(57)【要約】【課題】検知エリアの拡大と小型化を両立した集光ミラー及びこれを用いた検知装置を提供する。【解決手段】トーリック面に近い形状の光反射面を有し、各凹曲面で反射した光が楕円の何れか一方の焦点に集光するように前記凹曲面の曲率を連続的に変化させてなる複数のミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６を備える。各ミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６は、センサ部Ｓが具備する受光素子の受光面の法線方向（図１における紙面に垂直な方向）から見た形状が略二等辺三角形となる形状に形成され、等しい二辺が作る頂点同士を突き合わせるようにして配置される。而して、トーリック面に近い形状の光反射面を有する複数のミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６を放射状に隣接配置することによりカーテン状の検知エリアを複数形成することで全体の検知エリアを拡大することができるとともに従来と同様に小型化も図れる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向から見た形状が楕円の一部であり且つ前記一方向に直交する他方向から見た形状が放物線状の凹曲面が連続してなる凹曲面群で構成された光反射面を有し、前記各凹曲面で反射した光が前記楕円の何れか一方の焦点に集光するように前記凹曲面の曲率を連続的に変化させてなるミラー部を備え、複数の前記ミラー部を放射状に隣接配置して構成されることを特徴とする集光ミラー。
【請求項２】
前記複数のミラー部を全てのミラー部の一部が一点に集まるように配置して一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の集光ミラー。
【請求項３】
全てのミラー部が集まる中心点に対して点対称な位置に配置した一対のミラー部を同一の前記楕円の一部としたことを特徴とする請求項１又は２記載の集光ミラー。
【請求項４】
請求項１又は２又は３記載の記載の集光ミラーと、該集光ミラーで集光された光を受光する受光素子とを備え、該受光素子の光軸と前記集光ミラーの全てのミラー部が集まる中心点とが重なるように前記集光ミラーを配設したことを特徴とする検知装置。
【請求項５】
請求項３記載の集光ミラーと、該集光ミラーで集光された光を受光する受光素子とを備え、該受光素子の光軸と前記集光ミラーの点対称の中心点が重なるように前記集光ミラーを配設し、前記一対のミラー部の一方で近距離の検知エリアを形成するとともに他方のミラー部で遠距離の検知エリアを形成することを特徴とする検知装置。
【請求項６】
前記集光ミラーと受光素子からなるセンサブロックを複数備え、各センサブロックにおいて前記集光ミラーを構成する複数のミラー部の検知エリアがそれぞれ他のセンサブロックの検知エリアと交互に並ぶように前記センサブロックを配置するとともに複数の前記集光ミラーを一体に形成したことを特徴とする請求項４又は５記載の検知装置。
【請求項７】
複数の前記集光ミラーを複数のミラー部が並ぶ方向において互いに異なる向きへ所定角度だけ傾けたことを特徴とする請求項６記載の検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人感センサのような検知装置並びにこのような検知装置に用いる集光ミラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、人体の発する熱線（赤外線）を焦電素子のような受光素子で受光することにより、検知エリア内における人の存否を検知する検知装置（いわゆる人感センサ）が提供されている。このような検知装置においては、検知エリア内の熱線を受光素子に集光するために集光レンズや集光ミラーからなる光学系が設けられている。
【０００３】
例えば、光学系の一つの例として特許文献１に記載された集光ミラーＭ’がある。この集光ミラーＭ’は、図１０に示すように一方向（図１０（ａ）中、紙面の表から裏へ向かう方向）から見た形状が楕円の一部であり且つ前記一方向に直交する他方向（図１０（ａ）中、右方向）から見た形状が放物線状の凹曲面が連続してなる凹曲面群で構成された光反射面を有し、前記各凹曲面で反射した光が前記楕円の２つの焦点Ｆ１，Ｆ２の一方（図１０（ａ）では焦点Ｆ２）に集光するように前記凹曲面の曲率を連続的に変化させてあり、この焦点Ｆ２を通る垂線が受光素子（図示せず）の中心と交わるようにセンサユニットＳが配置されている。なお、このような光反射面は所謂トーリック面に近い形状となる。
【０００４】
而して、上述のような集光ミラーＭ’を使って受光素子に熱線を集光する従来の検知装置では、図１１に示すように鉛直方向においては頂点角（視野角）をαとする三角形であり、水平方向においては中心角をβとする扇形である検知エリアＤ（以下、このような形状を「カーテン形状」と呼ぶ）が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−６８８０６号公報（第４−６頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような従来の検知装置を屋外等の広い場所で使用する際には検知エリアＤを水平方向に拡げる必要があるが、検知エリアＤを拡げようとすると集光ミラーＭ’のサイズが大きくなってしまい、結果的に検知装置も大型化してしまうことになる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、検知エリアの拡大と小型化を両立した集光ミラー及びこれを用いた検知装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、一方向から見た形状が楕円の一部であり且つ前記一方向に直交する他方向から見た形状が放物線状の凹曲面が連続してなる凹曲面群で構成された光反射面を有し、前記各凹曲面で反射した光が前記楕円の何れか一方の焦点に集光するように前記凹曲面の曲率を連続的に変化させてなるミラー部を備え、複数の前記ミラー部を放射状に隣接配置して構成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記複数のミラー部を全てのミラー部の一部が一点に集まるように配置して一体に形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、全てのミラー部が集まる中心点に対して点対称な位置に配置した一対のミラー部を同一の前記楕円の一部としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、上記目的を達成するために、請求項１又は２又は３記載の記載の集光ミラーと、該集光ミラーで集光された光を受光する受光素子とを備え、該受光素子の光軸と前記集光ミラーの全てのミラー部が集まる中心点とが重なるように前記集光ミラーを配設したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、上記目的を達成するために、請求項３記載の集光ミラーと、該集光ミラーで集光された光を受光する受光素子とを備え、該受光素子の光軸と前記集光ミラーの点対称の中心点が重なるように前記集光ミラーを配設し、前記一対のミラー部の一方で近距離の検知エリアを形成するとともに他方のミラー部で遠距離の検知エリアを形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、前記集光ミラーと受光素子からなるセンサブロックを複数備え、各センサブロックにおいて前記集光ミラーを構成する複数のミラー部の検知エリアがそれぞれ他のセンサブロックの検知エリアと交互に並ぶように前記センサブロックを配置するとともに複数の前記集光ミラーを一体に形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、複数の前記集光ミラーを複数のミラー部が並ぶ方向において互いに異なる向きへ所定角度だけ傾けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の集光ミラーＭは、一方向から見た形状が楕円の一部であり且つ前記一方向に直交する他方向から見た形状が放物線状の凹曲面が連続してなる凹曲面群で構成された光反射面、すなわち従来技術（特許文献１）に開示されたトーリック面に近い形状の光反射面を有し、各凹曲面で反射した光が前記楕円の何れか一方の焦点に集光するように前記凹曲面の曲率を連続的に変化させてなる複数（本実施形態では６つ）のミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６を備え、図１に示すようにこれら複数のミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６を放射状に隣接配置して構成される。
【００１６】
各ミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６は、センサ部Ｓが具備する受光素子の受光面の法線方向（図１における紙面に垂直な方向）から見た形状が略二等辺三角形となる形状に形成され、等しい二辺が作る頂点同士を突き合わせるようにして配置される。但し、ミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６の形状はこれに限定されるものではなく、正三角形や直角三角形あるいは扇形等の他の形状でも構わない。また、ミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６の頂点（以下、集光ミラーＭの中心点Ｏと呼ぶ）は受光素子の受光面の中心軸上に位置させている。故に、本実施形態においては、全てのミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６が集まる中心点Ｏに対して点対称の位置に配置した一対のミラー部ＭＡ１とＭＡ４、ＭＡ２とＭＡ５、ＭＡ３とＭＡ６がそれぞれ同一の前記楕円の一部となり、これら３組のミラー部ＭＡ１とＭＡ４、ＭＡ２とＭＡ５、ＭＡ３とＭＡ６によりそれぞれカーテン状の検知エリアが形成されるから、結果的に３つのカーテン状の検知エリアが放射状に並ぶことになる。
【００１７】
而して、本実施形態の集光ミラーＭは上述のように構成されたものであるから、トーリック面に近い形状の光反射面を有する複数のミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６を放射状に隣接配置することによりカーテン状の検知エリアを複数形成することで全体の検知エリアを拡大することができるとともに従来と同様に小型化も図れる。なお、複数のミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６を合成樹脂により一体に形成して集光ミラーＭを構成すれば、集光ミラーＭの小型化並びに部品点数の削減によるコストダウンが図れる。
【００１８】
ところで、図１０に示した従来例の複数の集光ミラーＭ’を単純に放射状に隣接配置しただけでは十分な小型化が難しくなり、無理に小型にしようとすれば隣接する集光ミラーＭ’同士を重ねる必要がある。
【００１９】
これに対して本実施形態では、上述のように各ミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６を三角形状に形成し且つそれぞれの頂点を突き合わせるように隣接配置することで十分な小型化を可能としている。但し、ミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６を三角形状としたことで従来例に比較して光反射面の面積が減少することによる感度低下が生じるから、要求される感度に応じてミラー部ＭＡ１〜ＭＡ６の形状及び寸法を設定する必要がある。
【００２０】
（実施形態２）
本実施形態の集光ミラーＭは、図２に示すように８つのミラー部ＭＡ１〜ＭＡ４，ＭＢ１〜ＭＢ４をそれぞれ二辺で作る頂点同士を突き合わせるようにして放射状に隣接配置して構成される。
【００２１】
図２に示すように、全てのミラー部ＭＡ１〜ＭＡ４，ＭＢ１〜ＭＢ４が集まる中心点Ｏを通る直交座標系を想定すると、隣接する２つのミラー部ＭＡ１とＭＡ２及びＭＡ３とＭＡ４は互いにｙ軸に線対称な三角形状であり、他の２つのミラー部ＭＢ１とＭＢ２及びＭＢ３とＭＢ４も互いにｙ軸に線対称な略円弧状又は多角形状に形成されており、中心点Ｏに対して点対称な位置にある２つのミラー部ＭＡ１とＭＡ４、ＭＡ２とＭＡ３、ＭＢ１とＭＢ４、ＭＢ２とＭＢ３の中心軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４がそれぞれｙ軸に対して±θａ及び±θｂだけ傾けてある。なお、ミラー部ＭＡ１，…の中心軸は、光反射面を構成する各放物線の頂点を結ぶ直線に一致する。
【００２２】
上述のように構成される集光ミラーＭを中心点Ｏが受光素子の受光面の中心軸上に位置するように配置すれば、図２におけるｙ軸の正方向を前方として図３及び図４に示すような４つのカーテン状の検知エリアＤ１〜Ｄ４が形成されることになる。ここで、前側にある４つのミラー部ＭＡ３，ＭＡ４，ＭＢ３，ＭＢ４の検知エリアＤ１ｂ，Ｄ２ｂ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ｂは相対的に近距離の領域をカバーし、後側にある４つのミラー部ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＢ１，ＭＢ１の検知エリアＤ１ａ，Ｄ２ａ，Ｄ３ａ，Ｄ４ａは相対的に遠距離の領域をカバーしている。
【００２３】
このように集光ミラーＭを構成するミラー部ＭＡ１〜ＭＡ４，ＭＢ１〜ＭＢ４を遠距離用と近距離用に分離して形成すれば、近距離用のミラー部ＭＡ３，ＭＡ４，ＭＢ３，ＭＢ４の光反射面を遮光して遠距離用のミラー部ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＢ１，ＭＢ１のみで検知エリアＤ１ａ〜Ｄ４ａを形成したり、反対に遠距離用のミラー部ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＢ１，ＭＢ１の光反射面を遮光して近距離用のミラー部ＭＡ３，ＭＡ４，ＭＢ３，ＭＢ４のみで検知エリアＤ１ｂ〜Ｄ４ｂを形成することが容易に行える。例えば、比較的に近い距離に居る猫や犬などの小動物がセンサ部Ｓで誤検知されるのを回避したい場合であれば、近距離用のミラー部ＭＡ３，ＭＡ４，ＭＢ３，ＭＢ４の光反射面を遮光して遠距離用のミラー部ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＢ１，ＭＢ１のみで検知エリアＤ１ａ〜Ｄ４ａを形成すればよい。なお、図４に示すように４つの検知エリアＤ１〜Ｄ４のうちで中央の２つの検知エリアＤ１，Ｄ２の間の角度は２θａとなり、両端の検知エリアＤ３，Ｄ４とそれぞれ隣り合う中央の検知エリアＤ１，Ｄ２との間の角度はθｂ−θａとなるが、両角度を等しくするか否かは要求される仕様に応じて適宜決定すればよい。
【００２４】
（実施形態３）
本実施形態の検知装置は、実施形態２の集光ミラーＭとセンサ部ＳからなるセンサブロックＳＢを２つ備えている。図６は本実施形態の検知装置を示すブロック図であり、センサブロックＳＢを構成するセンサ部Ｓは、焦電素子からなる受光素子１と、受光素子１の出力信号を増幅する増幅部２と、増幅部２で増幅された受光素子１の出力信号レベルを所定の閾値と比較する比較部３とを具備し、図５に示すように上面に受光窓（図示せず）が開口した円筒形のパッケージ５に受光素子１，増幅部２並びに比較部３が収納されて構成されている。すなわち、熱線を放射する人体が集光ミラーＭによって形成される検知エリアＤ１〜Ｄ４内に進入すると、受光素子１で受光する熱線量が人体と背景との温度差分だけ変化し、その変化量に応じた電気信号が受光素子１から出力され、その電気信号を増幅部２で増幅した後に比較部３で閾値と比較することにより検知エリアＤ１〜Ｄ４における人の存否を示す２値の信号（人体検知信号）がセンサ部Ｓから出力される。
【００２５】
さらに、検知装置は２つのセンサ部Ｓからそれぞれ出力される人体検知信号を取り込んで論理和や論理積等の演算を行い、その演算結果に応じて人体の存否を判断する判断部４を具備している。
【００２６】
一方、２つの集光ミラーＭは、図５及び図７に示すように合成樹脂により一体に形成されたミラーブロックＭＸからなり、センサ部Ｓとともに取付台１０に取り付けられる。図８はミラーブロックＭＸを構成する２つの集光ミラーＭの配置関係を示しており、各々の集光ミラーＭの中心点Ｏを通る直交座標系を想定すると、各直交座標系はミラー部ＭＡ１，…が並ぶ方向（ｘｙ平面に平行な方向）において互いに異なる向きに±θｃだけ傾けてある。なお、中心点Ｏに対して点対称な位置にある２つのミラー部ＭＡ１とＭＡ４、ＭＡ２とＭＡ３、ＭＢ１とＭＢ４、ＭＢ２とＭＢ３の中心軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４がそれぞれｙ軸に対して±θａ及び±θｂだけ傾けてある点は実施形態２と共通である。
【００２７】
而して、２つの集光ミラーＭを複数のミラー部ＭＡ１，…、ＭＢ１，…が並ぶ方向において互いに異なる向きに所定角度（±θｃ）だけ傾けているから、図９に示すように一方の集光ミラーＭで形成される検知エリアＤ１〜Ｄ４と、他方の集光ミラーＭで形成される検知エリアＤ１’〜Ｄ４’が互いに重なることなく交互に並ぶことになる。なお、２つの集光ミラーＭの中心点Ｏ間の距離は検知エリアＤ１〜Ｄ４，Ｄ１’〜Ｄ４’の距離に比較すれば非常に小さいので無視している。また、θｂ−θａ＝２θａ、すなわちθｂ＝３θａとし、θｃ＝θａ／２とすれば、全ての検知エリアＤ１〜Ｄ４，Ｄ１’〜Ｄ４’の間隔を等しくすることができる。
【００２８】
本実施形態の検知装置は上述のように構成されるものであるから、複数のセンサブロックＳＢによって小型でありながらさらに広い検知エリアを持つことができる。また、複数の集光ミラーＭを一体に形成することで検知装置の小型化並びに部品点数の削減によるコストダウンが図れるという利点もある。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、一方向から見た形状が楕円の一部であり且つ前記一方向に直交する他方向から見た形状が放物線状の凹曲面が連続してなる凹曲面群で構成された光反射面を有し、前記各凹曲面で反射した光が前記楕円の何れか一方の焦点に集光するように前記凹曲面の曲率を連続的に変化させてなるミラー部を備え、複数の前記ミラー部を放射状に隣接配置して構成されることを特徴とし、いわゆるトーリック面に近い形状の光反射面を有する複数のミラー部を放射状に隣接配置することにより検知エリアの拡大と小型化を両立した集光ミラーが提供できる。
【００３０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記複数のミラー部を全てのミラー部の一部が一点に集まるように配置して一体に形成したことを特徴とし、集光ミラーの小型化並びに部品点数の削減によるコストダウンが図れる。
【００３１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、全てのミラー部が集まる中心点に対して点対称な位置に配置した一対のミラー部を同一の前記楕円の一部としたことを特徴とし、複数のミラー部を効率よく配置することができる。
【００３２】
請求項４の発明は、請求項１又は２又は３記載の集光ミラーと、該集光ミラーで集光された光を受光する受光素子とを備え、該受光素子の光軸と前記集光ミラーの全てのミラー部が集まる中心点とが重なるように前記集光ミラーを配設したことを特徴とし、いわゆるトーリック面に近い形状の光反射面を有する複数のミラー部を放射状に隣接配置した集光ミラーを用いることにより検知エリアの拡大と小型化を両立した検知装置が提供できる。
【００３３】
請求項５の発明は、請求項３記載の集光ミラーと、該集光ミラーで集光された光を受光する受光素子とを備え、該受光素子の光軸と前記集光ミラーの点対称の中心点が重なるように前記集光ミラーを配設し、前記一対のミラー部の一方で近距離の検知エリアを形成するとともに他方のミラー部で遠距離の検知エリアを形成することを特徴とし、いわゆるトーリック面に近い形状の光反射面を有する複数のミラー部を放射状に隣接配置した集光ミラーを用いることにより検知エリアの拡大と小型化を両立した検知装置が提供でき、しかも、一対のミラー部の何れか一方の光反射面を遮光することで近距離のみ又は遠距離のみの検知エリアを形成することができる。
【００３４】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、前記集光ミラーと受光素子からなるセンサブロックを複数備え、各センサブロックにおいて前記集光ミラーを構成する複数のミラー部の検知エリアがそれぞれ他のセンサブロックの検知エリアと交互に並ぶように前記センサブロックを配置するとともに複数の前記集光ミラーを一体に形成したことを特徴とし、複数のセンサブロックによってさらに広い検知エリアを有した小型の検知装置が実現できるとともに、複数の集光ミラーを一体に形成することで検知装置の小型化並びに部品点数の削減によるコストダウンが図れる。
【００３５】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、複数の前記集光ミラーを複数のミラー部が並ぶ方向において互いに異なる向きへ所定角度だけ傾けたことを特徴とし、一の集光ミラーで形成される複数の検知エリアと他の集光ミラーで形成される複数の検知エリアを互いに重なることなく交互に並べることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の集光ミラーを示す平面図である。
【図２】実施形態２の集光ミラーを示す平面図である。
【図３】同上の検知エリアを示す水平方向から見た模式図である。
【図４】同上の検知エリアを示す鉛直方向から見た模式図である。
【図５】実施形態３の検知装置を示す正面図である。
【図６】同上のブロック図である。
【図７】同上におけるミラーブロックの下面図である。
【図８】同上における集光ミラーを示す平面図である。
【図９】同上の検知エリアを示す鉛直方向から見た模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は従来の集光ミラーの説明図である。
【図１１】同上の検知エリアを示し、（ａ）は水平方向から見た模式図、（ｂ）は鉛直方向から見た模式図である。
【符号の説明】
Ｍ  集光ミラー
ＭＡ１〜ＭＡ６  ミラー部
Ｏ  中心点
【図１】
2004205835.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004205835.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004205835.tif 000008
【図７】
2004205835.tif 000009
【図８】
2004205835.tif 000010
【図９】
2004205835.tif 000011
【図１０】
2004205835.tif 000012
【図１１】
2004205835.tif 000013