(57)【要約】  測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの性能を確認するための試験装置を提供する。スポット状熱源（１０１）と、センサ保持部（１０７）と、信号出力部（１０９）と、を備えた赤外線センサ試験装置であって、該センサ保持部は、該スポット状熱源から離れた基準点においてセンサを保持し、該基準点と該スポット状の熱源とを結ぶ直線を含み、互いに直交する二平面内において、該基準点の周りに該センサを傾ける回転ステージを備えており、該信号出力部は、該直交する二平面におけるセンサの傾き角度ごとにセンサの信号を出力するように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット状熱源と、センサ保持部と、信号出力部と、を備えた赤外線センサ試験装置であって、
該センサ保持部は、該スポット状熱源から離れた基準点においてセンサを保持し、該基準点と該スポット状の熱源とを結ぶ直線を含み、互いに直交する二平面内において、該基準点の周りに該センサを傾ける回転ステージを備えており、
該信号出力部は、該直交する二平面におけるセンサの傾き角度ごとにセンサの信号を出力するように構成された、赤外線センサ試験装置。
【請求項２】
前記信号出力部が、前記直交する二平面におけるセンサの傾き角度を横軸及び縦軸で表した面に、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号を表すように構成された、請求項１に記載の赤外線センサ試験装置。
【請求項３】
前記信号出力部は、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号の大きさを色によって表すように構成された、請求項２に記載の赤外線センサ試験装置。
【請求項４】
前記信号出力部は、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号の大きさを大きさが同じ点を結ぶ線によって表すように構成された、請求項２に記載の赤外線センサ試験装置。
【請求項５】
前記スポット状熱源が、開口部を含む遮蔽版によって構成される請求項１から４のいずれかに記載の赤外線センサ試験装置。
【請求項６】
焦電型赤外線センサに使用される請求項１から５のいずれかに記載の赤外線センサ試験装置。
【請求項７】
スポット状熱源と、センサ保持部と、信号出力部と、を備えたセンサ試験装置によってセンサを試験する赤外線センサ試験方法であって、
該センサ保持部によって、該スポット状熱源から離れた基準点において保持されたセンサを、該基準点と該スポット状の熱源とを結ぶ直線を含み、互いに直交する二平面内において、該基準点の周りに該センサを傾けるステップと、
該信号出力部によって、該直交する二平面におけるセンサの傾き角度ごとにセンサの信号を出力するステップと、を含む、赤外線センサ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電型赤外線センサなどのセンサの性能を試験する際に使用されるセンサ試験装置及びセンサ試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体の位置や動作を検知するための赤外線センサが、エアコンなどの家庭電化製品や防犯機器などに広く使用されている。このような赤外線センサを含む光センサは、外部からの光を集光するためのレンズと組み合わせて使用されることが多い。【０００３】
最近、家庭電化製品や防犯機器の種々のニーズに対応して、複数のレンズを使用して広い角度範囲の対象物を検出する赤外線センサが開発されている。このような赤外線センサの性能を試験するには、測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の性能を試験することが望まれる。【０００４】
赤外線センサの試験方法の一例として、日本電子機械工業会は、焦電形赤外線センサの試験方法を定めている(非特許文献１)。しかし、非特許文献１は、測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの性能を試験する方法については記載していない。【０００５】
このように、測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの性能を試験するための試験装置及び試験方法は開発されていなかった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日本電子機械工業会規格、EIAJ ED-8132、焦電形赤外線センサの試験方法
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの性能を確認するための試験装置及び試験方法に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様による赤外線センサ試験装置は、スポット状熱源と、センサ保持部と、信号出力部と、を備えた赤外線センサ試験装置であって、該センサ保持部は、該スポット状熱源から離れた基準点においてセンサを保持し、該基準点と該スポット状の熱源とを結ぶ直線を含み、互いに直交する二平面内において、該基準点の周りに該センサを傾ける回転ステージを備えており、該信号出力部は、該直交する二平面におけるセンサの傾き角度ごとにセンサの信号を出力するように構成されている。【０００９】
本態様による赤外線センサ試験装置は、スポット状熱源から離れた基準点においてセンサを保持し、該基準点と該スポット状の熱源とを結ぶ直線を含み、互いに直交する二平面内において、該基準点の周りに該センサを傾ける回転ステージを備えており、該信号出力部は、該直交する二平面におけるセンサの傾き角度ごとにセンサの信号を出力するように構成されているので、回転ステージを回転させながら信号を得ることにより、測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの信号のデータを収集することができる。したがって、測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの性能を簡単に試験することができる。【００１０】
本発明の第１の実施形態による赤外線センサ試験装置は、前記第１の態様による赤外線センサ試験装置であって、前記信号出力部が、前記直交する二平面におけるセンサの傾き角度を横軸及び縦軸で表した面に、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号を表すように構成されているものである。【００１１】
本実施形態によれば、それぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの出力を前記面上にマップ状に明瞭に表すことができる。【００１２】
本発明の第２の実施形態による赤外線センサ試験装置は、前記第１の実施形態による赤外線センサ試験装置であって、前記信号出力部は、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号の大きさを色によって表すように構成されているものである。【００１３】
本実施形態によれば、それぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの出力を前記面上における色を使用したマップによってさらに明瞭に表すことができる。【００１４】
本発明の第３の実施形態による赤外線センサ試験装置は、前記第１の実施形態による赤外線センサ試験装置であって、前記信号出力部は、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号の大きさを大きさが同じ点を結ぶ線によって表すように構成されているものである。【００１５】
本実施形態によれば、それぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの出力を前記面上における信号の大きさが同じ点を結ぶ線を使用したマップによってさらに明瞭に表すことができる。【００１６】
本発明の第４の実施形態による赤外線センサ試験装置は、前記第１の態様または前記第１乃至第３の実施形態による赤外線センサ試験装置であって、前記スポット状熱源が、開口部を含む遮蔽版によって構成されるものである。【００１７】
本実施形態によれば、スポット状熱源を簡単に構成することができる。【００１８】
本発明の第５の実施形態による赤外線センサ試験装置は、前記第１の態様または前記第１乃至第４の実施形態による赤外線センサ試験装置であって、焦電型赤外線センサに使用されるものである。【００１９】
本実施形態によれば、測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の焦電型赤外線センサの性能を簡単に確認することができる。【００２０】
本発明の第２の態様による赤外線センサ試験方法は、スポット状熱源と、センサ保持部と、信号出力部と、を備えたセンサ試験装置によってセンサを試験する赤外線センサ試験方法であって、該センサ保持部によって、該スポット状熱源から離れた基準点において保持されたセンサを、該基準点と該スポット状の熱源とを結ぶ直線を含み、互いに直交する二平面内において、該基準点の周りに該センサを傾けるステップと、該信号出力部によって、該直交する二平面におけるセンサの傾き角度ごとにセンサの信号を出力するステップと、を含む。【００２１】
本態様の赤外線試験方法によれば、該センサ保持部によって、該スポット状熱源から離れた基準点において保持されたセンサを、該基準点と該スポット状の熱源とを結ぶ直線を含み、互いに直交する二平面内において、該基準点の周りに該センサを傾けるステップと、該信号出力部によって、該直交する二平面におけるセンサの傾き角度ごとにセンサの信号を出力するステップと、を含むので、測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの信号のデータを収集することができる。したがって、測定対象物が広い角度範囲のそれぞれの角度に位置する場合の赤外線センサの性能を簡単に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるセンサ試験装置の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるセンサ試験装置の側面図である。
【図３】センサ保持部の外観を示す図である。
【図４】センサで生成された信号を処理するセンサ信号処理部の構成を示す図である。
【図５】信号出力部の動作を説明するための流れ図である。
【図６】センサの構成及びセンサの出力信号の測定結果の画像３０１を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１及び図２は、それぞれ、本発明の一実施形態によるセンサ試験装置の平面図及び側面図である。
【００２４】
センサ試験装置は、スポット状熱源１０１及びセンサ保持部１０７を含む。スポット状熱源１０１は、ヒータ１０１１、メカニカルチョッパ１０１３及び開口部を備えた遮蔽版１０１５を含む。ヒータ１０１１の温度は、熱電対などによって測定され、温度コントローラによって所定の範囲に制御される。メカニカルチョッパ１０１３は、開と閉の二状態を有し、開状態のときにはヒータ１０１１からの熱を遮蔽しないが閉状態のときにはヒータ１０１１からの熱を遮蔽する。開口部を備えた遮蔽版１０１５は、ヒータ１０１１からの熱のうち開口部を通過したものだけがセンサ保持部１０７の方向へ放射されるようにすることによってスポット状熱源を構成する。スポット状熱源１０１は、台車１０３上に設置されている。台車１０３は、センサ保持部１０７へ向けて設置されたガイド１０５に沿って移動可能に構成され、ガイド１０５に沿って台車１０３を移動させることによって、スポット状熱源１０１とセンサ保持部１０７との間の距離を調整することができる。
【００２５】
ここで、センサ保持部１０７からスポット状熱源１０１へ向かう方向をＺ軸とする。また、Ｚ軸に直交する水平な方向をＸ軸とし、Ｚ軸に直交する鉛直な方向をＹ軸とする。各軸の向きは図１及び図２に示すとおりである。
【００２６】
センサ保持部１０７は、センサの取り付け位置を基準点として、基準点を中心としてＸＺ面(水平面)内においてセンサを回転させる第１の回転ステージ１０７１と、基準点を中心としてＹＺ面(鉛直面)内においてセンサを回転させる第２の回転ステージ１０７３と、を備える。図１に示すように、第１の回転ステージ１０７１は、ＸＺ面(水平面)内において、基準点から遮蔽版１０１５の開口部をのぞむ方向を基準として、±７０°センサを回転させることができる。図２に示すように、第２の回転ステージ１０７３は、ＹＺ面(鉛直面)内において、基準点から遮蔽版１０１５の開口部をのぞむ方向を基準として、±９０°センサを回転させることができる。センサの回転角度は、０．１°ずつ調整することができる。
【００２７】
図３は、センサ保持部１０７の外観を示す図である。第１の回転ステージ１０７１は、水平面内において回転するテーブルを備え、そのテーブル上に第２のステージ１０７３が設置される。第２のステージ１０７３は、鉛直面内において回転するテーブルを備え、そのテーブルにセンサ２０１が固定される。
【００２８】
本実施形態において、センサ２０１は、焦電型赤外線センサである。焦電型赤外線センサは焦電効果を利用している。焦電効果は、温度変化により素子が分極を生じる現象である。分極が生じると素子の両端につけた電極に電流が流れる。この電流を検出することによって素子の温度変化を検出することができる。焦電型赤外線センサは、測定対象物からの赤外線を利用して素子に温度変化を生じさせる。焦電型赤外線センサは、素子の温度変化を利用するので、静止した対象物の放射温度を測定する場合には、図１及び図２に示したメカニカルチョッパ１０１３を使用して、該静止した対象物に赤外線を断続的に照射する。
【００２９】
図４は、センサ２０１で生成された信号を処理するセンサ信号処理部１０７５の構成を示す図である。本実施形態において、センサ信号処理部１０７５は、センサ保持部１０７に設置されるが、センサ信号処理部１０７５の一部はセンサ保持部１０７とは別に設置してもよい。信号処理部１０７５は、センサ２０１を組み込み、センサ２０１に電圧を供給するように構成されている。信号処理部１０７５は、負荷抵抗１０７５３と増幅器１０７５５を含む。センサ２０１の出力信号は、増幅器１０７５５によって増幅され、信号Ａとして信号出力部１０９へ送られる。
【００３０】
図５は、信号出力部１０９の動作を説明するための流れ図である。
【００３１】
図５のステップＳ００５において、第１の回転ステージ１０７１及び第２の回転ステージ１０７３の角度を設定する。角度の設定は、信号出力部１０９からの指示によってセンサ保持部１０７が自動的に行ってもよい。あるいは、人間が行ってもよい。
【００３２】
図５のステップＳ０１０において、信号出力部１０９は第１の回転ステージ１０７１及び第２の回転ステージ１０７３の角度を読み取る。
【００３３】
図５のステップＳ０２０において、信号出力部１０９はセンサ信号処理部１０７５から信号Ａを受け取る。
【００３４】
図５のステップＳ０３０において、信号出力部１０９は、角度及び信号Ａのデータセットを信号出力部１０９のメモリへ格納する。
【００３５】
図５のステップＳ０４０において、他の角度について角度及び信号Ａのデータセットを採取するかどうか判断する。判断は信号処理部が自動的に行ってもよい。あるいは人間が行ってもよい。データセットの採取を継続する場合にはステップＳ０５０に進む。データセットの採取を継続しない場合は処理を終了する。
【００３６】
図５のステップＳ０５０において、第１の回転ステージ１０７１及び第２の回転ステージ１０７３の少なくとも一方の角度を変更する。角度の変更は、信号出力部１０９からの指示によってセンサ保持部１０７が自動的に行ってもよい。あるいは、人間が行ってもよい。角度をどのように変更するかについては後で説明する。
【００３７】
図６は、センサ２０１の構成及びセンサ２０１の出力信号の測定結果の画像３０１を示す図である。センサ２０１は、７個のフレネルレンズ２０１３及び４個の電極２０１１を備える。７個のフレネルレンズ２０１３によって、種々の方向からの赤外線が、４個の電極２０１１に集光される。測定を行った際の遮蔽版１０１５とセンサ位置(基準点)との距離は、５００ミリメータである。
【００３８】
測定結果の画像３０１において、横軸の数字は、ＸＺ面(水平面)内において、基準点から遮蔽版１０１５の開口部をのぞむ方向を基準とした角度(以下、Ｘ角度と呼称する)を表し、縦軸の数字は、ＹＺ面(鉛直面)内において、基準点から遮蔽版１０１５の開口部をのぞむ方向を基準とした角度(以下、Ｙ角度と呼称する)を表す。
【００３９】
測定結果の画像３０１において、それぞれの角度における出力信号の大きさは、色の濃さで表され。すなわち、色が濃いほど出力信号が大きい。このような測定結果の画像は、図５に示した流れ図によって信号出力部１０９のメモリに格納された、角度及び信号のデータセットから作成される。
【００４０】
測定結果の画像３０１において、それぞれの角度における出力信号の大きさを色の濃さで表す代わりに、同じ大きさの点を結ぶ線によってあらわすようにしてもよい。
【００４１】
測定結果の画像３０１において、点線で区分した７個の領域は、７個のフレネルレンズ２０１３のそれぞれによって集光された赤外線による画像に対応する。すなわち、７個のフレネルレンズ２０１３は、ＸＺ面(水平面)内の広い角度範囲の赤外線を分担して、４個の電極２０１１に集光させるように構成されている。７個の領域のそれぞれにおいて、出力信号の大きな領域は、４個の電極に対応する領域である。
【００４２】
図６に示した画像のデータを得る場合に、第１の回転ステージ１０７１及び第２の回転ステージ１０７３の角度をどのように変更するかについて説明する。一例として、最初にＸ角度を−４５°、Ｙ角度を１０°に設定しデータセットを採取する。つぎにＸ角度を所定の間隔（たとえば０．１°）ずつ増加させながらデータセットを採取する。Ｘ角度４５°、Ｙ角度１０°のデータを採取したらＹ角度を９．９°に設定し、Ｘ角度４５°Ｙ角度を９．９°のデータを採取する。つぎにＸ角度を所定の間隔（たとえば０．１°）ずつ減少させながらデータセットを採取する。このようにして、図６に示した画像のデータを得ることができる。
【００４３】
図６によれば、４個の電極に対応する領域は、Ｘ角度が−４５°から４５°の範囲に分布している。実際に使用される場合は、焦電型赤外線センサは固定されているので、Ｘ角度が−４５°から４５°の範囲における出力信号は、焦電型赤外線センサの正面方向を基準として水平面内において、４５°から−４５°の範囲に位置する、赤外線を放射する測定対象物の出力信号に相当する。したがって、測定対象物が、焦電型赤外線センサの正面方向から水平面内において、４５°から−４５°の範囲で移動することは、図６のＸ角度が−４５°から４５°の範囲で変化することに対応し、４個の電極の素子の受ける赤外線量が頻繁に変化する。この結果、測定対象物の移動にしたがって４個の電極の出力信号が頻繁に変化することによって測定対象物の移動が検出される。
【００４４】
このように、本発明のセンサ試験装置によれば、図６に示すように、所定の角度範囲内において測定対象物が存在しうるすべての位置におけるセンサの出力を高い精度で試験することができる。また、Ｘ角度を横軸、Ｙ角度を縦軸で表した面に、それぞれの角度に対応する信号の大きさを色または同じ大きさの点を結ぶ線で表すことによって、センサの性能が明瞭になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月23日(2013.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット状熱源と、センサ保持部と、信号出力部と、を備えた赤外線センサ試験装置であって、
該センサ保持部は、該スポット状熱源から離れた基準点においてセンサを保持し、該基準点と該スポット状の熱源とを結ぶ直線を含み、互いに直交する二平面内において、該基準点の周りに該センサを傾ける回転ステージを備えており、
該信号出力部は、前記直交する二平面におけるセンサの傾き角度を横軸及び縦軸で表した面に、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号を表すように構成された赤外線センサ試験装置。
【請求項２】
前記信号出力部は、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号の大きさを色によって表すように構成された、請求項１に記載の赤外線センサ試験装置。
【請求項３】
前記信号出力部は、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号の大きさを大きさが同じ点を結ぶ線によって表すように構成された、請求項１に記載の赤外線センサ試験装置。
【請求項４】
前記スポット状熱源が、開口部を含む遮蔽版によって構成される請求項１から３のいずれかに記載の赤外線センサ試験装置。
【請求項５】
焦電型赤外線センサに使用される請求項１から４のいずれかに記載の赤外線センサ試験装置。
【請求項６】
スポット状熱源と、センサ保持部と、信号出力部と、を備えたセンサ試験装置によってセンサを試験する赤外線センサ試験方法であって、
該センサ保持部によって、該スポット状熱源から離れた基準点において保持されたセンサを、該基準点と該スポット状の熱源とを結ぶ直線を含み、互いに直交する二平面内において、該基準点の周りに該センサを傾けるステップと、
該信号出力部によって、前記直交する二平面におけるセンサの傾き角度を横軸及び縦軸で表した面に、それぞれの傾き角度におけるセンサの信号を表すステップと、を含む、赤外線センサ試験方法。
【国際調査報告】
2012099049.tif 000009
2012099049.tif 000010