JP2010276598A

JP2010276598A - 赤外線検出器および電気機器

Info

Publication number: JP2010276598A
Application number: JP2010051898A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sasaki; 淳佐々木; Noriyuki Kitamura; 紀之北村; Yuji Takahashi; 雄治高橋; Takaya Kamakura; 貴耶蒲倉
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2010-12-09
Also published as: US20100270470A1; EP2246828A1

Abstract

【課題】複眼レンズの設計を容易にでき、確実で安定した熱源の検出ができる赤外線検出器を提供する。
【解決手段】赤外線エネルギを検出する受光部12を用いる。所定の検知エリア内の赤外線を受光部12に集光する複数のレンズ部13a，13b，13cを有する複眼レンズ14を用いる。所定の検知エリアの全域に、複眼レンズ14の各レンズ部13a，13b，13cを通じて赤外線を受光部12に集光する個別検知エリアが存在し、これら個別検知エリアの少なくとも一部が重なっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、所望の熱源を検出する赤外線検出器、およびこの赤外線検出器を用いた電気機器に関する。

従来、所定の検知エリア内の人体を検出して照明器具や警報器などを制御するための人感センサ用途に、人体から放射する赤外線を検出する赤外線検出器が用いられている。

この赤外線検出器では、一般に、焦電型赤外線検出素子が用いられ、さらに、検知エリアを広くし、効率よく赤外線を焦電型赤外線検出素子に集光するために、複数のレンズ部を有する複眼レンズが多く用いられている。

焦電型赤外線検出素子は、焦電効果を利用したセンサであって、２つまたは４つの受光電極を組として１つの受光部を構成しており、この受光部に複眼レンズの各レンズ部を通じて集光される人体の動きに応じた赤外線量の変化に応じて電気信号を出力する。そのため、この焦電型赤外線検出素子では、検知エリアにおいて人体の動きが無い場合、あるいは動きが非常に微少または緩やかである場合には、人体を検出できない特性がある。

また、複眼レンズは、各レンズ部を通じて赤外線検出する個別検知エリア同士が重なると、人体の動きに応じた赤外線量の変化を検出する焦電型赤外線検出素子では人体の検出ができなくなってしまうため、個別検知エリアが全体の検知エリア内で互いに離れた状態に分散して分布するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−２３００６０号公報（第４頁、図１、図５）

従来の赤外線検出器では、焦電型赤外線検出素子を用いているため、この焦電型赤外線検出素子に組み合わせる複眼レンズは、各レンズ部を通じて赤外線検出する個別検知エリアが全体の検知エリア内で互いに離れた状態に分散して分布させる必要がある。そのため、全体の検知エリア内には、複数の個別検知エリア間に赤外線を検出できない不感エリアが多く存在する。このように全体の検知エリア内に不感エリアが多く存在すると、検知エリア内の人体を確実に検知できなかったり、人体の検知にばらつきが生じる問題がある。

また、検知エリア内の不感エリアを少なくするために、レンズ部の光軸を近付ける手段もあるが、それだけでは所望の広さの検知エリアが確保できなくなり、レンズ部の枚数を増やすなど、設計が複雑になる。一方、レンズ部の投影倍率を上げ、隣り合う個別検知エリア同士で重ね合わせると、人体の動きに応じた赤外線量の変化を検出する焦電型赤外線検出素子では人体の検出ができなくなる。

また、検知エリア内の不感エリアを少なくするためには、隣り合う個別検知エリアの境界を極力接近させることが必要となるが、そのように複眼レンズの各レンズ部を設計するのは難しい。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、複眼レンズの設計を容易にでき、確実で安定した熱源の検出ができる赤外線検出器、およびこの赤外線検出器を用いた電気機器を提供することを目的とする。

請求項１記載の赤外線検出器は、赤外線エネルギを検出する受光部と；所定の検知エリア内から放射される赤外線を集光する複数のレンズ部を有し、所定の検知エリアの全域に各レンズ部を通じて赤外線を集光する個別検知エリアが存在し、当該所定の検知エリア内において各個別検知エリアの少なくとも一部が重なっている複眼レンズと；を具備しているものである。

赤外線エネルギは、例えば、赤外線検出対象とする熱源である人体から放射される赤外線エネルギが含まれる。

受光部は、例えば、赤外線量の変化ではなく、赤外線エネルギを検出可能な１つもしくは複数の受光素子を備えていればよい。例えば、ＣＭＯＳやＣＣＤなど、複数のフォトダイオードなどの受光素子が二次元に配置された固体撮像素子や、赤外線エネルギに応じた温度変化により出力電流や出力電圧が変化する特性を有するボロメータやサーモパイルなどの熱電変換素子などを用いてもよい。また、受光部の受光面側に、所望の波長の赤外線を透過し、それ以外の波長の光の透過を抑制するフィルタを配置してもよい。そして、受光部では、赤外線エネルギを検出するので、赤外線を放射する人体が停止していても検出できる。

複眼レンズは、例えば、赤外線を透過するポリエチレンなどの材料で形成され、所定の曲面または平面に沿って複数のレンズ部が配置される。例えば、複数のレンズ部を、受光部の中央部を中心とする所定の半径で形成される半球面に沿って、受光部の中央部に垂直な軸を中心として同心円状に複数個ずつ配置し、受光部に対する全てのレンズ部の焦点距離を等しくする。より具体的には、複眼レンズの中央部に４個のレンズ部を同一円周上に配置し、その周辺部に１２個のレンズ部を同一円周上に配置し、最も周辺部に１２個のレンズ部を同一円周上に配置することで、所定の検知エリアの全域に各レンズ部を通じて、放射される赤外線エネルギを検出する個別検知エリアが存在する。ただし、レンズ部の配置はこれに限定されるものではない。また、所定の検知エリア内において各個別検知エリアは少なくとも一部が重なっていればよく、全部が重なっていてもよい。各個別検知エリアの一部のみが重なっている場合には、重なっていない部分が存在し、その部分で個別検知エリア間に隙間があってもよい。個別検知エリア間に隙間がある場合、その隙間の部分が所定の検知エリア内において、そこから放射される赤外線エネルギを検出しない不感エリアとなるが、人体より小さい隙間であれば隙間に隣接する個別検知エリアで人体の検出が可能である。なお、不感エリアとは、所定の検知エリア内において、各個別検知エリアの間にあって各個別検知エリアでは人体から放射される赤外線エネルギを受光部に集光できず、受光部で赤外線エネルギを検出できないエリアを示す。

受光部では赤外線エネルギを検出するので、所定の検知エリア内において個別検知エリアの重なりが存在しても影響なく検出できる。

検知エリアは、例えば、人体の検知であれば、赤外線検出器の約２ｍ先の平面上で直径約５ｍの範囲であるが、これに限られるものではない。

請求項２記載の赤外線検出器は、請求項１記載の赤外線検出器において、複眼レンズは、所定の検知エリア内において各個別検知エリア間に隙間がないものである。

各個別検知エリア間に隙間がない状態には、個別検知エリアが重なって隙間がない状態や、重なっていなくても個別検知エリアの境界が一致して隙間がない状態が含まれる。

請求項３記載の赤外線検出器は、請求項１または２記載の赤外線検出器において、複眼レンズの各レンズ部から受光部に入射する赤外線エネルギを調整する調整手段を具備しているものである。

調整手段は、例えば、複眼レンズの前方や、複眼レンズと受光部との間に配置し、各レンズ部から受光部に入射する赤外線エネルギの透過量を調整する。また、例えば、複眼レンズの各レンズ部毎に、レンズ部の有効面積、厚み、面精度などで、赤外線エネルギの透過量を調整する。また、例えば、受光部が、受光素子をパッケージ内に収容して真空状態に密封する場合には、パッケージに設けられた赤外線入射窓について厚みや面精度などで赤外線エネルギの透過量を調整してもよく、あるいは、パッケージ内のガスを吸着して真空度を高めるゲッター材を利用し、このゲッター材の形状によって赤外線エネルギの透過量を調整してもよい。

請求項４記載の電気機器は、請求項１ないし３いずれか一記載の赤外線検出器と；赤外線検出器からの赤外線検出信号を入力して負荷を制御する制御回路と；を具備しているものである。

電気機器は、例えば、照明器具、空調機器、および防犯システムの防犯装置などがあり、それに伴って、制御回路は、負荷である光源、ファン、および警報器などを制御する。

請求項１記載の赤外線検出器によれば、赤外線エネルギを検出する受光部を用いることにより、複眼レンズの各レンズ部を通じて赤外線エネルギを集光する個別検知エリアの少なくとも一部が重なっていても、受光部では赤外線エネルギを確実に検出できるため、複眼レンズについては個別検知エリアの境界が重ならないように極力接近させるような必要がなく、個別検知エリアの少なくとも一部が重なっていてもよいことで複眼レンズの設計を容易にでき、また、個別検知エリアが重なる部分では個別検知エリア間に隙間がないため、確実で安定した熱源の検出ができる。

請求項２記載の赤外線検出器によれば、請求項１記載の赤外線検出器の効果に加えて、複眼レンズは、所定の検知エリア内において各個別検知エリア間に隙間がないため、所定の検知エリアの全域で安定した熱源の検出ができる。

請求項３記載の赤外線検出器によれば、請求項１または２記載の赤外線検出器の効果に加えて、複眼レンズの各レンズ部から受光部に入射する赤外線エネルギを調整手段で調整できるため、各レンズ部から受光部に入射する赤外線エネルギを一定にし、赤外線エネルギの検出制御を容易にできる。

請求項４記載の電気機器によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の赤外線検出器を用い、負荷を確実に制御できる。

本発明の第１の実施の形態を示す赤外線検出器の断面図である。同上赤外線検出器の複眼レンズの正面図である。同上赤外線検出器の検知エリアおよび個別検知エリアの分布図である。同上赤外線検出器の受光部の正面図である。同上赤外線検出器を用いた照明装置の回路図である。同上照明装置で用いられる照明器具の断面図である。同上赤外線検出器の個別検知エリアが重なっていない場合の赤外線検出動作を説明するもので、(a)は個別検知エリアの説明図、(b)は受光部の説明図、(c)は受光部の出力を示すグラフである。同上赤外線検出器の個別検知エリアが重なっている場合の赤外線検出動作を説明するもので、(a)は個別検知エリアの説明図、(b)は受光部の説明図、(c)は受光部の出力を示すグラフである。本発明の第２の実施の形態を示す赤外線検出器の検知エリアおよび個別検知エリアの分布図である。本発明の第３の実施の形態を示す赤外線検出器であり、(a)は赤外線検出器の断面図、(b)は調整手段としてのフィルタ体の正面図である。本発明の第４の実施の形態を示す赤外線検出器に用いられる赤外線センサ部の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１ないし図８に第１の実施の形態を示す。

図１に示すように、赤外線検出器11は、赤外線検出対象とする熱源である例えば人体から放射される赤外線エネルギを検出する受光部12と、検知エリアを広くし、効率よく赤外線を受光部12に集光するために、複数のレンズ部13a，13b，13cを有する複眼レンズ14とを備えている。さらに、人体の存否を判定するために人体から放射される赤外線エネルギの検出を判定する検出回路を備えている。

図４に示すように、受光部12は、例えば、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの固体撮像素子で構成され、基板16上に複数のフォトダイオードなどの受光素子17が二次元に配置されて受光面18が形成されている。この受光面18は、例えば、約２ｍｍ角の四角形に形成されている。また、基板16上には、水平方向の各受光素子17に接続された水平方向レジスタ19、および垂直方向の各受光素子17に接続された垂直方向レジスタ20が配置されているとともに、これらレジスタ19，20を通じて各受光素子17を走査して検出信号を読み出す読出回路21が配置されている。また、受光面18に対向して、所望の波長の赤外線を透過し、それ以外の波長の赤外線の透過を抑制するフィルタが配置されている。

受光部12は、受光面18に対向する赤外線入射窓を有する金属製のパッケージ内に収容されて真空状態に密封されている。パッケージには受光部12に対して電源供給用および信号出力用のピンが突設されている。なお、パッケージ内には、検出回路も一緒に収容してもよい。

また、図１および図２に示すように、複眼レンズ14は、赤外線を透過する例えばポリエチレン樹脂などで、受光部12の受光面18の中央部を中心とする所定の半径で形成される半球面状に一体に形成されている。

この半球面状の複眼レンズ14が有するレンズ部13a，13b，13cは、受光部12の受光面18の中央部に垂直な軸ａを中心として同心円とする例えば中央部、中間部および周辺部の３周にそれぞれ複数個ずつ配置されている。さらに、各レンズ部13a，13b，13cは、レンズ形状が全て同一で、焦点距離が受光部12の受光面18の中央部に対して等しい。各レンズ部13a，13b，13cの有効面積については、周辺部のレンズ部13cが最も広く、中央部のレンズ部13a、および中間部のレンズ部13bの順に小さくなる。

複眼レンズ14の外面は受光部12の受光面18の中央部を中心とする所定の半径の平滑な半球面に形成され、内面は各レンズ部13に対応して凹凸状に形成されている。

各レンズ部13a，13b，13cは、隣り合うレンズ部13a，13b，13c同士の縁部を互いに重ねて交差させた形状となっており、その交点にレンズ部13a，13b，13cの境界が配置されている。

複眼レンズ14の具体例としては、複眼レンズ14の中央部に４個のレンズ部13aが同一円周上に等間隔に配置され、中間部に１２個のレンズ部13bが同一円周上に等間隔に配置され、周辺部に１２個のレンズ部13cが同一円周上に等間隔に配置されている。また、受光部12の受光面18の中央部に垂直な軸ａに対する各レンズ部13a，13b，13cの傾斜角度は、中央部の各レンズ部13aが１４．５°、中間部の各レンズ部13bが３４°、周辺部のレンズ部13cが４８°とされている。また、各レンズ部13a，13b，13cの有効面積は、中央部の各レンズ部13aが４．９ｍｍ²、中間部の各レンズ部13bが３．３ｍｍ²、周辺部のレンズ部13cが７．６ｍｍ²とされている。各レンズ部13a，13b，13cの焦点距離は５．６ｍｍとされている。

また、図３に示すように、赤外線エネルギを赤外線検出器11で検出可能とする所定の検知エリア23を示している。この検知エリア23は、人感センサ用途として、赤外線検出器11の約２ｍ先の平面上の直径約５ｍの範囲としている。

検知エリア23は、複眼レンズ14の各レンズ部13a，13b，13cを通じて、赤外線エネルギを検出する検出視野である個別検知エリア23a，23b，23cが集合して構成されている。これら個別検知エリア23a，23b，23cは、各レンズ部13a，13b，13cを通じて受光部12の受光面18を投影した投影像に対応している。

この例では、隣接する各個別検知エリア23a，23b，23c同士が互いに重なり合って配置されているとともに、各個別検知エリア23a，23b，23c間が隙間なく配置されている。したがって、複眼レンズ14のレンズ部13a，13b，13cの配置は、所定の検知エリア23の全域において、各レンズ部13a，13b，13cを通じて個別検知エリア23a，23b，23cから放射される赤外線エネルギを検出する個別検知エリア23a，23b，23cが存在し、検知エリア23内から放射される赤外線エネルギを検出できない不感エリアが無い配置とされている。

そして、赤外線検出器11は、例えば、図示しないセンサケースに対して受光部12、複眼レンズ14および検出回路などが一体的に組み込まれて単体のセンサとして構成されて電気機器に組み合わせて使用されるか、電気機器に一体に組み込まれて使用される。

また、検出回路では、環境中から放射される赤外線エネルギのみを検出した受光素子17の出力値と人体からの赤外線エネルギを検出した受光素子17の出力値との間に、人体から放射される赤外線エネルギを検出する閾値が予め設定されている。そして、受光部12の各受光素子17の出力値が閾値を超えているかを監視し、１つの受光素子17でも出力値が閾値を超えた場合には検知エリア23内に人体が存在することを検出し、全ての受光素子17の出力値が閾値より低くなった場合には検知エリア23内から外に人体が出たか存在しないことを検出する。

図５には、電気機器としての照明装置31を示す。この照明装置31は、赤外線検出器11と、照明器具32とを備えている。

照明器具32は、図６に示すように、廊下、部屋あるいはフロアの天井面に埋め込み設置されるダウンライトであり、天井面に埋め込み設置される器具本体33、この器具本体33内に配設された反射体34、この反射体34の頂部側に配設されたソケット35、このソケット35に装着された負荷としての光源である蛍光ランプ36、および赤外線検出器11の検知に応じて蛍光ランプ36を点灯制御する負荷制御装置としての点灯制御装置37を備えている。赤外線検出器11は、単体で構成されていれば、この照明器具32とは別に天井面に設置され、一体に構成されていれば、照明器具32と一緒に天井面に設置され、例えば、赤外線エネルギ検出方向を下方へ向けて、検知エリア23内の人体を検出する。

図５に示すように、照明装置31の点灯制御装置37は、商用交流電源ｅを整流平滑する整流平滑部38に、ハーフブリッジ型のインバータ回路39が接続されている。このインバータ回路39は、整流平滑部38に対して、スイッチング素子としてのＦＥＴQ1，Q2が直列に接続されている。インバータ回路39の出力端となるＦＥＴQ2の両端間には、直流成分を遮断するコンデンサC1と、共振用巻線（共振用インダクタ）Ｌと、蛍光ランプ36のフィラメントFLa，FLbとの直列回路が接続されている。これらフィラメントFLa，FLbの他端間には、フィラメント予熱としても機能する共振用コンデンサC2が接続されている。この結果、商用交流電源ｅ、整流平滑部38、インバータ回路39、コンデンサC1、共振用巻線Ｌおよび共振用コンデンサC2などにより点灯回路40が構成されている。

ＦＥＴQ1，Q2の制御端子であるゲートには、これらＦＥＴQ1，Q2のオンオフを切り換える制御部であるドライバ41が接続されている。このドライバ41は、制御回路としての負荷制御回路である点灯制御回路42により動作が制御されている。点灯制御回路42は、赤外線検出器11と接続されるＡ／Ｄ変換器43と、このＡ／Ｄ変換器43およびドライバ41と接続される制御手段であるマイコン44とを有している。Ａ／Ｄ変換器43は、赤外線検出器11からの信号をＡ／Ｄ変換してマイコン44へと出力するものである。なお、このＡ／Ｄ変換器43は、マイコン44内部に搭載されていてもよい。マイコン44は、中央演算処理装置であるＣＰＵ45、Ａ／Ｄ変換器43に接続されたＩ／Ｏポート46、ＣＰＵ45などが参照するためのＲＯＭ47、メモリであるＲＡＭ48、およびドライバ41をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部49などを備えている。ＲＯＭ47は、ＣＰＵ45により実行される点灯制御プログラムおよび赤外線検出器11からのデータを解析する解析プログラムを少なくとも含む各種プログラムが予め格納されている。ＰＷＭ制御部49は、数十ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の周波数でドライバ41によりＦＥＴQ1，Q2を交互にオンオフすることで、ＦＥＴQ2のドレイン−ソース間に所定の高周波交流を発生させるものである。なお、点灯制御回路37のマイコン44が上述した検知回路の機能を備えている。

そして、照明装置31では、検知エリア23内に人体が存在せず、赤外線検出器11からの信号により点灯制御装置37が人体を検出していなければ、点灯制御装置37により蛍光ランプ36を消灯させている。一方、検知エリア23内に人体が存在し、赤外線検出器11からの信号により点灯制御装置37が人体を検出すると、点灯制御装置37により蛍光ランプ36を点灯させる。すなわち、商用交流電源ｅを、整流平滑部38により整流平滑し、点灯制御回路42のＰＷＭ制御部49で生成したＰＷＭ信号をドライバ41に供給し、ＦＥＴQ1，Q2を交互にオンオフすることで、ＦＥＴQ2のドレイン−ソース間に高周波交流が発生し、共振用巻線Ｌと共振用コンデンサC2により蛍光ランプ36のフィラメントFLa，FLbの予熱制御および始動電圧印加制御を行い、蛍光ランプ36を点灯する。

また、赤外線検出器11では、複眼レンズ14の各レンズ部13a，13b，13cにより、検知エリア23内に人体が存在する場合に人体から放射される赤外線エネルギを受光部12の受光面18に集光して結像する。

受光部12の受光面18への赤外線エネルギの入射に応じた検出信号が受光部12から出力される。この受光部12では、赤外線エネルギを検出するので、人体が停止していて動きが無くても検出できる。

次に、赤外線検出器11による所望の熱源、例えば人体の検出原理について説明する。

図７は、赤外線検出器の個別検知エリアが重なっていない場合の赤外線検出動作を説明するもので、(a)は個別検知エリアの説明図、(b)は受光部の説明図、(c)は受光部の出力を示すグラフである。

この説明では、図７(b)に示すように、受光部12の受光素子がａ，ｂ，ｃ，ｄの４つであるとする。また、図７(a)に示すように、複眼レンズ14の例えば４つの各レンズ部を通じて赤外線エネルギを検出する個別検知エリアがＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つであるとする。これら個別検知エリアＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、境界が一致し、隙間がないが、互いに重なっていない。また、各個別検知エリアＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄには、受光部12の受光素子ａ，ｂ，ｃ，ｄに対応して赤外線を集光する対応領域ａ，ｂ，ｃ，ｄがある。

そして、図７(a)に示すように、例えば、１つの個別検知エリアＤの対応領域ａに人体H1が存在すると、複眼レンズ14のレンズ部によって、図７(b)に示すように、受光部12の１つの受光素子ａに人体H1から放射される赤外線が集光される。

これにより、図７(c)に受光素子ａ，ｂ，ｃ，ｄの出力を示すように、受光素子ｂ，ｃ，ｄでは環境中の赤外線エネルギのみを検出するために出力が小さいのに対して、受光素子ａでは人体からの赤外線エネルギを検出するために出力が大きくなる。

検出回路では、受光素子ａ，ｂ，ｃ，ｄの出力値が上述した閾値を超えるか監視しており、環境中の赤外線エネルギのみを検出した受光素子ｂ，ｃ，ｄの出力値は閾値を超えないが、人体H1からの赤外線エネルギを検出した受光素子ａの出力値は閾値を超えるため、検知エリア23内に人体H1が存在することを検出できる。

ここで、検知エリア23内から外に人体H1が出ると、受光素子ａには人体H1から放射される赤外線が集光されなくなるため、受光素子ａの出力値が閾値より低くなり、検出回路では検知エリア23内に人体H1が存在しなくなったことを検出できる。

さらに、図７(a)において、検知エリア23内に人体H1が存在する状態で、個別検知エリアＡの対応領域ａに人体H2が入ってきた場合には、この人体H2からの赤外線も受光部12の受光素子ａの集光される。そのため、図７(c)に示すように、受光素子ａの出力値には、人体H1に対応した出力値分に、人体H2に対応した出力値分（破線で示す）が加算されることになり、この場合にも受光素子ａの出力値は閾値を超え、検知エリア23内に人体H1，H2が存在することを検出できる。

また、図８は、赤外線検出器の個別検知エリアが重なっている場合の赤外線検出動作を説明するもので、(a)は個別検知エリアの説明図、(b)は受光部の説明図、(c)は受光部の出力を示すグラフである。

この説明では、図８(b)に示すように、受光部12の受光素子がａ，ｂ，ｃ，ｄの４つであるとする。また、図８(a)に示すように、複眼レンズ14の例えば２つの各レンズ部を通じて赤外線エネルギを検出する個別検知エリアがＡ，Ｂの２つであるとする。各個別検知エリアＡ，Ｂには、受光部12の受光素子ａ，ｂ，ｃ，ｄに対応して赤外線を集光する対応領域ａ，ｂ，ｃ，ｄがある。個別検知エリアＡの対応領域ｂ，ｄと個別検知エリアＢの対応領域ａ，ｃとがそれぞれ互いに重なっている。

そして、図８(a)に示すように、例えば、個別検知エリアＡの対応領域ｂと個別検知エリアＢの対応領域ａとが重なっている領域に人体H3が存在すると、複眼レンズ14のレンズ部によって、図８(b)に示すように、受光部12の２つの受光素子ａ，ｂに人体H3から放射される赤外線が集光される。

これにより、図８(c)に受光素子ａ，ｂ，ｃ，ｄの出力を示すように、受光素子ｃ，ｄでは環境中の赤外線エネルギのみを検出するために出力が小さいのに対して、受光素子ａ，ｂでは人体からの赤外線エネルギを検出するために出力が大きくなる。

検出回路では、受光素子ａ，ｂ，ｃ，ｄの出力値が上述した閾値を超えるか監視しており、環境中の赤外線エネルギのみを検出した受光素子ｃ，ｄの出力値は閾値を超えないが、人体H3からの赤外線エネルギを検出した受光素子ａ，ｂの出力値は閾値を超えるため、検知エリア23内に人体H3が存在することを検出できる。

したがって、赤外線検出器11の構成では、赤外線エネルギを検出する受光部12を用いることにより、複眼レンズ14の各レンズ部13a，13b，13cを通じて赤外線を集光する個別検知エリア23a，23b，23cの少なくとも一部が重なっていても、受光部12では赤外線エネルギを確実に検出できる。そのため、複眼レンズ14については個別検知エリア23a，23b，23cの境界を極力接近させるように設計する必要がなく、個別検知エリア23a，23b，23cの少なくとも一部が重なっていてもよいことで複眼レンズ14の設計を容易にできる。しかも、個別検知エリア23a，23b，23cが重なる部分では個別検知エリア間に隙間がないため、確実で安定した熱源の検出ができる。

しかも、図３に示すように、検知エリア23の全域において、個別検知エリア23a，23b，23c間に隙間がなく、赤外線エネルギを検出できない不感エリアを無くすことにより、検知エリア23の全域で確実で安定した熱源の検出ができる。

特に、複眼レンズ14の中央部に４個のレンズ部13aを同一円周上に等間隔に配置し、中間部に１２個のレンズ部13bを同一円周上に等間隔に配置し、周辺部に１２個のレンズ部13cを同一円周上に等間隔に配置することにより、所定の検知エリア23の全域に、各レンズ部13a，13b，13cを通じて赤外線エネルギを検出する個別検知エリア23a，23b，23cを存在させて、不感エリアを無くすことが簡単にできる。

また、複眼レンズ14の各レンズ部13a，13b，13cは、レンズ形状が全て同一で、焦点距離が受光部12の受光面18の中央部に対して等しくすることができるため、複眼レンズ14の設計、製造を容易にできる。さらに、複眼レンズ14の各レンズ部13a，13b，13cは、隣り合うレンズ部13a，13b，13c同士の縁部を互いに重ねて交差させた形状となっており、その交点にレンズ部13a，13b，13cの境界が配置されているため、その境界部分で検知エリア23に不感エリアが生じることがない。

次に、図９に第２の実施の形態を示し、図９は赤外線検出器の検知エリアおよび個別検知エリアの分布図である。

図３に示した検知エリア23において、中央部の各個別検知エリア23a、および中間部の各個別検知エリア23bのみを示したもので、これら中央部の各個別検知エリア23aと中間部の各個別検知エリア23bとの間に隙間24がある場合である。この場合でも、中央部の各個別検知エリア23aと中間部の各個別検知エリア23bとの一部が重なっているとともに、隣り合う個別検知エリア23bの一部が重なっている。

このように、個別検知エリア23a，23bの少なくとも一部が重なっていれば、隙間24があってもよい。この場合、その隙間24の部分が検知エリア23内において赤外線エネルギを検出しない不感エリアとなるが、その隙間24のサイズが人体より小さければ隙間24に人体がいる場合でも隣接する個別検知エリア23a，23bで人体を確実に検出できる。

次に、図１０に第３の実施の形態を示し、図１０(a)は赤外線検出器の断面図、図１０(b)は調整手段としてのフィルタ体の正面図である。

複眼レンズ14は、検知エリア23に不感エリアが無いように各レンズ部13a，13b，13cを配置するために、各レンズ部13a，13b，13cの有効面積が４．９ｍｍ²、３．３ｍｍ²、７．６ｍｍ²というように異なるため、それに応じて赤外線の集光量も異なり、そして、各レンズ部13a，13b，13c毎に受光部12に入射する赤外線エネルギ量が異なってしまう。このように各レンズ部13a，13b，13c毎に受光部12に入射する赤外線エネルギ量が異なったまま、受光部12の検出出力を検出回路で取得して人体の存否を検出したのでは、検出感度が一定にならず、検出回路での検出アルゴリズムが複雑になるなどの問題が生じる。

そこで、複眼レンズ14の前方で、検知エリア23内から放射される赤外線が入射する位置に、各レンズ部13a，13b，13cから受光部12に入射する赤外線エネルギ量を一定とするように調整する調整手段としてのフィルタ体51が配置されている。

このフィルタ体51は、所望の赤外線が透過可能であるとともに赤外線の透過距離に応じて赤外線エネルギの透過量を減衰させることが可能な材料で、円板状に形成されている。

このフィルタ体51の複眼レンズ14に対して反対側の面には、複眼レンズ14の中央部のレンズ部13aに入射する赤外線が透過する中央部域と、この中央部域の周囲であって中間部のレンズ部13bに入射する赤外線が透過する中間部域と、この中間部域の周囲であって周辺部のレンズ部13cに入射する赤外線が透過する周辺部域とに、それぞれ溝部52a，52b，52cが同心円状に形成されている。

各レンズ部13a，13b，13cの有効面積つまり赤外線の集光量に応じて、フィルタ体51の赤外線エネルギの透過量を、周辺部域が最も少なく、中央部域および中間部域の順に多くなるように、溝部52a，52b，52cの深さを、周辺部域が最も浅く、中央部域および中間部域の順に深くし、すなわち、フィルタ体51の厚みを、周辺部域が最も厚く、中央部域および中間部域の順に薄くする。

したがって、フィルタ体51により、各レンズ部13a，13b，13cから受光部12に入射する赤外線エネルギ量を一定にすることができるため、検出感度に一定になり、検出回路での検出アルゴリズムも簡単にできる。

なお、このようなフィルタ体51は、複眼レンズ14と受光部12との間に配置してもよい。

また、調整手段の機能を複眼レンズ14自体に付加してもよい。

一例としては、複眼レンズ14のレンズ部13a，13b，13cにおいて、有効面積が周辺部、中央部および中間部の順に小さくなるのに応じて、赤外線エネルギの透過量が周辺部、中央部および中間部の順に多くなるように、レンズ厚を周辺部、中央部および中間部の順に薄くする。この複眼レンズ14により、各レンズ部13a，13b，13cから受光部12に入射する赤外線エネルギ量を一定にすることができる。

他の例としては、複眼レンズ14のレンズ部13a，13b，13cにおいて、有効面積が周辺部、中央部および中間部の順に小さくなるのに応じて、赤外線エネルギの透過量が周辺部、中央部および中間部の順に多くなるように、複眼レンズ14の外面または内面に赤外線エネルギの透過量を低減させるための粗面などの表面加工を施す。この複眼レンズ14により、各レンズ部13a，13b，13cから受光部12に入射する赤外線エネルギ量を一定にすることができる。

さらに他の例としては、複眼レンズ14の中間部のレンズ部13bのレンズ厚のみを厚くし、これにより、中間部のレンズ部13bの有効面積を大きくし、周辺部および中央部のレンズ部13c，13aの有効面積を小さくし、これらレンズ部13a，13b，13cのバランスをとることで、各レンズ部13a，13b，13cから受光部12に入射する赤外線エネルギ量を一定にすることができる。

次に、図１１に第４の実施の形態を示し、図１１は赤外線検出器に用いられる赤外線センサ部の断面図である。

赤外線検出器11に用いられる赤外線センサ部55は、受光部12が受光面18に対向する赤外線入射窓56を有する金属製のパッケージ57内に収容されて真空状態に密封され、パッケージ57から電源供給用および信号出力用のピン58が突設されている。

そして、赤外線入射窓56を、調整手段として、上述のように厚みや表面加工を施すなどによって、各レンズ部13a，13b，13cへ向けて透過する赤外線エネルギの透過量を調整することにより、各レンズ部13a，13b，13cから受光部12に入射する赤外線エネルギ量を一定にすることができる。

また、パッケージ57内には、パッケージ57内のガスを吸着して真空度を高めるゲッター材59を配置する場合には、このゲッター材59を調整手段として用いて赤外線エネルギの透過量を調整してもよい。例えば、ゲッター材59を赤外線入射窓56の内面に薄膜状に形成し、各レンズ部13a，13b，13cへ向けて透過する赤外線エネルギの透過量を調整することにより、各レンズ部13a，13b，13cから受光部12に入射する赤外線エネルギ量を一定にすることができる。

なお、赤外線検出器11は、人感センサ用途に限らず、火災報知器の炎検知などにも用いることができる。

11 赤外線検出器
12 受光部
13a，13b，13c レンズ部
14 複眼レンズ
23 検知エリア
23a，23b，23c 個別検知エリア
31 電気機器としての照明装置
36 負荷としての蛍光ランプ
42 制御回路としての点灯制御回路
51 調整手段としてのフィルタ体

Claims

赤外線エネルギを検出する受光部と；
所定の検知エリア内から放射される赤外線を集光する複数のレンズ部を有し、所定の検知エリアの全域に各レンズ部を通じて赤外線を集光する個別検知エリアが存在し、当該所定の検知エリア内において各個別検知エリアの少なくとも一部が重なっている複眼レンズと；
を具備していることを特徴とする赤外線検出器。
複眼レンズは、所定の検知エリア内において各個別検知エリア間に隙間がない
ことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出器。
複眼レンズの各レンズ部から受光部に入射する赤外線エネルギを調整する調整手段を具備している
ことを特徴とする請求項１または２記載の赤外線検出器。
請求項１ないし３いずれか一記載の赤外線検出器と；
赤外線検出器からの赤外線検出信号を入力して負荷を制御する制御回路と；
を具備していることを特徴とする電気機器。