(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ部と、前記レンズ部の周縁から後方へ延設された枠状の支持部と、前記支持部の後縁から外方へ延設された張出部と、前記張出部の外周縁から後方へ延設された枠状の基台部とが、合成樹脂により一体成形された光学部材であって、前記レンズ部において光線が入射する側の面が平面状であり、前記レンズ部の肉厚及び前記支持部の肉厚よりも前記張出部の肉厚及び前記基台部の肉厚が厚く、前記基台部の外周面は、滑らかに連続する形状であり且つ外側へ凸となる凸曲面を含み且つ内側へ凹となる凹曲面を含まないことを特徴とする光学部材。
【請求項２】
前記支持部の外周形状及び前記基台部の外周形状が平面視において共通の対称軸に対してそれぞれ線対称であり、前記レンズ部において前記光線を出射する側の面の形状が、１つの前記対称軸に対して線対称ではなく、前記基台部の後縁において、前記対称軸に対して線対称とならない位置に、後方に突出するリブが設けられてなることを特徴とする請求項１記載の光学部材。
【請求項３】
前記支持部もしくは前記基台部から外方に延設された突出片を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光学部材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学部材を備えてなることを特徴とする機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材及びそれを備えた機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図２１及び図２２に示す赤外線検出器が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
この赤外線検出器は、赤外線センサ５０７と、集光部５０８と、支持部５０９とから構成されている。
【０００４】
赤外線センサ５０７は、金属ヘッダー５１０と、素子部５１２と、素子部５１２を収納し、天面５１１Ａに開口部５１５が設けられたキャンケース５１１と、開口部５１５に固定されてなり赤外線入射窓として機能する赤外線フィルター５１６とを備えている。金属ヘッダー５１０は、長方形板状をなしている。キャンケース５１１は、側面５１１Ｂの下端部にフランジ５１７が形成されている。赤外線センサ５０７は、フランジ５１７と金属ヘッダー５１０の周縁部とが固定されている。
【０００５】
集光部５０８は、フレネルレンズや、球面レンズや、非球面レンズ等であり、赤外線フィルター５１６の前方に配置されている。
【０００６】
支持部５０９は、天面５０９Ａと側面５０９Ｂとから構成されている。天面５０９Ａには、上述の集光部５０８が配設されている。支持部５０９は、天面５０９Ａが長方形状の板であり、天面５０９Ａの周縁からはそれぞれ繋がった状態で垂設した側面５０９Ｂが形成されている。天面５０９Ａと側面５０９Ｂとによって形成される支持部５０９の空間部には、赤外線センサ５０７のキャンケース５１１が嵌め合わされている。
【０００７】
要するに、赤外線検出器は、支持部５０９がキャンケース５１１に被せられ、支持部５０９の内部空間にキャンケース５１１がはめ合わされている。
【０００８】
引用文献１には、集光部５０８と支持部５０９とが、ポリエチレン樹脂で形成される場合に、射出成形等の手段を用いて一体に成形されることが記載されている。
【０００９】
また、特許文献１には、赤外線センサを利用した検知装置を防犯センサや家電製品等に使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−３１３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本願発明者らは、赤外線検出器等の検知装置を備えた機器において集光部５０８及び天面５０９Ａが機器の外観の一部をなす場合、機器のデザイン性を損なわないように、集光部５０８において赤外線が入射する側の面の形状を平面とすることを考えた。また、本願発明者らは、検知装置を搭載する機器が防犯センサの場合、集光部５０８において赤外線が入射する側の面の形状を平面とすることにより、不審者に検知装置の存在や防犯センサの検知エリアを悟られないようにすることが可能となると考えた。
【００１２】
しかしながら、ポリエチレン樹脂により形成された集光部５０８では、肉厚が１ｍｍでも、集光部５０８に垂直入射する波長１０μｍ付近の赤外線の透過率が４０％程度であり、肉厚が厚くなるほど透過率が低下する。そして、集光部５０８に対して垂直でない方向から入射する赤外線は、集光部５０８の最大肉厚よりも光路長が長くなって透過率が低くなりすぎる懸念がある。
【００１３】
また、本願発明者らは、集光部５０８及び支持部５０９の肉厚を薄くし且つ集光部５０８において赤外線が入射する面を天面５０９Ａと面一の形状とした光学部材では、射出成形での固化時に過度の収縮が生じて成形品に反り変形が発生してしまう可能性が高いという知見を得た。このような光学部材では、反り変形が発生してしまうと、所望のレンズ性能が得られないという問題や、赤外線センサ５０７に被せることができない場合があるという問題や、歩留まりが低下し製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【００１４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、レンズ部において光線が入射する面を平面状とし且つレンズ部の肉厚の薄肉化を図りながらも、レンズ性能の低下を抑制することが可能な光学部材及びそれを用いた機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の光学部材は、レンズ部と、前記レンズ部の周縁から後方へ延設された枠状の支持部と、前記支持部の後縁から外方へ延設された張出部と、前記張出部の外周縁から後方へ延設された枠状の基台部とが、合成樹脂により一体成形された光学部材であって、前記レンズ部において光線が入射する側の面が平面状であり、前記レンズ部の肉厚及び前記支持部の肉厚よりも前記張出部の肉厚及び前記基台部の肉厚が厚く、前記基台部の外周面は、滑らかに連続する形状であり且つ外側へ凸となる凸曲面を含み且つ内側へ凹となる凹曲面を含まないことを特徴とする。
【００１６】
この光学部材において、前記支持部の外周形状及び前記基台部の外周形状が平面視において共通の対称軸に対してそれぞれ線対称であり、前記レンズ部において前記光線を出射する側の面の形状が、１つの前記対称軸に対して線対称ではなく、前記基台部の後縁において、前記対称軸に対して線対称とならない位置に、後方に突出するリブが設けられてなることが好ましい。
【００１７】
この光学部材において、前記支持部もしくは前記基台部から外方に延設された突出片を有することが好ましい。
【００１８】
本発明の機器は、前記光学部材を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光学部材においては、レンズ部において光線が入射する面を平面状とし且つレンズ部の肉厚の薄肉化を図りながらも、レンズ性能の低下を抑制することが可能となる。
【００２０】
本発明の機器においては、レンズ部において光線が入射する面を平面状とし且つレンズ部の肉厚の薄肉化を図りながらも、レンズ性能の低下を抑制することが可能な光学部材を備えていることにより、機器全体の外観を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は実施形態における光学部材の斜視図、（ｂ）は実施形態における光学部材の横断面図、（ｃ）は実施形態における光学部材の概略背面図である。
【図２】（ａ）は実施形態における光学部材の正面図、（ｂ）は実施形態における光学部材の上面図、（ｃ）は実施形態における光学部材の下面図である。
【図３】（ａ）は実施形態における光学部材の右側面図、（ｂ）は実施形態における光学部材の縦断面図である。
【図４】実施形態における光学部材の左側面図である。
【図５】実施形態における光学部材の背面図である。
【図６】実施形態における光学部材の製造方法の説明図である。
【図７】実施形態における光学部材と比較例１の光学部材との比較説明図である。
【図８】実施形態における光学式検知装置の概略断面図である。
【図９】実施形態における光学式検知装置の概略構成図である。
【図１０】図８の光学検知装置の検知エリアの説明図である。
【図１１】実施形態における光学式検知装置での赤外線受光素子と検知ビームとの関係説明図である。
【図１２】実施形態における光学部材の他の構成例の背面図である。
【図１３】図１２の光学部材を備えた光学式検知装置に関する検知エリアの説明図である。
【図１４】図１２の光学部材を備えた光学式検知装置の他の構成例に関する検知エリアの説明図である。
【図１５】実施形態における光学部材の更に他の構成例を示す背面図である。
【図１６】図１５の光学部材を備えた光学式検知装置の検知エリアの説明図である。
【図１７】図１２の光学部材を備えた光学式検知装置の別の構成例に関する検知エリアの説明図である。
【図１８】実施形態における機器の要部概略断面図である。
【図１９】（ａ）は実施形態における機器の概略正面図、（ｂ）は実施形態における機器の概略上面図、（ｃ）は実施形態における機器の概略側面図である。
【図２０】（ａ）は実施形態における他の機器の概略斜視図、（ｂ）はレンズ部の概略説明図、（ｃ）は検知エリアの説明図である。
【図２１】従来の赤外線検出器の分解斜視図である。
【図２２】従来の赤外線検出器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、光学部材について、まず、図１〜図７に基づいて説明する。
【００２３】
光学部材１０は、レンズ部１と、レンズ部１の周縁から後方へ延設された枠状の支持部１２と、支持部１２の後縁から外方へ延設された張出部１３と、張出部１３の外周縁から後方へ延設された枠状の基台部１４とが、合成樹脂により一体成形されている。要するに、光学部材１０は、合成樹脂成形品である。
【００２４】
この光学部材１０は、レンズ部１において光線が入射する側の面（以下、前面とも称する）が平面状であり、レンズ部１の肉厚及び支持部１２の肉厚よりも張出部１３の肉厚及び基台部１４の肉厚が厚い。また、基台部１４の外周面は、滑らかに連続する形状であり且つ外側へ凸となる凸曲面を含み且つ内側へ凹となる凹曲面を含まない。ここで、外側へ凸となる凸曲面は、当該凸曲面上の任意の点の接線が基台部１４の外周面上の他の点と交差しない。また、内側へ凹となる凹曲面は、当該凹曲面上の任意の点の接線が基台部１４の外周面上の他の点と交差する。なお、図面の簡単な説明では、光学部材１０に関して、レンズ部１の前面側を正面、レンズ部１の後面側を背面として説明してある。
【００２５】
合成樹脂としては、例えば、ポリエチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等を採用することができる。合成樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。合成樹脂は、レンズ部１を透過させたい光線の波長や波長域等に基づいて適宜の材料を採用すればよい。レンズ部１を透過させたい光線の波長域が８〜１３μｍの場合（つまり、光線が、人体等から放射される赤外線の場合）には、合成樹脂としてポリエチレンを採用することが好ましい。合成樹脂がポリエチレンの場合、レンズ部１の肉厚は、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の範囲で設定することが好ましい。
【００２６】
また、光学部材１０の材料として用いる合成樹脂は、不要な波長域の光線の透過を抑制し、且つ、光学部材１０の内側に配置される他の部品（例えば、赤外線センサ等）を目隠しするために、適宜の添加物を添加したものが好ましい。例えば、合成樹脂としてポリエチレンを採用する場合、ポリエチレンに添加する添加物は、顔料、染料、ヒンダードアミン光安定剤及び赤外線吸収剤の群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
【００２７】
顔料は、有機顔料、無機顔料のいずれでもよいが、耐光性、耐候性等の観点から、無機材料のほうが、より好ましい。有機顔料、無機顔料いずれの場合も、例えば、白色顔料、黒色顔料等を用いることができる。無機顔料のうち白色顔料としては、例えば、二酸化チタン、亜鉛華（酸化亜鉛）等を用いることができる。また、無機顔料のうち黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック等を用いることができる。
【００２８】
赤外線吸収剤としては、ポリエチレンの耐光性向上や酸化防止、着色、成形性向上等の機能向上が図れる添加剤が好ましい。このような吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、リン酸エステル系添加剤、亜リン酸エステル剤等が挙げられる。ヒンダードアミン光安定剤は、上述の吸収剤と同様、ポリエチレンの耐光性向上や酸化防止、着色、成形性向上等の機能向上が図れる。
【００２９】
レンズ部１は、前面側から見た形状が矩形状であり、隣り合う２辺同士が当該２辺それぞれに連続する弧状の曲線により繋がれている。つまり、レンズ部１の外周形状は、矩形の４つの角部を弧状として滑らかに連続させることによって、角のないアールを設けた形状となっている。
【００３０】
レンズ部１は、全体にレンズ１０１を形成してある。レンズ部１は、必ずしも全体にレンズ１０１を形成したものである必要はなく、例えば、中央部にレンズ１０１（図５参照）を形成して、周部を肉厚が略一定の平板状の形状としてもよい。レンズ部１のレンズ１０１の数や形状については後述する。
【００３１】
レンズ部１の前面側から見た形状は、矩形状に限らず、例えば、他の多角形状、円形状、楕円形状等でもよい。なお、レンズ部１の平面形状は、光学部材１０を搭載する機器の筐体等において光学部材１０を露出させる取付孔の形状に応じて適宜に設計してもよいが、テレビやエアコン等の機器ではデザイン的に矩形状が好まれる場合が多い。
【００３２】
レンズ部１において光線が入射する側の面と支持部１２の外周面とは、断面弧状の曲面により繋がれており、滑らかに連続している。
【００３３】
支持部１２は、レンズ部１から離れるにつれて徐々に肉厚が大きくなっている。レンズ部１の外周形状と支持部１２の外周形状とは、略相似形であるのが好ましい。
【００３４】
光学部材１０は、成形用の金型（図示せず）のゲート１９（図６参照）に起因するゲート跡（図示せず）が、当該光学部材１０の前方から見えない部位に形成されていることが好ましい。ここで、光学部材１０は、ゲート跡が支持部１２の外周面に形成されていることが好ましい。要するに、光学部材１０の成形用の金型は、ゲート跡が支持部１２の外周面に形成されるように設計することが好ましい。これにより、光学部材１０は、レンズ部１にゲート跡が形成されるのを防止でき、ゲート跡に起因したレンズ性能の低下を防止することができる。また、成形時の金型内への合成樹脂の充填性を考慮し、レンズ部１にウェルドラインが形成されないようにするという観点から、支持部１２の肉厚はレンズ部１と同程度の肉厚であることが好ましい。支持部１２の肉厚をレンズ部１の肉厚よりも厚くしてしまうと、レンズ部１の充填が終了する前に支持部１２の充填が終わり、レンズ部１にウェルドラインが形成されてしまう可能性が高くなる。その一方、張出部１３及び基台部１４は、光学部材１０の機械的強度を高めるために支持部１２よりも厚肉であることが好ましい。これにより、光学部材１０は、全体としての機械的強度を向上させることが可能となり、後述の取付片１５や係止爪１６の折損等が生じる可能性を低減することが可能となる。
【００３５】
張出部１３は、上述の支持部１２の後縁から全周に亘って側方に張り出している。この張出部１３は、レンズ部１の前面に平行であることが好ましい。
【００３６】
基台部１４は、外周面全体が滑らかに連続する形状となっていることが好ましい。支持部１２の外周形状が矩形状の場合には、基台部１４が、支持部１２の外周面における４つの側面それぞれに１対１で対応する４つの側面を有していることが好ましい。ここにおいて、基台部１４の外周線は、支持部１２の外周線の４辺それぞれを所定の曲率で外方に膨らませた凸曲線に沿った形状とすることが好ましい。この場合、基台部１４は、互いに隣り合う側面同士が滑らかに連続し、外周面全体が滑らかに連続する形状となっていればよい。ここで、基台部１４の外周形状が矩形である比較例１の光学部材１０の場合には、射出成形により成形する際の硬化時の収縮により、基台部１４が図７（ｂ）中の矢印の向きに変形しやすく、基台部１４の変形に伴いレンズ部１も変形しやすくなってしまう。これに対して、本実施形態の光学部材１０では、射出成形により成形する際の硬化時の収縮によって図７（ａ）中の矢印の向きに変形しようとする応力を基台部１４の外周面の全体に分散させることが可能となり、基台部１４が変形するのを抑制することが可能となり、レンズ部１の変形を抑制することが可能となる。これは、本実施形態の光学部材１０では、硬化時の収縮により変形しようとした場合、基台部１４の４つの側壁それぞれが伸びる方向の力が作用するので、基台部１４の変形が抑制されるものと推考される。
【００３７】
本実施形態の光学部材１０は、上述のように、レンズ部１において光線が入射する側の面が平面状であり、レンズ部１の肉厚及び支持部１２の肉厚よりも張出部１３の肉厚及び基台部１４の肉厚が厚い。また、基台部１４の外周面は、滑らかに連続する形状であり且つ外側へ凸となる凸曲面を含み且つ内側へ凹となる凹曲面を含まない。したがって、本実施形態の光学部材１０は、レンズ部１において光線が入射する面を平面状とし且つレンズ部１の肉厚の薄肉化を図りながらも、レンズ性能の低下を抑制することが可能となる。
【００３８】
また、光学部材１０は、プリント基板等に着脱自在に取り付け可能とするために、基台部１４の後縁から複数（図示例では、４つ）の取付片１５が後方へ延設されており、各取付片１５の各々の後端部に、外方に突出する係止爪１６が突設されている。各取付片１５は、各々の厚み方向に撓み可能となっている。係止爪１６は、基台部１４から離れるほど取付片１５からの突出量が徐々に小さくなる形状としてある。光学部材１０は、基台部１４の４つの側壁のうち、当該基台部１４の外周方向に沿った長さ寸法の大きい２つの側壁の後縁から取付片１５を２つずつ延設してある。これにより、光学部材１０は、プリント基板等に形成された係合孔等に取付片１５を挿入して係止爪を係合孔の周部に係止させることが可能となる。
【００３９】
光学部材１０は、支持部１２の外周形状及び基台部１４の外周形状が平面視において共通の対称軸に対してそれぞれ線対称であることが好ましい。これにより、光学部材１０は、プリント基板等に取り付けた場合に、レンズ部１にかかる応力を略均一にすることが可能となる。ここで、光学部材１０は、レンズ部１において光線を出射する側の面の形状が、対称軸に対して線対称ではない場合（例えば、図５参照）、基台部１４の後縁において、上記対称軸に対して線対称とならない位置（つまり、非対称となる位置）に、後方に突出するリブ１７が設けられているのが好ましい。これにより、光学部材１０は、傾斜光学系を構成している場合であっても、プリント基板等に取り付ける際に、誤って逆向きに取り付けられるのを防止することが可能となる。これにより、光学部材１０を取り付けたプリント基板等を搭載する機器においては、光学部材１０の視野が誤って設定されるのを防止することが可能となる。リブ１７は、円柱状の形状が好ましく、プリント基板等に設ける位置決め孔は、リブ１７の外径よりも内径が大きな円形状の形状が好ましい。
【００４０】
以下では、上述の光学部材１０を備えた光学式検知装置Ａについて、まず、図８〜図１１に基づいて説明する。
【００４１】
光学式検知装置Ａは、レンズ部１を有する光学部材１０と、赤外線受光素子３を有する赤外線センサ２とを備えている。光学部材１０は、赤外線センサ２を覆うように、プリント基板からなる回路基板８に取り付けられている。
【００４２】
レンズ部１は、数枚のレンズ１０１が組み合わされ各レンズ１０１の焦点位置が同じである多分割レンズを構成している。赤外線センサ２は、レンズ部１の焦点位置（焦点）に赤外線受光素子３が配置されている。要するに、レンズ部１は、赤外線を集光する集光光学系を構成している。なお、複数枚のレンズ１０１は、一面上で組み合わされている。
【００４３】
この光学式検知装置Ａは、赤外線を放射する物体（例えば、人等）の動きを検知して検知信号を出力するものである。ここで、光学式検知装置Ａは、赤外線受光素子３として、焦電型赤外線検知素子を用いている。
【００４４】
赤外線センサ２は、図９に示すように、赤外線受光素子３の他に、赤外線受光素子３の出力信号を増幅する増幅部４と、増幅部４で増幅された電圧信号と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判断部５と、判断部５において電圧信号が閾値を超えたと判断されたときに出力を出す出力部６とを備えている。なお、光学式検知装置Ａの検知対象の物体が人である場合、増幅部４としては、例えば、人の動きに近い周波数成分（１Ｈｚを中心とする成分）の電圧信号を増幅するように構成することが好ましく、例えば、特許第３０９０３３６号公報や特許第３０９０３３７号公報に記載された増幅部と同様の周波数特性を有するものを用いることができる。また、増幅部４は、例えば、赤外線受光素子３から出力される出力信号である焦電電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、この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する電圧増幅回路とで構成することができる。また、判断部５は、コンパレータ等を用いた比較回路で構成することができる。また、出力部６は、例えば、判断部５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として出す出力回路により構成することができる。
【００４５】
また、赤外線センサ２は、赤外線受光素子３、増幅部４、判断部５及び出力部６等を収納したパッケージ７を備えており、プリント配線板からなる回路基板８に実装して用いることができる。ここにおいて、パッケージ７内には、赤外線受光素子３等を実装した素子保持部材（例えば、ＭＩＤ基板等）９が収納されている。そして、素子保持部材９には、増幅部４と判断部５と出力部６とを１チップ化したＩＣ素子（図示せず）も実装されている。
【００４６】
パッケージ７は、円盤状のステム７１と、このステム７１に接合される有底円筒状のキャップ７２と、このキャップ７２の底部に形成された開口部７２ａを閉塞するように配置された赤外線透過部材７３とで構成されている。赤外線透過部材７３としては、所望の赤外線の波長や波長域を透過する機能を有していればよい。赤外線透過部材７３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好ましく、適宜の光学フィルタ膜や反射防止膜を設けたものが好ましい。なお、パッケージ７は、ステム７１とキャップ７２とが両方とも金属材料により形成されている。また、パッケージ７は、赤外線透過部材７３とキャップ７２とを導電性材料により接合してある。
【００４７】
光学式検知装置Ａは、光学部材１０が、パッケージ７を覆うように回路基板８の一表面側に配置されている。なお、光学部材１０とパッケージ７との間の空間は、空気層であり、断熱層として機能する。
【００４８】
赤外線受光素子３を構成する焦電型赤外線検知素子としては、例えば、図１１（ｂ）に示すように、１枚の焦電体基板３０に４個の素子エレメント（受光部）３１が形成されたクワッドタイプの焦電素子を用いることができる。図１１（ｂ）に示した赤外線受光素子３は、１枚の焦電体基板３０に４個の素子エレメント３１が２×２のアレイ状に配列されている。図１１（ｂ）に示した例では、各素子エレメント３１の平面視形状が正方形状であり、焦電体基板３０の中央部において焦電体基板３０の外周線よりも内側の仮想正方形の４つの角それぞれに素子エレメント３１の中心が位置するように配置されている。
【００４９】
赤外線受光素子３の各素子エレメント３１は、一対の電極（図示せず）の間に焦電体基板３０の一部が介在するコンデンサであり、図１１（ｂ）には、各素子エレメント３１の一対の電極のうちレンズ部１側に位置する電極の極性を、“＋”、“−”の符号で示してある。ここにおいて、赤外線受光素子３は、４個の素子エレメント３１のうち、仮想正方形の一方の対角線上にある同極性の２個の素子エレメント３１同士が並列接続され、他方の対角線上にある同極性の２個の素子エレメント３１同士が並列接続されている。要するに、赤外線受光素子３は、図１１（ｂ）の右側に示す直交座標系のように、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸それぞれの正方向を規定すると、ｘ軸方向に沿って並んで形成されている２個の素子エレメント３１同士が逆並列に接続され、かつ、ｙ軸方向に沿って並んで形成されている２個の素子エレメント３１同士が逆並列に接続されている。
【００５０】
光学式検知装置Ａの検知エリア２００（図１０参照）は、赤外線受光素子３とレンズ部１とで決まる。したがって、光学式検知装置Ａの検知エリア２００には、各レンズ１０１ごとに、素子エレメント３１の数（図１１（ｂ）の例では、４個）の検知ビーム２２０が設定される。検知ビーム２２０は、赤外線受光素子３への赤外線の入射量がピーク付近になる小範囲であって、検知対象の物体からの赤外線を検出する有効領域であり、検出ゾーンとも呼ばれる。
【００５１】
図８に示した光学式検知装置Ａでは、レンズ部１である多分割レンズが図５に示すように９枚のレンズ１０１により構成されているので、検知エリア２００内に９×４個の検知ビーム２２０が設定される。なお、多分割レンズにおけるレンズ１０１の枚数は特に限定するものではない。
【００５２】
図１０は、床面の上方に光学式検知装置Ａを配置した場合の検知エリア２００を示しており、図１０（ｂ）では、検知エリア２００のうち床面上に設定される検知面２１０における各検知ビーム２２０それぞれに、その検知ビーム２２０が対応する素子エレメント３１の極性を、“＋”、“−”の符号で示してある。要するに、検知ビーム２２０には、素子エレメント３１に１対１で対応した極性がある。
【００５３】
検知面２１０における検知ビーム２２０の形状は、その検知ビーム２２０に対応する素子エレメント３１と相似形である。
【００５４】
ところで、多分割レンズからなるレンズ部１は、各レンズ１０１の最大肉厚を同じ肉厚に設定してあることが好ましい。ここで、光学式検知装置Ａは、各レンズ１０１の最大肉厚ｔを同じ肉厚とすることにより、図１１（ａ）に示すように、赤外線受光素子３の受光面（素子エレメント３１におけるレンズ部１側の表面）を含む平面から各レンズ１０１までの距離dが一定距離となるため、検知面２１０上での検知ビーム２２０の幅Ｗを同じにすることが可能となる。光学式検知装置Ａは、検知面２１０上で検知ビーム２２０の大きさが一定となることにより、検知エリア２００内の各所における検出能力を同等にすることができる。なお、レンズ１０１同士の最大肉厚ｔの差が１００μｍ程度であれば、略同じ肉厚とみなすことができる。
【００５５】
多分割レンズからなるレンズ部１は、光学式検知装置Ａにおいて水平画角を大きくするために、図５におけるｘ軸方向に沿って並べるレンズ１０１の数をｙ軸方向に沿って並べるレンズ１０１の数よりも多くしてある。
【００５６】
また、光学式検知装置Ａは、図５におけるｘ軸、ｙ軸及びｚ軸それぞれの正方向と、図１１（ｂ）におけるｘ軸、ｙ軸及びｚ軸それぞれの正方向とが揃うように、レンズ部１と赤外線受光素子３との相対的な位置関係を規定してある。要するに、赤外線受光素子３は、正方形状に形成された４個の素子エレメント３１が平面視において２×２のマトリクス状に配列されており、上述の仮想正方形の１辺に沿った方向を左右方向として配置してある。光学部材１０におけるレンズ部１のレンズ１０１の配置は、図５の例に限らず、例えば、図１２に示すように、ｘ軸方向に沿って８枚のレンズ１０１を並べ、ｙ軸方向に沿って２枚のレンズ１０１を並べた配置、つまり、８×２枚のマトリクス状の配置でもよい。この光学部材１０を備えた光学式検知装置Ａの検知エリア２００は、図１３のようになる。
【００５７】
ただし、赤外線受光素子３の配置は、これに限らず、例えば、２×２のマトリクス状に配列された４個の素子エレメント３１のうち対角位置にある２個の素子エレメント３１それぞれの１つの対角線同士を一直線で結ぶ方向を左右方向として配置してもよい。つまり、赤外線受光素子３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してもよい。この場合、図１１（ｂ）に示した赤外線受光素子３をｘｙ平面内で４５°だけ回転させたことになるので、光学式検知装置Ａの検知エリア２００は、図１４（ａ），（ｂ）に示すように設定されることとなる。したがって、この場合には、隣り合うレンズ１０１それぞれに対して設定される４個ずつの検知ビーム２２０のうち互いに異なるレンズ１０１により形成されて隣り合う２個の検知ビーム２２０間の間隔を小さくすることが可能となり、物体の、より小さな動きを検知することが可能となる。また、この場合には、人が極性の異なる２つの検知ビーム２２０を通過して素子エレメント３１同士の出力が相殺される可能性が低くなる。また、上述のように図１１（ｂ）に示した赤外線受光素子３をｘｙ平面内で４５°だけ回転させ、さらに、レンズ部１のレンズ１０１を図１５に示すように千鳥状の配置とすれば、光学式検知装置Ａの検知エリア２００は、図１６（ａ），（ｂ）に示すように設定され、複数の検知ビーム２２０の配置が千鳥状の配置となる。これにより、光学式検知装置Ａは、物体の、より小さな動きを検知することが可能となる。
【００５８】
また、赤外線受光素子３は、長方形状に形成された複数個の素子エレメント３１が、平面視において素子エレメント３１の短手方向に並んでいるもの、例えば、長方形状の素子エレメント３１が１×４のアレイ状に配列されたものでもよい。この場合、光学式検知装置Ａの検知エリア２００は、図１７（ａ），（ｂ）に示すように設定されることとなり、左右方向（水平方向）における検知ビーム２２０の幅、隣り合う検知ビーム２２０間の間隔を小さくすることが可能となり、赤外線を放射する物体の動きを検知しやすくなる。
【００５９】
ところで、レンズ部１の各レンズ１０１は、フレネルレンズであって、光線の入射面側となる第一面１１０が平面であり、第一面１１０とは反対側の第二面１２０が複数のレンズ面１２１を有している。ここで、本実施形態では、光学式検知装置Ａを搭載する機器において光学部材１０の周辺部の外観面が平面または曲率の小さな曲面である場合が多いことを踏まえて、第一面１１０を平面としてある。これにより、機器は、機器の筐体において光学部材１０を露出させる取付孔の周辺部の外観面とレンズ部１の外観面である前面とを略面一とする（連続的な形状とする）ことが可能となる。よって、本実施形態の光学式検知装置Ａでは、光学部材１０を搭載する機器のデザイン性が光学部材１０により損なわれたり、機器を見た人が光学部材１０に起因して機器の外観に違和感を感じるのを抑制することが可能となり、光学部材１０を搭載した機器の外観を美麗なものとすることが可能となる。
【００６０】
レンズ１０１は、第一面１１０とは反対側の第二面１２０が複数のレンズ面１２１を有する集光レンズであり、中心レンズ部のレンズ面１２１が凸面となっている。要するに、レンズ１０１は、凸レンズに比べて厚みを薄くすることが可能な集光レンズである。レンズ１０１の各輪帯状レンズ部は、レンズ面１２１と非レンズ面（図示せず）とで構成されている。
【００６１】
ところで、多分割レンズとしては、各レンズとして、第一面が平面、第二面が第一面の法線に対して斜交する主軸をもつ双曲面であるものが知られている（特許第３０９０３３６号公報、特許第３０９０３３７号公報参照）。
【００６２】
レンズ部１は、各レンズ１０１それぞれをフレネルレンズとしたことにより、各レンズ１０１の第二面１２０のレンズ面積の増大を図りながらも最大最小肉厚差を小さくすることができる。しかして、レンズ部１は、第一面１１０の法線に斜交する方向（第一面１１０に垂直でない方向）から入射する赤外線の光路長を短くすることができて透過率を向上させることができる。
【００６３】
本実施形態における光学式検知装置Ａは、上述のように複数枚のレンズ１０１が組み合わされ各レンズ１０１の焦点位置が同じであるレンズ部１を有する光学部材１０と、焦点位置に配置された赤外線受光素子３を有する赤外線センサ２とを備えている。そして、光学式検知装置Ａは、レンズ部１の各レンズ１０１について、第一面１１０が平面であり、第二面１２０が複数のレンズ面１２１を有するものである。
【００６４】
なお、上述の各レンズ１０１は、第一面１１０に平行な面と非レンズ面１２２とのなす角度は略直角としてあるが、この角度は９０°に限定するものではなく、９０°以外の角度としてもよい。この角度を適宜設定することにより、成形時に金型からの離型が容易になる。
【００６５】
また、光学部材１０は、図１８に示すように、支持部１２から外方に延設された突出片１８を有する構成としてもよい。この場合には、光学部材１０の突出片１８を、光学部材１０を搭載する機器３００における機器本体３０１の取付孔３０１ａの周辺部における後面に当接させることにより、光学部材１０の位置が前後方向にずれるのを防止することが可能となる。
【００６６】
光学部材１０は、突出片１８が支持部１２からではなく、基台部１４から外方に延設された構成としてもよい。
【００６７】
上述の光学式検知装置Ａを備えた機器３００においては、例えば、図１９や図２０（ａ）に示すように、機器３００の機器本体（筐体）３０１の前面における取付孔３０１ａの周辺部とレンズ部１における各レンズ１０１の第一面１１０とを略面一とすることが可能となる。これにより、機器３００は、機器本体３０１の前方に検知エリア２００（図２０（ａ）参照）を設定することができるとともに、機器３００の外観を損なうことなく光学式検知装置Ａを配置することが可能となり、機器３００の外観を高めることが可能となる。ここで、光学式検知装置Ａを搭載する機器３００においては、機器本体３０１のうち、人体を感知すべき側である前面が、一般的に、略平面状に形成されていることが多いので、そのような機器本体３０１のデザインに馴染むよう、レンズ部１における各レンズ１０１の第一面１１０を、機器本体３０１の前面と略面一としている。これにより、機器３００は、光学式検知装置Ａを搭載する機器３００全体の外観を高めることが可能となる。また、光学式検知装置Ａを搭載する機器３００が防犯センサの場合には、目視で、ひけを視認できないようにすることが可能となり、不審者に防犯センサの検知エリアを悟られないようにすることが可能となる。これにより、このような機器３００では、機器３００を見た人間がレンズ部１に違和感を感じるのを抑制することが可能となるものと推考され、不審者等に悪戯されるのを避けることが可能となるものと推考される。
【００６８】
図１９に示した機器３００は、薄型のテレビであり、例えば、電源がオンの状態で、人が光学式検知装置Ａの検知エリア内から出た場合には休止状態にして省エネルギ化を図り、人が検知エリア内に戻った場合にすぐに画面に画像が表示される状態とすることによって、省エネルギ化を図ることが可能となる。ここで、機器３００は、レンズ部１が水平方向に広い画角を有する、つまり、水平画角が大きくなるようにレンズ部１を設計しておけば、斜め方向から画面を見ている人の動きも光学式検知装置Ａにより検知できる。
【００６９】
なお、光学式検知装置Ａをテレビやパーソナルコンピュータのディスプレイに搭載する場合には、検知エリアに関して大きな水平画角が要求される一方で垂直画角については水平画角ほど大きな画角を必要としない。これは、人がテレビやパーソナルコンピュータのディスプレイ等を見る際には、椅子に座って画面を見ることが多いため、垂直方向の動きがほとんど生じないからである。したがって、テレビやパーソナルコンピュータのディスプレイ等に搭載する光学式検知装置Ａでは、水平方向の人の小さな動きを検知するという観点から、図１３（ｂ）のような検知エリア２００が形成されるものよりも、図１７（ｂ）のような検知エリア２００が形成されるものが好ましい。
【００７０】
また、光学式検知装置Ａの検知エリア２００が図１３（ｂ）のように設定されている場合に、人が検知エリア２００を図１３（ｂ）の左右方向に沿って通過する際に、極性の異なる２つの検知ビーム２２０を通過し、赤外線受光素子３の２個の素子エレメント３１の出力が相殺されることが考えられるので、図１３（ｂ）のような検知エリア２００よりも、図１４（ｂ）や図１６（ｂ）や図１７（ｂ）や図２０（ｃ）のような検知エリア２００が好ましい場合もある。図１４（ｂ）や図１６（ｂ）や図１７（ｂ）や図２０（ｃ）のような検知エリア２００であれば、隣り合う検知ビーム２２０間の間隔が小さくなるとともに、図２０（ａ）のように人Ｍが左右方向Ｅに移動する際に、極性の異なる２つの検知ビーム２２０を通過して赤外線受光素子３の２個の素子エレメント３１の出力が相殺される可能性が小さくなる。
【００７１】
また、図２０に示した機器３００は、コピー機であり、例えば、電源がオンの状態で、人Ｍが光学式検知装置Ａの検知エリア２００内から出た場合には休止状態にして省エネルギ化を図り、人Ｍが検知エリア２００内に入った場合にすぐに休止状態を解除して操作可能な状態とすることによって、省エネルギ化を図ることが可能となる。ここで、機器３００がコピー機に限らず、例えば、ファクシミリ（facsimile：ＦＡＸ）、プリンター、複合機等の事務機器の場合には、同様に省エネルギ化を図ることが可能となる。また、機器３００において、光学式検知装置Ａのレンズ部１の各レンズ１０１を斜め下向きまたは斜め上向きの検知ビーム２２０のみが形成されるように配置した場合には、機器３００から離れた所を通過する人Ｍの動きが検出されるのを防止することが可能となり、より一層の省エネルギ化を図ることが可能となる。
【００７２】
また、光学式検知装置Ａを搭載する機器は、例えば、自販機、券売機、現金自動預け払い機（Automatic Tellers Machine：ＡＴＭ）、現金自動支払機（Cash Dispenser：ＣＤ）等でもよく、機器に近づいてきた人が検知エリア２００内に入った時に機器の休止状態を解除し、機器の前に人が立った時にはすぐに操作が可能な状態にすることが可能となる。これらの機器に光学式検知装置Ａを搭載する場合には、レンズ部１の各レンズ１０１を下向きまたは上向きの検知ビーム２２０のみが形成されるように配置すると、機器から離れた所を通過する人の動きは検出されず、省エネルギ化を図ることが可能となる。また、これらの機器において、光学式検知装置Ａのレンズ部１の各レンズ１０１を斜め下向きまたは斜め上向きの検知ビーム２２０のみが形成されるように配置した場合には、機器から離れた所を通過する人の動きが検出されるのを防止することが可能となり、より一層の省エネルギ化を図ることが可能となる。
【００７３】
また、光学式検知装置Ａを搭載する機器は、例えば、壁に取り付ける照明器具やエアコン等でもよい。このような機器も場合も垂直方向の人の動きの検知は重要でないので、図１３（ｂ）のような検知エリア２００が形成されるものよりも、図１７（ｂ）のような検知エリア２００が形成されるものが好ましい。
【００７４】
また、光学式検知装置Ａが搭載されている機器が壁付けの照明器具の場合には、斜め下向きの検知ビーム２２０が形成されるようにするのがよい。このような場合には、人が照明器具に近付いた時に点灯し、人がいない時には消灯することによって省エネルギ化を図ることができる。
【００７５】
また、光学式検知装置Ａをエアコン等の空調制御用の機器に搭載する場合、レンズ部１は斜め下向きに検知ビーム２２０が形成されるようにするのがよい。これは、エアコン等は、部屋の天井近くの壁面に設置されるため、検知ビーム２２０を斜め下方に形成することにより、部屋の中にいる人の動きを検出することができるからである。また、光学式検知装置Ａをエアコン等の空調制御用の機器に搭載した場合には、人の動きのある箇所を集中的に冷やしたり、温めたりすることで効率的な運転が可能となる。
【００７６】
また、光学式検知装置Ａを、部屋の入り口付近の壁に取り付けられて照明器具を制御するコントローラ等の機器に搭載した場合には、人が部屋に入った時にすぐに照明器具を点灯させ、人がいない時には照明器具を消灯させることによって、省エネルギ化を図ることが可能となる。
【００７７】
光学式検知装置Ａを搭載する機器は、デジタルサイネージ（電子看板）やデジタルフォトフレーム等でもよい。機器が、デジタルサイネージの場合には、光学式検知装置Ａにより人が検知されると、所定時間が経過するごとに表示内容を変更するような制御機能を有することにより、宣伝効果などを向上させることが可能となる。また、機器が、デジタルフォトフレームの場合にも、光学式検知装置Ａにより人が検知されると、所定時間が経過するごとに表示内容を変更するような制御機能を有するようにしてもよい。
【００７８】
なお、赤外線受光素子３は、焦電型赤外線検知素子に限らず、例えば、フォトダイオード等の受光素子でもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１  レンズ部
１０  光学部材
１２  支持部
１３  張出部
１４  基台部
１７  リブ
１８  突出片
３００  機器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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