TWI667453B - 紅外線檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於提供一種，可抑制偵測區域內之靈敏度的不均之紅外線檢測裝置。光接收系統（1）之複數個光接收單元（2），分別包含紅外線光接收元件（30）與多透鏡（5）。多透鏡（5），具有複數個透鏡（50）。預定偵測區域（11），為複數個偵測區域（12）之合成偵測區域。複數個偵測區域（12），分別為複數個小偵測區域（13）之合成小偵測區域。使複數個光接收單元（2）各自之複數個透鏡（50），分別與複數個小偵測區域（13）中之1個小偵測區域（13）一對一地對應。在複數個偵測區域（12）中之至少2個偵測區域（12），混合有複數個光接收單元（2）中之相鄰的2個光接收單元（2）各自之小偵測區域（13）。

Description

紅外線檢測裝置

本發明，一般而言係關於一種紅外線檢測裝置，更詳而言之，關於具備接收來自預定偵測區域的紅外線之光接收系統的紅外線檢測裝置。

過去，作為紅外線檢測裝置，例如已知一種熱線式人體感測器，藉由檢測從人體輻射出的熱線（紅外線）而檢測是否有人存在於預定偵測區域內（日本專利申請公開號2000－131136：下稱文獻1）。

文獻1所記載之熱線式人體感測器，具備感測器元件、及光接收透鏡（下稱「多透鏡」）。感測器元件，檢測從人體輻射出的熱線並產生反應入射的熱線量之時間變化的輸出。多透鏡，由使偵測區域內之每個區域的熱線收斂至感測器元件之多個微小透鏡（下稱「透鏡」）的集合體所構成。

多透鏡形成為半球狀，包圍感測器元件之光接收面。多透鏡的多個透鏡，配設為3重圓形，在最內側的圓上形成4個透鏡，在次大的圓上形成8個透鏡，在最外側的圓上形成12個透鏡。

上述熱線式人體感測器中，通過配設在最外側的圓上之透鏡而往感測器元件入射的熱線量，較通過配設在其內側的圓上之透鏡而往感測器元件入射的熱線量較少。因此，上述熱線式人體感測器，具有在與配設在最外側的圓上之透鏡對應的區域之靈敏度降低的情形。

本發明之目的在於提供一種，可抑制偵測區域內之靈敏度的不均之紅外線檢測裝置。

本發明的一態樣之紅外線檢測裝置，具備接收來自預定偵測區域的紅外線之光接收系統。該光接收系統，具備複數個光接收單元。該複數個光接收單元，分別包含紅外線光接收元件及多透鏡。該多透鏡，具有將紅外線聚光至該紅外線光接收元件之複數個透鏡。該預定偵測區域，為複數個偵測區域之合成偵測區域。該複數個偵測區域，分別為複數個小偵測區域之合成小偵測區域。使該複數個光接收單元各自之該複數個透鏡，分別與該複數個小偵測區域中之1個小偵測區域一對一地對應。在該複數個偵測區域中之至少2個偵測區域，混合有該複數個光接收單元中之相鄰的2個光接收單元各自之小偵測區域。

以下說明的實施形態，僅為本發明之各式各樣的實施形態之一。下述實施形態，只要能夠達成本發明之目的即可，可因應設計等而進行各種變更。

此外，在下述實施形態中說明的各圖係示意圖，圖中之各構成要素的大小、厚度各自之比，不限於一定要反映實際之尺寸比。

（實施形態） 以下，依據圖1～9，對本實施形態之紅外線檢測裝置100予以說明。

本實施形態之紅外線檢測裝置100，作為一例，使用在人體偵測，偵測是否有人（偵測對象）存在於預定偵測區域11（參考圖4及6B）內。亦即，紅外線檢測裝置100，係施行預定偵測區域11內之人體偵測的紅外線式人體偵測裝置。

紅外線檢測裝置100，具備接收來自預定偵測區域11的紅外線之光接收系統1。光接收系統1，具備複數個（5個）光接收單元2。複數個光接收單元2，係1個第1光接收單元2a及複數個（4個）第2光接收單元2b。光接收單元2，包含：具有紅外線光接收元件30（參考圖4及6A）之紅外線感測器3、以及具有多透鏡5之光學構件6。多透鏡5，具有將紅外線聚光至紅外線光接收元件30之複數個透鏡50。預定偵測區域11，為與複數個（5個）光接收單元2數量相同的複數個（5個）偵測區域12（參考圖4及6B）之合成偵測區域。此處，複數個偵測區域12，分別為複數個小偵測區域13（參考圖6B、7B及8）之合成小偵測區域。本實施形態之紅外線檢測裝置100，在與中心線110垂直的面內，具有與複數個多透鏡5各自的形狀對應之複數個偵測區域12。

第1光接收單元2a之多透鏡5，具有複數個（30個）透鏡50（參考圖6A、7A及9）。此外，複數個第2光接收單元2b，分別具有複數個（15個）透鏡50。以下，亦有將第1光接收單元2a之多透鏡5稱作第1多透鏡5a，將第1光接收單元2a之透鏡50稱作第1透鏡50a的情形。此外，亦有將第2光接收單元2b之多透鏡5稱作第2多透鏡5b，將第2光接收單元2b之透鏡50稱作第2透鏡50b的情形。此外，亦有將包含第1多透鏡5a之光學構件6稱作第1光學構件6a，將包含第2多透鏡5b之光學構件6稱作第2光學構件6b的情形。此外，亦有將第1光接收單元2a之紅外線光接收元件30及紅外線感測器3，分別稱作第1紅外線光接收元件30a及第1紅外線感測器3a的情形。此外，亦有將第2光接收單元2b之紅外線光接收元件30及紅外線感測器3，分別稱作第2紅外線光接收元件30b及第2紅外線感測器3b的情形。

此外，紅外線檢測裝置100，進一步具備電路基板7。紅外線檢測裝置100中，於電路基板7，安裝第1紅外線感測器3a及複數個第2紅外線感測器3b。此處，第1紅外線感測器3a，以第1紅外線光接收元件30a的光軸39a（參考圖4）與電路基板7之厚度方向略平行的方式，安裝於電路基板7。此外，複數個（4個）第2紅外線感測器3b，以第2紅外線光接收元件30b的光軸39b（參考圖4）分別相對於電路基板7之厚度方向傾斜的方式，安裝於電路基板7。複數個第2紅外線感測器3b，彼此往不同的方向傾斜。

此外，紅外線檢測裝置100，進一步具備基部8。基部8，固持第1光接收單元2a、複數個第2光接收單元2b、及電路基板7。藉此，在紅外線檢測裝置100中，決定安裝於電路基板7的第1紅外線感測器3a之第1紅外線光接收元件30a與第1多透鏡5a的相對位置。此外，在紅外線檢測裝置100中，決定安裝於電路基板7的複數個第2紅外線感測器3b各自之第2紅外線光接收元件30b與複數個第2多透鏡5b中一對一地對應之第2多透鏡5b的相對位置。

此外，紅外線檢測裝置100，進一步具備訊號處理部9。訊號處理部9，依據複數個紅外線光接收元件30的輸出訊號，判定是否有人存在於預定偵測區域11。訊號處理部9，構成為將是否有人存在於預定偵測區域11之判定結果往外部裝置（外部電路）輸出。

以下，茲就紅外線檢測裝置100之各構成要素，更為詳細地說明。

紅外線檢測裝置100，如上述，具備第1紅外線感測器3a、複數個第2紅外線感測器3b、第1多透鏡5a、複數個第2多透鏡5b、電路基板7、基部8、及訊號處理部9。下述內容中，為了說明的方便，在以未區別第1紅外線光接收元件30a之光軸39a與第2紅外線光接收元件30b之光軸39b的方式說明之情況，單以紅外線光接收元件30的光軸39稱之。

紅外線感測器3，具有紅外線光接收元件30。紅外線光接收元件30，為熱型紅外線檢測元件。更詳而言之，紅外線光接收元件30，為四個一組式的熱電元件，在1片熱電體基板中將4個檢測部配設為2×2之陣列狀（矩陣狀）。4個檢測部，分別係包含下述元件之電容器：第1電極，配置在熱電體基板的第1面上；第2電極，配置在與第1面為相反側的第2面上；以及熱電體基板中的第1電極與第2電極之間的部分。第1電極，由吸收紅外線之導電膜（例如NiCr膜）構成。從厚度方向的一方向觀察紅外線光接收元件30，紅外線光接收元件30的光軸39為通過包含4個檢測部各自之光接收面的多角形（例如，正方形）之中心的法線。

紅外線光接收元件30，接收紅外線，因應接收到的紅外線量之變化而輸出電流訊號。此處，紅外線感測器3，具備IC（Integrated Circuit，積體電路）元件，該IC元件包含將從紅外線光接收元件30輸出的電流訊號轉換為電壓訊號之轉換電路。轉換電路，例如具有電流電壓轉換電路、電壓放大電路。電流電壓轉換電路，係將從紅外線光接收元件30輸出之輸出訊號、即電流訊號轉換為電壓訊號而輸出之電路。電壓放大電路，係將以電流電壓轉換電路轉換出的電壓訊號中之預定頻段（例如，0.1Hz～10Hz）的電壓訊號放大而輸出之電路。電壓放大電路，具有帶通濾波器的功能。帶通濾波器的功能，係使從電流電壓轉換電路輸出的電壓訊號中之上述預定頻段的成分通過，並將成為雜訊之不需要的頻率成分去除之功能。

紅外線感測器3，具備安裝基板，其安裝紅外線光接收元件30與IC元件。安裝基板，例如為成形基板。

此外，紅外線感測器3，具備容納電路模組之封裝33（參考圖5），電路模組包含紅外線光接收元件30、IC元件、及安裝基板。封裝33，為所謂的罐封裝（Can Package）。罐封裝，亦被稱作金屬封裝（Metal Package）。封裝33，如圖5所示，具備台座331、罩蓋332、窗材333、及3個引線端子334。

台座331，具有導電性。此處，台座331為金屬製。台座331為圓盤狀，在厚度方向的一面側中支持安裝基板。

罩蓋332，具有導電性。此處，罩蓋332為金屬製。罩蓋332為有底圓筒狀，以覆蓋電路模組的方式固接於台座331。

窗材333，為使紅外線透射之紅外線透射構件。窗材333，宜具有導電性。此處，窗材333，例如包含矽基板。窗材333，除了具備矽基板以外，宜具備疊層在此一矽基板之紅外線濾光片。紅外線濾光片，係使紅外線檢測裝置100之檢測對象的波長範圍之紅外線透射的光學多層膜。

窗材333，配置為將形成在罩蓋332之前壁3321的窗孔3322封閉。窗材333，藉由導電性材料相對於罩蓋332而接合，與罩蓋332電性連接。窗材333，配置於紅外線光接收元件30之光接收面的前方。紅外線感測器3中，宜以使紅外線光接收元件30之光軸39通過窗材333之中心的方式配置紅外線光接收元件30。

3個引線端子334，固持在台座331。3個引線端子334，分別為接腳狀。3個引線端子334，分別在台座331之厚度方向中貫穿台座331。3個引線端子334，為供電用引線端子、訊號輸出用引線端子、及接地用引線端子。

紅外線檢測裝置100中，5個紅外線感測器3安裝於矩形板狀之電路基板7。電路基板7，例如為印刷基板。電路基板7，具有與厚度方向交叉的第1面71、及與第1面71為相反側的第2面72。紅外線檢測裝置100，將4個第2紅外線光接收元件30b，於電路基板7的第1面71側，配置為在1個假想圓上以略等間隔排列，將第1紅外線光接收元件30a，配置在上述假想圓的中心。若改變觀察方式，則紅外線檢測裝置100，將4個第2紅外線光接收元件30b，於電路基板7的第1面71側，逐一配置在假想正方形之4個角，將第1紅外線光接收元件30a，配置在上述假想正方形的中心。

第1紅外線光接收元件30a的光軸39a（參考圖4），與電路基板7的第1面71垂直。複數個第2紅外線光接收元件30b之各自的光軸39b（參考圖4），與電路基板7的第1面71斜交。複數個第2紅外線感測器3b，其第2紅外線光接收元件30b的光軸39b分別與通過上述假想圓之中心的法線構成之角度，彼此相同。此外，複數個第2紅外線感測器3b，以使第2紅外線光接收元件30b各自的光軸39b對通過上述假想圓之中心的法線傾斜的方向不同之方式，安裝於電路基板7。

於電路基板7，將使複數個（5個）紅外線感測器3各自的3個引線端子334逐一通過之3個接腳貫穿孔74（參考圖1及4），設置複數組（5組）。

電路基板7，在圓盤狀的基部8中配置於往上方鼓起之中央部801的頂面，固持在基部8。此處，安裝於電路基板7之複數個紅外線感測器3，配置在基部8之中央部801的底面側。基部8，具有電氣絕緣性。基部8之材質，例如為合成樹脂。

基部8，具備：第1間隔件部81a，夾設於第1紅外線感測器3a與電路基板7之間；以及複數個第2間隔件部81b，夾設於複數個第2紅外線感測器3b之各自的台座331與電路基板7之間。於第1間隔件部81a，形成第1紅外線感測器3a之3個引線端子334分別逐一通過的複數個孔82a。此外，於複數個第2間隔件部81b，各自形成第2紅外線感測器3b之3個引線端子334分別逐一通過的複數個孔82b。第1間隔件部81a，使與紅外線感測器3之台座331相對向的表面811a，與第1紅外線光接收元件30a的光軸39a垂直，且與電路基板7的第1面71平行。複數個第2間隔件部81b，分別使與紅外線感測器3之台座331相對向的表面811b，與第2紅外線光接收元件30b的光軸39b垂直，且對電路基板7的第1面71傾斜。

此外，紅外線檢測裝置100，宜進一步具備複數片（4片）遮光壁83（參考圖4）。複數片遮光壁83，分別為半圓筒狀。複數片遮光壁83，分別以包圍複數個第2紅外線感測器3b中之一對一地對應的第2紅外線感測器3b之台座331及罩蓋332的略半圓周之方式，配置在第2紅外線感測器3b與第1紅外線感測器3a之間。複數片遮光壁83，可與基部8一體化地形成，亦可另外形成而固定在基部8。

基部8，於其中央部801的底面側，具備配置第1光學構件6a之4片第1壁84。4片第1壁84，從基部8的底面側觀察，分別呈圓弧狀，在第1光學構件6a之圓周方向中以略等間隔配置。紅外線檢測裝置100中，將第1光學構件6a，藉由2個第1螺絲（未圖示）固定在基部8之4片第1壁84中的2片第1壁84。

此外，基部8，於其周部802的底面側，具備分別配置複數個第2光學構件6b之4片第2壁85。4片第2壁85，從基部8的底面側觀察，分別呈第1光學構件6a側開放之C字形。紅外線檢測裝置100中，將複數個第2光學構件6b，分別藉由2個第2螺絲（未圖示）固定在基部8之第2壁85。

第1光學構件6a，如圖1所示，具備：第1光學構件本體60a，呈有底圓筒狀；以及第1凸緣62a，從第1光學構件本體60a之上端涵蓋全周地往外方突出。第1光學構件6a中，在第1光學構件本體60a之下端的底壁61a形成第1多透鏡5a。第1光學構件6a，配置為使第1凸緣62a與基部8的4片第1壁84之下端面重疊。

第2光學構件6b，如圖1所示，分別具備：第2光學構件本體60b，呈有底盒狀；以及第2凸緣62b，從第2光學構件本體60b之上端往外方突出。第2光學構件本體60b的周壁，從基部8側觀察，呈第1光學構件6a側開放之C字形。第2光學構件6b中，在第2光學構件本體60b之下端的底壁61b形成第2多透鏡5b。第2光學構件6b，配置為使第2凸緣62b與基部8的第2壁85之下端面重疊。

在第1多透鏡5a中來自外部（預定偵測區域11）的紅外線入射之第1面501a（參考圖4），由複數個第1透鏡50a各自之入射面的一群所構成。在第1多透鏡5a中紅外線射出之第2面502a（參考圖4），由複數個第1透鏡50a各自之出射面的一群所構成。

第1多透鏡5a之複數個第1透鏡50a，分別為聚光透鏡，由凸透鏡構成。此處，分別構成複數個第1透鏡50a之凸透鏡，從使像差更小的觀點來看，宜為非球面透鏡。

第1多透鏡5a中，複數個（30個）第1透鏡50a，分開配置為從第1紅外線光接收元件30a的光軸39a算起之距離互不相同的複數列（3列）。此處，第1多透鏡5a中，如圖9所示，將複數個（30個）第1透鏡50a分開配置在彼此半徑不同的第1假想圓C1、第2假想圓C2、及第3假想圓C3上。第1假想圓C1、第2假想圓C2、及第3假想圓C3，其半徑依照上述順序變大。第1多透鏡5a，在第1假想圓C1上配設4個第1透鏡50a，在第2假想圓C2上配設10個第1透鏡50a，在第3假想圓C3上配設16個第1透鏡50a。

第1多透鏡5a，宜設計為複數個第1透鏡50a各自之第1紅外線光接收元件30a側的焦點成為相同位置。第1多透鏡5a，宜構成為透射過複數個第1透鏡50a的紅外線分別往第1紅外線感測器3a之窗材333直接入射。

以第1多透鏡5a之複數個第1透鏡50a分別控制的控制對象之紅外線，例如為5μm～25μm之波長範圍的紅外線。

在第2多透鏡5b中來自外部（預定偵測區域11）的紅外線入射之第1面501b（參考圖4），由複數個第2透鏡50b各自之入射面的一群所構成。在第2多透鏡5b中紅外線射出之第2面502b（參考圖4），由複數個第2透鏡50b各自之出射面的一群所構成。

第2多透鏡5b之複數個第2透鏡50b，分別為聚光透鏡，由凸透鏡構成。此處，構成複數個第2透鏡50b之凸透鏡，分別為非球面透鏡。複數個第2透鏡50b，從使壁厚減薄的觀點來看，宜分別為菲涅爾透鏡。

第2多透鏡5b中，複數個（15個）第2透鏡50b，分開配置為從第1紅外線光接收元件30a的光軸39a算起之距離互不相同的複數列（3列）。此處，第2多透鏡5b中，如圖9所示，將複數個（15個）第2透鏡50b分開配置在彼此半徑不同的第4假想圓C4、第5假想圓C5、及第6假想圓C6上。第4假想圓C4、第5假想圓C5、及第6假想圓C6，其半徑依照上述順序變大。第4假想圓C4之半徑，較第3假想圓C3之半徑更大。第1假想圓C1～第6假想圓C6的中心相同。第2多透鏡5b中，在第4假想圓C4上配設5個第2透鏡50b，在第5假想圓C5上配設7個第2透鏡50b，在第6假想圓C6上配設3個第2透鏡50b。第2多透鏡5b中，關於在第1假想圓C1～第6假想圓C6所共通的一徑方向中排列之2至3個第2透鏡50b，若為越遠離第1假想圓C1～第6假想圓C6所共通的中心之第2透鏡50b，則透鏡面積越大。

第2多透鏡5b，宜設計為複數個第2透鏡50b各自之第2紅外線光接收元件30b側的焦點成為相同位置。第2多透鏡5b，宜構成為透射過複數個第2透鏡50b的紅外線分別往第2紅外線感測器3b之窗材333直接入射。

以第2多透鏡5b之複數個第2透鏡50b分別控制的控制對象之紅外線，例如為5μm～25μm之波長範圍的紅外線。

第1多透鏡5a及第2多透鏡5b之材料，例如為聚乙烯。更詳而言之，第1多透鏡5a之材料，為添加白色顏料或黑色顏料的聚乙烯。作為白色顏料，例如宜採用氧化鈦等無機顏料。作為黑色顏料，例如宜採用碳黑等微粒子。第1多透鏡5a及第2多透鏡5b，例如可藉由成形法形成。作為成形法，例如可採用射出成形法、壓縮成形法等。

紅外線檢測裝置100，例如，假設為以預定偵測區域11之中心線110（參考圖4）朝向鉛直下方的方式配置在天花板等而使用。換而言之，紅外線檢測裝置100，在一使用形態中，假設為以使第1紅外線光接收元件30a之光接收面朝向鉛直下方的方式配置。預定偵測區域11，為四角錐狀的3維區域。預定偵測區域11，在與中心線110垂直之水平面內為正方形。

紅外線檢測裝置100之預定偵測區域11的立體角，係由第1光接收單元2a與複數個第2光接收單元2b規定。紅外線檢測裝置100中，劃分預定偵測區域11之複數個（90個）小偵測區域13（參考圖6B、7B及8），分別和第1光接收單元2a與複數個（4個）第2光接收單元2b之任一對應。圖6B為，將紅外線檢測裝置100之預定偵測區域11，在與預定偵測區域11的中心線110垂直之假想平面120（例如地板面）中示意的圖。此外，圖8為，將紅外線檢測裝置100的複數個小偵測區域13中之1個小偵測區域13在假想平面120（例如地板面）中示意的圖。預定偵測區域11，包含90個小偵測區域13。複數個（90個）小偵測區域13，分別包含與紅外線光接收元件30之複數個（4個）檢測部一對一地對應的複數個（4個）微小偵測區域14（參考圖8）。複數個微小偵測區域14，從紅外線光接收元件30觀察時分別位於不同方向。複數個微小偵測區域14，分別為斜四角錐狀。複數個微小偵測區域14之各自的立體角，較小偵測區域13的立體角更小。換而言之，微小偵測區域14，較小偵測區域13更狹窄。微小偵測區域14，係將通過第1透鏡50a而入射至第1紅外線光接收元件30a之檢測部的紅外線束往與紅外線之行進方向相反的方向延長時形成之3維區域，或係將通過第2透鏡50b而入射至第2紅外線光接收元件30b之檢測部的紅外線束往與紅外線之行進方向相反的方向延長時形成之3維區域。換而言之，微小偵測區域14為，可使在紅外線光接收元件30的檢測部之光接收面上成像所用的紅外線束通過之3維區域。微小偵測區域14，例如，可藉由使用光線追蹤分析軟體之模擬結果而予以估算。複數個微小偵測區域14，可視作分別具有與檢測部的第1電極一對一地對應之極性。預定偵測區域11、各小偵測區域13、及各微小偵測區域14，為以光學方式定義之3維區域，並非實際上肉眼可見之3維區域。小偵測區域13，亦依存於紅外線感測器3（參考圖5）之窗材333的大小及形狀、窗孔3322的開口形狀等。

紅外線檢測裝置100中，使第1光接收單元2a之複數個（30個）第1透鏡50a，分別與複數個（90個）小偵測區域13中之1個小偵測區域13對應。換而言之，第1光接收單元2a，分別與90個小偵測區域13中之30個小偵測區域13對應。此外，紅外線檢測裝置100中，使複數個（4個）第2光接收單元2b各自之複數個（15個）第2透鏡50b，分別與複數個（90個）小偵測區域13中之1個小偵測區域13對應。換而言之，4個第2光接收單元2b，分別與90個小偵測區域13中之15個小偵測區域13對應。亦即，紅外線檢測裝置100中，與第1光接收單元2a對應之小偵測區域13的數量（30個），較分別與複數個第2光接收單元2b對應之小偵測區域13的數量（15個）更多。

紅外線檢測裝置100，如上述，具備訊號處理部9，其依據複數個紅外線光接收元件30各自的輸出訊號，判定是否有人存在於預定偵測區域11。訊號處理部9，例如，施行將複數個紅外線光接收元件30各自的輸出訊號之同步成分抽出的同步檢波，依據同步檢波之結果，判定是否有人存在於預定偵測區域11。訊號處理部9，例如，可利用用於施行同步檢波之乘算器、比較器等而構成。此處，訊號處理部9之構成零件，安裝於電路基板7。訊號處理部9之構成零件，配置在電路基板7的第2面72側。訊號處理部9，亦可包含上述複數個紅外線感測器3各自的IC元件。

而在多透鏡的複數個透鏡之入射面的面積為一定之情況，若為複數個透鏡中之與光接收元件的光軸構成之角度越大的光軸之透鏡，則有入射的紅外線之損耗變大的傾向。因此，如同文獻1所記載之熱線式人體感測器般僅以1個多透鏡形成偵測區域之紅外線檢測裝置，有在偵測區域的最外周側之靈敏度降低的傾向。

相對於此，本實施形態之紅外線檢測裝置100中，如圖4及6B所示，將預定偵測區域11，劃分為中央區域11a、周邊區域11b。中央區域11a，對應於第1光接收單元2a，包含90個小偵測區域13中之30個小偵測區域13。周邊區域11b，對應於複數個第2光接收單元2b，包含90個小偵測區域13中之60個小偵測區域13。中央區域11a，如圖6B所示，在假想平面120上成為圓形的區域。周邊區域11b，如圖6B所示，在假想平面120上成為從將中央區域11a包含其內的正方形區域去除中央區域11a之區域（外周為正方形而內周為圓形的框狀之區域）。紅外線檢測裝置100中，相較於與中央區域11a所包含的各小偵測區域13對應之第1透鏡50a的透鏡面積，與周邊區域11b所包含的各小偵測區域13對應之第2透鏡50b的透鏡面積更大。

4個第2光接收單元2b，配置為以預定偵測區域11之中心線110為中心而具有4重旋轉對稱性（參考圖3A及3B）。

預定偵測區域11，為複數個（5個）偵測區域12（參考圖6B及7B）之合成偵測區域。複數個（5個）偵測區域12，分別為複數個小偵測區域13之合成小偵測區域。此處，作為複數個（5個）偵測區域12，具有1個第1偵測區域12a、及複數個（4個）第2偵測區域12b。第1偵測區域12a，為與中央區域11a相同之區域。複數個第2偵測區域12b，分別為在中央區域11a之外周方向中將周邊區域11b以第2光接收單元2b的個數略等分之複數個區域的1個。亦即，4個第2偵測區域12b，分別為將周邊區域11b略4等分之複數個區域的1個。複數個第2偵測區域12b的形狀略相同。

紅外線檢測裝置100中，使複數個光接收單元2各自之複數個透鏡50，分別與複數個小偵測區域13中之1個小偵測區域13一對一地對應。在5個偵測區域12中之4個偵測區域12（第2偵測區域12b），混合有複數個光接收單元2中之相鄰的2個光接收單元2（第2光接收單元2b）各自之小偵測區域13。關於此點，利用圖7A及7B補充說明。圖7A及7B中，為了說明相鄰的2個第2光接收單元2b各自之第2多透鏡5b的15個第2透鏡50b、與相鄰的2個第2偵測區域12b的各自之15個小偵測區域13的對應關係，僅對於2個第2多透鏡5b的各第2透鏡50b，在一對一地對應之第2透鏡50b與小偵測區域13標記同一記號（A11～A15、A21～A27、A31～A33、B11～B15、B21～B25、B31～B33）。然則，A11～A15、A21～A27、A31～A33、B11～B15、B21～B25、B31～B33之標記，並非為符號。如圖7B所示，在右上之第2偵測區域12b，具有A11～A14、A22～A26、A31～A33、B15、B27。此外，如圖7B所示，在右下之第2偵測區域12b，具有B11～B14、B22～B26、B31～B33、A21。紅外線檢測裝置100，在預定偵測區域11的圓周方向，將2個光接收單元2各自之小偵測區域13交互地排列。例如，圖7B，在預定偵測區域11的圓周方向，依照A31、B27、A22、B26、A21及B25的順序排列。

紅外線檢測裝置100中，在5個偵測區域12中之4個第2偵測區域12b，混合有複數個光接收單元2中之相鄰的2個第2光接收單元2b各自之小偵測區域13。換而言之，紅外線檢測裝置100中，4個第2光接收單元2b之各自的15個第2透鏡50b之全部，並非僅與1個第2偵測區域12b對應，而係與至少2個第2偵測區域12b分開對應。在紅外線檢測裝置100的設計中，藉由適宜設計多透鏡5之透鏡50的數量、形狀、配置等，而可改變偵測區域12之小偵測區域13的數量及配置。因此，紅外線檢測裝置100，在複數個第2偵測區域12b中可分別減少與1個第2光接收單元2b對應之小偵測區域13的數量。藉此，紅外線檢測裝置100中，可增大第2光接收單元2b之第2透鏡50b的透鏡面積，但抑制相鄰之小偵測區域13間的間隔變大。因此，紅外線檢測裝置100，可抑制預定偵測區域11內之靈敏度的不均。

紅外線檢測裝置100中，於4個第2偵測區域12b，分別具有單獨偵測區域121。單獨偵測區域121，在與預定偵測區域11之中心線110垂直的面內中較偵測區域12更小。此處，單獨偵測區域121，較第2偵測區域12b的15個小偵測區域13中之1個小偵測區域13更大，包含未滿15個小偵測區域13。單獨偵測區域121，僅包含複數個光接收單元2中之相鄰的2個光接收單元2之一方的光接收單元2之小偵測區域13，並未包含另一方的光接收單元2之小偵測區域13。紅外線檢測裝置100中，預定偵測區域11為四角錐狀之區域。此處，紅外線檢測裝置100，在與預定偵測區域11之中心線110垂直的面內，於預定偵測區域11之四個角落分別具有單獨偵測區域121。例如，圖7B的右上之第2偵測區域12b的單獨偵測區域121，包含與A12～A14、A23～A25、及A31～A33對應之9個小偵測區域13。例如，圖7B的右下之第2偵測區域12b的單獨偵測區域121，包含與B12、B13、B23～B25、及B31～B33對應之8個小偵測區域13。

混合有相鄰的2個光接收單元2各自之小偵測區域13的偵測區域12之數量，不限為4個，至少為2個即可。此外，相鄰的第1光接收單元2a與第2光接收單元2b各自之小偵測區域13，亦可混合在第1偵測區域12a及各個第2偵測區域12b中。

此外，紅外線檢測裝置100，在預定偵測區域11之中心線110周圍以包圍第1光接收單元2a的方式配置4個第2光接收單元2b，但並不限於此一形態，宜配置為將至少3個第2光接收單元2b包圍第1光接收單元2a。此外，紅外線檢測裝置100，不必非得具備第1光接收單元2a，例如，亦可不設置第1光接收單元2a而將複數個第2光接收單元2b各自之第2偵測區域12b往預定偵測區域11之中心線110側擴大。

上述說明之紅外線檢測裝置100，具備接收來自預定偵測區域11的紅外線之光接收系統1。光接收系統1，具備複數個光接收單元2。複數個光接收單元2，分別包含紅外線光接收元件30、及多透鏡5。多透鏡5，具有將紅外線聚光至紅外線光接收元件30之複數個透鏡50。預定偵測區域11，為複數個偵測區域12之合成偵測區域。複數個偵測區域12，分別為複數個小偵測區域13之合成小偵測區域。使複數個光接收單元2各自之複數個透鏡50，分別與複數個小偵測區域13中之1個小偵測區域13一對一地對應。在複數個偵測區域12中之至少2個偵測區域12，混合有複數個光接收單元2中之相鄰的2個光接收單元2各自之小偵測區域13。

藉由上述構成，紅外線檢測裝置100，可抑制預定偵測區域11內之靈敏度的不均。此處，紅外線檢測裝置100，在複數個偵測區域12中之至少2個偵測區域12，混合有複數個光接收單元2中之相鄰的2個光接收單元2各自之小偵測區域13，故能夠使該相鄰的2個光接收單元2各自之複數個透鏡50中的從預定偵測區域11之中心線110算起相對較遠的透鏡50之透鏡面積更大，可使在預定偵測區域11內相鄰的小偵測區域13間之距離更短。藉此，紅外線檢測裝置100，可抑制預定偵測區域11內之靈敏度的不均。簡而言之，紅外線檢測裝置100，成為可追求預定偵測區域11內之靈敏度的均一化。

此外，紅外線檢測裝置100，相較於在上述熱線式人體感測器中使半球狀之多透鏡的直徑增大以降低配設透鏡之列數藉而擴大預定偵測區域的情況，可抑制預定偵測區域11的最外周側之靈敏度的降低。換而言之，紅外線檢測裝置100，可增大視角但抑制預定偵測區域11的最外周側之靈敏度的降低，可增大視角但抑制預定偵測區域11內之靈敏度的不均。「視角」，係指紅外線檢測裝置100之預定偵測區域11的發散角。

紅外線檢測裝置100，宜在預定偵測區域11的圓周方向，將2個光接收單元2各自之小偵測區域13交互地排列。藉此，紅外線檢測裝置100，可使從預定偵測區域11之中心線110算起相對較遠的透鏡50之沿著預定偵測區域11的圓周方向之方向的寬度增寬，使透鏡面積增大，可追求紅外線檢測裝置100之小型化。此處，從預定偵測區域11之中心線110算起相對較遠的透鏡50，例如為參考上述圖9所說明之配設在第5假想圓C5上的複數個透鏡50、配設在第6假想圓C6上的複數個透鏡50等。配設在第5假想圓C5上的複數個透鏡50，可將第5假想圓C5的圓周方向之寬度增寬。此外，配設在第6假想圓C6上的複數個透鏡50，可將第6假想圓C6的圓周方向之寬度增寬。

紅外線檢測裝置100中，複數個光接收單元2，宜包含配置在預定偵測區域11之中心線110周圍的至少3個光接收單元2。此處，宜將至少3個光接收單元2，在使用2以上之整數n的情況，配置為以預定偵測區域11之中心線110為中心而具有n重旋轉對稱性。藉此，紅外線檢測裝置100，可將預定偵測區域11更為擴大。

紅外線檢測裝置100中，宜於偵測區域12，在與預定偵測區域11之中心線110垂直的面內，具有較偵測區域12更小且較複數個小偵測區域13中之1個小偵測區域13更大的單獨偵測區域121。此處，單獨偵測區域121，僅包含複數個光接收單元2中之相鄰的2個光接收單元2之一方的光接收單元2之小偵測區域13，並未包含另一方的光接收單元2之小偵測區域13。藉此，紅外線檢測裝置100中，例如，在依使用者的期望而欲將預定偵測區域11縮窄之情況、欲改變預定偵測區域11的形狀之情況等，可藉由以紅外線遮光構件等將與單獨偵測區域121所包含的一群小偵測區域13一對一地對應之一群透鏡50隱藏而予以因應。紅外線遮光構件，例如，為遮蔽紅外線的密封件、遮蔽紅外線的樹脂成形構件等。

紅外線檢測裝置100中，宜使預定偵測區域11為四角錐狀之區域，在與預定偵測區域11之中心線110垂直的面內，於預定偵測區域11之四個角落分別具有單獨偵測區域121。藉此，紅外線檢測裝置100，例如，可簡單地改變紅外線檢測裝置100之預定偵測區域11的形狀。作為一例，對於使用者欲使包含下述範圍之帶狀區域為非偵測區域的情況予以說明：在與預定偵測區域11之中心線110垂直的面內中於預定偵測區域11之四個角落各1個的4個單獨偵測區域121中之相鄰的2個單獨偵測區域121、位於該相鄰的2個單獨偵測區域121之間的複數個小偵測區域13之全部。此一例子中，以使沿著上述非偵測區域之方向為長邊方向的帶狀紅外線遮光構件，將相鄰的2個第2光接收單元2b各自之外周側的複數個第2透鏡50b隱藏，藉而可改變預定偵測區域11的形狀。圖10A，對於在包含多透鏡5之光學構件6中以紅外線遮光構件隱藏的區域，附加點狀的影線；圖10B，對於藉由設置此紅外線遮光構件而成為預定偵測區域11中之非偵測區域的區域，附加點狀的影線。此等影線，並非表示剖面，僅係為了簡化說明而附加。

紅外線檢測裝置100中，紅外線光接收元件30，宜為熱電元件。藉此，紅外線檢測裝置100，相較於紅外線光接收元件30為熱電堆、電阻熱輻射計等的情況，容易偵測輻射紅外線之物體（例如人體）的動作。

紅外線檢測裝置100，宜進一步具備訊號處理部9。訊號處理部9，依據複數個紅外線光接收元件30各自的輸出訊號，判定是否有人存在於預定偵測區域11。藉此，紅外線檢測裝置100，可作為人體偵測裝置利用。

上述紅外線光接收元件30，不限於四個一組式的熱電元件，例如，亦可為兩個一組式的熱電元件、單片式的熱電元件等。此外，熱電元件之檢測部的形狀、配設方式等亦無特別限定。例如，熱電元件，亦可為在1片熱電體基板，將4個檢測部配設為1×4之陣列狀的構成。此一情況，4個檢測部之各自的俯視形狀為長方形。此外，將相鄰之檢測部彼此反向並聯。此外，熱電元件，不限為具備熱電體基板之構成，例如，亦可為在矽基板之表面上的電性絕緣膜上，形成有依背面電極、熱電體薄膜、及表面電極之順序排列而構成的檢測部之晶片。此等晶片，例如，可利用微機械加工技術及熱電體薄膜之形成技術等形成。

紅外線檢測裝置100，不限於人體偵測，例如亦可在氣體偵測等其他用途使用。

紅外線檢測裝置100，例如可利用在配線器具、機器等。作為機器，例如有：照明器具、照明裝置、電視、個人電腦、空調機、加濕器、冰箱、影印機、數位告示板、數位相框、小便器、自動販賣機、售票機、自動提款機、氣體感測器、氣體分析裝置等。

1‧‧‧光接收系統

100‧‧‧紅外線檢測裝置

11‧‧‧預定偵測區域

11a‧‧‧中央區域

11b‧‧‧周邊區域

110‧‧‧中心線

12‧‧‧偵測區域

12a‧‧‧第1偵測區域

12b‧‧‧第2偵測區域

120‧‧‧假想平面

121‧‧‧單獨偵測區域

13‧‧‧小偵測區域

14‧‧‧微小偵測區域

2‧‧‧光接收單元

2a‧‧‧第1光接收單元

2b‧‧‧第2光接收單元

3‧‧‧紅外線感測器

3a‧‧‧第1紅外線感測器

3b‧‧‧第2紅外線感測器

30‧‧‧紅外線光接收元件

30a‧‧‧第1紅外線光接收元件

30b‧‧‧第2紅外線光接收元件

33‧‧‧封裝

331‧‧‧台座

332‧‧‧罩蓋

3321‧‧‧前壁

3322‧‧‧窗孔

333‧‧‧窗材

334‧‧‧引線端子

39、39a、39b‧‧‧光軸

5‧‧‧多透鏡

5a‧‧‧第1多透鏡

5b‧‧‧第2多透鏡

50‧‧‧透鏡

50a‧‧‧第1透鏡

50b‧‧‧第2透鏡

501a、501b‧‧‧第1面

502a、502b‧‧‧第2面

6‧‧‧光學構件

6a‧‧‧第1光學構件

6b‧‧‧第2光學構件

60a‧‧‧第1光學構件本體

60b‧‧‧第2光學構件本體

61a、61b‧‧‧底壁

62a‧‧‧第1凸緣

62b‧‧‧第2凸緣

7‧‧‧電路基板

71‧‧‧第1面

72‧‧‧第2面

74‧‧‧接腳貫穿孔

801‧‧‧中央部

802‧‧‧周部

81a‧‧‧第1間隔件部

81b‧‧‧第2間隔件部

811a、811b‧‧‧表面

82a、82b‧‧‧孔

83‧‧‧遮光壁

84‧‧‧第1壁

85‧‧‧第2壁

9‧‧‧訊號處理部

C1～C6‧‧‧假想圓

圖1係本發明的一實施形態之紅外線檢測裝置的分解立體圖。 圖2A係上述紅外線檢測裝置的從上側觀察之立體圖；圖2B係上述紅外線檢測裝置的從下側觀察之立體圖。 圖3A係上述紅外線檢測裝置的光接收系統之底視圖；圖3B係關於上述紅外線檢測裝置的光接收系統，透視左半邊之底視圖。 圖4係上述紅外線檢測裝置的剖面圖。 圖5係上述紅外線檢測裝置的包含紅外線光接收元件之紅外線感測器的立體圖。 圖6A係上述紅外線檢測裝置的光接收系統之俯視圖；圖6B係上述紅外線檢測裝置的偵測區域之說明圖。 圖7A係上述紅外線檢測裝置的光接收系統之透鏡的說明圖；圖7B係上述紅外線檢測裝置的偵測區域之說明圖。 圖8係上述紅外線檢測裝置的偵測區域之小偵測區域的說明圖。 圖9係用於說明上述紅外線檢測裝置的透鏡之配置的俯視圖。 圖10A係上述紅外線檢測裝置的光接收系統之透鏡的說明圖；圖10B係上述紅外線檢測裝置的偵測區域之小偵測區域與光接收系統之透鏡的對應關係之說明圖。

Claims (6)

1. 一種紅外線檢測裝置，具備接收來自預定偵測區域的紅外線之光接收系統，其特徵為：該光接收系統具備複數個光接收單元，該複數個光接收單元分別包含紅外線光接收元件及與該紅外線光接收元件一對一地對應之多透鏡，該多透鏡具有將紅外線聚光至該紅外線光接收元件之複數個透鏡；該預定偵測區域，為複數個偵測區域之合成偵測區域；該複數個偵測區域，分別為複數個小偵測區域之合成小偵測區域；使該複數個光接收單元各自之該複數個透鏡，分別與該複數個小偵測區域中之1個小偵測區域一對一地對應；在該複數個偵測區域中之至少2個偵測區域，混合有該複數個光接收單元中之相鄰的2個光接收單元各自之小偵測區域；在該預定偵測區域的圓周方向，該2個光接收單元各自之小偵測區域交互地排列。
2. 如申請專利範圍第1項之紅外線檢測裝置，其中，該複數個光接收單元，包含配置在該預定偵測區域之中心線周圍的至少3個光接收單元；該至少3個光接收單元，在使用2以上之整數n的情況，配置為以該預定偵測區域之中心線為中心而具有n重旋轉對稱性。
3. 如申請專利範圍第1或2項之紅外線檢測裝置，其中，於該偵測區域，在與該預定偵測區域之中心線垂直的面內，具有較該偵測區域更小且較該複數個小偵測區域中之1個小偵測區域更大的單獨偵測區域；該單獨偵測區域，僅包含該複數個光接收單元中之相鄰的2個光接收單元之一方的光接收單元之小偵測區域，並未包含另一方的光接收單元之小偵測區域。
4. 如申請專利範圍第3項之紅外線檢測裝置，其中，該預定偵測區域為四角錐狀之區域；在與該預定偵測區域之中心線垂直的面內，於該預定偵測區域之四個角落分別具有該單獨偵測區域。
5. 如申請專利範圍第1或2項之紅外線檢測裝置，其中，該紅外線光接收元件，係熱電元件。
6. 如申請專利範圍第1或2項之紅外線檢測裝置，其中，進一步具備訊號處理部，該訊號處理部，依據該複數個紅外線光接收元件各自的輸出訊號，判定是否有人存在於該預定偵測區域。