JP3313153B2 - 赤外線センサ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焦電型センサへの赤外
線の入射状態を制御するチョッパ装置を備えた赤外線セ
ンサ装置に関し、特に温度特性、静音特性、耐久性に優
れた小型形状の赤外線センサ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焦電型センサを使用した赤外線センサ装
置は、侵入者警報装置などの防犯システム分野や照明用
スイッチ、トイレ等の自動洗浄スイッチあるいは自動ド
アスイッチ等の各種スイッチ分野、温度測定等の各種の
工業計測分野、玩具分野等で有用されており、近年、家
庭用電子機器分野への展開が急である。

【０００３】焦電型センサは、センサに入射された赤外
線の変化に応じて電気信号を発生する特性を有する素子
であり、かかる焦電型センサを使用した赤外線センサ装
置は、通常、例えば人体である赤外線放出源の移動や赤
外線放出量の変化に応じて変化する焦電型センサの出力
電気信号を利用していた。

【０００４】一方、焦電型センサの特性を積極的に利用
するには、焦電型センサへの赤外線の入射状態を管理さ
れた状態で制御する制御装置、いわゆるチョッパ装置と
組合わせての使用が周知である。

【０００５】従来周知のチョッパ装置は、適宜の開口を
備えた１枚の羽根部材を焦電型センサの前方において適
宜の駆動源にて回転動作させ、上記開口を介しての赤外
線の通過および焦電型センサへの入射を制御する、いわ
ゆる写真用カメラの分野でロ−タリ−シャッタと称され
ている構成するものであり、換言すれば上記開口が焦電
型センサの前方に位置するか否かを制御していた。

【０００６】これにより、焦電型センサは開口を介して
入射される赤外線と開口を介さずに入射される赤外線の
差に基づく赤外線の変化に応答して適宜の電気信号を出
力することになる。

【０００７】かかる電気信号を使用することにより、例
えば人体検出で述べると、移動していない人体をも検知
できることになり、この結果、焦電型センサを使用した
赤外線検出システムの応用分野を著しく拡げられること
になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上、焦電型センサを
使用した赤外線センサ装置の一例について述べたが、冒
頭に述べた家電分野への応用を考えると、その全体形状
の小型化、静音化、高耐久性が強く望まれることにな
る。

【０００９】ここで、焦電型センサとチョッパ装置とを
組合せた赤外線センサ装置の小型化について考えてみ
る。

【００１０】前述したロ−タリ−シャッタ構成のチョッ
パ装置は、羽根部材を回転させる構成上その小型化に限
界のあることは明らかであり、したがって、その小型化
を検討する場合、少なくとも１枚の羽根部材を所定範囲
で往復動作させる、いわゆる写真用カメラの分野で絞り
シャッタと称されている構成の採用が考えられる。

【００１１】絞りシャッタ構成の採用により、チョッパ
装置のある程度の小型化を実現できるが、新たに以下の
ような不都合点を生じることになる。

【００１２】すなわち、ロ−タリ−シャッタ構成もそう
であるが、羽根部材は、通常、直流モ−タ等の回転動作
を行う電気的な駆動源によりその動作が制御されてお
り、駆動源自身がどうしても発熱し、一方、焦電型セン
サは赤外線、すなわち熱源を検出する素子であり、した
がって、小型化により焦電型センサとチョッパ装置の上
述のような回転動作を行う駆動源とが近接して配置され
ることになると、駆動源の駆動による発熱に焦電型セン
サが応答してしまい、所望の赤外線検出動作を行えなく
なる不都合を生じる恐れを有している。

【００１３】また、羽根部材等を往復動作させる動作構
成上、例えば部材同志の擦れ合いにより、不要な摩擦音
や振動を発生する不都合を生じる恐れや、部材の帯電に
よる動作不安定を生じる恐れも有している。

【００１４】換言すれば、絞りシャッタ構成のチョッパ
装置の小型化を実現する場合、チョッパ装置自身の動作
時の発熱、発音、振動等を抑制する必要がある。

【００１５】加えて、家電分野への応用を考えた場合、
駆動源も含めた羽根部材等の往復動作の耐久特性も極め
て高い特性が求められることになる。

【００１６】本発明は上記のような点を考慮してなした
もので、複数の羽根部材を互いに接触することなく独立
して移動するように構成して動作時の発熱、発音、振動
を抑制し、かつ高耐久特性を実現できる絞りシャッタ構
成のチョッパ装置を有し、全体形状を小型化できた赤外
線センサ装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による赤外線セン
サ装置は、焦電型センサと、チョッパ装置とを有する赤
外線センサ装置であって、焦電型センサは地板に装着さ
れると共にセンサに入射された赤外線の変化に応じて電
気信号を発生するセンサであり、チョッパ装置は複数の
羽根部材と、羽根駆動部材と、駆動規制手段と、駆動源
と、駆動力伝達手段と、移動空間形成手段とを含み、焦
電型センサへの赤外線の入射状態を制御するものであ
り、複数の羽根部材は赤外線の入射方向に焦電型センサ
に向かって順次、地板に設けられた異なる回動軸を中心
に回動できるように、かつ閉時に大 部分が重なり合うよ
うに配置された第１羽根部材と第２羽根部材とからな
り、夫々が連動して互いに逆方向の回動往復動作を行う
ことにより赤外線が通過する適宜開口の開閉動作を行
い、羽根駆動部材は、動作することにより第１、第２の
羽根部材を互いに逆方向に連動して回動往復動作させる
ように、第１、第２羽根部材の両者と連結され、駆動源
は羽根駆動部材を１８０度未満の所定範囲で回動往復動
作させる駆動力を出力し、駆動力伝達手段は駆動源の駆
動力を羽根駆動部材に伝達し、駆動規制手段は駆動力伝
達手段と当接することにより当該駆動力伝達手段の作動
範囲を制限して羽根駆動部材への駆動力の伝達を制御す
る複数の端部を備え、羽根駆動部材の回動動作を１８０
度未満の所定範囲の回動往復動作となるように規制する
ものであり、移動空間形成手段は、第１、第２羽根部材
の回動軸が設けられると共に第１羽根部材の焦電型セン
サ側の一面をガイドする第１ガイド壁および第２羽根部
材の焦電型センサ側の一面をガイドする第２ガイド壁を
有する地板と、第１羽根部材の焦電型センサ側の一面と
は反対側の他面をガイドする第３ガイド壁を有する羽根
押さえと、羽根地板の第１、第２ガイド壁が設けられた
面上に固着され第２羽根部材の焦電型センサ側の一面の
内の第２ガイド壁にてガイドされる部分とは異なる部分
をガイドするガイド面を有する羽根ガイド部材とからな
り、羽根押さえと羽根地板間に、第１、第２の羽根部材
の夫々が接触することなく独立して移動できる空間を規
定、形成するものであり、羽根駆動部材は駆動源の駆動
力が駆動力伝達手段を介して伝達されることにより駆動
規制手段によって規制される所定範囲の回動往復動作を
行い、第１、第２の羽根部材は羽根駆動部材の所定範囲
の回動往復動作に連動して互いに逆方向に回動往復動作
し、移動空間形成手段によって形成された移動空間内を
互いに逆方向に回動往復移動して適宜開口の開閉動作を
行うように構成される。

【００１８】

【作用】本発明による赤外線センサ装置は、上記のよう
に構成されることから、駆動源が動作して出力する駆動
力は、駆動力伝達手段を介して羽根駆動部材に伝達され
ることになる。

【００１９】したがって羽根駆動部材は、駆動規制手段
によって１８０度未満の所定範囲に規制された回動往復
動作を行い、該往復動作により複数の羽根部材を駆動す
る。

【００２０】これにより複数の羽根部材は、移動空間規
制手段によって規制、形成された移動空間を、夫々独立
して互いに逆方向に回動往復動作し、互いに協働して赤
外線が通過する適宜の開口の開閉動作を行うことにな
る。

【００２１】すなわち、複数の羽根部材は互いに接触す
ることなく移動空間内を移動し、したがって、部材同志
の擦れ合いによる摩擦音や振動を発生することはなく、
また部材の帯電による動作不安定を生じる恐れもない。

【００２２】また、上記複数の羽根部材の往復動作は羽
根駆動部材の１８０度未満に規制された回動往復動作に
より行われており、このため、駆動源として回転動作を
行うモ−タを採用する必要はなく、発熱および耐久性の
点で有利となる電磁駆動源を採用することができる。

【００２３】

【実施例】図１、図２は、本発明による赤外線センサ装
置の一実施例を示す要部略正面図を示し、夫々開口閉鎖
状態、開口開放状態に対応している。

【００２４】図３、図４は、夫々図１に示した一実施例
の要部略断面図および要部略底面図を示している。

【００２５】図１ないし図４において、第１羽根部材１
は、地板３に植立された第１ピン３ａを中心に回動でき
るように、また第２羽根部材２は、地板３に植立された
第２ピン３ｂを中心に回動できるように、夫々、地板３
と羽根押さえ４間に装着されている。

【００２６】すなわち、第１羽根部材１および第２羽根
部材２は、各図面からも明らかなよ うに、後述する焦電
型センサ１０への赤外線の入射方向に沿って、同焦電型
センサ１０に向かって順次配置されている。

【００２７】第１羽根部材１は、第２羽根部材２と重な
り合って配置されると共に、第２羽根部材２と協働して
適宜の開口を形成する開口形成部１ａ、羽根駆動部材６
に植立された駆動ピン６ａが嵌挿される長溝１ｂ、第１
ピン３ａが嵌挿される孔１ｃ、地板３に設けられた第１
ガイド壁３ｃによってガイドされる後述する焦電型セン
サ１０側の一面を備えた突出部１ｄおよび羽根押さえ４
に設けられた２本の第３ガイド壁４ａによってガイドさ
れる後述する焦電型センサ１０側の一面とは反対側の被
ガイド面１ｅを備えている。

【００２８】第２羽根部材２は、第１羽根部材１と重な
り合って配置されると共に、第１羽根部材１と協働して
適宜の開口を形成する開口形成部２ａ、羽根駆動部材６
に植立された駆動ピン６ａが嵌挿される長溝２ｂ、第２
ピン３ｂが嵌挿される孔２ｃおよび地板３に設けられた
第２ガイド壁３ｄと対向し同ガイド壁３ｄによってガイ
ドされる後述する焦電型センサ１０側の一面である被ガ
イド面を備えている。

【００２９】地板３は、第１羽根部材１および第２羽根
部材２の夫々が回動できるように孔１ｃ、２ｃを介して
装着される第１ピン３ａおよび第２ピン３ｂ、第１羽根
部材１の突出部１ｄの後述する焦電型センサ１０側の一
面をガイドする第１ガイド壁３ｃ、第２羽根部材２の後
述する焦電型センサ１０側の一面である被ガイド面をガ
イドする第２ガイド壁３ｄおよび赤外線が通過する適宜
の所定開口３ｅを備えている。なお、第１ピン３ａおよ
び第２ピン３ｂの周囲には、図４に示されているように
第１羽根部材１の被ガイド面１ｅおよび第２羽根部材２
の被ガイド面をガイドする、高さの異なる大径部３ａ
ａ、３ｂｂが形成されている。

【００３０】また、地板３は、羽根押さえ４および羽根
ガイド部材５を夫々固着するための固着構成を有してい
る。

【００３１】羽根押さえ４は、第１羽根部材１の後述す
る焦電型センサ１０側の一面とは反対側の被ガイド面１
ｅをガイドする２本の第３ガイド壁４ａ、赤外線が通過
する適宜の所定開口４ｂおよび地板３への固着構成を有
している。

【００３２】羽根ガイド部材５は、第２羽根部材２の地
板３に設けられた第２ガイド壁３ｄと対向する後述する
焦電型センサ１０側の一面である被ガイド面と対向し、
同被ガイド面をガイドするガイド面を備え、地板３上に
固着される。

【００３３】以上の構成より明らかであるが、第１、第
２羽根部材１、２は、夫々地板３あるいは羽根押さえ４
に形成されたガイド壁３ｃ、３ｄ、４ａおよび羽根ガイ
ド部材５等のガイド構成により、互いに接触しないよう
に地板３と羽根押さえ４にて形成される空間内に配置さ
れることになる。

【００３４】換言すれば、ガイド壁３ｃ、３ｄを有する
地板３、ガイド壁４ａを有する羽根押さえ４および羽根
ガイド部材５等は、第１、第２羽根部材１、２の夫々が
接触することなく独立して移動できる空間を規定、形成
する移動空間形成手段を構成しているということができ
る。

【００３５】羽根駆動部材６は、略Ｖ字形状を有し、そ
の一辺に第１羽根部材１の長溝１ｂ内および第２羽根部
材２の長溝２ｂ内に嵌挿され、両羽根部材１、２の第１
ピン３ａあるいは第２ピン３ｂを中心とした回動移動を
制御する駆動ピン６ａが植立されている。

【００３６】他辺にはカム部材７に植立された伝達ピン
７ａが嵌挿される長溝６ｂが形成され、またＶ字形状の
中央部には回動軸６ｃが形成されている。

【００３７】カム部材７は、略円板形状を有すると共
に、羽根駆動部材６の長溝６ｂに嵌挿される伝達ピン７
ａ、駆動規制部材９と当接する当接面を形成するための
小径部７ｂを有している。

【００３８】また、カム部材７は、その中心部において
電磁駆動源８の出力軸８ａと連結され、電磁駆動源８の
回動動作に連動して上記出力軸８ａを中心とした回動動
作を行い、電磁駆動源８の駆動力を伝達ピン８ａを介し
て羽根駆動部材６に伝達する駆動力伝達手段として機能
する。

【００３９】駆動規制手段を構成する駆動規制部材９
は、カム部材７の小径部７ｂにより形成された一対の当
接面７ｂａ、７ｂｂと当接する端部９ａ、９ｂを有し、
カム部材７の回動範囲を規制している。

【００４０】なお、駆動規制部材９による回動の規制範
囲については、図示例では約３０度に構成していたが、
かかる角度に限定されることはなく、本発明において
は、第１、第２羽根部材１、２と羽根駆動部材６との動
作関係等を考慮して１８０度未満の適宜の角度に設定さ
れることになる。

【００４１】以上述べたような第１、第２羽根部材１、
２および地板３等の各構成により本発明による赤外線セ
ンサ装置のチョッパ装置が構成されることになる。

【００４２】焦電型センサ１０は、地板３の所定開口３
ｅ、羽根押さえ４の所定開口４ｂおよびレンズ１１を介
して形成される光軸Ｌ上に配置され、第１、第２羽根部
材１、２の開放状態設定時上記各開口を介して入射され
る赤外線を検知する。

【００４３】以下、上記のような構成からなる本発明に
よる赤外線センサ装置の動作について説明する。

【００４４】図１に図示した第１、第２羽根部材１、２
が地板３等の所定開口３ｅの前方で互いに重なり、外部
からの赤外線のレンズを介しての焦電型センサ１０への
入射を遮断している開口閉鎖状態において、今、電磁駆
動源８が時計方向への回動動作を開始すると、カム部材
７が連動して同方向に回動し、その回動駆動力は、伝達
ピン６ａおよび長溝６ｂを介して羽根駆動部材６に伝達
される。

【００４５】よって羽根駆動部材６は、回動軸６ｃを中
心として反時計方向に回動し、駆動ピン６ａが嵌挿され
ている長溝１ｂ、２ｂを介して第１、第２羽根部材１、
２を、夫々反時計方向、時計方向に、第１、第２ピン３
ａ、３ｂを中心として回動させる。

【００４６】第１、第２羽根部材１、２の図示状態から
の上述した回動動作は、詳述するまでもなく、夫々の開
口形成部１ａ、２ａによって開口が徐々に形成されてゆ
く動作となり、また、かかる第１、第２羽根部材１、２
の回動動作は、カム部材７の当接面７ｂａが駆動規制部
材９の端部９ａと当接するまで行われ、最終的には地板
３の所定開口３ｅの前方に第１、第２羽根部材１、２に
より形成された適宜開口が位置した図２に示した開口開
放状態が設定される。

【００４７】なお、第１、第２羽根部材１、２の回動動
作は、図３からも明らかなように、第１、第２、第３ガ
イド壁３ｃ、３ｄ、４ａ、羽根ガイド部材５等と夫々の
羽根部材１、２との関係により、互いに独立して、すな
わち互いに接触することなく行われることになる。

【００４８】一方、図２に示した開口開放状態におい
て、先の場合とは逆に電磁駆動源８が反時計方向に駆動
されると、先の場合同様、カム部材７が連動して同方向
に回動し、電磁駆動源８の回動駆動力を羽根駆動部材６
に伝達される。

【００４９】よって、先の場合とは逆に、羽根駆動部材
６は、回動軸６ｃを中心として時計方向に回動し、第
１、第２羽根部材１、２を、夫々時計方向、反時計方向
に、第１、第２ピン３ａ、３ｂを中心として回動させ
る。

【００５０】第１、第２羽根部材１、２の図２に示した
状態からの上述した回動動作は、夫々の開口形成部１
ａ、２ａによって形成していた開口を徐々に閉鎖してゆ
く動作となり、また、かかる第１、第２羽根部材１、２
の回動動作は、カム部材７の当接面７ｂｂが駆動規制部
材９の端部９ｂと当接するまで行われ、最終的には地板
３の所定開口３ｅの前方で第１、第２羽根部材１、２が
重なり合い、適宜開口を閉鎖した図１に示した開口閉鎖
状態が設定される。

【００５１】なお、かかる第１、第２羽根部材１、２の
回動動作も、先の場合同様、互いに独立して、すなわち
互いに接触することなく行われることはもちろんであ
る。

【００５２】以上述べたように、本発明においては、カ
ム部材７の駆動規制部材９による回動規制範囲内の往復
回動動作により第１、第２羽根部材１、２を往復動作さ
せ、これにより赤外線が通過する適宜開口の開閉制御が
なされるように、駆動ピン６ａ、長溝１ｂ、２ｂ等が設
計され、さらに第１、第２羽根部材１、２の往復動作
は、移動空間形成手段により互いに接触することなく独
立して行われるようになされている。

【００５３】

【発明の効果】本発明による赤外線センサ装置は、上述
したように羽根駆動部材の回動範囲を規制しているから
構成されるため、駆動源として回転動作するモ−タでは
ない電磁駆動源を採用することができ、発熱の抑制およ
び耐久性にすぐれた赤外線センサ装置を得ることができ
る効果を有している。

【００５４】また、チョッパ装置における複数の羽根部
材を、移動空間規制手段によって規定、形成された空間
内を移動させることから、夫々が接触することなく移動
できることになり、摩擦音等の不要音や振動を発生する
ことはなく、また羽根部材の帯電による動作不安定を生
じる恐れもない効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による赤外線センサ装置の一実施例にお
ける開口閉鎖状態を示す要部略正面図

【図２】同実施例の開口開放状態を示す要部略正面図

【図３】同実施例の要部略断面図

【図４】同実施例の要部略底面図

【符号の説明】

１ 第１羽根部材 ２ 第２羽根部材 ３ 地板 ４ 羽根押さえ ５ 羽根ガイド部材 ６ 羽根駆動部材 ７ カム部材 ８ 電磁駆動源 ９ 駆動規制部材 １０ 焦電型センサ １１ レンズ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01J 1/02 - 1/04 G01J 5/02 G01J 5/62 G02B 26/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焦電型センサと、チョッパ装置とを有する
   赤外線センサ装置であって、焦電型センサは地板に装着
   されると共にセンサに入射された赤外線の変化に応じて
   電気信号を発生するセンサであり、チョッパ装置は複数
   の羽根部材と、羽根駆動部材と、駆動規制手段と、駆動
   源と、駆動力伝達手段と、移動空間形成手段とを含み、
   焦電型センサへの赤外線の入射状態を制御するものであ
   り、複数の羽根部材は赤外線の入射方向に焦電型センサ
   に向かって順次、地板に設けられた異なる回動軸を中心
   に回動できるように、かつ閉時に大部分が重なり合うよ
   うに配置された第１羽根部材と第２羽根部材とからな
   り、夫々が連動して互いに逆方向の回動往復動作を行う
   ことにより赤外線が通過する適宜開口の開閉動作を行
   い、羽根駆動部材は、動作することにより第１、第２の
   羽根部材を互いに逆方向に連動して回動往復動作させる
   ように、第１、第２羽根部材の両者と連結され、駆動源
   は羽根駆動部材を１８０度未満の所定範囲で回動往復動
   作させる駆動力を出力し、駆動力伝達手段は駆動源の駆
   動力を羽根駆動部材に伝達し、駆動規制手段は駆動力伝
   達手段と当接することにより当該駆動力伝達手段の作動
   範囲を制限して羽根駆動部材への駆動力の伝達を制御す
   る複数の端部を備え、羽根駆動部材の回動動作を１８０
   度未満の所定範囲の回動往復動作となるように規制する
   ものであり、移動空間形成手段は、第１、第２羽根部材
   の回動軸が設けられると共に第１羽根部材の焦電型セン
   サ側の一面をガイドする第１ガイド壁および第２羽根部
   材の焦電型センサ側の一面をガイドする第２ガイド壁を
   有する地板と、第１羽根部材の焦電型センサ側の一面と
   は反対側の他面をガイドする第３ガイド壁を有する羽根
   押さえと、羽根地板の第１、第２ガイド壁が設けられた
   面上に固着され第２羽根部材の焦電型センサ側の一面の
   内の第２ガイド壁にてガイドされる部分とは異なる部分
   をガイドするガイド面を有する羽根ガイド部材とからな
   り、羽根押さえと羽根地板間に、第１、第２の羽根部材
   の夫々が接触することなく独立して移動できる空間を規
   定、形成するものであり、羽根駆動部材は駆動源の駆動
   力が駆動力伝達手段を介して伝達されることにより駆動
   規制手段によって規制される所定範囲の回動往復動作を
   行い、第１、第２の羽根部材は羽根駆動部材の所定範囲
   の回動往復動作に連動して互いに逆方向に回動往復動作
   し、移動空間形成手段によって形成された移動空間内を
   互いに逆方向に回動往復移動して適宜開口の開閉動作を
   行う赤外線センサ装置。