方が自動車上方である。本発明の第１実施形態による光検出装置１が取り付けられているウィンドシールドガラス７は、図１に示すように、その下端から上端に向かうに連れて自動車前方から後方に向かうように傾斜している。

ライトコントロールシステムは、たとえば、自動車のライトコントロールスイッチがオートポジションに切り替えられると作動を開始して、光検出装置１からの検出信号に基づいて算定された自動車の走行方向前方の明るさに応じて、自動車が備える灯火、すなわち車幅灯、前照灯の点灯・消灯を自動的に切り替えるものである。以下に、光検出装置１の構成について説明する。

光検出装置１は、図１に示すように、ハウジング２、回路基板３、受光素子としてのフォトダイオード４、導光体５、蓋部材６を備えている。

ハウジング２は樹脂材料を成型加工して形成されている。ハウジング２は、図1に示すように、ウィンドシールドガラス７側が開放している有底箱状に形成されている。ハウジング２の開口部は、図１に示すように、蓋部材６が装着されることにより塞がれている。

回路基板３は、たとえばガラスエポキシ基板等からなり、光検出装置１の電気回路部を構成している。回路基板３には、後述するフォトダイオード４が実装されている。また、回路基板３には、フォトダイオード４からの出力信号を処理して自動車前方の明るさを判定する信号処理手段、たとえばマイクロコンピュータ等（図示せず）が実装されている。

受光素子であるフォトダイオード４は、たとえばチップタイプのものが用いられている。

導光体５は、透光性材質、たとえばガラスあるいは透明な樹脂材料等から形成され、ウィンドシールドガラス７を透過して自動車の車室内に入射した自動車前方からの光をフォトダイオード４へ入射させるように導いている。導光体５は、略円柱形状に形成されている。導光体５は、車室内に入射した自動車前方からの光が入射する入射面５ａ、および導光体５内を進行した自動車前方からの光をフォトダイオード４へ向けて出射させる出射面５ｂを備えている。入射面５ａは平面状に形成され、図１示すように、ウィンドシールドガラス７に対向している。入射面５ａは、円柱状の導光体５の軸方向に対して直交するように形成されている。出射面５ｂは、フォトダイオード４に対向するとともにフォトダイオード４へ向かって凸である凸レンズ状に形成されている。導光体５内を進行してきた平行光線は、出射面５ｂから出射した後、出射面５ｂの凸レンズ作用により一点、すなわち焦点に集束する。本発明の第１実施形態による光検出装置１においては、フォトダイオード４の受光部を導光体５の出射面５ｂの焦点と一致させて配置している。これにより、フォトダイオード４へ入射する光量を多くして、検出精度を高めている。一方、導光体５は、光検出装置１が自動車のウィンドシールドガラス７に取り付けられた状態において、出射面５ａの法線方向Ｎと自動車の水平方向Ｈとを一致させて、つまり法線方向Ｎが水平方向Ｈと平行になるようにして配置されている。言い換えると、導光体５は、その軸方向を水平方向Ｈと平行として配置されている。

遮光体である蓋部材６は、遮光性材質、たとえば樹脂材料あるいは金属材料から形成されている。蓋部材６は、ハウジング２の開口部の縁に密着して固定されている。蓋部材６は、図１に示すように、蓋部材６を貫通する孔であり導光体５を保持するための保持孔６ａを備えている。保持孔６ａは、導光体５の外径寸法と同じ直径の貫通孔として形成されている。この保持孔６ａは、光検出装置１がウィンドシールドガラス７に装着されたときに、保持孔６ａの軸方向が自動車の水平方向Ｈと一致するようにして形成されている。したがって、保持孔５ａに嵌合保持されている導光体５の入射面５ａの法線方向Ｎが、自動車の水平方向Ｈと一致することになる。

また、導光体５は、蓋部材６の保持孔６ａ内に、導光体５の入射面５ａが自動車の垂直方向Ｖにおける上方に露出しないようにして装着されている。すなわち導光体５は、保持孔６ａのウィンドシールドガラス７側端部６ｂよりも保持孔６ａの内側に引っ込めて取り付けられている。つまり、端部６ｂは、保持孔６ａの軸方向に対して斜めに斬った断面形状となっているが、導光体５は、端部６ｂの最も室内側（図１の右側）の部分よりも内側に引っ込めて配置されている。

以上説明したように構成された光検出装置１の作動について説明する。

自動車水平方向前方からの光、すなわち導光体５の入射面５ａの正面方向からの光は、図１中において矢印で示すように進行して、導光体５により導かれてフォトダイオード４に入射する。フォトダイオード４は、入射した光量に応じた大きさの検出信号を出力する。

ところで、ウィンドシールドガラス７へは、車両水平方前方に限らずあらゆる方向から光が入射する。従来の照度センサにおいては、導光体の入射面、すなわちウィンドシールドガラス側の端面も、ウィンドシールドガラスと略平行な傾斜面として形成されている。このため、導光体の入射面へは、車両水平方向前方からの光だけではなく、車両上方からの光も入射する。これらの光が全て受光素子に入射するため、車両前方の明るさを高精度で検出することが困難であった。

これに対して、本発明の第１実施形態による光検出装置１においては、導光体５を、保持孔６ａのウィンドシールドガラス７側端部６ｂよりも保持孔６ａの内側に引っ込めて取り付けることにより、導光体５の入射面５ａが自動車の垂直方向Ｖにおける上方に露出しないようにして取り付けている。このため、自動車水平方前方以外の方向からの光、特に上方や、斜め前上方からの光が導光体５に入射しにくくなっている。したがって、導光体５の入射面５ａへ入射する光を、自動車水平方前方からの光、あるいは微小角度前上方からの光に限定することができる。これにより、自動車前方の明るさを高精度で検出可能な光検出装置１を実現することができる。

また、本発明の第１実施形態による光検出装置１においては、導光体５の入射面５ａを平面として形成するとともに、その法線方向Ｎを光検出装置１が自動車に搭載された状態において水平方向Ｈであるように設定している。このような構成により、従来の照度センサにおける凸面状あるいは凹面状の入射面に比べて入射可能角度範囲が狭いこと、従来の照度センサにおけるウィンドシールドガラスと平行な斜面と比べて上方および斜め前上方からの光に対する受光面積が小さいこと、および入射面が車両走行方向前方にほぼ正対していること、から、自動車前方からの光のみを選択的に入射させてフォトダイオード４へ導くことができる。したがって、自動車前方の明るさを高精度で検出可能な光検出装置１を実現することができる。

なお、以上説明した本発明の第１実施形態による光検出装置１においては、導光体５の入射面５ａを平面として形成するとともに、その法線方向Ｎを光検出装置１が自動車に搭載された状態において水平方向Ｈであるように設定しているが、入射面５ａの法線方向Ｎを、図２に示すように、光検出装置１が自動車に搭載された状態における水平方向Ｈよりも下向き方向としてもよい。このような構成によっても、確実に自動車前方からの光のみを選択的に入射させてフォトダイオード４へ導くことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による光検出装置１について説明する。本発明の第２実施形態による光検出装置１は、本発明の第１実施形態による光検出装置１に対して、導光体５およびその取付構造を変更したものである。すなわち、本発明の第１実施形態による光検出装置１においては、導光体５は蓋部材６に設けられた貫通孔である保持孔６ａ内に垂直上向き方向に露出させないようにして収容されているが、本発明の第２実施形態による光検出装置１では、導光体５の一部、詳しくは、図３に示すように、導光体５の入射面５ａ側端部が垂直上向き方向に露出した状態で収容されている。

導光体５は、その入射面５ａが平面状に形成されるとともに、入射面５ａの法線方向Ｎを、図３に示すように、光検出装置１が自動車に搭載された状態における水平方向Ｈよりもいくらか下向きであるように設定されている。一方、蓋部材６には、本発明の第１実施形態による光検出装置１の蓋部材６に設けられた貫通孔である保持孔６ａと比べて大きい開口部６ｂが設けられ、導光体５は、図３に示すように、この開口部６ｂに臨んで配置されている。

上述したような構成とすることにより、蓋部材６における導光体５を収容する部分の形状精度、および両者の組み付け精度を緩めて生産性を向上させつつ、車上方や、斜め前上方からの光が導体５に入射することを、効果的に阻止できる光検出装置１を実現することができる。

図４には、本発明の第２実施形態による光検出装置１の変形例の部分断面図を示す。この変形例では、導光体５の入射面５ａ形状をウィンドシールドガラス側に凸の球面状に形成し、且つ入射面５ａの任意の点における法線方向Ｎが、光検出装置１が自動車に搭載された状態における水平方向Ｈよりも必ず下向きであるように設定している。すなわち、図４に示すように、入射面５の上端部における法線方向Ｎが水平方向Ｈよりも下向き方向である。このため、入射面５ａ形状を球面状としても、自動車上方や、斜め前上方からの光が導体５に入射することを、より効果的に阻止できると同時に、蓋部材６の形状を単純化することができる。

なお、以上説明した、本発明の第１実施形態による光検出装置１では、受光素子としてフォトダイオード４を用いているが、フォトダイオードに限る必要はなく、他の種類の受光素子、たとえばフォトトランジスタ等を用いてもよい。

また、以上説明した、本発明の第１実施形態による光検出装置１は、自動車前方の明るさを検出する機能のみを有しているが、別な機能を兼備する構成としてもよい。たとえば、ワイパー制御システムに用いられる雨滴検出装置を一体的に組み込んで、光雨滴検出装置としてもよい。

また、以上は、本発明が適用された照度センサの一実施形態を自動車のライトコントロールシステムに用いられている光検出装置１に適用した場合を例に説明してきたが、自動車のライトコントロールシステムに用いられている光検出装置１以外の光検出用途に用いてもよい。

また、上記実施形態では、光検出装置を自動車に搭載した例について言及したが、搭載先は自動車に限られない。他にも飛行機、鉄道車両、船舶など、広く移動体に搭載して有益である。

本発明の第１実施形態による光検出装置１のウィンドシールドガラス７への取り付け状態における断面図である。 光検出装置１の第１実施形態の変形例における部分断面図である。 本発明の第２実施形態による光検出装置１のウィンドシールドガラス７への取り付け状態における断面図である。 光検出装置１の第２実施形態の変形例における部分断面図である。

符号の説明

１ 光検出装置（照度センサ）
２ ハウジング
３ 回路基板
４ フォトダイオード（受光素子）
５ 導光体
５ａ 入射面
５ｂ 出射面
６ 蓋部材（遮光体）
６ａ 保持孔（貫通する孔）
６ｂ 端部
６ｃ 開口部
７ ウィンドシールドガラス
Ｈ 水平方向
Ｎ 法線方向
Ｖ 垂直方向

Claims (3)

1. ウィンドシールドおよび前記ウィンドシールドの室内側に配置された遮光体と、前記遮光体を貫通する孔に配置された導光体を透過した車外の周辺光を受光する受光素子を備え、前記受光素子が受光量に応じて発する出力信号に基づいて車外の明るさを検出する照度センサであって、
   前記導光体は前記ウィンドシールドガラスに対向し前記周辺光が入射する入射面および前記受光素子の受光部に対向し前記受光部へ向けて前記導光体内を進行してきた前記周辺光を出射させる出射面を備え、
   前記入射面の法線方向は、照度センサの使用状態において水平方向よりも下向き方向であることを特徴とする照度センサ。
2. 前記導光体は、前記ウィンドシールドおよび前記ウィンドシールドの室内側に配置された遮光体を貫通する孔に配置され、
   前記入射面は前記遮光体により照度センサの使用状態における垂直上向き方向に露出していないことを特徴とする請求項１に記載の照度センサ。
3. 前記入射面は、平面状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のどちらか一つに記載の請求項１に記載の照度センサ。

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