赤外線センサ
【課題】可視光に起因した誤検知の発生を抑制することが可能な赤外線センサを提供する。
【解決手段】赤外線センサは、熱型赤外線検出素子１０がパッケージ３０に収納された赤外線センサ本体４０と、赤外線センサ本体４０を覆うポリエチレン製のカバー５０とを備えている。そして、赤外線センサは、カバー５０が、赤外線センサ本体４０のパッケージ３０における赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部５１と、パッケージ３０側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなる。
【解決手段】赤外線センサは、熱型赤外線検出素子１０がパッケージ３０に収納された赤外線センサ本体４０と、赤外線センサ本体４０を覆うポリエチレン製のカバー５０とを備えている。そして、赤外線センサは、カバー５０が、赤外線センサ本体４０のパッケージ３０における赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部５１と、パッケージ３０側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、赤外線センサとして、熱型赤外線検出素子がパッケージに収納された赤外線センサ本体と、この赤外線センサ本体を覆うポリエチレン製のカバーとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１）
特許文献１には、この種の赤外線センサとして、図１１に示すように、センサ素子（赤外線センサ本体）１４０と、樹脂キャップ（カバー）１５０とにより構成される熱線センサが記載されている。センサ素子１４０は、金属製のケース（パッケージ）１３０と、ケース１３０の前面に装着されるフィルタ（赤外線透過窓材）１３３と、ケース１３０の内部に収納される赤外線検知エレメント（熱型赤外線検出素子）などの回路素子（図示せず）とにより構成されている。また、樹脂キャップ１５０は、ポリエチレンにより有底の円筒状に形成されている。ここで、樹脂キャップ１５０は、ドーム状の底部１５１の肉厚よりも他の部位１５２の肉厚を厚くしてある。また、樹脂キャップ１５０の内側面には、圧入用リブ（図示せず）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０４９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、従来の蛍光灯を小型化した蛍光管や、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）や白色ＬＥＤなど、小型で輝度の高い照明用の光源の普及が進んできた。それに伴い、照明器具などにおいては、照明器具全体の小型化が求められるようになり、光源と人体検知用の赤外線センサを非常に近づけて配置することが求められる場合が多くなっている。しかしながら、このような場合においては、本来赤外線を放出しない蛍光管、有機ＥＬ素子、白色ＬＥＤなどの光源からの光が誤動作の原因になることが問題となっている。本願発明者らは、これらの照明器具の光源である蛍光管、有機ＥＬ素子、白色ＬＥＤなどからの可視光に起因して赤外線センサが誤検知してしまうことがあるという知見を得た。
【０００５】
そして、本願発明者らは、このような誤検知が起こる原因として、樹脂キャップ１５０およびフィルタ１３３での可視光に対する透過率が０でないため、樹脂キャップ１５０を透過した可視光がフィルタ１３３を透過して赤外線検知エレメントに入射して誤検知が発生してしまうことがあるという知見を得た。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、可視光に起因した誤検知の発生を抑制することが可能な赤外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の赤外線センサは、少なくとも熱型赤外線検出素子がパッケージに収納された赤外線センサ本体と、前記赤外線センサ本体を覆うポリエチレン製のカバーとを備え、前記カバーは、前記赤外線センサ本体の前記パッケージにおける赤外線透過窓材側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部と、前記パッケージ側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなることを特徴とする。
【０００８】
この赤外線センサにおいて、前記熱型赤外線検出素子は、焦電素子であることが好ましい。
【０００９】
この赤外線センサにおいて、前記添加物は、顔料、ヒンダードアミン光安定剤および赤外線吸収剤の群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
【００１０】
この赤外線センサにおいて、前記赤外線透過部は、前記赤外線透過窓材側とは反対側から入射する赤外線を前記熱型赤外線検出素子へ集光可能なレンズ状の形状に形成されてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の赤外線センサにおいては、可視光に起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は実施形態の赤外線センサの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図２】実施形態の赤外線センサの概略分解斜視図である。
【図３】（ａ）は実施形態の赤外線センサにおけるカバーの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図４】実施形態の赤外線センサにおける熱型赤外線検出素子の概略説明図である。
【図５】実施形態の赤外線センサの概略回路図である。
【図６】実施形態の赤外線センサにおける赤外線透過窓材の光学特性図である。
【図７】実施形態の赤外線センサの比較例の説明図である。
【図８】実施形態の赤外線センサにおけるカバーの他の構成例を示す概略断面図である。
【図９】実施形態の赤外線センサにおけるカバーの更に他の構成例を示す概略断面図である。
【図１０】（ａ）は実施形態の赤外線センサの別の構成例の概略分解斜視図、（ｂ）は実施形態の赤外線センサの別の構成例の概略斜視図である。
【図１１】従来例の熱線センサの概略分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本実施形態の赤外線センサについて、図１〜図６に基づいて説明する。なお、本実施形態では、赤外線センサが人体検知センサである場合について例示する。
【００１４】
赤外線センサは、熱型赤外線検出素子１０がパッケージ３０に収納された赤外線センサ本体４０と、赤外線センサ本体４０を覆うポリエチレン製のカバー５０とを備えている。
【００１５】
カバー５０は、赤外線センサ本体４０のパッケージ３０における赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部５１と、パッケージ３０側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなる。
【００１６】
熱型赤外線検出素子１０は、焦電素子、サーモパイル型の赤外線検出素子、抵抗ボロメータ型の赤外線検出素子などを用いることができる。しかし、赤外線センサは、光源からの強力な可視光がカバー５０に入射した場合、カバー５０の温度が緩やかに上昇する。赤外線センサは、カバー５０での入射光に対する温度上昇の応答性は緩やかで、概ね数１０秒ぐらいかかるため、熱型赤外線検出素子１０として焦電素子を用いることが好ましい。これにより、赤外線センサは、カバー５０の温度上昇に伴ってカバー５０から放射される赤外線に起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。また、赤外線センサは、熱型赤外線検出素子１０として焦電素子を用いることにより、赤外線を放射する物体（ここでは、人体）のわずかな動きを検知して検知信号を出力するものとすることが可能となり、また、低消費電力化を図ることが可能となる。
【００１７】
添加物は、顔料、ヒンダードアミン光安定剤（Hinderd AmineLight Stabilizer：ＨＡＬＳ）および赤外線吸収剤の群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
【００１８】
赤外線センサは、赤外線透過部５１が、赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を熱型赤外線検出素子１０へ集光可能なレンズ状の形状に形成されていることが好ましい。
【００１９】
赤外線センサは、パッケージ３０内に、少なくとも熱型赤外線検出素子１０が収納されていればよいが、これに限らず、熱型赤外線検出素子１０の出力信号を信号処理する信号処理回路２０を有する回路ブロック２８が収納されていることが好ましい。
【００２０】
赤外線センサのパッケージ３０は、回路ブロック２８が実装される金属製のステム３１と、回路ブロック２８を覆うようにステム３１に固着（溶接）された金属製のキャップ３２とを備えている。
【００２１】
また、パッケージ３０は、回路ブロック２８の適宜部位と電気的に接続される３本（図１では、２本しか見えていない）の端子ピン３５がステム３１を貫通する形で設けられている。ステム３１は、円盤状に形成され、キャップ３２は、後面が開放された有底円筒状の形状に形成されており、後面がステム３１により閉塞されている。
【００２２】
上述のパッケージ３０は、ステム３１の周部に形成されたフランジ部３１ｂと、キャップ３２の後端縁から外方に延設された外鍔部３２ｂとを、溶接により気密的に接合してある。ステム３１は、フランジ部３１ｂの外周縁の１箇所から突片３１ｃが外方に延設されている。また、キャップ３２は、外鍔部３２ｂの外周縁の１箇所から突片３２ｃが外方に延設されている。そして、パッケージ３０は、ステム３１とキャップ３２との互いの突片３１ｃ，３２ｃ同士が重なるように位置決めして溶接されている。
【００２３】
上述の説明から明らかなように、パッケージ３０は、キャンパッケージである。なお、キャップ３２の形状は、有底円筒状に限らず、例えば、有底角筒状の形状でもよく、この場合、ステム３１の形状を矩形板状とすればよい。
【００２４】
また、キャップ３２において熱型赤外線検出素子１０の前方に位置する前壁には、窓孔３２ａが貫設されている。パッケージ３０は、キャップ３２の窓孔３２ａが、上述の赤外線透過窓材３３により閉塞されている。キャップ３２の窓孔３２ａは、矩形状（本実施形態では、正方形状）に開口されている。これに対して、赤外線透過窓材３３は、平面視における外形を、窓孔３２ａの開口サイズよりもやや大きな外形サイズの矩形状（本実施形態では、正方形状）としてある。要するに、赤外線透過窓材３３は、矩形板状に形成されている。これにより、赤外線透過窓材３３の製造にあたっては、例えば、シリコン基板の元となるシリコンウェハに対して薄膜形成技術を利用してフィルタを形成することで多数の赤外線透過窓材３３を形成してから、ダイシングによって個々の赤外線透過窓材３３に分離する製造プロセスを採用することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
【００２５】
赤外線透過窓材３３は、シリコン基板からなる母材に、所望の波長域の赤外線を透過する多層光学膜（干渉フィルタ）からなるフィルタが設けられている。赤外線透過窓材３３は、当該赤外線透過窓材３３の周部が、キャップ３２の前壁における後面側に、半田などの導電性の接合材からなる接合部（図示せず）を介して接合されている。これにより、パッケージ３０は、赤外線透過窓材３３とキャップ３２とステム３１とを同電位とすることが可能となる。フィルタは、例えば、互いに屈折率の異なる第１の薄膜（例えば、ゲルマニウム薄膜）と第２の薄膜（例えば、硫化亜鉛薄膜）とが交互に積層された多層光学膜により構成することができる。赤外線センサが人体検知センサの場合、検知対象の赤外線の波長が８〜１２μｍ程度であり、中心波長が１０μｍ程度なので、フィルタは、８μｍよりも短波長の所定波長（例えば、５μｍ）以下の波長の電磁波をカットするように、第１の薄膜および第２の薄膜の光学膜厚と積層数とを設計してある。
【００２６】
赤外線透過窓材３３の母材は、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板や硫化亜鉛基板などでもよいが、シリコン基板を用いたほうが低コスト化の点で有利である。また、フィルタは、互いに屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜が交互に積層された多層光学膜であればよく、各薄膜の材料は特に限定するものではない。相対的に屈折率の高い高屈折率材料をゲルマニウムとした場合には、相対的に屈折率の低い低屈折率材料として、例えば、上述の硫化亜鉛を採用することができるが、これに限らず、例えば、アルミナや、二酸化シリコンなどを採用することができる。
【００２７】
回路ブロック２８は、上述の信号処理回路２０が設けられるとともに、熱型赤外線検出素子１０が実装されており、適宜のシールド板（図示せず）やシールド層（図示せず）が設けられている。
【００２８】
上述の３本の端子ピン３５のうち給電用の端子ピン３５および信号出力用の端子ピン３５は、絶縁性材料（ガラス）からなる封止部によりステム３１と電気的に絶縁されている。また、グランド用の端子ピン３５は、導電性材料からなる封止部によりステム３１と電気的に接続され上述のシールド板と同電位（例えば、グランド電位）に設定される。
【００２９】
熱型赤外線検出素子１０は、赤外線を検出するものであり、焦電素子により構成することが好ましい。ここで、熱型赤外線検出素子１０としては、例えば、図４に示すように、１枚の焦電体基板１１に４個の素子エレメント（受光部）１２が形成されたクワッドタイプの焦電素子を用いることができる。図４に示した熱型赤外線検出素子１０は、１枚の焦電体基板１１に４個の素子エレメント１２が２×２のアレイ状に配列されている。図４に示した例では、各素子エレメント１２の平面視形状が正方形状であり、焦電体基板１１の中央部において焦電体基板１１の外周線よりも内側の仮想正方形の４つの角それぞれに素子エレメント１２の中心が位置するように配置されている。
【００３０】
各素子エレメント１２は、一対の電極（図示せず）の間に焦電体基板１１の一部が介在するコンデンサであり、図４には、各素子エレメント１２の一対の電極のうち赤外線透過窓材３３側に位置する電極の極性を、“＋”、“−”の符号で示してある。ここにおいて、熱型赤外線検出素子１０は、４個の素子エレメント１２のうち、仮想正方形の一方の対角線上にある同極性の２個の素子エレメント１２同士が並列接続され、他方の対角線上にある同極性の２個の素子エレメント１２同士が並列接続されている。要するに、熱型赤外線検出素子１０は、図４において、左右方向に沿って並んで形成されている２個の素子エレメント１２同士が逆並列に接続され、且つ、上下方向に沿って並んで形成されている２個の素子エレメント１２同士が逆並列に接続されている。しかして、熱型赤外線検出素子１０では、自発分極の方向が逆方向になるように並列接続されている素子エレメント１２同士で、環境温度の変化などによる２つ素子エレメント１２でのノイズ（暗雑音など）が相殺されるので、赤外線センサでの誤検知の発生を抑制することが可能となる。
【００３１】
赤外線センサの検知エリアは、熱型赤外線検出素子１０と、赤外線透過部５１とで略決まる。したがって、赤外線センサの検知エリアには、〔素子エレメント１２の数〕×〔赤外線透過部５１のレンズの数〕の検知ビームが設定される。検知ビームは、熱型赤外線検出素子１０への赤外線の入射量がピーク付近になる小範囲であって、検知対象の物体（人体）からの赤外線を検出する有効領域であり、検出ゾーンとも呼ばれる。なお、検知ビームには、素子エレメント１２に１対１で対応した極性がある。検知面における検知ビームの形状は、その検知ビームに対応する素子エレメント１２と略相似形である。
【００３２】
熱型赤外線検出素子１０の配置は、上述の例に限らず、例えば、２×２のマトリクス状に配列された４個の素子エレメント１２のうち対角位置にある２個の素子エレメント１２それぞれの１つの対角線同士を一直線で結ぶ方向を左右方向として配置してもよい。つまり、熱型赤外線検出素子１０は、上述の仮想正方形の１つの対角線に沿った方向を左右方向として配置してもよい。また、熱型赤外線検出素子１０は、長方形状に形成された複数個の素子エレメント１２が、平面視において素子エレメント１２の短手方向に並んでいるもの、例えば、長方形状の素子エレメント１２が１×４のアレイ状に配列されたクワッドタイプの焦電素子でもよい。また、熱型赤外線検出素子１０は、２個の素子エレメント１２が１×２のアレイ状に配列されたデュアルタイプの焦電素子でもよい。熱型赤外線検出素子１０として、クワッドタイプもしくはデュアルタイプの焦電素子を用いることにより、赤外線を放射する物体の動きを検知しやすくなる。なお、熱型赤外線検出素子１０は、シングルタイプの焦電素子により構成してもよい。
【００３３】
熱型赤外線検出素子１０としてクワッドタイプの焦電素子を採用した場合、熱型赤外線検出素子１０は、図５中に示す等価回路で示すことができる。熱型赤外線検出素子１０は、４個の素子エレメント１２が２×２のアレイ状に形成され、配線パターンにより適宜接続されており、２つの出力端子１３（図４および図５参照）から出力信号を取り出すことができる。
【００３４】
信号処理回路２０は、図５に示すように、熱型赤外線検出素子１０から出力される出力信号である出力電流（焦電電流）を電圧信号に変換する電流電圧変換回路２２を備えている。また、信号処理回路２０は、電流電圧変換回路２２により変換された電圧信号のうち所定の周波数帯域の電圧を増幅する電圧増幅回路（バンドパスアンプ）２３を備えている。また、信号処理回路２０は、電圧増幅回路２３で増幅された電圧信号を適宜設定した閾値と比較し電圧信号が閾値を越えた場合に検知信号を出力する検知回路２４と、検知回路２４の検知信号を所定の人体検出信号として出力する出力回路２５とを備えている。
【００３５】
カバー５０は、上述のように、赤外線を透過する赤外線透過部５１と、赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなる。
【００３６】
このような２色成形品は、１基の型締装置に２基の射出装置を備えた形式の射出成形機である２色射出成形機を利用して一体成形することができる。
【００３７】
遮蔽部５２は、赤外線透過部５１から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ筒状の形状に形成されている。したがって、カバー５０は、遮蔽部５２が赤外線透過部５１からの距離によらず開口面積を一様とした筒状である場合に比べて、製造時に、金型からの容易に離型することが可能となり、生産性の向上および歩留まりの向上を図ることが可能となる。
【００３８】
赤外線透過部５１は、上述のように、赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を熱型赤外線検出素子１０へ集光可能なレンズ状の形状に形成されていることが好ましい。図１に示した例では、赤外線透過部５１を、複数枚のレンズ５１ａが組み合わされ各レンズ５１ａの焦点位置が同じである多分割レンズとし、当該焦点位置に熱型赤外線検出素子１０を配置してある。赤外線透過部５１は、多分割レンズに限らず、１枚のレンズとしてもよい。赤外線センサを人体検知センサの用途に適用する場合には、赤外線透過部５１をレンズ状の形状とすることが好ましいが、人体検知センサ以外の用途、例えば、ガスセンサ、炎検知センサなどの用途に適用する場合には、赤外線透過部５１を必ずしもレンズ状の形状とする必要はなく、例えば、平板状や、ドーム状の形状としてもよい。
【００３９】
カバー５０は、当該カバー５０の後端縁（図１（ｂ）における下端縁）に凹部５２ｂが形成されている。凹部５２は、カバー５０の後端縁側および内側面側が開放されている。また、カバー５０は、凹部５２ｂの底面との間にキャップ３２の外鍔部３２ｂおよびステム３１のフランジ部３１ｂを保持する複数の保持突起５２ｃが、凹部５２ｂの底面よりも後端縁側において突設されている。したがって、赤外線センサは、赤外線センサ本体４０とカバー５０との相対的な位置関係を精度良く決めることができる。これにより、赤外線センサは、赤外線透過部５１をレンズ状の形状に形成している場合に、赤外線透過部５１の焦点位置と熱型赤外線検出素子１０との相対的な位置精度を高めることが可能となり、製品ごとの感度のばらつきを低減することが可能となる。
【００４０】
カバー５０は、ステム３１の後面よりもカバー５０の後端縁のほうが後方に位置するように、赤外線センサ本体４０に対して位置決めされる。これにより、赤外線センサは、プリント配線板などの基板に実装して用いる場合に、ステム３１と基板との間に隙間が形成される。つまり、赤外線センサは、カバー５０と赤外線センサ本体４０と基板とで囲まれた空間が空気層からなる気体層を構成するから、基板からステム３１への熱伝導を抑制することが可能となり、赤外線センサの周囲の熱のゆらぎに起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。
【００４１】
ところで、本願発明者らは、照明器具の光源である有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤなどからの可視光に起因して赤外線センサが誤検知してしまうことがあるという知見を得た。この問題を解決するにあたり、本願発明者らは、有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤからは赤外線が放射されないことに鑑み、赤外線透過窓材３３の可視光域での光学特性に着目し、赤外線透過窓材３３の可視光域での光学特性について、より詳細に調べた。図６に示した赤外線透過窓材３３の光学特性図は、赤外線透過窓材３３の光学特性として透過率の波長依存性を分光器により測定した結果の一例の模式図である。図６から、赤外線透過窓材３３では、可視光域での透過率が０ではなく、０．０１％程度であることが分かる。ここで、図７に示すように、ポリエチレンに一種類の顔料（例えば白色顔料あるいは黒色顔料）を一様に添加した成形品であるカバー５０を備えた比較例の赤外線センサでは、熱型赤外線検出素子１０の感度を確保する観点から、カバー５０での赤外線の減衰量を低減するために、顔料の濃度が制限される。このため、図７に示した比較例の赤外線センサでは、有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤからの可視光がカバー５０の外側面側から入射すると、同図中に一点鎖線や二点鎖線で示すように可視光の一部が、散乱や反射などされて赤外線透過窓材３３へ入射し、赤外線透過窓材３３へ入射した可視光の一部が赤外線透過窓材３３を透過して熱型赤外線検出素子１０へ入射してしまうものと推考される。なお、有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤに限らず、太陽光などの光強度の高い可視光がカバー５０の外側面側から入射すると、同様の光路で熱型赤外線検出素子１０へ入射してしまうものと推考される。
【００４２】
これに対して、本実施形態の赤外線センサでは、可視光および不要な赤外線による誤検知の発生を抑制するために、カバー５０を、赤外線を透過する赤外線透過部５１と、赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品により構成している。ここにおいて、２色成形品とは、異なる色または種類の成形材料を供給し、それぞれ溶融可塑化後に、１個の金型キャビティに同時あるいは順次に連続して射出することで一体成形されたものを意味する。ここで、異なる種類の成形材料とは、ポリエチレンに対する添加物の種類が同じで、添加物の濃度が異なる成形材料を意味している。
【００４３】
添加物は、上述のように、顔料、ヒンダードアミン光安定剤および赤外線吸収剤の群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。これにより、赤外線センサは、遮蔽部５２で、入射した可視光や赤外線の波長変換が行なわれるのを防止することができ、また、遮蔽部５２を透過する可視光および赤外線それぞれの量を低減することが可能となる。
【００４４】
顔料は、有機顔料、無機顔料のいずれでもよいが、耐光性、耐候性などの観点から、無機材料のほうが、より好ましい。有機顔料、無機顔料いずれの場合も、例えば、白色顔料、黒色顔料などを用いることができる。無機顔料のうち白色顔料としては、例えば、二酸化チタン、亜鉛華（酸化亜鉛）などを用いることができる。また、無機顔料のうち黒色顔料としては、例えば、カーボンブラックなどを用いることができる。
【００４５】
ここで、カバー５０は、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物をいずれも白色顔料とする場合、遮蔽部５２の方を、ポリエチレンに対する添加物の濃度を高く設定すればよい。これにより、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とを同色系（白色系）にすることができるので、赤外線センサの意匠性を高めることが可能となる。同様に、カバー５０は、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物をいずれも黒色顔料とする場合、遮蔽部５２の方を、ポリエチレンに対する添加物の濃度を高く設定すればよい。これにより、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とを同色系（黒色系）にすることができるので、赤外線センサの意匠性を高めることが可能となる。また、カバー５０は、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物を異ならせる場合、例えば、赤外線透過部５１でのポリエチレンに対する添加物を白色顔料、遮蔽部５２でのポリエチレンに対する添加物を黒色顔料とすることができる。これにより、赤外線センサは、赤外線透過部５１と遮蔽部５２との異なる色の組合せなどによって、赤外線センサのデザイン性を高めることが可能となる。
【００４６】
赤外線吸収剤としては、ポリエチレンの耐光性向上や酸化防止、着色、成形性向上などの機能向上が図れる添加剤が好ましい。このような吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、リン酸エステル系添加剤、亜リン酸エステル剤などが挙げられる。ヒンダードアミン光安定剤は、上述の吸収剤と同様、ポリエチレンの耐光性向上や酸化防止、着色、成形性向上などの機能向上が図れる。
【００４７】
以上説明した本実施形態の赤外線センサは、上述のように、熱型赤外線検出素子１０がパッケージ３０に収納された赤外線センサ本体４０と、赤外線センサ本体４０を覆うポリエチレン製のカバー５０とを備えている。そして、赤外線センサは、カバー５０が、赤外線センサ本体４０のパッケージ３０における赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部５１と、パッケージ３０側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなる。しかして、本実施形態の赤外線センサでは、遮蔽部５２での赤外線および可視光の透過率を赤外線透過部５１とは関係なく設定することが可能となり、感度を低下させることなく可視光に起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。要するに、赤外線センサは、赤外線透過部５１の形状などにより決まる検知エリア以外からの不要な赤外線が熱型赤外線検出素子１０へ入射するのを抑制できるだけでなく、カバー５０の側方からカバー５０に入射する可視光が、熱型赤外線検出素子１０へ入射するのを抑制することが可能となり、可視光に起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。
【００４８】
これにより、赤外線センサは、設置場所の自由度が高くなり、例えば、有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤを光源として備えた照明器具に搭載するような場合に、設置場所の自由度が高いことにより、照明器具の意匠性の向上を図れ、また、赤外線センサの検知エリアの中心線と照明器具の照明エリアの中心線とを合わせるような器具設計が容易になる。なお、赤外線センサは、遮蔽部５２の肉厚を赤外線透過部５１の肉厚よりも厚くすれば、遮蔽部５２での赤外線および可視光の減衰効果を、より高めることが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態の赤外線センサは、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とを上述の２色成形品により構成しているので、部品点数を削減でき、低コスト化が可能となる。また、遮蔽部５２をポリエチレン以外の材料により形成した場合には、ポリエチレンにより形成された赤外線透過部５１と接着することが難しく、両者を結合するための構造を別途に設ける必要があるが、本実施形態の赤外線センサでは、両者を結合するための構造を別途に設ける必要がないから、カバー５０の形状設計が容易になるとともに、デザイン性の向上を図ることが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態の赤外線センサでは、熱型赤外線検出素子１０を焦電素子により構成すれば、焦電素子が微分型素子であることにより、カバー５０の遮蔽部５２において添加物で赤外線や可視光を吸収することで温度が徐々に上昇して赤外線が放射されたとしても、誤検知が発生するのを抑制することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態の赤外線センサでは、赤外線透過部５１をレンズ状の形状としてあるので、熱型赤外線検出素子１０と赤外線透過部５１とにより検知エリアを設定することが可能となり、また、赤外線透過部５１に入射する赤外線を効率よく熱型赤外線検出素子１０へ集光することが可能となり、感度の向上を図ることが可能となる。
【００５２】
ところで、カバー５０における赤外線透過部５１および遮蔽部５２それぞれの形状は上述の例に限らず、例えば、図８に示す例の形状としてもよいし、図９に示す例の形状としてもよい。図８の例では、赤外線透過部５１の形状が有底のテーパ円筒状であり、遮蔽部５２が赤外線透過部５１の内側面側に配置されているので、カバー５０の外観面を赤外線透過部５１のみの表面で形成することができ、意匠性をより高めることが可能となる。図９の例では、カバー５０において、テーパ円筒状の部分のうち、前半分は赤外線透過部５１の表面が外観面を構成し、後半分は遮蔽部５２の表面が外観面を構成しているので、デザイン性を高めることが可能となる。なお、赤外線センサは、図８や図９の例のカバー５０を備えている場合、赤外線透過部５１の少なくとも一部をレンズ状の形状としてもよい。
【００５３】
また、赤外線センサは、図１０に示すように、カバー５０として、赤外線透過部５１が赤外線透過窓材３３に対向する前壁を構成し、遮蔽部５２が赤外線センサ本体４０を囲む矩形枠状の側壁を構成する矩形箱状の形状のものを用いてもよい。図１０に示した例の赤外線センサは、カバー５０を、赤外線センサ本体４０ではなく、赤外線センサ本体４０を実装するプリント配線板からなる基板６０に対して取り付ける構成としてある。ここにおいて、基板６０には、赤外線センサ本体４０の３本の端子ピン３５のそれぞれが挿通される３つのスルーホール６５が形成されている。また、基板６０には、カバー５０の後端縁から後方へ延設された複数の取付脚５３の各々が挿通される複数の取付孔６３が形成されている。したがって、カバー５０は、取付脚５３を基板６０の取付孔６３に挿通させて当該取付脚５３の先端部の係止爪を基板６０における取付孔６３の周部に係止させることによって、基板６０に取り付けることができる。なお、カバー５０は、赤外線透過部５１が必ずしも前壁の全部を構成する必要はなく、前壁の一部を構成するようにしてもよい。また、赤外線透過部５１は、少なくとも一部をレンズ状の形状としてもよいし、それに限らず、平板状の形状としてもよい。
【００５４】
ところで、上述の実施形態では、熱型赤外線検出素子１０が焦電体基板１１を用いて形成した焦電素子である場合について説明したが、焦電型の熱型赤外線検出素子はこれに限らず、例えば、マイクロマシニング技術および焦電体薄膜の形成技術などを利用して形成したチップでもよい。
【００５５】
また、上述の実施形態では、パッケージ３０として、キャンパッケージを例示したが、これに限らず、外周形状が矩形状の表面実装型のパッケージを採用してもよい。なお、表面実装型のパッケージの外周形状は、矩形状以外の形状でもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 熱型赤外線検出素子（焦電素子）
３０ パッケージ
３３ 赤外線透過窓材
４０ 赤外線センサ本体
５０ カバー
５１ 赤外線透過部
５２ 遮蔽部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、赤外線センサとして、熱型赤外線検出素子がパッケージに収納された赤外線センサ本体と、この赤外線センサ本体を覆うポリエチレン製のカバーとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１）
特許文献１には、この種の赤外線センサとして、図１１に示すように、センサ素子（赤外線センサ本体）１４０と、樹脂キャップ（カバー）１５０とにより構成される熱線センサが記載されている。センサ素子１４０は、金属製のケース（パッケージ）１３０と、ケース１３０の前面に装着されるフィルタ（赤外線透過窓材）１３３と、ケース１３０の内部に収納される赤外線検知エレメント（熱型赤外線検出素子）などの回路素子（図示せず）とにより構成されている。また、樹脂キャップ１５０は、ポリエチレンにより有底の円筒状に形成されている。ここで、樹脂キャップ１５０は、ドーム状の底部１５１の肉厚よりも他の部位１５２の肉厚を厚くしてある。また、樹脂キャップ１５０の内側面には、圧入用リブ（図示せず）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０４９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、従来の蛍光灯を小型化した蛍光管や、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）や白色ＬＥＤなど、小型で輝度の高い照明用の光源の普及が進んできた。それに伴い、照明器具などにおいては、照明器具全体の小型化が求められるようになり、光源と人体検知用の赤外線センサを非常に近づけて配置することが求められる場合が多くなっている。しかしながら、このような場合においては、本来赤外線を放出しない蛍光管、有機ＥＬ素子、白色ＬＥＤなどの光源からの光が誤動作の原因になることが問題となっている。本願発明者らは、これらの照明器具の光源である蛍光管、有機ＥＬ素子、白色ＬＥＤなどからの可視光に起因して赤外線センサが誤検知してしまうことがあるという知見を得た。
【０００５】
そして、本願発明者らは、このような誤検知が起こる原因として、樹脂キャップ１５０およびフィルタ１３３での可視光に対する透過率が０でないため、樹脂キャップ１５０を透過した可視光がフィルタ１３３を透過して赤外線検知エレメントに入射して誤検知が発生してしまうことがあるという知見を得た。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、可視光に起因した誤検知の発生を抑制することが可能な赤外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の赤外線センサは、少なくとも熱型赤外線検出素子がパッケージに収納された赤外線センサ本体と、前記赤外線センサ本体を覆うポリエチレン製のカバーとを備え、前記カバーは、前記赤外線センサ本体の前記パッケージにおける赤外線透過窓材側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部と、前記パッケージ側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなることを特徴とする。
【０００８】
この赤外線センサにおいて、前記熱型赤外線検出素子は、焦電素子であることが好ましい。
【０００９】
この赤外線センサにおいて、前記添加物は、顔料、ヒンダードアミン光安定剤および赤外線吸収剤の群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
【００１０】
この赤外線センサにおいて、前記赤外線透過部は、前記赤外線透過窓材側とは反対側から入射する赤外線を前記熱型赤外線検出素子へ集光可能なレンズ状の形状に形成されてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の赤外線センサにおいては、可視光に起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は実施形態の赤外線センサの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図２】実施形態の赤外線センサの概略分解斜視図である。
【図３】（ａ）は実施形態の赤外線センサにおけるカバーの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図４】実施形態の赤外線センサにおける熱型赤外線検出素子の概略説明図である。
【図５】実施形態の赤外線センサの概略回路図である。
【図６】実施形態の赤外線センサにおける赤外線透過窓材の光学特性図である。
【図７】実施形態の赤外線センサの比較例の説明図である。
【図８】実施形態の赤外線センサにおけるカバーの他の構成例を示す概略断面図である。
【図９】実施形態の赤外線センサにおけるカバーの更に他の構成例を示す概略断面図である。
【図１０】（ａ）は実施形態の赤外線センサの別の構成例の概略分解斜視図、（ｂ）は実施形態の赤外線センサの別の構成例の概略斜視図である。
【図１１】従来例の熱線センサの概略分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本実施形態の赤外線センサについて、図１〜図６に基づいて説明する。なお、本実施形態では、赤外線センサが人体検知センサである場合について例示する。
【００１４】
赤外線センサは、熱型赤外線検出素子１０がパッケージ３０に収納された赤外線センサ本体４０と、赤外線センサ本体４０を覆うポリエチレン製のカバー５０とを備えている。
【００１５】
カバー５０は、赤外線センサ本体４０のパッケージ３０における赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部５１と、パッケージ３０側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなる。
【００１６】
熱型赤外線検出素子１０は、焦電素子、サーモパイル型の赤外線検出素子、抵抗ボロメータ型の赤外線検出素子などを用いることができる。しかし、赤外線センサは、光源からの強力な可視光がカバー５０に入射した場合、カバー５０の温度が緩やかに上昇する。赤外線センサは、カバー５０での入射光に対する温度上昇の応答性は緩やかで、概ね数１０秒ぐらいかかるため、熱型赤外線検出素子１０として焦電素子を用いることが好ましい。これにより、赤外線センサは、カバー５０の温度上昇に伴ってカバー５０から放射される赤外線に起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。また、赤外線センサは、熱型赤外線検出素子１０として焦電素子を用いることにより、赤外線を放射する物体（ここでは、人体）のわずかな動きを検知して検知信号を出力するものとすることが可能となり、また、低消費電力化を図ることが可能となる。
【００１７】
添加物は、顔料、ヒンダードアミン光安定剤（Hinderd AmineLight Stabilizer：ＨＡＬＳ）および赤外線吸収剤の群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
【００１８】
赤外線センサは、赤外線透過部５１が、赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を熱型赤外線検出素子１０へ集光可能なレンズ状の形状に形成されていることが好ましい。
【００１９】
赤外線センサは、パッケージ３０内に、少なくとも熱型赤外線検出素子１０が収納されていればよいが、これに限らず、熱型赤外線検出素子１０の出力信号を信号処理する信号処理回路２０を有する回路ブロック２８が収納されていることが好ましい。
【００２０】
赤外線センサのパッケージ３０は、回路ブロック２８が実装される金属製のステム３１と、回路ブロック２８を覆うようにステム３１に固着（溶接）された金属製のキャップ３２とを備えている。
【００２１】
また、パッケージ３０は、回路ブロック２８の適宜部位と電気的に接続される３本（図１では、２本しか見えていない）の端子ピン３５がステム３１を貫通する形で設けられている。ステム３１は、円盤状に形成され、キャップ３２は、後面が開放された有底円筒状の形状に形成されており、後面がステム３１により閉塞されている。
【００２２】
上述のパッケージ３０は、ステム３１の周部に形成されたフランジ部３１ｂと、キャップ３２の後端縁から外方に延設された外鍔部３２ｂとを、溶接により気密的に接合してある。ステム３１は、フランジ部３１ｂの外周縁の１箇所から突片３１ｃが外方に延設されている。また、キャップ３２は、外鍔部３２ｂの外周縁の１箇所から突片３２ｃが外方に延設されている。そして、パッケージ３０は、ステム３１とキャップ３２との互いの突片３１ｃ，３２ｃ同士が重なるように位置決めして溶接されている。
【００２３】
上述の説明から明らかなように、パッケージ３０は、キャンパッケージである。なお、キャップ３２の形状は、有底円筒状に限らず、例えば、有底角筒状の形状でもよく、この場合、ステム３１の形状を矩形板状とすればよい。
【００２４】
また、キャップ３２において熱型赤外線検出素子１０の前方に位置する前壁には、窓孔３２ａが貫設されている。パッケージ３０は、キャップ３２の窓孔３２ａが、上述の赤外線透過窓材３３により閉塞されている。キャップ３２の窓孔３２ａは、矩形状（本実施形態では、正方形状）に開口されている。これに対して、赤外線透過窓材３３は、平面視における外形を、窓孔３２ａの開口サイズよりもやや大きな外形サイズの矩形状（本実施形態では、正方形状）としてある。要するに、赤外線透過窓材３３は、矩形板状に形成されている。これにより、赤外線透過窓材３３の製造にあたっては、例えば、シリコン基板の元となるシリコンウェハに対して薄膜形成技術を利用してフィルタを形成することで多数の赤外線透過窓材３３を形成してから、ダイシングによって個々の赤外線透過窓材３３に分離する製造プロセスを採用することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
【００２５】
赤外線透過窓材３３は、シリコン基板からなる母材に、所望の波長域の赤外線を透過する多層光学膜（干渉フィルタ）からなるフィルタが設けられている。赤外線透過窓材３３は、当該赤外線透過窓材３３の周部が、キャップ３２の前壁における後面側に、半田などの導電性の接合材からなる接合部（図示せず）を介して接合されている。これにより、パッケージ３０は、赤外線透過窓材３３とキャップ３２とステム３１とを同電位とすることが可能となる。フィルタは、例えば、互いに屈折率の異なる第１の薄膜（例えば、ゲルマニウム薄膜）と第２の薄膜（例えば、硫化亜鉛薄膜）とが交互に積層された多層光学膜により構成することができる。赤外線センサが人体検知センサの場合、検知対象の赤外線の波長が８〜１２μｍ程度であり、中心波長が１０μｍ程度なので、フィルタは、８μｍよりも短波長の所定波長（例えば、５μｍ）以下の波長の電磁波をカットするように、第１の薄膜および第２の薄膜の光学膜厚と積層数とを設計してある。
【００２６】
赤外線透過窓材３３の母材は、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板や硫化亜鉛基板などでもよいが、シリコン基板を用いたほうが低コスト化の点で有利である。また、フィルタは、互いに屈折率が異なり且つ光学膜厚が等しい２種類の薄膜が交互に積層された多層光学膜であればよく、各薄膜の材料は特に限定するものではない。相対的に屈折率の高い高屈折率材料をゲルマニウムとした場合には、相対的に屈折率の低い低屈折率材料として、例えば、上述の硫化亜鉛を採用することができるが、これに限らず、例えば、アルミナや、二酸化シリコンなどを採用することができる。
【００２７】
回路ブロック２８は、上述の信号処理回路２０が設けられるとともに、熱型赤外線検出素子１０が実装されており、適宜のシールド板（図示せず）やシールド層（図示せず）が設けられている。
【００２８】
上述の３本の端子ピン３５のうち給電用の端子ピン３５および信号出力用の端子ピン３５は、絶縁性材料（ガラス）からなる封止部によりステム３１と電気的に絶縁されている。また、グランド用の端子ピン３５は、導電性材料からなる封止部によりステム３１と電気的に接続され上述のシールド板と同電位（例えば、グランド電位）に設定される。
【００２９】
熱型赤外線検出素子１０は、赤外線を検出するものであり、焦電素子により構成することが好ましい。ここで、熱型赤外線検出素子１０としては、例えば、図４に示すように、１枚の焦電体基板１１に４個の素子エレメント（受光部）１２が形成されたクワッドタイプの焦電素子を用いることができる。図４に示した熱型赤外線検出素子１０は、１枚の焦電体基板１１に４個の素子エレメント１２が２×２のアレイ状に配列されている。図４に示した例では、各素子エレメント１２の平面視形状が正方形状であり、焦電体基板１１の中央部において焦電体基板１１の外周線よりも内側の仮想正方形の４つの角それぞれに素子エレメント１２の中心が位置するように配置されている。
【００３０】
各素子エレメント１２は、一対の電極（図示せず）の間に焦電体基板１１の一部が介在するコンデンサであり、図４には、各素子エレメント１２の一対の電極のうち赤外線透過窓材３３側に位置する電極の極性を、“＋”、“−”の符号で示してある。ここにおいて、熱型赤外線検出素子１０は、４個の素子エレメント１２のうち、仮想正方形の一方の対角線上にある同極性の２個の素子エレメント１２同士が並列接続され、他方の対角線上にある同極性の２個の素子エレメント１２同士が並列接続されている。要するに、熱型赤外線検出素子１０は、図４において、左右方向に沿って並んで形成されている２個の素子エレメント１２同士が逆並列に接続され、且つ、上下方向に沿って並んで形成されている２個の素子エレメント１２同士が逆並列に接続されている。しかして、熱型赤外線検出素子１０では、自発分極の方向が逆方向になるように並列接続されている素子エレメント１２同士で、環境温度の変化などによる２つ素子エレメント１２でのノイズ（暗雑音など）が相殺されるので、赤外線センサでの誤検知の発生を抑制することが可能となる。
【００３１】
赤外線センサの検知エリアは、熱型赤外線検出素子１０と、赤外線透過部５１とで略決まる。したがって、赤外線センサの検知エリアには、〔素子エレメント１２の数〕×〔赤外線透過部５１のレンズの数〕の検知ビームが設定される。検知ビームは、熱型赤外線検出素子１０への赤外線の入射量がピーク付近になる小範囲であって、検知対象の物体（人体）からの赤外線を検出する有効領域であり、検出ゾーンとも呼ばれる。なお、検知ビームには、素子エレメント１２に１対１で対応した極性がある。検知面における検知ビームの形状は、その検知ビームに対応する素子エレメント１２と略相似形である。
【００３２】
熱型赤外線検出素子１０の配置は、上述の例に限らず、例えば、２×２のマトリクス状に配列された４個の素子エレメント１２のうち対角位置にある２個の素子エレメント１２それぞれの１つの対角線同士を一直線で結ぶ方向を左右方向として配置してもよい。つまり、熱型赤外線検出素子１０は、上述の仮想正方形の１つの対角線に沿った方向を左右方向として配置してもよい。また、熱型赤外線検出素子１０は、長方形状に形成された複数個の素子エレメント１２が、平面視において素子エレメント１２の短手方向に並んでいるもの、例えば、長方形状の素子エレメント１２が１×４のアレイ状に配列されたクワッドタイプの焦電素子でもよい。また、熱型赤外線検出素子１０は、２個の素子エレメント１２が１×２のアレイ状に配列されたデュアルタイプの焦電素子でもよい。熱型赤外線検出素子１０として、クワッドタイプもしくはデュアルタイプの焦電素子を用いることにより、赤外線を放射する物体の動きを検知しやすくなる。なお、熱型赤外線検出素子１０は、シングルタイプの焦電素子により構成してもよい。
【００３３】
熱型赤外線検出素子１０としてクワッドタイプの焦電素子を採用した場合、熱型赤外線検出素子１０は、図５中に示す等価回路で示すことができる。熱型赤外線検出素子１０は、４個の素子エレメント１２が２×２のアレイ状に形成され、配線パターンにより適宜接続されており、２つの出力端子１３（図４および図５参照）から出力信号を取り出すことができる。
【００３４】
信号処理回路２０は、図５に示すように、熱型赤外線検出素子１０から出力される出力信号である出力電流（焦電電流）を電圧信号に変換する電流電圧変換回路２２を備えている。また、信号処理回路２０は、電流電圧変換回路２２により変換された電圧信号のうち所定の周波数帯域の電圧を増幅する電圧増幅回路（バンドパスアンプ）２３を備えている。また、信号処理回路２０は、電圧増幅回路２３で増幅された電圧信号を適宜設定した閾値と比較し電圧信号が閾値を越えた場合に検知信号を出力する検知回路２４と、検知回路２４の検知信号を所定の人体検出信号として出力する出力回路２５とを備えている。
【００３５】
カバー５０は、上述のように、赤外線を透過する赤外線透過部５１と、赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなる。
【００３６】
このような２色成形品は、１基の型締装置に２基の射出装置を備えた形式の射出成形機である２色射出成形機を利用して一体成形することができる。
【００３７】
遮蔽部５２は、赤外線透過部５１から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ筒状の形状に形成されている。したがって、カバー５０は、遮蔽部５２が赤外線透過部５１からの距離によらず開口面積を一様とした筒状である場合に比べて、製造時に、金型からの容易に離型することが可能となり、生産性の向上および歩留まりの向上を図ることが可能となる。
【００３８】
赤外線透過部５１は、上述のように、赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を熱型赤外線検出素子１０へ集光可能なレンズ状の形状に形成されていることが好ましい。図１に示した例では、赤外線透過部５１を、複数枚のレンズ５１ａが組み合わされ各レンズ５１ａの焦点位置が同じである多分割レンズとし、当該焦点位置に熱型赤外線検出素子１０を配置してある。赤外線透過部５１は、多分割レンズに限らず、１枚のレンズとしてもよい。赤外線センサを人体検知センサの用途に適用する場合には、赤外線透過部５１をレンズ状の形状とすることが好ましいが、人体検知センサ以外の用途、例えば、ガスセンサ、炎検知センサなどの用途に適用する場合には、赤外線透過部５１を必ずしもレンズ状の形状とする必要はなく、例えば、平板状や、ドーム状の形状としてもよい。
【００３９】
カバー５０は、当該カバー５０の後端縁（図１（ｂ）における下端縁）に凹部５２ｂが形成されている。凹部５２は、カバー５０の後端縁側および内側面側が開放されている。また、カバー５０は、凹部５２ｂの底面との間にキャップ３２の外鍔部３２ｂおよびステム３１のフランジ部３１ｂを保持する複数の保持突起５２ｃが、凹部５２ｂの底面よりも後端縁側において突設されている。したがって、赤外線センサは、赤外線センサ本体４０とカバー５０との相対的な位置関係を精度良く決めることができる。これにより、赤外線センサは、赤外線透過部５１をレンズ状の形状に形成している場合に、赤外線透過部５１の焦点位置と熱型赤外線検出素子１０との相対的な位置精度を高めることが可能となり、製品ごとの感度のばらつきを低減することが可能となる。
【００４０】
カバー５０は、ステム３１の後面よりもカバー５０の後端縁のほうが後方に位置するように、赤外線センサ本体４０に対して位置決めされる。これにより、赤外線センサは、プリント配線板などの基板に実装して用いる場合に、ステム３１と基板との間に隙間が形成される。つまり、赤外線センサは、カバー５０と赤外線センサ本体４０と基板とで囲まれた空間が空気層からなる気体層を構成するから、基板からステム３１への熱伝導を抑制することが可能となり、赤外線センサの周囲の熱のゆらぎに起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。
【００４１】
ところで、本願発明者らは、照明器具の光源である有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤなどからの可視光に起因して赤外線センサが誤検知してしまうことがあるという知見を得た。この問題を解決するにあたり、本願発明者らは、有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤからは赤外線が放射されないことに鑑み、赤外線透過窓材３３の可視光域での光学特性に着目し、赤外線透過窓材３３の可視光域での光学特性について、より詳細に調べた。図６に示した赤外線透過窓材３３の光学特性図は、赤外線透過窓材３３の光学特性として透過率の波長依存性を分光器により測定した結果の一例の模式図である。図６から、赤外線透過窓材３３では、可視光域での透過率が０ではなく、０．０１％程度であることが分かる。ここで、図７に示すように、ポリエチレンに一種類の顔料（例えば白色顔料あるいは黒色顔料）を一様に添加した成形品であるカバー５０を備えた比較例の赤外線センサでは、熱型赤外線検出素子１０の感度を確保する観点から、カバー５０での赤外線の減衰量を低減するために、顔料の濃度が制限される。このため、図７に示した比較例の赤外線センサでは、有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤからの可視光がカバー５０の外側面側から入射すると、同図中に一点鎖線や二点鎖線で示すように可視光の一部が、散乱や反射などされて赤外線透過窓材３３へ入射し、赤外線透過窓材３３へ入射した可視光の一部が赤外線透過窓材３３を透過して熱型赤外線検出素子１０へ入射してしまうものと推考される。なお、有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤに限らず、太陽光などの光強度の高い可視光がカバー５０の外側面側から入射すると、同様の光路で熱型赤外線検出素子１０へ入射してしまうものと推考される。
【００４２】
これに対して、本実施形態の赤外線センサでは、可視光および不要な赤外線による誤検知の発生を抑制するために、カバー５０を、赤外線を透過する赤外線透過部５１と、赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品により構成している。ここにおいて、２色成形品とは、異なる色または種類の成形材料を供給し、それぞれ溶融可塑化後に、１個の金型キャビティに同時あるいは順次に連続して射出することで一体成形されたものを意味する。ここで、異なる種類の成形材料とは、ポリエチレンに対する添加物の種類が同じで、添加物の濃度が異なる成形材料を意味している。
【００４３】
添加物は、上述のように、顔料、ヒンダードアミン光安定剤および赤外線吸収剤の群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。これにより、赤外線センサは、遮蔽部５２で、入射した可視光や赤外線の波長変換が行なわれるのを防止することができ、また、遮蔽部５２を透過する可視光および赤外線それぞれの量を低減することが可能となる。
【００４４】
顔料は、有機顔料、無機顔料のいずれでもよいが、耐光性、耐候性などの観点から、無機材料のほうが、より好ましい。有機顔料、無機顔料いずれの場合も、例えば、白色顔料、黒色顔料などを用いることができる。無機顔料のうち白色顔料としては、例えば、二酸化チタン、亜鉛華（酸化亜鉛）などを用いることができる。また、無機顔料のうち黒色顔料としては、例えば、カーボンブラックなどを用いることができる。
【００４５】
ここで、カバー５０は、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物をいずれも白色顔料とする場合、遮蔽部５２の方を、ポリエチレンに対する添加物の濃度を高く設定すればよい。これにより、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とを同色系（白色系）にすることができるので、赤外線センサの意匠性を高めることが可能となる。同様に、カバー５０は、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物をいずれも黒色顔料とする場合、遮蔽部５２の方を、ポリエチレンに対する添加物の濃度を高く設定すればよい。これにより、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とを同色系（黒色系）にすることができるので、赤外線センサの意匠性を高めることが可能となる。また、カバー５０は、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物を異ならせる場合、例えば、赤外線透過部５１でのポリエチレンに対する添加物を白色顔料、遮蔽部５２でのポリエチレンに対する添加物を黒色顔料とすることができる。これにより、赤外線センサは、赤外線透過部５１と遮蔽部５２との異なる色の組合せなどによって、赤外線センサのデザイン性を高めることが可能となる。
【００４６】
赤外線吸収剤としては、ポリエチレンの耐光性向上や酸化防止、着色、成形性向上などの機能向上が図れる添加剤が好ましい。このような吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、リン酸エステル系添加剤、亜リン酸エステル剤などが挙げられる。ヒンダードアミン光安定剤は、上述の吸収剤と同様、ポリエチレンの耐光性向上や酸化防止、着色、成形性向上などの機能向上が図れる。
【００４７】
以上説明した本実施形態の赤外線センサは、上述のように、熱型赤外線検出素子１０がパッケージ３０に収納された赤外線センサ本体４０と、赤外線センサ本体４０を覆うポリエチレン製のカバー５０とを備えている。そして、赤外線センサは、カバー５０が、赤外線センサ本体４０のパッケージ３０における赤外線透過窓材３３側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部５１と、パッケージ３０側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部５２とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなる。しかして、本実施形態の赤外線センサでは、遮蔽部５２での赤外線および可視光の透過率を赤外線透過部５１とは関係なく設定することが可能となり、感度を低下させることなく可視光に起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。要するに、赤外線センサは、赤外線透過部５１の形状などにより決まる検知エリア以外からの不要な赤外線が熱型赤外線検出素子１０へ入射するのを抑制できるだけでなく、カバー５０の側方からカバー５０に入射する可視光が、熱型赤外線検出素子１０へ入射するのを抑制することが可能となり、可視光に起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。
【００４８】
これにより、赤外線センサは、設置場所の自由度が高くなり、例えば、有機ＥＬ素子や白色ＬＥＤを光源として備えた照明器具に搭載するような場合に、設置場所の自由度が高いことにより、照明器具の意匠性の向上を図れ、また、赤外線センサの検知エリアの中心線と照明器具の照明エリアの中心線とを合わせるような器具設計が容易になる。なお、赤外線センサは、遮蔽部５２の肉厚を赤外線透過部５１の肉厚よりも厚くすれば、遮蔽部５２での赤外線および可視光の減衰効果を、より高めることが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態の赤外線センサは、赤外線透過部５１と遮蔽部５２とを上述の２色成形品により構成しているので、部品点数を削減でき、低コスト化が可能となる。また、遮蔽部５２をポリエチレン以外の材料により形成した場合には、ポリエチレンにより形成された赤外線透過部５１と接着することが難しく、両者を結合するための構造を別途に設ける必要があるが、本実施形態の赤外線センサでは、両者を結合するための構造を別途に設ける必要がないから、カバー５０の形状設計が容易になるとともに、デザイン性の向上を図ることが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態の赤外線センサでは、熱型赤外線検出素子１０を焦電素子により構成すれば、焦電素子が微分型素子であることにより、カバー５０の遮蔽部５２において添加物で赤外線や可視光を吸収することで温度が徐々に上昇して赤外線が放射されたとしても、誤検知が発生するのを抑制することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態の赤外線センサでは、赤外線透過部５１をレンズ状の形状としてあるので、熱型赤外線検出素子１０と赤外線透過部５１とにより検知エリアを設定することが可能となり、また、赤外線透過部５１に入射する赤外線を効率よく熱型赤外線検出素子１０へ集光することが可能となり、感度の向上を図ることが可能となる。
【００５２】
ところで、カバー５０における赤外線透過部５１および遮蔽部５２それぞれの形状は上述の例に限らず、例えば、図８に示す例の形状としてもよいし、図９に示す例の形状としてもよい。図８の例では、赤外線透過部５１の形状が有底のテーパ円筒状であり、遮蔽部５２が赤外線透過部５１の内側面側に配置されているので、カバー５０の外観面を赤外線透過部５１のみの表面で形成することができ、意匠性をより高めることが可能となる。図９の例では、カバー５０において、テーパ円筒状の部分のうち、前半分は赤外線透過部５１の表面が外観面を構成し、後半分は遮蔽部５２の表面が外観面を構成しているので、デザイン性を高めることが可能となる。なお、赤外線センサは、図８や図９の例のカバー５０を備えている場合、赤外線透過部５１の少なくとも一部をレンズ状の形状としてもよい。
【００５３】
また、赤外線センサは、図１０に示すように、カバー５０として、赤外線透過部５１が赤外線透過窓材３３に対向する前壁を構成し、遮蔽部５２が赤外線センサ本体４０を囲む矩形枠状の側壁を構成する矩形箱状の形状のものを用いてもよい。図１０に示した例の赤外線センサは、カバー５０を、赤外線センサ本体４０ではなく、赤外線センサ本体４０を実装するプリント配線板からなる基板６０に対して取り付ける構成としてある。ここにおいて、基板６０には、赤外線センサ本体４０の３本の端子ピン３５のそれぞれが挿通される３つのスルーホール６５が形成されている。また、基板６０には、カバー５０の後端縁から後方へ延設された複数の取付脚５３の各々が挿通される複数の取付孔６３が形成されている。したがって、カバー５０は、取付脚５３を基板６０の取付孔６３に挿通させて当該取付脚５３の先端部の係止爪を基板６０における取付孔６３の周部に係止させることによって、基板６０に取り付けることができる。なお、カバー５０は、赤外線透過部５１が必ずしも前壁の全部を構成する必要はなく、前壁の一部を構成するようにしてもよい。また、赤外線透過部５１は、少なくとも一部をレンズ状の形状としてもよいし、それに限らず、平板状の形状としてもよい。
【００５４】
ところで、上述の実施形態では、熱型赤外線検出素子１０が焦電体基板１１を用いて形成した焦電素子である場合について説明したが、焦電型の熱型赤外線検出素子はこれに限らず、例えば、マイクロマシニング技術および焦電体薄膜の形成技術などを利用して形成したチップでもよい。
【００５５】
また、上述の実施形態では、パッケージ３０として、キャンパッケージを例示したが、これに限らず、外周形状が矩形状の表面実装型のパッケージを採用してもよい。なお、表面実装型のパッケージの外周形状は、矩形状以外の形状でもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 熱型赤外線検出素子（焦電素子）
３０ パッケージ
３３ 赤外線透過窓材
４０ 赤外線センサ本体
５０ カバー
５１ 赤外線透過部
５２ 遮蔽部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも熱型赤外線検出素子がパッケージに収納された赤外線センサ本体と、前記赤外線センサ本体を覆うポリエチレン製のカバーとを備え、前記カバーは、前記赤外線センサ本体の前記パッケージにおける赤外線透過窓材側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部と、前記パッケージ側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記熱型赤外線検出素子は、焦電素子であることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記添加物は、顔料、ヒンダードアミン光安定剤および赤外線吸収剤の群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外線センサ。
【請求項４】
前記赤外線透過部は、前記赤外線透過窓材側とは反対側から入射する赤外線を前記熱型赤外線検出素子へ集光可能なレンズ状の形状に形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【請求項１】
少なくとも熱型赤外線検出素子がパッケージに収納された赤外線センサ本体と、前記赤外線センサ本体を覆うポリエチレン製のカバーとを備え、前記カバーは、前記赤外線センサ本体の前記パッケージにおける赤外線透過窓材側とは反対側から入射する赤外線を透過する赤外線透過部と、前記パッケージ側とは反対側から入射する赤外線および可視光を遮る遮蔽部とで、ポリエチレンに対する添加物および添加物の濃度の少なくとも一方が異なる２色成形品からなることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記熱型赤外線検出素子は、焦電素子であることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記添加物は、顔料、ヒンダードアミン光安定剤および赤外線吸収剤の群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外線センサ。
【請求項４】
前記赤外線透過部は、前記赤外線透過窓材側とは反対側から入射する赤外線を前記熱型赤外線検出素子へ集光可能なレンズ状の形状に形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８８２４８（Ｐ２０１３−８８２４８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７９４３（Ｐ２０１１−２２７９４３）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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