赤外線センサ

【課題】赤外線検出部とキャップレンズとを備えた赤外線センサにおいて、検知エリア以外から入射する赤外線が不正に赤外線検出部に入射することを防止して誤検知の発生を防止する。
【解決手段】赤外線センサ１は、２つの焦電素子２ａ、２ｂを内部に有する赤外線検出部３と、２つのレンズ部６ａ、６ｂを有するキャップレンズ５と、キャップレンズ５の筒状部５ａの内周面を覆うように挿入されたスリーブ状の赤外線反射防止部材７とを備える。各検知エリアＡ、Ｂから出射してレンズ部６ａ、６ｂによって集光された赤外線Ｒａ、Ｒｂは、筒状部５ａ内を通過して各焦電素子２ａ、２ｂに入射することによってそれぞれ検知エリアＡ、Ｂにおける対象物の存在として検出される。検知エリア以外からキャップレンズ５内に入射する赤外線Ｒｒは、赤外線反射防止部材７によって反射を防止され赤外線検出部３に到達せず、従って、誤って対象物を検出することが防止される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の検知エリアに人体等の赤外線を放出する対象物が存在するか否かを検出する赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物から放出される赤外線を、焦電素子等から構成される赤外線検出部へ光学レンズによって集光し、該赤外線検出部からの出力電圧に基づいて対象物である人体や小動物等の存在、又は動きを検出する赤外線センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の赤外線センサでは、光学レンズ等の赤外線集光系を経ることによって赤外線検出部に到達する光エネルギーが減少してしまわないように、赤外線検出部の前方に形成された窓材自体を集光レンズ機能を有するものに構成すると共に、窓材の一方の面に赤外線反射防止膜を形成している。
【０００３】
また、赤外線検出部に赤外線を集光するための光学レンズが、赤外線検出部に被されるキャップ状部材に一体的に形成された赤外線センサが知られている。この赤外線センサ１０１は、例えば、図８に示されるように、焦電素子等の赤外線検出素子１０２ａ、１０２ｂを内部に有するボックス状の赤外線検出部１０３と、このボックス状の赤外線検出部１０３の一面に形成された赤外線透過用の窓部１０４を覆うように被された樹脂製のキャップ状部材１０５とを備え、キャップ状部材１０５の上部にレンズ部１０６ａ、１０６ｂが形成されている。以下、赤外線を集光するための光学レンズが一体的に形成されたキャップ状部材をキャップレンズ１０５と称する。
【特許文献１】特開平９−３１１０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、赤外線センサの対象物検知エリアは、赤外線を焦電素子等の赤外線検出素子へ集光する光学レンズの配光特性によって規定される。例えば、図８に示された赤外線センサ１０１では、赤外線検出部１０３に２つの焦電素子１０２ａ、１０２ｂを有し、互いに独立した２つの検知エリアＡ、Ｂからの赤外線Ｒａ、Ｒｂを各別の焦電素子１０２ａ、１０２ｂへ集光するように２つのレンズ部１０６ａ、１０６ｂがキャップレンズ１０５に形成されている。レンズ部１０６ａ、１０６ｂは、フレネルレンズに構成されている。
【０００５】
ところが、図８に示される従来の赤外線センサ１０１の場合には、レンズ部１０６ａ、１０６ｂを透過してキャップレンズ１０５内に進入した赤外線の一部Ｒｒがキャップレンズ１０５の筒状部１０５ａの内周面によって反射されて、方向が変更された状態で焦電素子１０２ａ、１０２ｂへ入射する現象（一般的に回り込みと言われる現象）が生じ、検知エリアＡ、Ｂの外側の領域の対象物を誤って検知してしまう不具合が生じる虞があった。また、図８に示される赤外線センサ１０１のように、複数の検知エリアＡ、Ｂからの赤外線Ｒａ、Ｒｂを、それぞれ各別の焦電素子１０２ａ、１０２ｂへ集光するようにして、単一の赤外線センサでありながら複数の検知エリアＡ、Ｂの対象物を別々に検知できるように構成した赤外線センサ１０１において上記の回り込み現象が生じる場合には、例えば検知エリアＡからの赤外線Ｒａの相当部分が対応付けられた焦電素子１０２ａに正しく入射せず、本来対応付けられていない側の焦電素子１０２ｂに入射してしまうことが生じ得、検知エリア別の対象物検知機能の信頼性が低下するといった不具合が生じる虞もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、赤外線検出部とキャップレンズとを備えた赤外線センサにおいて、所定の検知エリア以外からキャップレンズ内に入射した赤外線が回り込み現象により不正に赤外線検出部に入射することを防止することによって所定の検知エリア以外の対象物を誤検知することを防止することができる赤外線センサ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、赤外線検出部と、該赤外線検出部に赤外線を集光するレンズ部を有し、かつ該レンズ部により集光された赤外線が通る光路空間を形成する筒状部を有するキャップレンズと、を備えた赤外線センサにおいて、前記キャップレンズの筒状部の内周面に赤外線の反射を防止する赤外線反射防止部材を持つことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、キャップレンズの筒状部の内周面にある赤外線反射防止部材が、キャップレンズ内の光路空間に入射した赤外線の反射を防止するので、赤外線検出部が所定の検知エリア以外にある対象物を誤って検知してしまうことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサについて、図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態の赤外線センサ１は、図１及び図２（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、検知エリアＡ、Ｂからの赤外線Ｒａ、Ｒｂが入射する２つの焦電素子２ａ、２ｂを内部に有する赤外線検出部３と、該赤外線検出部３の２つの焦電素子２ａ、２ｂに赤外線を集光する２つのレンズ部６ａ、６ｂを有するキャップレンズ５と、キャップレンズ５の筒状部５ａの内周面を覆うように挿入された赤外線の反射を防止するスリーブ状の赤外線反射防止部材７と、を備える。なお、図２（ａ）乃至（ｃ）は、キャップレンズ５、赤外線反射防止部材７、及び赤外線検出部３が組み立てられる前の個別の態様を示すものである。
【００１０】
赤外線検出部３は、円筒形のケース８と、該ケース８の上面の窓部９に設けられた赤外線透過フィルタ１１とを有し、ケース８内の底面に２つの焦電素子２ａ、２ｂが、端子１２を下方へ突出するようにして固定されている。２つの焦電素子２ａ、２ｂは、図３に示されるように、それぞれ極性の異なる２つの素子部２ａａ、２ａｂ、２ｂａ、２ｂｂを有し、各素子部２ａａ、２ａｂ、２ｂａ、２ｂｂは、図４に示されるように、電界効果トランジスタ１３、１４、及びゲート抵抗１５、１６に接続されている。
【００１１】
キャップレンズ５は、光透過性の樹脂材料から構成され、赤外線検出部３のケース８の外周に嵌合する円筒形状の嵌合部５ｂと、該嵌合部５ｂが赤外線検出部３のケース８に嵌合されたときにケース８の窓部９の上方を覆うドーム状のキャップ頭部５ｃとを有する。キャップ頭部５ｃは、その上部が半球形部５ｄに形成され、下部が筒状部５ａに形成されており、半球形部５ｄに２つのレンズ部６ａ、６ｂが形成され、筒状部５ａが、レンズ部６ａ、６ｂによって集光された赤外線が通過する光路空間Ｓを形成している。
【００１２】
赤外線反射防止部材７は、例えばカーボンブラック等の顔料をアクリル樹脂やＡＢＳ樹脂に分散させたものの表面をサンドブラスト処理することによって形成されたスリーブ状部材であり、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、外径ｄ１が、キャップレンズ５の筒状部５ａの内径ｄ２と同一であり、高さｈ１が、キャップレンズ５の筒状部５ａの高さｈ２より僅かに大きい寸法に形成されている。換言すると、組み立て時に赤外線反射防止部材７がキャップレンズ５のキャップ頭部５ｃ内に挿入されたとき、赤外線反射防止部材７の外周とキャップレンズ５の筒状部５ａの間に隙間が生じず、赤外線反射防止部材７の下端と赤外線検出部３のケース８の上面との間にも隙間が生じないように構成されている。組み立てられた状態の赤外線センサ１（図１）の、キャップレンズ５、赤外線反射防止部材７、及び赤外線検出部３のケース８のそれぞれの間に隙間が生じないことによって、キャップレンズ５内における赤外線の不要な反射が防止される。
【００１３】
また、赤外線反射防止部材７の上端開口縁は、上方へ向かって先細りになるように斜めに裁断されており、裁断された斜面部７ａがキャップ頭部５ｃの曲面に略沿うようになっている。上記斜面部７ａは、キャップ頭部５ｃのレンズ部６ａ、６ｂを覆うことによってレンズ部６ａ、６ｂの有効面積を実質的に減少させることから、可能な限り小面積であることが望ましく、赤外線反射防止部材７の厚みｔ自体を薄くすることによって斜面部７ａを小面積にすることが望ましい。換言すると、赤外線反射防止部材７は、可能な限り肉薄のスリーブ状であることが望ましい。なお、赤外線反射防止部材７の材質は、黒色に着色されたプラスチックであって、表面につやが生じないように粗面処理されたものであればよい。
【００１４】
次に、本実施形態の赤外線センサ１の検知動作について、図１を参照して説明する。検知エリアＡ、Ｂからの赤外線Ｒａ、Ｒｂは、それぞれレンズ部６ａ、６ｂによって集光され、キャップレンズ５の筒状部５ａによって形成された光路空間Ｓを通って赤外線検出部３の各焦電素子２ａ、２ｂへ入射する。従って、焦電素子２ａから検知出力が発生するときには、検知エリアＡに人体等の赤外線を放出する対象物が存在することが検出され、焦電素子２ｂから検知出力が発生するときには、検知エリアＢに人体等の赤外線を放出する対象物が存在することが検出される。
【００１５】
一方、検知エリアＡ、Ｂ以外からキャップ頭部５ｃを透過してキャップレンズ５内に進入した赤外線Ｒｒは、赤外線反射防止部材７によって反射を防止され（吸収され）、赤外線検出部３に到達することがなく、いずれの焦電素子２ａ、２ｂからも検知出力が発生しないので、検知エリアＡ、Ｂ以外からの赤外線を誤って検知してしまう虞が低減される。また、例えば、検知エリアＡからの赤外線であって、レンズ部６ａによって集光された後に、焦電素子２ａに至る正規の光路を外れて比較的急な角度で赤外線反射防止部材７に向かう赤外線Ｒｓも、赤外線反射防止部材７によって反射を防止され（吸収され）、焦電素子２ｂに到達することがないので、検知エリアＡからの赤外線Ｒａを焦電素子２ｂにより検出することによって、検知エリアＢに対象物が存在するという誤った検出を行うことが防止される。
【００１６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサについて、図５を参照して説明する。第２の実施形態に係る赤外線センサ１は、第１の実施形態に係る赤外線センサ１とほぼ同一の構造であり、異なるところは、赤外線反射防止部材７がスリーブ状部材ではなくテープ状部材である点である。第１の実施形態の赤外線センサ１と同一構造部分については、同一の番号を付して説明を省略する。
【００１７】
第２の実施形態の赤外線センサ１における赤外線反射防止部材７は、第１の実施形態の赤外線センサ１における赤外線反射防止部材７と同様に、例えばカーボンブラック等の顔料をアクリル樹脂やＡＢＳ樹脂に分散させたものの表面をサンドブラスト処理することによって形成されたテープ状部材であり、アクリル系の接着剤によってキャップレンズ５の筒状部５ａの内周面に接着されている。テープ状であることから、厚みｔを、スリーブ状である場合よりも容易に薄くでき、キャップ頭部５ｃのレンズ部６ａ、６ｂを覆う面積を最小限にすることができる。
【００１８】
本実施形態の赤外線センサ１による検知動作は、第１の実施形態の赤外線センサ１と同様に、検知エリアＡ、Ｂ以外からキャップ頭部５ｃを透過してキャップレンズ５内に進入した赤外線Ｒｒは、赤外線反射防止部材７によって反射を防止され（吸収され）、赤外線検出部３に到達することがなく、いずれの焦電素子２ａ、２ｂからも検知出力が発生しないので、検知エリアＡ、Ｂ以外からの赤外線を誤って検知してしまう虞が低減される。また、例えば、検知エリアＡからの赤外線であって、レンズ部６ａによって集光された後に、赤外線反射防止部材７に向かう赤外線Ｒｓも、赤外線反射防止部材７によって反射を防止され（吸収され）、焦電素子２ｂに到達することがないので、検知エリアＢに対象物が存在するという誤った検出を行うことが防止される。
【００１９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る赤外線センサについて、図６及び図７を参照して説明する。第３の実施形態に係る赤外線センサ１は、第１の実施形態に係る赤外線センサ１とほぼ同一の構造であり、異なるところは、スリーブ状の赤外線反射防止部材７内に仕切り板部７ｂが設けられた点である。第１の実施形態の赤外線センサ１と同一構造部分については、同一の番号を付して説明を省略する。
【００２０】
第３の実施形態の赤外線センサ１における赤外線反射防止部材７は、第１の実施形態の赤外線センサ１における赤外線反射防止部材７と同様に、例えばカーボンブラック等の顔料をアクリル樹脂やＡＢＳ樹脂に分散させたものの表面をサンドブラスト処理することによって形成されたスリーブ状部材であり、スリーブ内を横方向に２分割するようにして仕切り板部７ｂが設けられている。仕切り板部７ｂは、図６に示されるように、各レンズ部６ａ、６ｂによって集光された赤外線Ｒａ、Ｒｂが各焦電素子２ａ、２ｂへ入射する光路を遮らないように、平面視において各焦電素子２ａ、２ｂの中間の位置に設けられ、仕切り板部７ｂの厚さｓ１は、各焦電素子２ａ、２ｂの離間距離ｓ２とほぼ同一に設定されている。
【００２１】
本実施形態の赤外線センサ１による検知動作は、第１の実施形態の赤外線センサ１とほぼ同様であるが、仕切り板部７ｂが上記の位置に存在することによって、キャップレンズ５内の光路空間Ｓを通過する赤外線Ｒａ、Ｒｂが確実に分離されるので、レンズ部６ａ（又は６ｂ）によって集光された赤外線Ｒａ（又はＲｂ）が焦電素子２ｂ（又は２ａ）に入射してしまい、実際には存在しない検知エリアにおいて対象物が存在すると誤検知してしまう不具合の発生がより防止される。
【００２２】
また、仕切り板部７ｂの厚さｓ１が各焦電素子２ａ、２ｂの離間距離ｓ２とほぼ同一に設定されることによって、各検知エリアＡ、Ｂからの赤外線Ｒａ、Ｒｂを最も効率よく制限して各焦電素子２ａ、２ｂへ入射させることができる。具体的には、仕切り板部７ｂの厚さｓ１の方が各焦電素子２ａ、２ｂの離間距離ｓ２よりも大きい場合には（図８（ａ）参照）、各検知エリアＡ、Ｂからの赤外線Ｒａ、Ｒｂの対向する領域Ｒａｈ、Ｒｂｈが仕切り板部７ｂによって遮られて各焦電素子２ａ、２ｂへ入射する光量が減少してしまう不具合があり、仕切り板部７ｂの厚さｓ１の方が各焦電素子２ａ、２ｂの離間距離ｓ２よりも小さい場合には（図８（ｂ）参照）、各検知エリアＡ、Ｂからの赤外線Ｒａ、Ｒｂの交差する領域Ｒｃが各焦電素子２ａ、２ｂへ入射して検知エリアの区切りがあいまいになってしまうといった不具合があるが、仕切り板部７ｂの厚さｓ１が各焦電素子２ａ、２ｂの離間距離ｓ２とほぼ同一に設定される本実施形態の場合には、上記のような不具合を最も効率よく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサを示す側断面図。
【図２】（ａ）は同赤外線センサのキャップレンズの側断面図、（ｂ）は同赤外線センサの赤外線反射防止部材の側面図、（ｃ）は同赤外線センサの赤外線検出部の側断面図。
【図３】同赤外線センサの焦電素子の配置を示す平面図。
【図４】同赤外線センサの焦電素子に接続された検知出力回路を示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサを示す側断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る赤外線センサを示す側断面図。
【図７】同赤外線センサにおける赤外線反射防止部材の平面図。
【図８】（ａ）は比較例としての赤外線センサにおいて仕切り板部の厚さが厚い場合の各検知エリアからの赤外線の入射状況を示す図、（ｂ）は比較例としての赤外線センサにおいて仕切り板部の厚さが薄い場合の各検知エリアからの赤外線の入射状況を示す図。
【図９】従来の赤外線センサの側断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１赤外線センサ
３赤外線検出部
５キャップレンズ
５ａ筒状部
６ａ、６ｂレンズ部
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｒ、Ｒｓ赤外線
Ｓ光路空間

【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検出部と、該赤外線検出部に赤外線を集光するレンズ部を有し、かつ該レンズ部により集光された赤外線が通る光路空間を形成する筒状部を有するキャップレンズと、を備えた赤外線センサにおいて、
前記キャップレンズの筒状部の内周面に赤外線の反射を防止する赤外線反射防止部材を持つことを特徴とする赤外線センサ。

【図１】