JP6540865B2 - センサユニット - Google Patents

Description

本発明は、センサユニットに関する。

従来のセンサユニットとしては、ケーシングと、ケーシングからセンサ面が所定の間隔をあけて配置されたドップラーセンサとを備えるものがある（特許文献１参照）。このセンサユニットでは、ドップラーセンサから発射されてケーシングで反射された反射波がドップラーセンサの検出精度に与える影響を低減するように、ケーシングとドップラーセンサのセンサ面との間の距離が決定されている。

特開２００２−２８６８３３号公報

しかし、上記従来のセンサユニットでは、ドップラーセンサのケーシングへの取付構造については、十分に考慮されていない。このため、上記従来のセンサユニットでは、ケーシングとドップラーセンサのセンサ面との間の距離が振動などにより変動し、ドップラーセンサの検出精度が低下する恐れがある。

そこで、この発明の課題は、センサとしてレーダーを有するセンサユニットにおいて、レーダーの検出精度の低下を抑制できるセンサユニットを提供することである。

この発明の一態様に係るセンサユニットは、
レーダーと、
上記レーダーと電気的に接続され、上記レーダーが搭載された基板と、
上記レーダーと、上記基板とを覆うカバー部材と、
上記レーダーの送受信面が、上記カバー部材から所定の間隔をあけて配置されるように、上記基板を上記カバー部材に取り付けるための取付部材と
を備え、
上記取付部材は、上記基板と上記カバー部材との間に配置されていることを特徴とする。

上記構成のセンサユニットによれば、レーダーの送受信面とカバー部材とが所定の間隔をあけて配置されるように、レーダーが搭載された基板は、取付部材によってカバー部材に取り付けられる。このため、レーダーとカバー部材との間の所定の間隔を最適距離に保つことによって、レーダーの検出精度の低下を抑制できる。

１実施形態では、
上記レーダーの上記送受信面と、上記カバー部材の上記レーダーと対向する部分とが平行である。

上記実施形態では、レーダーの送受信面から発射された電波は、カバー部材に垂直に入射するので、カバー部材で電波が屈折して電波の伝播方向が乱れることを防止できる。このため、カバー部材によってレーダーの検出精度が低下することを防止できる。

１実施形態では、
上記レーダーの検出範囲を拡大する検出範囲拡大部を備える。

上記実施形態では、検出範囲拡大部により、レーダーの検出範囲を拡大するので、広範囲の被検知物を検出できる。

１実施形態では、
上記検出範囲拡大部は、上記カバー部材に設けられている。

上記実施形態では、検出範囲拡大部（例えば、回折格子）がカバー部材に設けられているため、取付部材は、検出範囲拡大部とレーダーの送受信面との相対的な位置を維持できる。このため、レーダーの送受信面と検出範囲拡大部との位置関係が崩れて電波の伝播方向が乱れることが防止されるので、所望の検出範囲が得られる。

以上より明らかなように、この発明によれば、レーダーの送受信面とカバー部材とが所定の間隔をあけて配置されるように、レーダーが搭載された基板が、取付部材によってカバー部材に取り付けられることによって、レーダーの検出精度の低下を抑制できる。

図１は、この発明の第１実施形態のセンサユニットの斜視図である。 図２は、上記センサユニットの分解斜視図である。 図３は、カバー部材の斜視図である。 図４は、上記センサユニットの正面図である。 図５は、図４のＶ−Ｖ線での断面図である。 図６は、ドップラーセンサとセンサ実装基板の斜視図である。 図７は、上記センサユニットの上面図である。 図８は、第２実施形態のセンサユニットの図４と同様の図である。

以下、本発明の実施形態に係るセンサユニットを添付図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態のセンサユニットの斜視図であり、図２は、本実施形態のセンサユニットの分解斜視図である。

図１を参照すると、センサユニット１は、ユニット本体１０と、ユニット本体１０を支持する固定支柱２０と、固定支柱２０の下端が固定された円錐台状の据付部３０とを備える。

図１及び図２を参照すると、ユニット本体１０は、円錐形状のケーシング１１と、ケーシング１１の前面を覆うカバー部材１２とを備える。

また、図２を参照すると、センサユニット１は、ドップラーセンサ（レーダーの一例であるドップラーレーダー）４０と、センサ実装基板（基板）４１と、制御基板５０と、表示部５１と、操作部５２と、無線モジュール５３とを更に備える。センサユニット１は、ケーシング１１とカバー部材１２とによって覆われた内部空間に、ドップラーセンサ４０と、センサ実装基板４１と、制御基板５０と、表示部５１と、操作部５２と、無線モジュール５３とを収容している。

図３は、カバー部材１２の斜視図であり、図４は、センサユニット１の正面図である。また、図５は、図４のＶ−Ｖ線での断面図である。

図３を参照すると、カバー部材１２は、円板状であり、ポリカーボネート又はＡＢＳ樹脂のような電波を透過する材料からなる。カバー部材１２の一方の面１２ａには、４つのスタッド（取付部材）１３が立設されている。図４及び図５を参照すると、カバー部材１２は、ドップラーセンサ４０とセンサ実装基板４１とを覆うようにケーシング１１に取り付けられている。

図２及び図５を参照すると、固定支柱２０は、ハーネス内蔵の自在継手２１を上端に備える。自在継手２１は、図示しない取り付け金具を用いてケーシング１１に固定されている。自在継手２１は、ドップラーセンサ４０の検出範囲を変更可能な機構の一例である。

図２及び図５を参照すると、据付部３０は、底部が開口する円錐台形状の底カバー３１と、底カバー３１を覆う底板３２とを備える。底カバー３１には、固定支柱２０の下端を挿入可能な穴が設けられており、固定支柱２０は、上記穴に嵌合して底カバー３１に固定されている。センサユニット１は、据付部３０によって壁又は柱などに据え付けられる。

図６は、ドップラーセンサ４０とセンサ実装基板４１の斜視図である。

図６を参照すると、ドップラーセンサ４０は、平板状のセンサ面（送受信面）４０ａを備えている。センサ面４０ａには、電波を送信する送信アンテナ（図示せず）と、電波を受信する受信アンテナ（図示せず）が設けられている。上記送信アンテナから送信する電波（送信電波）の周波数は、マイクロ波帯の周波数である。

センサ実装基板４１は、中央部にドップラーセンサ４０が配置されており、複数のコネクタ端子４２によってドップラーセンサ４０と電気的に接続されている。また、センサ実装基板４１の四隅には貫通孔４３が設けられている。この貫通孔４３に図示しないねじが挿通されてカバー部材１２のスタッド１３と螺合することで、センサ実装基板４１は、カバー部材１２に取り付けられる。図５を参照すると、センサ実装基板４１は、ドップラーセンサ４０のセンサ面４０ａがカバー部材１２から所定の間隔をあけて配置されるように、カバー部材１２に取り付けられている。また、ドップラーセンサ４０のセンサ面４０ａと、カバー部材１２のドップラーセンサ４０と対向する部分とは平行である。

図２及び図５を参照すると、制御基板５０は、表示部５１と、操作部５２と、無線モジュール５３とが搭載されている。制御基板５０は、配線６０によりセンサ実装基板４１と接続されている。制御基板５０は、固定支柱２０に挿通されたワイヤハーネス６１により、電源又は空気調和機の室内ユニットのような外部機器６２と接続されている。また、制御基板５０は、図示しない取り付け金具によってケーシング１１に取り付けられている。

図７は、ドップラーセンサ４０の平面図である。

表示部５１は、制御基板５０の前面に実装されたＬＥＤから出射された光を外部に導くＬＥＤ導光体であり、ドップラーセンサ４０による検出状況や無線モジュール５３による通信状況などの各種情報を表示する。図４及び図７を参照すると、表示部５１は、ケーシング１１の上部に設けられた開口に一部が挿入されており、ケーシング１１の外部から視認できる。

操作部５２は、センサユニット１又は無線モジュール５３の起動及び停止を設定できる押ボタンスイッチである。図４及び図７を参照すると、操作部５２は、ケーシング１１の上部に設けられた開口に一部が挿入されており、ケーシング１１の外部から操作できる。

図５を参照すると、無線モジュール５３は、制御基板５０に搭載されており、コネクタ端子により制御基板５０と電気的に接続されている。無線モジュール５３は、例えば図示しない管理サーバなどにドップラーセンサ４０によって検出されたセンサ情報を送信する。このセンサ情報として、人体の心拍、呼吸、体動などの生体情報がある。

上記構成のセンサユニット１によれば、ドップラーセンサ４０のセンサ面４０ａとカバー部材１２とが所定の間隔をあけて配置されるように、ドップラーセンサ４０が搭載されたセンサ実装基板４１は、スタッド１３によってカバー部材１２に取り付けられる。このため、ドップラーセンサ４０とカバー部材１２との間の所定の間隔を最適距離に保つことによって、ドップラーセンサ４０の検出精度の低下を抑制できる。ここで、最適距離とは、検出精度が良好な状態におけるドップラーセンサ４０のセンサ面４０ａとカバー部材１２との間の距離を示し、カバー部材１２の材質、厚さ、及び上記送信電波の周波数によって決定される。

上記実施形態では、ドップラーセンサ４０のセンサ面４０ａから発射された電波は、カバー部材１２に垂直に入射するので、カバー部材１２で電波が屈折して電波の伝播方向が乱れることを防止できる。このため、カバー部材１２によってドップラーセンサ４０の検出精度が低下することを防止できる。

［第２実施形態］
この発明の第２実施形態のセンサユニットは、カバー部材１２を除いて第１実施形態のセンサユニットと同一の構成をしている。図８は、第２実施形態のセンサユニットの図４と同様の図である。図８において、図１〜図７と同一の構成部には同一の参照符号を付している。

図８を参照すると、第２実施形態のセンサユニットのカバー部材１２には、ドップラーセンサ４０の検出範囲を拡大する検出範囲拡大部７０が設けられている。検出範囲拡大部７０は、回折格子又はプリズムのような偏向素子である。

上記実施形態では、検出範囲拡大部７０により、ドップラーセンサ４０の検出範囲を拡大するので、広範囲の被検知物を検出できる。

上記実施形態では、検出範囲拡大部７０（例えば、回折格子）がカバー部材１２に設けられているため、スタッド１３は、検出範囲拡大部７０とドップラーセンサ４０のセンサ面４０ａとの相対的な位置を維持できる。このため、ドップラーセンサ４０のセンサ面４０ａと検出範囲拡大部７０との位置関係が崩れて電波の伝播方向が乱れることが防止されるので、所望の検出範囲が得られる。

［第３実施形態］
この発明の第３実施形態のセンサユニットは、第１実施形態のセンサ実装基板４１の機能と制御基板５０の機能とを有する単一の部材を備えた点を除いて第１実施形態のセンサユニットと同一の構成をしており、図１を援用する。具体的には、第３実施形態のセンサユニットは、ドップラーセンサ４０が搭載されてカバー部材１２のスタッド１３に取り付けられた基板を備え、上記基板は、操作部５２と、表示部５１と、無線モジュール５３とが搭載されている。

この第３実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

以上、本発明を好適な第１〜第３実施形態により説明してきたが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の変更が可能である。

例えば、上記第１〜第３実施形態では、スタッド１３は、カバー部材１２と一体に設けられていたが、これに限定されず、スタッド１３とカバー部材１２とは別体であってもよい。

上記第１〜第３実施形態では、ドップラーセンサ４０の送信電波の周波数はマイクロ波帯の周波数であったが、これに限定されず、ミリ波帯の周波数であってもよい。

上記第１〜第３実施形態では、ドップラーセンサ４０は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式のドップラーレーダーであってもよいし、他の方式のドップラーレーダーであってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、レーダーの一例としてドップラーレーダーを用いたが、他のレーダーを用いてもよい。ここで、上記他のレーダーとしては、パルスレーダー，ＣＷ（Continuous Wave）レーダー、ＦＭ−ＣＷレーダーなどがある。

１…センサユニット
１０…ユニット本体
１１…ケーシング
１２…カバー部材
１３…スタッド（取付部材）
２０…固定支柱
２１…自在継手
３０…据付部
３１…底カバー
３２…底板
４０…ドップラーセンサ（レーダー）
４０ａ…センサ面（送受信面）
４１…センサ実装基板
４２…コネクタ端子
４３…貫通孔
５０…制御基板
５１…表示部
５２…操作部
５３…無線モジュール
６０…配線
６１…ワイヤハーネス
６２…外部機器
７０…検出範囲拡大部

Claims (4)

1. レーダー（４０）と、
   上記レーダー（４０）と電気的に接続され、上記レーダー（４０）が搭載された基板（４１）と、
   上記レーダー（４０）と、上記基板（４１）とを覆うカバー部材（１２）と、
   上記レーダー（４０）の送受信面（４０ａ）が、上記カバー部材（１２）から所定の間隔をあけて配置されるように、上記基板（４１）を上記カバー部材（１２）に取り付けるための取付部材（１３）と
   を備え、
   上記取付部材（１３）は、上記基板（４１）と上記カバー部材（１２）との間に配置されていることを特徴とする、センサユニット（１）。
2. 請求項１に記載のセンサユニット（１）において、
   上記レーダー（４０）の上記送受信面（４０ａ）と、上記カバー部材（１２）の上記レーダー（４０）と対向する部分とが平行であることを特徴とする、センサユニット（１）。
3. 請求項１又は２に記載のセンサユニット（１）において、
   上記レーダー（４０）の検出範囲を拡大する検出範囲拡大部（７０）を備えることを特徴とする、センサユニット（１）。
4. 請求項３に記載のセンサユニット（１）において、
   上記検出範囲拡大部（７０）は、上記カバー部材（１２）に設けられていることを特徴とする、センサユニット（１）。

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