JP6418517B2 - 赤外線センサ - Google Patents

Description

本発明は、赤外線センサに関し、より詳細には、赤外線検出素子とレンズ部品とを備える赤外線センサに関する。

従来、配線器具としては、器体と、回路基板と、焦電形赤外線センサからなる熱線センサと、受光レンズと、レンズカバーと、を備えた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、帯状のレンズカバーを半円筒状に湾曲させ、受光レンズの前面側に配置してある。

また、赤外線センサを備えた照明装置としては、人検知手段の一例として赤外線センサを備えた照明装置が知られている（特許文献２）。

特開２００５−９３３８８号公報 特開２０１１−６０５２９号公報

特許文献１に記載された熱線センサ付き自動スイッチでは、レンズカバーが正面側から押されたときにレンズカバーが変形してしまう懸念がある。また、特許文献２には、赤外線センサの構造について記載されていない。

本発明の目的は、感度の低下を抑制しながらもレンズカバーの機械的強度を向上させることが可能な赤外線センサを提供することにある。

本発明の赤外線センサは、筐体と、前記筐体内に収納され、赤外線検出素子を有するセンサ本体と、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レンズ部品と、前記筐体の開口部を塞いで前記レンズ部品を覆うレンズカバーと、を備える。前記レンズカバーは、レンズカバー本体の背面から突出するリブが、前記センサ本体と前記レンズ部品とで決まる赤外線受光経路を避けて形成されている。

本発明の赤外線センサにおいては、感度の低下を抑制しながらもレンズカバーの機械的強度を向上させることが可能となる。

図１は、実施形態の赤外線センサの概略縦断面図である。 図２Ａは、実施形態の赤外線センサの概略正面図である。図２Ｂは、実施形態の赤外線センサの概略側面図である。図２Ｃは、実施形態の赤外線センサの概略平面図である。 図３は、実施形態の赤外線センサの概略横断面図である。 図４は、実施形態の赤外線センサの正面側から見た概略分解斜視図である。 図５は、実施形態の赤外線センサの背面側から見た概略分解斜視図である。 図６は、実施形態の赤外線センサにおける要部の概略分解斜視図である。 図７Ａは、実施形態の赤外線センサにおける赤外線検出素子の概略平面図である。図７Ｂは、図７ＡのＧ−Ｇ概略断面図である。 図８は、実施形態の赤外線センサ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９は、実施形態の赤外線センサの回路ブロック図である。 図１０は、実施形態の赤外線センサにおけるレンズ部品の概略背面図である。 図１１は、実施形態の赤外線センサにおけるレンズ部品の背面側から見た概略斜視図である。 図１２は、実施形態の赤外線センサにおける要部概略正面図である。 図１３は、実施形態の赤外線センサにおけるレンズカバーを背面側から見た概略斜視図である。 図１４は、実施形態の赤外線センサにおけるレンズカバーの赤外線受光経路とリブとの関係の模式的な説明図である。 図１５は、実施形態の赤外線センサにおけるレンズ部品と赤外線検出素子とで形成可能な検知エリアと、比較例のレンズ部品と赤外線検出素子と形成可能な検知エリアと、の比較説明図である。 図１６は、実施形態の赤外線センサの検知エリアの説明図である。 図１７Ａは、実施形態の赤外線センサをケースに取り付けた状態の概略正面図である。図１７Ｂは、実施形態の赤外線センサをケースに取り付けた状態の概略側面図である。図１７Ｃは、実施形態の赤外線センサをケースに取り付けた状態の概略平面図である。 図１８は、実施形態の赤外線センサを取り付け可能なケースの概略斜視図である。 図１９は、実施形態の赤外線センサをケースに取り付けた状態での一部破断した概略側面図である。 図２０は、実施形態の赤外線センサをケースに対して回転させた状態での一部破断した概略側面図である。 図２１は、第１変形例の赤外線センサにおけるレンズカバーの赤外線受光経路とリブとの関係の模式的な説明図である。 図２２は、第２変形例の赤外線センサにおけるレンズカバーの赤外線受光経路とリブとの関係の模式的な説明図である。 図２３は、第３変形例の赤外線センサの検知エリアの説明図である。 図２４は、実施形態における赤外線センサを備えた照明装置の概略正面図である。

以下では、本実施形態の赤外線センサ１００について、図１、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３〜６、７Ａ、７Ｂ、８〜１６、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１８、１９及び２０に基づいて説明する。

赤外線センサ１００は、筐体１と、筐体１内に収納され、赤外線検出素子２を有するセンサ本体２０と、赤外線検出素子２に赤外線を集光する複数のレンズ４を有するレンズ部品５と、筐体１の開口部１０を塞いでレンズ部品５を覆うレンズカバー６と、を備える。レンズカバー６は、レンズカバー本体６０の背面から突出するリブ６２が、センサ本体２０とレンズ部品５とで決まる赤外線受光経路６１（図１４参照）を避けて形成されている。よって、赤外線センサ１００は、感度の低下を抑制しながらもレンズカバー６の機械的強度を向上させることが可能となる。

赤外線センサ１００は、更に、回路基板７を備え、センサ本体２０が回路基板７に実装されているのが好ましい。回路基板７は、プリント基板により構成されている。

赤外線センサ１００の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。

筐体１は、合成樹脂製のボディ１１と、合成樹脂製のカバー１２と、を２本のねじ１３で結合して構成されている。ここで、筐体１は、ボディ１１の下壁１１ａから上方へ突出した２つの円筒状の第１ボス１１ｄが形成されている。ボディ１１の下壁１１ａには、２つの第１ボス１１ｄそれぞれに対応する位置に、ねじ１３を通す挿通孔１１ａａが形成されている。また、筐体１は、カバー１２の上壁１２ａから下方へ突出した２つの円柱状の第２ボス１２ｄが形成されている。第２ボス１２ｄには、第１ボス１１ｄに挿通されたねじの軸部が嵌め合されるねじ孔１２ｅが形成されている。筐体１は、各第１ボス１１ｄの上面から突出したねじ１３を、カバー１２の各第２ボス１２ｄのねじ孔１２ｅに嵌め合せることによって、ボディ１１とカバー１２とが結合されている。筐体１は、ボディ１１とカバー１２とを結合した状態で筐体１の正面壁１ｂに開口部１０が形成される。筐体１の開口部１０は、レンズカバー６により塞がれる。レンズカバー６は、筐体１の内側から開口部１０を塞ぐように配置されている。

ボディ１１及びカバー１２の樹脂材料としては、例えば、ＡＳＡ（アクリロニトリルスチレンアクリート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等を採用することができる。また、ボディ１１及びカバー１２は、樹脂材料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。筐体１は、ボディ１１とカバー１２とが同じ材料により形成されているのが好ましい。

センサ本体２０は、赤外線検出素子２を収納したパッケージ２１を備えている。パッケージ２１は、台座２７と、台座２７に固着されるキャップ２８と、を備え、キャップ２８における赤外線検出素子２の前方に窓孔２８ｄが形成された構成とすることができる。窓孔２８ｄは、赤外線を透過する赤外線透過部材２９により閉塞されている。赤外線透過部材２９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２９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。

台座２７は、金属製であるのが好ましい。台座２７は、円板状に形成されている。台座２７の周部には、台座２７の中央部に比べて薄いフランジ２７ｂが形成されている。キャップ２８は、金属製であるのが好ましい。キャップ２８は、筒体２８ａと、第１フランジ２８ｂと、第２フランジ２８ｅと、を備えているのが好ましい。筒体２８ａは、円筒状に形成されている。第１フランジ２８ｂは、筒体２８ａにおける台座２７に近い側の第１端部から外方へ突出している。第２フランジ２８ｅは、筒体２８ａにおける第１端部とは反対の第２端部から内方へ突出している。キャップ２８は、第２フランジ２８ｅの内周面が窓孔２８ｄの内周面を構成している。キャップ２８は、全体として、有底円筒状の形状である。

台座２７には、第１リードピン２９ａ、第２リードピン２９ｂ及び第３リードピン２９ｃが、台座２７の厚さ方向に貫通して設けられる。台座２７は、第１リードピン２９ａ、第２リードピン２９ｂ及び第３リードピン２９ｃを保持している。第１リードピン２９ａは、センサ本体２０の出力信号の取り出し用の端子を構成している。また、第２リードピン２９ｂは、センサ本体２０の給電用の端子を構成している。また、第３リードピン２９ｃは、センサ本体２０のグラウンド用の端子を構成している。

上述のパッケージ２１は、台座２７のフランジ２７ｂと、キャップ２８の第１フランジ２８ｂ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。台座２７は、フランジ２７ｂの外周縁の１箇所から外方に突出する突片２７ｃ（図５参照）が設けられている。また、キャップ２８は、第１フランジ２８ｂの外周縁の１箇所から外方に突出する突片２８ｃ（図５参照）が設けられている。台座２７とキャップ２８とは、互いの突片２７ｃ、２８ｃ同士が重なるように位置決めして溶接されている。

赤外線検出素子２は、例えば、図７Ａ、７Ｂ及び８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により構成することができる。

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のアレイ状に配列されている。赤外線検出素子２は、各検出部２４の平面視形状を正方形状とすることができる。赤外線検出素子２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２３ｄよりも内側の仮想正方形ＶＲ１（図８参照）の４つの角それぞれに検出部２４の中心が位置するように配置されている。

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。

各検出部２４は、焦電体基板２３の表面２３ａに形成された表面電極２５と、焦電体基板２３の裏面２３ｂ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２３ｃと、で構成されるコンデンサである。図７Ａでは、各検出部２４においてレンズアレイ４０側に位置する表面電極２５の極性を、“＋”、“−”の符号で示してある。検出部２４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、４個の検出部２４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２４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２４同士が並列接続されている。要するに、赤外線検出素子２は、図７Ａ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２４同士が逆並列に接続され、且つ、図７Ａ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２４同士が逆並列に接続されている。

赤外線検出素子２が複数個の検出部２４を備えている場合、赤外線検出素子２の受光面２ａは、複数の検出部２４の各々の受光面２４ａを内包する最小の凸多角形ＶＲ２（図８参照）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８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。

検出部２４は、平面形状が正方形状であり、一辺の長さを０．６ｍｍに設定してある。要するに、検出部２４は、表面電極２５の平面形状を、０．６ｍｍ×０．６ｍｍの正方形状としてある。検出部２４は、一辺の長さを０．５ｍｍ〜０．７ｍｍ程度の範囲で設定するのが好ましい。

赤外線検出素子２は、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２４が、左右方向に並ぶように配置されている（図１２参照）のが好ましい。つまり、赤外線検出素子２は、上述の仮想正方形の１つの対角線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、赤外線センサ１００は、図７Ａ及び８に示した赤外線検出素子２が、正面視で４５°だけ回転させた状態で赤外線透過部材２９に臨んでいる（図１２参照）。これにより、赤外線センサ１００は、左右方向において隣り合う２つの赤外線受光経路６１を人が横切るときに、当該２つの赤外線受光経路６１それぞれに対応する検出部２４同士の出力が相殺されるのを抑制することが可能となる。

センサ本体２０は、図９に示すように、赤外線検出素子２の他に、増幅回路２０１と、帯域フィルタ２０２と、比較回路２０３と、出力回路２０５と、を備えている。

センサ本体２０は、増幅回路２０１と、帯域フィルタ２０２と、比較回路２０３と、出力回路２０５と、が１つのＩＣ素子２０６に集積化されているのが好ましい。そして、センサ本体２０は、赤外線検出素子２とＩＣ素子２０６とが実装された基板（図示せず）が、パッケージ２１内に収納されているのが好ましい。

増幅回路２０１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２０１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２０２は、増幅回路２０１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２０３は、増幅回路２０１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２０３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２０５は、比較回路２０３において電圧信号が閾値を超えたと判断されたときに検知信号を出力信号として出す回路である。

回路基板７は、外周形状を六角形状の形状としてある。赤外線センサ１００は、回路基板７の厚さ方向が、センサ本体２０とレンズ部品５とレンズカバー６とが並ぶ方向に沿った方向となるように、筐体１内に配置されている。ここで、ボディ１１には、回路基板７の略下半分における両側部それぞれを位置決めする一対の第１ガイド部１１ｆが、下壁１１ａから上方へ突出して形成されている。第１ガイド部１１ｆは、筐体１の上下方向に直交する断面がＵ字状の形状に形成されている。また、ボディ１１には、回路基板７の下端縁に当接する第１突起１１ｇが、下壁１１ａから上方へ突出して形成されている。また、カバー１２には、回路基板７の略上半分における両側部それぞれを位置決めする一対の第２ガイド部１２ｆが形成されている。また、カバー１２には、回路基板７の上端縁に当接する第２突起１２ｇが、上壁１２ａから下方へ突出して形成されている。よって、赤外線センサ１００は、筐体１に対する回路基板７の位置精度を向上させることが可能となる。これにより、赤外線センサ１００は、筐体１内におけるセンサ本体２０の位置精度を向上させることが可能となる。第２突起１２ｇは、回路基板７の厚さ方向に沿った方向の厚さを、回路基板７よりも厚く設定してある。これにより、筐体１は、回路基板７をより安定して位置決めすることが可能となる。

筐体１の背壁１ｃには、回路基板７に電気的に接続される電線が通る孔１６が形成されている。

レンズ部品５の各レンズ４は、集光レンズであり、凸レンズにより構成されている。

レンズ部品５は、各レンズ４それぞれの赤外線検出素子２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４の焦点距離は、約１０ｍｍに設定してある。

レンズ部品５は、複数のレンズ４がアレイ状に配置されている。要するに、レンズ部品５は、複数のレンズ４により構成されるレンズアレイ４０が一体に形成されている。より詳細には、レンズ部品５は、複数のレンズ４が、上段、中段及び下段の３列に分けて配置されている。レンズ部品５は、上段の列の一群のレンズ４が、レンズ部品本体５０の上下方向における略中央に配置されている。レンズ部品５は、ドーム状に形成されたレンズ部品本体５０の一部がレンズアレイ４０を構成している。より詳細には、レンズ部品５は、上段の列、中段の列及び下段の列に、それぞれ、７個、６個及び４個のレンズ４が設けられている。要するに、レンズ部品５は、１７個のレンズ４を備えている。レンズアレイ４０は、赤外線が入射する第１面４１が、各レンズ４の光入射面の一群により構成され、赤外線が出射する第２面４２が、各レンズ４の光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４０は、第１面４１が半球面の一部により構成され、第２面４２が凹凸を有している。これにより、レンズアレイ４０は、第１面４１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４０は、隣り合うレンズ４の光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４０は、隣り合うレンズ４間の隙間を低減することが可能となる。よって、赤外線センサ１００は、高感度化を図ることが可能となる。

図１５は、本実施形態の赤外線センサ１００におけるレンズ部品５と赤外線検出素子２とで形成可能な検知エリアと、比較例の赤外線センサにおける赤外線検出素子とレンズ部品とで形成可能な検知エリアと、の比較説明図である。図１５では、赤外線センサ１００の検知エリアを決める赤外線受光経路６１を模式的に記載し、比較例の赤外線センサの検知エリアを決める赤外線受光経路１６１を模式的に記載してある。赤外線受光経路６１は、赤外線検出素子２と、赤外線検出素子２の受光面２ａの中心２ｂから正面方向において一定距離（例えば、５ｍ）だけ離れ且つ正面方向に直交する仮想平面と、の間に形成される。赤外線受光経路６１は、レンズ４を通して検出部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６１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６１は、検知対象の物体（人体）からの赤外線を検出する有効領域である。比較例の赤外線センサの赤外線受光経路１６１は、赤外線センサ１００の赤外線受光経路６１と同様に定義される。

比較例の赤外線センサは、赤外線検出素子が、デュアルタイプの焦電素子であり、２つの検出部が横並びで配置されている。検出部は、平面形状が長方形状であり、長辺の長さを１．０ｍｍに設定してある。このため、比較例の赤外線センサにおけるレンズ部品では、レンズの焦点距離を、赤外線センサ１００におけるレンズ部品５のレンズ４の焦点距離よりも長い１６ｍｍに設定してある。赤外線センサ１００は、検出部２４のサイズが１ｍｍ×１ｍｍ程度であり且つレンズ部品５の焦点距離が１６ｍｍ程度である比較例に比べて、レンズ部品５の小型化を図ることが可能となる。また、比較例の赤外線センサにおけるレンズ部品は、１２個のレンズを備えている。より詳細には、比較例の赤外線センサにおけるレンズ部品は、上段の列、下段の列に、それぞれ、８個、４個のレンズが設けられている。

比較例の赤外線センサの検知エリアは、赤外線検出素子とレンズ部品とで決めることが可能である。この場合、比較例の赤外線センサの検知エリアには、各レンズごとに、検出部の数の赤外線受光経路６１が形成される。

比較例の赤外線センサは、レンズ部品におけるレンズの数が１２個であり、赤外線検出素子における検出部の数が２個なので、１２×２＝２４個の赤外線受光経路１６１が形成される。

赤外線センサ１００の検知エリアは、赤外線検出素子２とレンズ部品５とで決めることが可能である。この場合、赤外線センサ１００の検知エリアには、各レンズ４ごとに、検出部２４の数の赤外線受光経路６１が形成される。なお、赤外線センサ１００は、赤外線検出素子２とレンズカバー６との距離が１．５ｍｍ程度であり、赤外線検出素子２とレンズカバー６との距離が仮想平面までの距離に比べて非常に短い。このため、図１４では各レンズ４ごとに形成される４個の赤外線受光経路６１が繋がって１個に見えている。

赤外線センサ１００は、レンズ部品５におけるレンズ４の数が１７個であり、赤外線検出素子２における検出部２４の数が４個なので、１７×４＝６８個の赤外線受光経路６１が形成される。

本実施形態の赤外線センサ１００は、複数のレンズ４が上段、中段及び下段の３列に分けて配置されていることにより、比較例の赤外線センサに比べて、上下方向における検知エリアを広くすることが可能となる。なお、赤外線受光経路６１のサイズは、赤外線検出素子２の周波数特性、想定している人体の移動速度等に基づいて、適宜設計するのが好ましい。

レンズ部品５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。レンズ部品５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。

レンズ部品５は、複数のレンズ４を有するレンズ部品本体５０における複数のレンズ４以外の部位の厚さが、各レンズ４の厚さよりも厚いのが好ましい。これにより、赤外線センサ１００は、複数のレンズ４以外の部位の厚さが各レンズ４の厚さ以下の場合に比べて、不要な方向からの赤外線を減衰させることが可能となる。要するに、赤外線センサ１００は、検知エリア以外の不要な方向からレンズ部品５に入射する赤外線の透過率を低下させることが可能となる。よって、赤外線センサ１００は、不要な方向からレンズ部品５へ入射した後に赤外線検出素子２へ入射する赤外線の入射量を低減することが可能となり、赤外線検出素子２の誤検知による出力を抑制することが可能となる。レンズ部品５において、各レンズ４よりも厚くする厚肉部分５２は、レンズ部品本体５０におけるレンズアレイ４０以外の一部に設けてあるが、レンズ部品本体５０におけるレンズアレイ４０以外の全体に設けてもよい。

レンズ４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。レンズ４は、レンズ４の厚さが厚いほど制御対象の赤外線の透過率が低下する。レンズ４は、厚さが０．１ｍｍ厚くなると、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、レンズ４の光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。また、レンズ４は、光入射面の任意の点に斜め入射する制御対象の赤外線の光路長が、この任意の点に対応するレンズ４の厚さよりも長くなって透過率が低くなりすぎる懸念がある。斜め入射するとは、レンズ４の光入射面の任意の点に、この任意の点の法線に対して傾いた方向から入射することを意味する。

レンズ部品５は、レンズ４の厚さを０．７ｍｍ〜０．８ｍｍ、隣り合うレンズ４同士の境界の厚さを０．２５ｍｍ、厚肉部分５２の厚さを１ｍｍに設定してある。厚肉部分５２の厚さは、レンズ部品５の成形性の観点から、レンズ４の厚さの２倍以下が好ましい。

また、レンズ部品５は、複数のレンズ４を有するレンズ部品本体５０における複数のレンズ４以外の部位の表面を粗面としてあるのが好ましい。これにより、赤外線センサ１００は、不要な方向からの赤外線を粗面により散乱させることが可能となるから、複数のレンズ４以外の部位の表面を粗面としていない場合に比べて、不要な方向からの赤外線の透過率をより低下させることが可能となる。よって、赤外線センサ１００は、赤外線検出素子２の誤検知による出力を抑制することが可能となる。レンズ部品５において粗面とする表面は、例えば、レンズ部品本体５０の背面が好ましい。

本明細書における粗面は、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１やＩＳＯ ４２８７−１９９７等で規定されている算術平均粗さＲａが、検出対象の赤外線の下限波長以上であるのが好ましい。人体から放射される赤外線は、５μｍ〜２５μｍ程度なので、検出対象の赤外線の下限波長は、５μｍに設定することができる。よって、粗面は、算術平均粗さＲａが５μｍ以上であるのが好ましい。

レンズ部品５の粗面は、例えば、レンズ部品本体５０の背面側に形成されているのが好ましい。レンズ部品５の粗面は、例えば、レンズ部品本体５０にシボ加工を施すことにより形成することができる。

レンズ部品５は、複数のレンズ４以外の部位の厚さをレンズ４の厚さ以下として、複数のレンズ４以外の部位の表面を粗面としてもよい。この場合、赤外線センサ１００は、複数のレンズ４以外の部位の表面を粗面としていない場合に比べて、不要な方向からの赤外線の透過率を低下させることが可能となる。

赤外線センサ１００は、センサ本体２０とレンズ部品５とを連結する合成樹脂製のアダプタ８を備えているのが好ましい。

アダプタ８は、センサ本体２０が取り付けられる第１取付部８１と、レンズ部品５が取り付けられる第２取付部８２と、第１取付部８１と第２取付部８２とを連結する連結部８３と、を一体に備えている。

第１取付部８１は、センサ本体２０を囲む円筒状の筒体部８１ａを備える。連結部８３は、筒体部８１ａの第１端縁から全周に亘って外方へ突出する形状に形成されている。連結部８３は、筒体部８１ａの内部空間に連通する円形状の開口部８３ａ（図６参照）を有する。連結部８３の外周形状は、円形状に形成されている。

第１取付部８１は、筒体部８１ａの第１端縁とは反対側の第２端縁に第１凹部８１ｂが形成されている。第１凹部８１ｂは、筒体部８１ａの第２端縁側および内側面側が開放されている。また、第１取付部８１は、第１凹部８１ｂの底面との間にキャップ２８の第１フランジ２８ｂ及び台座２７のフランジ２７ｂを保持する複数の突起８１ｄが、第１凹部８１ｂの底面よりも第２端縁側において内方へ突出して形成されている。突起８１ｄは、半球状の形状に形成されている。筒体部８１ａは、成形性の観点から、連結部８３から離れるにつれて内径が徐々に大きくなるテーパ円筒状に形成されているのが好ましい。

第１取付部８１は、筒体部８１ａの第２端縁側に、センサ本体２０におけるキャップ２８の突片２８ｃと台座２７の突片２７ｃとを位置決めする第２凹部８１ｃ（図５参照）が形成されている。

赤外線センサ１００は、第１取付部８１とセンサ本体２０とが、嵌め合わされている。したがって、赤外線センサ１００は、第１取付部８１とセンサ本体２０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取付部８１は、台座２７の背面よりも筒体部８１ａの第２端縁のほうが回路基板７に近くなるように、センサ本体２０に対して位置決めされる。よって、赤外線センサ１００は、台座２７と回路基板７との間に隙間が形成される。これにより、赤外線センサ１００は、回路基板７から台座２７への熱伝導を抑制することが可能となり、赤外線センサ１００の周囲の熱のゆらぎに起因した誤検知の発生を抑制することが可能となる。

レンズ部品５は、図１０及び１１に示すように、レンズ部品本体５０の端縁５０ｂから突出する２つのフック５３を一体に備えている。これに対して、第２取付部８２は、２つのフック５３それぞれに対応する位置に貫通孔８３ｃ（図６参照）が形成されている。レンズ部品５は、各フック５３を第２取付部８２の貫通孔８３ｃに挿通させて第２取付部８２に引っ掛けることにより、第２取付部８２に取り付けられている。よって、レンズ部品５は、第２取付部８２に対して抜け止めされる。

また、レンズ部品５は、レンズ部品本体５０の背面側に、逆組防止リブ５４が設けられている。これに対し、アダプタ８は、逆組防止リブ５４に対応する位置に穴８３ｂが形成されている。これにより、赤外線センサ１００は、組立時に、レンズ部品５の上下方向が逆となるようにアダプタ８に取り付けられるのを抑制することが可能となる。

赤外線センサ１００は、センサ本体２０とレンズ部品５とを連結するアダプタ８を備えていることにより、センサ本体２０の赤外線検出素子２とレンズ部品５の各レンズ４との相対的な位置精度を向上させることが可能となる。よって、赤外線センサ１００は、各レンズ４の焦点位置と赤外線検出素子２との相対的な位置精度を高めることが可能となり、製品ごとの感度のばらつきを低減することが可能となる。

レンズカバー６は、例えば、赤外線センサ１００を見た人からレンズ部品５及びセンサ本体２０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、レンズカバー６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。レンズカバー６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。

レンズカバー６は、半円筒状の形状に形成されたレンズカバー本体６０と、レンズカバー本体６０の背面から突出したリブ６２と、を備えている。本明細書における半円筒状とは、円筒を二等分した形状のみに限定されない。要するに、本明細書における半円筒状とは、円筒状の中心線を含む第１平面で切ったときの片側の部分の形状のみに限らず、例えば、第１平面に平行な第２平面で切ったときのいずれか一方の片側の部分の形状も含む。リブ６２は、レンズカバー本体６０の周方向に沿って形成されている。要するに、リブ６２は、弧状に形成されている。リブ６２は、レンズカバー本体６０の周方向に直交する断面の形状を矩形（直角四辺形）状としてある。矩形状の形状としては、正方形状を採用しているが、これに限らず、長方形状でもよい。レンズカバー本体６０の厚さ方向に沿ったリブ６２の突出寸法は、レンズカバー本体６０の厚さと同じに設定してある。ここで、レンズカバー６は、レンズカバー本体６０の厚さを０．４ｍｍ、リブ６２の突出寸法を０．４ｍｍとしてある。レンズカバー６は、レンズカバー本体６０とリブ６２とを合わせた厚さが、レンズカバー本体６０の厚さの２倍以下の厚さであるのが好ましい。これにより、レンズカバー６は、成形性をより向上させることが可能となる。

レンズカバー６は、図１３に示すように、レンズカバー本体６０の上端部からレンズ部品５側へ突出する第１位置決めリブ６４と、レンズカバー本体６０の下端部からレンズ部品５側へ突出する第２位置決めリブ６５と、を備える。レンズカバー６は、第１位置決めリブ６４と、第２位置決めリブ６５と、を互いに異なる形状としてある。これにより、赤外線センサ１００は、レンズカバー６が、筐体１に対して上下が逆に取り付けられるのを抑制するのが可能となる。なお、レンズカバー６は、図１３に示すように、周方向の両端部６６の厚さを、他の部位の厚さに比べて薄くしてあるのが好ましい。

レンズカバー６は、筐体１の正面側から見て左右対称の形状に形成されているのが好ましい。これにより、レンズカバー６は、正面側から押されたときの応力が分散されやすくなり、変形しにくくなる。言い換えれば、レンズカバー６は、正面側からの押圧力を受けたときに変形を起こす押圧力が大きくなる。要するに、レンズカバー６は、レンズカバー本体６０の背面の曲率半径を小さくするほど、レンズカバー６の機械的強度を向上させることが可能となる。赤外線センサ１００は、レンズカバー本体６０の曲率半径を、レンズ部品５の各レンズ４の焦点距離と関係なく設定することが可能なので、レンズカバー本体６０の曲率半径をより小さくするのが好ましい。

レンズカバー本体６０の大きさは、レンズ部品５を覆うことができる大きさであればよく、特に限定されない。要するに、レンズカバー本体６０の曲率半径や面積は、特に限定されない。

筐体１は、正面壁１ｂのうち開口部１０の上側にある第１遮光部１１ｊがレンズカバー本体６０の上側の第１端部６３ａに重なっている。また、筐体１は、正面壁１ｂのうち開口部１０の上側にある第２遮光部１１ｋがレンズカバー本体６０の下側の第２端部６３ｂに重なっている。第１遮光部１１ｊは、レンズカバー６の第１端部６３ａの正面側を覆う弧状の形状に形成されている。第２遮光部１１ｋは、レンズカバー６の第２端部６３ｂの正面側を覆う弧状の形状に形成されている。第１端部６３ａ及び第２端部６３ｂは、レンズカバー本体６０とリブ６２とを合わせた厚さよりも、厚く形成されているのが好ましい。これにより、レンズカバー６は、機械的強度の更なる向上を図ることが可能となる。ボディ１１には、レンズカバー６の第２端部６３ｂの背面側でレンズカバー６を位置決めする弧状のリブ１１ｍが形成されている。

第２遮光部１１ｋは、レンズ部品５における下段の列に並んだ一群のレンズ４への赤外線の入射を抑制する機能を有するように形状を設計してある。これにより、赤外線センサ１００は、レンズ部品５における下段の列のレンズ４が検知エリアの形成に寄与するのを抑制することが可能となる。よって、赤外線センサ１００は、例えば、検知エリアを規定する赤外線受光経路６１を図１６に示す模式図のように設定することが可能となり、猫等の小動物を人と誤検知するのを抑制することが可能となる。赤外線センサ１００は、例えば、第２遮光部１１ｋの高さをより低く変更すれば、レンズ部品５における下段の列のレンズ４も検知エリアの形成に寄与させることも可能となる。また、赤外線センサ１００は、例えば、第２遮光部１１ｋの高さをより高く変更すれば、レンズ部品５における下段の列及び中段の列のレンズ４が検知エリアの形成に寄与するのを抑制することが可能となる。

赤外線センサ１００は、筐体１の左右方向の両側面それぞれから円柱状の突部１５が突出して形成されている。これにより、赤外線センサ１００は、例えば、図１７〜２０に示すようなケース１５０に収納して使用するようにすれば、赤外線センサ１００をケース１５０に対して回転させることが可能となり、検知エリアを上下方向において変更することが可能となる。ケース１５０の材料としては、例えば、樹脂を採用することができる。

ケース１５０は、正面側が開放された矩形箱状に形成されており、上壁１５１と、上壁１５１に対向する下壁１５３と、一対の側壁１５２と、背壁１５４と、下壁１５３と背壁１５４とを連結する傾斜壁１５５と、を備えている。ケース１５０は、各側壁１５２それぞれに、突部１５が回転自在に挿通される円形状の孔１５７と、孔１５７に連通する直線状のスリット１５８と、が形成されている。スリット１５８は、一端がケース１５０の側壁１５２の正面側で開放され、他端が孔１５７に連通している。ケース１５０の上下方向におけるスリット１５８の開口幅は、孔１５７の内径よりも小さく設定してある。赤外線センサ１００の突部１５をスリット１５８から孔１５７へ入れるときには、ケース１５０の弾性を利用する。ケース１５０は、傾斜壁１５５における左右方向の中央部から内方へ突出する三角形状の突起１５６を一体に備えている。

これに対して、赤外線センサ１００は、ボディ１１の下壁１１ａにおける左右方向の中央部から下方に突出する扇状の突出片１１ｈが一体に形成されており、突出片１１ｈの周縁に、複数の溝１１ｉが形成されている。溝１１ｉは、Ｖ字状に形成されている。赤外線センサ１００は、ケース１５０に対して回転させたときに、複数の溝１１ｉのいずれか１つにケース１５０の突起１５６の先端部が入ることで、ケース１５０に対する角度を決めることができる。

第１変形例の赤外線センサは、赤外線センサ１００と基本構成を同じとして、図２１に示すように、レンズカバー６におけるリブ６２の数を増やした構成としてもよい。

また、第２変形例の赤外線センサは、赤外線センサ１００と基本構成を同じとして、図２２に示すように、レンズカバー６におけるリブ６２を蜂の巣状の形状としてもよい。

なお、レンズカバー６におけるリブ６２の形状は、レンズアレイ４０におけるレンズ４の配列に応じて適宜変更でき、例えば、格子状の形状とすることもできる。

第３変形例の赤外線センサは、赤外線センサ１００と基本構成を同じとして、レンズ部品５の上下を逆にしてアダプタ８に取り付けることができるようにしてもよい。第３変形例の赤外線センサは、レンズ部品５の上下を逆にしてアダプタ８に取り付けることにより、複数の赤外線受光経路６１により規定される検知エリアを図２３の模式図のように設定することが可能となる。

ところで、上述のケース１５０は、赤外線センサ１００の上下方向を逆にして赤外線センサ１００を取り付けることができるように構成してもよい。この場合、赤外線センサ１００は、複数の赤外線受光経路６１により規定される検知エリアを図２３の模式図のように設定することが可能となる。

以下では、赤外線センサ１００を備えた照明装置として、図２４に示す照明装置３００を例示する。

照明装置３００は、例えば、住宅等の玄関先や庭先に設置できるように構成されている。ここで、照明装置３００は、灯具３０１と、ポール３０２と、を備える。灯具３０１は、灯具本体３１１と、光源であるＬＥＤ電球３１２が機械的且つ電気的に接続されるソケット３１３と、グローブ（globe）３１４と、グローブ３１４を保護する保護部材３１５と、を備える。赤外線センサ１００は、灯具本体３１１の開口部３１１ａから筐体１の正面側が露出している。

灯具本体３１１は、アルミダイキャスト法により形成されている。保護部材３１５は、アルミダイキャスト法により形成されている。

グローブ３１４は、ガラスにより形成されている。グローブ３１４は、透明又は拡散透過性の材料で形成されているのが好ましい。グローブ３１４の材料は、ガラスに限らず、例えば、アクリル樹脂等でもよい。グローブ３１４は、ＬＥＤ電球３１２を保護する機能を有する。

ポール３０２は、中空の円柱状に形成されている。ポール３０２は、ステンレス鋼板により形成されている。

ポール３０２は、地中やコンクリート等に埋め込まれる埋込部分３０２ａの上下方向の中央部に、埋込棒３０３を取り付けることができるようになっている。埋込棒３０３は、亜鉛鋼板等により形成されている。

ポール３０２は、埋込部分３０２ａに、ケーブル保護管３０４を通す孔３２２が形成されている。ケーブル保護管を通る電源ケーブル３０５は、灯具本体３１１内に配置されている端子台（図示せず）と電気的に接続される。ＬＥＤ電球３１２を点灯させる点灯装置（図示せず）及び赤外線センサ１００は、端子台を介して給電される。点灯装置は、赤外線センサ１００等の出力に基づいて、ＬＥＤ電球３１２を点灯させたり、調光したり、消灯させたりすることができるように構成されている。点灯装置は、赤外線センサ１００の出力と、周囲の明るさを検知する明るさセンサの出力と、に基づいて、ＬＥＤ電球３１２を点灯させたり、調光したり、消灯させたりすることができるように構成されているのが、より好ましい。

ポール３０２は、地表面３１０よりも上側に露出する露出部分３０２ｂの下端部に、水抜き孔３０６が形成されている。灯具３０１は、ポール３０２の露出部分３０２ｂの上端部に結合されている。照明装置３００は、ポール３０２の全長を１１００ｍｍに設定し、埋込部分３０２ａの全長を４００ｍｍ、露出部分３０２ｂの全長を７００ｍｍにそれぞれ設定してある。また、灯具３０１は、上下方向の全長を３００ｍｍに設定してある。

上述の実施形態等において説明した各図は、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。また、実施形態等に記載した材料、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。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変第１更を加えることが可能である。

例えば、各レンズ４の各々は、フレネルレンズにより構成してもよい。これにより、赤外線センサ１００は、各レンズ４それぞれの厚さを、より薄くしたり、受光面積を増大させることが可能となる。

また、赤外線センサ１００は、照明装置３００に限らず、例えば、配線器具や機器等にも利用することができる。機器としては、例えば、テレビ、パーソナルコンピュータ、空気調和機、加湿器、冷蔵庫、コピー機、デジタルサイネージ、デジタルフォトフレーム、小便器、自販機、券売機、現金自動預け払い機等を挙げることができる。

１ 筐体
２ 赤外線検出素子
４ レンズ
５ レンズ部品
６ レンズカバー
１０ 開口部
６０ レンズカバー本体
６１ 赤外線受光経路
６２ リブ
２０ センサ本体
１００ 赤外線センサ

Claims (3)

1. 筐体と、前記筐体内に収納され、赤外線検出素子を有するセンサ本体と、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レンズ部品と、前記筐体の開口部を塞いで前記レンズ部品を覆うレンズカバーと、を備え、
   前記レンズカバーは、レンズカバー本体の背面から突出するリブが、前記センサ本体と前記レンズ部品とで決まる赤外線受光経路を避けて形成されている、
   ことを特徴とする赤外線センサ。
2. 前記レンズ部品は、前記複数のレンズを有するレンズ部品本体における前記複数のレンズ以外の部位の厚さが、前記複数のレンズそれぞれの厚さよりも厚い、
   ことを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
3. 前記レンズ部品は、前記複数のレンズを有するレンズ部品本体における前記複数のレンズ以外の部位の表面の少なくとも一部を粗面としてある、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線センサ。

Images