JP2017173050A - 赤外線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感度の低下を抑制しつつ検知エリアをより広げることが可能な赤外線検出装置を提供する。
【解決手段】赤外線検出装置１００は、赤外線検出素子２と、マルチレンズ３０と、を備え、第１ミラー部４と、第２ミラー部５と、を更に備える。第１ミラー部４は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において赤外線検出素子２の上方に配置され、マルチレンズ３０を通過しかつ赤外線検出素子２に直接入射しない赤外線の一部を反射する。第２ミラー部５は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において赤外線検出素子２の下方に配置され、第１ミラー部４で反射された赤外線を赤外線検出素子２へ向けて反射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線検出装置に関する。

従来、赤外線検出装置としては、例えば、人体から放射される赤外線を検知することにより、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が知られている（特許文献１）。

特許文献１に記載された赤外線式人体検知器は、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で列設された複数個のレンズと、１つの列に並ぶレンズの両端に位置するレンズを通る赤外線のうち赤外線センサの受光面に直接入射しない赤外線の一部を赤外線の受光面に向かって変向させるミラーと、を備える。

特開２０００−２３４９５５号公報

上述の赤外線式人体検知器では、レンズを通過して赤外線センサへ直接向かう赤外線の一部のミラーにより遮られてしまい、感度が低下してしまう。

赤外線検出装置の分野においては、感度を低下させることなく検知エリアをより広げることが望まれる場合がある。

本発明の目的は、感度の低下を抑制しつつ検知エリアをより広げることが可能な赤外線検出装置を提供することにある。

本発明に係る一態様の赤外線検出装置は、赤外線検出素子と、マルチレンズと、を備える。前記マルチレンズは、各々が前記赤外線検出素子に赤外線を集光する複数のレンズを有する。赤外線検出装置は、第１ミラー部と、第２ミラー部と、を更に備える。前記第１ミラー部は、前記赤外線検出素子と前記マルチレンズとの間において前記赤外線検出素子の上方に配置される。前記第１ミラー部は、前記マルチレンズを通過しかつ前記赤外線検出素子に直接入射しない赤外線の一部を反射する。前記第２ミラー部は、前記赤外線検出素子と前記マルチレンズとの間において前記赤外線検出素子の下方に配置される。前記第２ミラー部は、前記第１ミラー部で反射された赤外線を前記赤外線検出素子へ向けて反射する。

本発明の赤外線検出装置においては、感度の低下を抑制しつつ検知エリアをより広げることが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る赤外線検出装置の縦断面図である。 図２は、同上の赤外線検出装置の要部正面図である。 図３Ａは、同上の赤外線検出装置の要部を下側から見た斜視図である。図３Ｂは、同上の赤外線検出装置の要部を上側から見た斜視図である。 図４は、同上の赤外線検出装置の要部を図３Ｂとは異なる方向から見た斜視図である。 図５Ａは、同上の赤外線検出装置における赤外線検出素子の正面図である。図５Ｂは、図５ＡのＧ−Ｇ線断面図である。 図６は、同上の赤外線検出装置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７Ａは、同上の赤外線検出装置におけるマルチレンズの正面図である。図７Ｂは、同上の赤外線検出装置におけるマルチレンズの背面図である。 図８Ａは、図７ＡのＸ−Ｘ線断面図である。図８Ｂは、図７ＡのＹ−Ｙ線断面図である。 図９は、同上の赤外線検出装置の要部の横断面図である。 図１０は、同上の赤外線検出装置の回路ブロック図である。 図１１Ａは、同上の赤外線検出装置の要部正面図である。図１１Ｂは、下側から見た横断面図である。 図１２は、同上の赤外線検出装置の斜視図である。

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、図中の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）
以下では、本実施形態の赤外線検出装置１００について、図１〜１２に基づいて説明する。

赤外線検出装置１００は、赤外線検出素子２と、マルチレンズ３０と、を備える。マルチレンズ３０は、各々が赤外線検出素子２に赤外線を集光する複数のレンズ３１を有する。赤外線検出装置１００は、第１ミラー部４と、第２ミラー部５と、を更に備える。第１ミラー部４は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において赤外線検出素子２の上方に配置される。第１ミラー部４は、マルチレンズ３０を通過しかつ赤外線検出素子２に直接入射しない赤外線の一部を反射する。第２ミラー部５は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において赤外線検出素子２の下方に配置される。第２ミラー部５は、第１ミラー部４で反射された赤外線を赤外線検出素子２へ向けて反射する。以上説明した構成の赤外線検出装置１００では、感度の低下を抑制しつつ検知エリアをより広げることが可能となる。より詳細には、赤外線検出装置１００では、赤外線検出装置１００の下方からマルチレンズ３０を通過しかつ赤外線検出素子２に直接入射しない赤外線の一部が第１ミラー部４で反射され更に第２ミラー部５で反射されて赤外線検出素子２へ入射する。これにより、赤外線検出装置１００は、第１ミラー部４及び第２ミラー部５を備えていない場合に比べて、検知エリアを下方へ、より広げることが可能となる。言い換えれば、赤外線検出装置１００は、視野角のうち垂直方向下側の視野角を大きくすることが可能となる。「視野角」とは、赤外線検出装置１００の検知エリアの広がり角を意味する。また、赤外線検出装置１００では、マルチレンズ３０を通過して赤外線検出素子２に直接入射しようとする赤外線が第１ミラー部４及び第２ミラー部５により遮られないので、感度の低下を抑制することが可能となる。

赤外線検出装置１００は、赤外線検出素子２が収納されたパッケージ６を備えるのが好ましい。パッケージ６は、赤外線検出素子２の前方に配置されて赤外線を透過する窓材６３を備える。マルチレンズ３０は、複数のレンズ３１の各々を透過した赤外線が窓材６３に直接入射するように構成されているのが好ましい。

パッケージ６は、赤外線検出素子２が収納されるパッケージ本体６０と、パッケージ本体６０における赤外線検出素子２の前方に形成された窓孔６０１を塞ぐ窓材６３と、複数個（例えば、３個）の端子を備える。パッケージ６は、所謂キャンパッケージ（can package）である。キャンパッケージは、メタルパッケージ（metal package）とも呼ばれている。窓材６３は、赤外線透過部材である。赤外線透過部材としては、例えば、シリコン基板、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。

赤外線検出装置１００は、例えば、人体から放射される赤外線を検出して人体検知信号を出力する人体検知装置として用いることができる。

赤外線検出装置１００は、例えば、図１０に示すように、赤外線検出素子２の他に、信号処理回路７を備えているのが好ましい。信号処理回路７は、例えば、増幅回路７１と、帯域フィルタ７２と、比較回路７３と、出力回路７４と、を備えているのが好ましい。

信号処理回路７は、増幅回路７１と、帯域フィルタ７２と、比較回路７３と、出力回路７４と、が１つのＩＣ素子に集積化されているのが好ましい。赤外線検出装置１００では、赤外線検出素子２と信号処理回路７の構成部品（例えば、上述のＩＣ素子）とが実装された基板が、パッケージ６内に収納されているのが好ましい。基板は、例えば、ＭＩＤ（Molded Interconnect Devices）基板、部品内蔵基板、プリント基板等により構成することができる。

増幅回路７１は、赤外線検出素子２の出力信号を増幅する回路である。増幅回路７１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２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、電流電圧変換回路から出力された電圧信号のうち所定の周波数帯域（例えば、０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ）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７２は、増幅回路７１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７３は、増幅回路７１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７３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７４は、比較回路７３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。「人体検知信号」は、一例として一定時間だけハイレベルとなるパルス信号としてある。したがって、出力回路７４の出力は、人体検知信号が出力されていないときはローレベルであり、人体検知信号が出力されているときはハイレベルである。

赤外線検出装置１００は、信号処理回路７の構成部品がパッケージ６内に収納された例に限らず、信号処理回路７の構成部品の一部もしくは全部がパッケージ６の外で回路基板に実装された構成としてもよい。回路基板は、例えば、プリント基板により構成することができる。

赤外線検出装置１００は、例えば、配線器具に適用することができる。配線器具は、例えば、電源端子と、負荷端子と、電源端子と負荷端子との間に接続されたスイッチング素子と、を備え、電源端子と負荷端子との間に、外部回路を接続して使用する埋込型配線器具である。外部回路は、例えば、電源（例えば、商用電源）と制御対象負荷との直列回路である。配線器具は、赤外線検出装置１００からの人体検知信号の有無に基づいてスイッチング素子をオン、オフ制御することで、負荷のオン、オフを制御することができる。制御対象負荷としては、例えば、照明負荷、換気扇等が挙げられる。

配線器具は、例えば、制御対象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検出装置１００の検知エリアを設定しておくことによって、室内、廊下、玄関等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。床面から配線器具までの高さは、例えば、１．２ｍである。赤外線検出装置１００では、正面方向だけでなく、直近真下にいる人を検知することが可能である。

赤外線検出装置１００の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。

赤外線検出素子２は、例えば、図５Ａ、５Ｂ及び６に示すように、１枚の焦電体基板２３に４個の検出部２４が形成されたクワッドタイプの焦電素子である。

赤外線検出素子２は、１枚の焦電体基板２３に、４個の検出部２４が２×２のアレイ状（マトリクス状）に配列されている。言い換えれば、赤外線検出素子２は、４個の検出部２４が２×２のマトリクス状に配列されている。

焦電体基板２３の平面視形状は、正方形状である。焦電体基板２３は、焦電性を有する基板である。焦電体基板２３は、例えば単結晶のＬｉＴａＯ_３基板により構成されている。

複数の検出部２４それぞれの平面視形状は、正方形状である。赤外線検出素子２では、焦電体基板２３の中央部において焦電体基板２３の外周線２３０よりも内側の仮想正方形ＶＲ１（図６参照）の４つの角それぞれに検出部２４の中心が位置している。

４個の検出部２４の各々は、焦電体基板２３の表面２３１に形成された表面電極２５と、焦電体基板２３の裏面２３２に形成された裏面電極２６と、焦電体基板２３において表面電極２５と裏面電極２６とで挟まれた部分２３３と、を含むコンデンサである。図５Ａでは、４個の検出部２４それぞれにおいてマルチレンズ３０側に位置する表面電極２５の極性を、“＋”、“−”の符号で示してある。４個の検出部２４それぞれの受光面２４ａは、表面電極２５の表面である。

赤外線検出素子２は、平面視において４個の検出部２４の各々の表面電極２５を包含する矩形の受光面２０（図６参照）を有する。ここで、「矩形」とは、直角四辺形を意味し、長方形及び正方形を含む概念である。図６では、矩形の受光面２０として、正方形の受光面２０を例示してある。赤外線検出素子２の受光面２０は、４個の検出部２４それぞれの受光面２４ａを包含する凸多角形ＶＲ２の外周線で囲まれた領域の表面を意味する。図６における凸多角形ＶＲ２は、矩形である。赤外線検出素子２の受光面２０の中心２００を通る法線は、赤外線検出素子２の光軸とみなすことができる。

赤外線検出素子２では、２×２のアレイ状に配列された４個の検出部２４のうち矩形の受光面２０の第１対角線２０１に沿った方向に並んでいる２個の検出部２４同士が並列接続されている。また、赤外線検出素子２では、矩形の受光面２０の第２対角線２０２に沿った方向に並んでいる２個の検出部２４同士が並列接続されている。また、赤外線検出素子２では、行方向に並んでいる２個の検出部２４同士が逆並列に接続され、列方向に並んでいる２個の検出部２４同士が逆並列に接続されている。本明細書において、「行方向」とは、矩形の受光面２０における４辺のうちの１辺に沿った第１方向（図６では、左右方向）を意味する。「列方向」とは、赤外線検出素子２の厚さ方向と第１方向とに直交する第２方向（図６では、上下方向）を意味する。

赤外線検出素子２は、第１対角線２０１に沿った方向に並んでいる２個の検出部２４それぞれの表面電極２５の極性が同じである。また、赤外線検出素子２は、行方向に並んでいる２個の検出部２４それぞれの表面電極２５の極性が互いに異なる。赤外線検出素子２は、列方向に並んでいる２個の検出部２４それぞれの表面電極２５の極性が互いに異なる。

赤外線検出素子２は、矩形の受光面２０の第１対角線２０１に沿った方向を左右方向として配置されているのが好ましい。この場合、赤外線検出素子２は、図５Ａ及び６に示した状態から受光面２０の前方から見て時計回り方向に４５°だけ回転させた状態（図２参照）でマルチレンズ３０に臨んでいる。

マルチレンズ３０は、図５Ａに示すように、赤外線検出素子２の前方に配置される。「赤外線検出素子２の前方」とは、赤外線検出素子２の受光面２０の中心２００を通る法線に沿った方向における前方を意味する。

マルチレンズ３０は、複数のレンズ３１それぞれの赤外線検出素子２側での焦点が同じ位置となるように設計してあるのが好ましい。図９では、マルチレンズ３０を通って赤外線検出素子２に入射する赤外線の進行経路を点線で模式的に示してある。

マルチレンズ３０における複数のレンズ３１の各々で制御する制御対象の赤外線は、例えば、５μｍ〜２５μｍの波長域の赤外線である。

マルチレンズ３０の材料は、例えば、ポリエチレンである。より詳細には、マルチレンズ３０の材料は、白色顔料又は黒色顔料が添加されたポリエチレンである。白色顔料としては、例えば、二酸化チタン、亜鉛華（酸化亜鉛）等の無機顔料を採用するのが好ましい。黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック等の微粒子を採用するのが好ましい。マルチレンズ３０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。

マルチレンズ３０における複数のレンズ３１の各々は、集光レンズであり、凸レンズにより構成されている。ここで、複数のレンズ３１の各々は、非球面レンズにより構成されている。複数のレンズ３１の各々は、フレネルレンズにより構成されていてもよい。

マルチレンズ３０において赤外線が入射する第１面３０１は、複数のレンズ３１それぞれの入射面の一群により構成されている。マルチレンズ３０において赤外線が出射する第２面３０２は、複数のレンズ３１それぞれの出射面の一群により構成されている。マルチレンズ３０は、複数のレンズ３１が上下左右に並んでいる。マルチレンズ３０は、一例として、上側において１５個のレンズ３１が一列に並び、下側において１３個のレンズ３１が一列に並んでいる。

赤外線検出装置１００は、第１ミラー部４と第２ミラー部５とを有する光学部材１０を備えている。光学部材１０は、例えば、合成樹脂成形品の表面にめっき膜を設けた部材である。合成樹脂成形品の材料は、例えば、ＡＢＳ樹脂である。めっき膜の材料は、赤外線に対する反射率の高い材料が好ましい。めっき膜の材料は、例えば、アルミニウムであるが、これに限らず、クロム等でもよい。

光学部材１０は、筒体部１１と、上突片１２と、下突片１３と、を備える。筒体部１１は、パッケージ６を囲む筒状の形状である。上突片１２は、筒体部１１の軸方向の第１端の上部から軸方向に沿って突出している。下突片１３は、筒体部１１の第１端の下部から軸方向に沿って突出している。赤外線検出装置１００では、パッケージ６が光学部材１０に嵌めこまれているのが好ましい。これにより、赤外線検出装置１００では、光学部材１０と赤外線検出素子２との相対的な位置精度を向上させることが可能となる。第１ミラー部４は、上突片１２の下面において左右方向の中央に形成されている。よって、これにより、第１ミラー部４は、赤外線検出素子２の上方に配置される。より詳細には、第１ミラー部４は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において、赤外線検出素子２の受光面２０の斜め上方に配置される。第２ミラー部５は、下突片１３の上面に形成されている。これにより、第２ミラー部５は、赤外線検出素子２の下方に配置される。より詳細には、第２ミラー部５は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において、赤外線検出素子２の受光面２０の斜め下方に配置される。

光学部材１０は、例えば、図２及び３に示すように、筒体部１１の軸方向の第２端における外周面から上方へ突出する上突起１７及び下方へ突出する下突起１８を備えているのが好ましい。この場合、マルチレンズ３０を有し光学部材１０を覆うドーム状のカバー３（図１２参照）の後端縁に、上突起１７が嵌め込まれる上スリット３１７及び下突起１８が嵌め込まれる下スリットが形成されているのが好ましい。これにより、赤外線検出装置１００は、マルチレンズ３０と赤外線検出素子２と光学部材１０との相対的な位置精度を向上させることが可能となる。

マルチレンズ３０は、上方から見てＣ字状であり（図８Ａ及び９参照）、赤外線検出素子２を覆っているのが好ましい。これにより、赤外線検出装置１００では、検知エリアの水平視野角をより広くすることが可能となる。また、赤外線検出装置１００では、風等に起因したパッケージ６の温度変化が生じにくくなり、赤外線検出素子２の出力信号のゆらぎを抑制することが可能となる。赤外線検出装置１００は、マルチレンズ３０を有し光学部材１０を覆うドーム状のカバー３（図１２参照）を備えるので、風等に起因したパッケージ６の温度変化がより生じにくくなり、赤外線検出素子２の出力信号のゆらぎをより抑制することが可能となる。

仮に赤外線検出装置１００が光学部材１０を備えていない場合、赤外線検出装置１００の検知エリアは、複数（例えば、２８個）のレンズ３１と複数（例えば、４個）の検出部２４とで規定されている複数（例えば、１１２個）の赤外線受光経路等により決まる。複数の赤外線受光経路の各々は、レンズ３１を通して赤外線検出素子２の検出部２４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２の検出部２４の受光面２４ａ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。複数の赤外線受光経路は、光学的に規定される経路であり、実際に目に見える経路ではない。赤外線受光経路は、検出部２４から離れるほど、赤外線束が通ることのできる断面積が大きい。複数の赤外線受光経路のそれぞれには、検出部２４に一対一で対応した極性があるとみなすことができる。検知エリアにおける複数の赤外線受光経路は、上述のように、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０とで略決めることが可能であるが、窓材６３の大きさ及び形状、窓孔６０１の開口形状等にも依存することがある。

赤外線検出装置１００は、赤外線検出素子２の受光面２０の中心２００の法線方向が一水平方向となるように配置して使用されることを想定している。

図１では、マルチレンズ３０において上側で一列に並んでいる１５個のレンズ３１のレンズ３１のうち中央に位置するレンズ３１の光軸ＯＡ１を模式的に示してある。赤外線検出装置１００では、光軸ＯＡ１に沿ってレンズ３１を通過した赤外線が赤外線検出素子２に直接入射する。「直接入射する」とは、マルチレンズ３０を通ってから反射用部材で反射されることなく赤外線検出素子２へ入射することを意味し、例えば、マルチレンズ３０と赤外線検出素子２との間にある窓材６３を通して入射することも含む概念である。また、図１では、マルチレンズ３０において下側で一列に並んでいる１３個のレンズ３１のうち中央に位置するレンズ３１の光軸ＯＡ２を模式的に示してある。

本実施形態の赤外線検出装置１００では、赤外線検出装置１００の下方からマルチレンズ３０を通過しかつ赤外線検出素子２に直接入射しない赤外線の一部が、第１ミラー部４で反射され、更に第２ミラー部５で反射されて赤外線検出素子２へ入射する。より詳細には、赤外線検出装置１００では、マルチレンズ３０において上側で一列に並んでいる１５個のレンズ３１のうち少なくとも中央のレンズ３１を通過して第１ミラー部４に入射した赤外線が、第１ミラー部４で反射され更に第２ミラー部５で反射されて赤外線検出素子２へ入射する。ここで、赤外線検出装置１００では、第１ミラー部４が赤外線検出素子２の上方に配置され、かつ、第２ミラー部５が赤外線検出素子２の下方に配置されているので、第１ミラー部４及び第２ミラー部５は、上述の複数の赤外線受光経路に重ならない。よって、赤外線検出装置１００は、第１ミラー部４及び第２ミラー部５を備えていない場合に比べて、感度の低下を抑制しつつ、検知エリアを下方へ、より広げることが可能となる。

赤外線検出装置１００では、第１ミラー部４が、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との並んでいる方向に沿って並んでいる複数（例えば、２つ）の第１ミラー面４０を含んでいるのが好ましい。また、赤外線検出装置１００では、第２ミラー部５が、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との並んでいる方向に沿って並んでいる複数（例えば、２つ）の第２ミラー面５０を含んでいるのが好ましい。そして、赤外線検出装置１００では、複数の第１ミラー面４０と複数の第２ミラー面５０との組み合わせにおいて、上下方向に並んでいる第１ミラー面４０と第２ミラー面５０とのペアが複数（例えば、２つ）あるのが好ましい。以下では、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との並んでいる方向に沿って並んでいる２つの第１ミラー面４０のうちマルチレンズ３０に近い第１ミラー面４０を第１ミラー面４１と称し、マルチレンズ３０から遠い第１ミラー面４０を第１ミラー面４２と称することもある。また、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との並んでいる方向に沿って並んでいる２つの第２ミラー面５０のうちマルチレンズ３０に近い第２ミラー面５０を第２ミラー面５１と称し、マルチレンズ３０から遠い第２ミラー面５０を第２ミラー面５２と称することもある。赤外線検出装置１００では、第１ミラー面４１と第２ミラー面５１とのペアと、第１ミラー面４２と第２ミラー面５２のペアと、がある。赤外線検出装置１００では、第１ミラー面４０と第２ミラー面５０とのペアごとに、互いに異なる光軸（例えば、図１中に一点鎖線で模式的に示した光軸ＯＡ３及び二点鎖線で模式的に示した光軸ＯＡ４）が規定される。これにより、赤外線検出装置１００では、赤外線検出素子２に対して、光軸ＯＡ３及びＯＡ４それぞれに沿って赤外線が入射可能となっている。よって、赤外線検出装置１００では、直近直下に座っている人を検知することが可能となる。

光軸ＯＡ３は、マルチレンズ３０における上側の列の中央に位置するレンズ３１と第１ミラー面４１と第２ミラー面５１とで規定される光軸である。光軸ＯＡ４は、マルチレンズ３０における上側の列の中央に位置するレンズ３１と第１ミラー面４２と第２ミラー面５２とで規定される光軸である。

光軸ＯＡ３及びＯＡ４は、赤外線検出素子２の受光面２０の中心２００に立てた法線とのなす角度が、マルチレンズ３０の第１面３０１側において互いに異なる。

上述の光軸ＯＡ１と法線とのなす角度は、例えば、６°である。また、光軸ＯＡ２と法線とのなす角度は、例えば、２１°である。光軸ＯＡ３と法線とのなす角度は、例えば、６０°である。光軸ＯＡ４と法線とのなす角度は、例えば、４５°である。

赤外線検出装置１００では、第１ミラー面４０と第２ミラー面５０とのペアごとに規定される光軸ＯＡ３及びＯＡ４が、マルチレンズ３０の第１面３０１側において略平行となるように複数の第１ミラー面４０（第１ミラー面４１、４２）及び複数の第２ミラー面５０（第２ミラー面５１、５２）が設計されていてもよい。これにより、赤外線検出装置１００では、第１ミラー部４で反射され更に第２ミラー部５で反射されて赤外線検出素子２に入射する赤外線の量を増加させる（検出部２４の赤外線受光量を多くする）ことが可能となり、感度の向上を図ることが可能となる。「略平行」とは、完全に平行が好ましいが、これに限らず、互いのなす角度が２〜３°程度であってもよい。

第１ミラー部４及び第２ミラー部５の大きさは、第１ミラー部４及び第２ミラー部５で反射されて赤外線検出素子２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次元領域が、マルチレンズ３０において上側で一列に並んでいる複数（１５個）のレンズ３１のうち中央のレンズ３１のみを通るように設定されているのが好ましい。これにより、赤外線検出装置１００では、不要な迷光の発生を抑制することが可能となり、感度の低下を抑制することが可能となる。「迷光」とは、第１ミラー部４及び第２ミラー部５での反射によって生じる、結像に望ましくない赤外線を意味する。

第１ミラー面４０は、凹曲面であるのが好ましい。また、第２ミラー面５０は、凹曲面であるのが好ましい。凹曲面は、非球面であるのが好ましい。これにより、赤外線検出装置１００では、マルチレンズ３０と第１ミラー部４と第２ミラー部５とを含む反射光学系によって赤外線検出素子２に結像される像の収差を小さく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。

赤外線検出装置１００は、第３ミラー部８を更に備えるのが好ましい。第３ミラー部８は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において赤外線検出素子２の上方に配置される。第３ミラー部８は、赤外線検出素子２の側方からマルチレンズ３０を通過しかつ赤外線検出素子２に直接入射しない赤外線の一部を、赤外線検出素子２へ向けて反射する。これにより、赤外線検出装置１００では、マルチレンズ３０を通過して赤外線検出素子２に直接入射する赤外線の経路を遮らずに、検知エリアの水平視野角をより広げることが可能となる。よって、赤外線検出装置１００では、感度の低下を抑制しつつ検知エリアを広げることが可能となる。

第３ミラー部８は、上突片１２の下面から下方に突出する五角形状の垂下片１４に形成されている。赤外線検出装置１００は、垂下片１４における下側で互いに隣り合う２つの面に形成されている。要するに、光学部材１０は、２つの第３ミラー部８を備えている。赤外線検出装置１００では、光学部材１０が第３ミラー部８を備えていることにより、第３ミラー部８と赤外線検出素子２との相対的な位置精度を向上させることが可能となる。ここで、第３ミラー部８は、赤外線検出素子２の上方に配置される。より詳細には、第３ミラー部８は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において、赤外線検出素子２の受光面２０の斜め上方に配置される。第３ミラー部８は、赤外線検出素子２の受光面２０に向かうように傾斜している。これにより、赤外線検出装置１００では、図１１に示すように、マルチレンズ３０を通過して第３ミラー部８に入射した赤外線が赤外線検出素子２の受光面２０に入射しやすくなり、迷光の発生を抑制することが可能となる。第３ミラー部８は、平面であるが、これに限らず、曲面でもよい。図１１では、上側の１５個のレンズ３１のうち端に位置するレンズ３１と第３ミラー部８とで規定される光軸を一点鎖線で模式的に示してある。

赤外線検出装置１００は、第４ミラー部９（図２、３Ａ及び４参照）を更に備えるのが好ましい。第４ミラー部９は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において赤外線検出素子２の上方に配置される。第４ミラー部９は、マルチレンズ３０を通過した赤外線を赤外線検出素子２へ向けて反射する。これにより、赤外線検出装置１００は、感度の低下を抑制しつつ赤外線検出素子２に赤外線を入射させるための光軸を増やすことが可能となる。赤外線検出装置１００では、第４ミラー部９を備えることによって、赤外線検出装置１００の下方からマルチレンズ３０を通過しかつ赤外線検出素子２に直接入射しない赤外線の一部が第４ミラー部９で反射され赤外線検出素子２へ入射する。

第４ミラー部９は、上突片１２の下面で左右方向において第１ミラー部４の両側に形成されている。これにより、第４ミラー部９は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との間において、第１ミラー部４と干渉しないように、赤外線検出素子２の斜め上方に配置される。光学部材１０は、２つの第４ミラー部９を備えている。赤外線検出装置１００では、光学部材１０が第４ミラー部９を備えていることにより、第４ミラー部９と赤外線検出素子２との相対的な位置精度を向上させることが可能となる。

第４ミラー部９は、１つの第４ミラー面により構成される場合に限らず、例えば、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との並んでいる方向に沿って並んでいる２つの第４ミラー面を含んでいてもよい。この場合、赤外線検出装置１００では、２つの第４ミラー面それぞれとマルチレンズ３０との組み合わせにより、外部からの赤外線を赤外線検出素子２へ入射させるための光軸が規定される。これにより、赤外線検出装置１００は、感度の低下を抑制しつつ赤外線検出素子２に赤外線を入射させるための光軸をより増やすことが可能となる。赤外線検出装置１００では、１つの第４ミラー面とマルチレンズ３０において上側で一列に並んでいる複数の複数（１５個）のレンズ３１のうち所定数（例えば、４個）のレンズ３１とで所定数（例えば、４個）の光軸が規定される。２つの第４ミラー面は、それぞれ凹曲面であるのが好ましい。第４ミラー部９は、赤外線検出素子２とマルチレンズ３０との並んでいる方向に沿って２つの第４ミラー面の他に１以上の第４ミラー面を備えていてもよい。

赤外線検出装置１００では、第１ミラー部４とレンズ３１とにより規定される光軸（例えば、ＯＡ３、ＯＡ４）と水平面とのなす角度を、第４ミラー部９とレンズ３１とにより規定される光軸と水平面とのなす角度よりも大きくできる。

赤外線検出装置１００では、２つの第４ミラー面のうち一方の第４ミラー面とマルチレンズ３０における上側のレンズ３１とで規定される光軸と、他方の第４ミラー面とマルチレンズ３０における下側のレンズ３１とで規定される光軸とが略平行となるように２つの第４ミラー面が設計されていてもよい。これにより、赤外線検出装置１００では、第４ミラー部９で反射されて赤外線検出素子２に入射する赤外線の量を増加させる（検出部２４の赤外線受光量を多くする）ことが可能となり、感度の向上を図ることが可能となる。「略平行」とは、完全に平行が好ましいが、これに限らず、互いのなす角度が２〜３°程度であってもよい。

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。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、複数のレンズ３１の各々は、フレネルレンズにより構成されていてもよい。

例えば、赤外線検出素子２は、電流検出モードで使用され出力信号として電流信号を出力する焦電素子に限らず、電圧検出モードで使用され出力信号として電圧信号を出力する焦電素子でもよい。この場合、図１０に示した信号処理回路７の増幅回路７１において、電流電圧変換回路は、不要である。

また、信号処理回路７は、上述の比較回路７３と出力回路７４との代わりに、アナログの電圧信号の電圧レベルが所定時間内に規定値を越える回数が所定の複数回以上であるか否かを判断し、複数回以上であると判断した場合に人体検知信号を出力する判断回路を備えてもよい。

また、赤外線検出素子２は、クワッドタイプの焦電素子に限らず、例えば、デュアルタイプの焦電素子でもよい。また、赤外線検出素子２は、焦電素子にかぎらず、例えば、サーモパイル、フォトダイオード等でもよい。

赤外線検出装置１００は、配線器具に適用する例に限らず、種々の機器に適用することができる。機器としては、例えば、テレビ、デジタルサイネージ（電子看板）、照明器具、空気清浄器、エアコンディショナ、コピー機、ファクシミリ（facsimile：ＦＡＸ）、防犯機器等が挙げられる。機器は、屋内に配置される機器に限らず、屋外に配置される機器でもよい。

１００ 赤外線検出装置
２ 赤外線検出素子
３０ マルチレンズ
３１ レンズ
４ 第１ミラー部
４０ 第１ミラー面
４１ 第１ミラー面
４２ 第１ミラー面
５ 第２ミラー部
５０ 第２ミラー面
５１ 第２ミラー面
５２ 第２ミラー面
８ 第３ミラー部
９ 第４ミラー部

Claims (5)

1. 赤外線検出素子と、
   各々が前記赤外線検出素子に赤外線を集光する複数のレンズを有するマルチレンズと、を備え、
   前記赤外線検出素子と前記マルチレンズとの間において前記赤外線検出素子の上方に配置され、前記マルチレンズを通過しかつ前記赤外線検出素子に直接入射しない赤外線の一部を反射する第１ミラー部と、
   前記赤外線検出素子と前記マルチレンズとの間において前記赤外線検出素子の下方に配置され、前記第１ミラー部で反射された赤外線を前記赤外線検出素子へ向けて反射する第２ミラー部と、を更に備える、
   ことを特徴とする赤外線検出装置。
2. 前記第１ミラー部が、前記赤外線検出素子と前記マルチレンズとの並んでいる方向に沿って並んでいる複数の第１ミラー面を含み、
   前記第２ミラー部が、前記赤外線検出素子と前記マルチレンズとの並んでいる方向に沿って並んでいる複数の第２ミラー面を含み、
   前記複数の第１ミラー面と前記複数の第２ミラー面との組み合わせにおいて、上下方向に並んでいる第１ミラー面と第２ミラー面とのペアが複数ある、
   ことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出装置。
3. 前記赤外線検出素子と前記マルチレンズとの間において前記赤外線検出素子の上方に配置され、前記赤外線検出素子の側方から前記マルチレンズを通過しかつ前記赤外線検出素子に直接入射しない赤外線の一部を前記赤外線検出素子へ向けて反射する第３ミラー部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線検出装置。
4. 前記赤外線検出素子と前記マルチレンズとの間において前記赤外線検出素子の上方に配置され、前記マルチレンズを通過して入射した赤外線を前記赤外線検出素子へ向けて反射する第４ミラー部を更に備える、
   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赤外線検出装置。
5. 前記マルチレンズは、上方から見てＣ字状であり、前記赤外線検出素子を覆っている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の赤外線検出装置。

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