(57)【要約】【課題】  赤外線のパルス波を用いることにより非接触に対象を検知するセンサにおいて、従来不可能であった透光部材を介した検知を可能とすること。【解決手段】  基台２に対してはノズル４を有する発光部３が立設されこのノズル４内には赤外線をパルス波として発光する赤外線ＬＥＤ５が収納され、赤外線ＬＥＤ５の収納位置Ｌに対応して赤外線の照射角αＮが設定できるようになっている。受光部９には受光通路部１０が設けられ同通路部の背後には光センサ１１が配置されている。発光部３はノズルにより赤外線の照射角が絞られるため、このノズル４の前に透光部材を配置しても、赤外線の大半は透光部材を透過し、従来のように透光部材面で反射した赤外線を受光部が受光して対象物を誤認する誤作動を起こすことなく透光部材を介して対象物を検知することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス波として赤外線を発光する発光部と対象物が反射した当該赤外線の反射光を受光する受光部とを有し、受光部がパルス波としての赤外線を受光することにより対象物を非接触で検知するものにおいて、少なくとも一つの発光部と、少なくも一つの受光部とから成り、発光部はパルス波としての赤外線を発光する赤外線発光手段と、この赤外線発光手段を収納し、かつ当該赤外線を所定の照射角に絞り込むノズルとを有し、このノズルの発光端部を透光部材の一面に向けて配置することにより赤外線を当該透光部材を透過させ、かつ対象物からの赤外線の反射光を当該透光部材を介して受光部で受光することにより透光部材を介して対象物を非接触で検知するよう構成したことを特徴とする赤外線センサユニット。
【請求項２】
赤外線発光手段はノズル内で位置調節可能に構成され、かつこのノズル内の位置により赤外線の照射角を調整するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の赤外線センサユニット。
【請求項３】
前記赤外線発光手段は赤外線ＬＥＤであることを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線センサユニット。
【請求項４】
発光部のノズル及び受光部は基台に対して立設され、受光部は受光用通路部と、この受光用通路部の背後に配置された光センサとから構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の赤外線センサユニット。
【請求項５】
発光部及び受光部の少なくとも一方を、基台に対して複数設置することにより、一つのユニットで複数の検知ゾーンを設定するよう構成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の赤外線センサユニット。
【請求項６】
基台には発光手段が設けられ、当該発光手段は対象物からの赤外線反射光を受光した時に点灯するよう構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の赤外線センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は赤外線センサのユニットに係り、特に自ら赤外線を発して対象物を検知するアクティブ型の赤外線センサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線を用いて非接触で人等の存在を検知する赤外線センサがある。この種のセンサとしては、対象物が発する熱を検知するパッシブ型のセンサと、自ら赤外線を発し、その反射光を受光部で受光することにより対象物の存在を検知するアクティブセンサとに分けることができる。
【０００３】
パッシブ型は発熱体がある場合に全て反応するため、検知精度はあまり高くない。これに対してアクティブ型は自己の発した赤外線が対象物に反射した反射光を検知するため検知精度はパッシブ型のセンサよりも高く設定することができる。なお、アクティブ型のセンサでは自己の発した赤外線と、他の熱源が発した赤外線とを区別するため赤外線はパルス波として発信される。
【０００４】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アクティブ型の赤外線センサは上述のような利点を有する反面、次のような問題点があり、その解決が望まれる。
センサを例えばガラス板やアクリル樹脂板等の光透過性を有する材料（以下実施例も含めて「透光部材」とする）の背後に配置し、かつこれら透光部材を介して対象物をセンシングしようとする場合、照射（発信）した赤外線の一部がこの透光部材で反射し、受光部はこの反射光を受光してしまう。つまりこの場合、赤外線センサはこの透光部材を対象物として検知してしまい、本来の対象物を検知することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決すべく構成したものである。
即ち、本発明は１以上の赤外線ＬＥＤにより赤外線をパルス波として発光する赤外線発光部と、この赤外線発光部が発光した赤外線を受光する１以上の受光部とを有し、赤外線発光部は光源である赤外線ＬＥＤが発光する赤外線の照射角度を限定する手段が設けられていることを特徴とする赤外線センサユニットである。
【発明の効果】
【０００７】
従来は透光部材の背後から赤外線を照射すると、照射された赤外線はこの透光部材で反射して透光部材の背後にある対象物の検知は不可能であったが、本発明によればノズルを用いることにより赤外線の照射角度を絞り込み、照射赤外線の大半を透光部材を介して透光部材外部に照射できるため、透光部材を介して対象物を検知することが可能となった。      
【０００８】
また、ノズル内の赤外線ＬＥＤの位置を調節することにより発光部の赤外線照射角度の調整が可能であり、この赤外線の照射角と、受光部と発光部との距離を調節することにより、対象物を検知する検知ゾーンを自由に設定することが可能となる。
【０００９】
以上の機能により、本センサユニットを照明手段、警報装置等と組み合わせ、かつセンサユニット自体は透光部材の背後に配置することにより、検知対象に視認されることなく対象を検知し、照明、防犯装置の作動等を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ユニットの本体をなす基台部には赤外線ＬＥＤが発光する赤外線の照射角度を限定する筒状の照射角度限定部材（以下「ノズル」と称する）が設けられている。このノズル内に赤外線ＬＥＤが収納配置されており、ノズル全長に対する赤外線ＬＥＤの位置により、ノズル先端から照射される赤外線の照射角度を適当な値に設定する。
【００１１】
一方受光部がこの発光部から所定の距離をもって配置されている。赤外線センサは前記ノズル先端が透光部材に近接するよう配置され、この状態で赤外線ＬＥＤから赤外線のパルス波が発信される。赤外線のパルス波は前述のとおり、ノズルによって照射角度が狭く設定されているため、発信された赤外線の大半は透光部材で反射することなく透光部材を透過する。
【００１２】
発信された赤外線の一部は透光部材において反射するが、発信した赤外線の照射角度がノズルによって狭められているため反射光の反射角度も狭く、従って透光部材に反射した反射光を受しない位置に受光部を配置すれば、透光部材を検知対象として誤認する事態を避けることができる。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の第１の実施例を示すもであり、赤外線センサユニットの基本構成を示すものであって、同赤外線センサユニットの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線による断面図である。
図中矢印１は赤外線センサユニット全体を示し、２は当該赤外線センサユニット１の本体を成す基台である。
【００１４】
符号３は基台２に設けられた発光部であり、この発光部３は図１に示す筒状のノズル４と、このノズル４内に収納された赤外線ＬＥＤ５（図２参照）とから構成されている。
先ずこのノズル４は例えばアルミニウム等の金属材料から形成された筒状体として構成され、この筒状体が基台２に立設固定されることによりノズル４として構成される。
【００１５】
このノズル４は内部に収納された赤外線ＬＥＤ５が発光する赤外線Ｒ１の照射角度を制限するために用いられるものであり、後述するように、赤外線ＬＥＤ５のノズル４の基部からの位置Ｌを調節することにより赤外線の照射角αＮを設定することができる。即ち図示の構成から明らかなようにＬを小さくすると照射角αＮも小さくなり、Ｌを大きくして赤外線ＬＥＤ５をノズル４の開口部に近づけるとその照射角αＮは大きくなる。この照射角αＮの設定は、後述する発光部と受光部との距離の設定と同様、対象物の検知可能な範囲を設定するために重要な役目を果たす。
【００１６】
符号７は基台２の裏面においてこの基台２に固設した回路基板（以下単に「基板」とする）であり、符号８は赤外線ＬＥＤ５から赤外線のパルス波を発光させるために当該基板７に設けられた発光回路である。
【００１７】
9 は受光部である。この受光部９は基台２に突設され、かつ発光部３と距離Ｐをもって配置された受光通路部１０と、この受光通路部１０の基板側開口に位置する光センサ１１とから構成されている。なおこの受光通路部１０は前記ノズル４と基本的には同様な構成の筒体として構成されているが、対象物に反射した反射光としての赤外線Ｒ２以外の、ノイズとしての赤外線の受光をできるだけ阻止するため赤外線が通過する通路の径はノズル４よりも小さく構成しておくことが望ましい。
【００１８】
図３はセンサ１の発光部３に於ける照射赤外線Ｒ１の照射角度と、対象物に反射した反射光としての赤外線Ｒ２を受光する受光部９と、ガラス板、アクリル板等の透光部材１２との関係を示す。なお、透光部材１２は全くの透明体とすることはもとより可能であるが、本センサを光ディスプレイを作動させるためのセンサとして用いたり或いは防犯用として用いる場合にはすりガラスのように、乳白色の基材を用いて当該センサユニットが透光部材１２の外面からは視認出来ないようにしておく方が、光の透過度は完全な透明体よりもやや落ちるもののディスプレイとしての意外性を発揮したり或いは防犯上も都合がよい。
【００１９】
先ずノズル４内の赤外線ＬＥＤ５の位置と照射赤外線Ｒ１の照射角との関係は以下のとおりである。先ず赤外線ＬＥＤ５が距離Ｌ１をもってノズル４の先端近傍に位置するときにはその照射角は最大のα１となる。これに対して当該赤外線ＬＥＤ５の位置をＬ２にすると照射角はα２に狭まり、更にＬ３では当該照射角はα３にさらに狭まることになる。      
【００２０】
一方受光部９の受光部通路１０に対する光センサ１１の位置は固定されているため、受光部９が受光する反射光Ｒ２の受光角度はαＳに固定されている。この構成において、発光部３から照射された赤外線Ｒ１の一部は透光部材１２において反射光Ｒ´として反射する。この反射光ＲＬ´の反射角度αＸは、照射角αＮが最大のα１となった時に最大となる。従って、この反射光Ｒ´の反射領域以外に受光部９を配置すれば、透光部材１２を対象物として誤認する誤作動を防止し、透光部材１２の外部に位置する対象物を正確に検知することができる。
【００２１】
ここで、発光部３が発光照射した赤外線Ｒ１が対象物に当たり、その反射光Ｒ２が受光部９で最も確実に受光される範囲は、赤外線の照射角αＮ（前記α１乃至α３を含む可変の角度）と受光部９が受光可能な角度αＳとが重複する範囲である（以下この範囲を「検知ゾーン」とする）。
従って、赤外線赤外線Ｒ１の照射αＮと、発光部３と受光部９との距離Ｐを適当な値に設定することにより検知ゾーンを所望の位置に設定することが可能となる。
【００２２】
図４は発光部３における赤外線の照射角αＮと、発光部３と受光部９との距離Ｐとの関係による検知ゾーンの設定状態を示す。
図中（Ａ）は発光部３と受光部９との距離がＰ1 に設定され、かつ発光部３に於ける赤外線の照射角αＮは、図と３に示すα２とする。前述のとおり反射光Ｒ２を受光する受光部９の受光可能な角度はαＳに固定されている。これによりセンサユニット１による対象検知範囲は赤外線照射角α２と、受光角αＳとが重複する部分Ｚ１となる。
【００２３】
次に（Ｂ）は、発光部３に於ける赤外線の照射角αＮは、（Ａ）と同様α２とし、発光部３と受光部９との距離をＰ2 に縮めた場合の検知ゾーンの設定状態を示す。この場合、距離をＰ2 に縮めることにより赤外線照射角α２と、受光角αＳとが重複する検知ゾーンはＺ２のように、透光部材１２側に接近する。
【００２４】
更に（Ｃ）では、発光部３と受光部９との距離はＰ2 として（Ｂ）の構成と同じとし、かつ発光部３に於ける赤外線の照射角αＮを図３で示す最大角α１に設定する。これにより検知ゾーンは符号Ｚ３のように更に透光部材１２に近接する。但し、赤外線の照射角αＮを大きく設定すると透光部材１２における赤外線の反射角度も大きくなり、受光部９がこの反射光を受光して誤作動する可能性があるため、検知ゾーンの設定をセンサユニット側に近接させる場合には、照射角αＮを一定値以下とし、かつ発光部３と受光部９との距離を近接されるようにして設定する方が望ましい。
【００２５】
なお、赤外線照射角αＮと反射光受光角αＳとが重複する部分は検知ゾーンとなるが、照射された赤外線はその距離の二乗で減衰するため、赤外線照射量により検知距離は変動するものの、センサユニットから一定距離以上離れた対象物からの反射光の受光は困難となり、自ずとその検知範囲が決まってくる。
【実施例２】
【００２６】
図５は第２の実施例を示す。
先ず、この実施例においては受光部９が符号９Ａと９Ｂで示すように複数設置されている。即ち符号９Ａで示す受光部は、発光部３と当該受光部９Ａとの距離がＰ3 として設定され、かつ受光部９Ｂは発光部３との距離がより近いＰ4 として設定されている。この構成により、前記図４に示す構成からも判るように、発光部３と受光部９Ａにより形成される検知ゾーンと発光部３と受光部９Ｂにより形成される検知ゾーンを異ならしめ、より具体的には、発光部３と受光部９Ａにより形成される検知ゾーンをセンサユニット１から遠方に、発光部３と受光部９Ｂにより形成される検知ゾーンをセンサユニット１に近接して配置することより一つのセンサユニットで複数の検知ゾーンを構成する。
【００２７】
なお、図示の構成では発光部３は一つであるが、発光部自体も複数設置することにより一つのセンサユニットで、多数の検知ゾーンを構成することも可能である。この場合、個々の受光部と複数の発光部の距離を異ならしめてそれぞれの発光部からの受光を可能とし、発光部３と受光部９との距離の相違から一つの受光部によって複数の検知ゾーンを形成するよう構成することもできる。
【００２８】
また、図示の構成では基台２に対して発光ダイオード１３が設けられ、このセンサユニット１が発光体としても機能するよう構成されている。これにより例えば当該センサユニット１が対象物（人）を検知した時、この発光ダイオード１３を点灯する等の動作を行う。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は透光部材を介して非接触で対象物を検知できるセンサであるため、その用途（利用範囲）は極めて広い。
【００３０】
先ず、実施例２にも示したように、発光ダイオード等の発光手段と組み合わせることにより、人を検知した時に自動点灯する点灯装置としての利用が考えられる。この点灯装置としては例えば、病院等の施設の廊下の足元にこのセンサユニットを配列しておき、例えば用足し等で夜間に患者が廊下を歩く場合、この患者を検知して、各ユニットが患者の歩行に対応して順次点灯して足元を明るくする自動照明装置として利用することができる。また室内の点灯用スイッチに近接してこのセンサユニットを配置し、室内が暗いときに室内を点灯しようとする時に、スイッチに近接した人の手を検知してスイッチ近傍を明るくしてスイッチ操作を容易するなど実用性の高い用途が考えられる。
【００３１】
また、上記のような実用性のほか、例えば乳白色で裏面が見えない大型のアクリル板の背後にこのセンサユニットを複数配置し、例えば人がこのアクリル板に手をかざすことよりそれぞれのセンサユニットがこの人の手を検知して、発光したり、音楽を奏でたりする娯楽性の高い装置としても構成することができる。この発光ダイオードの発色を異ならしめて、アクリル板の背後でいろいろな色で発色点灯する等して娯楽性をより高めることもできる。
【００３２】
次に、防犯装置としての利用も可能である。例えばこのセンサユニットを防犯ベルやブザー或いは発光装置等に接続し、センサユニットが対象を検知した時にベルやブザーを鳴らしたり、或いは発光装置を点灯する等して犯罪を未然に防止する等である。
【００３３】
その他、このセンサユニットをカウンタと接続して検知対象のカウント装置としての利用も可能である。例えば特定の会場の入場口にこのカウント装置を設置することにより、センサユニットの個々の検知をカウントして、入場者数を自動的にカウントする等である。その他、非接触でしかも透光部材の背後に配置することにより相手に気づかれずに対象を検知する用途に幅広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施例を示すセンサユニットの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】赤外線の照射角と、受光部の受光角と、透光部材との関係を示すセンサユニットの断面部分図である。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）は赤外線の照射角と、受光部の受光角と、発光部と受光部の距離との関係により設定される検知ゾーンの設定状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示すセンサユニットの斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  センサユニット
２  基台
３  発光部
４  ノズル
５  赤外線ＬＥＤ
７  基板
８  発光回路
９  受光部
１０  受光通路部
１１  光センサ
１２  透光部材
１３  発光ダイオード
αＮ  赤外線の照射角
αＳ  反射光（赤外線）の受光角
Ｒ１  照射赤外線
Ｒ２  反射赤外線
【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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