JP3580113B2 - 赤外線センサおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外線センサおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで人体検知センサ等の赤外線センサには、検知範囲を広くする等所要の検知エリアを確保するため、検知素子（焦電素子）の前面にレンズや反射鏡を使用していた。
ところが、これらのレンズおよび反射鏡はその必要な特性の点から、それぞれの基材に異なる材質が使用された別部品であった。すなわちレンズには高密度ポリエチレンまたは人体が発する赤外線波長の透過率の高いプラスチック材料が使用され、反射鏡はＡＢＳ樹脂または表面平滑性およびめっき性の良好なプラスチック材料で基材を形成し、その反射面にめっき処理によりＣｒ薄膜または赤外線反射率の高い平滑な金属薄膜を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レンズおよび反射鏡基材が異材質であるためそれらの成形収縮率が異なり、このため場合によっては赤外線センサの感度を低下したり、別部品であるため部品取扱い上の工数を要する等の問題があった。
また反射鏡基材に赤外線反射金属薄膜を形成するためのめっき処理は、処理工程が多工程にわたるため処理時間が長く、また湿式工法のため環境保全には多くの工数を要するという問題があった。
【０００４】
さらにＣｒよりも赤外線反射率の高いＣｕ、Ａｌ等の高赤外線反射金属薄膜を形成した場合、その易被酸化性から高赤外線反射金属薄膜が酸化され、赤外線反射率が低下し、そのため赤外線センサの感度低下を招くという問題があった。また酸化を防ぐために金属薄膜上にトップコートを形成すると、処理工程を増加させる上にトップコートにより赤外線反射率が低下するため、実用上赤外線センサとして使用することは不可能であった。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、感度低下を防止し、組立時の取扱いが簡単な赤外線センサおよびその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の赤外線センサは、赤外線検知素子の前面にレンズおよび反射鏡を配置してなる赤外線センサにおいて、
前記レンズは底面が開口した中空部を有しその開口につば部を有し、前記反射鏡は基板部および前記基板部上に設けられて前記レンズの中空部に入ることができる反射鏡基材を有し、前記反射鏡基材の表面に反射膜を形成したものであり、
前記反射鏡基材が前記レンズの中空部に入り込んで前記つば部と前記基板部とが重ね合わせすることができるように前記つば部と前記基板部とを連結する、ヒンジ部の付いた複数のブリッジを有し、
前記レンズ、前記基板部および前記反射鏡基材、ならびに前記複数のブリッジが樹脂により一体に形成されたものである。
【０００７】
請求項１記載の赤外線センサによれば、レンズおよび反射鏡基材が同材質であるためそれらの成形収縮率が同じであり、一体型にすることで組立時の位置決め精度が高くなり、赤外線センサの感度を低下させることがなくなり、別部品と比べて組立時の取扱いが容易になる。また１部品にできるために成形を１工程に削減できる。
また、反射鏡にレンズを被せるような小形化できる配置での成形は金型構造上不可能であるが、反射鏡とレンズを横並びにしてブリッジを介して繋げる構造をとり、かつ結晶性樹脂である高密度ポリエチレン樹脂の特性を生かしてブリッジをヒンジ構造にすることにより、簡単に折り曲げて反射鏡にレンズを被せることができる。
【００１０】
請求項２記載の赤外線センサの製造方法は、請求項１記載の赤外線センサの製造方法あって、前記反射鏡基材の表面を研磨された金型によって成形し、前記反射膜をＰＶＤにより成膜することを特徴とするものである。
請求項２記載の赤外線センサの製造方法によれば、ＰＶＤにより成膜されるため処理工程が１工程で済み処理時間が短く、ＰＶＤは乾式工程であるため環境保全には適している。
【００１１】
請求項３記載の赤外線センサの製造方法は、請求項１記載の赤外線センサの製造方法あって、前記反射鏡基材の表面を形成する金型内に反射面形成用の金属膜を予め位置決めし、前記反射鏡基材の成形時に前記反射鏡基材の表面に前記金属膜を接着することを特徴とするものである。
請求項３記載の赤外線センサの製造方法によれば、成形によって反射鏡基材と金属膜が接着されるため、めっきによる表面処理工程が不要となり、環境保全には適している。
【００１２】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法は、請求項１記載の赤外線センサの製造方法あって、前記反射鏡基材の表面を形成する金型内に反射面形成用の金属膜を予め位置決めし、前記反射鏡基材の成形時に前記反射鏡基材の表面部に前記金属膜を前記高密度ポリエチレン樹脂によりサンドイッチ状に挾み込むことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法によれば、反射鏡基材の表面部に反射鏡基材と同材質の高密度ポリエチレン樹脂で金属膜を挾み込むサンドイッチ構造であるため、赤外線反射率をほとんど低下させることなく、高赤外線反射金属薄膜の酸化を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態を図１から図４により説明する。図１は、赤外線センサを示し、赤外線検知素子１の前面にレンズ２および反射鏡３を配置している。矢印は赤外線検知素子１に入射する赤外線であり、レンズ２の集光作用および反射鏡３の反射により例えば焦電型素子などの赤外線検知素子１に赤外線を集光し、感度を高めている。反射鏡３は赤外線センサの取付面に平行に近い赤外線例えば人体が発する５〜１５μｍの赤外線を効率よく反射して検知素子に到達させる。
【００１５】
図２および図３は、レンズ２および反射鏡３を示し、例えば高密度ポリチエレン樹脂等の樹脂によりレンズ２および反射鏡基材３ａを一体に形成し、反射鏡基材３ａの表面に反射膜３ｂを形成している。実施の形態では、レンズ２および反射鏡基材３ａはヒンジ構造を有する例えば２本以上のブリッジ４を介して繋がっており、レンズ２および反射鏡基材３ａが相離れた図２および図３に示す展開状態から矢印Ａのように両者が重なるようにブリッジ４のヒンジ部４ａを折り曲げることにより、図１に示すようなレンズ２および反射鏡基材３ａを所定の位置関係に配置している。
【００１６】
反射鏡基材３ａの部分は、取付部となる長方形状の基板部５と、基板部５の長手方向の中心に平面視で短手方向に対向するように突設された一対の側板６とで反射鏡支持本体が形成されている。反射鏡基材３ａは一対の側板６の対向面間に架設されて両者で断面逆ハの字形をなす板状に形成されている。ブリッジ４は基板部５の長手方向の一端に連接し、ヒンジ部４ａは薄肉により形成されて一定位置で折曲げできるようにしている。レンズ２は底面が開口した略中空台形状であり、底面は長方形状でつば部２ｂが周縁に形成され、長手方向の一端にブリッジ４の他端を連接している。レンズ２の中空部２ａは側板６と同方向に向き、内天面および内側面が例えば凸形などの集光レンズとなっている。ヒンジ部４ａを矢印Ａの方向に折り曲げると、基板部５とつば部２ｂが相重なり、レンズ２の中空部内に反射鏡３が位置して図１に示すようにレンズ２が反射鏡３に重なる。なお、反射鏡支持本体は一対の側板に代えて角筒部に形成しその内側の長手方向間に反射鏡基材３ａを架設してもよい。
【００１７】
このように、レンズ２および反射鏡３は図１等に示すようにブリッジ４を介して繋がっており、１部品として射出成形により金型内で１ショットで形成される。レンズ２および反射鏡基材３ａの一体型成形品の材質は、赤外線の透過率の高い高密度ポリチエレン樹脂であれば特に限定しない。また成形法は射出法以外にも、圧縮成形、真空成形、注型などがあるがレンズ２および反射鏡３の形状を精度よく再現できる方法であれば特に限定しない。
【００１８】
またブリッジ４には前記したように薄肉によるヒンジ構造が設けられており、組立時にヒンジ部４ａを折り曲げることによりレンズ２の内側に反射鏡３が配置され、所要の赤外線配光が得られるような構造になっている。この場合に、ブリッジ４は折曲げ方向以外への剛性を考慮して２本以上設けるものとし、反射鏡基材３ａの反射面３ｂがレンズ外面２ｃと同じ方向を向いていて、かつレンズ２および反射鏡３が折曲げ時に所要の位置に配置される構造であれば、レンズ２および反射鏡３の位置関係はとくに限定しない。
【００１９】
レンズ２の中空部２ａの内面に形成されるレンズ面形状は、所要の赤外線配光が得られるよう非球面形状に成形され、そのレンズ面は鏡面に仕上げられている。反射鏡３は一部のレンズ２により配光された赤外線を焦電型素子に集光させる反射面３ｂとレンズ２を取付けるための基板部５等の構造体から構成される。反射面３ｂは、所要の配光が得られるような角度に設計されており、所要の赤外線反射率が得られるように成形により鏡面に仕上げられる。その反射面３ｂに反射膜としてＰＶＤ（Ｐｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） により直接赤外線反射率の高い高赤外線反射金属膜を形成する。
【００２０】
図４に反射鏡３の構成図を示す。反射鏡基材３ａの表面に形成される反射膜である金属膜３ｃはＣｒを用いている。高赤外線反射金属膜３ｃの膜厚および層数は所定の光学特性が得られるものであれば何等限定しない。例えば図５に示す別の実施の形態では高赤外線反射金属膜３ｃの層数が反射鏡基材３ａの表面に形成されたＣｕとその上に形成されたＣｒからなる２層になっている。高赤外線反射金属膜３ｃの材質としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｔ等が用いられるが、所定の光学特性が得られるものであれば何等限定しない。また高赤外線反射金属膜３ｃを形成するＰＶＤには真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ビーム法などがあるが何等限定しない。
【００２１】
この場合、反射鏡３の製造方法として、反射鏡基材３ａの表面を例えば表面粗さ略１μｍ以内に研磨された金型によって成形し、金属膜３ｃをＰＶＤにより成膜するのが好ましい。
この実施の形態によれば、レンズ２および反射鏡基材３ａが同材質であるためそれらの成形収縮率が同じであり、一体型にすることで組立時の位置決め精度が高くなり、赤外線センサの感度を低下させることがなくなり、別部品と比べて組立時の取扱いが容易になる。また１部品にできるために成形を１工程に削減できる。
【００２２】
また反射鏡３にレンズ２を被せるような小形化できる配置での成形は金型構造上不可能であるが、反射鏡３とレンズ２を横並びにしてブリッジ４を介して繋げる構造をとり、かつ結晶性樹脂である高密度ポリエチレン樹脂の特性を生かしてブリッジ４を薄肉のヒンジ構造にすることにより、簡単に折り曲げて反射鏡３にレンズ２を被せることができる。またレンズ２および反射鏡基材３ａが１本のブリッジ４で繋がっている場合、成形時または組立時に横ぶれやねじれを起こすおそれがある。しかし２本以上にすると横方向の剛性が増すため横ぶれやねじれを起こさなくなる。
【００２３】
さらに、反射膜がＰＶＤにより成膜されるため処理工程が１工程で済み処理時間が短く、ＰＶＤは乾式工程であるため環境保全には適している。
この発明の第２の実施の形態を図６および図７により説明する。この赤外線センサは、第１の実施の形態において、ヒンジ部４ａを基板部５およびつば部２ｂの長手方向ではなく短手方向に繋いだものであり、その他は第１の実施の形態と同様である。
【００２４】
第１の実施の形態および第２の実施の形態の反射鏡の製造方法として、反射鏡基材３ａの表面を形成する金型内に反射面形成用の反射膜となる金属膜３ｃを予め位置決めし、反射鏡基材３ａの成形時に反射鏡基材３ａの表面に金属膜３ｃを接着する。これにより、成形によって反射鏡基材３ａと金属膜３ｃが接着されるため、めっきによる表面処理工程が不要となり、環境保全には適している。
【００２５】
また別の実施の形態の反射鏡の製造方法として、反射鏡基材３ａの表面を形成する金型内に反射面形成用の金属膜３ｃを予め位置決めし、高密度ポリエチレン樹脂からなる反射鏡基材３ａの成形時に反射鏡基材３ａの表面部に金属膜３ｃを高密度ポリエチレン樹脂によりサンドイッチ状に挾み込むものである。
図８は金属膜３ｃとしてＮｉをサンドイッチ状に挾み込んだものであり、３ｅは金属膜３ｃの表面の高密度ポリエチレン樹脂である。
【００２６】
図９は同様に金属膜３ｃとしてＣｕをサンドイッチ状に挾み込んだものである。
これらの実施の形態によれば、反射鏡基材３ａの表面部に反射鏡基材３ａと同材質の高密度ポリエチレン樹脂３ｅで金属膜３ｃを挾み込むサンドイッチ構造であるため、赤外線反射率をほとんど低下させることなく、高赤外線反射金属薄膜３ｃの酸化を防止することができる。
【００２７】
この発明の第３の実施の形態を適用したセンサリモコンを図１０から図２９に示す。すなわち、このセンサリモコンは、図１０（ｂ）に符号１０で示すように照明器具１１から離れた位置に配置し、人１３の発する赤外線を検知するものである。１２は斜線で示すセンサリモコン１０の検知エリア、１４はセンサリモコン１０の送信信号、１５は照明器具１１により照明される空間である。図１０（ａ）に示すように赤外線センサ１０′を照明器具１１に設けた器具・センサ一体型の場合には、検知エリア１２が照明器具１１の近くに制限されるが、この実施の形態では検知範囲が広くなる。また省施工、省配線、センサ器具のＭＴ化、検知範囲設定の自由度向上等の利点がある。
【００２８】
図１１は例えば内玄関などのような複数の照明器具１１ａ、１１ｂをセンサリモコン１０により操作する例である。なお、傾斜天井にも対応可能であり、照明器具１１ａ、１１ｂを個別に制御することも可能である。
図１２はセンサリモコンの分解斜視図である。５０は例えば板金で形成した取付台であり、５１はその鉤状の取付部、５２は取付台樹脂である。５３は下カバーであり、５４は取付部５１に係止する開口、５５は下カバー５３に取付けられたプリント基板で、赤外線検知素子１を実装している。
【００２９】
５６は複数の方向に向けた例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた複数の赤外線、超音波、光線等の送信素子、５７はプリント基板５５に実装されたセンサ制御用のスイッチ、５８は各種のマニュアル操作用のスイッチ群である。
５９は下カバー５３に被さる上カバー、６０は赤外線放射素子を露出させる開口、６１はその開口６０を覆う投光カバー、６２は赤外線検知素子１の前側に位置する第１の実施の形態等に示したレンズ２および反射鏡３からなる集光部材、６３はスイッチ５７を操作するための樹脂ボタン、６４はスイッチ群５８を操作するためのスイッチ孔、６５は例えば４個の単３のアルカリ電池である。７８は樹脂製の操作つまみでスイッチ群５８に並べて設けた回転式制御手段のつまみである。
【００３０】
６６は上カバー５９の表面を開閉するパネルであり、上カバー５９の下端部で軸（図示せず）により回動自在に連結されている。６７は樹脂製の操作ボタン６３の露出孔、６８は集光部材６２のセンサ化粧シートである。
図１３はセンサリモコンの送信素子５６の信号である赤外線等を受信する受信器であり、受光部（同図（ａ））と電源部（同図（ｂ）からなっている。７０は受光ケース、７１はＣｄＳカバー、７２は充電部保護カバー、７３はテープ電線、７４は取付部、７６は電源部のプリント基板、７７は放熱板である。この受信器は前記した照明器具などの制御対象器具に取付けられるが、場合によってはその器具等と分離して設けられてもよい。
【００３１】
図１４はパネル６６を閉じた状態のセンサリモコンの正面を示し、図１５はセンサリモコンのパネル６０、上カバー５９、投光カバー６１を正面から透かしてみている。送信素子５６は７個を横一列に並べ、それぞれ図１８に示すように上向きに配置するとともに、中央のものをほぼプリント基板５５に垂直に配置し、その両側のものを互いに約９０度外向きとなるように傾斜し、さらにその両外側のものを互いに約１１０度外向きとなるように傾斜し、さらにその両外側のものを互いに約１３０度外向きとなるように傾斜している。これにより水平方向の検知エリアを約１７０〜１８０°を得るようにしている。８０は電池電極の導電板であり、プリント基板５５に配線される。
【００３２】
図１６はセンサリモコンの横断面であり、集光部材６２と赤外線検知素子１との配置関係を示し、また操作ボタン６３とスイッチ５７との位置関係を示している。図１７はセンサリモコンの底面を示している。図１８はセンサリモコンの縦断面を示し、各赤外線放射素子５６が例えば約４５度上向きに傾斜して、天井に位置する照明器具の受信器に向けて送信する。８１はパネル６０の回転軸である。図１９はセンサリモコンを側面を示している。
【００３３】
図２０から図２６は集光素子６２を示し、第１の実施の形態等と共通する部分に同一符号を付している。４５は位置決め突起、４６は取付孔である。また図２０の一部を拡大した図２４および図２５に示すレンズ２において、３０、３１は中空部２ａの内天面の中央に形成されたレンズ部、３２、３２は内天面の両側にそれぞれ対称に形成されたレンズ部、３５〜３８はそれぞれ内側面に対称に形成されたレンズ部ある。図２４および図２５に示すようにレンズ部のいずれも黒丸印は主点位置を示し、三角印は赤外線検知素子１の位置となる焦点位置Ｈを示している。ただしレンズ部３６、３８の焦点位置は図２６に示すように対向する反射面３ｂに対して焦点位置Ｈの対称位置Ｋとしている。また図２４および図２５において、焦点位置Ｈはレンズ部３０、３１の主点位置を含む平面上にあり、その平面に垂直な法線に対してレンズ部３３、３７の主点は例えば２７．５度傾斜し、同様にレンズ部３２、３５の主点は例えば５３．６度傾斜している。図２６のレンズ２の断面において、レンズ部３０、３１の主点と焦点位置Ｈとを結ぶ面に対して、レンズ部３２、３３と焦点位置Ｈとを結ぶ線は例えば２６．３度傾斜し、レンズ部３６、３８と焦点位置Ｈを結ぶ線は例えば５２．７度傾斜している。
【００３４】
図２７から図２９はこのようなレンズ２および反射鏡３による検知エリア１２の視野角を示す。図２７は検知エリア１２の外観を示し、図２８は平面的にみた検知エリア１２を斜線で示し、開き角Ｍ１ は約１７０度から１８０度の扇形をなしている。図２９（ａ）は斜線で示す検知エリア１２の上面の水平面に対する下方への傾斜角Ｍ２ が例えば６度、下面の下方傾斜角Ｍ３ が例えば３６度を示し、同図（ｂ）は水平方向の検知エリアの限界を説明するものでレンズ２の突出方向に対して両側への各開き角Ｍ４ が約８５度である例を示す。なおいずれもレンズ２の台形状の天面とその両側の傾斜面であって各角縁２ｆからある距離例えば１ｍｍ程度内側を入射範囲の境界としている。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１記載の赤外線センサによれば、レンズおよび反射鏡基材が同材質であるため、にそれらの成形収縮率が同じであり、一体型にすることで組立時の位置決め精度が高くなり、赤外線センサの感度を低下させることがなくなり、別部品と比べて組立時の取扱いが容易になる。また１部品にできるために成形を１工程に削減できる。
【００３６】
また、反射鏡にレンズを被せるような小形化できる配置での成形は金型構造上不可能であるが、反射鏡とレンズを横並びにしてブリッジを介して繋げる構造をとり、かつ結晶性樹脂である高密度ポリエチレン樹脂の特性を生かしてブリッジをヒンジ構造にすることにより、簡単に折り曲げて反射鏡にレンズを被せることができる。
【００３７】
請求項２記載の赤外線センサの製造方法によれば、ＰＶＤにより成膜されるため処理工程が１工程で済み処理時間が短く、ＰＶＤは乾式工程であるため環境保全には適している。
請求項３記載の赤外線センサの製造方法によれば、成形によって反射鏡基材と金属膜が接着されるため、めっきによる表面処理工程が不要となり、環境保全には適している。
【００３８】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法によれば、反射鏡基材の表面部に反射鏡基材と同材質の高密度ポリエチレン樹脂で金属膜を挾み込むサンドイッチ構造であるため、赤外線反射率をほとんど低下させることなく、高赤外線反射金属薄膜の酸化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図２】レンズおよび反射鏡の展開状態の側面図である。
【図３】その平面図である。
【図４】反射鏡の部分断面図である。
【図５】反射鏡の別の実施の形態の部分断面図である。
【図６】第２の実施の形態のレンズおよび反射鏡の展開状態の平面図である。
【図７】その側面図である。
【図８】反射鏡のさらに別の実施の形態の部分断面図である。
【図９】反射鏡のさらに別の実施の形態の部分断面図である。
【図１０】第３の実施の形態のセンサリモコンの配設位置と検知エリアを説明する説明図である。
【図１１】センサリモコンの送信範囲を示す説明図である。
【図１２】センサリモコンの分解斜視図である。
【図１３】送信信号の受信器の受光部（ａ）および電源部（ｂ）の斜視図である。
【図１４】センサリモコンの正面図である。
【図１５】センサリモコンの構成を示す正面図である。
【図１６】センサリモコンの横断面図である。
【図１７】センサリモコンの底面図である。
【図１８】センサリモコンの縦断面図である。
【図１９】センサリモコンの側面図である。
【図２０】（ａ）はレンズおよび反射鏡からなる集光部材の展開状態の正面図、（ｂ）はその反射鏡のＡ−Ａ線断面図である。
【図２１】その底面図である。
【図２２】レンズおよび反射鏡の組体の背面図である。
【図２３】図２０の側面図である。
【図２４】レンズの中央部の詳細図である。
【図２５】レンズの側面部の詳細図である。
【図２６】レンズの主点位置および焦点位置を示す説明図である。
【図２７】センサリモコンの視野角を示す説明図である。
【図２８】水平方向の視野角を示す説明図である。
【図２９】垂直方向の視野角を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 赤外線検知素子
２ レンズ
３ 反射鏡
３ｂ 反射面
３ｃ 金属膜（反射膜）
４ ブリッジ
４ａ ヒンジ部
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外線センサおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで人体検知センサ等の赤外線センサには、検知範囲を広くする等所要の検知エリアを確保するため、検知素子（焦電素子）の前面にレンズや反射鏡を使用していた。
ところが、これらのレンズおよび反射鏡はその必要な特性の点から、それぞれの基材に異なる材質が使用された別部品であった。すなわちレンズには高密度ポリエチレンまたは人体が発する赤外線波長の透過率の高いプラスチック材料が使用され、反射鏡はＡＢＳ樹脂または表面平滑性およびめっき性の良好なプラスチック材料で基材を形成し、その反射面にめっき処理によりＣｒ薄膜または赤外線反射率の高い平滑な金属薄膜を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レンズおよび反射鏡基材が異材質であるためそれらの成形収縮率が異なり、このため場合によっては赤外線センサの感度を低下したり、別部品であるため部品取扱い上の工数を要する等の問題があった。
また反射鏡基材に赤外線反射金属薄膜を形成するためのめっき処理は、処理工程が多工程にわたるため処理時間が長く、また湿式工法のため環境保全には多くの工数を要するという問題があった。
【０００４】
さらにＣｒよりも赤外線反射率の高いＣｕ、Ａｌ等の高赤外線反射金属薄膜を形成した場合、その易被酸化性から高赤外線反射金属薄膜が酸化され、赤外線反射率が低下し、そのため赤外線センサの感度低下を招くという問題があった。また酸化を防ぐために金属薄膜上にトップコートを形成すると、処理工程を増加させる上にトップコートにより赤外線反射率が低下するため、実用上赤外線センサとして使用することは不可能であった。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、感度低下を防止し、組立時の取扱いが簡単な赤外線センサおよびその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の赤外線センサは、赤外線検知素子の前面にレンズおよび反射鏡を配置してなる赤外線センサにおいて、
前記レンズは底面が開口した中空部を有しその開口につば部を有し、前記反射鏡は基板部および前記基板部上に設けられて前記レンズの中空部に入ることができる反射鏡基材を有し、前記反射鏡基材の表面に反射膜を形成したものであり、
前記反射鏡基材が前記レンズの中空部に入り込んで前記つば部と前記基板部とが重ね合わせすることができるように前記つば部と前記基板部とを連結する、ヒンジ部の付いた複数のブリッジを有し、
前記レンズ、前記基板部および前記反射鏡基材、ならびに前記複数のブリッジが樹脂により一体に形成されたものである。
【０００７】
請求項１記載の赤外線センサによれば、レンズおよび反射鏡基材が同材質であるためそれらの成形収縮率が同じであり、一体型にすることで組立時の位置決め精度が高くなり、赤外線センサの感度を低下させることがなくなり、別部品と比べて組立時の取扱いが容易になる。また１部品にできるために成形を１工程に削減できる。
また、反射鏡にレンズを被せるような小形化できる配置での成形は金型構造上不可能であるが、反射鏡とレンズを横並びにしてブリッジを介して繋げる構造をとり、かつ結晶性樹脂である高密度ポリエチレン樹脂の特性を生かしてブリッジをヒンジ構造にすることにより、簡単に折り曲げて反射鏡にレンズを被せることができる。
【００１０】
請求項２記載の赤外線センサの製造方法は、請求項１記載の赤外線センサの製造方法あって、前記反射鏡基材の表面を研磨された金型によって成形し、前記反射膜をＰＶＤにより成膜することを特徴とするものである。
請求項２記載の赤外線センサの製造方法によれば、ＰＶＤにより成膜されるため処理工程が１工程で済み処理時間が短く、ＰＶＤは乾式工程であるため環境保全には適している。
【００１１】
請求項３記載の赤外線センサの製造方法は、請求項１記載の赤外線センサの製造方法あって、前記反射鏡基材の表面を形成する金型内に反射面形成用の金属膜を予め位置決めし、前記反射鏡基材の成形時に前記反射鏡基材の表面に前記金属膜を接着することを特徴とするものである。
請求項３記載の赤外線センサの製造方法によれば、成形によって反射鏡基材と金属膜が接着されるため、めっきによる表面処理工程が不要となり、環境保全には適している。
【００１２】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法は、請求項１記載の赤外線センサの製造方法あって、前記反射鏡基材の表面を形成する金型内に反射面形成用の金属膜を予め位置決めし、前記反射鏡基材の成形時に前記反射鏡基材の表面部に前記金属膜を前記高密度ポリエチレン樹脂によりサンドイッチ状に挾み込むことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法によれば、反射鏡基材の表面部に反射鏡基材と同材質の高密度ポリエチレン樹脂で金属膜を挾み込むサンドイッチ構造であるため、赤外線反射率をほとんど低下させることなく、高赤外線反射金属薄膜の酸化を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態を図１から図４により説明する。図１は、赤外線センサを示し、赤外線検知素子１の前面にレンズ２および反射鏡３を配置している。矢印は赤外線検知素子１に入射する赤外線であり、レンズ２の集光作用および反射鏡３の反射により例えば焦電型素子などの赤外線検知素子１に赤外線を集光し、感度を高めている。反射鏡３は赤外線センサの取付面に平行に近い赤外線例えば人体が発する５〜１５μｍの赤外線を効率よく反射して検知素子に到達させる。
【００１５】
図２および図３は、レンズ２および反射鏡３を示し、例えば高密度ポリチエレン樹脂等の樹脂によりレンズ２および反射鏡基材３ａを一体に形成し、反射鏡基材３ａの表面に反射膜３ｂを形成している。実施の形態では、レンズ２および反射鏡基材３ａはヒンジ構造を有する例えば２本以上のブリッジ４を介して繋がっており、レンズ２および反射鏡基材３ａが相離れた図２および図３に示す展開状態から矢印Ａのように両者が重なるようにブリッジ４のヒンジ部４ａを折り曲げることにより、図１に示すようなレンズ２および反射鏡基材３ａを所定の位置関係に配置している。
【００１６】
反射鏡基材３ａの部分は、取付部となる長方形状の基板部５と、基板部５の長手方向の中心に平面視で短手方向に対向するように突設された一対の側板６とで反射鏡支持本体が形成されている。反射鏡基材３ａは一対の側板６の対向面間に架設されて両者で断面逆ハの字形をなす板状に形成されている。ブリッジ４は基板部５の長手方向の一端に連接し、ヒンジ部４ａは薄肉により形成されて一定位置で折曲げできるようにしている。レンズ２は底面が開口した略中空台形状であり、底面は長方形状でつば部２ｂが周縁に形成され、長手方向の一端にブリッジ４の他端を連接している。レンズ２の中空部２ａは側板６と同方向に向き、内天面および内側面が例えば凸形などの集光レンズとなっている。ヒンジ部４ａを矢印Ａの方向に折り曲げると、基板部５とつば部２ｂが相重なり、レンズ２の中空部内に反射鏡３が位置して図１に示すようにレンズ２が反射鏡３に重なる。なお、反射鏡支持本体は一対の側板に代えて角筒部に形成しその内側の長手方向間に反射鏡基材３ａを架設してもよい。
【００１７】
このように、レンズ２および反射鏡３は図１等に示すようにブリッジ４を介して繋がっており、１部品として射出成形により金型内で１ショットで形成される。レンズ２および反射鏡基材３ａの一体型成形品の材質は、赤外線の透過率の高い高密度ポリチエレン樹脂であれば特に限定しない。また成形法は射出法以外にも、圧縮成形、真空成形、注型などがあるがレンズ２および反射鏡３の形状を精度よく再現できる方法であれば特に限定しない。
【００１８】
またブリッジ４には前記したように薄肉によるヒンジ構造が設けられており、組立時にヒンジ部４ａを折り曲げることによりレンズ２の内側に反射鏡３が配置され、所要の赤外線配光が得られるような構造になっている。この場合に、ブリッジ４は折曲げ方向以外への剛性を考慮して２本以上設けるものとし、反射鏡基材３ａの反射面３ｂがレンズ外面２ｃと同じ方向を向いていて、かつレンズ２および反射鏡３が折曲げ時に所要の位置に配置される構造であれば、レンズ２および反射鏡３の位置関係はとくに限定しない。
【００１９】
レンズ２の中空部２ａの内面に形成されるレンズ面形状は、所要の赤外線配光が得られるよう非球面形状に成形され、そのレンズ面は鏡面に仕上げられている。反射鏡３は一部のレンズ２により配光された赤外線を焦電型素子に集光させる反射面３ｂとレンズ２を取付けるための基板部５等の構造体から構成される。反射面３ｂは、所要の配光が得られるような角度に設計されており、所要の赤外線反射率が得られるように成形により鏡面に仕上げられる。その反射面３ｂに反射膜としてＰＶＤ（Ｐｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） により直接赤外線反射率の高い高赤外線反射金属膜を形成する。
【００２０】
図４に反射鏡３の構成図を示す。反射鏡基材３ａの表面に形成される反射膜である金属膜３ｃはＣｒを用いている。高赤外線反射金属膜３ｃの膜厚および層数は所定の光学特性が得られるものであれば何等限定しない。例えば図５に示す別の実施の形態では高赤外線反射金属膜３ｃの層数が反射鏡基材３ａの表面に形成されたＣｕとその上に形成されたＣｒからなる２層になっている。高赤外線反射金属膜３ｃの材質としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｔ等が用いられるが、所定の光学特性が得られるものであれば何等限定しない。また高赤外線反射金属膜３ｃを形成するＰＶＤには真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ビーム法などがあるが何等限定しない。
【００２１】
この場合、反射鏡３の製造方法として、反射鏡基材３ａの表面を例えば表面粗さ略１μｍ以内に研磨された金型によって成形し、金属膜３ｃをＰＶＤにより成膜するのが好ましい。
この実施の形態によれば、レンズ２および反射鏡基材３ａが同材質であるためそれらの成形収縮率が同じであり、一体型にすることで組立時の位置決め精度が高くなり、赤外線センサの感度を低下させることがなくなり、別部品と比べて組立時の取扱いが容易になる。また１部品にできるために成形を１工程に削減できる。
【００２２】
また反射鏡３にレンズ２を被せるような小形化できる配置での成形は金型構造上不可能であるが、反射鏡３とレンズ２を横並びにしてブリッジ４を介して繋げる構造をとり、かつ結晶性樹脂である高密度ポリエチレン樹脂の特性を生かしてブリッジ４を薄肉のヒンジ構造にすることにより、簡単に折り曲げて反射鏡３にレンズ２を被せることができる。またレンズ２および反射鏡基材３ａが１本のブリッジ４で繋がっている場合、成形時または組立時に横ぶれやねじれを起こすおそれがある。しかし２本以上にすると横方向の剛性が増すため横ぶれやねじれを起こさなくなる。
【００２３】
さらに、反射膜がＰＶＤにより成膜されるため処理工程が１工程で済み処理時間が短く、ＰＶＤは乾式工程であるため環境保全には適している。
この発明の第２の実施の形態を図６および図７により説明する。この赤外線センサは、第１の実施の形態において、ヒンジ部４ａを基板部５およびつば部２ｂの長手方向ではなく短手方向に繋いだものであり、その他は第１の実施の形態と同様である。
【００２４】
第１の実施の形態および第２の実施の形態の反射鏡の製造方法として、反射鏡基材３ａの表面を形成する金型内に反射面形成用の反射膜となる金属膜３ｃを予め位置決めし、反射鏡基材３ａの成形時に反射鏡基材３ａの表面に金属膜３ｃを接着する。これにより、成形によって反射鏡基材３ａと金属膜３ｃが接着されるため、めっきによる表面処理工程が不要となり、環境保全には適している。
【００２５】
また別の実施の形態の反射鏡の製造方法として、反射鏡基材３ａの表面を形成する金型内に反射面形成用の金属膜３ｃを予め位置決めし、高密度ポリエチレン樹脂からなる反射鏡基材３ａの成形時に反射鏡基材３ａの表面部に金属膜３ｃを高密度ポリエチレン樹脂によりサンドイッチ状に挾み込むものである。
図８は金属膜３ｃとしてＮｉをサンドイッチ状に挾み込んだものであり、３ｅは金属膜３ｃの表面の高密度ポリエチレン樹脂である。
【００２６】
図９は同様に金属膜３ｃとしてＣｕをサンドイッチ状に挾み込んだものである。
これらの実施の形態によれば、反射鏡基材３ａの表面部に反射鏡基材３ａと同材質の高密度ポリエチレン樹脂３ｅで金属膜３ｃを挾み込むサンドイッチ構造であるため、赤外線反射率をほとんど低下させることなく、高赤外線反射金属薄膜３ｃの酸化を防止することができる。
【００２７】
この発明の第３の実施の形態を適用したセンサリモコンを図１０から図２９に示す。すなわち、このセンサリモコンは、図１０（ｂ）に符号１０で示すように照明器具１１から離れた位置に配置し、人１３の発する赤外線を検知するものである。１２は斜線で示すセンサリモコン１０の検知エリア、１４はセンサリモコン１０の送信信号、１５は照明器具１１により照明される空間である。図１０（ａ）に示すように赤外線センサ１０′を照明器具１１に設けた器具・センサ一体型の場合には、検知エリア１２が照明器具１１の近くに制限されるが、この実施の形態では検知範囲が広くなる。また省施工、省配線、センサ器具のＭＴ化、検知範囲設定の自由度向上等の利点がある。
【００２８】
図１１は例えば内玄関などのような複数の照明器具１１ａ、１１ｂをセンサリモコン１０により操作する例である。なお、傾斜天井にも対応可能であり、照明器具１１ａ、１１ｂを個別に制御することも可能である。
図１２はセンサリモコンの分解斜視図である。５０は例えば板金で形成した取付台であり、５１はその鉤状の取付部、５２は取付台樹脂である。５３は下カバーであり、５４は取付部５１に係止する開口、５５は下カバー５３に取付けられたプリント基板で、赤外線検知素子１を実装している。
【００２９】
５６は複数の方向に向けた例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた複数の赤外線、超音波、光線等の送信素子、５７はプリント基板５５に実装されたセンサ制御用のスイッチ、５８は各種のマニュアル操作用のスイッチ群である。
５９は下カバー５３に被さる上カバー、６０は赤外線放射素子を露出させる開口、６１はその開口６０を覆う投光カバー、６２は赤外線検知素子１の前側に位置する第１の実施の形態等に示したレンズ２および反射鏡３からなる集光部材、６３はスイッチ５７を操作するための樹脂ボタン、６４はスイッチ群５８を操作するためのスイッチ孔、６５は例えば４個の単３のアルカリ電池である。７８は樹脂製の操作つまみでスイッチ群５８に並べて設けた回転式制御手段のつまみである。
【００３０】
６６は上カバー５９の表面を開閉するパネルであり、上カバー５９の下端部で軸（図示せず）により回動自在に連結されている。６７は樹脂製の操作ボタン６３の露出孔、６８は集光部材６２のセンサ化粧シートである。
図１３はセンサリモコンの送信素子５６の信号である赤外線等を受信する受信器であり、受光部（同図（ａ））と電源部（同図（ｂ）からなっている。７０は受光ケース、７１はＣｄＳカバー、７２は充電部保護カバー、７３はテープ電線、７４は取付部、７６は電源部のプリント基板、７７は放熱板である。この受信器は前記した照明器具などの制御対象器具に取付けられるが、場合によってはその器具等と分離して設けられてもよい。
【００３１】
図１４はパネル６６を閉じた状態のセンサリモコンの正面を示し、図１５はセンサリモコンのパネル６０、上カバー５９、投光カバー６１を正面から透かしてみている。送信素子５６は７個を横一列に並べ、それぞれ図１８に示すように上向きに配置するとともに、中央のものをほぼプリント基板５５に垂直に配置し、その両側のものを互いに約９０度外向きとなるように傾斜し、さらにその両外側のものを互いに約１１０度外向きとなるように傾斜し、さらにその両外側のものを互いに約１３０度外向きとなるように傾斜している。これにより水平方向の検知エリアを約１７０〜１８０°を得るようにしている。８０は電池電極の導電板であり、プリント基板５５に配線される。
【００３２】
図１６はセンサリモコンの横断面であり、集光部材６２と赤外線検知素子１との配置関係を示し、また操作ボタン６３とスイッチ５７との位置関係を示している。図１７はセンサリモコンの底面を示している。図１８はセンサリモコンの縦断面を示し、各赤外線放射素子５６が例えば約４５度上向きに傾斜して、天井に位置する照明器具の受信器に向けて送信する。８１はパネル６０の回転軸である。図１９はセンサリモコンを側面を示している。
【００３３】
図２０から図２６は集光素子６２を示し、第１の実施の形態等と共通する部分に同一符号を付している。４５は位置決め突起、４６は取付孔である。また図２０の一部を拡大した図２４および図２５に示すレンズ２において、３０、３１は中空部２ａの内天面の中央に形成されたレンズ部、３２、３２は内天面の両側にそれぞれ対称に形成されたレンズ部、３５〜３８はそれぞれ内側面に対称に形成されたレンズ部ある。図２４および図２５に示すようにレンズ部のいずれも黒丸印は主点位置を示し、三角印は赤外線検知素子１の位置となる焦点位置Ｈを示している。ただしレンズ部３６、３８の焦点位置は図２６に示すように対向する反射面３ｂに対して焦点位置Ｈの対称位置Ｋとしている。また図２４および図２５において、焦点位置Ｈはレンズ部３０、３１の主点位置を含む平面上にあり、その平面に垂直な法線に対してレンズ部３３、３７の主点は例えば２７．５度傾斜し、同様にレンズ部３２、３５の主点は例えば５３．６度傾斜している。図２６のレンズ２の断面において、レンズ部３０、３１の主点と焦点位置Ｈとを結ぶ面に対して、レンズ部３２、３３と焦点位置Ｈとを結ぶ線は例えば２６．３度傾斜し、レンズ部３６、３８と焦点位置Ｈを結ぶ線は例えば５２．７度傾斜している。
【００３４】
図２７から図２９はこのようなレンズ２および反射鏡３による検知エリア１２の視野角を示す。図２７は検知エリア１２の外観を示し、図２８は平面的にみた検知エリア１２を斜線で示し、開き角Ｍ１ は約１７０度から１８０度の扇形をなしている。図２９（ａ）は斜線で示す検知エリア１２の上面の水平面に対する下方への傾斜角Ｍ２ が例えば６度、下面の下方傾斜角Ｍ３ が例えば３６度を示し、同図（ｂ）は水平方向の検知エリアの限界を説明するものでレンズ２の突出方向に対して両側への各開き角Ｍ４ が約８５度である例を示す。なおいずれもレンズ２の台形状の天面とその両側の傾斜面であって各角縁２ｆからある距離例えば１ｍｍ程度内側を入射範囲の境界としている。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１記載の赤外線センサによれば、レンズおよび反射鏡基材が同材質であるため、にそれらの成形収縮率が同じであり、一体型にすることで組立時の位置決め精度が高くなり、赤外線センサの感度を低下させることがなくなり、別部品と比べて組立時の取扱いが容易になる。また１部品にできるために成形を１工程に削減できる。
【００３６】
また、反射鏡にレンズを被せるような小形化できる配置での成形は金型構造上不可能であるが、反射鏡とレンズを横並びにしてブリッジを介して繋げる構造をとり、かつ結晶性樹脂である高密度ポリエチレン樹脂の特性を生かしてブリッジをヒンジ構造にすることにより、簡単に折り曲げて反射鏡にレンズを被せることができる。
【００３７】
請求項２記載の赤外線センサの製造方法によれば、ＰＶＤにより成膜されるため処理工程が１工程で済み処理時間が短く、ＰＶＤは乾式工程であるため環境保全には適している。
請求項３記載の赤外線センサの製造方法によれば、成形によって反射鏡基材と金属膜が接着されるため、めっきによる表面処理工程が不要となり、環境保全には適している。
【００３８】
請求項４記載の赤外線センサの製造方法によれば、反射鏡基材の表面部に反射鏡基材と同材質の高密度ポリエチレン樹脂で金属膜を挾み込むサンドイッチ構造であるため、赤外線反射率をほとんど低下させることなく、高赤外線反射金属薄膜の酸化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図２】レンズおよび反射鏡の展開状態の側面図である。
【図３】その平面図である。
【図４】反射鏡の部分断面図である。
【図５】反射鏡の別の実施の形態の部分断面図である。
【図６】第２の実施の形態のレンズおよび反射鏡の展開状態の平面図である。
【図７】その側面図である。
【図８】反射鏡のさらに別の実施の形態の部分断面図である。
【図９】反射鏡のさらに別の実施の形態の部分断面図である。
【図１０】第３の実施の形態のセンサリモコンの配設位置と検知エリアを説明する説明図である。
【図１１】センサリモコンの送信範囲を示す説明図である。
【図１２】センサリモコンの分解斜視図である。
【図１３】送信信号の受信器の受光部（ａ）および電源部（ｂ）の斜視図である。
【図１４】センサリモコンの正面図である。
【図１５】センサリモコンの構成を示す正面図である。
【図１６】センサリモコンの横断面図である。
【図１７】センサリモコンの底面図である。
【図１８】センサリモコンの縦断面図である。
【図１９】センサリモコンの側面図である。
【図２０】（ａ）はレンズおよび反射鏡からなる集光部材の展開状態の正面図、（ｂ）はその反射鏡のＡ−Ａ線断面図である。
【図２１】その底面図である。
【図２２】レンズおよび反射鏡の組体の背面図である。
【図２３】図２０の側面図である。
【図２４】レンズの中央部の詳細図である。
【図２５】レンズの側面部の詳細図である。
【図２６】レンズの主点位置および焦点位置を示す説明図である。
【図２７】センサリモコンの視野角を示す説明図である。
【図２８】水平方向の視野角を示す説明図である。
【図２９】垂直方向の視野角を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 赤外線検知素子
２ レンズ
３ 反射鏡
３ｂ 反射面
３ｃ 金属膜（反射膜）
４ ブリッジ
４ａ ヒンジ部
Claims (4)
- 赤外線検知素子の前面にレンズおよび反射鏡を配置してなる赤外線センサにおいて、
前記レンズは底面が開口した中空部を有しその開口につば部を有し、前記反射鏡は基板部および前記基板部上に設けられて前記レンズの中空部に入ることができる反射鏡基材を有し、前記反射鏡基材の表面に反射膜を形成したものであり、
前記反射鏡基材が前記レンズの中空部に入り込んで前記つば部と前記基板部とが重ね合わせすることができるように前記つば部と前記基板部とを連結する、ヒンジ部の付いた複数のブリッジを有し、
前記レンズ、前記基板部および前記反射鏡基材、ならびに前記複数のブリッジが樹脂により一体に形成された赤外線センサ。 - 請求項１記載の赤外線センサの製造方法あって、前記反射鏡基材の表面を研磨された金型によって成形し、前記反射膜をＰＶＤにより成膜することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
- 請求項１記載の赤外線センサの製造方法あって、前記反射鏡基材の表面を形成する金型内に反射面形成用の金属膜を予め位置決めし、前記反射鏡基材の成形時に前記反射鏡基材の表面に前記金属膜を接着することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
- 請求項１記載の赤外線センサの製造方法あって、前記反射鏡基材の表面を形成する金型内に反射面形成用の金属膜を予め位置決めし、前記反射鏡基材の成形時に前記反射鏡基材の表面部に前記金属膜を前記高密度ポリエチレン樹脂によりサンドイッチ状に挾み込むことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
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