JP2016170041A - 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１ａは、赤外線センサモジュールと、レンズアレイ７０と、断熱カバー３８と、を備える。赤外線センサモジュールは、熱型赤外線検出素子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、熱型赤外線検出素子３１の出力信号に基づいて人体検知信号を出力するように構成されている。レンズアレイ７０は、赤外線センサ３の前方に配置され、熱型赤外線検出素子３１に赤外線を集光する複数の第１レンズ７１を有する。断熱カバー３８は、赤外線センサ３を覆うように配置され、レンズアレイ７０側から入射する赤外線を熱型赤外線検出素子３１に集光する第２レンズ３８２が形成されている。【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熱型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２００９−１２９６９３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、赤外線センサモジュールと、レンズアレイと、断熱カバーと、を備える。前記赤外線センサモジュールは、熱型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、前記熱型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ように構成されている。前記レンズアレイは、前記赤外線センサの前方に配置され、前記熱型赤外線検出素子に赤外線を集光する複数の第１レンズを有する。前記断熱カバーは、前記赤外線センサを覆うように配置され、前記レンズアレイ側から入射する赤外線を前記熱型赤外線検出素子に集光する第２レンズが形成されている。

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１は、実施形態１の人体検知器の概略構成図である。 図２は、実施形態１における不遊メニスカスレンズの原理説明図である。 図３Ａは、実施形態１の人体検知器の概略縦断面図である。図３Ｂは、図３Ａの要部拡大図である。 図４は、実施形態１の人体検知器の概略分解斜視図である。 図５Ａは、実施形態１における熱型赤外線検出素子の概略平面図である。図５Ｂは、図５ＡのＸ１−Ｘ１概略断面図である。 図６は、実施形態１における熱型赤外線検出素子の受光面の模式的な説明図である。 図７は、実施形態１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８は、実施形態１における保護カバーの概略斜視図である。 図９は、実施形態１における板ばねの概略斜視図である。 図１０は、比較例の人体検知器の概略構成図である。 図１１は、実施形態２の人体検知器の概略構成図である。 図１２は、実施形態２における不遊メニスカスレンズの原理説明図である。

下記の実施形態１〜２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。

（実施形態１）
以下では、本実施形態の人体検知器１ａについて、図１、２、３Ａ、３Ｂ、４、５Ａ、５Ｂ及び６〜９に基づいて説明する。

人体検知器１ａは、赤外線センサモジュール２と、レンズアレイ７０と、断熱カバー３８と、を備える。赤外線センサモジュール２は、熱型赤外線検出素子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、熱型赤外線検出素子３１の出力信号に基づいて人体検知信号を出力するように構成されている。レンズアレイ７０は、赤外線センサ３の前方に配置され、熱型赤外線検出素子３１に赤外線を集光する複数の第１レンズ７１を有する。断熱カバー３８は、赤外線センサ３を覆うように配置され、レンズアレイ７０側から入射する赤外線を熱型赤外線検出素子３１に集光する第２レンズ３８２が形成されている。よって、人体検知器１ａは、誤動作の発生を抑制することが可能となる。要するに、人体検知器１ａは、断熱カバー３８が形成されているので、外部からの気流が赤外線センサ３へ到達するのを抑制することが可能となり、赤外線センサ３の周囲の気圧変動による誤動作の発生を抑制することが可能となる。また、人体検知器１ａは、断熱カバー３８に第２レンズ３８２が形成されているので、図１０に示す比較例の人体検知器１ｒのように断熱カバー３８に第２レンズ３８２が形成されていない場合に比べて、検知エリアをより広くすることが可能となる。図１０では、比較例１の人体検知器１ｒにおいて人体検知器１ａと同様の構成要素に、同一の符号を付してある。「赤外線センサ３の前方」とは、熱型赤外線検出素子３１の受光面３１ａの中心３１ｂを通る法線Ｈ１に沿った方向における赤外線センサ３の前方を意味する。熱型赤外線検出素子３１の受光面３１ａの中心３１ｂを通る法線Ｈ１は、熱型赤外線検出素子３１の光軸とみなすことができる。第２レンズ３８２は、第２レンズ３８２の中心線ＯＸ（図２参照）が熱型赤外線検出素子３１の受光面３１ａの中心３１ｂを通るように配置されるのが好ましい。言い換えれば、第２レンズ３８２の中心線ＯＸが法線Ｈ１に揃うように配置されているのが好ましい。なお、図１では、人体検知器１ａの検知エリア内の人体から放射され人体検知器１ａに入射する赤外線の進行経路の例を一点鎖線で模式的に示してある。

断熱カバー３８は、ポリエチレンにより形成されている。これにより、人体検知器１ａでは、第２レンズ３８２を含む断熱カバー３８の全部をポリエチレンにより形成することが可能となる。よって、人体検知器１ａでは、断熱カバー３８の低コスト化を図ることが可能となる。

赤外線センサ３は、パッケージ３２を備える。パッケージ３２は、熱型赤外線検出素子３１が収納されるパッケージ本体３３と、パッケージ本体３３において熱型赤外線検出素子３１の前方の窓孔３７ｄ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。第２レンズ３８２は、不遊メニスカスレンズ（aplanatic meniscus lens）であるのが好ましい。不遊メニスカスレンズは、メニスカスレンズの一種である。「不遊メニスカスレンズ」とは、互いに共役な一組の不遊点（aplanatic point）を有するメニスカスレンズを意味する。「不遊点」とは、回転対称な光学結像系において、理論的に光軸上の物点が収差のない像をつくるときの共役点を意味する。なお、不遊メニスカスレンズについては、例えば、参考文献（「光の鉛筆 不遊点(aplanatic point)」、O Plus E、Vol.35、No.8、2013年8月号、P906-913）に記載されている。

第２レンズ３８２は、図２に示すような不遊メニスカスレンズにより構成されている。第２レンズ３８２は、第１面３８２１と、第２面３８２２と、を有する。第２レンズ３８２の第１面３８２１は、不遊メニスカスレンズにおける凸曲面により構成されている。第２レンズ３８２の第２面３８２２は、不遊メニスカスレンズにおける凹曲面により構成されている。第２レンズ３８２の第１面３８２１は、図２において、点Ａ１を曲率中心とした第１球面の一部により構成されている。第２レンズ３８２の第２面３８２２は、図２において、点Ａ２を曲率中心とした第２球面の一部により構成されている。不遊メニスカスレンズは、点Ａ１と点Ａ２とが共役な一組の不遊点となるように第１面３８２１及び第２面３８２２それぞれの曲率を設定してある。本実施形態では、第１球面の曲率が第２球面の曲率よりも小さい。点Ａ１（以下、「不遊点Ａ１」という）及び点Ａ２（以下、「不遊点Ａ２」という）は、不遊メニスカスレンズの中心線ＯＸ上にある。不遊メニスカスレンズの外部から第１面３８２１へ不遊点Ａ２に向かって入射する赤外線（赤外光）は、不遊メニスカスレンズで屈折されて不遊点Ａ１に集光される。図２では、第２レンズ３８２に入射する赤外線の進行経路の例を一点鎖線で模式的に示してある。要するに、図２では、点Ｐから不遊点Ａ２に向かって第１面３８２１の点Ｑに入射する赤外線の進行経路と、点Ｒから不遊点Ａ２に向かって第１面３８２１の点Ｓに入射する赤外線の進行経路と、を模式的に示してある。図２では、点Ｐと点Ｑと不遊点Ａ２とが一直線上にある。また、図２では、点Ｒと点Ｓと不遊点Ａ２とが一直線上にある。第２レンズ３８２は、一例として、中心線ＯＸと第１面３８２１との交点Ｍと、中心線ＯＸと第２面３８２２との交点Ｆと、の距離を、０．３ｍｍに設定してある。第２レンズ３８２は、第１面３８２１が第１球面の一部からなるので、第１球面の曲率中心を通るすべての直線が光軸となりえる。人体検知器１ａでは、第２レンズ３８２として不遊メニスカスレンズを備えることにより、人体検知器１ｒに比べて、赤外線の集光点が移動する。

人体検知器１ａでは、レンズアレイ７０から断熱カバー３８に入射する赤外線に関して、赤外線センサ３に対する入射角（赤外線透過部材３４に対する入射角）を小さくすることが可能となる。これにより、人体検知器１ａでは、赤外線透過部材３４の平面サイズを大きくすることなく、熱型赤外線検出素子３１へ入射する赤外線量を多くすることが可能となる。比較例の人体検知器１ｒでは、レンズアレイ７０の大きさが赤外線透過部材３４の平面サイズで制限されるので、赤外線透過部材３４の平面サイズを大きくすることによって、熱型赤外線検出素子３１へ入射する赤外線量を多くすることが考えられる。しかしながら、赤外線センサ３の小型化の観点及び低コスト化の観点から、赤外線透過部材３４は、平面サイズが小さいほうが好ましい。人体検知器１ａでは、第２レンズ３８２を備え、第２レンズ３８２が不遊メニスカスレンズであるので、人体検知器１ｒに比べて赤外線透過部材３４の平面サイズを大きくすることなく感度の低下を抑制でき、かつ、誤動作の発生を抑制することが可能となる。

複数の第１レンズ７１それぞれの熱型赤外線検出素子３１側の焦点と、不遊メニスカスレンズの互いに共役な一組の不遊点Ａ１、Ａ２のうちの一方の不遊点Ａ２と、が同じ位置にあるのが好ましい。これにより、人体検知器１ａは、熱型赤外線検出素子３１の受光面３１ａ上の収差を抑制することが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。

人体検知器１ａは、図３Ａに示すように、赤外線センサモジュール２を収納するハウジング５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１ａは、パッケージ３２を覆うように配置されて開口部５１を塞ぐ保護カバー６を備える。保護カバー６は、レンズアレイ７０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。断熱カバー３８は、パッケージ３２よりも熱伝導率の低い材料により形成されている。これにより、人体検知器１ａでは、誤動作の発生を、より抑制することが可能となる。

保持部材８は、図３Ａ、４及び８に示すように、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、保持枠８１の外周面から突出する２つの軸部８５と、を備える。人体検知器１ａは、ハウジング５に対して保護カバー６を２つの軸部８５の軸回りで回転させることができるように構成されている。人体検知器１ａ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を備える。人体検知器１ａでは、保持枠８１の外周面が球面の一部により構成され、２つの軸部８５を結ぶ直線上に、一組の不遊点Ａ１、Ａ２のうちの一方の不遊点Ａ２があるのが好ましい。これにより、人体検知器１ａでは、保護カバー６を回転させることによって検知エリアを変えることができ、かつ、保護カバー６を回転させてもレンズアレイ７０と第２レンズ３８２とで構成される光学系の集光性能が変化するのを抑制することが可能となる。したがって、人体検知器１ａでは、施工後に検知エリアを変化させたときに収差が変化するのを抑制することが可能となり、感度が変化してしまうのを抑制することが可能となる。

人体検知器１ａ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１ａ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。

熱型赤外線検出素子３１は、例えば、図５Ａ、５Ｂ及び６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。

熱型赤外線検出素子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。熱型赤外線検出素子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。熱型赤外線検出素子３１は、焦電体基板３１０の中央部において仮想正方形ＶＲ１（図６参照）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５Ａ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。熱型赤外線検出素子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、熱型赤外線検出素子３１は、図５Ａ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、かつ、図５Ａ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。

熱型赤外線検出素子３１が複数個の検出部３１４を備えている場合、熱型赤外線検出素子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６参照）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６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３Ｂ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において熱型赤外線検出素子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７に示すように、熱型赤外線検出素子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、熱型赤外線検出素子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３Ｂ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、熱型赤外線検出素子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、熱型赤外線検出素子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１ａは、図３Ａ及び４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が配置された表面とは反対の裏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か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１ａ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１ａ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１ａを親器として、人体検知器１ａ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１ａ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１ａ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１ａ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１ａ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１ａ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３Ａ及び４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１ａ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１ａ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３Ａ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１ａ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３Ａ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１ａ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１ａ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１ａ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１ａ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１ａ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１ａ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１ａ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。

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１ａ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の各第１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、各第１レンズ７１それぞれの熱型赤外線検出素子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、上述のように、複数の第１レンズ７１により構成されるレンズアレイ７０が一体に形成されている。レンズアレイ７０は、赤外線が入射する第１面７０１が、各第１レンズ７１の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、各第１レンズ７１の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７０は、第１面７０１が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７０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７０は、隣り合う第１レンズ７１の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７０は、隣り合う第１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１ａは、高感度化を図ることが可能となる。

第１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。第１レンズ７１は、第１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。第１レンズ７１は、厚さが０．１ｍｍ大きくなると、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、第１レンズ７１の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。

人体検知器１ａ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、第１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、熱型赤外線検出素子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１ａの検知エリアは、熱型赤外線検出素子３１と第２レンズ３８２と複数の第１レンズ７１とで略決めることが可能である。この場合、人体検知器１ａの検知エリアには、各第１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、保持部材８に取り付けるための２つのフック７３（図３Ａ参照）を一体に備えている。

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。

保持部材８における２つの軸部８５の各々は、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、保持枠８１の外周面を構成する球面の中心があるのが好ましい。

人体検知器１ａ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４及び９参照）を備えている。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１ａ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１ａ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。

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１ａ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１ａ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１ａ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９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１ａ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１ａ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１ａ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１ａでは、赤外線センサ３を覆う断熱カバー３８を設けた構成としてある。これにより、本実施形態の人体検知器１ａ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１ａ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。人体検知器１ａは、断熱カバー３８とパッケージ本体３３の側面との間に空隙３８０があるのが好ましい。これにより、人体検知器１ａ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る。よって、人体検知器１ａは、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。

人体検知器１ａは、熱型赤外線検出素子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１ａは、熱型赤外線検出素子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。

（実施形態２）
以下では、本実施形態の人体検知器１ｂについて、図１１及び１２に基づいて説明する。

本実施形態の人体検知器１ｂは、実施形態１の人体検知器１ａと基本構成が同じである。本実施形態の人体検知器１ｂは、各第１レンズ７１それぞれの形状及び第２レンズ３８２の形状が相違する。なお、人体検知器１ｂに関し、実施形態１の人体検知器１ａと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態１の人体検知器１ａでは、検知エリアの広角化を図ることができるように構成されているのに対し、本実施形態の人体検知器１ｂは、検知エリアの挟角化を図ることができるように構成されている。

第２レンズ３８２は、図１２に示すような不遊メニスカスレンズにより構成されている。第２レンズ３８２は、第１面３８２１と、第２面３８２２と、を有する。第２レンズ３８２の第１面３８２１は、不遊メニスカスレンズにおける凸曲面により構成されている。第２レンズ３８２の第２面３８２２は、不遊メニスカスレンズにおける凹曲面により構成されている。第２レンズ３８２の第１面３８２１は、図１２において、点Ａ１を曲率中心とした第１球面の一部により構成されている。第２レンズ３８２の第２面３８２２は、図１２において、点Ａ２を曲率中心とした第２球面の一部により構成されている。

本実施形態では、第１球面の曲率が第２球面の曲率よりも大きい。したがって、本実施形態の人体検知器１ｂにおける第２レンズ３８２では、実施形態１の人体検知器１ａに対して、第２レンズ３８２の中心線ＯＸ上において第１不遊点Ａ１と第２不遊点Ａ２との相対的な位置関係が逆になっている。

本実施形態の人体検知器１ｂにおいても、赤外線センサ３を覆うように配置される断熱カバー３８に、レンズアレイ７０側から入射する赤外線を熱型赤外線検出素子３１に集光する第２レンズ３８２が形成されている。よって、人体検知器１ｂは、誤動作の発生を抑制することが可能となる。

実施形態１〜２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。また、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。

例えば、第２レンズ３８２は、屈折力を上げようとするほど、第２レンズ３８２の肉厚差が大きくなる。これに対し、人体検知器１ａ、１ｂでは、第２レンズ３８２をフレネルレンズ化することにより、第２レンズ３８２の薄型化を図れ、感度の低下を抑制することが可能となる。

また、断熱カバー３８は、第２レンズ３８２以外の部分の材料として、例えば、ＡＢＳ樹脂、ゴム等を採用してもよい。

１ａ、１ｂ 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
１０ 板ばね
３１ 熱型赤外線検出素子
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
３７ｄ 窓孔
３８ 断熱カバー
７０ レンズアレイ
７１ 第１レンズ
５１ 開口部
８１ 保持枠
３８２ 第２レンズ（不遊メニスカスレンズ）
Ａ１ 不遊点
Ａ２ 不遊点

Claims (6)

1. 赤外線センサモジュールと、レンズアレイと、断熱カバーと、を備え、
   前記赤外線センサモジュールは、熱型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、前記熱型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ように構成され、
   前記レンズアレイは、前記赤外線センサの前方に配置され、前記熱型赤外線検出素子に赤外線を集光する複数の第１レンズを有し、
   前記断熱カバーは、前記赤外線センサを覆うように配置され、前記レンズアレイ側から入射する赤外線を前記熱型赤外線検出素子に集光する第２レンズが形成されている、
   ことを特徴とする人体検知器。
2. 前記赤外線センサは、パッケージを備え、
   前記パッケージは、前記熱型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熱型赤外線検出素子の前方の窓孔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、
   前記第２レンズは、不遊メニスカスレンズである、
   ことを特徴とする請求項１記載の人体検知器。
3. 前記複数の第１レンズそれぞれの前記熱型赤外線検出素子側の焦点と、前記不遊メニスカスレンズの互いに共役な一組の不遊点のうちの一方の不遊点と、が同じ位置にある、
   ことを特徴とする請求項２記載の人体検知器。
4. 前記赤外線センサモジュールを収納するハウジングを備え、
   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、
   前記パッケージ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備え、
   前記保護カバーは、前記レンズアレイ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、
   前記断熱カバーは、前記パッケージ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３記載の人体検知器。
5. 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、前記保持枠の外周面から突出する２つの軸部と、を備え、
   前記ハウジングに対して前記保護カバーを前記２つの軸部の軸回りで回転させることができるように構成され、
   前記ハウジングとの間に前記保護カバーを保持する板ばねを備え、
   前記保持枠の外周面が球面の一部により構成され、前記２つの軸部を結ぶ直線上に、前記一組の不遊点のうちの一方の不遊点がある、
   ことを特徴とする請求項４記載の人体検知器。
6. 前記断熱カバーは、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１ないし５のいずれか一項に記載の人体検知器。

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