(57)【要約】【課題】  複数の屈折角を有しつつ、フレネルレンズの小型化を図ることができるフレネルレンズ及びそれを含む焦電気センサモジュールを提供することにある。【解決手段】  本発明の一実施形態に係る円周方向に沿って配列される複数の単位レンズからなるフレネルレンズにおいて、フレネルレンズは、互いに異なる屈折率を有する複数の単位レンズグループを含み、各単位レンズグループは複数のレンズを含み、フレネルレンズの円周方向に同一の単位レンズグループに属するいずれか２つの単位レンズの間には異なる単位レンズグループに属する少なくとも１つの単位レンズが配置されることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に沿って配列される複数の単位レンズからなるフレネルレンズにおいて、
前記フレネルレンズは、互いに異なる屈折率を有する複数の単位レンズグループを含み、各単位レンズグループは複数のレンズを含み、
前記フレネルレンズの円周方向に同一の単位レンズグループに属するいずれか２つの単位レンズの間には異なる単位レンズグループに属する少なくとも１つの単位レンズが配置されることを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項２】
前記複数の単位レンズの配列は、
互いに異なる屈折率を有する単位レンズの順次配置が繰り返されることを通じて行われることを特徴とする請求項１に記載のフレネルレンズ。
【請求項３】
前記複数の単位レンズの配列は、
互いに異なる屈折率を有する単位レンズの不規則な配置を通じて行われることを特徴とする請求項１に記載のフレネルレンズ。
【請求項４】
前記複数の単位レンズは、
半径方向に沿って伸長されることを特徴とする請求項１に記載のフレネルレンズ。
【請求項５】
それぞれの単位レンズは、
前記フレネルレンズの光入射面を形成する胴体部と、
前記胴体部から伸長され、前記フレネルレンズの光屈折面を形成する複数の突起部と
を含むことを特徴とする請求項４に記載のフレネルレンズ。
【請求項６】
それぞれの突起部は、
前記胴体部から伸長された伸長部と、
前記伸長部から斜めに伸長され、前記胴体部と連結される傾斜部と
を含むことを特徴とする請求項５に記載のフレネルレンズ。
【請求項７】
それぞれの単位レンズは、
隣接する単位レンズと半径方向に沿って接触することを特徴とする請求項４に記載のフレネルレンズ。
【請求項８】
前記光入射面は、
円形または多角形であることを特徴とする請求項５に記載のフレネルレンズ。
【請求項９】
前記複数の単位レンズグループは、
第１ないし第４単位レンズグループを含むことを特徴とする請求項１に記載のフレネルレンズ。
【請求項１０】
前記複数の突起部は、
第１ないし第６突起部を含むことを特徴とする請求項５に記載のフレネルレンズ。
【請求項１１】
前記複数の単位レンズの第１ないし第６突起部は、
それぞれ前記フレネルレンズの第１ないし第６光屈折部を形成することを特徴とする請求項１０に記載のフレネルレンズ。
【請求項１２】
前記胴体部の幅は、
前記半径方向中心に進むほど減少することを特徴とする請求項５に記載のフレネルレンズ。
【請求項１３】
焦電気センサモジュールにおいて、
円周方向に沿って配列される複数の単位レンズからなるフレネルレンズと、
前記フレネルレンズの後方に配置され、赤外線光を検知する検知センサと、
前記検知センサが装着され、前記検知センサの出力信号を制御する信号処理ボードとを含み、
前記フレネルレンズは、互いに異なる屈折率を有する複数の単位レンズグループを含み、各単位レンズグループは複数のレンズを含み、
前記フレネルレンズの円周方向に同一の単位レンズグループに属するいずれか２つの単位レンズの間には異なる単位レンズグループに属する少なくとも１つの単位レンズが配置されることを特徴とする焦電気センサモジュール。
【請求項１４】
前記複数の単位レンズの配列は、
互いに異なる屈折率を有する単位レンズの順次配置が繰り返されることを通じて行われることを特徴とする請求項１３に記載の焦電気センサモジュール。
【請求項１５】
前記信号処理ボードは、
前記検知センサの出力信号を増幅することを特徴とする請求項１３に記載の焦電気センサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレネルレンズ及びそれを含む焦電気センサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線の変化を検知し、人体の動きを検知するＰＩＲセンサ（Ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒａｙ）を具備する焦電気センサモジュールは、セキュリティ分野、電気分野、ホームオートメーション分野またはその他の産業分野で広く利用されている。
【０００３】
ＰＩＲセンサは、人体から放射される約１０ｕｍ波長の赤外線に反応する焦電素子センサとして、一般にＰＩＲセンサの出力信号を制御する信号処理ボード及びＰＩＲセンサで光を集光させる集光レンズとともに、焦電気センサモジュールを構成する。ここで、集光レンズとしては、フレネルレンズが広く使用される。
【０００４】
フレネルレンズは、レンズの厚さを減らすために、複数個の一定の厚さを有する輪状（ｒｉｎｇ−ｓｈａｐｅｄ）レンズで構成されたレンズのことをいう。フレネルレンズには、１つの屈折率を有する単一フレネルレンズ、または、広い視野角の確保のために、互いに異なる屈折率を有する複数のフレネルレンズの組み合わせからなるマルチフレネルレンズがある。マルチフレネルレンズの場合、それぞれのフレネルレンズの占める空間によって、複数のフレネルレンズの数に比例し、全レンズの大きさも大きくなる。それにより、広い視野角の確保のために、焦電気センサモジュールにマルチフレネルレンズを適用する場合、焦電気センサモジュールの大きさも、同時に大きくならざるを得ない。それは、最近の小型化の流れには適していないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国登録特許第７８７５８５３号
【特許文献２】日本登録特許第３３１３５６９号
【特許文献３】日本登録特許第２７５６４７２号
【特許文献４】日本登録特許第３３８９８０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、複数の屈折角を有しつつ、フレネルレンズの小型化を図ることができるフレネルレンズ及びそれを含む焦電気センサモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る円周方向に沿って配列される複数の単位レンズからなるフレネルレンズにおいて、前記フレネルレンズは、互いに異なる屈折率を有する複数の単位レンズグループを含み、各単位レンズグループは複数のレンズを含み、前記フレネルレンズの円周方向に同一の単位レンズグループに属するいずれか２つの単位レンズの間には異なる単位レンズグループに属する少なくとも１つの単位レンズが配置されることを特徴とするフレネルレンズを提供する。
【０００８】
前記複数の単位レンズの配列は、互いに異なる屈折率を有する単位レンズの順次配置が繰り返されることを通じて行われてよい。
【０００９】
前記複数の単位レンズの配列は、互いに異なる屈折率を有する単位レンズの不規則な配置を通じて行われてよい。
【００１０】
前記複数の単位レンズは、半径方向に沿って伸長されてよい。
【００１１】
それぞれの単位レンズは、前記フレネルレンズの光入射面を形成する胴体部と、前記胴体部から伸長され、前記フレネルレンズの光屈折面を形成する複数の突起部とを含んでよい。
【００１２】
それぞれの突起部は、前記胴体部から垂直に伸長された伸長部と、前記伸長部から斜めに伸長され、前記胴体部と連結される傾斜部とを含んでよい。
【００１３】
それぞれの単位レンズは、隣接する単位レンズと半径方向に沿って接触してよい。
【００１４】
前記光入射面は、円形または多角形であってよい。
【００１５】
前記複数の単位レンズグループは、第１ないし第４単位レンズグループを含んでよい。
【００１６】
前記複数の突起部は、第１ないし第６突起部を含んでよい。
【００１７】
前記複数の単位レンズの第１ないし第６突起部は、それぞれ前記フレネルレンズの第１ないし第６光屈折部を形成してよい。
【００１８】
前記胴体部の幅は、前記半径方向中心に進むほど減少してよい。
【００１９】
前記胴体部の幅は、最小２０ｕｍであってよい。
【００２０】
そして、本発明の一実施形態に係る焦電気センサモジュールにおいて、円周方向に沿って配列される複数の単位レンズからなるフレネルレンズと、前記フレネルレンズの後方に配置され、赤外線光を検知する検知センサと、前記検知センサが装着され、前記検知センサの出力信号を制御する信号処理ボードとを含み、前記フレネルレンズは、互いに異なる屈折率を有する複数の単位レンズグループを含み、各単位レンズグループは複数のレンズを含み、前記フレネルレンズの円周方向に同一の単位レンズグループに属するいずれか２つの単位レンズの間には異なる単位レンズグループに属する少なくとも１つの単位レンズが配置されることを特徴とする焦電気センサモジュールを提供する。
【００２１】
前記複数の単位レンズの配列は、互いに異なる屈折率を有する単位レンズの順次配置が繰り返されることを通じて行われてよい。
【００２２】
前記複数の単位レンズの配列は、互いに異なる屈折率を有する単位レンズの不規則な配置を通じて行われてよい。
【００２３】
前記信号処理ボードは、前記検知センサの出力信号を増幅してよい。
【００２４】
前記検知センサは、ＰＩＲ（Ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒａｙ）センサであってよい。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、複数の屈折角を有すると同時に、フレネルレンズの小型化を図ることができるフレネルレンズ及びそれを含む焦電気センサモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るフレネルレンズの斜視図である。
【図２】図１のフレネルレンズの平面図である。
【図３】図１のフレネルレンズの側面図である。
【図４】図１のフレネルレンズの第１ないし第４単位レンズグループを説明するための図である。
【図５】図４の第１ないし第４単位レンズグループの単位レンズを説明するための図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係るフレネルレンズの平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る焦電気センサモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。以下において説明される実施形態は、発明の理解を促すために例示的に示すものであり、本発明はここで説明される実施形値と異なるように多様に変形して実施できることが理解されるべきである。ただし、本発明を説明していくうえで、本発明に関連する公知機能或いは構成要素に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不要に曖昧にするおそれがあると判断される場合には、その詳細な説明及び具体的な図示を省略する。なお、添付の図面は、発明の理解を促すために、実際の寸法とおりに示されたものではなく、一部の構成要素の寸法が拡張して示されてよい。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係るフレネルレンズの斜視図であり、図２は、図１のフレネルレンズの平面図であり、図３は、図１のフレネルレンズの側面図である。
【００２９】
図１ないし図３を参照すると、フレネルレンズ１０は、複数の単位レンズからなる複数の単位レンズグループ１００、２００、３００、４００を含む。
【００３０】
複数の単位レンズグループ１００、２００、３００、４００は、第１ないし第４単位レンズグループ１００、２００、３００、４００からなる。すなわち、本実施形態のフレネルレンズ１０は、互いに異なる４つの屈折率を有する複数の単位レンズグループ１００ないし４００からなる。それは、例示的なものだけで、複数の単位レンズグループの数は、屈折率が異なる単位レンズグループがあれば、４つ以上か、または少なくとも２つ以上であっても可能である。
【００３１】
第１ないし第４単位レンズグループ１００、２００、３００、４００は、それぞれ、互いに異なる屈折率を有し、複数の単位レンズを含む。第１単位レンズグループ１００は、第２ないし第４単位レンズグループ２００、３００、４００と異なる屈折角を有する複数の単位レンズ１００からなる。同様に、第２単位レンズグループ２００は、第１単位レンズグループ１００、第３単位レンズグループ３００及び第４単位レンズグループ４００と異なる屈折角を有する複数の単位レンズ２００からなる。第３単位レンズグループ３００及び第４単位レンズグループ４００も同様に、それぞれ複数の単位レンズ３００、４００からなる。
【００３２】
複数の単位レンズ１００ないし４００は、互いに異なる屈折率を有する単位レンズ１００ないし４００の順次の繰り返し配列を通じて配列される。すなわち、フレネルレンズ１０の各単位レンズ１００ないし４００の配列は、第１単位レンズグループ１００のいずれか１つの単位レンズ１００、第２単位レンズグループ２００のいずれか１つの単位レンズ２００、第３単位レンズグループ３００のいずれか１つの単位レンズ３００及び第４単位レンズグループ４００のいずれか１つの単位レンズ４００順の順次配列が繰り返されることを通じて行われる。ここで、単位レンズ１００ないし４００の順次配置は、円周方向に沿って行われ、このような円周方向配置に沿って円形のフレネルレンズ１０が形成される。
【００３３】
複数の単位レンズ１００ないし４００は、半径方向に沿って伸長形成され、半径方向中心に進むほど減少する。図７に示す検知センサ３が約１０ｕｍ波長の赤外線に反応することを考慮する際、レンズ特性維持のために、それぞれの単位レンズ１００ないし４００の最外角幅は２０ｕｍ以上に形成される。
【００３４】
下記の表１に示すように、フレネルレンズ１０の半径が５ｍｍである場合、それぞれの単位レンズ１００ないし４００の最外角幅を２０ｕｍに適用する場合、１５７１の単位レンズを確保することができる。このとき、本実施形態でのように、４つの屈折角を有する第１ないし第４単位レンズグループ１００ないし４００からなる場合、屈折率が同じ１つの単位レンズグループ毎に３９２の単位レンズを確保することができる。もし、より広い視野角の確保のために、互いに異なる屈折角を有する１０の単位レンズグループを適用すると、フレネルレンズの全サイズを変更しなくても、屈折率の同じいずれか１つの単位レンズグループ毎に１５７の単位レンズを確保することができる。ここで、２０ｕｍの幅は例示的なものであるだけで、加工の容易性のために、２０ｕｍ以上の幅を有するように設計することも可能である。
【００３５】
【表１】
2014132340.tif 000003
図３を参照すると、フレネルレンズ１０は、赤外線光が入射される光入射面２０及び光入射面２０の反対側に配置され、検知センサ３（図７を参照）に赤外線光を集光する光屈折面３０を含む。このような光入射面２０及び光屈折面３０は、上述の図１及び図３に開示された第１ないし第４単位レンズグループ１００ないし４００の組み合わせから形成される。
【００３６】
再び、図１及び図２を参照すると、光入射面２０は円形に形成される。それは例示的なものであるだけで、光入射面２０は単位レンズの形状に応じて三角や四角等、多角で形成されることができる。
【００３７】
光屈折面３０は、複数の光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９を含む。複数の光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９は、第１ないし第６光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９を含む。本実施形態においては、６つの光屈折部が形成されるものに限定して説明を進める。
【００３８】
第１ないし第６光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９は、フレネルレンズ１０の中心方向に順次に配置される。それぞれの光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９は、光入射面２０を通過した赤外線光を円周方向に互いに異なる４つの屈折角に応じて屈折させ、検知センサ３（図７を参照）方向に集光させる。それぞれの単位レンズグループ１００ないし４００のいずれか１つの単位レンズは、第１ないし第６光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９で同一の屈折角を有する。
【００３９】
図４は、図１のフレネルレンズの第１ないし第４単位レンズグループを説明するための図である。
【００４０】
図４を参照すると、第１ないし第４単位レンズグループ１００ないし４００は、相互重畳され、同一の空間で１つのフレネルレンズ１０を形成する。そのために、第１単位レンズグループ１００のそれぞれの単位レンズは、第２ないし第４単位レンズグループ２００ないし４００のそれぞれの単位レンズが順次に配置できるように円周方向に沿って所定の距離が離隔される。第２単位レンズグループ２００のそれぞれの単位レンズは第３単位レンズグループ３００のいずれか１つの単位レンズ、第４単位レンズグループ４００のいずれか１つの単位レンズ及び第１単位レンズグループ１００のいずれか１つの単位レンズが順次に配置できるように、円周方向に沿って所定の距離が離隔される。第３単位レンズグループ３００のそれぞれの単位レンズは第４単位レンズグループ４００のいずれか１つの単位レンズ、第１単位レンズグループ１００のいずれか１つの単位レンズ及び第２単位レンズグループ２００のいずれか１つの単位レンズが順次に配置できるように、円周方向に沿って所定の距離が離隔される。第４単位レンズグループ４００のそれぞれの単位レンズは、第１ないし第３単位レンズグループ１００ないし３００のそれぞれの単位レンズが順次に配置できるように円周方向に沿って所定の距離が近くされる。
【００４１】
第１ないし第４単位レンズグループ１００ないし４００の重畳時、第１ないし第４単位レンズグループ１００ないし４００のそれぞれの単位レンズは、隣接する単位レンズと半径方向に沿って接触する。それにより、第１ないし第４単位レンズグループ１００ないし４００は、単一のフレネルレンズ１０を形成する。
【００４２】
このように、本実施形態に係るフレネルレンズ１０は、複数の単位レンズグループの重畳を通じて全レンズ内で円周方向に沿って互いに異なる屈折角を有するレンズを形成することができる。
【００４３】
よって、本実施形態に係るフレネルレンズ１０は、互いに異なる屈折角を有する個別的なフレネルレンズを配置させなくても、互いに異なる屈折角を有する単一のフレネルレンズで実現できるため、更なるレンズ配置のための空間確保がなくても、広い視野角を確保することができる。
【００４４】
図５は、図４の第１ないし第４単位レンズグループの単位レンズを説明するための図である。
【００４５】
図５を参照すると、第１単位レンズグループ１００のそれぞれの単位レンズ１００（以下、第１単位レンズと称する）は、胴体部１２０及び複数の突起部１５０ａないし１５０ｆを含む。
【００４６】
第１単位レンズ１００の胴体部１２０は、フレネルレンズ１０（図３を参照）の光入射面２０（図３を参照）を形成する。第１単位レンズ１００の胴体部１２０は、半径方向中心に進むほど幅が減少する。ここで、第１単位レンズ１００の胴体部１２０の半径方向の最外角幅は、上述のように、最小２０ｕｍ以上に形成される。
【００４７】
第１単位レンズ１００の複数の突起部１５０ａないし１５０ｆは、第１ないし第６突起部１５０ａないし１５０ｆからなる。第１単位レンズ１００の第１ないし第６突起部１５０ａないし１５０ｆは、胴体部１２０から伸長され、フレネルレンズ１０の光屈折面３０を形成する。具体的に、第１単位レンズ１００の第１ないし第６突起部１５０ａないし１５０ｆは、それぞれ第１ないし第６光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９を形成する。第１単位レンズ１００の第１ないし第６突起部１５０ａないし１５０ｆは、フレネルレンズ１０の半径方向に沿ってフレネルレンズ１０の中心に向かって順次に形成される。
【００４８】
このような第１単位レンズ１００の第１ないし第６突起部１５０ａないし１５０ｆは、それぞれ第１単位レンズ１００の胴体部１２０から伸長された伸長部１５２ａないし１５２ｆ及び伸長部１５２ａないし１５２ｆから斜めに伸長されて胴体部１５２ａないし１５２ｆと傾斜部１５６ａないし１５６ｆとの間のそれぞれの傾斜角θ１ａないしθ１ｆは同一の屈折角を有するように形成される。
【００４９】
第１単位レンズ１００の高さｈ１は、第１単位レンズ１００の第１ないし第６突起部１５０ａないし１５０ｆのいずれにも同様の高さを有するように形成される。
【００５０】
第２単位レンズグループ２００のそれぞれの単位レンズ２００（以下、第２単位レンズと称する）は、胴体部２２０及び複数の突起部２５０ａないし２５０ｆを含む。
【００５１】
第２単位レンズ２００の胴体部２２０は、フレネルレンズ１０（図３を参照）の光入射面２０（図３を参照）を形成する。第２単位レンズ２００の胴体部２２０は、半径方向中心に進むほど幅が減少する。ここで、第２単位レンズ２００の胴体部２２０の半径方向の最外角幅は、上述のように、最小２０ｕｍ以上に形成される。
【００５２】
第２単位レンズ２００の複数の突起部２５０ａないし２５０ｆは、第１ないし第６突起部２５０ａないし２５０ｆからなる。第２単位レンズ２００の第１ないし第６突起部２５０ａないし２５０ｆは、胴体部２２０から伸長され、フレネルレンズ１０の光屈折面３０を形成する。具体的に、第２単位レンズ２００の第１ないし第６突起部２５０ａないし２５０ｆは、それぞれ第１ないし第６光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９を形成する。第２単位レンズ２００の第１ないし第６突起部２５０ａないし２５０ｆは、フレネルレンズ１０の半径方向に沿ってフレネルレンズ１０の中心に向かって順次に形成される。
【００５３】
このような第２単位レンズ２００の第１ないし第６突起部２５０ａないし２５０ｆは、それぞれ第２単位レンズ２００の胴体部２２０から伸長された伸長部２５２ａないし２５２ｆ及び伸長部２５２ａないし２５２ｆから斜めに伸長され、胴体部２２０と連結される傾斜部２５６ａないし２５６ｆを含む。ここで、伸長部２５２ａないし２５２ｆと傾斜部２５６ａないし２５６ｆとの間のそれぞれの傾斜角θ２ａないしθ２ｆは同一の屈折角を有するように形成される。
【００５４】
第２単位レンズ２００の高さｈ２は、第２単位レンズ２００の第１ないし第６突起部２５０ａないし２５０ｆのいずれにも同様の高さを有するように形成される。
【００５５】
第３単位レンズグループ３００のそれぞれの単位レンズ３００（以下、第３単位レンズと称する）は、胴体部３２０及び複数の突起部３５０ａないし３５０ｆを含む。
【００５６】
第３単位レンズ３００の胴体部３２０は、フレネルレンズ１０（図３を参照）の光入射面２０（図３を参照）を形成する。第３単位レンズ３００の胴体部３２０は、半径方向中心に進むほど幅が減少する。ここで、第３単位レンズ３００の胴体部３２０の半径方向の最外角幅は、上述のように、最小２０ｕｍ以上に形成される。
【００５７】
第３単位レンズ３００の複数の突起部３５０ａないし３５０ｆは、第１ないし第６突起部３５０ａないし３５０ｆからなる。第３単位レンズ３００の第１ないし第６突起部３５０ａないし３５０ｆは、胴体部３２０から伸長され、フレネルレンズ１０の光屈折面３０を形成する。具体的に、第３単位レンズ３００の第１ないし第６突起部３５０ａないし３５０ｅは、それぞれ第１ないし第６光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９を形成する。第３単位レンズ３００の第１ないし第６突起部３５０ａないし３５０ｆは、フレネルレンズ１０の半径方向に沿ってフレネルレンズ１０の中心に向かって順次に形成される。
【００５８】
このような第３単位レンズ３００の第１ないし第６突起部３５０ａないし３５０ｆは、それぞれ第３単位レンズ３００の胴体部３２０から伸長された伸長部３５２ａないし３５２ｆ及び伸長部３５２ａないし３５２ｆから斜めに伸長され、胴体部３２０と連結される傾斜部３５６ａないし３５６ｆを含む。ここで、伸長部３５２ａないし３５２ｆと傾斜部３５６ａないし３５６ｆとの間のそれぞれの傾斜角θ３ａないしθ３ｆは同一の屈折角を有するように形成される。
【００５９】
第３単位レンズ３００の高さｈ３は、第３単位レンズ３００の第１ないし第６突起部３５０ａないし３５０ｆのいずれにも同様の高さを有するように形成される。
【００６０】
第４単位レンズグループ４００のそれぞれの単位レンズ４００（以下、第４単位レンズと称する）は、胴体部４２０及び複数の突起部４５０ａないし４５０ｆを含む。
【００６１】
第４単位レンズ４００の胴体部４２０は、フレネルレンズ１０（図３を参照）の光入射面２０（図３を参照）を形成する。第４単位レンズ４００の胴体部４２０は、半径方向中心に進むほど幅が減少する。ここで、第４単位レンズ４００の胴体部４２０の半径方向の最外角幅は、上述のように、最小２０ｕｍ以上に形成される。
【００６２】
第４単位レンズ４００の複数の突起部４５０ａないし４５０ｆは、第１ないし第６突起部４５０ａないし４５０ｆからなる。第４単位レンズ４００の第１ないし第６突起部４５０ａないし４５０ｆは、胴体部４２０から伸長され、フレネルレンズ１０の光屈折面３０を形成する。具体的に、第４単位レンズ４００の第１ないし第６突起部４５０ａないし４５０ｆは、それぞれ第１ないし第６光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９を形成する。第４単位レンズ４００の第１ないし第６突起部４５０ａないし４５０ｆは、フレネルレンズ１０の半径方向に沿ってフレネルレンズ１０の中心に向かって順次に形成される。
【００６３】
このような第４単位レンズ４００の第１ないし第６突起部４５０ａないし４５０ｆは、それぞれ第４単位レンズ４００の胴体部４２０から伸長された伸長部４５２ａないし４５２ｆ及び伸長部４５２ａないし４５２ｆから斜めに伸長され、胴体部４２０と連結される傾斜部４５６ａないし４５６ｆを含む。ここで、伸長部４５２ａないし４５２ｆと傾斜部４５６ａないし４５６ｆとの間のそれぞれの傾斜角θ４ａないしθ４ｆは同一の屈折角を有するように形成される。
【００６４】
第４単位レンズ４００の高さｈ４は、第４単位レンズ４００の第１ないし第６突起部４５０ａないし４５０ｆのいずれにも同様の高さを有するように形成される。ここで、第１ないし第４単位レンズ１００ないし４００の高さｈ１ないしｈ４は、相互同様に形成される。よって、第１ないし第６光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９（図１を参照）は、相互同一の高さを有するようになる。
【００６５】
第１単位レンズ１００の第１突起部１５０ａ、第２単位レンズ２００の第１突起部２５０ａ、第３単位レンズ３００の第１突起部３５０ａ及び第４単位レンズ４００の第１突起部４５０ａは、第１光屈折部３２（図１を参照）を形成する。
【００６６】
第１単位レンズ１００の第２突起部１５０ｂ、第２単位レンズ２００の第２突起部２５０ｂ、第３単位レンズ３００の第２突起部３５０ｂ及び第４単位レンズ４００の第２突起部４５０ｂは、第２光屈折部３４（図１を参照）を形成する。
【００６７】
第１単位レンズ１００の第３突起部１５０ｃ、第２単位レンズ２００の第３突起部２５０ｃ、第３単位レンズ３００の第３突起部３５０ｃ及び第４単位レンズ４００の第３突起部４５０ｃは、第３光屈折部３６（図１を参照）を形成する。
【００６８】
第１単位レンズ１００の第４突起部１５０ｄ、第２単位レンズ２００の第４突起部２５０ｄ、第３単位レンズ３００の第４突起部３５０ｄ及び第４単位レンズ４００の第４突起部４５０ｄは、第４光屈折部３７（図１を参照）を形成する。
【００６９】
第１単位レンズ１００の第５突起部１５０ｅ、第２単位レンズ２００の第５突起部２５０ｅ、第３単位レンズ３００の第５突起部３５０ｅ及び第４単位レンズ４００の第５突起部４５０ｅは、第５光屈折部３８（図１を参照）を形成する。
【００７０】
第１単位レンズ１００の第６突起部１５０ｆ、第２単位レンズ２００の第６突起部２５０ｆ、第３単位レンズ３００の第６突起部３５０ｆ及び第４単位レンズ４００の第６突起部４５０ｆは、第６光屈折部３９（図１を参照）を形成する。
【００７１】
これにより、第１ないし第６光屈折部３２、３４、３６、３７、３８、３９（図１を参照）は、それぞれ互いに異なる屈折角を有する第１ないし第４単位レンズ１００ないし４００の突起部が順次に配置される。
【００７２】
図６は、本発明の別の実施形態に係るフレネルレンズの平面図である。
【００７３】
図６を参照すると、フレネルレンズ５０は、第１ないし第４単位レンズグループ６００ないし９００を含む。第１ないし第４単位レンズグループ６００ないし９００は、それぞれ互いに異なる屈折率を有する。
【００７４】
以下では、上述の実施形態におけるフレネルレンズ１０との相違点を中心に説明を進める。
【００７５】
本実施形態におけるフレネルレンズ５０は、互いに異なる屈折率を有する第１ないし第４単位レンズグループ６００ないし９００の単位レンズが互いに不規則に配置される。このとき、フレネルレンズ５０の円周方向に同一単位レンズグループに属するいずれか２つの単位レンズの間には、互いに異なるレンズグループに属する少なくとも１つのレンズが配置される。
【００７６】
例えば、図６に示すように、１２時方向に配置された第４単位レンジグループ９００の単位レンズ９００を基準とした際、右側には時計回りに沿って第１単位レンズグループ６００のいずれか１つの単位レンズ６００と、第２単位レンズグループ７００のいずれか１つの単位レンズ７００が配置されてよく、左側には反時計回りに沿って第２単位レンズグループ７００のいずれか１つの単位レンズ７００と第１単位レンズグループ６００のいずれか１つの単位レンズ６００が配置されてよい。
【００７７】
このように、第１ないし第４単位レンズグループ６００ないし９００の各単位レンズは、同一単位レンズグループに属するいずれか２つの単位レンズの間に異なる単位レンズグループに属する少なくとも１つの単位レンズが配置されると、互いに順次に配置されなくても構わない。
【００７８】
図７は、本発明の一実施形態に係る焦電気センサモジュールの斜視図である。
【００７９】
図７を参照すると、焦電気センサモジュール１は、検知センサ３と、信号信号ボード５及びフレネルレンズ１０を含む。
【００８０】
検知センサ３は、フレネルレンズ１０の後方に配置され、フレネルレンズ１０から集光された赤外線光を検知する。検知センサ３は、ＰＩＲセンサであってよい。ＰＩＲセンサは、人体から放射される約１０ｕｍ波長の赤外線に反応する焦電素子センサとして、主にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系と、ＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム）系が使用されて作られる。ＰＩＲセンサは、基本的に自発分極を通じて、いつも表面に電荷が帯電しているが、熱的に平行状態である時には、空気中のイオンと中和して出力が行われない。このとき、人体から放射される赤外線光が入射されると、ＰＩＲセンサ表面付近に若干の温度上昇が発生しつつ平行状態が崩れる。それを焦電効果と呼ぶが、それを通じてＰＩＲセンサは人体を検知することができる。
【００８１】
信号信号ボード５は、上部に検知センサ３が装着されると、検知センサ３の出力信号を制御する。具体的に、信号処理ボード５は、検知センサ３の出力信号を増幅する。本実施形態に係るフレネルレンズ１０は、多様な屈折角を有しつつ、大きさは増加しない。よって、フレネルレンズ１０に入射される赤外線光量が従前の方式に比べて、軽減することができ、検知センサ３の動作有効距離が同時に縮むことができる。この場合、信号処理ボード５は、赤外線光量低下を相殺するために、検知センサ３の出力信号を増幅することができる。
【００８２】
フレネルレンズ１０は、上記の実施形態のように、互いに異なる屈折角を有しつつ、単一の円形レンズからなる。これにより、本実施形態に係る焦電気センサモジュール１は、フレネルレンズ１０の小型化をなすことができるため、焦電気センサモジュール１も小型化させることができる。
【００８３】
一方、焦電気センサモジュール１に装着されるフレネルレンズは、上述の図６におけるフレネルレンズ５０として具備されることも可能であり、設計に応じて、円形レンズ以外の三角や四角等の多角形状のレンズで具備されることも可能である。
【００８４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的趣旨の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８５】
１  焦電気センサモジュール
３  検知センサ
５  信号処理ボード
１０、５０  フレネルレンズ
２０  光入射面
３０  光屈折面
３２  第１光屈折部
３４  第２光屈折部
３６  第３光屈折部
３７  第４光屈折部
３８  第５光屈折部
３９  第６光屈折部
１００  第１単位レンズ
１２０、２２０、３２０、４２０  胴体部
１５０ａ  第１単位レンズ１００の第１突起部
１５０ｂ  第１単位レンズ１００の第２突起部
１５０ｃ  第１単位レンズ１００の第３突起部
１５０ｄ  第１単位レンズ１００の第４突起部
１５０ｅ  第１単位レンズ１００の第５突起部
１５０ｆ  第１単位レンズ１００の第６突起部
１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ、１５２ｅ、１５２ｆ、
２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄ、２５２ｅ、２５２ｆ、
３５２ａ、３５２ｂ、３５２ｃ、３５２ｄ、３５２ｅ、３５２ｆ、
４５２ａ、４５２ｂ、４５２ｃ、４５２ｄ、４５２ｅ、４５２ｆ  伸長部
１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ、１５６ｄ、１５６ｅ、１５６ｆ、
２５６ａ、２５６ｂ、２５６ｃ、２５６ｄ、２５６ｅ、２５６ｆ、
３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃ、３５６ｄ、３５６ｅ、３５６ｆ、
４５６ａ、４５６ｂ、４５６ｃ、４５６ｄ、４５６ｅ、４５６ｆ  傾斜部
２００  第２単位レンズ
２５０ａ  第２単位レンズ２００の第１突起部
２５０ｂ  第２単位レンズ２００の第２突起部
２５０ｃ  第２単位レンズ２００の第３突起部
２５０ｄ  第２単位レンズ２００の第４突起部
２５０ｅ  第２単位レンズ２００の第５突起部
２５０ｆ  第２単位レンズ２００の第６突起部
３００  第３単位レンズ
３５０ａ  第３単位レンズ３００の第１突起部
３５０ｂ  第３単位レンズ３００の第２突起部
３５０ｃ  第３単位レンズ３００の第３突起部
３５０ｄ  第３単位レンズ３００の第４突起部
３５０ｅ  第３単位レンズ３００の第５突起部
３５０ｆ  第３単位レンズ３００の第６突起部
４００  第４単位レンズ
４５０ａ  第４単位レンズ４００の第１突起部
４５０ｂ  第４単位レンズ４００の第２突起部
４５０ｃ  第４単位レンズ４００の第３突起部
４５０ｄ  第４単位レンズ４００の第４突起部
４５０ｅ  第４単位レンズ４００の第５突起部
４５０ｆ  第４単位レンズ４００の第６突起部
６００、７００、８００、９００  単位レンズ
【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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【図７】
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