JP2016065774A - 人体検知器 - Google Patents

Abstract

【課題】誤動作の発生を抑制することが可能な人体検知器を提供する。【解決手段】人体検知器１は、赤外線検出素子３１の出力信号に基づいて人体検知信号を出力する赤外線センサモジュール２と、ハウジング５と、を備える。赤外線センサモジュール２における赤外線センサ３は、パッケージ３２を備える。ハウジング５は、赤外線センサ３を露出させる開口部５１が形成されている。人体検知器１は、赤外線センサ３を覆い開口部５１を塞ぐ保護カバー６を備える。保護カバー６は、ドーム状のレンズ部材７と、開口部５１内でハウジング５とレンズ部材７との間に配置されレンズ部材７を保持する保持部材８と、を備える。保持部材８は、レンズ部材７を保持しハウジング５に保持される保持枠８１と、レンズ部材７の開口縁よりも内側で赤外線センサ３を囲む壁部８２と、保持枠８１と壁部８２とを連結する連結部８３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、人体検知器に関し、より詳細には、人体から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子を備える赤外線式人体検知器に関する。

従来、この種の人体検知器としては、例えば、天井に取り付けられる熱線センサ付き自動スイッチが知られている（特許文献１）。

熱線センサ付き自動スイッチは、人体から発せられる熱線を検知する熱線センサと、電源から負荷への給電路に挿入され熱線センサの出力に応じてオンオフされるスイッチと、を備えている。また、熱線センサ付き自動スイッチは、検知範囲からの熱線を熱線センサの受光部に集光する集光レンズを有するレンズブロックを備える。また、熱線センサ付き自動スイッチは、内部にスイッチと熱線センサとが収納されたハウジングを備えている。ハウジングは、集光レンズを露出させる窓穴を有する。ハウジングは、レンズブロックを回転自在に保持する。

レンズブロックは、ハウジングに保持される保持枠を有する。保持枠は、筒状に形成され、一端が集光レンズで閉塞されている。

特開２００５−１３５６１３号公報

熱線センサ付き自動スイッチでは、熱線センサ付き自動スイッチが配置されている部屋のドアを開けるときや閉めるときに、誤動作が発生することがあった。

本発明の目的は、誤動作の発生を抑制することが可能な人体検知器を提供することにある。

本発明の人体検知器は、赤外線検出素子の出力信号に基づいて人体検知信号を出力する赤外線センサモジュールと、前記赤外線センサモジュールを収納するハウジングと、を備える。前記赤外線センサモジュールは、前記赤外線検出素子を有する赤外線センサと、前記赤外線センサが実装される回路基板と、を備える。前記赤外線センサは、前記赤外線検出素子と、パッケージと、を備える。前記パッケージは、前記赤外線検出素子が収納されるパッケージ本体と、前記パッケージ本体において前記赤外線検出素子の受光面に対向する部位に設けられ赤外線を透過する赤外線透過部材と、端子と、を備える。前記ハウジングは、前記赤外線センサを露出させる開口部が形成されている。本発明の人体検知器は、前記赤外線センサを覆うように配置されて前記開口部を塞ぐ保護カバーを更に備える。前記保護カバーは、前記赤外線検出素子に赤外線を集光するレンズを有するドーム状のレンズ部材と、前記開口部内で前記ハウジングと前記レンズ部材との間に配置され前記レンズ部材を保持する保持部材と、を備える。前記保持部材は、前記レンズ部材を保持し前記ハウジングに保持される枠状の保持枠と、前記レンズ部材の開口縁よりも内側で前記赤外線センサを囲む壁部と、前記保持枠と前記壁部とを連結する連結部と、を備える。

本発明の人体検知器においては、誤動作の発生を抑制することが可能となる。

図１Ａは、実施形態の人体検知器の概略縦断面図である。図１Ｂは、図１Ａの要部拡大図である。 図２は、実施形態の人体検知器の概略分解斜視図である。 図３Ａは、実施形態の人体検知器における赤外線検出素子の概略平面図である。図３Ｂは、図３ＡのＸ１−Ｘ１概略断面図である。 図４は、実施形態の人体検知器における赤外線検出素子の受光面の模式的な説明図である。 図５は、実施形態の人体検知器における赤外線センサモジュールの回路ブロック図である。 図６は、実施形態の人体検知器における保護カバーの概略斜視図である。 図７は、実施形態の人体検知器における保護カバーの概略分解斜視図である。 図８は、実施形態の人体検知器における保護カバーの一部破断した概略斜視図である。 図９Ａは、実施形態の人体検知器における保持部材の概略斜視図である。図９Ｂは、実施形態の人体検知器における保持部材の概略平面図である。図９Ｃは、実施形態の人体検知器における保持部材の概略下面図である。 図１０は、実施形態の人体検知器における板ばねの概略斜視図である。 図１１Ａは、第１変形例の人体検知器における保持部材の概略斜視図である。図１１Ｂは、第１変形例の人体検知器における保持部材の概略平面図である。図１１Ｃは、第１変形例の人体検知器における保持部材の概略下面図である。 図１２は、第２変形例の人体検知器における要部概略断面図である。 図１３は、第３変形例の人体検知器における要部概略断面図である。 図１４は、第４変形例の人体検知器における要部概略下面図である。 図１５は、第５変形例の人体検知器における要部概略断面図である。 図１６は、第６変形例の人体検知器における要部概略断面図である。 図１７は、第７変形例の人体検知器における要部概略断面図である。

下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。

以下では、本実施形態の人体検知器１について、図１Ａ、１Ｂ、２、３Ａ、３Ｂ、４〜８、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ及び１０に基づいて説明する。

人体検知器１は、赤外線検出素子３１の出力信号に基づいて人体検知信号を出力する赤外線センサモジュール２と、赤外線センサモジュール２を収納するハウジング５と、を備える。赤外線センサモジュール２は、赤外線検出素子３１を有する赤外線センサ３と、赤外線センサ３が実装される回路基板４と、を備える。赤外線センサ３は、赤外線検出素子３１と、パッケージ３２と、を備える。パッケージ３２は、赤外線検出素子３１が収納されるパッケージ本体３３と、パッケージ本体３３において赤外線検出素子３１の受光面３１ａ（図１Ｂ及び４参照）に対向する部位に設けられ赤外線を透過する赤外線透過部材３４と、端子３５と、を備える。ハウジング５は、赤外線センサ３を露出させる開口部５１が形成されている。人体検知器１は、赤外線センサ３を覆うように配置されて開口部５１を塞ぐ保護カバー６を更に備える。保護カバー６は、赤外線検出素子３１に赤外線を集光するレンズ７１を有するドーム状のレンズ部材７と、開口部５１内でハウジング５とレンズ部材７との間に配置されレンズ部材７を保持する保持部材８と、を備える。保持部材８は、レンズ部材７を保持しハウジング５に保持される枠状の保持枠８１と、レンズ部材７の開口縁よりも内側で赤外線センサ３を囲む壁部８２と、保持枠８１と壁部８２とを連結する連結部８３と、を備える。以上の構成を備えた人体検知器１では、誤動作の発生を抑制することが可能となる。

人体検知器１の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。

人体検知器１は、従来例の熱線センサ付き自動スイッチと同様、例えば、天井に取り付けて使用することができる。

赤外線検出素子３１は、例えば、図３Ａ、３Ｂ及び４に示すように、１枚の焦電体基板３１０に４個の検出部３１４が形成されたクワッドタイプの焦電素子により構成することができる。

赤外線検出素子３１は、１枚の焦電体基板３１０に、４個の検出部３１４が２×２のアレイ状に配列されている。赤外線検出素子３１は、各検出部３１４の平面視形状を正方形状とすることができる。赤外線検出素子３１は、焦電体基板３１０の中央部において仮想正方形ＶＲ１（図４参照）の４つの角それぞれに検出部３１４の中心が位置するように４つの検出部３１４が配置されている。仮想正方形ＶＲ１は、焦電体基板３１０の外周線３１０ｄよりも内側にある。

焦電体基板３１０は、焦電性を有する基板である。焦電体基板３１０は、例えば単結晶のＬｉＴａＯ_３基板により構成されている。

検出部３１４は、焦電体基板３１０の表面３１１に形成された表面電極３１５と、焦電体基板３１０の裏面３１２に形成された裏面電極３１６と、焦電体基板３１０において表面電極３１５と裏面電極３１６とで挟まれた部分３１３と、を含むコンデンサである。図３Ａでは、各検出部３１４において赤外線透過部材３４側に位置する表面電極３１５の極性を、“＋”、“−”の符号で示してある。検出部３１４の受光面３２４は、表面電極３１５の表面である。赤外線検出素子３１は、４個の検出部３１４のうち、仮想正方形ＶＲ１の一方の対角線上にある同極性の２個の検出部３１４同士が並列接続され、他方の対角線上にある同極性の２個の検出部３１４同士が並列接続されている。要するに、赤外線検出素子３１は、図３Ａの左右方向に沿って並んで形成されている２個の検出部３１４同士が逆並列に接続され、且つ、図３Ａの上下方向に沿って並んで形成されている２個の検出部３１４同士が逆並列に接続されている。

赤外線検出素子３１が複数個の検出部３１４を備えている場合、赤外線検出素子３１の受光面３１ａは、複数個の受光面３２４を内包する最小の凸多角形ＶＲ２（図４参照）の外周線で囲まれた領域の表面を意味する。したがって、図３の例では、最小の凸多角形ＶＲ２は、上述の仮想正方形ＶＲ１よりも大きな正方形となる。

赤外線センサ３におけるパッケージ本体３３は、図１Ｂに示すように、台座３６と、台座３６に固着されるキャップ３７と、を備える。パッケージ本体３３は、キャップ３７において赤外線検出素子３１の受光面３１ａに対向する部位に窓孔３７ｄが形成されている。パッケージ３２は、パッケージ本体３３の窓孔３７ｄが、赤外線透過部材３４により塞がれている。

台座３６は、金属製であるのが好ましい。台座３６は、円板状に形成されている。台座３６の周部には、台座３６の中央部に比べて薄いフランジ３６ｂが形成されている。

キャップ３７は、金属製であるのが好ましい。キャップ３７は、筒体３７ａと、第１フランジ３７ｂと、第２フランジ３７ｃと、を備えているのが好ましい。筒体３７ａは、円筒状に形成されている。第１フランジ３７ｂは、筒体３７ａにおける台座３６に近い側の第１端部３７ａａから外方へ突出している。第２フランジ３７ｃは、筒体３７ａにおける第１端部３７ａａとは反対の第２端部３７ａｂから内方へ突出している。キャップ３７は、第２フランジ３７ｃの内周面が窓孔３７ｄの内周面を構成している。キャップ３７は、全体として、有底円筒状の形状である。

端子３５は、台座３６の厚さ方向に貫通して設けられている。端子３５は、ピン状に形成されている。パッケージ３２は、３つの端子３５を備えている。要するに、パッケージ３２は、台座３６に保持された３つの端子３５を備えている。パッケージ３２は、３つの端子３５のうちの１つの端子３５が人体検知信号の取り出し用の端子を構成し、別の１つの端子３５が給電用の端子を構成し、残りの１つの端子３５がグラウンド用の端子を構成している。

パッケージ３２は、台座３６のフランジ３６ｂと、キャップ３７の第１フランジ３７ｂとを、溶接により、気密性が確保できるように接合してある。

赤外線透過部材３４としては、例えば、シリコン基板やゲルマニウム基板等を用いることができる。赤外線透過部材３４は、適宜の光学フィルタ膜、反射防止膜等を備えているのが好ましい。

赤外線センサモジュール２は、図５に示すように、赤外線検出素子３１の他に、信号処理回路３０５を備えているのが好ましい。信号処理回路３０５は、増幅回路３０１と、帯域フィルタ３０２と、比較回路３０３と、出力回路３０４と、を備えている。

信号処理回路３０５は、増幅回路３０１と、帯域フィルタ３０２と、比較回路３０３と、出力回路３０４と、が１つのＩＣ素子に集積化されているのが好ましい。赤外線センサ３は、赤外線検出素子３１と信号処理回路３０５の構成部品（例えば、上述のＩＣ素子）とが実装された基板３０７（図１Ｂ参照）が、パッケージ本体３３内に収納されているのが好ましい。基板３０７は、例えば、ＭＩＤ（Molded Interconnect Devices）基板により構成することができる。基板３０７は、ＭＩＤ基板に限らず、例えば、部品内蔵基板、セラミック基板、プリント基板等により構成することができる。

増幅回路３０１は、赤外線検出素子３１の出力信号を増幅する回路である。増幅回路３０１は、例えば、電流電圧変換回路と、電圧増幅回路と、で構成することができる。電流電圧変換回路は、赤外線検出素子３１から出力される出力信号である電流信号を電圧信号に変換して出力する回路である。電圧増幅回路は、電流電圧変換回路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信号を増幅して出力する回路である。

帯域フィルタ３０２は、増幅回路３０１で増幅された電圧信号から、雑音となる不要な周波数成分を除去するフィルタである。

比較回路３０３は、増幅回路３０１で増幅された電圧信号と予め設定された閾値とを比較し電圧信号が閾値を超えたか否かを判断する回路である。比較回路３０３は、例えば、コンパレータ等を用いて構成することができる。

出力回路３０４は、比較回路３０３において電圧信号が閾値を超えたと判断されたときに人体検知信号を出力信号として出す回路である。

赤外線センサモジュール２は、信号処理回路３０５の構成部品がパッケージ３２内に収納された例に限らず、信号処理回路３０５の構成部品の一部もしくは全部が赤外線センサ３とは別に回路基板４に実装された構成としてもよい。

回路基板４（以下、「第１回路基板４」ともいう）は、例えば、プリント基板により構成することができる。

人体検知器１は、図１Ａ及び２に示すように、赤外線センサモジュール２とは別に回路モジュール９を備えているのが好ましい。回路モジュール９は、スイッチ要素９１と、制御回路の構成部品と、外部接続端子と、スイッチ要素９１と制御回路の構成部品と外部接続端子とが実装される回路基板９４（以下、「第２回路基板９４」ともいう）と、を備えるのが好ましい。第２回路基板９４は、第１回路基板４において赤外線センサ３が配置された第１面とは反対の第２面側に配置されている。第２回路基板９４は、第１回路基板４の厚さ方向において第１回路基板４から離れて配置されている。第２回路基板９４は、リード線等により第１回路基板４と電気的に接続されている。

スイッチ要素９１としては、例えば、半導体スイッチ素子を採用することができる。半導体スイッチ素子としては、例えば、双方向サイリスタ等を挙げることができる。スイッチ要素９１としては、半導体スイッチ素子に限らず、例えば、リレーの接点等を採用してもよい。

制御回路は、赤外線センサモジュール２の出力回路３０４から出力される人体検知信号に基づいてスイッチ要素９１を制御するように構成されている。

外部接続端子は、ハウジング５の上壁に形成された電線挿通孔を通してハウジング５内に挿入された電線が電気的且つ機械的に接続される速結端子により構成することができる。

速結端子は、第２回路基板９４に実装される金属製の端子板と、端子板との間に電線を保持する板ばねと、を備える。速結端子における板ばねは、例えば、帯状の金属板等からなる導電板を折曲して形成することができる。人体検知器１は、電線挿通孔等を覆う端子カバー５６が着脱自在に取り付けられるのが好ましい。これにより、人体検知器１は、例えば、配線器具用の埋込ボックスを用いずに天井に取り付けて使用する場合に、電線挿通孔等に埃や水滴等が入って外部接続端子に付着するのを抑制することが可能となる。端子カバー５６は、例えば、合成樹脂により形成されているのが好ましい。

回路モジュール９は、外部接続端子として、一対の電源端子と、一対の負荷端子と、一対の子器端子と、を備えている。要するに、回路モジュール９は、６つの外部接続端子を備えている。スイッチ要素９１は、第２回路基板９４において電源端子に電気的に接続された第１導体部と負荷端子に電気的に接続された第２導体部との間に接続されている。一対の子器端子には、人体検知器１を親器として、人体検知器１と略同じ構成の子器を接続することができる。子器は、赤外線センサモジュール２を備えているが、スイッチ要素９１を備えていない。子器は、赤外線センサモジュール２において人体検知信号が出力されたときに、子器と一対の子器端子とを接続している信号線間の電圧を変化させることにより親器の制御回路へ人体検知信号を伝送することができる。第２回路基板９４は、プリント基板により構成することができる。

人体検知器１は、例えば、電源端子と負荷端子との間に、電源と制御対象の負荷との直列回路を接続して使用することができる。これにより、人体検知器１は、赤外線センサモジュール２の出力信号に基づいてスイッチ要素９１をオン、オフ制御することで、負荷のオン、オフを制御することが可能となる。要するに、人体検知器１は、制御対象の負荷を制御する負荷制御装置として利用することができる。制御対象の負荷としては、例えば、照明負荷、空調機、換気扇等が挙げられる。

人体検知器１は、例えば、制御対象の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赤外線センサ３の検知エリアを設定しておくことによって、室内に人が存在するか存在しないかに応じて照明負荷を点灯、消灯させることが可能になる。したがって、人体検知器１は、例えば、室内に人が入ったときに照明負荷を点灯させ、室内から人が退出したときに照明負荷を消灯させることが可能となる。

ハウジング５は、図１Ａ及び２に示すように、ボディ５２とカバー５３とを結合して構成されている。ボディ５２は、合成樹脂製であり、上面が開放された箱状に形成されている。カバー５３は、下面が開放された箱状に形成されている。ボディ５２は、上縁から上方に向かって複数の組立片５２ｂが突出して設けられている。各組立片５２ｂには、組立孔５２ｃが形成されている。カバー５３は、下端部の外周面に、組立孔５２ｃに嵌り込む組立突起５３ｃが突出して設けられている。

ハウジング５は、ボディ５２の下端部から側方へ延設されたフランジ５４を備えている。フランジ５４は、外周形状が円形状に形成されているのが好ましい。

ハウジング５は、ボディ５２の下端部の中央部に、上述の開口部５１が形成されている。開口部５１の開口形状は、円形状であるのが好ましい。

人体検知器１は、例えば、フランジ５４と、フランジ５４の螺子挿通孔５４ｂに挿通された引締め螺子５６０と、引締め螺子５６０の軸部５６２に嵌め合された挟み金具５７０と、を利用して天井材１００に取り付けることができる。カバー５３には、引締め螺子５６０の軸部５６２を収納する収納部５５が形成されており、収納部５５は、一側面と下面とが開放された直方体状の形状に形成されている。収納部５５の上端部には、上下方向に直交する面内で挟み金具５７０を出入り可能とするスリット５５１が形成されている。

人体検知器１は、例えば、既設の熱線センサ付き自動スイッチとの取り替え等で施工するときに、図１Ａに二点鎖線で示すように天井材１００に形成されている円形状の埋込孔１０１の内径がフランジ５４の外径よりも大きい場合がある。この場合、人体検知器１は、フランジ５４よりも外径の大きなプレート枠５９を備えた構成とすることができる。プレート枠５９は、例えば、合成樹脂により形成されているのが好ましい。プレート枠５９は、ハウジング５を挿入することが可能な開口部５９１を備えており、下面における開口部５９１の周部にハウジング５のフランジ５４を収納する凹部５９２が形成されている。図１Ａには、埋込孔１０１の内径がフランジ５４の外径よりも小さい場合の天井材１００を一点鎖線で示してある。

人体検知器１は、挟み金具５７０がスリット５５１に入っている状態で引締め螺子５６０の頭部５６１を回すと、挟み金具５７０がスリット５５１から出て、下方へ移動するようになっている。したがって、人体検知器１は、フランジ５４の上面若しくはプレート枠５９の上面を天井材１００の下面に当接させた状態で引締め螺子５６０を回転させると、挟み金具５７０がスリット５５１から出てフランジ５４に近付く方向に移動する。よって、人体検知器１は、挟み金具５７０とフランジ５４若しくはプレート枠５９との間に天井材１００を挟持することができる。

人体検知器１のフランジ５４には、天井材１００の上側に配置された埋込ボックスの螺子孔に嵌め合せる螺子や、人体検知器１を天井材１００へ直付けする際に用いるタッピン螺子を挿通するための挿通孔５４ｃが２つ形成されている。人体検知器１は、ハウジング５の下面を覆う化粧プレート５８を備えるのが好ましい。化粧プレート５８は、ハウジング５に着脱自在に取り付けられる。化粧プレート５８の外周形状は、円形状であるのが好ましい。化粧プレート５８の外径は、フランジ５４の外径と略同じであるのが好ましい。化粧プレート５８は、上面から４本のフックが突出して設けられており、フックをフランジ５４の取付孔５４ｄに挿入して取付孔５４ｄの周部に引っ掛けることによりハウジング５に取り付けることができる。化粧プレート５８は、人体検知器１の見栄えを良くするためのプレートである。化粧プレート５８は、合成樹脂により形成されているのが好ましい。化粧プレート５８の中央部には、保護カバー６を露出させる開口部５８１が形成されている。開口部５８１の開口形状は、円形状であるのが好ましい。

図１Ａ、１Ｂ、２、６〜８に示すレンズ部材７の材料としては、例えば、ポリエチレンを採用するのが好ましい。レンズ部材７は、例えば、成形法により形成することができる。成形法としては、例えば、射出成形法、圧縮成形法等を採用することができる。レンズ部材７は、例えば、人体検知器１を見た人から赤外線センサ３が視認されるのを抑制するように構成されているのが好ましい。このため、レンズ部材７の材料としては、例えば、白色顔料が添加されたポリエチレンを採用するのが好ましい。白色顔料としては、例えば、二酸化チタン、亜鉛華（酸化亜鉛）等の無機顔料を採用するのが好ましい。

レンズ部材７の各レンズ７１は、集光レンズであり、凸レンズにより構成されている。レンズ部材７は、各レンズ７１それぞれの赤外線検出素子３１側での焦点が同一位置となるように設計してあるのが好ましい。

レンズ部材７は、図７及び８に示すように、複数のレンズ７１により構成されるレンズアレイ７００が一体に形成されている。レンズ部材７は、ドーム状に形成されたレンズ部材本体７０にレンズアレイ７００が形成されている。レンズアレイ７００は、赤外線が入射する第１面７０１が、各レンズ７１の光入射面の一群により構成され、赤外線が出射する第２面７０２が、各レンズ７１の光出射面の一群により構成されている。ここで、レンズアレイ７００は、第１面７０１が半球面の一部により構成され、第２面７０２が凹凸を有している。これにより、レンズアレイ７００は、第１面７０１が凹凸を有している場合に比べて、外観を向上させることが可能となる。

レンズアレイ７００は、隣り合うレンズ７１の光出射面同士の境界が線状であるのが好ましい。これにより、レンズアレイ７００は、隣り合うレンズ７１間の隙間を低減することが可能となる。よって、人体検知器１は、高感度化を図ることが可能となる。

レンズ部材７は、複数のレンズ７１を有するレンズ部材本体７０における複数のレンズ７１以外の部位の厚さが、各レンズ７１の厚さよりも大きいのが好ましい。これにより、人体検知器１は、レンズ部材７において複数のレンズ７１以外の部位の厚さが各レンズ７１の厚さ以下の場合に比べて、不要な方向からの赤外線を減衰させることが可能となる。要するに、人体検知器１は、検知エリア以外の不要な方向からレンズ部材７に入射する赤外線の透過率を低下させることが可能となる。よって、人体検知器１は、不要な方向からレンズ部材７へ入射した後に赤外線検出素子３１へ入射する赤外線の入射量を低減することが可能となり、誤検知の発生を抑制することが可能となる。

レンズ７１で制御する制御対象の赤外線は、例えば、５μｍ〜２５μｍの波長域の赤外線が挙げられる。レンズ７１は、レンズ７１の厚さが大きいほど制御対象の赤外線の透過率が低下する。レンズ７１は、厚さが０．１ｍｍ厚くなると、垂直入射する制御対象の赤外線の透過率が概ね１０％程度、低下する。垂直入射するとは、レンズ７１の光入射面の任意の点に、この任意の点の法線に沿って入射することを意味する。また、レンズ７１は、光入射面の任意の点に斜め入射する制御対象の赤外線の光路長が、この任意の点に対応するレンズ７１の厚さよりも長くなって透過率が低くなりすぎる懸念がある。斜め入射するとは、レンズ７１の光入射面の任意の点に、この任意の点の法線に対して傾いた方向から入射することを意味する。

人体検知器１の検知エリアは、赤外線受光経路により決まる。赤外線受光経路は、レンズ７１を通して検出部３１４に入射する赤外線束を赤外線の進む方向と反対の方向に延長したときに形成される３次元領域である。言い換えれば、赤外線受光経路は、赤外線検出素子３１の検出部３１４の受光面３２４上に像をつくるために使われる赤外線束が通ることができる赤外線通過領域を意味する。更に言えば、赤外線受光経路は、人体からの赤外線を検出する有効領域である。

人体検知器１の検知エリアは、赤外線検出素子３１とレンズ部材７とで略決めることが可能である。この場合、人体検知器１の検知エリアには、各レンズ７１ごとに、検出部３１４の数の赤外線受光経路が形成される。

レンズ部材７は、図１Ｂ、７及び８に示すように、レンズ部材本体７０の開口縁から突出する２つのフック７３を一体に備えている。

図１Ａ、１Ｂ、２、６〜８、９Ａ、９Ｂ及び９Ｃに示す保持部材８は、合成樹脂により形成されている。保持部材８の材料である合成樹脂としては、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）等を採用することができる。保持部材８は、合成樹脂に黒色顔料や白色顔料を添加した材料の成形品により構成されているのが好ましい。黒色顔料及び白色顔料としては、無機顔料が好ましい。黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック等を採用することができる。白色顔料としては、例えば、二酸化チタン、亜鉛華（酸化亜鉛）等を採用することができる。

保持部材８における保持枠８１の内周面には、保持枠８１の軸方向の第１端部８１ａの内径を第２端部８１ｂの内径よりも小さくする段差部８１ｃが設けられている。保護カバー６は、保持枠８１の段差部８１ｃにレンズ部材７のフック７３が引っ掛けられることによって、保持枠８１がレンズ部材７を保持している。連結部８３には、２つのフック７３それぞれを挿入可能な２つの取付孔８６（図９Ｂ及び９Ｃ参照）が形成されている。要するに、レンズ部材７は、フック７３を取付孔８６に挿入して段差部８１ｃに引っ掛けることにより、保持枠８１に保持されている。保持枠８１へのレンズ部材７の挿入量は、連結部８３により制限される。よって、レンズ部材７は、保持部材８に対して抜け止めされる。

保持枠８１の外周面は、球面の一部により構成されている。また、保持部材８は、保持枠８１の外周面から突出する２つの軸部８５を備えている。軸部８５は、半円柱状の形状に形成されている。軸部８５は、保持枠８１の軸方向に沿った方向において第１端部８１ａに近い側が半円柱面となっている。保持部材８は、２つの軸部８５を結ぶ直線上に、前記球面の中心があるのが好ましい。

保持部材８の壁部８２及び連結部８３については、後述する。

人体検知器１は、ハウジング５との間に保護カバー６を保持する板ばね１０（図２及び１０参照）を備えている。要するに、板ばね１０は、保護カバー６に対して軸部８５をボディ５２の下壁の上面に押し付ける向きの力を与えている。

よって、人体検知器１は、ハウジング５に対して保護カバー６を一対の軸部８５の軸回りで回転させることができる。これにより、人体検知器１は、レンズ部材７の向きを変えることができるから、検知エリアを変えることができる。人体検知器１は、各レンズ７１の赤外線検出素子３１側の焦点と、図４に示す赤外線検出素子３１の受光面３１ａの中心３１ｂとが前記球面の中心に位置するように設計してあるのが好ましい。これにより、人体検知器１は、保護カバー６の向きによらず、各レンズ７１の赤外線検出素子３１側の焦点を赤外線検出素子３１の受光面３１ａの中心３１ｂに合わせることが可能となる。

ハウジング５は、ボディ５２の下壁の中央部において開口部５１の周囲から上方へ突出した円筒状のばね保持部５１２を備えている。ばね保持部５１２の内径は、保護カバー６の一対の軸部８５の先端間の距離と同程度で若干大きく設定されている。これにより、人体検知器１は、ボディ５２の下壁の上面に沿った方向における保護カバー６の移動が、ばね保持部５１２により規制される。

また、人体検知器１は、開口部５１の周部においてばね保持部５１２の内側で、軸部８５がばね保持部５１２の内周面に沿った方向に回転できるようになっている。要するに、人体検知器１は、軸部８５の半円柱面がボディ５２の下壁の上面における開口部５１の周部に当たった状態で、ハウジング５の上下方向に直交する面内において保護カバー６を回転させることができる。

板ばね１０は、図１０に示すように、第１板片１１１と、第２板片１１２と、４つの第３板片１１３と、を備える。第１板片１１１は、円環状に形成されており、ハウジング５に固定される。第２板片１１２は、第１板片１１１の内側で第１板片１１１から離れている。第２板片１１２は、保護カバー６の２つの軸部８５をボディ５２の下壁との間に挟持する。板ばね１０は、第１板片１１１と第２板片１１２とが同心的に配置されているのが好ましい。第３板片１１３は、第１板片１１１と第２板片１１２との間にあり、第１板片１１１と第２板片１１２とを連結している。第３板片１１３は、円弧状に形成されており、第１板片１１１の内周面及び第２板片１１２の外周面から離れて配置されている。第３板片１１３は、長さ方向の第１端部が第１板片１１１側へ曲がっていて第１板片１１１の内周面と連結されている。また、第３板片１１３は、長さ方向の第２端部が第２板片１１２側へ曲がっていて第２板片１１２の外周面と連結されている。また、各第３板片１１３は、同じ形状であり、第１板片１１１の内周方向に沿った方向において略等間隔で離れて配置されているのが好ましい。第１板片１１１には、厚さ方向に折り曲げられた４つの突片１１４が設けられている。

ばね保持部５１２の上面には、ばね保持部５１２の他の部位よりボディ５２の下壁からの高さを大きくした２つの円弧状の突出部が設けられており、突出部の両端に、スリットが形成されている。板ばね１０は、第１板片１１１の突片１１４をスリットに挿入してスリットの内面に弾接させることができる。

第２板片１１２の内径は、保持枠８１の軸方向において軸部８５よりも第２端部８１ｂ側の所定位置の外径と同程度に設定してある。これにより、人体検知器１は、第２板片１１２の内周面と保持枠８１の外周面とが当たっている。したがって、人体検知器１は、保護カバー６の向きを変えるときに、板ばね１０の第２板片１１２の内周面と保持枠８１の外周面との間に生じる摩擦力に抗して保護カバー６を回転させることになる。よって、人体検知器１は、保護カバー６を回転させた後に、保護カバー６が回転するのを抑制することが可能となる。

板ばね１０は、例えば、金属板に打ち抜き加工や曲げ加工等を施すことにより形成することができる。

ところで、本願発明者らは、従来例の熱線センサ付き自動スイッチにおいて、熱線センサ付き自動スイッチが配置されている部屋のドアを開けるときや閉めるときに、誤動作が発生するメカニズムについて検討した。そして、本願発明者らは、発熱部品の発熱により熱線センサのパッケージの温度が上昇している状態で、集光レンズと保持枠との隙間を通して気体が熱線センサの周囲の空間に流入してパッケージが冷やされて、温度変化が生じるので、誤動作が発生すると考えた。

そこで、本実施形態の人体検知器１では、保持部材８に上述の壁部８２を設け、保持枠８１と壁部８２とを連結する連結部８３を備えた構成としてある。これにより、本実施形態の人体検知器１では、部屋のドアを開けるときや閉めるときに誤動作が発生するのを抑制する可能となる。より詳細には、本実施形態の人体検知器１では、外部から流入する気体が赤外線センサ３のパッケージ本体３３に到達しにくくなることで、気流によるパッケージ本体３３の温度変化が生じにくくなり、誤動作の発生を抑制することが可能となる、と推考される。

壁部８２は、筒状に形成されているのが好ましい。壁部８２は、回路基板４から遠い側の端８２ａ（以下、「下端８２ａ」ともいう）が、回路基板４の厚さ方向に沿った方向において赤外線透過部材３４よりも回路基板４から離れた位置にあるのが好ましい。要するに、人体検知器１は、上下方向において壁部８２の下端８２ａが、赤外線透過部材３４よりも下にあるのが好ましい。これにより、人体検知器１は、気流が赤外線透過部材３４の下面側へ回り込みにくくなり、赤外線検出素子３１の受光面３１ａに近い赤外線透過部材３４の、気流による温度変化を抑制することが可能となり、誤動作の発生を、より抑制することが可能となる。壁部８２は、筒状の形状として、円筒状の形状が、より好ましい。

壁部８２は、回路基板４に近い側の端８２ｂ（以下、「上端８２ｂ」ともいう）が、回路基板４の厚さ方向に沿った方向において回路基板４から離れた位置にあり、且つ、赤外線透過部材３４よりも回路基板４に近い位置にあるのが好ましい。要するに、人体検知器１は、上下方向において壁部８２の上端８２ｂが、回路基板４よりも下で赤外線透過部材３４よりも上にあるのが好ましい。これにより、人体検知器１は、気流がパッケージ本体３３側へ、より回り込みにくくなり、気流による温度変化を抑制することが可能となり、誤動作の発生を、より抑制することが可能となる。

人体検知器１は、赤外線検出素子３１が、焦電素子であるのが好ましい。これにより、人体検知器１は、赤外線検出素子３１として温度変化に敏感な焦電素子を用いることで高感度化を図りながらも、気流に起因した誤動作の発生を抑制することが可能となる。

なお、壁部８２の外周面は、凹凸面により構成されていてもよい。

図１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃは、第１変形例の人体検知器における保持部材８を示す。第１変形例の人体検知器は、基本構成が実施形態の人体検知器１と同じであり、保持部材８の連結部８３に貫通孔８４が形成されている点のみが実施形態の人体検知器１と相違する。

第１変形例の人体検知器は、保持部材８の連結部８３に、保持枠８１の軸方向に沿った方向に貫通する貫通孔８４が形成されている。これにより、人体検知器１は、仮にレンズ部材７と保持部材８との隙間から気流が流入したとしても、流入した気流が貫通孔８４を通って回路基板４側へ流れやすくなる。よって、人体検知器１では、気流が赤外線センサ３のパッケージ本体３３側へ回り込みにくくなり、気流に起因した誤動作の発生を抑制することが可能となる。

保持部材８は、連結部８３に形成されている貫通孔８４の数が複数であり、複数の貫通孔８４が保持枠８１の内周方向に沿った方向において等間隔で並んでいるのが好ましい。これにより、人体検知器１は、仮にレンズ部材７と保持部材８との隙間から気流が流入したとしても、流入した気流が流入経路によらず貫通孔８４を通って回路基板４側へ流れやすくなる。よって、人体検知器１では、気流が赤外線センサ３のパッケージ本体３３側へ回り込みにくくなり、気流に起因した誤動作の発生を抑制することが可能となる。

第２変形例の人体検知器は、実施形態の人体検知器１と基本構成が同じであり、図１２に示すようにパッケージ本体３３の側面を囲むセンサカバー３８を備え、センサカバー３８が、パッケージ本体３３よりも熱伝導率の低い材料により形成されている点が相違する。これにより、第２変形例の人体検知器は、パッケージ本体３３の温度変化を抑制することが可能となり、気流による誤動作の発生を、より抑制することが可能となる。センサカバー３８は、筒状の形状が好ましく、円筒状の形状が、より好ましい。

センサカバー３８の材料としては、例えば、樹脂やゴム等を採用することができる。樹脂としては、例えば、ＡＢＳ、ポリエチレン等を採用することができる。

第３変形例の人体検知器は、第２変形例の人体検知器と基本構成が同じである。第３変形例の人体検知器は、図１３及び１４に示すように、センサカバー３８が、筒状のセンサカバー本体３８１と、センサカバー本体３８１の内周面から突出しパッケージ本体３３の側面に当たるリブ３８４と、を備える。そして、第３変形例の人体検知器は、センサカバー本体３８１とパッケージ本体３３の側面との間に空隙３８０がある。これにより、第３変形例の人体検知器は、空隙３８０の空気層が断熱層として機能することが可能となって、パッケージ本体３３の温度変化を抑制することが可能となり、気流による誤動作の発生を、より抑制することが可能となる。第３変形例の人体検知器は、空隙３８０のギャップ長をリブ３８４により規定することが可能である。リブ３８４の数は、複数であるのが好ましい。

第４変形例の人体検知器は、第２変形例の人体検知器と基本構成が同じである。第４変形例の人体検知器は、図１５に示すように、センサカバー３８が、筒状のセンサカバー本体３８１と、赤外線透過部材３４を覆う赤外線透過カバー部３８２と、を備え、赤外線透過カバー部３８２がポリエチレンにより形成されている。これにより、第４変形例の人体検知器は、気流によるパッケージ本体３３の温度変化をより抑制することが可能となり、気流による誤動作の発生を、より抑制することが可能となる。

第４変形例の人体検知器におけるセンサカバー３８は、赤外線透過カバー部３８２が赤外線を透過し、センサカバー本体３８１が赤外線及び可視光を遮るのが好ましい。このようなセンサカバー３８は、例えば、赤外線透過カバー部３８２とセンサカバー本体３８１とで、ポリエチレンに対する添加物及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することができる。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。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。

添加物は、例えば、顔料、ヒンダードアミン光安定剤（Hinderd Amine Light Stabilizer：ＨＡＬＳ）及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、第４変形例の人体検知器は、センサカバー本体３８１において、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、センサカバー本体３８１を透過する可視光及び赤外線それぞれの量を低減することが可能となる。

顔料は、有機顔料、無機顔料のいずれでもよいが、耐光性、耐候性等の観点から、無機材料のほうが、より好ましい。顔料としては、有機顔料、無機顔料いずれの場合も、例えば、白色顔料、黒色顔料等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、亜鉛華等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、カーボンブラック等を用いることができる。

センサカバー３８は、赤外線透過カバー部３８２とセンサカバー本体３８１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、センサカバー本体３８１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。同様に、センサカバー３８は、赤外線透過カバー部３８２とセンサカバー本体３８１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、センサカバー本体３８１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。また、センサカバー３８は、赤外線透過カバー部３８２とセンサカバー本体３８１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、赤外線透過カバー部３８２での添加物を白色顔料、センサカバー本体３８１での添加物を黒色顔料とすることができる。

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、成形性向上等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等が挙げられる。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、成形性向上等の機能向上が図れる。

また、第４変形例の人体検知器では、赤外線透過カバー部３８２とセンサカバー本体３８１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、センサカバー本体３８１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カバー部３８２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。これに対して、第４変形例の人体検知器では、赤外線透過カバー部３８２とセンサカバー本体３８１とを結合するための構造を別途に設ける必要がないから、センサカバー３８の形状設計が容易になり、且つセンサカバー３８の形状の自由度が高くなる。

赤外線透過カバー部３８２の形状は、湾曲した形状としてあるが、これに限らず、例えば、平板状や、ドーム状の形状としてもよい。

第５変形例の人体検知器は、実施形態の人体検知器１と基本構成が同じであり、図１６に示すように、パッケージ本体３３と回路基板４との間に空隙３９０がある点が実施形態の人体検知器１と相違する。これにより、第５変形例の人体検知器では、空隙３９０により形成される空気層が断熱層として機能することが可能となる。よって、第５変形例の人体検知器では、回路基板４からパッケージ本体３３への伝熱を抑制することが可能となり、気流によるパッケージ本体３３の温度変化を抑制することが可能となるから、気流による誤動作を抑制することが可能となる。

第６変形例の人体検知器は、第２変形例の人体検知器と基本構成が同じである。第６変形例の人体検知器は、図１７に示すように、センサカバー３８が、筒状のセンサカバー本体３８１と、センサカバー本体３８１の内周面から突出してパッケージ本体３３と回路基板４との間に介在するリブ３８３と、を備えている。そして、第６変形例の人体検知器は、パッケージ本体３３と回路基板４との間に空隙３９０がある。これにより、第６変形例の人体検知器は、空隙３９０のギャップ長をリブ３８３により規定することが可能となり、回路基板４からパッケージ本体３３への伝熱をより抑制することが可能となる。リブ３８３の数は、複数であるのが好ましい。

１ 人体検知器
２ 赤外線センサモジュール
３ 赤外線センサ
４ 回路基板
５ ハウジング
６ 保護カバー
７ レンズ部材
８ 保持部材
３１ 赤外線検出素子
３１ａ 受光面
３２ パッケージ
３３ パッケージ本体
３４ 赤外線透過部材
３５ 端子
３８ センサカバー
７１ レンズ
５１ 開口部
８１ 保持枠
８２ 壁部
８２ａ 端
８２ｂ 端
８３ 連結部
８４ 貫通孔
３８０ 空隙
３８１ センサカバー本体
３８２ 赤外線透過カバー部
３８３ リブ
３８４ リブ
３９０ 空隙

Claims (11)

1. 赤外線検出素子の出力信号に基づいて人体検知信号を出力する赤外線センサモジュールと、前記赤外線センサモジュールを収納するハウジングと、を備え、
   前記赤外線センサモジュールは、前記赤外線検出素子を有する赤外線センサと、前記赤外線センサが実装される回路基板と、を備え、
   前記赤外線センサは、前記赤外線検出素子と、パッケージと、を備え、
   前記パッケージは、前記赤外線検出素子が収納されるパッケージ本体と、前記パッケージ本体において前記赤外線検出素子の受光面に対向する部位に設けられ赤外線を透過する赤外線透過部材と、端子と、を備え、
   前記ハウジングは、前記赤外線センサを露出させる開口部が形成されており、
   前記赤外線センサを覆うように配置されて前記開口部を塞ぐ保護カバーを更に備え、
   前記保護カバーは、前記赤外線検出素子に赤外線を集光するレンズを有するドーム状のレンズ部材と、前記開口部内で前記ハウジングと前記レンズ部材との間に配置され前記レンズ部材を保持する保持部材と、を備え、
   前記保持部材は、前記レンズ部材を保持し前記ハウジングに保持される枠状の保持枠と、前記レンズ部材の開口縁よりも内側で前記赤外線センサを囲む壁部と、前記保持枠と前記壁部とを連結する連結部と、を備える、
   ことを特徴とする人体検知器。
2. 前記壁部は、筒状に形成されており、前記回路基板から遠い側の端が、前記回路基板の厚さ方向に沿った方向において前記赤外線透過部材よりも前記回路基板から離れた位置にある、
   ことを特徴とする請求項１記載の人体検知器。
3. 前記壁部は、前記回路基板に近い側の端が、前記回路基板の厚さ方向に沿った方向において前記回路基板から離れた位置にあり、且つ、前記赤外線透過部材よりも前記回路基板に近い位置にある、
   ことを特徴とする請求項２記載の人体検知器。
4. 前記連結部は、前記保持枠の軸方向に沿った方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする。
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の人体検知器。
5. 前記連結部に形成されている前記貫通孔の数が複数であり、前記複数の前記貫通孔が前記保持枠の内周方向に沿った方向において等間隔で並んでいる、
   ことを特徴とする請求項４記載の人体検知器。
6. 前記赤外線検出素子は、焦電素子である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の人体検知器。
7. 前記パッケージ本体の側面を囲むセンサカバーを備え、
   前記センサカバーは、前記パッケージ本体よりも熱伝導率の低い材料により形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の人体検知器。
8. 前記センサカバーは、筒状のセンサカバー本体と、前記センサカバー本体の内周面から突出し前記パッケージ本体の側面に当たるリブと、を備え、
   前記センサカバー本体と前記パッケージ本体の側面との間に空隙がある、
   ことを特徴とする請求項７記載の人体検知器。
9. 前記センサカバーは、筒状のセンサカバー本体と、前記赤外線透過部材を覆う赤外線透過カバー部を備え、
   前記赤外線透過カバー部がポリエチレンにより形成されている、
   ことを特徴とする請求項７又は８記載の人体検知器。
10. 前記パッケージ本体と前記回路基板との間に空隙がある、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の人体検知器。
11. 前記センサカバーは、筒状のセンサカバー本体と、前記センサカバー本体の内周面から突出して前記パッケージ本体と前記回路基板との間に介在するリブと、を備え、
    前記パッケージ本体と前記回路基板との間に空隙がある、
    ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の人体検知器。

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