JP4151337B2 - 焦電型センサ及び焦電型センサ付照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集光レンズが赤外線を焦電素子の受光面に集光して被検知体を検知する焦電型センサ、及び、これにより制御される焦電型センサ付照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、人体のような被検知体から発せられた赤外線の変化量を検出する素子として、焦電素子と称されるものがその多くを占めている。この焦電素子を用いた焦電型センサは、防犯用侵入検知装置の他、照明等の機器の自動制御用として急速に普及しつつある。
【０００３】
図２２に示す如く、このような焦電型センサＳにおいては、集光レンズ１によって集光された赤外線を焦電素子２で検出し、この検出信号を増幅部23によって増幅し、更に、帯域フィルタ24によって不要な周波数成分を除去した後、増幅された検出信号と予め定められた閾値とを比較回路25で比較して、閾値よりも大きい場合には、出力回路27から検知出力信号が出力される。その際、遅延回路26では、検知出力信号が予め設定した時間（オフディレイ時間）だけ保存される。そして、負荷が照明器具である場合には、検知出力信号によって自動的にＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）制御される。
【０００４】
前記集光レンズ１によって集光される場合、この集光レンズ１によって、焦電素子２の受光面と同形状の検知視野、すなわち、検知ビームが構成され、人体のような被検知体がこの検知ビームを移動することにより、同焦電素子２へ入射する赤外線が急激に変化して大きな出力が得られるため、同被検知体を高感度で検出することができる。又、焦電型センサが、人体のような被検知体を検知可能な範囲、すなわち、その検知エリアを広い範囲とするためには、この検知エリア内に複数の検知ビームを配設すれば良い。そのため、集光レンズ１としては、複数のレンズで構成される多分割レンズが用いられ、特に、全方向型のレンズパターンを有するものが用いられる。
【０００５】
ここで、この種の焦電型センサにおける原理を、図２０、２１を用いて説明する。焦電型センサは、人体のような被検知体Ｍが検知ビーム５を通過することにより、この検知ビーム５内における背景と同被検知体Ｍとの温度差によって集光レンズ１等の光学系に入射する赤外線パワーが変化するものであり、この変化を検出することによって、同被検知体Ｍを検知するものである。
【０００６】
図２０は、人体である被検知体Ｍが単一の検知ビーム５を通過した場合の検出波形の一例を示した図である。図２０（ａ）は、被検知体Ｍが単一の検知ビーム５を通過する様子を示した図であり、図２０（ｂ）〜（ｄ）は、各々、低速、中速、高速で被検知体Ｍが検知ビーム５を通過した場合における比較回路25への入力信号を示した図である。これ等の波形は、焦電素子２、増幅部23及び帯域フィルタ24の周波数特性によって異なるものであるが、一般には、被検知体Ｍの動作が大きい程に信号の変化は大きくなる。そして、比較回路25では、このような信号波形と適切な閾値とを比較することにより、被検知体Ｍの検知を行うことができる。
【０００７】
図２１は、人体である被検知体Ｍが二つの検知ビーム５を通過した場合の検出波形の一例を示した図である。図２１（ａ）は、被検知体Ｍが二つの検知ビーム５を通過する様子を示した図であり、図２１（ｂ）〜（ｄ）は、各々、低速、中速、高速で被検知体Ｍが検知ビーム５を通過した場合における比較回路25への入力信号を示した図である。前記図２０に示した単一の検知ビーム５である場合に比べ、信号の振幅が大きくなっており、被検知体Ｍの検知をより容易に且つ確実に行うことができる。
【０００８】
そして、前記のような焦電型センサにおいて、本出願人は、侵入検知について無方向性の検知感度を有する「人体検知センサ」を、特開平９−２３００６０号公報として提案している。この「人体検知センサ」は、図２３に示す如く、検知エリア７内の検知ビーム５の配置を、検知エリア７の中央部及び中間部とこれを取り囲んでいる周辺部とで異ならせると共に、中央部及び中間部における検知ビーム５を、その大きさ及び間隔が一定となるように配置し、周辺部における検知ビーム５を、検知エリア７の中央をその中心８とする同心円上に配置する構成としたものである。
【０００９】
すなわち、この「人体検知センサ」では、焦電素子として、隣り合う受光面の極性が互いに異なるよう両側対に四つのエレメントを配設したものを用い、集光レンズとして、周辺部では同両側対に配設したエレメントに対応する四つの検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用いている。したがって、この「人体検知センサ」においては、中央部及び中間部で人体のわずかな動きや移動を検知することができる一方、周辺部ではいずれの方向から人体が侵入した場合であっても感度が等しくなるとされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−２３００６０号公報に示される従来の技術にあっては、侵入検知性能が十分には発揮されないという問題がある。すなわち、図２３に示すものにおいて、実際の人の侵入を想定した場合、四つの検知ビーム５でなる各パターンでの検知性能は同じであるにもかかわらず、Ａ方向の侵入検知性能とＢ方向の侵入検知性能とでは、異なった出力が得られることになる。これは、図２３に示す如く、周辺部における四つの検知ビーム５に関する中心点６と検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９と、両側対のエレメントに対応する両側の検知ビーム５を結ぶ直線10と、が直交しているために生じる問題である。
【００１１】
例えば、Ａ方向に人が侵入した場合には、図２４（ａ）に示す如く、まず、片側の極性の検知ビーム５にのみ被検知体Ｍが侵入されるため、同図下に示すような出力結果が得られる。これに対して、Ｂ方向に人が侵入した場合には、図２４（ｂ）に示す如く、両側の検知ビーム５に均等に被検知体Ｍが侵入されて、正負の極性に対し同時に略同じ熱変化量の入力が行われ、実際の出力は同図下に示すように打ち消し合うため、理論上は出力結果０となって、検知エリア７内に人の侵入があったにもかかわらず、本来の侵入検知性能が得られないという問題を生じるものである。
【００１２】
特に、天井付けの照明器具の自動制御用として、前記「人体検知センサ」が同照明器具に設けられる場合、この「人体検知センサ」付照明器具は部屋や廊下等の通路中央位置に施工されるため、この施工に際して、前記侵入検知性能が得られない方向とならないように、同照明器具の設置向きを調整して施工しなければならないという問題が生じるものでもある。
【００１３】
又、本出願人は、特開２０００−６５９５１号公報として、検知エリアの調整を行うことができる「人体センサー」も提供している。この「人体センサー」では、図２５に示す如く、壁面Ｋに設置固定された照明器具13の下端部分に焦電型センサＳ全体を回動自在に取り付けており、この焦電型センサＳ全体を回動させることで、図２６に示す如く、複数の検知ビーム５が配置される検知エリアを調整することができるものである。なお、図２６は、より遠くからの人の侵入が検知されるように、検知エリアの長手方向を人の侵入側（Ｂ方向側）に向けた場合における検知ビーム５のパターンを示している。
【００１４】
しかしながら、この「人体センサー」にあっても、図２６に示す如く、四つの検知ビーム５に関する中心点と検知エリアの中心とを結ぶ直線９と、両側対のエレメントに対応する両側の検知ビーム５を結ぶ直線10と、が直交することになるため、すなわち、侵入方向（Ｂ方向）に対して両側の検知ビーム５が人体検知入力を相互に打ち消す方向に配置されるため、検知ビーム５のパターンを侵入側に向けているにもかかわらず、本来の侵入検知性能が得られないという問題を生じるものである。
【００１５】
本発明は、上記従来の技術における問題を悉く解決するために発明されたもので、その課題は、任意の方向での侵入検知性能が向上される焦電型センサ及びそれによって施工も容易となる焦電型センサ付照明装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の焦電型センサは、集光レンズが被検知体から発せられる赤外線を焦電素子の受光面に集光してこの被検知体を検知する焦電型センサであって、焦電素子として隣り合う受光面の極性が互いに異なるよう両側対にエレメントを配設したものを用い、集光レンズとして同両側対に配設したエレメントに対応する複数の検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用い、同検知ビームに関する中心点と同検知エリアの中心とを結ぶ全ての直線と、同両側対のエレメントに対応する両側の検知ビームを結ぶ全ての直線と、が非平行となるように前記焦電素子と前記集光レンズとの両者の中央を結ぶ軸線回りにおける相互角度関係を設定してなる。
【００１７】
したがって、この場合、焦電素子として隣り合う受光面の極性が互いに異なるよう両側対にエレメントを配設したものを用い、集光レンズとして同両側対に配設したエレメントに対応する複数の検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用いているので、全方向に対応した侵入検知性能を得ることができる。
【００１８】
しかも、焦電素子と集光レンズとの中央軸線回りにおける相互角度関係を、前記検知ビームに関する中心点と前記検知エリアの中心とを結ぶ直線と、前記両側対のエレメントに対応する両側の検知ビームを結ぶ直線と、が直交しないように設定しているため、どの方向から侵入があっても、同両側の検知ビームのいずれか一方において先に検出され、検出信号同士の打ち消し合いがなくなって、本来の侵入検知性能を得ることができ、この侵入検知性能は無方向性となって向上される。
【００１９】
本発明の請求項２記載の焦電型センサは、上記請求項１記載の焦電型センサにおいて、焦電素子が四つのエレメントを配設したものであり、これに対応する四つの検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上で且つ等間隔となるようなレンズパターンの集光レンズであることを特徴とする。
【００２０】
したがって、この場合は特に、四つの検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上で且つ等間隔となるようなレンズパターンの集光レンズが用いられるため、無方向性の侵入検知性能がより向上される。
【００２１】
本発明の請求項３記載の焦電型センサは、上記請求項１又は２記載の焦電型センサにおいて、焦電素子が一体化されたプリント配線板と、このプリント配線板が取り付けられると共に同焦電素子を覆うように集光レンズが取り付けられる取り付け基体と、を備えたものであることを特徴とする。
【００２２】
したがって、この場合は特に、焦電素子がプリント配線板に一体化され、このプリント配線板及び同焦電素子を覆う集光レンズが取り付け基体に取り付けられるため、全体がコンパクトに納まる。
【００２３】
本発明の請求項４記載の焦電型センサは、上記請求項３記載の焦電型センサにおいて、プリント配線板に対し焦電素子が軸線回りに角度を変えて取着一体化されることで、同焦電素子と集光レンズとの相互角度関係が設定されるものであることを特徴とする。
【００２４】
したがって、この場合は特に、プリント配線板に対し焦電素子を軸線回りに角度を変えて取着一体化することによって、この焦電素子と集光レンズとの相互角度関係を適切に設定することができる。
【００２５】
本発明の請求項５記載の焦電型センサは、上記請求項３記載の焦電型センサにおいて、取り付け基体に対してプリント配線板が軸線回りに回動自在となるように取り付けられ、同プリント配線板を回動させることで、焦電素子と集光レンズとの相互角度関係が設定されるものであることを特徴とする。
【００２６】
したがって、この場合は特に、取り付け基体に対してプリント配線板が軸線回りに回動自在となるように取り付けられているので、このプリント配線板を回動させることによって、焦電素子と集光レンズとの相互角度関係を適切に設定することができ、その変化調整も容易に行うことができる。
【００２７】
本発明の請求項６記載の焦電型センサは、上記請求項４又は５記載の焦電型センサにおいて、取り付け基体に対して集光レンズが軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものであることを特徴とする。
【００２８】
したがって、この場合は特に、上記請求項４記載のものにおいて、取り付け基体に対し集光レンズが軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものであると、同集光レンズを回動させることによって、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようになる。又、上記請求項５記載のものにおいて、取り付け基体に対し集光レンズが軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものであると、この集光レンズと上記プリント配線板とを相互に回動させることによって、焦電素子と同集光レンズとの相互角度関係の設定及び変化調整が精度良くより容易に行われるようになると共に、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようにもなる。
【００２９】
本発明の請求項７記載の焦電型センサ付照明装置は、略半球形状の取り付け基体と集光レンズとで外殻全体を略球形状となした上記請求項３〜６のいずれか一つに記載の焦電型センサを、照明器具の下部に設けたセンサ保持部に、全方向回動自在となるように取り付けたことを特徴とする。
【００３０】
したがって、この場合、焦電型センサは、略半球形状の取り付け基体と集光レンズとでその外殻全体が略球形状となるため、この焦電型センサを照明器具の下部に設けたセンサ保持部に取り付けると全方向回動自在となり、ここで、同焦電型センサは照明器具と一体化されてコンパクトに納まり、しかも、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができ、侵入方向に対して検知エリアを大きく調整することができるようにもなる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１〜７は、本発明の請求項１〜４に対応した第一の実施形態である焦電型センサＳを示している。この焦電型センサＳは、図２（ａ）、図６に示す如く、集光レンズ１が被検知体Ｍから発せられる赤外線を焦電素子２の受光面３に集光してこの被検知体Ｍを検知するものである。
【００３２】
この場合に、図２（ｂ）に示す如く、焦電素子２として隣り合う受光面３の極性が互いに異なるよう両側対にエレメント４を配設したものを用い、集光レンズ１として、図１に示す如く、同両側対に配設したエレメント４に対応する複数の検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用いている。そして、前記検知ビーム５に関する中心点６と前記検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９と、前記両側対のエレメント４に対応する両側の検知ビーム５を結ぶ直線10と、が直交しないように、前記焦電素子２と前記集光レンズ１との両者の中央を結ぶ軸線回りにおける相互角度関係を設定している。なお、ここでは、検知ビーム５及びその集合である検知エリア７を、焦電素子２の受光面３と集光レンズ１を介して平行となる面でとらえている。
【００３３】
この実施形態の焦電型センサＳでは、焦電素子２が四つのエレメントを配設したものであり、これに対応する四つの検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上で且つ等間隔（１４等分角度で中心角α＝約25.7度）となるようなレンズパターンの集光レンズ１である。又、図２（ａ）に示す如く、焦電素子２が一体化されたプリント配線板11と、このプリント配線板11が取り付けられると共に同焦電素子２を覆うように集光レンズ１が取り付けられる取り付け基体12と、を備えている。そして、図３〜５に示す如く、プリント配線板11に対し焦電素子２が軸線回りに角度を変えて取着一体化されることで、同焦電素子２と集光レンズ１との相互角度関係が設定される。ここでは、集光レンズ１に対して焦電素子２をθ＝45度回転させた相互角度関係としている。
【００３４】
以下、この実施形態の焦電型センサＳを詳細に説明する。なお、焦電型センサＳの全体構成及びその動作原理については、上記従来の技術の欄で図２０〜２２を用いて説明した内容と同様になるので、ここではその説明を省略する。焦電型センサＳは、図２（ａ）に示す如く、略半球形状の取り付け基体12と集光レンズ１とで外殻全体が略球形状となる。焦電素子２は、図２（ｂ）に示す如く、隣り合った受光面３の電気特性が正負（＋−）逆特性となるように構成した四エレメントタイプのものであり、その出力は各エレメント４の出力を合成した一出力となる。そして、一つのエレメント４の受光面３の大きさは、一辺Ｌ１が 1.3mmの正方形状であり、各エレメント４の受光面３間のギャップＬ２も、縦方向、横方向共に 1.3mmとなっている。
【００３５】
集光レンズ１は全体が略ドーム形状となる多分割レンズであり、図３に示す如く、26分割の広角レンズである。この場合、中央部に配置された平面状の12分割レンズと、周辺部に配置されたドーム状の14分割レンズと、でなる。そして、中央部の12分割レンズは焦点距離が13.5mmで、図１に示す如く、各レンズによる四つの検知ビーム５は検知エリア７内の中央部で略格子状に配設される。又、周辺部の14分割レンズは焦点距離が16mmで、図１に示す如く、各レンズによる四つの検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上で且つ等間隔（１４等分角度で中心角α＝約25.7度）となるように配設される。
【００３６】
ここでは、検知エリア７の周辺部で周方向に等間隔にして計14個の中心点６が配置されており、各中心点６と検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９は計14本となる。そして、14本全ての直線９と全ての検知ビーム５の四辺とが非平行となっている。この場合、四つの検知ビーム５でなる略正方形状のパターンが検知エリア７の周辺部で周方向に計14個配設され、その向きは全て同方向であり、各パターンで両側に配置される対の検知ビーム５の中央を結ぶ直線10が全て前記各中心点６と検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９に対して非直角となる。
【００３７】
なお、焦電素子２及び集光レンズ１としては、上記従来の技術で説明した特開平９−２３００６０号公報に示されたものと同様のものを使用しているが、同集光レンズ１に対して同焦電素子２をθ＝45度回転させた相互角度関係とすることで、図１に示す如く、前記のような検知エリア７となる。この場合、集光レンズ１としては、前記特開平９−２３００６０号公報に示されたものに限定されるものでなく、全方向型のレンズパターンを有するものであれば良く、又、同集光レンズ１と焦電素子２との相互角度関係も45度に限定されるものではなく、前記中心点６と中心８とを結ぶ直線９が両側の検知ビーム５を結ぶ直線10に対して非直角となるような条件を満足する角度であれば良い。
【００３８】
ところで、集光レンズ１と焦電素子２との相互角度関係を適切に設定するに際しては、例えば、図３に示す如く、集光レンズ１に対して焦電素子２をθ＝45度回転させた状態とすれば良いものである。この場合、焦電素子２には、通常、図４に示す如く、正負の電源端子とセンサ出力端子の計三つの端子15が備わっており、この三つの端子15を介しプリント配線板11に対して45度の角度変位をもって結合一体化される。
【００３９】
ここでは、図５（ａ）、（ｂ）に示すようなプリント配線板11を使用することができる。すなわち、図５（ａ）に示すプリント配線板11では、前記焦電素子２の三つの端子15と対応する位置に小孔17を配置穿設し、この三つの小孔17を各々45度角度変位させた位置に更に三つの小孔17を配置穿設し、隣接する対の小孔17間を連続する三つの配線パターン16を配設している。この場合は、各端子15を小孔17に挿通接続すると共に、各端子15と配線パターン16とを各々電気的に接続させて、焦電素子２をプリント配線板11に対し45度の角度変位をもって結合一体化することができる。
【００４０】
又、図５（ｂ）に示すプリント配線板11では、前記プリント配線板11の隣接する対の小孔17を連続させたような略45度円弧状の三つの長孔18を配置穿設し、各長孔18の周縁部分に各々配線パターン16を配設している。この場合は、各端子15を長孔18に挿通接続すると共に、各端子15と配線パターン16とを各々電気的に接続させて、この状態のまま焦電素子２をプリント配線板11に対し45度の角度範囲で回動させることができ、これにより、同焦電素子２を同プリント配線板11に対し45度の角度変位をもって結合一体化することができ、集光レンズ１と同焦電素子２との相互角度関係の微調整を45度の角度範囲内で行うこともできる。
【００４１】
そして、図１、６に示す如く、検知エリア７内にＡ方向から人体である被検知体Ｍが侵入した場合、片側の検知ビーム５において先に検出され、検出信号同士が相互に打ち消し合うことはなく、本来の検知出力信号が出力される。又、図１のＡ方向以外であっても、いずれの方向（計14本ある直線９のいずれに沿った方向）からの侵入に対しても、直線９と両側対の検知ビーム５を結ぶ直線10とが直交しないため、すなわち、両側対の検知ビーム５のうち一方が他方よりも外側に位置ずれしているため、この外側に位置する検知ビーム５で先に検出されて、検出信号同士の打ち消し合いは防止される。
【００４２】
したがって、この実施形態の焦電型センサＳにおいては、焦電素子２として隣り合う受光面３の極性が互いに異なるよう両側対にエレメント４を配設したものを用いると共に、集光レンズ１として同両側対に配設したエレメント４に対応する複数の検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用いているので、全方向に対応した侵入検知性能を得ることができる。
【００４３】
しかも、焦電素子２と集光レンズ１との両者の中央を結ぶ軸線回りにおける相互角度関係を、前記検知ビーム５に関する中心点６と前記検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９と、前記両側対のエレメント４に対応する両側の検知ビーム５の中央を結ぶ直線10と、が直交しないように設定しているため、どの方向から侵入があっても、同両側の検知ビーム５のいずれか一方において先に検出され、検出信号同士の打ち消し合いはなくなり、局所的に発生する出力が弱となる方向の検知性能は改善されることとなって、本来得られるべき侵入検知性能が十分に発揮され、この侵入検知性能は無方向性となって向上される。
【００４４】
更に、この場合、四つの検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上で且つ等間隔となるようなレンズパターンの集光レンズ１が用いられているため、無方向性の侵入検知性能がより向上される。又、焦電素子２がプリント配線板11に一体化され、このプリント配線板11及び同焦電素子２を覆う略半球形状の集光レンズ１が同じく略半球形状の取り付け基体12に取り付けられるため、焦電型センサＳの外殻全体が略球形状となってコンパクトに納まり小型化される。
【００４５】
しかも、プリント配線板11に対し焦電素子２を軸線回りに角度を変えて取着一体化することにより、この焦電素子２と集光レンズ１との相互角度関係を前記検出信号同士の打ち消し合いが防止される適切な状態に設定することができる。そして、この場合は、一つのプリント配線板11に対し複数の角度変位にして焦電素子２を搭載実装することができ、同プリント配線板11は効率良く共用されることとなる。
【００４６】
又、この実施形態の焦電型センサＳは、図７に示す如く、天井付けの照明器具13に取り付けて施工することができる。この場合、照明器具13は天井面Ｔに取着固定されるもので、環状の蛍光ランプ19を有しており、この蛍光ランプ19の中央からセンサ保持部14が垂設され、このセンサ保持部14に焦電型センサＳが取り付け保持されて、同センサ保持部14の外側に前記蛍光ランプ19を覆う透明若しくは半透明のグローブ20が取り付けられている。そして、照明器具13の蛍光ランプ19は、焦電型センサＳの検知出力信号により自動的にＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）制御されるものである。
【００４７】
この場合には、前記の如く、焦電型センサＳが全方向に対応した侵入検知性能を確実に得ることができるものであるため、照明器具13の設置向きを考慮することなく、この照明器具13と共に同焦電型センサＳを天井面Ｔに対して容易に取着固定して施工することができる。
【００４８】
図８、９は、本発明の請求項１〜３、５に対応した第二の実施形態である焦電型センサＳを示している。この焦電型センサＳでは、取り付け基体12に対してプリント配線板11が軸線回りに回動自在となるように取り付けられ、同プリント配線板11を回動させることで、焦電素子２と集光レンズ１との相互角度関係が設定されるものである。この場合、取り付け基体12内に支持体21が回動自在に設置され、この支持体21上にプリント配線板11が取着固定され、同支持体21の周縁に突設される操作片22が同取り付け基体12の側壁開口から突出されており、この操作片22を外部から回動操作することによって、プリント配線板11と共に集光レンズ１に対する焦電素子２の相対角度を変化調整することができる。
【００４９】
したがって、この実施形態の焦電型センサＳにおいては、取り付け基体12に対してプリント配線板11が軸線回りに回動自在となるように取り付けられているので、このプリント配線板11を前記操作片22でもって回動させることにより、焦電素子２と集光レンズ１との相互角度関係を適切に設定することができ、その変化調整も容易に行うことができる。なお、それ以外は、上記第一の実施形態と同様に構成されており、同上記第一の実施形態におけると同様の作用効果が奏されるので、ここではその説明を省略する。
【００５０】
図１０、１１は、本発明の請求項１〜４、６に対応した第三の実施形態である焦電型センサＳを示している。この焦電型センサＳでは、取り付け基体12に対して集光レンズ１が軸線回りに回動自在となるように取り付けられている。この場合、焦電素子２が実装一体化されたプリント配線板11を集光レンズ１に対して回動しないように結合固定し、同集光レンズ１の下端部分に取り付け基体12を回動自在に取り付けている。ここでは、取り付け基体12が分割体12ａ、12ｂとして両側に分割形成されており、両分割体12ａ、12ｂ間に集光レンズ１の下端部分を挟持させた状態で両者を結合一体化することで、同取り付け基体12に同集光レンズ１の下端部分は回動自在に嵌合保持されている。
【００５１】
したがって、この実施形態の焦電型センサＳにおいては、上記第一の実施形態のものにあって、取り付け基体12に対し集光レンズ１が焦電素子２と一体となって軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものとなるので、同集光レンズ１を回動させることによって、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようになる。なお、それ以外は、上記第一の実施形態と同様に構成されており、同上記第一の実施形態におけると同様の作用効果が奏されるので、ここではその説明を省略する。
【００５２】
図１２は、本発明の請求項１〜３、５、６に対応した第四の実施形態である焦電型センサＳを示している。この焦電型センサＳでは、取り付け基体12に対して集光レンズ１が軸線回りに回動自在となるように取り付けられている。この場合には、上記第二の実施形態におけると同様に、取り付け基体12に対してプリント配線板11が軸線回りに回動自在となるようにも取り付けられている。
【００５３】
したがって、この実施形態の焦電型センサＳにおいては、上記第二の実施形態のものにあって、更に、取り付け基体12に対し集光レンズ１が軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものとなるので、この集光レンズ１と上記プリント配線板11とを同取り付け基体12に対し相互に回動させることによって、焦電素子２と同集光レンズ１との相互角度関係の設定及び変化調整が精度良くより容易に行われるようになると共に、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようにもなる。なお、それ以外は、上記第二の実施形態と同様に構成されており、同上記第二の実施形態におけると同様の作用効果が奏されるので、ここではその説明を省略する。
【００５４】
なお、図１３に示す如く、照明器具13の本体側の中央に焦電素子２を設置固定し、同照明器具13に回動自在に取り付けられるグローブ20の中央に前記焦電素子２に対向する集光レンズ１を設けることによっても、この集光レンズ１と同焦電素子２との両者の中央を結ぶ軸線回りにおける相互角度関係を変化調整することは可能である。この場合、照明器具13の本体に対してグローブ20を回動させることによって、このグローブ20に設けられる集光レンズ１が焦電素子２に対して回動されるものである。
【００５５】
ただし、この場合には、集光レンズ１がグローブ20に設けられるため、照明器具13とは別に焦電型センサとして単独に使用することができず、センサ装置としては大きくなってしまうという問題が生じる。又、集光レンズ１と焦電素子２との相互位置関係が精度良く保持されず、点滅時には、同焦電素子２にランプ光が入射してこの焦電素子２が誤動作し易いということで、確実な検知性能が得られ難くなるという問題も生じる。
【００５６】
図１４〜１９は、本発明の請求項７に対応した第五の実施形態である焦電型センサ付照明装置を示している。この焦電型センサ付照明装置は、略半球形状の取り付け基体12と集光レンズ１とで外殻全体を略球形状となした上記第一〜第四の実施形態のいずれか一つの焦電型センサＳを、照明器具13の下部に設けたセンサ保持部14に、全方向回動自在となるように取り付けたものである。この場合、照明器具13は壁面Ｋに取着固定され、この照明器具13の同壁面Ｋに近接した下端部分にセンサ保持部14が設けられ、このセンサ保持部14に略球形状の焦電型センサＳを全方向回動自在に取り付けている。
【００５７】
又、図１５、１６に示す如く、センサ保持部14は取付支持体14ａと保持枠体14ｂとに分割形成されている。取付支持体14ａは略半球形状の外殻を有し、照明器具13の下端部分に取着固定される。そして、この取付支持体14ａ内には焦電型センサＳが収容され、保持枠体14ｂを同取付支持体14ａに取着固定することで、同取付支持体14ａと保持枠体14ｂとの間に同焦電型センサＳは全方向回動自在となるように保持される。
【００５８】
この場合、図１７に示す如く、焦電型センサＳは真下方向を中心としてβの角度範囲内で全方向に回動され得るものである。ここで、図１８に示す如く、焦電型センサＳを、壁面Ｋから前方へ向け真下方向に対してβ＝20度の角度傾けた状態における検知エリア７を、図１９に示す。この場合には、壁面Ｋに対向するＡ方向からの侵入検知性能が向上され、四つの検知ビーム５が同Ａ方向に向けて略菱形状に伸びた形状に配置されるため、侵入方向Ａに向けて検知エリア７を大きくすることができる。
【００５９】
したがって、この実施形態の焦電型センサ付照明装置において、焦電型センサＳは、略半球形状の取り付け基体12と集光レンズ１とでその外殻全体が略球形状となるため、この焦電型センサＳを照明器具13の下部に設けたセンサ保持部14に取り付けると全方向回動自在となり、ここで、同焦電型センサＳは照明器具13と一体化されてコンパクトに納まり、しかも、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができ、侵入方向Ａに対して検知エリア７が大きくなるよう調整することができるようにもなる。なお、焦電型センサＳについては、上記第一〜第四の実施形態のいずれか一つの焦電型センサＳと同様に構成されており、同上記第一〜第四の実施形態のいずれか一つの実施形態におけると同様の作用効果が奏されるので、ここではその説明を省略する。
【００６０】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の請求項１記載の焦電型センサにおいては、全方向に対応した侵入検知性能を得ることができ、どの方向から侵入があっても、両側の検知ビームのいずれか一方において先に検出され、検出信号同士の打ち消し合いはなくなり、本来の侵入検知性能を得ることができ、この侵入検知性能は無方向性となって向上される。
【００６１】
又、本発明の請求項２記載の焦電型センサにおいては、特に、四つの検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対し同心円上で且つ等間隔となるようなレンズパターンの集光レンズが用いられて、無方向性の侵入検知性能はより向上される。
【００６２】
又、本発明の請求項３記載の焦電型センサにおいては、特に、焦電素子がプリント配線板に一体化され、このプリント配線板及び同焦電素子を覆う集光レンズは取り付け基体に取り付けられて、全体がコンパクトに納まり小型化される。
【００６３】
又、本発明の請求項４記載の焦電型センサにおいては、特に、プリント配線板に対し焦電素子を軸線回りに角度を変えて取着一体化することによって、この焦電素子と集光レンズとの相互角度関係を適切に設定することができる。
【００６４】
又、本発明の請求項５記載の焦電型センサにおいては、特に、取り付け基体に対し回動自在となるよう取り付けられたプリント配線板を回動させることによって、焦電素子と集光レンズとの相互角度関係を適切に設定することができ、その変化調整も容易に行うことができる。
【００６５】
又、本発明の請求項６記載の焦電型センサにおいては、特に、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようになり、又、集光レンズと上記プリント配線板とを相互に回動させることによって、焦電素子と同集光レンズとの相互角度関係の設定及び変化調整が精度良くより容易に行われるようにもなる。
【００６６】
又、本発明の請求項７記載の焦電型センサ付照明装置においては、焦電型センサが照明器具と一体化されてコンパクトに納まり、しかも、同焦電型センサは全方向回動自在となって、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができ、侵入方向に対して検知エリアを大きく調整することができるようにもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態である焦電型センサによって複数の検知ビームが配設された検知エリアを示す説明図。
【図２】（ａ）は同焦電型センサの外観を示す分解斜視図、（ｂ）は同焦電型センサにおける焦電素子を示す平面図。
【図３】同焦電型センサにおける集光レンズと焦電素子との相互角度関係を示す平面説明図。
【図４】同焦電型センサにおける焦電素子の角度変更の様子を示す平面説明図。
【図５】同焦電型センサにおける（ａ）、（ｂ）各々異なったプリント配線板を例示する平面図。
【図６】同焦電型センサにおいて被検知体が検知ビームを通過する様子とその際の検出波形の出力例を示す説明図。
【図７】同焦電型センサが取り付けられた照明器具を例示する縦断面図。
【図８】本発明の第二の実施形態である焦電型センサの外観を示す分解斜視図。
【図９】同焦電型センサの外観を示す異なった状態での分解斜視図。
【図１０】本発明の第三の実施形態である焦電型センサの外観を示す分解斜視図。
【図１１】同焦電型センサにおける集光レンズとプリント配線板とを示す分解斜視図。
【図１２】本発明の第四の実施形態である焦電型センサの外観を示す斜視図。
【図１３】焦電素子を有する共にグローブに集光レンズが設けられた照明器具を例示する概略斜視図。
【図１４】本発明の第五の実施形態である照明装置の外観を示す斜視図。
【図１５】同照明装置における焦電型センサの取り付け状態を示す外観斜視図。
【図１６】同焦電型センサの取り付け状態を示す分解斜視図。
【図１７】同焦電型センサの取り付け状態を示す照明装置の要部斜視図。
【図１８】同照明装置の取り付け状態を示す概略側面図。
【図１９】同照明装置における焦電型センサによって複数の検知ビームが配設された検知エリアを示す説明図。
【図２０】（ａ）は焦電型センサにおいて被検知体が単一の検知ビームを通過する様子を示す説明図、（ｂ）〜（ｄ）はその際の各々異なる検出波形の出力例を示すグラフ。
【図２１】（ａ）は焦電型センサにおいて被検知体が二つの検知ビームを通過する様子を示す説明図、（ｂ）〜（ｄ）はその際の各々異なる検出波形の出力例を示すグラフ。
【図２２】焦電型センサの全体構成を例示するブロック図。
【図２３】従来例である人体検知センサによって複数の検知ビームが配設された検知エリアを示す説明図。
【図２４】同人体検知センサにおいて被検知体が検知ビームを通過する様子とその際の検出波形の出力例を示し、（ａ）は図２３におけるＡ方向からの侵入の場合を示す説明図、（ｂ）は図２３におけるＢ方向からの侵入の場合を示す説明図。
【図２５】別の従来例である人体センサーが取り付けられた照明器具の取り付け状態を示す概略側面図。
【図２６】同人体センサーによって複数の検知ビームが配設された検知エリアを示す説明図。
【符号の説明】
１ 集光レンズ
２ 焦電素子
３ 受光面
４ エレメント
５ 検知ビーム
６ 中心点
７ 検知エリア
８ 中心
９ 検知ビームに関する中心点と検知エリアの中心とを結ぶ直線
10 両側の検知ビームを結ぶ直線
11 プリント配線板
12 取り付け基体
13 照明器具
14 センサ保持部
Ｓ 焦電型センサ
Ｍ 被検知体
【発明の属する技術分野】
本発明は、集光レンズが赤外線を焦電素子の受光面に集光して被検知体を検知する焦電型センサ、及び、これにより制御される焦電型センサ付照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、人体のような被検知体から発せられた赤外線の変化量を検出する素子として、焦電素子と称されるものがその多くを占めている。この焦電素子を用いた焦電型センサは、防犯用侵入検知装置の他、照明等の機器の自動制御用として急速に普及しつつある。
【０００３】
図２２に示す如く、このような焦電型センサＳにおいては、集光レンズ１によって集光された赤外線を焦電素子２で検出し、この検出信号を増幅部23によって増幅し、更に、帯域フィルタ24によって不要な周波数成分を除去した後、増幅された検出信号と予め定められた閾値とを比較回路25で比較して、閾値よりも大きい場合には、出力回路27から検知出力信号が出力される。その際、遅延回路26では、検知出力信号が予め設定した時間（オフディレイ時間）だけ保存される。そして、負荷が照明器具である場合には、検知出力信号によって自動的にＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）制御される。
【０００４】
前記集光レンズ１によって集光される場合、この集光レンズ１によって、焦電素子２の受光面と同形状の検知視野、すなわち、検知ビームが構成され、人体のような被検知体がこの検知ビームを移動することにより、同焦電素子２へ入射する赤外線が急激に変化して大きな出力が得られるため、同被検知体を高感度で検出することができる。又、焦電型センサが、人体のような被検知体を検知可能な範囲、すなわち、その検知エリアを広い範囲とするためには、この検知エリア内に複数の検知ビームを配設すれば良い。そのため、集光レンズ１としては、複数のレンズで構成される多分割レンズが用いられ、特に、全方向型のレンズパターンを有するものが用いられる。
【０００５】
ここで、この種の焦電型センサにおける原理を、図２０、２１を用いて説明する。焦電型センサは、人体のような被検知体Ｍが検知ビーム５を通過することにより、この検知ビーム５内における背景と同被検知体Ｍとの温度差によって集光レンズ１等の光学系に入射する赤外線パワーが変化するものであり、この変化を検出することによって、同被検知体Ｍを検知するものである。
【０００６】
図２０は、人体である被検知体Ｍが単一の検知ビーム５を通過した場合の検出波形の一例を示した図である。図２０（ａ）は、被検知体Ｍが単一の検知ビーム５を通過する様子を示した図であり、図２０（ｂ）〜（ｄ）は、各々、低速、中速、高速で被検知体Ｍが検知ビーム５を通過した場合における比較回路25への入力信号を示した図である。これ等の波形は、焦電素子２、増幅部23及び帯域フィルタ24の周波数特性によって異なるものであるが、一般には、被検知体Ｍの動作が大きい程に信号の変化は大きくなる。そして、比較回路25では、このような信号波形と適切な閾値とを比較することにより、被検知体Ｍの検知を行うことができる。
【０００７】
図２１は、人体である被検知体Ｍが二つの検知ビーム５を通過した場合の検出波形の一例を示した図である。図２１（ａ）は、被検知体Ｍが二つの検知ビーム５を通過する様子を示した図であり、図２１（ｂ）〜（ｄ）は、各々、低速、中速、高速で被検知体Ｍが検知ビーム５を通過した場合における比較回路25への入力信号を示した図である。前記図２０に示した単一の検知ビーム５である場合に比べ、信号の振幅が大きくなっており、被検知体Ｍの検知をより容易に且つ確実に行うことができる。
【０００８】
そして、前記のような焦電型センサにおいて、本出願人は、侵入検知について無方向性の検知感度を有する「人体検知センサ」を、特開平９−２３００６０号公報として提案している。この「人体検知センサ」は、図２３に示す如く、検知エリア７内の検知ビーム５の配置を、検知エリア７の中央部及び中間部とこれを取り囲んでいる周辺部とで異ならせると共に、中央部及び中間部における検知ビーム５を、その大きさ及び間隔が一定となるように配置し、周辺部における検知ビーム５を、検知エリア７の中央をその中心８とする同心円上に配置する構成としたものである。
【０００９】
すなわち、この「人体検知センサ」では、焦電素子として、隣り合う受光面の極性が互いに異なるよう両側対に四つのエレメントを配設したものを用い、集光レンズとして、周辺部では同両側対に配設したエレメントに対応する四つの検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用いている。したがって、この「人体検知センサ」においては、中央部及び中間部で人体のわずかな動きや移動を検知することができる一方、周辺部ではいずれの方向から人体が侵入した場合であっても感度が等しくなるとされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−２３００６０号公報に示される従来の技術にあっては、侵入検知性能が十分には発揮されないという問題がある。すなわち、図２３に示すものにおいて、実際の人の侵入を想定した場合、四つの検知ビーム５でなる各パターンでの検知性能は同じであるにもかかわらず、Ａ方向の侵入検知性能とＢ方向の侵入検知性能とでは、異なった出力が得られることになる。これは、図２３に示す如く、周辺部における四つの検知ビーム５に関する中心点６と検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９と、両側対のエレメントに対応する両側の検知ビーム５を結ぶ直線10と、が直交しているために生じる問題である。
【００１１】
例えば、Ａ方向に人が侵入した場合には、図２４（ａ）に示す如く、まず、片側の極性の検知ビーム５にのみ被検知体Ｍが侵入されるため、同図下に示すような出力結果が得られる。これに対して、Ｂ方向に人が侵入した場合には、図２４（ｂ）に示す如く、両側の検知ビーム５に均等に被検知体Ｍが侵入されて、正負の極性に対し同時に略同じ熱変化量の入力が行われ、実際の出力は同図下に示すように打ち消し合うため、理論上は出力結果０となって、検知エリア７内に人の侵入があったにもかかわらず、本来の侵入検知性能が得られないという問題を生じるものである。
【００１２】
特に、天井付けの照明器具の自動制御用として、前記「人体検知センサ」が同照明器具に設けられる場合、この「人体検知センサ」付照明器具は部屋や廊下等の通路中央位置に施工されるため、この施工に際して、前記侵入検知性能が得られない方向とならないように、同照明器具の設置向きを調整して施工しなければならないという問題が生じるものでもある。
【００１３】
又、本出願人は、特開２０００−６５９５１号公報として、検知エリアの調整を行うことができる「人体センサー」も提供している。この「人体センサー」では、図２５に示す如く、壁面Ｋに設置固定された照明器具13の下端部分に焦電型センサＳ全体を回動自在に取り付けており、この焦電型センサＳ全体を回動させることで、図２６に示す如く、複数の検知ビーム５が配置される検知エリアを調整することができるものである。なお、図２６は、より遠くからの人の侵入が検知されるように、検知エリアの長手方向を人の侵入側（Ｂ方向側）に向けた場合における検知ビーム５のパターンを示している。
【００１４】
しかしながら、この「人体センサー」にあっても、図２６に示す如く、四つの検知ビーム５に関する中心点と検知エリアの中心とを結ぶ直線９と、両側対のエレメントに対応する両側の検知ビーム５を結ぶ直線10と、が直交することになるため、すなわち、侵入方向（Ｂ方向）に対して両側の検知ビーム５が人体検知入力を相互に打ち消す方向に配置されるため、検知ビーム５のパターンを侵入側に向けているにもかかわらず、本来の侵入検知性能が得られないという問題を生じるものである。
【００１５】
本発明は、上記従来の技術における問題を悉く解決するために発明されたもので、その課題は、任意の方向での侵入検知性能が向上される焦電型センサ及びそれによって施工も容易となる焦電型センサ付照明装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の焦電型センサは、集光レンズが被検知体から発せられる赤外線を焦電素子の受光面に集光してこの被検知体を検知する焦電型センサであって、焦電素子として隣り合う受光面の極性が互いに異なるよう両側対にエレメントを配設したものを用い、集光レンズとして同両側対に配設したエレメントに対応する複数の検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用い、同検知ビームに関する中心点と同検知エリアの中心とを結ぶ全ての直線と、同両側対のエレメントに対応する両側の検知ビームを結ぶ全ての直線と、が非平行となるように前記焦電素子と前記集光レンズとの両者の中央を結ぶ軸線回りにおける相互角度関係を設定してなる。
【００１７】
したがって、この場合、焦電素子として隣り合う受光面の極性が互いに異なるよう両側対にエレメントを配設したものを用い、集光レンズとして同両側対に配設したエレメントに対応する複数の検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用いているので、全方向に対応した侵入検知性能を得ることができる。
【００１８】
しかも、焦電素子と集光レンズとの中央軸線回りにおける相互角度関係を、前記検知ビームに関する中心点と前記検知エリアの中心とを結ぶ直線と、前記両側対のエレメントに対応する両側の検知ビームを結ぶ直線と、が直交しないように設定しているため、どの方向から侵入があっても、同両側の検知ビームのいずれか一方において先に検出され、検出信号同士の打ち消し合いがなくなって、本来の侵入検知性能を得ることができ、この侵入検知性能は無方向性となって向上される。
【００１９】
本発明の請求項２記載の焦電型センサは、上記請求項１記載の焦電型センサにおいて、焦電素子が四つのエレメントを配設したものであり、これに対応する四つの検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上で且つ等間隔となるようなレンズパターンの集光レンズであることを特徴とする。
【００２０】
したがって、この場合は特に、四つの検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上で且つ等間隔となるようなレンズパターンの集光レンズが用いられるため、無方向性の侵入検知性能がより向上される。
【００２１】
本発明の請求項３記載の焦電型センサは、上記請求項１又は２記載の焦電型センサにおいて、焦電素子が一体化されたプリント配線板と、このプリント配線板が取り付けられると共に同焦電素子を覆うように集光レンズが取り付けられる取り付け基体と、を備えたものであることを特徴とする。
【００２２】
したがって、この場合は特に、焦電素子がプリント配線板に一体化され、このプリント配線板及び同焦電素子を覆う集光レンズが取り付け基体に取り付けられるため、全体がコンパクトに納まる。
【００２３】
本発明の請求項４記載の焦電型センサは、上記請求項３記載の焦電型センサにおいて、プリント配線板に対し焦電素子が軸線回りに角度を変えて取着一体化されることで、同焦電素子と集光レンズとの相互角度関係が設定されるものであることを特徴とする。
【００２４】
したがって、この場合は特に、プリント配線板に対し焦電素子を軸線回りに角度を変えて取着一体化することによって、この焦電素子と集光レンズとの相互角度関係を適切に設定することができる。
【００２５】
本発明の請求項５記載の焦電型センサは、上記請求項３記載の焦電型センサにおいて、取り付け基体に対してプリント配線板が軸線回りに回動自在となるように取り付けられ、同プリント配線板を回動させることで、焦電素子と集光レンズとの相互角度関係が設定されるものであることを特徴とする。
【００２６】
したがって、この場合は特に、取り付け基体に対してプリント配線板が軸線回りに回動自在となるように取り付けられているので、このプリント配線板を回動させることによって、焦電素子と集光レンズとの相互角度関係を適切に設定することができ、その変化調整も容易に行うことができる。
【００２７】
本発明の請求項６記載の焦電型センサは、上記請求項４又は５記載の焦電型センサにおいて、取り付け基体に対して集光レンズが軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものであることを特徴とする。
【００２８】
したがって、この場合は特に、上記請求項４記載のものにおいて、取り付け基体に対し集光レンズが軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものであると、同集光レンズを回動させることによって、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようになる。又、上記請求項５記載のものにおいて、取り付け基体に対し集光レンズが軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものであると、この集光レンズと上記プリント配線板とを相互に回動させることによって、焦電素子と同集光レンズとの相互角度関係の設定及び変化調整が精度良くより容易に行われるようになると共に、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようにもなる。
【００２９】
本発明の請求項７記載の焦電型センサ付照明装置は、略半球形状の取り付け基体と集光レンズとで外殻全体を略球形状となした上記請求項３〜６のいずれか一つに記載の焦電型センサを、照明器具の下部に設けたセンサ保持部に、全方向回動自在となるように取り付けたことを特徴とする。
【００３０】
したがって、この場合、焦電型センサは、略半球形状の取り付け基体と集光レンズとでその外殻全体が略球形状となるため、この焦電型センサを照明器具の下部に設けたセンサ保持部に取り付けると全方向回動自在となり、ここで、同焦電型センサは照明器具と一体化されてコンパクトに納まり、しかも、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができ、侵入方向に対して検知エリアを大きく調整することができるようにもなる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１〜７は、本発明の請求項１〜４に対応した第一の実施形態である焦電型センサＳを示している。この焦電型センサＳは、図２（ａ）、図６に示す如く、集光レンズ１が被検知体Ｍから発せられる赤外線を焦電素子２の受光面３に集光してこの被検知体Ｍを検知するものである。
【００３２】
この場合に、図２（ｂ）に示す如く、焦電素子２として隣り合う受光面３の極性が互いに異なるよう両側対にエレメント４を配設したものを用い、集光レンズ１として、図１に示す如く、同両側対に配設したエレメント４に対応する複数の検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用いている。そして、前記検知ビーム５に関する中心点６と前記検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９と、前記両側対のエレメント４に対応する両側の検知ビーム５を結ぶ直線10と、が直交しないように、前記焦電素子２と前記集光レンズ１との両者の中央を結ぶ軸線回りにおける相互角度関係を設定している。なお、ここでは、検知ビーム５及びその集合である検知エリア７を、焦電素子２の受光面３と集光レンズ１を介して平行となる面でとらえている。
【００３３】
この実施形態の焦電型センサＳでは、焦電素子２が四つのエレメントを配設したものであり、これに対応する四つの検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上で且つ等間隔（１４等分角度で中心角α＝約25.7度）となるようなレンズパターンの集光レンズ１である。又、図２（ａ）に示す如く、焦電素子２が一体化されたプリント配線板11と、このプリント配線板11が取り付けられると共に同焦電素子２を覆うように集光レンズ１が取り付けられる取り付け基体12と、を備えている。そして、図３〜５に示す如く、プリント配線板11に対し焦電素子２が軸線回りに角度を変えて取着一体化されることで、同焦電素子２と集光レンズ１との相互角度関係が設定される。ここでは、集光レンズ１に対して焦電素子２をθ＝45度回転させた相互角度関係としている。
【００３４】
以下、この実施形態の焦電型センサＳを詳細に説明する。なお、焦電型センサＳの全体構成及びその動作原理については、上記従来の技術の欄で図２０〜２２を用いて説明した内容と同様になるので、ここではその説明を省略する。焦電型センサＳは、図２（ａ）に示す如く、略半球形状の取り付け基体12と集光レンズ１とで外殻全体が略球形状となる。焦電素子２は、図２（ｂ）に示す如く、隣り合った受光面３の電気特性が正負（＋−）逆特性となるように構成した四エレメントタイプのものであり、その出力は各エレメント４の出力を合成した一出力となる。そして、一つのエレメント４の受光面３の大きさは、一辺Ｌ１が 1.3mmの正方形状であり、各エレメント４の受光面３間のギャップＬ２も、縦方向、横方向共に 1.3mmとなっている。
【００３５】
集光レンズ１は全体が略ドーム形状となる多分割レンズであり、図３に示す如く、26分割の広角レンズである。この場合、中央部に配置された平面状の12分割レンズと、周辺部に配置されたドーム状の14分割レンズと、でなる。そして、中央部の12分割レンズは焦点距離が13.5mmで、図１に示す如く、各レンズによる四つの検知ビーム５は検知エリア７内の中央部で略格子状に配設される。又、周辺部の14分割レンズは焦点距離が16mmで、図１に示す如く、各レンズによる四つの検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上で且つ等間隔（１４等分角度で中心角α＝約25.7度）となるように配設される。
【００３６】
ここでは、検知エリア７の周辺部で周方向に等間隔にして計14個の中心点６が配置されており、各中心点６と検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９は計14本となる。そして、14本全ての直線９と全ての検知ビーム５の四辺とが非平行となっている。この場合、四つの検知ビーム５でなる略正方形状のパターンが検知エリア７の周辺部で周方向に計14個配設され、その向きは全て同方向であり、各パターンで両側に配置される対の検知ビーム５の中央を結ぶ直線10が全て前記各中心点６と検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９に対して非直角となる。
【００３７】
なお、焦電素子２及び集光レンズ１としては、上記従来の技術で説明した特開平９−２３００６０号公報に示されたものと同様のものを使用しているが、同集光レンズ１に対して同焦電素子２をθ＝45度回転させた相互角度関係とすることで、図１に示す如く、前記のような検知エリア７となる。この場合、集光レンズ１としては、前記特開平９−２３００６０号公報に示されたものに限定されるものでなく、全方向型のレンズパターンを有するものであれば良く、又、同集光レンズ１と焦電素子２との相互角度関係も45度に限定されるものではなく、前記中心点６と中心８とを結ぶ直線９が両側の検知ビーム５を結ぶ直線10に対して非直角となるような条件を満足する角度であれば良い。
【００３８】
ところで、集光レンズ１と焦電素子２との相互角度関係を適切に設定するに際しては、例えば、図３に示す如く、集光レンズ１に対して焦電素子２をθ＝45度回転させた状態とすれば良いものである。この場合、焦電素子２には、通常、図４に示す如く、正負の電源端子とセンサ出力端子の計三つの端子15が備わっており、この三つの端子15を介しプリント配線板11に対して45度の角度変位をもって結合一体化される。
【００３９】
ここでは、図５（ａ）、（ｂ）に示すようなプリント配線板11を使用することができる。すなわち、図５（ａ）に示すプリント配線板11では、前記焦電素子２の三つの端子15と対応する位置に小孔17を配置穿設し、この三つの小孔17を各々45度角度変位させた位置に更に三つの小孔17を配置穿設し、隣接する対の小孔17間を連続する三つの配線パターン16を配設している。この場合は、各端子15を小孔17に挿通接続すると共に、各端子15と配線パターン16とを各々電気的に接続させて、焦電素子２をプリント配線板11に対し45度の角度変位をもって結合一体化することができる。
【００４０】
又、図５（ｂ）に示すプリント配線板11では、前記プリント配線板11の隣接する対の小孔17を連続させたような略45度円弧状の三つの長孔18を配置穿設し、各長孔18の周縁部分に各々配線パターン16を配設している。この場合は、各端子15を長孔18に挿通接続すると共に、各端子15と配線パターン16とを各々電気的に接続させて、この状態のまま焦電素子２をプリント配線板11に対し45度の角度範囲で回動させることができ、これにより、同焦電素子２を同プリント配線板11に対し45度の角度変位をもって結合一体化することができ、集光レンズ１と同焦電素子２との相互角度関係の微調整を45度の角度範囲内で行うこともできる。
【００４１】
そして、図１、６に示す如く、検知エリア７内にＡ方向から人体である被検知体Ｍが侵入した場合、片側の検知ビーム５において先に検出され、検出信号同士が相互に打ち消し合うことはなく、本来の検知出力信号が出力される。又、図１のＡ方向以外であっても、いずれの方向（計14本ある直線９のいずれに沿った方向）からの侵入に対しても、直線９と両側対の検知ビーム５を結ぶ直線10とが直交しないため、すなわち、両側対の検知ビーム５のうち一方が他方よりも外側に位置ずれしているため、この外側に位置する検知ビーム５で先に検出されて、検出信号同士の打ち消し合いは防止される。
【００４２】
したがって、この実施形態の焦電型センサＳにおいては、焦電素子２として隣り合う受光面３の極性が互いに異なるよう両側対にエレメント４を配設したものを用いると共に、集光レンズ１として同両側対に配設したエレメント４に対応する複数の検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用いているので、全方向に対応した侵入検知性能を得ることができる。
【００４３】
しかも、焦電素子２と集光レンズ１との両者の中央を結ぶ軸線回りにおける相互角度関係を、前記検知ビーム５に関する中心点６と前記検知エリア７の中心８とを結ぶ直線９と、前記両側対のエレメント４に対応する両側の検知ビーム５の中央を結ぶ直線10と、が直交しないように設定しているため、どの方向から侵入があっても、同両側の検知ビーム５のいずれか一方において先に検出され、検出信号同士の打ち消し合いはなくなり、局所的に発生する出力が弱となる方向の検知性能は改善されることとなって、本来得られるべき侵入検知性能が十分に発揮され、この侵入検知性能は無方向性となって向上される。
【００４４】
更に、この場合、四つの検知ビーム５に関する中心点６が検知エリア７の中心８に対して同心円上で且つ等間隔となるようなレンズパターンの集光レンズ１が用いられているため、無方向性の侵入検知性能がより向上される。又、焦電素子２がプリント配線板11に一体化され、このプリント配線板11及び同焦電素子２を覆う略半球形状の集光レンズ１が同じく略半球形状の取り付け基体12に取り付けられるため、焦電型センサＳの外殻全体が略球形状となってコンパクトに納まり小型化される。
【００４５】
しかも、プリント配線板11に対し焦電素子２を軸線回りに角度を変えて取着一体化することにより、この焦電素子２と集光レンズ１との相互角度関係を前記検出信号同士の打ち消し合いが防止される適切な状態に設定することができる。そして、この場合は、一つのプリント配線板11に対し複数の角度変位にして焦電素子２を搭載実装することができ、同プリント配線板11は効率良く共用されることとなる。
【００４６】
又、この実施形態の焦電型センサＳは、図７に示す如く、天井付けの照明器具13に取り付けて施工することができる。この場合、照明器具13は天井面Ｔに取着固定されるもので、環状の蛍光ランプ19を有しており、この蛍光ランプ19の中央からセンサ保持部14が垂設され、このセンサ保持部14に焦電型センサＳが取り付け保持されて、同センサ保持部14の外側に前記蛍光ランプ19を覆う透明若しくは半透明のグローブ20が取り付けられている。そして、照明器具13の蛍光ランプ19は、焦電型センサＳの検知出力信号により自動的にＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）制御されるものである。
【００４７】
この場合には、前記の如く、焦電型センサＳが全方向に対応した侵入検知性能を確実に得ることができるものであるため、照明器具13の設置向きを考慮することなく、この照明器具13と共に同焦電型センサＳを天井面Ｔに対して容易に取着固定して施工することができる。
【００４８】
図８、９は、本発明の請求項１〜３、５に対応した第二の実施形態である焦電型センサＳを示している。この焦電型センサＳでは、取り付け基体12に対してプリント配線板11が軸線回りに回動自在となるように取り付けられ、同プリント配線板11を回動させることで、焦電素子２と集光レンズ１との相互角度関係が設定されるものである。この場合、取り付け基体12内に支持体21が回動自在に設置され、この支持体21上にプリント配線板11が取着固定され、同支持体21の周縁に突設される操作片22が同取り付け基体12の側壁開口から突出されており、この操作片22を外部から回動操作することによって、プリント配線板11と共に集光レンズ１に対する焦電素子２の相対角度を変化調整することができる。
【００４９】
したがって、この実施形態の焦電型センサＳにおいては、取り付け基体12に対してプリント配線板11が軸線回りに回動自在となるように取り付けられているので、このプリント配線板11を前記操作片22でもって回動させることにより、焦電素子２と集光レンズ１との相互角度関係を適切に設定することができ、その変化調整も容易に行うことができる。なお、それ以外は、上記第一の実施形態と同様に構成されており、同上記第一の実施形態におけると同様の作用効果が奏されるので、ここではその説明を省略する。
【００５０】
図１０、１１は、本発明の請求項１〜４、６に対応した第三の実施形態である焦電型センサＳを示している。この焦電型センサＳでは、取り付け基体12に対して集光レンズ１が軸線回りに回動自在となるように取り付けられている。この場合、焦電素子２が実装一体化されたプリント配線板11を集光レンズ１に対して回動しないように結合固定し、同集光レンズ１の下端部分に取り付け基体12を回動自在に取り付けている。ここでは、取り付け基体12が分割体12ａ、12ｂとして両側に分割形成されており、両分割体12ａ、12ｂ間に集光レンズ１の下端部分を挟持させた状態で両者を結合一体化することで、同取り付け基体12に同集光レンズ１の下端部分は回動自在に嵌合保持されている。
【００５１】
したがって、この実施形態の焦電型センサＳにおいては、上記第一の実施形態のものにあって、取り付け基体12に対し集光レンズ１が焦電素子２と一体となって軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものとなるので、同集光レンズ１を回動させることによって、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようになる。なお、それ以外は、上記第一の実施形態と同様に構成されており、同上記第一の実施形態におけると同様の作用効果が奏されるので、ここではその説明を省略する。
【００５２】
図１２は、本発明の請求項１〜３、５、６に対応した第四の実施形態である焦電型センサＳを示している。この焦電型センサＳでは、取り付け基体12に対して集光レンズ１が軸線回りに回動自在となるように取り付けられている。この場合には、上記第二の実施形態におけると同様に、取り付け基体12に対してプリント配線板11が軸線回りに回動自在となるようにも取り付けられている。
【００５３】
したがって、この実施形態の焦電型センサＳにおいては、上記第二の実施形態のものにあって、更に、取り付け基体12に対し集光レンズ１が軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものとなるので、この集光レンズ１と上記プリント配線板11とを同取り付け基体12に対し相互に回動させることによって、焦電素子２と同集光レンズ１との相互角度関係の設定及び変化調整が精度良くより容易に行われるようになると共に、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようにもなる。なお、それ以外は、上記第二の実施形態と同様に構成されており、同上記第二の実施形態におけると同様の作用効果が奏されるので、ここではその説明を省略する。
【００５４】
なお、図１３に示す如く、照明器具13の本体側の中央に焦電素子２を設置固定し、同照明器具13に回動自在に取り付けられるグローブ20の中央に前記焦電素子２に対向する集光レンズ１を設けることによっても、この集光レンズ１と同焦電素子２との両者の中央を結ぶ軸線回りにおける相互角度関係を変化調整することは可能である。この場合、照明器具13の本体に対してグローブ20を回動させることによって、このグローブ20に設けられる集光レンズ１が焦電素子２に対して回動されるものである。
【００５５】
ただし、この場合には、集光レンズ１がグローブ20に設けられるため、照明器具13とは別に焦電型センサとして単独に使用することができず、センサ装置としては大きくなってしまうという問題が生じる。又、集光レンズ１と焦電素子２との相互位置関係が精度良く保持されず、点滅時には、同焦電素子２にランプ光が入射してこの焦電素子２が誤動作し易いということで、確実な検知性能が得られ難くなるという問題も生じる。
【００５６】
図１４〜１９は、本発明の請求項７に対応した第五の実施形態である焦電型センサ付照明装置を示している。この焦電型センサ付照明装置は、略半球形状の取り付け基体12と集光レンズ１とで外殻全体を略球形状となした上記第一〜第四の実施形態のいずれか一つの焦電型センサＳを、照明器具13の下部に設けたセンサ保持部14に、全方向回動自在となるように取り付けたものである。この場合、照明器具13は壁面Ｋに取着固定され、この照明器具13の同壁面Ｋに近接した下端部分にセンサ保持部14が設けられ、このセンサ保持部14に略球形状の焦電型センサＳを全方向回動自在に取り付けている。
【００５７】
又、図１５、１６に示す如く、センサ保持部14は取付支持体14ａと保持枠体14ｂとに分割形成されている。取付支持体14ａは略半球形状の外殻を有し、照明器具13の下端部分に取着固定される。そして、この取付支持体14ａ内には焦電型センサＳが収容され、保持枠体14ｂを同取付支持体14ａに取着固定することで、同取付支持体14ａと保持枠体14ｂとの間に同焦電型センサＳは全方向回動自在となるように保持される。
【００５８】
この場合、図１７に示す如く、焦電型センサＳは真下方向を中心としてβの角度範囲内で全方向に回動され得るものである。ここで、図１８に示す如く、焦電型センサＳを、壁面Ｋから前方へ向け真下方向に対してβ＝20度の角度傾けた状態における検知エリア７を、図１９に示す。この場合には、壁面Ｋに対向するＡ方向からの侵入検知性能が向上され、四つの検知ビーム５が同Ａ方向に向けて略菱形状に伸びた形状に配置されるため、侵入方向Ａに向けて検知エリア７を大きくすることができる。
【００５９】
したがって、この実施形態の焦電型センサ付照明装置において、焦電型センサＳは、略半球形状の取り付け基体12と集光レンズ１とでその外殻全体が略球形状となるため、この焦電型センサＳを照明器具13の下部に設けたセンサ保持部14に取り付けると全方向回動自在となり、ここで、同焦電型センサＳは照明器具13と一体化されてコンパクトに納まり、しかも、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができ、侵入方向Ａに対して検知エリア７が大きくなるよう調整することができるようにもなる。なお、焦電型センサＳについては、上記第一〜第四の実施形態のいずれか一つの焦電型センサＳと同様に構成されており、同上記第一〜第四の実施形態のいずれか一つの実施形態におけると同様の作用効果が奏されるので、ここではその説明を省略する。
【００６０】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の請求項１記載の焦電型センサにおいては、全方向に対応した侵入検知性能を得ることができ、どの方向から侵入があっても、両側の検知ビームのいずれか一方において先に検出され、検出信号同士の打ち消し合いはなくなり、本来の侵入検知性能を得ることができ、この侵入検知性能は無方向性となって向上される。
【００６１】
又、本発明の請求項２記載の焦電型センサにおいては、特に、四つの検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対し同心円上で且つ等間隔となるようなレンズパターンの集光レンズが用いられて、無方向性の侵入検知性能はより向上される。
【００６２】
又、本発明の請求項３記載の焦電型センサにおいては、特に、焦電素子がプリント配線板に一体化され、このプリント配線板及び同焦電素子を覆う集光レンズは取り付け基体に取り付けられて、全体がコンパクトに納まり小型化される。
【００６３】
又、本発明の請求項４記載の焦電型センサにおいては、特に、プリント配線板に対し焦電素子を軸線回りに角度を変えて取着一体化することによって、この焦電素子と集光レンズとの相互角度関係を適切に設定することができる。
【００６４】
又、本発明の請求項５記載の焦電型センサにおいては、特に、取り付け基体に対し回動自在となるよう取り付けられたプリント配線板を回動させることによって、焦電素子と集光レンズとの相互角度関係を適切に設定することができ、その変化調整も容易に行うことができる。
【００６５】
又、本発明の請求項６記載の焦電型センサにおいては、特に、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができるようになり、又、集光レンズと上記プリント配線板とを相互に回動させることによって、焦電素子と同集光レンズとの相互角度関係の設定及び変化調整が精度良くより容易に行われるようにもなる。
【００６６】
又、本発明の請求項７記載の焦電型センサ付照明装置においては、焦電型センサが照明器具と一体化されてコンパクトに納まり、しかも、同焦電型センサは全方向回動自在となって、侵入検知の方向性を容易に変化調整することができ、侵入方向に対して検知エリアを大きく調整することができるようにもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態である焦電型センサによって複数の検知ビームが配設された検知エリアを示す説明図。
【図２】（ａ）は同焦電型センサの外観を示す分解斜視図、（ｂ）は同焦電型センサにおける焦電素子を示す平面図。
【図３】同焦電型センサにおける集光レンズと焦電素子との相互角度関係を示す平面説明図。
【図４】同焦電型センサにおける焦電素子の角度変更の様子を示す平面説明図。
【図５】同焦電型センサにおける（ａ）、（ｂ）各々異なったプリント配線板を例示する平面図。
【図６】同焦電型センサにおいて被検知体が検知ビームを通過する様子とその際の検出波形の出力例を示す説明図。
【図７】同焦電型センサが取り付けられた照明器具を例示する縦断面図。
【図８】本発明の第二の実施形態である焦電型センサの外観を示す分解斜視図。
【図９】同焦電型センサの外観を示す異なった状態での分解斜視図。
【図１０】本発明の第三の実施形態である焦電型センサの外観を示す分解斜視図。
【図１１】同焦電型センサにおける集光レンズとプリント配線板とを示す分解斜視図。
【図１２】本発明の第四の実施形態である焦電型センサの外観を示す斜視図。
【図１３】焦電素子を有する共にグローブに集光レンズが設けられた照明器具を例示する概略斜視図。
【図１４】本発明の第五の実施形態である照明装置の外観を示す斜視図。
【図１５】同照明装置における焦電型センサの取り付け状態を示す外観斜視図。
【図１６】同焦電型センサの取り付け状態を示す分解斜視図。
【図１７】同焦電型センサの取り付け状態を示す照明装置の要部斜視図。
【図１８】同照明装置の取り付け状態を示す概略側面図。
【図１９】同照明装置における焦電型センサによって複数の検知ビームが配設された検知エリアを示す説明図。
【図２０】（ａ）は焦電型センサにおいて被検知体が単一の検知ビームを通過する様子を示す説明図、（ｂ）〜（ｄ）はその際の各々異なる検出波形の出力例を示すグラフ。
【図２１】（ａ）は焦電型センサにおいて被検知体が二つの検知ビームを通過する様子を示す説明図、（ｂ）〜（ｄ）はその際の各々異なる検出波形の出力例を示すグラフ。
【図２２】焦電型センサの全体構成を例示するブロック図。
【図２３】従来例である人体検知センサによって複数の検知ビームが配設された検知エリアを示す説明図。
【図２４】同人体検知センサにおいて被検知体が検知ビームを通過する様子とその際の検出波形の出力例を示し、（ａ）は図２３におけるＡ方向からの侵入の場合を示す説明図、（ｂ）は図２３におけるＢ方向からの侵入の場合を示す説明図。
【図２５】別の従来例である人体センサーが取り付けられた照明器具の取り付け状態を示す概略側面図。
【図２６】同人体センサーによって複数の検知ビームが配設された検知エリアを示す説明図。
【符号の説明】
１ 集光レンズ
２ 焦電素子
３ 受光面
４ エレメント
５ 検知ビーム
６ 中心点
７ 検知エリア
８ 中心
９ 検知ビームに関する中心点と検知エリアの中心とを結ぶ直線
10 両側の検知ビームを結ぶ直線
11 プリント配線板
12 取り付け基体
13 照明器具
14 センサ保持部
Ｓ 焦電型センサ
Ｍ 被検知体
Claims (7)
- 集光レンズが被検知体から発せられる赤外線を焦電素子の受光面に集光してこの被検知体を検知する焦電型センサであって、焦電素子として隣り合う受光面の極性が互いに異なるよう両側対にエレメントを配設したものを用い、集光レンズとして同両側対に配設したエレメントに対応する複数の検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上となるような全方向型のレンズパターンのものを用い、同検知ビームに関する中心点と同検知エリアの中心とを結ぶ全ての直線と、同両側対のエレメントに対応する両側の検知ビームを結ぶ全ての直線と、が非平行となるように前記焦電素子と前記集光レンズとの両者の中央を結ぶ軸線回りにおける相互角度関係を設定してなる焦電型センサ。
- 焦電素子が四つのエレメントを配設したものであり、これに対応する四つの検知ビームに関する中心点が検知エリアの中心に対して同心円上で且つ等間隔となるようなレンズパターンの集光レンズであることを特徴とする請求項１記載の焦電型センサ。
- 焦電素子が一体化されたプリント配線板と、このプリント配線板が取り付けられると共に同焦電素子を覆うように集光レンズが取り付けられる取り付け基体と、を備えたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の焦電型センサ。
- プリント配線板に対し焦電素子が軸線回りに角度を変えて取着一体化されることで、同焦電素子と集光レンズとの相互角度関係が設定されるものであることを特徴とする請求項３記載の焦電型センサ。
- 取り付け基体に対してプリント配線板が軸線回りに回動自在となるように取り付けられ、同プリント配線板を回動させることで、焦電素子と集光レンズとの相互角度関係が設定されるものであることを特徴とする請求項３記載の焦電型センサ。
- 取り付け基体に対して集光レンズが軸線回りに回動自在となるように取り付けられたものであることを特徴とする請求項４又は５記載の焦電型センサ。
- 略半球形状の取り付け基体と集光レンズとで外殻全体を略球形状となした請求項３〜６のいずれか一つに記載の焦電型センサを、照明器具の下部に設けたセンサ保持部に、全方向回動自在となるように取り付けたことを特徴とする焦電型センサ付照明装置。
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