JP2005274581A

JP2005274581A - 赤外線式人体検知器

Info

Publication number: JP2005274581A
Application number: JP2005126876A
Authority: JP
Inventors: Akiko Honda; 亜紀子本田; Katsuhiro Uchisawa; 克裕内沢; Shinji Kirihata; 慎司桐畑
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: JP4127275B2

Abstract

【課題】容易に製造可能な構成によって迷光による誤動作を防止した赤外線式人体検知器を提供する。
【解決手段】人体から放射される赤外線を検出するセンサ１の前方に、センサ１の受光面の前方に配置され赤外線センサの受光面に赤外線を集光するとともに赤外線を検出すべき有効領域を設定する光学系４が配置される。光学系４は、複数個のレンズ２１を一体に備えるレンズ本体２と、センサ１への赤外線の入射経路を変向するように配置されたミラー３とを有する。センサ１は焦電素子よりなり出力電圧極性が異なる複数個の素子エレメント１６を備える。ミラー３は、有効領域からの赤外線を反射させて第１の素子エレメント１６に入射させる経路と、赤外線を反射させることなく第１の素子エレメント１６と同極性である第２の素子エレメント１６に入射させる経路とが得られるように配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体から放射される赤外線を検知することにより、あらかじめ設定した検知エリア内の人の存否を検出する赤外線式人体検知器に関するものである。

一般に、この種の人体検知器は、赤外線センサを用いて人体から放射される赤外線を検知し、あらかじめ設定した検知エリア内で人の存否や人の動きが検知されると、照明負荷や防犯用の報知器などの各種負荷を制御するように構成されている。赤外線センサとしては微分形センサである焦電型赤外線センサが広く用いられている。この種の赤外線センサは入射する赤外線量の変化率が小さいと出力が得られないものであるから、赤外線センサへの赤外線の入射経路にレンズ本体やミラーのような光学系を配置することによって赤外線センサの視野内に感度むらを付与し、視野内での人の微小な動きによっても赤外線センサに入射する赤外線量の変化率が大きくなるようにしている。以下では、赤外線センサへの赤外線の入射量がピーク付近になる小範囲を検知ビームと呼ぶ（検知ビームは人体からの赤外線を検出すべき有効領域になる）。つまり、赤外線センサへの赤外線の入射経路に光学系を配置することによって、１つの赤外線センサに対して複数の検知ビームが設定されることになる。

ところで、この種の人体検知器Ｘとしては、たとえば、図１３に示すように、壁面の上部などに取り付けられるものがある。このような形態で使用する人体検知器Ｘでは人体検知器Ｘの前下方に検知エリアが設定され、検知エリアの床面上での範囲は、人体検知器Ｘの直下を中心とし人体検知器Ｘの正面方向に平行な直線を中心線とする１６０〜１８０度の扇形に設定される。図示例では、床面上において人体検知器Ｘの直下を中心としかつ１６０度の扇形の範囲に検知エリアを設定している。また、人体検知器Ｘを床面から１．２ｍの高さに設置したときに、検知ビームＢｍと床面との交点が、人体検知器Ｘの直下を中心とする半径１．５ｍと半径３ｍとの扇形の弧上であって、かつそれぞれの扇形の弧を略７等分した位置に位置するように設計してある。なお、図示例では焦電型赤外線センサとして、２個の素子エレメント（つまり、受光素子）を１つのパッケージに設けたものを用いている。この種の焦電型赤外線センサをデュアルタイプ素子と称している。デュアルタイプ素子では、各素子エレメントに入射する赤外線量が変化したときに出力の変化方向が互いに逆になるように両素子エレメントを接続してある。

上述した人体検知器Ｘにおいて半径の小さい弧上に一端が位置するように設定した検知ビームＢｍは、人体検知器Ｘの取付高さよりも身長の低い人が人体検知器Ｘの周辺で動く場合でも検知可能とするために設定されている。このように、検知ビームＢｍの一端を大小２つの弧上に位置させていることによって、身長の大小にかかわらず人の存否や動きを検知することが可能になる。

ところで、上述のような検知ビームを設定するために、図１４に示すように、焦電型赤外線センサ（以下では、センサと略称する）１への赤外線の入射経路に配置される光学系は、レンズ本体２と赤外線を変向する光学要素としてのミラー３（ミラー３は支持部材を含む）とを組み合わせて構成される（たとえば、特許文献１参照）。

上述のように１４本の検知ビームＢｍを設定するために、レンズ本体２には１４個のレンズ２１が形成され、各レンズ２１の光軸がそれぞれ検知ビームＢｍの中心線になる。いま、床面上において人体検知器Ｘの直下から人体検知器Ｘの正面方向に平行な方向の直線（つまり、上述した扇形の中心線）を基準線とすれば、床面上で検知ビームＢｍの中心線の一端と上記中心とを結ぶ直線が基準線となす角度は、０度、２６度、５２度、７９度になる。レンズ本体２は、センサ１の受光面に略平行な前片２ａと、前片２ａの両側縁から斜め後方に延長された左右一対の側部片２ｂとを備え、前片２ａと側部片２ｂとの間の角度は（１８０−５２）度に設定されている。各レンズ２１は前片２ａと側部片２ｂとにおいてセンサ１側の面が凸となる形状に形成された平凸レンズになっている。

ここに、前片２ａに設けた６個のレンズ２１は０度と２６度とに対応する検知ビームＢｍを設定し、各側部片２ｂにそれぞれ４個ずつ設けたレンズ２１は５２度と７９度とに対応する検知ビームＢｍを設定する。０度に対応する検知ビームＢｍを設定するレンズ２１（ａ１，ａ２）は前片２ａの中央部の上下に配置され、２６度に対応するレンズ２１（ｂ１，ｂ２）は前片２ａにおいてレンズ２１（ａ１，ａ２）の左右両側部の上下に配置されている。また、５２度に対応するレンズ２１（ｃ１，ｃ２）は側部片２ｂの後部の上下に形成され、７９度に対応するレンズ２１（ｄ１，ｄ２）は側部片２ｂの前部の上下に形成される。

レンズ２１は上述のように配置されているから、７９度に対応するレンズ２１（ｄ１，ｄ２）を通る赤外線は、そのままではセンサ１の受光面に入射させることができない。そこで、７９度に対応するレンズ２１を通過した赤外線をセンサ１に入射させるように変向させるためにミラー３が設けられている。ミラー３は左右一対設けられ、それぞれ前片２ａに設けたレンズ２１の境界付近に配置される。ただし、ミラー３の寸法および位置は、前片２ａに設けたレンズ２１を通過する赤外線がセンサ１に入射可能となるように設定されている。
特開平１０−２１３７７２号公報

ところで、センサ１に入射する赤外線は必ずしもレンズ２１を通過した赤外線ばかりではなく、レンズ本体２においてレンズ２１以外の部位を通過した赤外線もセンサ１に入射する。また、上述のようにセンサ１の前方にミラー３が配置されている場合には、ミラー３における反射面以外の面で反射された赤外線もセンサ１に入射する。このようにミラー３における所要の反射面以外で赤外線が反射されるのは、ミラー３の製造上（加工方法や強度）の都合から、ミラー３を樹脂成型品とし、全面にクロムメッキを施しているからである。つまり、ミラー３において必要な反射面以外にも反射面が形成されることは回避することができない。

しかして、望ましい経路以外を通ってセンサ１に入射する赤外線は不要な迷光であって、迷光が生じていると設定した検知ビーム以外の検知ビームが生成されることがある。迷光により生じる検知ビームを迷光ビーム（迷光ビームは人体を検知すべきではない無効領域になる）と呼ぶことにする。迷光ビームが生じると設計した検知エリアとは異なる部位からの赤外線を検知することになり、結果的に誤動作の原因になる。

ここにおいて、レンズ２１以外の部位を通過する赤外線は一般にはピントが合っていないから、たとえば図５に示すような４個の素子エレメント１６を備えるセンサ１では、図１５のように各素子エレメント１６に赤外線が重なり合って入射することになる。異極性の素子エレメント１６に赤外線が同時に入射しても互いに相殺して出力は得られないから、異極性の素子エレメント１６に同時にほぼ同じ強度の赤外線が入射するように配置しておけば、迷光ビームによる誤動作の生じる可能性がある領域は、図１５に示す斜線部の範囲程度になり、この領域はごく狭いから迷光ビームに対する感度は小さくなる。つまり、レンズ本体２におけるレンズ２１以外の部位の厚みを大きくする程度でも迷光ビームによる誤動作を防止することが可能である。

しかしながら、図１４に示した構成のようにセンサ１の前方に左右一対のミラー３を配置する場合には、ミラー３の隙間からセンサ１の素子エレメント１６に赤外線を入射させるために、図１６のようにセンサ１を４５度回転させて配置することになる。センサ１をこのように配置すると赤外線の迷光を異極性の素子エレメント１６に同時に入射させることができず、とくにセンサ１の受光面（素子エレメント１６を配列した面）の正面方向からの迷光については相殺することができない。つまり、センサ１の受光面の正面付近では他の方向よりも迷光に対する感度が高くなり（細かい斜線で示している）、レンズ本体２の厚みを調節する程度では迷光に対する感度を低減することができなくなる。

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、迷光による誤動作を簡単な構成によって防止した赤外線式人体検知器を提供することにある。

本発明は、人体から放射される赤外線を検出する赤外線センサと、赤外線センサの受光面の前方に配置され赤外線センサの受光面に赤外線を集光するとともに赤外線を検出すべき有効領域を設定する光学系とを備え、前記光学系は赤外線センサの受光面の視野内に赤外線の入射経路を変向するように配置された光学要素を有し、前記赤外線センサは焦電素子よりなり出力電圧極性が異なる複数個の素子エレメントを備え、前記有効領域からの赤外線が前記光学要素による反射後に第１の素子エレメントに入射する経路と前記光学要素を通ることなく第１の素子エレメントと同極性である第２の素子エレメントに入射する経路との２経路を通るように前記光学要素を配置したものである。

本発明の構成によれば、同極性である第１および第２の素子エレメントに有効領域からの赤外線を同時に入射させることができ、結果的に無効領域から赤外線センサに対して赤外線が入射する可能性が低減される。また、同極性である第１および第２の素子エレメントに有効領域からの赤外線を同時に入射するから、それだけ感度が高くなる。

（基本構成）
まず、焦電型赤外線センサ（以下、センサ）の出力により人の存否ないし動きを検知するための回路構成について説明する。人体から放射された赤外線は、図２に示すように、後述する光学系４を通してセンサ１により検知される。センサ１の出力は増幅部１１により増幅された後、雑音となる不要な周波数成分を除去するために帯域フィルタ１２に通され、比較回路１３において基準レベル以上の出力が得られているか否かが判定される。センサ１の出力レベル（実際には帯域フィルタ１２の出力）が基準レベル以上であれば、遅延回路１４および出力回路１５を通して照明負荷などの負荷が制御される。

ここに、センサ１は微分形であってセンサ１に入射する赤外線量の変化率が小さいときには出力が得られないから、センサ１の視野（検知エリア）内に人が存在していてもセンサ１の出力レベルが基準レベル以下になる期間が生じる。そこで、センサ１の視野内に存在する人の動きが微小であってもセンサ１に入射する赤外線の変化率が比較的大きくなるように、センサ１の視野内に感度むらを生じさせる光学系４を用いている。また、センサ１の出力レベルが基準レベル以下になる期間が生じても、その期間が短時間であれば負荷の制御（たとえば、照明負荷の点灯）が継続されるように遅延回路１４を設けてある。つまり、遅延回路１４の時定数は検知エリア内に人が存在している間には負荷の制御が継続される程度に設定されている。出力回路１５は負荷に応じて構成されるものであり、たとえば、負荷への電源の供給経路に挿入されるリレーやトライアックが用いられる。

しかして、負荷が照明負荷であるとすれば、照明負荷を設置している室内に検知エリアを設定しておくことによって、室内における人の存否に応じて照明負荷を点灯・消灯させることが可能になる。つまり、センサ１の出力に基づいて人が最初に検知されると照明負荷が点灯し、その後、遅延回路１４により設定された時間内にセンサ１の出力に基づいて人の存在が再度検知されると照明負荷の点灯状態が継続し、最終的に遅延回路１４により設定された時間内に人が検知されなくなるまで照明負荷の点灯状態が延長される。言い換えると、センサ１の検知エリアに人が存在する間には照明負荷が点灯し続け、人が存在しなくなってから遅延回路１４に設定された時間が経過すると照明負荷が消灯する。

ところで、センサ１として１個の素子エレメントを備えるものを用いるとすると、帯域フィルタ１２の出力は、人の移動速度に応じて図３（ａ）〜（ｃ）のように変化する。人の移動速度に応じて帯域フィルタ１２の出力波形が変化するのは、センサ１の出力の周波数成分と帯域フィルタ１２の周波数特性との関係による。また、２個の素子エレメントを備えるデュアルタイプ素子をセンサ１として用い、両素子エレメントに対応する領域を人が順に通過したときには、帯域フィルタ１２の出力は、人の移動速度に応じて図４（ａ）〜（ｃ）のように変化する。ここに、２個の素子エレメントに対応する領域を人が通過するときには、人の移動方向が両領域を結ぶ方向に対してなす角度が大きくなるほど、低速時の変化波形に近付くことになる。

上述のように、センサ１として２個の素子エレメントをパッケージに収納したデュアルタイプ素子を用いると人の移動方向によって検知状態が大きく変化するものであるから、図示例では、センサ１として図５に示すように４個の素子エレメント１６をパッケージ１７に収納した４エレメントタイプ素子を用いる。以下では素子エレメント１６を配列した面を受光面と呼ぶ。このセンサ１の各素子エレメント１６はそれぞれ０．５ｍｍ×０．５ｍｍであって、正方形の頂点に位置するように配置され、かつその正方形の各対角線上に位置する各２個の素子エレメント１６が同極性、互いに他の対角線上の素子エレメント１６が異極性になるように配置してある（図では＋、−の符号で極性を示してある）。また、人体検知器Ｘに組み込む際には、各素子エレメント１６を頂点とする正方形の一方の対角線が上下方向となるように配置する。つまり、図５の位置から４５度回転させた状態で配置する。

図示例では、従来構成との比較を容易にするために、床面上において人体検知器Ｘ（図６参照）の直下を中心としかつ略１６０度の扇形の範囲に検知エリアを設定する。また、人体検知器Ｘを床面から１．２ｍの高さに設置したときに、検知ビームの中心線と床面との交点が、人体検知器Ｘの直下を中心とする半径１．５ｍと半径３ｍとの扇形の弧上であって、かつそれぞれの扇形の弧を略７等分した位置に位置するように光学系４を設計してある。いま、床面上において人体検知器Ｘの直下から人体検知器Ｘの正面方向に平行な方向の直線（つまり、上述した扇形の中心線）を基準線とすれば、床面上で検知ビームの中心線の一端と上記中心とを結ぶ直線が基準線となす角度は、０度、２６度、５２度、７９度になる。そして、検知ビームの中心線と床面との交点を中心として各素子エレメント１６に対応した４個の検知ビームが形成されることになる。また、上述のように検知ビームを設定するから、検知ビームの中心線の伏角は半径３ｍの弧に対して約２０度、半径１．５ｍの弧に対して約４０度に設定される。このような設定により、身長が７０ｃｍ以上であれば検知エリア内での存否ないし動きを検知することが可能になる。以下では、図６に示すように、半径３ｍの弧上の０度、２６度、５２度、７９度の検知ビームを、それぞれビームＡ、ビームＢ、ビームＣ、ビームＤと呼ぶ。また、半径１．５ｍの弧上の０度、２６度、５２度、７９度の検知ビームについては、それぞれビームＡ’、ビームＢ’、ビームＣ’、ビームＤ’と呼ぶことにする。なお、検知ビームは左右対称に形成されるから、ビームＡ，ビームＡ’以外は２個ずつ形成されることになる。

図示例では、上述のような１４本の検知ビームを形成するために、図１（ａ）のように円筒状のパッケージ１７を有するセンサ１に被嵌されるミラー３と、ミラー３の前方に配置されるレンズ本体２とにより光学系４を構成している。レンズ本体２は、従来構成と同様に複数個のレンズ２１を備えるものであるが、各検知ビームごとにレンズ２１を設けるのではなく、図１（ｂ）のように２個のレンズ２１については４本ずつの検知ビーム（ビームＣ，Ｃ’，Ｄ，Ｄ’）に共用されるようになっている。また、残りの６本の検知ビーム（ビームＡ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’）では個別のレンズ２１を用いる。したがって、レンズ２１は８個設けてある。図示例においては、８個のレンズ２１のうちの５個を上段に配列し、３個を下段に配列しているのであって、上段の両端部に位置する２個のレンズ２１を４本の検知ビームで共用する構成としてある。

各レンズ２１は図７、図８に示すように、球面の一部（４分の１程度）を形成するドーム部２２に沿って配列されており、ドーム部２２の外側面はほぼ滑らかに連続し、ドーム部２２の内側面は各レンズ２１に対応する部位が突出する凹凸面になる。ここに、上段の左右両端部のレンズ２１は外側面（第一面）が平面状に形成された平凸レンズであり、このレンズ２１の光軸はビームＣ，Ｄの中心線の間を通るように設定してある。つまり、水平面内ではビームＣ，Ｄの中心線はそれぞれ５２度，７９度であるから、レンズ２１の光軸を６７度程度に設定してある。また、各レンズ２１の内側面は球面の一部を形成している。

ドーム部２２は、人体から放射される赤外線を透過させることができるように高密度ポリエチレンを用いて形成され、センサ１や上述した回路部を収納する器体に取り付けられるフレーム２０と連続一体に形成されている。フレーム２０は、中空のフレーム本体２３の後端部の左右両側に一対の取付片２４が延設され、フレーム本体２３の前面上部にドーム部２２が突設されたものであって、フレーム本体２３の前面上下にはガイド片２５ａ，２５ｂが延設されている。取付片２４は器体に結合され、器体とともにセンサ１や回路部を収納する。また、ガイド片２５ａ，２５ｂの周縁はフレーム本体２３の側縁に連続して半円状をなし、両ガイド片２５ａ，２５ｂの投影面内にドーム部２２が収まるように形成されている。ドーム部２２の上端は上側のガイド片２５ａに連続し、ドーム部２２の下端は下段のガイド片２５ｂの上方に離間している。フレーム本体２３と各取付片２４との間には隙間２６が形成されており、後述する遮光部材の端部を隙間２６に挿入するとともにガイド片２５ａ，２５ｂの周縁に沿ってスライド可能となるように配置することによって、遮光部材による検知エリアの調節が可能になる。また、ガイド片２５ａ，２５ｂの周縁には遮光部材を係止して位置決めするための複数個の係止溝２７が形成されている。

ここに、水平面内においてガイド片２５ｂよりもドーム部２２の曲率半径のほうが小さく、しかもドーム部２２は下部ほど水平面内での径が小さくなるから、ドーム部２２の周面からガイド片２５ｂの周縁までの水平面内での距離は、ドーム部２２の正面方向でもっとも小さく側部ほど大きくなる。つまり、各レンズ２１に対応して形成される検知ビームに、ガイド片２５ｂによるけられが生じる可能性は、ドーム部２２の下部かつ側方で大きくなる。そこで、上下のレンズ２１のうち下段のレンズ２１を正面付近に配置し、左右両端部にレンズ２１を設けないことによって、ガイド片２５ｂによる検知ビームのけられを防止することができる。つまり、レンズ２１の略全面を赤外線の入射経路に用いることになり、高い検知感度を得ることができる。

ところで、図示例ではレンズ本体２においてビームＡ、ビームＢ、ビームＣ、ビームＤを形成する上段のレンズ２１の上側周囲である図１（ａ）の斜線部の表裏両面を粗面Ｐとしてある（レンズ本体２の上縁に沿った一定幅の領域に粗面Ｐを形成すると製造が容易である）。つまり、レンズ本体２に入射する赤外線を表面側の粗面Ｐで散乱させ、さらに裏面側の粗面Ｐで散乱させることによって、相乗的に赤外線を減衰させるのである。ここでレンズ本体２としてポリエチレンを用いるとすれば赤外線の透過率は面粗さ（最大凹凸で表す）に対して図９のように変化する。たとえば、最大凹凸が２０μｍのときにはレンズ本体２を透過する赤外線量はほぼ滑らかな面に対して約５０％になる（図ではほぼ滑らかな面の透過量が５１％程度であるのに対して、最大凹凸が２０μｍのときに約２５％になっている）。したがって、表面側の粗面Ｐで約５０％の減衰が生じ、裏面側の粗面Ｐで約５０％の減衰が生じるから、両粗面Ｐで約２５％の減衰になる。このような構成によって、不要な迷光がセンサ１に入射するのを抑制することができ、迷光による誤動作を低減することができる。

一方、ミラー３は、後端面が開放された円筒状のミラー本体３１の前壁下部にセンサ１の素子エレメント１６を露出させる開口窓３２を有している。また、ミラー３には、開口窓３２の左右の中央付近で開口窓３２の上端から上下方向の中間部まで上下方向に延長された左右一対の第１反射部３３と、開口窓３２の上縁に沿って前方に突出する左右一対の第２反射部３４とが設けられる。このミラーはセンサ１とともに回路基板に固定される。

左右の第１反射部３３の間には、上下両段の中央に位置するレンズ２１に対応するビームＡ，Ａ’をセンサ１の受光面に直接入射させることができる間隙３５（図１０参照）が形成され、両第１反射部３３は前端側ほど互いの距離を広げるように配置されている。また、両第１反射部３３は下段の左右両側に位置するレンズ２１およびその上段のレンズ２１に対応するビームＢ，Ｂ’を、両第１反射部３３の間の間隙３５を通さずにセンサ１の受光面に直接入射させることができるように配置されている。さらに、第１反射部３３の外側面は、上段の左右両端に位置するレンズ２１を通るビームＤを反射してセンサ１の受光面に入射させるように機能する。上段の左右両端に位置するレンズ２１は上述のようにビームＣも通過させるが、ビームＣはセンサ１の受光面に直接入射される。

ところで、第２反射部３４は、上段の左右両端のレンズ２１を通るビームＣ’を反射させてセンサ１の受光面に導くように形成される。また、第２反射部３４には、同じレンズ２１を通るビームＤ’を反射して第１反射部３３により反射させた後にセンサ１の受光面に導入させる機能もある。

上述のように、ビームＣ’，Ｄ，Ｄ’は第１反射部３３と第２反射部３４との少なくとも一方により反射されてセンサ１の受光面に導かれる。また、上述の構成によって第１反射部３３および第２反射部３４の反射面の面積を比較的大きくとることができ、かつ各レンズ２１を通った赤外線について第１反射部３３や第２反射部３４によるけられを回避することが可能であり、けられによる感度の低下を防止することができる。しかも、ビームＡ’，Ｂ’については光路中に第１反射部３３が介在しないから反射による損失が生じないのであり、ビームＡ’，Ｂ’についての感度の低下が生じない。

ここにおいて、レンズ２１の焦点距離を６ｍｍに設定すると、レンズ２１およびミラー３を通る光路でのバックフォーカスは約７ｍｍになり、焦点が一致しないが、下段のレンズ２１は上段のレンズ２１と重なることがなく、レンズ２１の全面を有効に利用しているから、高い感度が得られることになる。また、ミラー３を用いることによってセンサ１の受光面に対する赤外線の入射角度（入射光線が受光面の法線となす角度）が小さくなるから、検知ビームの焦点のぼけも小さくなり、このことによっても検知感度が向上する。

なお、図示例においてはセンサ１に４エレメントタイプ素子を用いているが、デュアルタイプ素子を用いることも可能である。デュアルタイプ素子を用いるときには両素子エレメントを壁面に沿った方向ないし壁面に直交する方向に配置すればよい。また、レンズ２１の一部のみを平凸レンズとしているが、すべてのレンズ２１を平凸レンズとすることによってドーム部２２を多角形状に形成してもよい。ビームＣ，Ｃ’，Ｄ，Ｄ’の通過するレンズ２１は、４本のいずれかの検知ビームの中心線に光軸を一致させるようにしてもよい。

ここで、レンズ本体２の表面側に粗面Ｐが形成されると見映えが悪くなるおそれがあるが、レンズ本体２を覆う化粧カバーを設けることによって外観の問題は解消される。化粧カバーとしては乳白色の可撓性を有するシート状の帯板を用い、ガイド片２５ａ，２５ｂの先端縁に沿うように化粧カバーを配置すればよい。こうすれば、ガイド片２５ａ，２５ｂと化粧カバーとによってドーム部２２が覆われることになる。化粧カバーを設ける場合には、化粧カバーの裏面のうち検知ビームが通らない部位を粗面Ｐとすれば、無効領域に対する感度をさらに低減することができる。また、レンズ本体２において上述した部位以外であってもレンズ２１を除く部位、あるいはレンズ２１のうち他の部材によってけられが生じて有効利用されない部位などのように、検知ビームの形成には不要である部位については粗面Ｐを形成すれば、迷光が生じるのを一層確実に防止することができる。また、粗面Ｐはレンズ本体２の成形時に形成することができるから、レンズ本体２の成形後に別途に粗面Ｐを形成する工程を必要とせず、低コストで生産することが可能になる。

（第１の実施の形態）
本実施形態は、第１反射部３３において間隙３５を挟んでいる面の位置および角度を適宜に設定することによって、この面で反射されて素子エレメント１６に入射する赤外線がビームＡ，Ａ’にほぼ重なるようにしたものである。たとえば、ビームＡが図１０に実線で示すように図の右側の素子エレメント１６にミラー３で反射されることなく直接入射するものとすれば、ミラー３で反射されて図の左側の素子エレメント１６に入射する赤外線が、図１０の破線で示すようにミラー３による反射前にはビームＡにほぼ重なっているようにミラー３の位置および角度を設定するのである。ここで、第１の実施の形態で説明したように、センサ１は４５度回転させて配置されており、図１０における左右の素子エレメント１６は同極性であるから、図１０の破線のような経路でセンサ１に赤外線が入射してもビームＡと等価であって迷光ビームが生じないのである。

なお、図１０に破線で示すようにミラー３で反射されて図の左側の素子エレメント１６に赤外線が入射する経路は、図１０に実線で示すようにミラー３で反射されることなく図の右側の素子エレメント１６に赤外線が入射する経路よりもバックフォーカスが長く、実線で示すビームＡに比較して破線で示すビームは細くなるから、破線で示すビームが実線で示すビームＡに対して若干ずれていても問題はない。

上述のように、ミラー３において間隙３５を挟んで対向している面の角度および位置を適宜に設定することによって迷光ビームが生じるのを実質的に防止しているから、迷光ビームによる誤動作が低減され、しかも本来のビームに重複する形で別経路のビームが形成されることによって感度の向上も期待できる。他の構成および動作は基本構成と同様である。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態はミラー３の設計条件に着目したものであるが、４個の素子エレメント１６を備えるセンサ１でなければ適用することができない。本実施形態では２個の素子エレメント１６を備えるセンサ１に適用可能な技術を説明する。すなわち、図１１に示すように、ミラー３において間隙３５を挟む部位をレンズ本体２側に凸である凸曲面３７としたものである。

この構成によれば、図１１に破線で示すようにミラー３における凸曲面３７で反射される赤外線は拡散され、センサ１の素子エレメント１６に入射する赤外線量がごく少なくなる。つまり、迷光ビームが形成される可能性が少なく、迷光ビームが形成されたとしても感度がごく小さくなる。その結果、迷光ビームの影響による誤動作を低減させることができる。他の構成および動作は第１の実施の形態と同様である。

（第３の実施の形態）
本実施形態は、第２の実施の形態と同様に２個の素子エレメント１６を備えるセンサ１に適用可能な技術であって、ミラー３において間隙３５を挟む部位を互いに凹没した凹曲面３８としたものである。

この構成によれば、図１２に破線で示すようにミラー３における凹曲面３８で反射される赤外線はセンサ１に入射する前に収束する（収束部位をｆで示す）。また、図１２に破線で示す経路で入射する赤外線はミラー３での反射によりバックフォーカスが長くなるから、センサ１に入射する際にはピントが合わずにぼけが生じるが、凹曲面３８によって収束位置がセンサ１よりも手前になることによって、ぼけがより大きくなる。つまり、センサ１に入射する赤外線量が低減し、結果的に迷光ビームが形成されたとしても感度が小さくなる。つまり、迷光ビームの影響による誤動作を低減させることができる。他の構成および動作は第１の実施の形態と同様である。

なお、第１、第２、第３の各実施形態において、間隙３５の両側の面を粗面とすれば、無効領域に対する感度を一層低減できる。この場合、ミラー３の成形時に粗面を形成することができるから、ミラー３の成形後に粗面を形成する工程を必要とせず、低コストで生産することができる。また、第１、第２、第３の実施形態は、基本構成のようにレンズ本体２に粗面Ｐを形成する構成と組み合わせて用いることが可能である。

基本構成を示し、（ａ）は要部分解斜視図、（ｂ）は要部の概略構成図である。同上に用いる回路のブロック図である。同上の動作説明図である。同上の動作説明図である。同上に用いる赤外線センサの正面図である。同上の検知エリアの設定例を示す動作説明図である。同上に用いるレンズ本体を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は正面図である。同上に用いるレンズ本体の水平断面図である。同上におけるレンズ本体の面粗さと透過率との関係を示す説明図である。本発明の第１の実施の形態を示す要部断面図である。本発明の第２の実施の形態を示す要部断面図である。本発明の第３の実施の形態を示す要部断面図である。従来例における検知エリアの設定例を示す動作説明図である。従来例を示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は要部正面図である。従来例の問題を示す動作説明図である。従来例の問題を示す動作説明図である。

符号の説明

１センサ（赤外線センサ）
２レンズ本体
３ミラー（光学要素）
４光学系
１６素子エレメント

Claims

人体から放射される赤外線を検出する赤外線センサと、赤外線センサの受光面の前方に配置され赤外線センサの受光面に赤外線を集光するとともに赤外線を検出すべき有効領域を設定する光学系とを備え、前記光学系は赤外線センサの受光面の視野内に赤外線の入射経路を変向するように配置された光学要素を有し、前記赤外線センサは焦電素子よりなり出力電圧極性が異なる複数個の素子エレメントを備え、前記有効領域からの赤外線が前記光学要素による反射後に第１の素子エレメントに入射する経路と前記光学要素を通ることなく第１の素子エレメントと同極性である第２の素子エレメントに入射する経路との２経路を通るように前記光学要素を配置したことを特徴とする赤外線式人体検知器。