特許 7528814 光センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】光センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01W 1/14 20060101AFI20240730BHJP

   G01W 1/12 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

G01W1/14 B

G01W1/12 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021023266

(22)【出願日】2021-02-17

(65)【公開番号】P2022125594

(43)【公開日】2022-08-29

【審査請求日】2023-08-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001472

【氏名又は名称】弁理士法人かいせい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】牛込 直弥

(72)【発明者】

【氏名】坂本 朋子

【審査官】佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１８４１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５２４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３９６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４１３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５４３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１４９０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４４９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６５９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０３５８７４９５（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９０３１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｊ１／００－１／２０

Ｂ６０Ｒ１６／００－１７／０２

Ｇ０１Ｖ１／００－９９／００

Ｇ０１Ｗ１／００－１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のウィンドシールド（２００）に向かって発光する複数の発光素子（１３１、１３２）と、前記ウィンドシールドで反射した反射光を受光する受光素子（１３３）と、前記複数の発光素子から発せられる光を前記ウィンドシールドに導くと共に前記反射光を前記受光素子に導く導光用レンズ部（１３４）と、を備え、前記受光素子が受光する前記反射光の強度に基づいて前記ウィンドシールドに雨滴が付着したことを検知するレインセンサ（１３０）を含み、
前記複数の発光素子は、配置面（１２１）に設置されると共に、前記配置面のうちの前記複数の発光素子に対応する領域と前記受光素子に対応する領域とを結ぶｚ方向に垂直なｘ方向に互いに離間して配置され、
前記導光用レンズ部は、前記複数の発光素子それぞれに対応すると共に前記複数の発光素子それぞれから光を入射する複数の入射部（１３７、１３８）を有し、
前記複数の入射部は、対応する発光素子から発せられる光のうちの前記ｚ方向に沿って入射する光の強度を低下させる一方、前記対応する発光素子の隣の発光素子から発せられる光の一部の入射することで、前記導光用レンズ部に入射する光の強度を前記ｘ方向に均一化させる均一部（１３９、１４０）を有する、光センサ装置。

【請求項2】

前記均一部は、
前記ｚ方向に沿った平面部（１４２、１４５）と、
前記ｘ方向において前記平面部よりも前記隣の発光素子の側に位置すると共に前記平面部に接続され、前記隣の発光素子から発せられる光の一部を入射する採光部（１４３、１４６）と、
を有し、
前記採光部は、前記ｚ方向において、前記隣の発光素子の側が前記平面部の側よりも前記対応する発光素子の側に位置するレンズ面である、請求項１に記載の光センサ装置。

【請求項3】

前記ウィンドシールド（２００）に所定の仰角範囲で入射する日射光を受光する日射検出素子（１５１、１５２）と、前記ウィンドシールドに入射する前記日射光を前記日射検出素子に導く日射用レンズ部（１５３、１５４）と、を備え、前記日射検出素子が受光する前記日射光の強度に基づいて日射量を検知する日射センサ（１５０）を含み、
前記日射検出素子は、前記配置面（１２１）に配置され、
前記日射用レンズ部は、前記日射光を前記日射検出素子に出射する出射面（１５５、１５６）を有し、
前記日射検出素子の仰角を構成する面に沿って切断される切断面が前記配置面に投影される直線（１２４）の方向を切断面方向と定義すると、前記出射面は、前記切断面方向において、前記配置面に投影される前記日射光の光像（１２５）が前記日射検出素子に対して相対的に離れる側とは反対側に突出した突出部（１５７、１５８）を有する、請求項１または２に記載の光センサ装置。

【請求項4】

前記突出部は、前記出射面の平面形状における鈍角の角部を構成する、請求項３に記載の光センサ装置。

【請求項5】

前記出射面は、六角形の平面形状である、請求項３または４に記載の光センサ装置。

【請求項6】

車両のウィンドシールド（２００）に所定の仰角範囲で入射する日射光を受光する日射検出素子（１５１、１５２）と、前記ウィンドシールドに入射する前記日射光を前記日射検出素子に導く日射用レンズ部（１５３、１５４）と、を備え、前記日射検出素子が受光する前記日射光の強度に基づいて日射量を検知する日射センサ（１５０）を含み、
前記日射検出素子は、配置面（１２１）に配置され、
前記日射用レンズ部は、前記日射光を前記日射検出素子に出射する出射面（１５５、１５６）を有し、
前記日射検出素子の仰角を構成する面に沿って切断される切断面が前記配置面に投影される直線（１２４）の方向を切断面方向と定義すると、前記出射面は、前記切断面方向において、前記配置面に投影される前記日射光の光像（１２５）が前記日射検出素子に対して相対的に離れる側とは反対側に突出した突出部（１５７、１５８）を有する、光センサ装置。

【請求項7】

前記突出部は、前記出射面の平面形状における鈍角の角部を構成する、請求項６に記載の光センサ装置。

【請求項8】

前記出射面は、六角形の平面形状である、請求項６または７に記載の光センサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光センサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、レインセンサと日射センサとを含む光センサ装置が、例えば特許文献１で提案されている。

【0003】

光センサ装置は、レインセンサの構成部材として、発光素子、受光素子、及び導光用レンズ部を有する。導光用レンズ部は、発光素子から照射された光を車両のウィンドシールドに導くと共に、ウィンドシールドにて反射した反射光を受光素子の検出面に導く光学部品である。受光素子は、導光用レンズ部によって導かれた反射光の強度を検出する。これにより、ウィンドシールドに付着した雨滴量を検知する。

【0004】

また、光センサ装置は、日射センサの構成部材として、日射検出素子及び日射用レンズ部を有する。日射用レンズ部は、太陽光を日射検出素子の検出面に導く光学部品である。日射用レンズ部は、日射検出素子に日射光を出射する出斜面を有する。日射検出素子は、出射面から出射された日射光の強度を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－１８４１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１のレインセンサの構成では、受光素子の検出面の検出範囲が狭くなってしまい、反射光の光量の検出精度が低下する可能性がある。

【0007】

その理由は、発光素子から照射される光は、発光素子の近傍に配置される導光用レンズ部の中央部を通過しやすく、導光用レンズ部の端部を通過しにくいからである。換言すると、導光用レンズ部の端部を通過する平行光の光量は、中央部を通過する平行光の光量よりも少なくなりやすいからである。

【0008】

このため、受光素子の検出面のうち、導光用レンズ部の端部を通過した反射光を検出する部位では、光量の変化を検出しにくくなる。その結果、受光素子の検出面の検出範囲が狭くなる。よって、光量の検出精度が低下してしまう。ひいては、少量の雨滴を検知することができない可能性がある。

【0009】

また、特許文献１の日射センサでは、太陽光の角度の変化に応じて、日射用レンズ部から日射検出素子の検出面に照射される光像の範囲も移動する。このため、太陽光の角度が変化すると、日射検出素子に日射光が届かなくなる。よって、太陽光の角度及び太陽光の光量の検出精度が低下する可能性がある。

【0010】

そこで、日射用レンズ部の出射面の面積あるいは日射検出素子の検出面の面積を拡大させる手段が考えられる。しかしながら、日射用レンズ部の出射面の面積あるいは日射検出素子の検出面の面積を拡大させると、光センサ装置のコストが掛かると共に、日射検出素子の大型化を招く原因となる。

【0011】

本発明は上記点に鑑み、レインセンサの検知可能範囲を広くすることができる光センサ装置を提供することを第１の目的とする。また、日射センサの日射検出素子を安価で小型化したとしても検出精度の低下を抑制することができる光センサ装置を提供することを第２の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、光センサ装置は、レインセンサ（１３０）を含む。レインセンサは、複数の発光素子（１３１、１３２）、受光素子（１３３）、及び導光用レンズ部（１３４）を備える。

【0013】

複数の発光素子は、車両のウィンドシールド（２００）に向かって発光する。受光素子は、ウィンドシールドで反射した反射光を受光する。導光用レンズ部は、複数の発光素子から発せられる光をウィンドシールドに導くと共に反射光を受光素子に導く。レインセンサは、受光素子が受光する反射光の強度に基づいてウィンドシールドに雨滴が付着したことを検知する。

【0014】

複数の発光素子は、配置面（１２１）に設置される。複数の発光素子は、配置面のうちの複数の発光素子に対応する領域と受光素子に対応する領域とを結ぶｚ方向に垂直なｘ方向に互いに離間して配置される。

【0015】

導光用レンズ部は、複数の入射部（１３７、１３８）を有する。複数の入射部は、複数の発光素子それぞれに対応すると共に複数の発光素子それぞれから光を入射する。

【0016】

複数の入射部は、均一部（１３９、１４０）を有する。均一部は、対応する発光素子から発せられる光のうちのｚ方向に沿って入射する光の強度を低下させる一方、対応する発光素子の隣の発光素子から発せられる光の一部の入射することで、導光用レンズ部に入射する光の強度をｘ方向に均一化させる。

【0017】

これによると、ｘ方向において、各入射部のうちの中央部に入射しやすい光の強度を、均一部によって弱めることができる。また、ｘ方向において、各入射部のうちの端部に入射しにくい光を、均一部によって隣の発光素子の光で補うことができる。

【0018】

このため、導光用レンズ部の内部を通過する光の強度はｘ方向において全体的に均一化されるので、ｘ方向において光の強度が雨滴を検出するための閾値を超える範囲を広げることができる。したがって、ｘ方向において、レインセンサの検知可能範囲を広くすることができる。

【0019】

請求項６に記載の発明では、光センサ装置は、日射センサ（１５０）を含む。日射センサは、日射検出素子（１５１、１５２）及び日射用レンズ部（１５３、１５４）を備える。日射検出素子は、車両のウィンドシールド（２００）に所定の仰角範囲で入射する日射光を受光する。日射用レンズ部は、ウィンドシールドに入射する日射光を日射検出素子に導く。日射センサは、日射検出素子が受光する日射光の強度に基づいて日射量を検知する。

【0020】

日射検出素子は、配置面（１２１）に配置される。日射用レンズ部は、日射光を日射検出素子に出射する出射面（１５５、１５６）を有する。

【0021】

日射検出素子の仰角を構成する面に沿って切断される切断面が配置面に投影される直線（１２４）の方向を切断面方向と定義する。出射面は、突出部（１５７、１５８）を有する。突出部は、切断面方向において、配置面に投影される日射光の光像（１２５）が日射検出素子に対して相対的に離れる側とは反対側に突出する。

【0022】

これによると、配置面に投影される日射光の光像（１２５）が日射検出素子に対して相対的に離れる側に最大限に移動したとしても、光像のうちの突出部に対応する部分が日射検出素子の検出面に照射される。このため、日射検出素子を安価で小型化したとしても、突出部が出射面に設けられない場合と同等の検出範囲を確保することができる。したがって、日射センサの日射検出素子を安価で小型化したとしても日射量の検出精度の低下を抑制することができる。

【0023】

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】一実施形態に係る光センサ装置の断面図である。

【図2】導光用レンズ部と日射用レンズ部とが一体化されたレンズの平面図である。

【図3】回路基板の設置面を示した平面図である。

【図4】各日射検出素子の方位角特性を示した図である。

【図5】導光用レンズ部の第１レンズ部及び各発光素子を示した平面図である。

【図6】ｘ方向における導光用レンズ部の位置と光の強度との関係を示した図である。

【図7】比較例として、均一部を備えない第１レンズ部及び各発光素子を示した平面図である。

【図8】方位角が０°の場合の一方の出射面、光像、及び一方の日射検出素子の各位置を示した図である。

【図9】方位角が９０°の場合の一方の出射面、光像、及び一方の日射検出素子の各位置を示した図である。

【図10】比較例として、出射面が四角形の場合であって、方位角が０°の場合の出射面、光像、及び一方の日射検出素子の各位置を示した図である。

【図11】比較例として、出射面が四角形の場合であって、方位角が９０°の場合の出射面、光像、及び一方の日射検出素子の各位置を示した図である。

【図12】日射センサの変形例として、各出射面の平面形状の一例を示した平面図である。

【図13】日射センサの変形例として、各突出部の一例を示した平面図である。

【図14】日射センサの変形例として、各突出部の一例を示した平面図である。

【図15】日射センサの変形例として、各突出部の一例を示した平面図である。

【図16】日射センサの変形例として、各突出部の一例を示した平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

（第１実施形態）
以下、一実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る光センサ装置は、例えば車両のウィンドシールドに付着する雨滴を検出するレインセンサと、車両周辺の日射量を検出する日射センサと、が一体化されたものである。

【0026】

図１に示されるように、光センサ装置１００は、ウィンドシールド２００のうちの車室の側に設置される。ウィンドシールド２００のシールド角度θは車種毎に異なる。

【0027】

図１～図３に示されるように、光センサ装置１００は、カバーハウジング１１０、回路基板１２０、レインセンサ１３０、及び日射センサ１５０を備える。レインセンサ１３０は、複数の発光素子１３１、１３２、受光素子１３３、及び導光用レンズ部１３４を備える。また、日射センサ１５０は、複数の日射検出素子１５１、１５２及び複数の日射用レンズ部１５３、１５４を備える。

【0028】

カバーハウジング１１０は、回路基板１２０、レインセンサ１３０、及び日射センサ１５０を収容するための筐体である。カバーハウジング１１０は、金属材料や樹脂材料から形成される。カバーハウジング１１０を開口端１１１の側から底面１１２の側に見た平面形状は例えば四角形状になっている。

【0029】

カバーハウジング１１０は、ウィンドシールド２００に固定された図示しないブラケットに取り付けられる。これにより、カバーハウジング１１０は、ブラケットと共に収容体を構成する。なお、ブラケットは、例えば金属板が所定の形状にプレス加工されたものである。ブラケットは、接着剤等でウィンドシールド２００に固定される。

【0030】

回路基板１２０は、レインセンサ１３０の各発光素子１３１、１３２及び受光素子１３３が実装されると共に、日射センサ１５０の日射検出素子１５１、１５２が実装された部品である。回路基板１２０は、配置面１２１を有する板状の部品である。回路基板１２０は、例えばプリント基板である。

【0031】

回路基板１２０は、コネクタ１２２や図示しない電子部品が配置面１２１に実装されている。コネクタ１２２は図示しない配線コネクタが接続される樹脂製の接続部品である。コネクタ１２２は、回路基板１２０に形成された回路に電気的に接続されるターミナル１２３を有する。ターミナル１２３はコネクタ１２２にインサート成形される。電子部品は、例えばＩＣチップ、抵抗素子、チップコンデンサ等である。回路基板１２０は、配置面１２１側がカバーハウジング１１０の開口端１１１に向けられた状態でカバーハウジング１１０の底面１１２の側に収容される。

【0032】

レインセンサ１３０は、車両のウィンドシールド２００に付着した雨滴を検知するように構成された雨滴検出装置である。光センサ装置１００は、レインセンサ１３０に対して日射センサ１５０が一体化されたものである。すなわち、光センサ装置１００を構成するカバーハウジング１１０や回路基板１２０は、レインセンサ１３０を構成する部品である。

【0033】

複数の発光素子１３１、１３２は、ウィンドシールド２００に付着する雨滴を検出するための測定光を照射する発光装置である。本実施形態では、レインセンサ１３０は、２個の発光素子１３１、１３２を備える。

【0034】

各発光素子１３１、１３２は、ウィンドシールド２００に向かって発光する発光ダイオードと、発光ダイオードを駆動する図示しない駆動回路と、を備える。発光ダイオードは、点光源である。駆動回路は、発光ダイオードを例えばＰＷＭ制御する。すなわち、駆動回路は、パルス信号によって発光ダイオードを点滅させる。もちろん、一定の電圧で発光ダイオードを駆動しても良い。

【0035】

なお、各発光素子１３１、１３２は、例えば半導体チップとして構成される。また、各発光素子１３１、１３２は、発光ダイオードのみで構成されており、駆動回路は別体でも構わない。

【0036】

各発光素子１３１、１３２は、回路基板１２０の配置面１２１に実装される。ここで、回路基板１２０の配置面１２１のうちの複数の発光素子１３１、１３２に対応する領域と受光素子１３３に対応する領域とを結ぶ方向をｚ方向と定義する。また、配置面１２１において、ｚ方向に垂直な方向をｘ方向と定義する。ｚ方向及びｘ方向は、回路基板１２０の配置面１２１に平行な方向である。各発光素子１３１、１３２は、ｘ方向に互いに離間して配置される。

【0037】

受光素子１３３は、ウィンドシールド２００で反射した反射光を受光する受光装置である。受光素子１３３は、受光した光を検出するフォトダイオードと、フォトダイオードで検出された光の強度に応じた信号を増幅等する図示しない処理回路と、を備える。受光素子１３３は、回路基板１２０の配置面１２１において、各発光素子１３１、１３２に対して所定の距離だけ離れて実装される。

【0038】

なお、受光素子１３３は、例えば半導体チップとして構成される。また、受光素子１３３は、フォトダイオードのみで構成されており、処理回路は別体でも構わない。

【0039】

導光用レンズ部１３４は、各発光素子１３１、１３２から発せられる光をウィンドシールド２００に導くと共にウィンドシールド２００で反射した反射光を受光素子１３３に導くように構成された光学部品である。導光用レンズ部１３４は、第１レンズ部１３５及び第２レンズ部１３６を備える。第１レンズ部１３５は、導光用レンズ部１３４のうちの各発光素子１３１、１３２の放射光を集光すると共に平行光に変換する部分である。

【0040】

第１レンズ部１３５は、各発光素子１３１、１３２に対向するようにカバーハウジング１１０に収容される。第２レンズ部１３６は、ウィンドシールド２００で反射した反射光を受光素子１３３に集光する部分である。第２レンズ部１３６は、受光素子１３３に対向するようにカバーハウジング１１０に収容される。

【0041】

上記の構成において、各発光素子１３１、１３２から発せられる光は導光用レンズ部１３４の第１レンズ部１３５を介してウィンドシールド２００に導かれると共に、ウィンドシールド２００で反射させられる。また、ウィンドシールド２００で反射させられた光は導光用レンズ部１３４の第２レンズ部１３６を介して受光素子１３３に導かれる。これによると、雨滴がウィンドシールド２００に付着することによりウィンドシールド２００における光の屈折特性が変化するので、受光素子１３３で検出される光の強度が変化する。したがって、レインセンサ１３０は、受光素子１３３が受光した光の強度と閾値との関係に基づいてウィンドシールド２００に雨滴が付着したことを検知する。

【0042】

日射センサ１５０は、太陽光の日射量を検出するように構成された日射量検出装置である。複数の日射検出素子１５１、１５２は、ウィンドシールド２００に所定の仰角範囲で入射する日射光を受光する。本実施形態では、日射センサ１５０は、２個の日射検出素子１５１、１５２を備える。

【0043】

各日射検出素子１５１、１５２は、回路基板１２０の配置面１２１に配置される。各日射検出素子１５１、１５２は、ｘ方向に互いに離間して配置される。各日射検出素子１５１、１５２は、回路基板１２０の配置面１２１において、レインセンサ１３０の各発光素子１３１、１３２と受光素子１３３との間に配置される。

【0044】

各日射検出素子１５１、１５２は、受光した日射光の強度を検出するフォトダイオードと、フォトダイオードで検出された日射光の強度に応じた信号に基づいて日射量を取得する図示しない処理回路と、を備える。なお、各日射検出素子１５１、１５２は、例えば半導体チップとして構成される。また、各日射検出素子１５１、１５２は、フォトダイオードのみで構成されており、処理回路は別体でも構わない。

【0045】

日射用レンズ部１５３、１５４は、ウィンドシールド２００に所定の仰角範囲で入射する日射光を各日射検出素子１５１、１５２に導く光学部品である。一方の日射用レンズ部１５３は一方の日射検出素子１５１に対向するようにカバーハウジング１１０に収容される。他方の日射用レンズ部１５４は他方の日射検出素子１５２に対向するようにカバーハウジング１１０に収容される。各日射用レンズ部１５３、１５４は、ｚ方向において、導光用レンズ部１３４を構成する第１レンズ部１３５と第２レンズ部１３６との間に配置される。各日射用レンズ部１５３、１５４は、ｚ方向を基準として、線対称に構成される。

【0046】

上記の構成において、各日射用レンズ部１５３、１５４に導入される日射光は各日射検出素子１５１、１５２に導かれる。各日射検出素子１５１、１５２は、日射光の方位角特性が異なる。すなわち、図４に示されるように、各日射検出素子１５１、１５２は、方位角に対する出力が異なる。このため、特定の方位角において、各日射検出素子１５１、１５２の各出力に差分が生じる。日射センサ１５０の処理回路は、各日射検出素子１５１、１５２の各出力の差分値を取得すると共に、差分値を日射量として検知する。

【0047】

各日射用レンズ部１５３、１５４は、導光用レンズ部１３４と一体成形される。すなわち、導光用レンズ部１３４と各日射用レンズ部１５３、１５４とが一つの金型から形成される。各日射用レンズ部１５３、１５４と導光用レンズ部１３４とが一体成形されるので、各日射用レンズ部１５３、１５４と導光用レンズ部１３４との繋ぎ目を考慮した設計を行う必要が無い。すなわち、各日射用レンズ部１５３、１５４及び導光用レンズ部１３４の設計を容易にすることができる。

【0048】

したがって、導光用レンズ部１３４及び各日射用レンズ部１５３、１５４を含む一つのレンズ１６０が構成される。レンズ１６０は、回路基板１２０の配置面１２１の上方に位置するようにカバーハウジング１１０に収容される。レンズ１６０のうちの第１レンズ部１３５、第２レンズ部１３６、及び各日射用レンズ部１５３、１５４が形成された側とは反対側は平面形状になっている。

【0049】

さらに、図１に示されるように、レンズ１６０の平面部分にはシート１７０が貼り付けられる。シート１７０はレンズ１６０だけでなくウィンドシールド２００にも接触する。そして、レンズ１６０は、シート１７０を介してウィンドシールド２００から光を取り込むようになっている。

【0050】

以上が、本実施形態に係る光センサ装置１００の全体構成である。レインセンサ１３０の検出結果及び日射センサ１５０の検出結果は、コネクタ１２２を介して外部装置に出力される。

【0051】

次に、導光用レンズ部１３４の具体的な構成について説明する。図２に示されるように、導光用レンズ部１３４の第１レンズ部１３５は、複数の入射部１３７、１３８を有する。各入射部１３７、１３８は、各発光素子１３１、１３２それぞれに対応すると共に、各発光素子１３１、１３２それぞれから光を入射する。つまり、一方の入射部１３７と一方の発光素子１３１とが対応すると共に、他方の入射部１３８と他方の発光素子１３２とが対応する。

【0052】

各入射部１３７、１３８は、均一部１３９、１４０を有する。各均一部１３９、１４０は、対応する発光素子１３１、１３２から発せられる光のうちのｚ方向に沿って入射する光の強度を低下させる。ｚ方向に沿って入射する光は、ｚ方向に平行な光だけでなく、ｚ方向に対して多少傾斜した光も含む。

【0053】

また、各均一部１３９、１４０は、対応する発光素子１３１、１３２の隣の発光素子１３１、１３２から発せられる光の一部の入射する。これにより、均一部１３９、１４０は、導光用レンズ部１３４に入射する光の強度をｘ方向に均一化させる。

【0054】

具体的には、一方の均一部１３９は、曲面部１４１、平面部１４２、及び採光部１４３を有する。他方の均一部１４０は、曲面部１４４、平面部１４５、及び採光部１４６を有する。

【0055】

図５に示されるように、各曲面部１４１、１４４は、対応する発光素子１３１、１３２から発せられる光を入射する。各曲面部１４１、１４４は、隣の発光素子１３１、１３２から離れるに伴って受光素子１３３の側に傾斜する曲面状のレンズ面である。

【0056】

各平面部１４２、１４５は、ｚ方向に沿った面である。各平面部１４２、１４５は、ｚ方向に平行な面だけでなく、ｚ方向に対して多少傾斜した面も含む。各平面部１４２、１４５は、曲面部１４１、１４４のうちの隣の発光素子１３１、１３２の側に接続される。各平面部１４２、１４５は、ｚ方向に沿った光を導光用レンズ部１３４に入射しにくくすることで、ｘ方向において各入射部１３７、１３８の中央部に入射する光の強度を低下させる。

【0057】

各採光部１４３、１４６は、ｘ方向において、平面部１４２、１４５よりも隣の発光素子１３１、１３２の側に位置する。各採光部１４３、１４６は、ｚ方向において、隣の発光素子１３１、１３２の側が平面部１４２、１４５の側よりも対応する発光素子１３１、１３２の側に位置する曲面状のレンズ面である。各採光部１４３、１４６は、平面部１４２、１４５のうちの受光素子１３３の側に接続される。各採光部１４３、１４６は、対応する発光素子１３１、１３２から発せられる光の一部を入射すると共に、隣の発光素子１３１、１３２から発せられる光の一部を入射する。

【0058】

上記の第１レンズ部１３５によると、図６に示されるように、各入射部１３７、１３８に入射する光の強度は、各均一部１３９、１４０によって全体的に上昇する。図６に示された２つのピークは、各発光素子１３１、１３２に対応する。そして、各平面部１４２、１４５はｚ方向に沿っているので、導光用レンズ部１３４の内部に入射しにくい。すなわち、ｘ方向において、各入射部１３７、１３８のうちの中央部に入射しやすい光の強度を、各平面部１４２、１４５によって弱めることができる。

【0059】

また、ｘ方向において、各入射部１３７、１３８のうちの隣の発光素子１３１、１３２の側に入射しにくい光を各採光部１４３、１４６によって隣の発光素子１３１、１３２の光で補うことができる。これにより、導光用レンズ部１３４の内部を通過する光の強度はｘ方向において全体的に均一化される。このため、図６に示されるように、ｘ方向において光の強度が雨滴を検出するための閾値を超える最大の範囲を広げることができる。したがって、ｘ方向において、レインセンサ１３０の検知可能範囲を広くすることができる。

【0060】

比較例として、図７に示されるように、各入射部１３７、１３８が均一部１３９、１４０を備えないレンズ面の場合、ｘ方向において、各入射部１３７、１３８の中央部に光が集中する。このため、図６の破線に示されるように、光の強度が局所的に強くなると共に、光の強度の最大値と最小値との差が大きくなる。よって、ｘ方向において光の強度が雨滴を検出するための閾値を超える検知可能範囲が狭くなる。

【0061】

次に、各日射用レンズ部１５３、１５４の具体的な構成について説明する。図２に示されるように、各日射用レンズ部１５３、１５４は、日射光を各日射検出素子１５１、１５２に出射する出射面１５５、１５６を有する。一方の出射面１５５が一方の日射検出素子１５１に対応する。また、他方の出射面１５６が他方の日射検出素子１５２に対応する。

【0062】

ここで、図８に示されるように、日射検出素子１５１、１５２の仰角を構成する面に沿って切断される切断面が配置面１２１に投影される直線１２４の方向を切断面方向と定義する。切断面方向は、ｚ方向と同じ方向である。

【0063】

図８では、例えば日射光の方位角が０°の場合について、一方の出射面１５５、回路基板１２０の配置面１２１に投影される日射光の光像１２５、及び一方の日射検出素子１５１の各位置が示されている。光像１２５は、一方の出射面１５５から出射される光の形である。一方の出射面１５５と光像１２５は、ほぼ重なる。このため、受光素子１３３の検出面のうちの受光エリアは、図８の斜線部として示される。他方の出射面１５６、光像、及び他方の日射検出素子１５２の各位置も同じである。

【0064】

そして、図２に示されるように、各出射面１５５、１５６は、切断面方向において、突出部１５７、１５８を有する。図９に示されるように、例えば日射光の方位角が９０°になると、回路基板１２０の配置面１２１に投影される日射光の光像１２５と一方の日射検出素子１５１との相対的な位置が変化する。他方の出射面１５６から出射される光像と他方の日射検出素子１５２との相対的な位置も変化する。つまり、各突出部１５７、１５８は、切断面方向において、回路基板１２０の配置面１２１に投影される日射光の光像１２５が日射検出素子１５１、１５２に対して相対的に離れる側とは反対側に突出した部分である。日射光の方位角が－９０°の場合も同様である。

【0065】

図２に示されるように、各突出部１５７、１５８は、各出射面１５５、１５６の平面形状における鈍角の角部を構成する。本実施形態では、各出射面１５５、１５６は、五角形の平面形状である。具体的には、各出射面１５５、１５６は、四角形のうちの日射検出素子１５１、１５２の側の２つの角部にテーパ形状が追加されたことによる五角形の平面形状である。五角形の平面形状は、２つの９０°の角部、及び、３つの鈍角の角部を含む。

【0066】

上記の各出射面１５５、１５６によると、各突出部１５７、１５８は、切断面方向において、光像１２５が日射検出素子１５１、１５２に対して相対的に離れる側に最大限に移動したとしても、光像１２５の一部を日射検出素子１５１、１５２の検出面に照射する。すなわち、図９の斜線部に示されるように、光像１２５が最大限に移動したとしても、光像１２５のうちの突出部１５７、１５８に対応する部分が、日射検出素子１５１、１５２の検出面に照射される。

【0067】

よって、安価で小型の各日射検出素子１５１、１５２を用いるとしても、各突出部１５７、１５８が各出射面１５５、１５６に設けられない場合と同等の日射光の検出範囲を確保することができる。したがって、日射センサ１５０の各日射検出素子１５１、１５２を安価で小型化したとしても、日射量の検出精度の低下を抑制することができる。

【0068】

比較例として、図１０に示されるように、出射面１５９が四角形の場合、例えば日射光の方位角が０°においては四角形の光像１２６が一方の日射検出素子１５１に照射される。出射面１５９と光像１２６は、ほぼ重なる。しかし、図１１に示されるように、切断面方向において、光像１２６が一方の日射検出素子１５１に対して相対的に離れる側に最大限に移動した場合、すなわち日射光の方位角が９０°の場合、光像１２６が一方の日射検出素子１５１の検出面に照射されなくなる。つまり、図１１では、日射検出素子１５１の検出面と光像１２６とが重なる斜線部は無い。日射光の方位角が－９０°の場合も同様である。

【0069】

レインセンサ１３０の変形例として、各均一部１３９、１４０において、平面部１４２、１４５及び採光部１４３、１４６の組は、一組に限られない。各均一部１３９、１４０は、平面部１４２、１４５及び採光部１４３、１４６の組を複数組有していても良い。

【0070】

日射センサ１５０の変形例として、図１２に示されるように、各出射面１５５、１５６は、全ての角部が鈍角の五角形でも良い。図１３に示されるように、各突出部１５７、１５８は、四角形状でも良い。あるいは、図１４に示されるように、各突出部１５７、１５８は、半円形状や半楕円形状でも良い。あるいは、図１５に示されるように、各突出部１５７、１５８は、台形状でも良い。あるいは、図１６に示されるように、各出射面１５５、１５６は、六角形状のように、五角以上の多角形状でも良い。ここで、図２では、各出射面１５５、１５６は五角形であるが、ｘ方向を基準とした線対称とすると、各出射面１５５、１５６は六角形になる。つまり、図２では、ｚ方向において六角形のうちの一方の側を示しているとも言える。なお、図１２～図１６では一方の出射面１５５を示しているが、他方の出射面１５６も同様である。また、一方の出射面１５５の形状と他方の出射面１５６の形状とを異ならせることも可能である。

【0071】

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された光センサ装置１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、光センサ装置１００は、レインセンサ１３０と日射センサ１５０とが一体化されていなくても良い。すなわち、光センサ装置１００はレインセンサ１３０のみを備えていても良いし、光センサ装置１００は、日射センサ１５０のみを備えていても良い。また、導光用レンズ部１３４と日射用レンズ部１５３、１５４とは一体化されていなくても良い。

【0072】

レインセンサ１３０が備える発光素子は、２個に限られない。発光素子は３個以上でも構わない。この場合、均一部は発光素子毎に設けられる。

【0073】

日射センサ１５０が備える日射検出素子１５１、１５２は、２個に限られない。日射検出素子は、１個でも構わない。

【符号の説明】

【0074】

１００ 光センサ装置、１２１ 配置面、１２４ 直線、１２５ 光像、１３０ レインセンサ、１３１、１３２ 発光素子、１３３ 受光素子、１３４ 導光用レンズ部、１３７、１３８ 入射部、１３９、１４０ 均一部、１４２、１４５ 平面部、１４３、１４６ 採光部、１５０ 日射センサ、１５１、１５２ 日射検出素子、１５３、１５４ 日射用レンズ部、１５５、１５６ 出射面、１５７、１５８ 突出部、２００ ウィンドシールド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】